But: on réalise des fouilles pour :
- Réalisation des fondations
- Dégagement des volumes de sous-sols
- Pose des canalisations
On distingue:
- Fouilles ponctuelles ou en puits
- Fouilles linéaires :
- Rigoles: peu profondes et larges (h<=1m, l<=2m)
- Tranchées: plus hautes que large
- Fouilles en excavation en pleine masse, intéressant toute l’emprise de la construction (cas de sous-sols)
Talus naturel: la poussée des terres fait qu’un sol ouvert à la verticale offre une instabilité due à la poussée des terres qui va donner un éboulement ; la paroi se stabilise alors sous un certain angle variable dit ‘angle de talus naturel’.
On utilise donc soit des fouilles talutées (selon l’angle de talus naturel) soit des fouilles ouvertes verticalement (mais blindées).
Fouille talutée: on réalise, au delà de l’emprise, des parois sous l’angle de talus naturel, auquel cas il n’est nul besoin de tenir les parois, toutefois :
- On doit disposer de la surface nécessaire à l’emprise augmentée des têtes de talus
- On doit pouvoir dégager et stocker puis remettre en place le volume des terres correspondant au talus.
Lors du tracé de la fouille on doit prévoir, outre l’épaisseur du mur, un empattement (sur-largeur due à la semelle) ainsi qu’une banquette d’à peu prés 20cm pour éviter les retombées de boues dans la tranchée. On prévoit un film plastique de polyéthylène pour les pentes de fortes inclinaisons permettant de limiter les coulées de boues lors d’orages violents.
Remarque: les déblais (sols naturels en place) et les remblais (sol remanié et compacté) n’ont pas nécessairement la même pente. Inclinaisons recommandées
Les talus peuvent être réalisés par palier, en étant interrompus par des banquettes d’au moins 1m de large pour briser le ruissellement des eaux et permettre la circulation.
Les têtes de talus doivent être protégés par une bande libre de 1 à 2m de large sur laquelle on ne prévoira pas de surcharges.
Fouille ouverte verticalement: ce cas est retenu lorsque la surface de chantier est exiguë (fréquent en agglomération). Cela impose le blindage des parois afin d’éviter leur effondrement et de ne pas affecter la stabilité des constructions voisines :
- Constitution d’un voile:
- Platelage bois, jointif ou non, suivant la nature du sol
- Acier en palplanche
- Parfois voiles de béton
- Constitution de raidisseurs, sous forme de travure secondaires (bastaings, madriers, profilés en acier).
Types de fouilles:
Fouilles étroites:
Fouilles larges:
- Stabilité de l’intérieur : par batterie d’étais et contreventement, un couchis évitant le poinçonnement ; cette solution est limitée aux fouilles à 2 à 3 niveaux maximums.
- Stabilité par l’extérieur:
- En cas de hauteur faible et de voile rigide, on peut utiliser un tirant en surface et une butée immobilisée en pied
- Sinon un ancrage sous le terrain naturel, situé bien sur au delà de la ligne de rupture
Dans certains cas on peut se servir d’éléments de structures (e.g. plancher) comme étaiement, ce qui permet de gagner du temps en construisant à la fois l’infrastructure et la superstructures.
Problèmes liés à la présence d’eau: on doit avoir un fond des sec pour permettre l’excavation, le traçage et l’exécution des fondation. Or les constructions présentant plusieurs niveaux de sous-sols ont souvent leurs fondations voire certains niveaux de leur infrastructure situées dans des zones aquifères.
Fond de fouille au dessus du niveau de la nappe : généralement les venues d’eau sont faibles, la réalisation de pentes et la disposition judicieuse de puisards autorisent le drainage des eaux et leur évacuation par pompage (la venue d’eau peut être purement accidentelle (puits)
Fond de fouille en dessous du niveau de la nappe : on doit localement et provisoirement abaisser le niveau de la nappe, parfois de plusieurs mètres
Rabattement de la nappe:
Une pompe est montée sur des tubes d’acier crépinés enfoncés par battage ; les zones d’influences respectives des puits doivent se recouper de façon que la surface enveloppe résultante passe partout sous la fouille. Hauteur de pompage ci. 7 à 8m.
Si besoin d’une hauteur plus importante on a recours à des puits filtrants équipés d’une pompe immergée dont la hauteur de refoulement n’est plus limitée
Fond de fouille en dessous du niveau de la nappe : on doit localement et provisoirement abaisser le niveau de la nappe, parfois de plusieurs mètres
Rabattement de la nappe:
Une pompe est montée sur des tubes d’acier crépinés enfoncés par battage ; les zones d’influences respectives des puits doivent se recouper de façon que la surface enveloppe résultante passe partout sous la fouille. Hauteur de pompage ci. 7 à 8m.
Si besoin d’une hauteur plus importante on a recours à des puits filtrants équipés d’une pompe immergée dont la hauteur de refoulement n’est plus limitée
- Enceinte étanche à l’intérieur de laquelle on abaisse le niveau par pompage intérieur.
- Si le terrain comporte une couche d’imperméabilité satisfaisante en dessous du fond de fouille, on descend l’enceinte latérale jusqu’à ce niveau où on l’ancre
- En cas d’absence d’une telle couche accessible, on doit étancher le fond par des injections (e.g. silice) sur une épaisseur satisfaisante et limiter cette surface par les parois latérales.
- Paroi moulée dans le sol : adaptée au travaux de grandes profondeurs réalisés dans la nappe phréatique au voisinage immédiat des constructions existantes. On réalise depuis la surface du sol et avant excavation un mur continu en béton, assurant le blindage et l’étanchéité de l’enceinte, souvent associée par la suite à l’infrastructure du bâtiment. Avantage :
- Blindage étanche antérieur à l’ouverture de la fouille
- Peut se mettre en place très prés des constructions existantes sans nécessiter de reprise en sous œuvres de celles-ci.
- La paroi peut être intégrée à l’infrastructure
- Travaux en pleine eaux (e.g. piles de pont)
- réalisation d’une enceinte dans laquelle on peut travailler sous l’eau morte et au sec en prévoyant un pompage
- technique du caisson étanche à air comprimé, i.e. élément tubulaire de forme variable sans fond, dont la chambre inférieure est sous air comprimé (ci. 2 bar) donc chassant l’eau. Il y a des cheminées d’accès et d’évacuation des déblais équipées de sas étanches
Le caisson est descendu par havage (saignée) en chargeant si nécessaire la structure de lest.
reprise en sous œuvres: on reporte à un niveau inférieur les fondations d’un bâtiment existant sans affecter sa superstructure, toutes les ouvertures éventuelles de la façade sous laquelle on travaille étant provisoirement étayées afin d’assurer un relatif monolithisme de celui-ci. Cas types :
- reprises de fondations insuffisantes : très onéreux et souvent aléatoire
- ouvertures de fouilles contre un bâtiment existant en dessous du niveau des fondations de celui-ci
buts principaux:
- assurer un accès sous la fondation existante
- assurer la sécurité du personnel
- ne pas compromettre la stabilité du bâtiment existant
On procéde de place en place en consolidant chaque point après l’ouverture (puits blindés quatre faces ou saignées blindées 3 faces). Suivant la possibilité ou non d’accès direct de la nouvelle couche d’assise retenue on réalise sur la longueur dégagée :
une nouvelle semelle de fondation superficielle ou bien :
une liaison en tête des pieux foncés que l’on bloque sous l’ancienne semelle en remontant le mur
On exécute successivement les tranches impaires (resp. paires) puis dans les mêmes conditions les tranches paires (resp. impaires) pour finalement reconstituer l’intégralité de la liaison sous la façade intéressée.
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