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Perfectionnements à la construction des pieux ou éléments de fondation en béton.
On a proposé de construire des pieux ou des éléments de fondation en béton, en forant un trou dans le sol jusqu'à .la rencontre d'une couche de roche, de gravier ou autre ter- rain de résistance convenable, ou jusqu'à ce que la profon- deur du trou soit suffisante pour offrir une surface portante convenable au pieu qui doit y être coulé ultérieurement, sans devoir atteindre le roc ou une couche de terrain résistant; en garnissant le trou d'un caisson métallique qui sert de fourreau temporaire;
en introduisant du béton dans le trou et en le damant ou le battant de façon que non seulement il remplisse le trou, mais qu'il soit refoulé ou forcé de se di- later latéralement dans le sol autour du trou par l'action combinée du battage et le soulèvement intermittent ou continu
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du fourreau,cette opération étant répétée ou continuée jusqu'à ce que le pieu soit formé.
Comme les surfaces extérieures des pieux construits de cette manière présentent une forme irrégulière, suivant la nature du terrain dans lequel ils sont formés, et comme leur diamètre est supérieur au diamètre du fourreau tempo- raire, leur capacité portante est plus grande que celle des pieux construits par d'autres procédés. Lorsqu'on établit des pieux en béton de ce genre, on bat dans le trou un mé- lange de ciment et d'aggrégats formant un béton complet, mais on a trouvé que des pieux construits de cette manière ne peuvent pas être employés avec de très bons résultats dans des terrains très mous et fissurés, car le béton ne peut pas se dilater au-delà de la cavité ou du trou foré ou foncé pour le recevoir.
Le principal but de la présente invention est de fournir un procédé perfectionné pour é- tablir des pieux ou des éléments de fondation dans des ter- rains fissurés, mous ou fortement aquifères.
Suivant la présente invention, au lieu d'employer du béton ou un mélange fini de ciment et d'aggrégats com- me matière de remplissage, on produit un pieu de béton en forant un trou, en le garnissant d'un fourreau temporai- re et en y injectant du ciment liquide ou autre matière ana- logue sous pression dans une masse de gravier, de ballast ou autres matériaux semblables, préalablement tassée en pla- ce dans le sol. En procédant de cette manière, on peut for- mer avec succès dans un terrain meuble, mou ou fortement aquifère, un pieu intimement soudé ou fixé au trou qui le contient et sensiblement enraciné dans la couche environ- nante.
En construisant le pieu suivant le procédé perfec- tionné, on peut procéder comme suit: On fore un trou de diamètre approprié de la manière habituelle et la plus ap- @
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propriée jusqu'à ce que le roc ou un terrain de force por- tante convenable soit atteint ou jusqu'à ce que la profon- deur du trou assure une surface portante suffisante pour le pieu, un fourreau approprié étant enfoncé dans le trou à mesure que le forage progresse ou après son achèvement, suivant les circonstanceso Un certain nombre de tubes d'a- cier de diamètre convenable disposés verticalement et per- forés sur toute leur longueur sont alors introduits dans le trou jusqu'au fond de celui-cio Ensuite,on introduit du gravier propre,
du ballast ou toute autre matière appropriée en quantités limitées et on le soumet au battage de maniè- re qu'il soit forcé de se dilater latéralement et de péné- trer dans le terrain environnant, le fourreau étant soulevé par intermittence ou d'une façon continue pendant le battage.
Le mouton qui est de préférence cylindrique, est perforé verticalement d'un nombre de trous égal au nombre de tubes d'acier verticaux employés, de sorte qu'il peut glisser le long des tubes comme sur des guides pendant son mouvement de monte et baisse, de la même manière que les moutons perforés qui ont été employés précédemment avec des barres d'armature. Lorsque par exemple le trou a été rempli de gravier ou de ballast jusqu'au niveau du sol et que le fourreau a été entièrement retiré du trou, on peut intro- duire dans les tubes perforés du ciment liquide ou un mélan- ge de ciment et d'eau en proportions convenables, ou toute matière appropriée susceptible de faire prise ultérieurement, au moyen d'une installation appropriée de coulée ou de pom- page, ou à l'aide d'air comprimé ou par tout autre procédé.
Afin de bien faire comprendre l'invention et d'en rendre la réalisation aisée, on va maintenant la décrire plus complètement avec référence au dessin annexé qui représente schématiquement et à titre d'exemple un mode 1?,exécution de
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cette invention et dans lequel:
Fig. 1 est une coupe longitudinale suivant la li- gne b-b de la Fig. 2 montrant un trou foré prêt à recevoir le ballast.
Fig. 2 est une coupe transversale suivant la ligne a-a de la Fig.l.
Fig. 3 est une coupe longitudinale du mouton à bat- tre le ballast, la coupe étant faite suivant la ligne c-c de la Fig. 4.
Fig. 4 est une coupe transversalo horizontale sui- vant la ligne d-d de la Fig. 3.
Fig. 5 est une coupe longitudinale suivant la ligne e-e de la Fig. 6, montrant le pieu en cours de construction.
Fig. 6 est une coupe transversale horizontale suivant la ligne f-f de la Fig. 5.
Fig. 7 est une coupe longitudinale montrant le trou rempli de ballast et prêt à recevoir le ciment liquide.
Fig. 8 est une coupe longitudinale du pieu renforcé achevé, le ciment ayant été refoulé ou injecté sous pression dans le ballastage et aussi dans les ouvertures et les fis- sures de la couche environnante.
Dans cette figure les tubes dans lesquels le ciment liquide est injecté sont représentés en coupe et à une plus grande échelle de manière à montrer clairement les perfora- tions à travers lesquelles le ciment pénètre dans le ballast et le terrain environnant.
Dans.l'exemple représenté sur le dessin, on a sup- posé qu'on désire établir un pieu armé dans un terrain com- prenant les couches suivantes, à savoir : couche super- ficielle de terre arable 1, suivie d'un lit d'argile dure 2 et d'une couche de terrain meuble, du sable, un terrain formé de sable mouvant, une couche de terrain sec ou aqui- fère 3, celle-ci reposant sur une assise de roche dure 4.
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5 est le fourreau dont 6 désigne le bord tranchant à l'extrémité inférieure. 7, 7 désignent quatre tubes qui sont perforés sur toute leur longueur de petits trous 7a, 7a, ces tubes étant employés pour l'injection de ciment liquide et pour armer le pieu. 8 désigne le mouton pourvu à son extré- mité supérieure de l'anneau pivotant pour la fixation au câble ou tige 9 auquel le mouton est suspendu. Le mouton est perforé sur toute sa longueur de quatre trous 10, 10 d'un diamètre suffisant pour permettre aux quatre-tubes 7, 7 de le traverser librement. Les tubes d'injection 7, 7 sont raccordés à l'installation de cémentation par des tuyaux appropriés 18, 18, flexibles ou rigides, à volonté.
La première opération consiste à forer ou à foncer dans le sol à l'endroit où le pieu en béton doit être éta- bli, un trou circulaire de diamètre approprié. Le procédé de forage et de fonçage du trou est choisi suivant la natu- re de la couche de terrain et, dans l'exemple représenté, le forage est poussé jusqu'à pénétrer à une certaine pro- fondeur dans la roche dure 4 sur laquelle la base du pieu doit reposer. On enfonce alors dans le trou, depuis la surface du sol jusqu'à la roche, un fourreau cylindrique 5, en acier, fer ou autre matière appropriée et pouvant-être constitué de tronçons de longueur convenable assemblés bout à bout. La mise en place du fourreau 5 dans le trou se fait soit à mesure que le forage progresse, soit après achèvement complet de celui-ci, suivant la nature de la couche rencon- trée.
Le forage étant terminé et une cavité ayant été creu- sée à une certaine profondeur dans la roche 4, et le fourreau d'acier étant mis en place,on procède à la seconde opération qui consiste à construire le pieu dans le trou qui est prêt a le recevoir.
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Dans ce but, les quatre tubes creux et perforés 7, 7 sont placés verticalement dans le trou de façon à reposer sur le fond de celui-ci.
On place alors une certaine quantité de ballast dans le fond du trou,c'est-à-dire dans la partie creusée dans la roche 4 et on tasse convenablement ce ballast au moyen du mouton 8. Ce dernier glisse librement le long des barres d'armature 7,7 qui agissent conséquemment comme des guides pendant son mouvement de monte et baisse, et le mou- vement nécessaire est communiqué au mouton de toute façon appropriée ou judicieuse.
La première charge de ballast introduite dans le trou ayant été suffisamment tassée et comprimée on soulè- ve le mouton 8 au-dessus du niveau du sol pour permettre l'introduction dans le forage d'une nouvelle charge de bal- last qui est tassée à son tour, ces opérations étant répé- tées jusqu'à ce que le niveau du ballast comprimé atteigne le niveau de la roche qui est également,comme on l'a expli- qué précédemment, le niveau du bord tranchant du fourreau d'acier 6.
La confection du pieu armé se poursuit alors à tra- vers le sol délié, le sable, la couche de sable mouvant ou de terrain aquifère 3, de la manière suivante:
Une nouvelle charge de ballast est introduite dans le forage et damée par le mouton 8. A mesure que le battage progresse, on soulève le fourreau d'acier 5 jusqu'à une certaine hauteur au-dessus du niveau de la roche 4, cette opération étant exécutée de toute manière appropriée.
Pen- dant qu'on soulève le fourreau 5 à une hauteur convenable, le ballast introduit en dernier lieu dans le trou est placé en contact intime avec les terrains environnants, et ce fait, combiné avec la continuation du damage énergique, provoque un refoulement latéral du ballast dans le terrain délié 3
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sur une hauteur ou une distance comprise entre le niveau de la roche résistante 4 et la base du bord tranchant 6 du fourreau d'acier 5.
A mesure que cette dilatation latérale se produit, on introduit de nouvelles charges de ballast dans le trou jusqu'à ce que le pieu épanoui ait atteint à ce niveau un diamètre connu calculé ou estimé suffisant dans ce but.
Lorsque le ballast introduit en dernier lieu a été damé et que son épanouissement a atteint le diamètre né- cessaire, on introduit une nouvelle quantité de ballast dans le trou, le fourreau étant soulevé plus haut et les opéra- étant tions ci-dessus décrites/continuées jusqu'à ce que le pieu renforcé et comprimé ait atteint la hauteur du niveau du sol.
Pour maintenir les barres d'armature 7,7 du pieu à une distance correcte et constante les unes des autres pendant le battage du ballast, on introduit des tirants liens dans le trou et on les dispose autour des barres d'armature, ces liens étant refoulés dans le ballast in- troduit en dernier lieu par l'action du mouton.
Les tubes perforés 7, 7 sont ensuite raccordés à une installation de pompage ou de coulage, et du ciment li- quide y est refoulé. Des tubes perforés, le ciment liqui- de pénètre d'abord dans les interstices du gravier ou du ballast et est ensuite refoulé sous pression dans le ter- rain environnant, remplissant ainsi de ciment propre tous les pores, les fissures ou les cavités de celui-ci. Par con- séquent, le terrain qui entoure le trou est consolidé dans une mesure considérable.
Lorsque les quantités finales de ciment liquide sont injectées, les interstices du gravier ou du ballast lui-même sont remplis de telle sorte que ce dernier est noyé intimement et très fermement dans le ter-
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rain environnant renforcé, tandis que s'il s'agit d'une couche aquifère, l'eau présente à l'origine dans la couche est expulsée à une bonne distance du pieu. Le ciment liqui- de ou autre liant peut être refoulé dans le gravier, le bal- last ou autre matière de remplissage en tout temps, soit lorsque le remplissage du trou est terminé, comme il a été décrit ci-dessus, soit en plusieurs phases pendant le remplis- sage du trou, soit d'une manière continue et en.même temps que s'opèrent le remplissage et le battage du ballast, etc.
Les tubes à travers lesquels le ciment liquide a été injecté servent d'armature au pieu et leurs extrémités ne doivent pas nécessairement se trouver à fleur du niveau du sol, mais peuvent s'élever à toute hauteur désirée au-des- sus de ce niveau et les tubes peuvent être incorporés comme armatures dans les bâtiments ou autres constructions établies sur les pieux et supportés par ceux-ci.
Dans les dessins, les Figs. 1 et 2 représentent le trou achevé et pénétrant à une certaine profondeur dans la roche 4,le fourreau 5 étant placé dans ce trou pour empê- cher ses parois'de s'ébouler et le bord tranchant 6 reposant sur la roche 4. Les quatre tubes perforés sont aussi en pla- ce dans le trou.
Les.-Figs. 5 et 6 représentent le pieu en cours d'exécution. La partie inférieure du trou foré dans la ro- che 4 a été remplie de ballast 11, une autre quantité de' ballast 12 a été introduite dans le trou, le fourreau 5 a été soulevé d'une certaine hauteur et la quantité sup- plémentaire de ballast 12 est en train d'être refoulée daps le sol 3 par l'action du mouton 8, glissant de haut en bas et de bas en haut sur les barres d'armature 7, 7.
Deux séries de liens 13,13 ont été placés autour des barres de renfort à des intervalles appropriés les uns
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dos autres et ont été refoulés dans le ballast par l'action du mouton 8 en vue de maintenir les barres 7, 7 à la dis- tance voulue les unes des autres.
La Fig.7 montre le pieu complètement rempli de bal- last, le ballastage s'étant épanoui jusqu'à un diamètre convenable dans le terrain meuble 3, immédiatement au-des- sus de la roche ferme 4 et s'amincissant à partir de ce niveau jusqu'à la base de la couche d'argile ferme 2 à travers laquelle le pieu reste cylindrique. Le fourreau 5 a été entièrement retiré du trou.
La fig. 8 montre le pieu achevé. Lorsqu'on est ar- rivé à la phase de l'opération représentée sur la Fig. 7, on raccorde les quatre tubes perforés 7, 7 à une installa- tion de pompage ou de coulage et on chasse un mélange de ciment et d'eau ou toute autre matière appropriée suscep- tible de faire prise,de manière que, s'échappant des tuyaux perforés 7 ,7a, il s'infiltre dans les interstices des pierrailles du ballast ou du gravier et de là dans les fis- sures 17, 17 ainsi que dans les pores ou les cavités de la couche environnante.
Il est évident que le diamètre minimum auquel le pieu doit être dilaté à un niveau donné quelconque varie suivant la charge totale qui doit être supportée par le pieu, la nature de la couche de terrain à ce niveau et la profondeur du pieu. Il est évident aussi que le diamètre initial du trou foré, les dimensions du fourreau, les di- mensions et le poids du mouton, la quantité de ballast in- troduit à la fois dans le trou, la quantité dont le fourreau est soulevé à la fois, le nombre de coups portés par le mou- ton pour chaque nouvelle charge de ballast, de même que les dimensions et le nombre de barres d'armature sont des facteurs variables qui peuvent être modifiés suivant les circonstan- ces et pour répondre à des conditions différentes.
La péné-
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nétration du pieu à sa base dans la roche ferme 4 (lorsque celle-ci se trouve à une portée économique du trou foré) assure également une fixation du pieu qui empêche toute tendance de ce dernier à glisser sur la surface de la ro- che lorsqu'il est soumis à des efforts latéraux et permet à la résistance du pieu au cisaillement d'entrer en jeu.
Par la présente invention on obtient un enracine- ment ou un ancrage plus efficaces du pieu dans le sol, par- ceque l'injection du ciment liquide ou autre matière ana- logue assure un joint parfaitement imperméable entre le bal- last qui a été battu dans le trou et les parois de ce dernier.
Le pieu est aussi enraciné efficacement dans le sol envi- ronnant du fait que.le ciment ou autre matière analogue in- jectée dans le trou s'écoule et se répand aussi dans les fis- sures, les canaux et les cavités adjacents du terrain en- vironnant,formant ainsi un système de supports latéraux qui sont d'autant plus compliqués et plus nombreux proportionnel- lement que le sol environnant est plus ouvert et partant moins résistant. Le pieu est par conséquent plus stable, plus rigide et mieux supporté et protégé que par tout au- tre mode de construction de pieu comme auparavant, et par suite de la diffusion ou des ramifications latérales du pieu dans le sol environnant,le terrain est consolidé etrenfor- cé dans une mesure appréciable de telle sorte que la surface portante effective du pieu est accrue.
REVENDICATIONS.
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