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Palplanches

Palplanches

66, rue de LuxembourgL - 4221 Esch-sur-Alzette (Luxembourg)

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Le rideau de

palplanches étanche

Partie 2: Approche pratique

2-2-03-1-F

Introduction .....................................................3

Principaux systèmes d’étanchementvertical et horizontal .....................................3

1. Etanchement vertical.......................4

1.1 Caractéristiques des produits etprocédures de mise en œuvre de l’étanchement vertical.............................4

1.1.1 Produit hydrocarboné mis en œuvre à chaud ................................................4

1.1.1.1 Caractéristiques du produit.....................41.1.1.2 Conditionnement ...................................41.1.1.3 Conditions d’application ........................41.1.1.4 Durabilité du produit dans différents

milieux .................................................41.1.1.5 Consommation ......................................41.1.1.6 Mise en œuvre du produit d’étanchéité

en usine ................................................61.1.1.7 Mise en œuvre du produit d’étanchéité

in situ..................................................101.1.1.8 Transport des palplanches ....................101.1.1.9 Mise en œuvre des palplanches ............10

1.1.2 Produit hydrogonflant ..........................121.1.2.1 Caractéristiques du produit...................121.1.2.2 Conditionnement .................................121.1.2.3 Conditions d’application ......................121.1.2.4 Durabilité du produit dans différents

milieux................................................121.1.2.5 Consommation ....................................121.1.2.6 Mise en œuvre du produit d’étanchéité

en usine ..............................................121.1.2.7 Mise en œuvre du produit d’étanchéité

in situ..................................................12

LE RIDEAU DE PALPLANCHES ETANCHE PARTIE 2: APPROCHE PRATIQUE

INDEX

1

1.1.2.8 Transport des palplanches ....................181.1.2.9 Mise en œuvre des palplanches ............18

1.1.3 Soudure ..............................................211.1.3.1 Introduction .........................................211.1.3.2 Possibilités de soudage des serrures

de palplanches ....................................211.1.3.3 Choix du procédé de soudage

sur chantier ............................................211.1.3.4 Automatisation du soudage des serrures

de palplanches sur chantier ..................25

1.1.4 Autres solutions d’étanchement vertical des rideaux de palplanches ..................27

1.1.4.1 Rideau de palplanches combiné avec une paroi bentonite-ciment ...................27

1.1.4.2 Préforage vertical dans l’axe des serrures...............................................27

1.1.4.3 Utilisation d’un profil auxiliaire spécial ..271.1.4.4 Utilisation d’un élément de

refoulement .........................................271.1.4.5 Injection de coulis derrière la paroi en

palplanches.........................................27

1.1.5 Réparation de défauts d’étanchéitédes serrures.........................................29

1.1.5.1 Réparation au-dessus du niveau du sol(serrures accessibles du côté excavation) .........................................32

1.1.5.2 Réparation en dessous du niveaudu sol .................................................33

1.1.5.3 Réparation sous eau ............................36

2. Etanchement horizontal................38

3. Références.......................................44

3

L’étanchéité des parois est un des critères importants desélection des procédés de construction dans certainstypes d’ouvrages comme par exemple: les parkings sou-terrains, les tunnels, les confinements de décharges, ...

La palplanche métallique, de par sa définition d’élémentde séparation de deux milieux différents, constitue unesolution idéale pour résoudre le problème des paroisétanches, dès lors que l’on propose:

1. une méthode pour déterminer de façon précise l’écoulement à travers les serrures,

2. des solutions aux problèmes pratiques qui se posent lors de la réalisation de parois étanches.

La partie 1 est traitée in extenso dans la brochure:«Approche théorique».

La partie 2 fait l’objet de la présente publication quidétaille les différents systèmes d’étanchement ainsique tous les aspects pratiques les concernant.

Principaux systèmesd’étanchement vertical et

horizontal

Considérant un rideau de palplanches étanche, ilfaut distinguer deux types d’étanchement:

• l’étanchement vertical, qui consiste principale-ment à rendre étanches les serrures des palplanches;

• l’étanchement horizontal, qui concerne la jonction étanche entre la paroi de palplanches et un élément d’ouvrage horizontal s’y raccordant (par exemple une dalle en béton, une géo-membrane, ...).

Introduction

4

1. Etanchement vertical

Plusieurs systèmes d’étanchement possibles dé-pendant du degré d’étanchéité souhaité:

A. Les produits mis en place dans lesserrures avant ou après enclenchementdes palplanches:

• produit hydrocarboné (mise en œuvre à chaud)pour les applications à performance moyenne (� = 6 • 10-8 m/s) (voir 1.1.1);

• produit hydrogonflant (mise en œuvre à froid) pour les applications à performance élevée (� = 3 • 10-10 m/s) (voir 1.1.2).

B. La soudure pour les applications à perfor-mance très élevée:

• en usine pour les serrures intermédiaires despalplanches livrées par paires ou en triplettes;

• in situ et au-dessus du niveau du sol ou à partird’une faible profondeur sous le fond de fouillepour les serrures enclenchées sur chantier(voir 1.1.3).

C. Diverses autres méthodes d’étanchementvertical (voir 1.1.4).

1.1 Caractéristiques des produits et procédures de mise en œuvre de l’étanchement vertical

1.1.1 Produit hydrocarboné mis en œuvre àchaud

1.1.1.1 Caractéristiques du produit

Composition: bitume - polymères - fillerPoids spécifique à 25 °C: 1.38-1.48 (ASTM D70)Point de ramollissement: ~ 90 °C (ASTM D36)Couleur: noir-brun

Ces caractéristiques ne sont données qu’à titreindicatif et peuvent être modifiées par le fournisseursuivant besoin.

1.1.1.2 Conditionnement

Le produit peut être livré en fûts ou en pains emballésprêts à l’emploi.

1.1.1.3 Conditions d’application

Le comportement du produit hydrocarboné lors de samise en œuvre (à chaud) sous certaines conditionsest résumé ci-après:

• application sur surface recouverte d’eaustagnante: à éviter;

• application sur métal humide (point de rosée): trèsbon, mais à éviter autant que possible;

• application sur métal de –10 °C à +70 °C: excellent;

• durcissement sous pluie: excellent;

• séchage sous UV: excellent.

1.1.1.4 Durabilité du produit dans différents milieux

La pérennité du produit placé dans les serrures despalplanches est fonction du milieu ambiant:

• eau à pH 3.5 - pH 11.5: excellente• eau de mer: excellente• huile minérale: faible• essence: très faible• pétrole: très faible

1.1.1.5 Consommation

a. Application dans une serrure libre (figure 1-1):

Consommation approximative: 0,3 l par mètre deserrure.

b. Application dans les serrures enclenchées(figure 1-2):

Consommation approximative: 0,1 l par mètre deserrure et par côté, soit 0,2 l/m si l’on pratique auremplissage des deux côtés de l’enclenchement.

5

Produit hydrocarboné: Mise en œuvre à chaud dans les serrures

1) Remplissage d’une serrure libre

8 mm min.

12 mm max.

8 mm min.

12 mm max.

2) Remplissage des serrures enclenchées en tenant compte de la poussée hydrostatique

Figure 1

Palplanches AU/PU/LS/JSP Palplanches AZ

Palplanches AU/PU/LS/JSP Palplanches AZ

6

1.1.1.6 Mise en œuvre du produit d’étanchéitéen usine (figures 2, 3 et 4)

L’application du produit hydrocarboné en usine estréalisée suivant les prescriptions suivantes:

• les serrures doivent être sèches ou trèslégèrement humides;

• les palplanches sont disposées en positionparfaitement horizontale;

• pour des raisons d’adhérence du produit dans lesserrures, un nettoyage à l’air comprimé, à labrosse en acier ou au jet d’eau à haute pressionest recommandé en cas de présence decorrosion. Les palplanches provenant d’unlaminage récent ne nécessitent aucunepréparation particulière;

• afin d’éviter tout écoulement du produit chaud etliquide par les extrémités des palplanches lors duremplissage des serrures, un colmatage préalableest réalisé en tête et en pied des barres à l’aide demastic;

• chauffage du produit à la température indiquéesur la fiche technique;

• mélange du produit jusqu’à l’obtention d’unemasse homogène (impératif);

• mise en place du produit dans les serrures à l’aided’un déversoir approprié en tenant compte dusens de battage des palplanches et de leurspositions par rapport à la poussée hydrostatique:

*si les palplanches sont livrées en éléments simples,une seule serrure libre par barre est remplie (figure 2)

*si les palplanches sont livrées en paires,la serrure intermédiaire et une seule serrure libre sont remplies (figure 3);

• hauteur de remplissage des serrures libres: 8 à 12 mm (figure 1-1).

Remarque:

Pour ne pas diminuer la résistance des points depinçage dans le cas de palplanches enclenchées etpincées, le produit hydrocarboné doit être mis enplace après pinçage.

7

Figure 2

Produit hydrocarboné: Mise en œuvre à chaud dans les serrures de palplanchessimples

1) Palplanche AZ

Détail «X» voir Fig. 1-1


2) Palplanche AU/PU/LS/JSP

serrure sans produit


«X»

«X»

«X»

«X»

serrure à l’avancementavec produit



Pos. B

Pos. Aserrure à l’avancementavec produit



sens de battage

sens de battage

8

Figure 3

Produit hydrocarboné: Mise en œuvre à chaud dans les serrures de palplanchesenclenchées

1) Palplanche AZ





«X»

serrure àl’avancementavec produit


sens de battage

sens de battage


produit appliqué dans les serrures ducôté de la pression hydrostatique

produit appliqué dans les serruresdu côté de la pression hydrostatique

serrure enclenchéeen usine

serrure enclenchéeen usine

«X»

9

Illustration de la mise en œuvre du produit hydrocarboné

1) fourniture du produit hydrocarboné en fût de 200 l ou en pain(le fût est ouvert et le produit en est extrait par morceaux)

2) four de chauffage (fusion) pour produit hydrocarboné

3) mélangé avant utilisation

FUT

PAIN

gaz de chauffageproduit hydrocarboné(mélange homogène)

four de chauffage

robinet

déversoir

déversoir

bouchon de mastic

bouchon de mastic

5) remplissage d’une serrure d’une palplanche simple AU/PU/LS/JSP

Figure 4

4) contrôle del’horizontale de la palplanche à traiter

10

1.1.1.7 Mise en œuvre du produit d’étanchéité in situ

L’application du produit hydrocarboné in situ se faitsuivant les prescriptions citées en 1.1.1.6 pour la miseen œuvre en usine.

Par temps sec la mise en œuvre à l’air libre ne poseaucun problème.

Par temps pluvieux, il faut veiller à éviter la présenced’eau dans les serrures à traiter. Les opérationsd’étanchement des serrures pourront se faire à l’abrid’une bâche.

1.1.1.8 Transport des palplanches

Tant que le produit hydrocarboné ne s’est pas solidifié,les palplanches doivent être transportées en positionhorizontale, avec l’ouverture des serrures munies dujoint d’étanchéité tournée vers le haut.

Après refroidissement du produit, les palplanchesdoivent être protégées contre tout échauffement tropimportant (point de ramollissement du produit:~ 90 °C) afin d’éviter un écoulement hors des serrures.

1.1.1.9 Mise en œuvre des palplanches (figure 5)

Les palplanches étanchées à l’aide d’un produithydrocarboné peuvent être foncées par battage, parvibrage ou par vérinage.

Concernant leur mise en œuvre, il y a lieu de procédercomme suit:

• la serrure garnie du produit hydrocarboné devra toujours être placée à l’avancement;

• lors du fonçage des palplanches un guidageapproprié sera réalisé de manière à éviter toutdévers longitudinal ou transversal. L’utilisation deguides est primordiale pour respecter unetolérance maximale de 1% (voire même inférieureà 1%) sur la verticalité des barres;

• lors de l’installation des palplanches par simplepose sans fonçage, il peut arriver que, suite à unexcès de produit dans la serrure ou à unraidissement localisé du produit, les palplanchesne parviennent pas à la côté requise. Il faut alorsprévoir sur le chantier l’utilisation d’un engin debattage permettant une mise en œuvre correcte,et, le cas échéant, pratiquer avec précaution unléger chauffage de la zone récalcitrante.

Attention!!Ne pas dépasser la température du point de ramol-lissement du produit.

11

Figure 5

Mise en œuvre des palplanches étanchées à l’aide d’un produithydrocarboné

1) Palplanches simples

sens de battage



serrure à l’avancementavec produit hydrocarboné

serrure à l’avancementavec produit hydrocarboné

serrure avec produit hydrocarboné

serrure avec produit hydrocarboné

2) Palplanches enclenchées par paires

serrure enclenchée avecproduit hydrocarboné

sens de battage

12

1.1.2 Produit hydrogonflant

1.1.2.1 Caractéristiques du produit

Composition: en principe prépolymère uréthane

Poids spécifique à 20 °C: 1.22Point d’inflammation: 500 °CGonflement maximum: • immersion en continu en eau

potable: 115%;en eau de mer: 90%

• cycles alternés eau potable: 115%; eau de mer: 90%

• pas de gonflement dans l’huile• gonflement dans lixiviats:

identique à eau potable Couleur: en principe gris clair

Ces caractéristiques ne sont données qu’à titreindicatif et peuvent être modifiées par le fournisseursuivant besoin.

1.1.2.2 Conditionnement

Le produit est livré en cartouches de 320 ml ou enfûts de ~ 15 l à extruder.

1.1.2.3 Conditions d’application

Le comportement du produit hydrogonflant lors de samise en œuvre (à froid) sous certaines conditions estrésumé ci-après:

• application sur surface recouverte d’eau stagnante: impossible;

• application sur métal humide (point de rosée): excellente;

• application sur métal à –10 °C: délicate ou critique;• application sur métal de +5 °C à +70 °C: excellente;• polymérisation sous pluie: délicate ou critique;• polymérisation sous UV: excellenteé.

1.1.2.4 Durabilité du produit dans différentsmilieux

La pérennité du produit placé dans les serrures despalplanches est fonction du milieu ambiant:

• eau à pH 3.5 - pH 11.5: excellente• eau de mer: excellente• huile minérale: excellente• essence: excellente• pétrole: excellente.

1.1.2.5 Consommation

Application dans une serrure libre (figure 6-1):consommation approximative: ~ 0,15 l par mètre deserrure.

1.1.2.6 Mise en œuvre du produitd’étanchéité en usine (figures 7, 8, 9)

L’application du produit hydrogonflant se fera de pré-férence en usine et doit se faire suivant les prescriptionssuivantes:

• les serrures doivent être sèches ou très légèrementhumides;

• l’étalage des palplanches en position parfaitementhorizontale n’est pas indispensable;

• pour des raisons d’adhérence du produit dans lesserrures, un nettoyage à l’air comprimé est derigueur. En cas de présence de corrosion dans lesserrures, un nettoyage à la brosse en acier et/ouau jet d’eau à haute pression est nécessaire;

• mise en place du produit par extrusion etrépartition à l’aide d’un gabarit spécial (brevetProfilARBED LU88397) qui distribue le produit defaçon adéquate dans la serrure.

!! Attention: l’utilisation du gabarit spécial est indis-pensable pour garantir l’étanchéité de la serrure.

Cette opération s’effectue en tenant compte du sensde battage des palplanches:

• si les palplanches sont livrées en éléments simples:une seule serrure par barre est remplie (figure 7);

• si les palplanches sont livrées en paires (figure 8):

* une serrure libre est traitée;

* la serrure intermédiaire peut être remplie de produit hydrogonflant avant enclenchement ou soudée après enclenchement.

A noter qu’il est possible de solidariser par pinçage lesserrures intermédiaires étanchées et enclenchées.

1.1.2.7 Mise en œuvre du produitd’étanchéité in situ

L’application du produit hydrogonflant in situ est àdéconseiller, sauf si le travail peut être fait sous abri.Il doit alors être réalisé suivant les mêmes prescriptionsque pour la mise en œuvre en usine (avec assistancedu service technique d’Arcelor Long CommercialPalplanches).

13

Figure 6

Produit hydrogonflant: Mise en œuvre dans les serrures

1) Remplissage d’une serrure libre

gabarit breveté

Palplanches AU/PU/LS/JSP

Palplanches AU/PU/LS/JSP

Palplanches AZ

Palplanches AZ

2) Expansion du joint hydrogonflant dans les serrures enclenchées

14

Figure 7

Produit hydrogonflant: Mise en œuvre dans les serrures de palplanches simples

1) Palplanche AZ



serrure avec produit hydrogonflant

«X»

«X» serrure à l’avancementsans produitPos. B

Pos. Aserrure à l’avancementsans produit

serrure avec produithydrogonflant sens de battage



«X»

«X»

serrure à l’avancementsans produit


serrure avec produithydrogonflant

sens de battage

15

Figure 8

Produit hydrogonflant: Mise en œuvre dans les serrures de palplanchesenclenchées

1) Palplanche AZ



serrure enclenchée en usine: A) soudée ouB) étanchée à l’aide d’un produit hydrogonflant

serrure enclenchée en usine: A) soudée ouB) étanchée à l’aide d’un produit hydrogonflant

«X»



sens de battage


«X»

serrure à l’avancement sans produitserrure avec produit hydrogonflant

sens de battage

16

Figure 9

Illustration de la mise en œuvre du produit hydrogonflant

1) fourniture du produit hydrogonflant en pots de 15 l ou en cartouches de 320 ml

2) le produit est extrudé à l’aided’une pompe pneumatique ou d’un pistolet

Pot 15 l

Pot

320 ml

cartouche

gabarit breveté

chariot avec pompe

pistolet

produit hydrogonflant

pistolet

pistolet

gabarit breveté

3) remplissage d’une serrure d’unepalplanche simpleAU/PU/LS/JSP

17

Figure 10

Transport et stockage des palplanches étanchées à l’aide d’un produithydrogonflant

serrures sans produit

serrures sans produitserrures avec produit hydrogonflant

serrures avec produit hydrogonflant

bois de calage

serrures sans produitserrures avec produit hydrogonflant

bois de calage

18

• lors du fonçage des palplanches un guidageapproprié sera réalisé de manière à éviter toutdévers longitudinal ou transversal. L’utilisation deguides est primordiale pour assurer une mise enœuvre correcte et respecter une tolérancemaximale de 1% sur la verticalité des barres;

• le produit d’étanchéité doit être lubrifié au moyend’un produit savonneux du commerce avant deprocéder à l’enclenchement. Ce produit est àrépartir dans la serrure étanchée à l’aide d’unpinceau;

• lors de l’installation des palplanches par simplepose sans fonçage, il peut arriver qu’à cause duproduit, les palplanches ne parviennent pas à laprofondeur voulue. Il faut alors prévoir sur lechantier un engin de battage permettant une miseen œuvre correcte;

• lors de la mise en œuvre des palplanches parvibrage, il faut veiller à ne jamais dépasser unetempérature de 130 °C dans les serrures (risquesd’endommagement du joint);

• en présence d’eau il faut éviter de laisser unepalplanche partiellement enfoncée pendant plusde deux heures. Le gonflement du produitd’étanchéité provoquerait son arrachement lors dela reprise du fonçage.

1.1.2.8 Transport des palplanches(figure 10)

Les palplanches doivent être transportées de façon àce qu’aucune serrure libre garnie de produit hydro-gonflant ne soit en contact avec de l’eau stagnante(risque de gonflement du produit après polymérisationet perte d’adhérence). Il faut donc veiller à transporterles palplanches avec l’ouverture des serrures libresgarnies tournées vers le bas.

Dans le cas de palplanches enclenchées non pinçéesoù la serrure intermédiaire et une serrure libre sontétanchées avec le produit hydrogonflant, tout glisse-ment d’une barre par rapport à l’autre doit être évitépar blocage pour empêcher une détérioration duproduit d’étanchéité.

1.1.2.9 Mise en œuvre des palplanches (figure 12)

Les palplanches étanchées à l’aide d’un produithydrogonflant peuvent être foncées par battage,vibrage ou par vérinage.

Concernant leur mise en œuvre, il y a lieu de procé-der comme suit:

• après fonçage du premier élément du rideau, laserrure libre en attente dans le sol et placée àl’avancement est nettoyée sur toute sa longueurpar le passage d’une pièce (figure 11) qui estpoussée dans la serrure par l’enclenchement de lapalplanche suivante. Cette pièce, qui reste dans lesol après utilisation, peut être fournie parProfilARBED. Il est important de faire remarquerque le fonçage une à une des barres d’une mêmepaire dont la serrure intermédiaire a été étanchéeen usine doit être évité (détérioration du produit);

Mise en œuvre des palplanches étanchées à l’aide d’un produit hydrogonflant

Nettoyeur de serrure

position de battage

serrure à l’avancement sans produithydrogonflant en attente dans le sol

chanfreinage de l’extrémitéde la serrure

19

Figure 11

20

Mise en œuvre des palplanches étanchées à l’aide d’un produit hydrogonflant

1) Palplanches simples

2) Palplanches enclenchées par paires

serrure à l’avancement sans produit

nettoyeur de serrure

chanfreinage de la serrure

serrure àl’avancementsans produit

sens de battage

sens de battage

serrure avec produit hydro-gonflant lubrifié avec unproduit du commerce à basede savon


nettoyeur de serrure

serrure enclenchée et étanchée

chanfreinage de la serrure


serrure avec produit hydro-gonflant lubrifié avec unproduit du commerce à basede savon

Figure 12

21

1.1.3 Soudure

1.1.3.1 Introduction

La majorité des procédés de soudage à l’arc électriqueest reconnue valable pour étancher les serrures despalplanches enclenchées en atelier ou sur chantier.

Comme l’utilisateur est toujours amené à veiller deprès aux problèmes liés à la qualité des soudures, ildoit attacher une importance accrue à la rentabilitéet à la compétitivité des procédés de soudage.

Il faut rappeler que la notion de compétitivité d’un pro-cédé de soudage repose sur une série de facteurs, quifont intervenir:

• le taux de dépôt en kg/h,• le facteur de marche, c-à-d. le temps d’arc par

heure, • le rendement du produit de soudage (le poids

réellement déposé par kg de produit), • la préparation du joint,• la position de soudage.

Dans des conditions autres que celles proposées enusine, connues et maîtrisées, les critères définisprécédemment peuvent devenir aléatoires et uneattention particulière devra être portée sur les pointssuivants:

• la possibilité d’accès à la palplanche,• la situation atmosphérique sur le chantier,• la résistance mécanique de la soudure (voir

épaisseur du cordon et pénétration à respecter), • le degré d’humidité dans les serrures, • l’écartement des serrures, • l’agressivité du milieu agissant sur les soudures.

Pour tout projet d’étanchement des serrures depalplanches, il y a lieu de choisir la solution la mieuxadaptée aux conditions rencontrées. Le ServiceTechnique Arcelor Long Commercial Palplanches està votre disposition pour vous conseiller quant auchoix du meilleur procédé.

1.1.3.2 Possibilités de soudage des serrures de palplanches (voir figures 13 et 14)

Il faut différencier le cas où les palplanches sontlivrées enclenchées soudées à partir de l’usine decelui où les barres doivent être solidarisées parsoudure une fois en place dans l’ouvrage:

• dans le cas d’une fourniture de palplanches jumeléesune soudure des serrures enclenchées peut être

exécutée soit en usine soit sur chantier avantfonçage. Cette soudure est réalisée en positionhorizontale;

• les serrures enclenchées lors du fonçage des pal-planches ne peuvent être soudées qu’après mise enœuvre des barres et éventuellement seulementaprès excavation. Ces soudures sont exécutées enposition verticale.

Le tableau 1 ci-après résume les principales conditionsrégissant le choix des soudures dans les différentscas.

Remarque:Si en raison d’exigences d’étanchéité parfaite il y a lieude procéder à un soudage des serrures enclenchées surchantier, le remplissage préalable des serrures libresavant fonçage à l’aide d’un joint hydrocarboné estrecommandé. Cet étanchement préliminaire empêcheune humidification trop importante des serrures pouvantgêner les opérations de soudage. Le joint hydro-carboné doit alors être placé de manière à éviter toutcontact entre la soudure et le produit d’étanchéité.Ces indications doivent être mentionnées dans laspécification.

1.1.3.3 Choix du procédé de soudage sur chantier

Il se limite aux systèmes suivants:

a) Soudage à l’électrode enrobée

Avantages:

• procédé connu,• emploi universel, • facile à mettre en œuvre, • bonne qualité de la soudure, • très peu lié à la situation atmosphérique sur

chantier,• personnel aisément disponible (peu de formation),• investissement machine minimal, • robuste, peu d’arrêts.

Inconvénients:

• taux de dépôt plutôt faible (figure 15).

22

2) Serrures enclenchées sur chantier– serrures sèches ou humides– soudage en position verticale

support de soudure en casd’ecartement max. des serrures

(facultatif)

Détail «X»

a) serrures sèches

b) serrures humides

a eff

côté terre

côté terre

côté terre

côté excavation

côté excavation

côté excavation

c) serrures humides(ruissellement d’eau)

2

1

côté terre

«X»côté excavation

palplanches

enclenchées en usine

palplanches


1) Serrures enclenchées en usine– serrures sèches– soudage en position horizontale

Exécution des soudures d’étanchéitéPalplanches AZ jumelées

Figure 13

23

2

1

Figure 14

2) Serrures enclenchées sur chantier– serrures sèches ou humides– soudage en position verticale

Détail «X»

côté terre

«X»

«X»

côté excavation

côté terrea) serrures sèches

b) serrures humides(ruissellement d’eau)

côté excavation

côté terre

côté excavation

1) Serrures enclenchées en usine– serrures sèches– soudage en position horizontale

Exécution des soudures d’étanchéitéPalplanches AU/PU/LS/JSP jumelées

a eff

palplanches


palplanches


support de soudure en cas d’écartementmax. des serrures (facultatif)

- tau

x de

cha

rgem

ent é

levé

- ren

dem

ent m

édio

cre

- prix

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fois

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25

b) Soudage semi-automatique au fil plein sous flux

Avantages:

• facile à mettre en œuvre,• taux de dépôt élevé (figure 15).

Inconvénients:

• formation du personnel,• investissement machine plus élevé que pour le

soudage à l’électrode,• protection gazeuse déficiente en cas de courant

d’air, d’où qualité de soudure parfois irrégulière.

c) Soudage semi-automatique au fil fourré

Avantages:

• emploi universel,• facile à mettre en œuvre,• taux de dépôt élevé (figure 15),• utilisable sans gaz et sans protection spécifique en

cas de courant d’air,• procédé alliant l’efficacité du soudage à

l’électrode à une procédure semi-automatique.

Inconvénients:

• investissement machine plus élevé que pour le soudage à l’électrode,

• formation personnel.

1.1.3.4 Automatisation du soudage des serrures de palplanches sur chantier

En raison de la multitude des paramètres intervenantdans l’élaboration de ce travail sur chantier, il est judi-cieux de traiter ce chapitre avec les plus grandesréserves, car une automatisation demande une grandeconstance des paramètres de soudage.

En raison des différents écartements des serrures etdes conditions de chantier, une trop grande automati-sation semble difficile et peu utile. L’investissement nesera pas suffisamment rentabilisé et le matériel né-cessitera des manipulations supplémentaires, ce quirisque d’alourdir les frais de soudure inhérents à cetype de travail.

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100 200 300 400 (a)

kg/h

Figure 15

taux

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dépô

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soudage semi-automatiqueau fil fourré

soudage semi-automatiqueau fil plein sous flux

26

Figure 16

palplanche

Autres solutions d’étanchement vertical des rideaux de palplanches

1) Rideau de palplanches combiné avec une paroi bentonite-ciment

2) Colonne de bentonite autour des serrures

a) Préforage dans l’axe des serrures

b) Utilisation d’un profil auxiliaire spécial

bentonite-ciment

bentonite-ciment

serrure étanchéeen usine

serrure étanchéifiée sur chantier

profil auxiliaire (injection durantl’extraction)

fiche en cas decouche imperméable

couche imperméable

27

1.1.4 Autres solutionsd’étanchement vertical desrideaux de palplanches

Il est tout à fait possible de rendre étanches lesrideaux de palplanches par d’autres moyens queceux décrits précédemment.

1.1.4.1 Rideau de palplanches combiné avecune paroi bentonite-ciment (figure16-1)

Ces systèmes allient les qualités d’étanchéité de labentonite à celle de la résistance mécanique despalplanches en acier. Ils permettent en outre une exé-cution en grande profondeur et en terrain difficile. Ledésavantage de la technique réside dans la pro-duction de déblais qu’il faut considérer comme desdéchets.

1.1.4.2 Préforage vertical dans l’axe desserrures (figure 16-2a)

Un forage est pratiqué dans le sol à l’emplacementdes futures serrures libres. Diamètre de forage: entre300 et 450 mm. Distance entre 2 trous: distancesentre les serrures extrêmes d’une palplanche double1200 mm pour les PU. Le sol extrait est remplacé parun coulis bentonite. Le coulis offrant ainsi moins derésistance à la pénétration des barres. Cette méthodereprésente une aide au battage lorsque le terrain àtraverser est difficile et peut être combinée sinécessaire aux techniques d’étanchéité des serrures depalplanches décrites dans les chapitres précédents.La production de déblais boueux est limitée.

1.1.4.3 Utilisation d’un profil auxiliaire spécial (figure 16-2b)

Un profil auxiliaire spécial, de dimensions réduites,est enclenché dans la serrure d’une palplanche etinstallé avec elle dans le sol. Si les caractéristiquesgéotechniques du terrain le permettent, il peut êtrefoncé après coup dans la serrure libre d’unepalplanche déjà en place. Ce profil est muni de tubesqui écartent le sol au voisinage des serrures. Uncoulis est alors injecté par ces même tubes au fur et àmesure que le profil auxiliaire est extrait. Le videainsi créé est rempli de matériau permettant unpassage plus aisé de la griffe à venir et assurantl’étanchéité ultérieure de la zone.

1.1.4.4 Utilisation d’un élément derefoulement (figure 17)

Pour ce procédé d’exécution, deux éléments derefoulement sont réalisés. Chacun d’eux est constituéd’une poutrelle avec des tôles latérales soudées surtoute la longueur, munies de trousses coupantes enpied. Ils sont reliés entre eux par un système d’en-clenchement. Pendant l’opération de fonçage, le solest écarté et après avoir atteint la profondeurrequise, l’élément refouleur est retiré, laissant unecavité qui est remplie de coulis de bentonite. Lespalplanches métalliques sont alors placées dans cecoulis en suspension. Le procédé permet d’éviter lacréation et donc l’élimination de déblais parfoisgênants.

1.1.4.5 Injection de coulis derrière la paroien palplanches

Ce système d’injection de coulis du côté terre estassez rudimentaire et peu fiable étant donné larépartition aléatoire du produit d’étanchement, c’est-à-dire du coulis, à l’arrière du rideau.

28

Figure 17

élément spécialde refoulement

Autres solutions d’étanchement vertical des rideaux de palplanches- par utilisation d’éléments refouleurs

29

Figure 18

voir détail «A» ou «B» côté excavation

côté eau

joint hydrocarbonéou hydrogonflant

joint soudé

joint soudé


côté eau

côté eau

côté excavation

côté excavation

Réparation des défauts d’étanchéité des serruresLocalisations possibles du joint d’étanchéité (palpl. U)

Détail «A»

Détail «B»

1.1.5 Réparation de défauts d’étanchéité des serrures

Lorsqu’un incident de battage endommage uneserrure étanchée, certains procédés permettent de laréparer.

Le choix du procédé de réparation à utiliser dépenddes facteurs suivants:

• type de technique d’étanchéité (par exemple: par produit hydrocarboné, hydrogonflant, ou par soudure);

• localisation du joint d’étanchéité (voir figures 18 et 19);

• écartement des serrures (voir figure 20); • degré d’humidité dans les serrures;• possibilité d’accès.

Les différents procédés sont résumés ci-après et letableau 2 indique les principaux critères permettantle choix du procédé adéquat.

30

Figure 19

voir détail «A» ou «B»

côté eau

côté excavation

côté eau

joint hydrocarbonédu hydrogonflant

joint soudé


joint soudé

côté excavation

côté eau

côté excavation

Réparation des défauts d’étanchéité des serrures Localisations possibles du joint d’étanchéité (palpl. Z)

Détail «A»

Détail «B»

31

Figure 20

Réparation de défauts d’étanchéité des serrures

Ecartement des serrures (palpl. U)

A) Sans écartement B) Avec écartement

Ecartement des serrures (palpl. Z)

A) Sans écartement B) Avec écartement

32

1.1.5.1 Réparation au-dessus du niveau du sol (serrures accessibles du côté excavation)

Procédure 1:

Etanchement par soudure le long de la serrure sur la hauteur nécessaire.

Procédure 2:

Etanchement par soudage d’un plat ou d’une cornière au-dessus de la serrure sur la hauteur nécessaire.

côté eau ou terre

joint d’étanchéité défaillant(hydrocarboné, hydrogonflant ou soudure)

côté excavation

torche de soudage(manuel ou semi-automatique)

soudure de réparation

côté eau ou terrejoint d’étanchéité défaillant(hydrocarboné, hydrogonflant ou soudure)

plat ou cornière(selon le débit d’eau)

côté excavation

torche de soudage(manuel ou semi-automatique)

soudure

soudure

33

1.1.5.2 Réparation en dessous du niveau du sol

Procédure 4:

Approfondissement de la fouille au droit de la serrure à étancher et prolongation de la soudure d’étanchéité oudu bourrage des serrures jusqu’à la profondeur nécessaire.

Procédure 3:

Etanchement par obturation de l’espace dans les serrures à l’aide de coins en plastique, de rubans en caoutchouchydrogonflant ou de lattes en bois prélaminées, sur la hauteur nécessaire.

côté eau ou terre

joint d’étanchéité défaillant (hydrocarboné, hydrogonflant ou soudure)

utilisation de coin enplastique ou en bois

utilisation de ruban encaoutchouc (hydrogonflant)

utilisation de latte en boisprélaminée

côté excavation

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niveau d’excavation

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palplanche

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Proc

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35

Procédure 6:

En cas de fuites d’eau importantes, il est recommandé d’installer un système de drainage légèrement sous la côtéde terrassement et de le raccorder à un système de pompage.

Procédure 5: Forage à l’arrière du rideau au niveau des serrures, puis injection [ciment (à prise rapide) oubentonite] le long des serrures à étancher.

forage et injection

serrures enclenchées et étanchées en usine

serrure jumelée sur chantier

injection ciment-bentonite

injection ciment-bentonite

côté excavation

côté terre

palplanche

longueur étanchée au-dessusdu niveau d’excavation

niveau d’excavation

tuyau de drainage (raccordement à unsystème de pompage)

palplanche

serru

re ju

mel

ée s

ur c

hant

ier

drainage (à faire agréer par l’ingénieurresponsable de la conception)

longueur étanchée aprèsexcavation

36

1.1.5.3 Réparation sous eau

Procédure 7:

Il est fait mention ci-après de 2 cas possibles (figures 2/a et 2/b) de réalisation ou réparation d’une étanchéitécôté eau d’un ouvrage.

Figure 21/a

profil

profil

profil

palplanche

côté eau

côté eau

côté eau

intérieur batardeau

intérieur batardeauintérieur batardeau

produit d’injection

produit d’injection

palplanche U palplanche Z

37

xx

Figure 21/b

côté eau intérieur batardeau

mélange sciure de bois et cimentà prise rapide

côté eau

intérieur batardeau

coupe x-x

Possibilités d’étanchement du côté eau

Palplanche

38

Figure 22

dalle de couverture

voir fig. 25-27

voir fig. 23-24

voir fig. 23-24

dalle de fond/radier

palp

lanc

hepa

lpla

nche

1) Tunnel ou structure enterrée

2. Etanchement horizontal

De l’étanchement horizontal il n’est traité que de laliaison étanche entre le rideau de palplanches (rigideet ondulé) et l’élément de construction horizontal,(rigide ou souple et généralement plan).

On distingue en général deux types d’étanchement:

• l’étanchéité avec la dalle de fond, c’est-à-dire la réalisation d’une étanchéité dans des zones souvent sous eau;

• l’étanchéité avec la dalle de couverture.

Plusieurs exemples de connexions étanches entrepalplanches et éléments horizontaux sont traités ci-après, notamment:

Figures 23-24: raccordement à une dalle de fond(radier);

Figures 25-27: raccordement à une dalle decouverture.

39

2 3

5

6

1

4 7

1

24

5

6

7

Figure 23

coupe:

palplanche doublea m i n = 6 mm

1) palplanche2) tôle

(fixation aux palplanches parsoudure)

3) béton de propreté4) goujons5) membrane d’étanchéité

fixation: soit mécaniqueou par collage

6) béton de protection7) béton radier/dalle de fond

Etanchéité horizontale avec la dalle de fond à l’aide d’un système tôle/membranepour sollicitation faible à moyenne

40

5

16

1

6

7

4

3

2

8

11 103

914 1518 812 13

17 9

1

3

4

9

16

14

18

10 158

12 13

détail «x»

palplanche double

coupe:

1) palplanche2) radier bétonné sous eau3) tôle (ép.~ 8-10 mm)

fixée aux palplanches par soudure4) cordons de soudure5) peinture à base de résine époxy6) drain7) béton drainant8) membrane d’étanchéité9) membrane d’étanchéité

(ép. 2 mm/larg. 400 mm)10) feuille PVC

(ép. 2 mm/larg. 140 mm)11) soudure par pointage12) goujon fileté avec écrou à souder13) plaque d’acier

(ép. 10 mm/larg. 100 mm)14) feuille PVC

(ép. 2 mm/larg. 400 mm)15) membrane d’étanchéité

(ép. 2 mm/larg. 350 mm)16) béton de protection17) bourrage d’étanchéité18) tôle profilée

Etanchéité horizontale avec la dalle de fond à l’aide d’un système tôle/membranepour sollicitations et exigences élevées

Figure 24

«x»

41

9

3

8

2

1

6

5

7

4

Figure 25

1) palplanche2) couronnement en béton armé3) joint type Sika ou similaire4) appui5) dalle de couverture en béton armé6) étanchéité7) béton de protection ou chape en asphalte8) polystyrène expansé (coffragé perdu)9) protection verticale

phases d’exécution:a) terrassement, mise à niveau de la tête des

palplanches, nettoyage, etc...b) préparation du coffrage pour le couronnement

en béton armé, mise en place de la partie inférieure de l’appui, ferraillage, mise en place du joint Sika (ou similaire), bétonnage

c) coffrage pour la dalle de couvertured) mise en œuvre:

– de l’étanchéité– du béton de protection ou de la contre-chape en asphalte– de la protection supplémentaire verticale

Etanchéité horizontale avec la dalle de couvertureArticulation dalle/rideau de palplanches en présence d’infiltration d’eau

42

6

4

5

1

7

2

3

Figure 26

1) palplanche2) béton de propreté3) armatures4) dalle de couverture en béton armé5) étanchéité6) béton de protection ou chape en asphalte7) remblai, dalle en béton

phases d’exécution:a) terrassement, mise à niveau de la tête des palplanches,

béton de propreté, nettoyage, etc... b) coffrage pour la dalle de couverturec) mise en œuvre:

– de l’étanchéité– du béton de protection ou de la contre-chape en asphalte

d) remblai, dalle en béton

Etanchéité horizontale avec dalle de couvertureEncastrement dalle/rideau de palplanches en présence d’infiltration d’eau

43

39

6

5

2 1

10

8

11

7

4

Etanchéité horizontale avec dalle de couvertureAppui mobile dalle tunnel/rideau de palplanches en présence de surpression d’eau

1) palplanche2) béton de propreté3) tôle (ép. ~ 8 mm)4) membrane d’étanchéité

(feuille de roofing ép. ~ 5 mm)collage à chaud ou fixation mécaniqueavec bande souple

5) feuille de cuivre6) plaque de serrage7) étanchéité8) toile filtrante9) drainage

10) dalle de couverture en béton armé11) béton de protection ou contre-chape en

asphalte coulé resp. de la maçonnerie dansla partie verticale

phases d’exécution:a) terrassement, mise à niveau de la tête des

palplanches, béton de propreté, nettoyage, etc.

b) préparation du coffrage pour le couronnement en béton armé

c) coffrage pour la dalle de couvertured) mise en œuvre d’une étanchéité conforme à la

spécification, béton de protection ou contre-chape en asphalte, y compris drainage

Figure 27

soudure continue etanche

44

3. Références

Pour toute information théorique complémentaire, il estpossible de consulter:

1) Steel Sheet Pile Seepage Resistance,J.B. Sellmeijer,Fourth International Landfill Symposium,Cagliari, Italie, 1993

2) Joint Resistance of Steel Sheet PileJ.B. Sellmeijer,Août 1993 (non publié)

3) The Hydraulic Resistance of Steel Sheet Pile JointsJ.B. Sellmeijer, J.P.A.E. Cools, W.J. Post, J. Decker1993 (publié par ASCE)

4) EAU 1990. Recommendations of the Committee for Waterfront Structures, Harbours and Waterways,Berlin, 1992

Les aspects théoriques liés à l’étanchement des rideaux depalplanches métalliques sont traités dans la brochure:«Approche théorique».

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Partie 2: Approche pratique

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