Les fondations profondes

Bruno Caillard

Quand le sol de bonne qualité se trouve à une très grande profondeur, il faut chercher à transmettre les charges des fondations au-dessus de ce sol. Les fondations profondes serviront d’intermédiaire pour la transmission des charges jusqu’au bon sol.

Fondation profonde
  • Dc : ancrage critique
  • h : ancrage
  • B : largeur du pieu

Puits

Ce sont les intermédiaires entre les fondations profondes et les fondations superficielles. Ils sont donc classés parmi les fondations semi-profondes. Autrefois exécutés manuellement, de nos jours, ils sont exécutés par des tractopelles à une profondeur maximale de 5 m. Coulés sur place, ils sont généralement dépourvus d’armatures et sont disposés à une profondeur relativement faible. Le frottement latéral est généralement négligé et on ne considère que le terme de pointe.
La technique du puits est fréquemment utilisée, notamment dans le cadre des chantiers de faible ou de moyenne envergure. Certaines entreprises ont développé une technique permettant de remplacer le béton du puits par du ballast compacté. Dans ce cas, on obtient le puits ballasté qui est fondé sur le principe de substitution du matériau incompétent par un matériau de meilleure qualité et de meilleure compacité.

Caractéristiques des puits

Ils sont adaptés à des descentes de charges ponctuelles. Ils sont le plus souvent reliés à des longrines en béton armé sur lesquelles reposent les murs. Ces longrines vont retransmettre les charges vers les puits. En zone sismique, ils doivent être buttés dans les deux directions. Le curage de la fouille est très difficile.

Les barrettes

De par le faible rayon d’action des engins de terrassement, la technique du puits est limitée. On a alors construit des engins spéciaux. Ces engins ont permis de faire des excavations de petite section (largeur de 50 à 120 cm) mais de profondeur importante. C’est ce qu’on appelle la technique des « barrettes ».
Elle permet de reporter directement les charges des fondations sur le bon sol, exactement suivant le schéma du puits. La totalité des charges est transmise par la base de la barrette. La capacité portante d’une barrette peut atteindre plusieurs centaines de tonnes. Elles peuvent être groupées afin d’augmenter la capacité portante. D’habitude, les barrettes ont une section de 2,5 x 1 m.

Mise en œuvre des barrettes

Après excavation, elle est tout de suite bétonnée et on prévoit des dispositions pour maintenir les parois de la fouille.
On utilise souvent des boues spéciales (boue benthonique). A cet effet, elles sont capables d’exercer une pression sur les parois de la fouille et de retarder leur éboulement.

Pieux

Rôles des pieux
  • 1. Résistance du sol sous la pointe du pieu
  • 2. Résistance due au frottement latéral
  • 3. Résistance du sol sous la pointe du pieu combinée avec la résistance due au frottement latéral sur tout ou une partie du pieu (cas le plus courant)
  • 4. Résistance due à l’effort de traction.

Au delà d’une certaine profondeur, les moyens mécaniques ne sont plus opérants. De ce fait, on doit utiliser des matériels spécifiques. Sur un chantier d’envergure moins importante, la technique des pieux est plus pratique que celle des barrettes. Sa mise en œuvre est facilement adaptable à des conditions variées. Elle permet d’utiliser dans de nombreux cas les forces de frottement latéral.

On distingue différentes catégories de pieux :

  • Pieux battus

En gros, il s’agit d’éléments préfabriqués (que ce soit en béton, en bois ou en acier) qui sont ensuite enfoncés dans le sol au moyen de dispositif de battage. Pour les pieux métalliques, ils sont plus complexes. Le tube métallique est battu puis on le remplit de béton. Parfois, le tube est retiré pendant le coulage et il ne reste que la pointe métallique du tube dedans.
Il y a également d’autres techniques pour enfoncer les pieux préfabriqués, notamment le vibro-fonçage qui consiste à placer une charge importante au-dessus du pieu et le soumettre à une vibration importante. Cette technique est très utilisée pour des sols pulvérulents.

Caractéristique des pieux battus

Ces pieux ont une capacité portante de 100 tonnes pour des diamètres de 500 à 800 mm.

  • Pieux forés

Ce sont des ouvrages mis en place à l’intérieur d’un trou préalablement réalisé par technique de forage. Dans cette technique, le forage est la partie la plus spectaculaire. On peut la réaliser à l’aide de machines multiples et variables suivant le terrain à forer. Les plus utilisées sont les tarières (pour un sol relativement tendre) et les machines à rotopercussion (pour les terrains rocheux).

  • Micropieux

Ce sont des pieux forés de diamètre inférieur à 250 mm. Du fait de leur petit diamètre, ils ne travaillent pas en pointe.

Caractéristiques des micropieux

Leur portance est indépendante du frottement latéral. De ce fait, elles sont bien adaptées aux travaux de rénovation et à la réparation des constructions. Elles sont la solution idéale pour les fondations en bordure de constructions existantes.

Mise en œuvre des micropieux

On commence par le forage à l’aide d’une machine de petite dimension. Le diamètre courant utilisé est de 140 mm. Ensuite, on pose dans le trou les armatures : elles sont mises à poste. On laisse quelques uns dépasser du sol pour permettre la mise en œuvre de la tête du pieux.
On utilise, dans la plupart des cas, des armatures de grande section ou bien des tubes. Ce tube est utilisé pour injecter le coulis de ciment dans le forage. La pression de l’injection va varier selon les charges et le type de sol. En effet, elle peut être soit de haute pression soit de basse pression.
Les micropieux peuvent supporter des charges allant de 50 à 80 tonnes mais par mesure de sécurité, dans les études, elles sont limitées à 30 ou 40 tonnes.

Pour plus de détails, nous vous invitons à consulter les articles sur les pieux ainsi que leur mise en oeuvre.

Colonnes ballastées

La technique des colonnes ballastées relève du principe de fondation profonde mélangé au traitement des sols. Le but étant d’améliorer les caractéristiques du sol en alliant les colonnes, ou les zones résistantes, avec le terrain qui a subit de forte compression lors de la réalisation des colonnes.

Caractéristiques des colonnes ballastées

Les colonnes ballastées sont plutôt intéressantes pour un chantier plus ou moins important et le coût est relativement faible. Néanmoins, le coût de l’installation est très élevée.
Les colonnes ballastées classiques offrent des portances de 20 à 30 tonnes par unité pour un diamètre allant de 0,60 à 1,20 m.

Mise en œuvre des colonnes ballastées

On réalise une excavation. Pour cela, il n’y a pas de matériels spécifiquement désignés. En effet, n’importe quel engin fera l’affaire.
Ensuite, on la rempli de pierres du genre ballast que l’on compactera à l’aide d’un pilon qui est introduit dans le trou.