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ICS : 91.100.10
, publiée
Norme Marocaine homologuéePar décision du Directeur de l’Institut Marocain de Normalisation N° au B.O.N° du
Correspondance
Droits d'auteurDroit de reproduction réservés sauf prescription différente aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé électronique ou mécanique y compris la photocopie et les microfilms sans accord formel. Ce document est à usage exclusif et non collectif des clients de l'IMANOR, Toute mise en réseau, reproduction et rediffusion, sous quelque forme que ce soit, même partielle, sont strictement interdites.
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PNM EN 14679 IC 13.1.187
2018
La présente norme nationale est identique à l’EN 14679 : 2005 + AC : 2006 et est reproduite avec la permission du CEN, Avenue Marnix 17, B-1000 Bruxelles.
Tous droits d’exploitation des Normes Européennes sous quelque forme que ce soit et par tous moyens sont réservés dans le monde entier au CEN et à ses Membres Nationaux, et aucune reproduction ne peut être engagée sans permission explicite et par écrit du CEN par l’IMANOR.
Exécution des travaux géotechniques spéciaux Colonnes de sol traité
Projet de Norme Marocaine
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PNM EN 14679 : 2018
Avant-Propos National
L’Institut Marocain de Normalisation (IMANOR) est l’Organisme National de Normalisation. Il a été créé
par la Loi N° 12-06 relative à la normalisation, à la certification et à l’accréditation sous forme d’un
Etablissement Public sous tutelle du Ministère chargé de l’Industrie et du Commerce.
Les normes marocaines sont élaborées et homologuées conformément aux dispositions de la Loi N° 12- 06 susmentionnée.
La présente norme marocaine a été reprise de la norme européenne EN conformément à l’accord régissant l’affiliation de l’Institut Marocain de Normalisation (IMANOR) au Comité Européen deNormalisation (CEN).
Tout au long du texte du présent document, lire « … la présente norme européenne … » avec le sensde « … la présente norme marocaine… ».
Toutes les dispositions citées dans la présente norme, relevant du dispositif réglementaire européen(textes réglementaires européens, directives européennes, étiquetage et marquage CE, …) sontremplacés par les dispositions réglementaires ou normatives correspondantes en vigueur au niveaunational, le cas échéant.
La présente norme marocaine comporte une annexe nationale normative (ZN) qui précise des dispositions nationales applicables et qui constituent des modifications par rapport au document de base EN 14679.
La présente norme marocaine NM EN 14679 a été examinée et adoptée par laCommission de Normalisation des Tavaux géotechniques (102).
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NORME EUROPÉENNEEUROPÄISCHE NORMEUROPEAN STANDARD
EN 14679Avril 2005
+ACJuin 2006
© CEN 2005 Tous droits d’exploitation sous quelque forme et de quelque manière que ce soit réservés dans le mondeentier aux membres nationaux du CEN.
Réf. n° EN 14679:2005 F
La présente Norme européenne a été adoptée par le CEN le 28 février 2005.
Le corrigendum a pris effet le 14 juin 2006 pour incorporation dans les trois versions linguistiques officielles de l’EN.
Les membres du CEN sont tenus de se soumettre au Règlement Intérieur du CEN/CENELEC, qui définit lesconditions dans lesquelles doit être attribué, sans modification, le statut de norme nationale à la Normeeuropéenne.
Les listes mises à jour et les références bibliographiques relatives à ces normes nationales peuvent être obtenuesauprès du Centre de Gestion ou auprès des membres du CEN.
La présente Norme européenne existe en trois versions officielles (allemand, anglais, français). Une version dansune autre langue faite par traduction sous la responsabilité d'un membre du CEN dans sa langue nationale etnotifiée au Centre de Gestion, a le même statut que les versions officielles.
Les membres du CEN sont les organismes nationaux de normalisation des pays suivants : Allemagne, Autriche,Belgique, Chypre, Danemark, Espagne, Estonie, Finlande, France, Grèce, Hongrie, Irlande, Islande, Italie, Lettonie,Lituanie, Luxembourg, Malte, Norvège, Pays-Bas, Pologne, Portugal, République Tchèque, Royaume-Uni,Slovaquie, Slovénie, Suède et Suisse.
CENCOMITÉ EUROPÉEN DE NORMALISATION
Europäisches Komitee für NormungEuropean Committee for Standardization
Centre de Gestion : rue de Stassart 36, B-1050 Bruxelles
ICS : 93.020
Version française
Exécution de travaux géotechniques spéciaux — Colonnes de sol traité
Ausführung von besonderen geotechnischen Arbeiten (Spezialtiefbau) —
Tiefreichende Bodenstabilisierung
Execution of special geotechnical works — Deep mixing
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Avant-propos ...................................................................................................................................................... 4
1 Domaine d'application ...................................................................................................................... 5
2 Références normatives .................................................................................................................... 5
3 Termes et définitions ........................................................................................................................ 6
4 Informations nécessaires à l'exécution des travaux ..................................................................... 84.1 Généralités .......................................................................................................................................... 84.2 Exigences particulières ....................................................................................................................... 8
5 Reconnaissance géotechnique ....................................................................................................... 95.1 Généralités .......................................................................................................................................... 95.2 Points particuliers ................................................................................................................................ 9
6 Matériaux et produits ...................................................................................................................... 106.1 Généralités ........................................................................................................................................ 106.2 Points particuliers à considérer ......................................................................................................... 10
7 Considérations relatives à la conception ..................................................................................... 107.1 Généralités ........................................................................................................................................ 107.2 Autres points à considérer ................................................................................................................ 117.3 Choix du liant et des additifs ............................................................................................................. 127.4 Essais en laboratoire et essais sur site sur le sol traité .................................................................... 127.5 Données à fournir par la conception ................................................................................................. 12
8 Exécution ......................................................................................................................................... 138.1 Descriptif des travaux ........................................................................................................................ 138.2 Préparation du site ............................................................................................................................ 138.3 Essais sur site ................................................................................................................................... 148.4 Tolérances d’exécution ..................................................................................................................... 148.4.1 Généralités ........................................................................................................................................ 148.5 Contrôle et assurance qualité ........................................................................................................... 148.6 Réalisation des colonnes de sol traité ............................................................................................... 148.6.1 Généralités ........................................................................................................................................ 148.6.2 Malaxage par voie sèche .................................................................................................................. 158.6.3 Malaxage par voie humide ................................................................................................................ 158.7 Mise en place d’une armature ........................................................................................................... 16
9 Surveillance, essais et contrôles .................................................................................................. 169.1 Généralités ........................................................................................................................................ 169.2 Surveillance ....................................................................................................................................... 169.3 Essais ................................................................................................................................................ 179.4 Contrôles ........................................................................................................................................... 179.5 Performance du sol traité .................................................................................................................. 189.6 Autres aspects .................................................................................................................................. 18
10 Comptes rendus .............................................................................................................................. 1810.1 Comptes rendus de chantier ............................................................................................................. 1810.2 Compte rendu final ............................................................................................................................ 19
SommairePage
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Sommaire (fin)Page
11 Exigences particulières ................................................................................................................... 1911.1 Généralités ........................................................................................................................................ 1911.2 Sécurité .............................................................................................................................................. 1911.3 Protection de l'environnement ........................................................................................................... 1911.4 Impact sur les structures adjacentes ................................................................................................. 19
Annexe A (informative) Informations pratiques concernant l’exécution des colonnes de sol traité ......... 20
A.1 Introduction ........................................................................................................................................ 20
A.2 Champ d'application de la technique ................................................................................................. 20
A.3 Exécution ........................................................................................................................................... 21A.3.1 Généralités ........................................................................................................................................ 21A.3.2 Malaxage par voie sèche ................................................................................................................... 23A.3.3 Malaxage par voie humide ................................................................................................................. 26A.3.4 Configurations de mise en place des colonnes ................................................................................. 30A.3.5 Méthodes hybrides ............................................................................................................................ 32
A.4 Considérations relatives à l’exécution ............................................................................................... 33
Annexe B (informative) Informations relatives à la conception des colonnes de sol traité ....................... 35
B.1 Généralités ........................................................................................................................................ 35B.1.1 Objet de l’Annexe .............................................................................................................................. 35B.1.2 Domaine de la technique ................................................................................................................... 35
B.2 Principes de conception ..................................................................................................................... 35
B.3 Procédure d'exécution des colonnes de sol traité ............................................................................. 36
B.4 Choix du liant ..................................................................................................................................... 37
B.5 Essais ................................................................................................................................................ 37B.5.1 Généralités ........................................................................................................................................ 37B.5.2 Essais de laboratoire ......................................................................................................................... 37B.5.3 Essais sur site .................................................................................................................................... 38
B.6 Corrélations entre diverses propriétés du sol traité ........................................................................... 40B.6.1 Résistance du sol malaxé en place et résistance du sol malaxé en laboratoire ................................ 40B.6.2 Caractéristiques mécaniques et résistance à la compression simple ................................................ 42
B.7 Aspects de conception ....................................................................................................................... 42B.7.1 Stabilité .............................................................................................................................................. 42B.7.2 Tassement ......................................................................................................................................... 45B.7.3 Confinement ...................................................................................................................................... 46
Annexe C (informative) Degré d'obligation des articles ................................................................................. 47
Bibliographie ..................................................................................................................................................... 48
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Avant-propos
Le présent document (EN 14679:2005) a été élaboré par le Comité Technique CEN/TC 288 «Exécution de travauxgéotechniques spéciaux», dont le secrétariat est tenu par AFNOR.
Cette Norme européenne devra recevoir le statut de norme nationale, soit par publication d'un texte identique, soitpar entérinement, au plus tard en octobre 2005, et toutes les normes nationales en contradiction devront être reti-rées au plus tard en octobre 2005.
Cette norme a été élaborée pour aller de pair avec EN 1997-1 et le prEN 1997-2. Elle ne traite de la conceptionque lorsque cela est nécessaire, mais elle spécifie toutes les exigences relatives à la réalisation des colonnes desol traité et au suivi des travaux.
Selon le Règlement Intérieur du CEN/CENELEC, les instituts de normalisation nationaux des pays suivants sonttenus de mettre cette Norme européenne en application : Allemagne, Autriche, Belgique, Chypre, Danemark,Espagne, Estonie, Finlande, France, Grèce, Hongrie, Irlande, Islande, Italie, Lettonie, Lituanie, Luxembourg,Malte, Norvège, Pays-Bas, Pologne, Portugal, République Tchèque, Royaume-Uni, Slovaquie, Slovénie, Suèdeet Suisse.
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1 Domaine d'application
La présente Norme européenne établit les principes généraux relatifs à l'exécution, aux essais de contrôle, à lasurveillance et au suivi des travaux de colonnes de sol traité réalisés selon la technique de malaxage par voiesèche ou selon la technique de malaxage par voie humide.
Les colonnes de sol traité, concernées par la présente norme, sont celles qui s’inscrivent dans le cadre définici-après :
a) le mélange est effectué au moyen d'outils rotatifs mécanique de malaxage (voir Annexe A, Figure A.1), le solenvironnant latéral étant constamment soutenu pendant l’opération ;
b) le traitement du sol est réalisé sur une hauteur minimale de 3 m ;
c) la réalisation de différentes formes et configurations, comprenant des colonnes simples, des panneaux, desgrilles, des massifs, des parois ou toute autre combinaison d'au moins deux colonnes simples, se recoupantou non (voir Annexe A, Figures A.8 à A.12) ;
d) le traitement de sol naturel, de remblai, de dépôts d’ordures et de déchets, etc. ;
Il existe d’autres méthodes d'amélioration du sol utilisant des techniques similaires (voir A.3.5).
Des informations pratiques relatives à la réalisation des colonnes de sol traité, comme les procédures d’exécutionet les matériels, sont données en Annexe A. Les méthodes d'essais et d'évaluation des paramètres de calcul, quiintéressent l'exécution, sont présentées en Annexe B.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les réfé-rences datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du documentde référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
EN 196-1, Méthodes d'essais des ciments — Partie 1 : Détermination des résistances mécaniques.
EN 196-2, Méthodes d'essais des ciments — Partie 2 : Analyse chimique des ciments.
EN 196-3, Méthodes d'essais des ciments — Partie 3 : Détermination du temps de prise et de la stabilité.
ENV 196-4, Méthodes d'essais des ciments — Partie 4 : Détermination quantitative des constituants.
EN 196-5, Méthodes d'essais des ciments — Partie 5 : Essai de pouzzolanicité des ciments pouzzolaniques.
EN 196-6, Méthodes d'essai des ciments — Partie 6 : Détermination de la finesse.
EN 196-7, Méthodes d'essais des ciments — Parie 7 : Méthodes de prélèvement et d'echantillonnage du ciment.
EN 196-8, Méthodes d'essais des ciments — Partie 8 : Chaleur d‘hydratation — Méthode par dissolution.
EN 196-21, Méthodes d'essais des ciments — Partie 21 : Détermination de la teneur en chlorures, en dioxide decarbone et en alcalis dans les ciments.
EN 197-1:2000, Ciment — Partie 1 : Composition, spécifications et critères de conformité des ciments courants.
EN 197-2:2000, Ciment — Partie 2 : Evaluation de la conformité.
EN 451, Méthode d'essai des cendres volantes.
EN 459-1, Chaux de construction — Partie 1 : Définitions, spécifications et critères de conformité.
EN 459-2, Chaux de construction — Partie 2 : Méthodes d'essai.
EN 791:1995, Appareils de forage — Sécurité.
EN 1997-1, Eurocode 7 — Calcul géotechnique — Partie 1 : Règles générales.
prEN 1997-2, Eurocode 7 — Calcul géotechnique — Partie 2 : Reconnaissance des terrains et essais.
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EN 12716, Exécution des travaux géotechniques spéciaux – Colonnes, panneaux et structures de sol-ciment réa-lisés par jet.
ENV 1991, Eurocode 1 — Bases de calcul et actions sur les structures.
ENV 10080, Acier pour l'armature du béton — Armatures pour béton armé soudables à verrous B 500 — Condi-tions techniques de livraison pour les barres, les couronnes et les treillis soudés.
EN ISO 14688-1, Reconnaissance et essais géotechniques — Dénomination, description et classification des sols— Partie 1 : Dénomination et description. (ISO 14688-1:2002).
EN ISO 14688-2, Reconnaissance et essais géotechniques — Dénomination, description et classification des sols— Partie 2 : Principes pour une classification. (ISO 14688-2:2004)
EN ISO 14689-1, Reconnaissance et essais géotechniques — Dénomination, description et classification desroches — Partie 1 : Dénomination et description. (ISO 14689-1:2003).
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1additif, additionen : admixture de : Zusatzmittelagent dispersant, fluidifiant, retardateur de prise
3.2lianten : binder de : Bindemittelmatériau chimiquement réactif (chaux, ciment, gypse, laitier de haut fourneau, cendres volantes, etc.)
3.3dosage en lianten : binder content de : Bindemittelgehaltpoids de liant sec introduit rapporté à l’unité de volume de sol traité
3.4teneur en lianten : binder factor de : Bindemittelfaktorrapport entre le poids de liant sec introduit et le poids de sol sec traité
3.5indice de malaxageen : blade rotation number de : Flügelumdrehungszahlnombre de tours de l’outil de malaxage par mètre d’enfoncement ou de remontée
3.6colonneen : column de : Säulepilier de sol traité réalisé avec un outil de malaxage au cours d’une procédure unique de mise en place. L'outil demalaxage et le procédé d'exécution régissent la forme et la taille de la section transversale d'une colonne
3.7malaxage par voie sècheen : dry mixing de : Trockenmischverfahrenprocédé d’exécution consistant à désagréger mécaniquement le sol en place et à le mélanger avec des liants sousforme de poudre sèche, avec ou sans charges inertes et additions
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3.8fines inertes, charges inertesen : filler de : Füllermatériau non réactif (sable, poudre de calcaire, etc.)
3.9energie de malaxageen : mixing energy de : Mischungsenergieressource utilisée pour le fonctionnement de l’unité de malaxage
3.10procédé de malaxageen : mixing process de : Mischvorgangséquence d’opérations comportant la désagrégation mécanique de la structure du sol et l’introduction des liantset des charges inertes dans le sol
3.11outil de malaxageen : mixing tool de : Mischwerkzeugoutil utilisé pour désagréger le sol, approvisionner le liant et le malaxer avec le sol. Il est constitué d’une ou plu-sieurs unités rotatives équipée(s) de plusieurs lames, bras, pales avec/sans tarières continue ou discontinue (voirl'Annexe A)
3.12descente (de l’outillage)en : penetration (Downstroke) de : Abbohrvorgangétape/phase de la procédure de malaxage, au cours de laquelle l'outil de malaxage est descendu à la profondeurappropriée et l'opération initiale de désagrégation du sol a lieu
3.13vitesse de descente ou de remontéeen : penetration or Retrieval speed de : Abbohr- bzw. Ziehgeschwindikeitdéplacement vertical par unité de temps de l'outil de malaxage pendant sa descente ou sa remontée
3.14vitesse de descente ou de remontée par touren : penetration or retrieval rate de : Abbohr- bzw. Ziehratedéplacement vertical par tour de la (ou des) unité(s) rotative(s) de l'outil de malaxage pendant sa (leur) descenteou sa (leur) remontée
3.15remontée (montée de l’outillage)en : retrieval (Upstroke) de : Ziehvorgangétape/phase de la procédure de malaxage, au cours de laquelle l'outil de malaxage est remonté et l’opérationfinale de malaxage a lieu
3.16re-malaxageen : restroke de : wiederholter Mischvorgangcycle supplémentaire de descente et de remontée de l'outil de malaxage réalisée pour augmenter le dosage enliant ou améliorer l’homogénéité de la colonne de sol traité
3.17vitesse de rotationen : rotation speed de : Umdrehungsgeschwindigkeitnombre de tours par unité de temps de la ou des unités rotatives de l'outil de malaxage
3.18malaxageen : stroke de : Mischvorgangun cycle complet de la procédure de malaxage
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3.19teneur en coulisen : volume ratio de : Volumenverhältnisrapport entre le volume de coulis injecté (dans le malaxage par voie humide) et le volume de sol traité
3.20rapport eau/lianten : water/binder ratio de : Wasser/Bindemittel Verhältnisrapport entre le poids d'eau ajoutée au liant sec et le poids de liant sec
3.21malaxage par voie humideen : wet mixing de : Nassmischverfahrenprocédé d’exécution consistant à désagréger mécaniquement le sol en place et à le malaxer avec un couliscontenant de l'eau, des liants avec ou sans charges inertes et additions
4 Informations nécessaires à l'exécution des travaux
4.1 Généralités
4.1.1 Avant l'exécution des travaux, toutes les informations nécessaires doivent être fournies.
4.1.2 Il convient que ces informations comprennent :
a) toute contrainte/obligation légale ou statutaire ;
b) l'emplacement des axes principaux de référence pour l'implantation des colonnes ;
c) les états des structures, des routes, des réseaux, etc.. à proximité des travaux ;
d) un plan d’assurance qualité approprié, incluant la surveillance et le contrôle des travaux.
4.1.3 Les informations relatives aux conditions de site doivent couvrir, le cas échéant :
a) la géométrie du site (emprise, topographie, accès, pentes, restrictions de hauteur, etc.) ;
b) les structures et les réseaux souterrains existants, les contaminations connues de terrain et les contraintesarchéologiques ;
c) les contraintes environnementales, incluant le bruit, les vibrations, la pollution ;
d) les travaux en projet ou en cours, tels que rabattement, creusement de tunnels, excavations profondes.
4.2 Exigences particulières
4.2.1 Les informations suivantes doivent être également fournies :
a) les expériences antérieures d’exécution de colonnes de sol traité ou des travaux géotechniques spéciaux pro-ches du site de construction, y compris les résultats des essais réalisés sur site pour confirmer la conception ;
b) les contaminations souterraines ou aléas qui peuvent concerner la méthode d'exécution des colonnes, la sécu-rité des travaux ou l'évacuation des déblais.
4.2.2 Les instructions suivantes doivent être données :
a) la procédure de compte rendu en cas de circonstances imprévues, ou de conditions rencontrées différentesde celles retenues par la conception ;
b) la procédure de compte rendu, lorsqu’une méthode observationnelle est adoptée ;
c) la notification des contraintes imposées par la conception telle que les phases de construction ;
d) le programme relatifs aux essais de contrôles et aux procédures de réception des matériaux utilisés pour laréalisation des colonnes.
4.2.3 Sous réserve d’être conformes à la présente norme, d’autres exigences sont susceptibles d’être spéci-fiées. Elles doivent être établies et dûment agrées avant le commencement des travaux.
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5 Reconnaissance géotechnique
5.1 Généralités
5.1.1 La profondeur et l'étendue de la reconnaissance géotechnique doivent être suffisantes pour permettre ladétermination des conditions de sol conformément aux exigences de EN 1997-1.
5.1.2 Les essais réalisés en laboratoire et en place doivent être conformes à prEN 1997-2 et aux Normes euro-péennes appropriées (EN 196-1 à -8, EN 196-21, EN 197-1 et -2, EN 451, EN 459-1 et -2, ENV 10080, EN 12716,EN 791, EN ISO 14688-1 et EN ISO 14688-2).
5.1.3 Les expériences pertinentes de travaux comparables de colonnes de sol traité au voisinage du site destravaux doivent être prises en compte pour déterminer l'importance de l'investigation géotechnique du site destravaux.
5.1.4 Le dossier géotechnique du site doit être disponible ainsi que toutes les données pertinentes utiles auchoix de la méthode d’exécution des colonnes.
5.1.5 Les trous de forage et les puits de reconnaissance doivent être convenablement bouchés, de façon à nepas affecter le régime des eaux souterraines et/ou l’exécution et le bon comportement des colonnes de sol traitéà réaliser.
5.2 Points particuliers
5.2.1 L’identification et la classification des sols doivent être conformes à EN ISO 14688-1 et EN ISO 14688-2.
5.2.2 Outre la description géologique générale du site des travaux et les données énumérées dansEN 1997-1, le dossier géotechnique du site doit contenir les informations suivantes sur les conditions desol qui concernent l'exécution des colonnes de sol traité :
a) composition, extension latérale, épaisseur et résistance de la croûte superficielle des terrains, présence deracines, de matériaux de remblais, etc. ;
b) présence de cailloux ou de blocs, de couches cimentées ou de niveaux rocheux qui peuvent être à l'origine dedifficultés pour l'exécution des colonnes ou peuvent nécessiter des méthodes d’exécution particulières ou desoutils spéciaux ;
c) présence de couches susceptibles de gonfler (montmorillonite) ;
d) cavités, vides ou fissures ;
e) niveaux piézométriques des eaux souterraines, leurs fluctuations et leur éventuelle pression artésienne.
5.2.3 Le cas échéant, il convient de fournir les informations complémentaires suivantes :
5.2.3.1 Caractéristiques physiques et paramètres d'état :
a) limites d’Atterberg ;
b) classification ;
c) masse volumique ;
d) courbe granulométrique ;
e) minéralogie ;
f) teneur en eau naturelle ;
g) teneur en matières organiques.
5.2.3.2 Caractéristiques mécaniques :
a) déformation et consolidation ;
b) résistance (cisaillement, compression et traction) ;
c) perméabilité.
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5.2.3.3 Caractéristiques environnementales, chimiques et biologiques :
a) qualité des eaux souterraines (par exemple : contamination, agressivité, caractéristiques chimiques, pH, typeet concentration en ions et en métaux, pour servir de mesures de référence) ;
b) données des essais de contamination ;
c) essais de lixiviation.
5.2.4 Il convient que le niveau du terrain et l'emplacement de tous les sondages et essais réalisés, soient don-nés par rapport à un repère national reconnu, ou un point de référence fixe.
6 Matériaux et produits
6.1 Généralités
6.1.1 La réalisation de colonnes de sol traité implique d’ajouter au sol un liant et, si nécessaire, un ou plusieursdes composants suivants :
a) un additif ;
b) de l’eau ;
c) une charge inerte ;
d) une armature.
6.1.2 Tous les matériaux et produits utilisées pour la réalisation des colonnes de sol traité doivent être confor-mes aux normes européennes appropriées. Lorsqu’il n’existe pas de normes européennes appropriées, les maté-riaux et produits utilisées doivent être conformes aux normes et/ou aux recommandations nationales.
6.1.3 Tous les matériaux et produits utilisés doivent être conformes aux réglementations environnementaleslocales.
6.1.4 Tous les matériaux et produits utilisés doivent être conformes aux spécifications de la conception.
6.1.5 Pour les matériaux qui ne sont pas couverts par des normes existantes, des essais appropriés doiventêtre prévus pour s’assurer de leur conformité avec les spécifications de la conception.
6.1.6 Les sources d'approvisionnement des matériaux doivent être documentées et ne doivent pas être modi-fiées sans notification préalable.
6.2 Points particuliers à considérer
6.2.1 L'eau provenant d'autres sources que l'eau potable reconnue, doit faire l’objet d’essai pour déterminer sielle est appropriée ou non à l'utilisation prévue.
6.2.2 Il est possible que certains matériaux et produits contiennent des substances chimiques naturelles enquantité pouvant poser des problèmes et que l’évaluation de leur impact sur l’environnement soit nécessaire.
7 Considérations relatives à la conception
7.1 Généralités
7.1.1 La résistance en place des colonnes est influencée par plusieurs facteurs, tels que les propriétés du solà traiter, les conditions de malaxage, l'outil de malaxage et le procédé de malaxage, les conditions de prise, letype et la dosage de liant, les conditions de terrain, etc. Par conséquent, il peut être difficile d'estimer précisémentla résistance en place des colonnes de sol traité au stade de la conception. Il est donc important d'estimer et devérifier cette résistance en plusieurs étapes, d’abord au moyen d'essais réalisés en laboratoire sur des mélangeset à partir de l'expérience acquise, ensuite avec des plots d’essais et des essais de contrôle sur site. Il convientde modifier la conception lorsque les exigences prévues ne sont pas satisfaites.
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7.1.2 Les projets de colonnes de sol traité implique une conception en plusieurs phases et, selon le cas, unprocessus itératif. L'objet de la conception est de produire des documents techniques qui permettent de réaliserdes colonnes qui satisfont aux exigences de sécurité, d’aptitude au service, d’économie et de durabilité, en tenantcompte de la durée de service de l’ouvrage. Il est recommandé que la conception soit également impliquée pen-dant la réalisation des travaux.
7.1.3 La justification des projets de colonnes de sol traité doit être fondée sur les normes prEN 1991,EN 1997-1 et prEN 1997-2. L'Annexe informative B récapitule les paramètres importants, qui ont une inci-dence sur la stabilité générale et le tassement du massif de sol traité.
7.1.4 La référence à une expérience comparable pertinente est permise lorsqu’une vérification appropriée desconditions de terrain a été réalisée (par exemple par des essais pénétrométriques, des essais pressiométriquesou d’autres essais).
7.1.5 Un descriptif des travaux doit être préparé, détaillant les travaux de colonnes de sol traité. Ce documentdoit au moins spécifier l'emplacement et le but des travaux, la durée de vie requise pour les colonnes, les restric-tions éventuelles pendant les phases de construction et les aléas associés à l'exécution des travaux.
7.1.6 Lorsqu’une certaine latitude est permise dans le choix des matériaux, le descriptif des travaux doit faireressortir les exigences particulières qui peuvent avoir une incidence sur leur choix final.
7.1.7 La conception préliminaire peut être fondée sur des mélanges préparés en laboratoire et sur uneexpérience comparable, en tenant compte de la différence de caractéristiques qui existe entre les échantillonspréparés en laboratoire et le traitement du sol en place.
NOTE Pour plus d’informations, il convient de se reporter à l'Annexe B.
7.1.8 Les essais en laboratoire ne peuvent en général suffire pour vérifier l'adéquation du traitement. Unesurveillance et un suivi des travaux, ainsi que des contrôles appropriés, sont donc le plus souvent nécessaires.Une méthode observationnelle est habituellement retenue, et la conception n'est en général achevée, qu’après laréalisation des essais sur site.
7.2 Autres points à considérer
7.2.1 Les conditions de chargement, les effets climatiques, les conditions hydrauliques et les seuilsacceptables de tassement, de gonflement et de déformation des structures et des réseaux qui sont concernés parles travaux de colonnes de sol traité, doivent être pris en compte.
7.2.2 Il convient que la conception identifie et prenne en compte les contraintes environnementales liées àl’exécution, telles que le bruit, les vibrations, la pollution de l'air et de l'eau ainsi que leur impact sur les structuresadjacentes.
7.2.3 Lorsqu’une capacité portante en pointe de la colonne est requise, la conception doit prescrire l'utilisationd'un outil de malaxage adapté et d'un procédé de malaxage approprié, afin de prévenir la formation d'une zoneremaniée à la base de la colonne.
7.2.4 Il convient que les exigences en matière d’implantation et de tolérances d’exécution des colonnes et desécrans tiennent compte des limitations des équipements de malaxage.
7.2.5 Pour les grilles, les massifs ou les colonnes sécantes, les spécifications concernant l'espacement entreles colonnes doivent tenir compte des déviations angulaires permises et des tolérances d’implantation.
7.2.6 Les modifications rendues nécessaires par des circonstances imprévues, telles que des changementsimportants des conditions de terrain ou des conditions hydrauliques par rapport à celles prévues, doivent êtreimmédiatement communiquées.
7.2.7 Il convient de fournir les spécifications sur la protection et les essais appropriés à réaliser lorsque les solstraités sont susceptibles d'être exposés à des cycles de gel/dégel.
7.2.8 La conception doit considérer les conséquences des actions chimiques et physiques sur les colonnes.Une attention particulière doit être portée à la durabilité à long terme des colonnes en environnement marin oudans les sols contaminés.
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7.3 Choix du liant et des additifs
7.3.1 Le choix du liant doit être fait en fonction des conditions de site et de terrain et en fonction de la nature etdes propriétés des sols à traiter.
7.3.2 L’efficacité du liant et des additions doit être étudié au moyen d’essais en laboratoire et/ou d’essais enplace sur le sol traité, en tenant compte des prescriptions données en 7.4.
7.4 Essais en laboratoire et essais sur site sur le sol traité
7.4.1 Dans la mesure où de nombreux facteurs, en particulier le procédé d'exécution, influencent les propriétésdu sol traité, des essais préliminaires doivent être réalisés sur celui-ci, afin de confirmer que les exigences de laconception peuvent être obtenues.
7.4.2 En étudiant un sol traité, il convient de considérer que les résultats d'essais en laboratoire peuvent sures-timer les résultats que l'on peut obtenir en place (du fait, par exemple, de l'utilisation d'un malaxage plus pousséen laboratoire ou des différences de conditions de prise).
7.4.3 Lorsqu'on étudie la procédure d’exécution et le comportement du sol traité, il convient de considérerl'amélioration des propriétés du sol en fonction du temps. La vitesse d'amélioration des propriétés dépend du typeet de la quantité de liant utilisé et des conditions de prise. Lorsqu’on étudie en laboratoire l'effet du temps sur deséprouvettes de sol traité, il convient de considérer l’influence des conditions de prise en place (température, trai-tement sous l'eau, pré-chargement, etc.).
7.4.4 La séquence et la vitesse d'exécution, les temps de prise et de durcissement et le diamètre des colonnesdoivent être pris en compte afin d'éviter une rupture locale du sol, ou des tassements ou des gonflements inac-ceptables.
7.4.5 Lorsque les colonnes de sol traité sont utilisées pour fixer des polluants, ou pour stabiliser des dépôts dedéchets, ou pour des travaux similaires dans lesquels il peut se produire une interaction imprévisible entre le liantet le terrain en place, des programmes d'essais spécifiques au site doivent être réalisés.
7.5 Données à fournir par la conception
7.5.1 Il convient que les documents de la conception indiquent les objectifs de performance du traitement et sagéométrie, les propriétés des matériaux ou produits retenus pour la réalisation des colonnes, ainsi que tous lesdétails complémentaires tels que les phases de travaux et, le cas échéant, il convient que ces documents fournis-sent les informations suivantes :
a) les spécifications pour les travaux de colonnes de sol traité ;
b) les exigences concernant les colonnes (caractéristiques de résistance, de déformation et de perméabilité) ;
c) la largeur de recouvrement entre colonnes adjacentes ;
d) les tolérances d’exécution des colonnes concernant leur longueur, leur diamètre, leur inclinaison et leur implan-tation ;
e) les emprises et la géométrie du massif traité à réaliser, les plans d'implantation ;
f) le programme de construction, incluant le planning de chargement et de pré-chargement éventuel, avec noti-fication de toutes restrictions, comme les phases de travaux, requises par la conception ;
g) le planning des essais et des procédures d’agrément à effectuer pour les matériaux utilisés dans la réalisationdes colonnes, ainsi que le planning des essais et des procédures de suivi exigés pendant les travaux ;
h) les exigences concernant les éventuelles armatures des colonnes (classe de matériau et procédure d’installa-tion) ainsi que le planning de leur mise en place ;
i) la profondeur d’ancrage dans une couche portante ou une couche imperméable ;
j) la procédure de compte rendu en cas de circonstances imprévues, ou de conditions rencontrées différentesde celles retenues par la conception, ou lorsqu’une méthode observationnelle est retenue.
7.5.2 Lorsque les contrôles de conformité sont réalisés à partir de carottes prélevées dans les colonnes, laconception doit spécifier l'emplacement, le moment (âge) du prélèvement, l’outil et la procédure de carottage.
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7.5.3 Pour les essais mécaniques sur le sol traité, les conditions d'essai des échantillons et les critères deconformité doivent être spécifiés. L’adéquation de la méthode d'essai proposée, notamment lorsque cetteméthode est, comme indiqué dans l'Annexe B, indirecte, doit être prise en compte lorsqu’on spécifie les tolérancespour les paramètres de performance du sol traité.
7.5.4 Les valeurs de seuils des paramètres critiques du calcul géotechnique doivent être spécifiées, ainsi queles mesures à prendre en cas de dépassement.
7.5.5 Toutes les autres exigences supplémentaires ou déviantes, conformes à la présente norme, doivent êtreétablies et dûment agrées avant le commencement des travaux.
8 Exécution
8.1 Descriptif des travaux
8.1.1 Avant l'exécution des colonnes de sol traité, le descriptif des travaux doit au moins fournir les informationssuivantes :
a) identification, objectif et domaine d'application des travaux de colonnes de sol traité ;
b) description du sol conformément à EN ISO 14688-1:2002 et EN ISO 14688-2:2004 ;
c) forme des colonnes ;
d) méthode d’exécution des colonnes ;
e) outil de malaxage : forme/dimensions/configuration de la ou des unités rotatives, emplacement(s) des orificesd’injection, forme et longueur de la colonne de malaxage ;
f) procédure d’exécution : descente et remontée, malaxage et séquence d'exécution (voir Tableau en 9.4.1.1) ;
g) tolérances de réalisation ;
h) paramètres d’exécution des colonnes : type et composition du liant, dosage et teneur en liant, teneur en coulis,rapport eau/liant, additifs, charge inerte (voir Tableau en 9.4.1.1.) ;
i) précautions vis à vis du gonflement et des tassements ;
j) installation de chantier et emplacement des zones de travaux ;
k) matériels et appareillages ;
l) gestion des déblais ;
m) procédures de contrôle de qualité exigées ;
n) procédures en cas d’interruptions pendant la réalisation des colonnes ;
o) modifications admises pendant les travaux, pour les paramètres des colonnes de sol traité ;
p) méthodes d’essais pour les contrôles de conformité ;
q) documents de travail (implantation des travaux, dessins, rapports) ;
r) évaluation de la sécurité et des risques environnementaux.
8.2 Préparation du site
8.2.1 La préparation du site doit être effectuée conformément aux spécifications de la conception et auxconditions environnementales particulières au site. Elle doit comprendre la réalisation d’un accès convenable pourles matériels et les équipements, le terrassement, le nettoyage et la mise à niveau de la plate-forme de travail, lapréparation d’assise(s) de capacité portante suffisante pour les matériels et pour la réception, les contrôles deconformité et le stockage des matériaux.
8.2.2 Tous les matériaux et produits pour colonnes de sol traité livrés sur le site doivent être identifiés, et leurconformité par rapport aux spécifications de la conception doit être vérifié (voir 6.1.2).
8.2.3 Les liants doivent être protégés vis-à-vis de l’humidité qui pourrait compromettre leur utilisation et/ou leurperformance.
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8.3 Essais sur site
8.3.1 Lorsque aucune expérience antérieure comparable n'est disponible, des essais sur site représentatifsdoivent être réalisés, afin de confirmer que les exigences de la conception peuvent être obtenues, et afin d'établirles valeurs seuils de contrôle d’exécution, en utilisant les mêmes matériels, techniques et procédures d’essais queceux spécifiés pour l'exécution des travaux.
8.3.2 Les contrôles d'exécution doivent porter sur les points suivants :
a) vitesse de descente et de remontée de l'outil de malaxage ;
b) vitesse de rotation de ou des unités rotatives de l'outil de malaxage ;
c) pression d'air (dans le cas du malaxage par voie sèche) ;
d) débit d’injection du liant/coulis.
NOTE Dans certaines circonstances, il convient de suivre d'autres paramètres lorsqu'ils ont une incidence directe sur laqualité et la performance des travaux réalisés, par exemple la largeur de recouvrement des colonnes dans le cas de paroisde confinement, ou bien le couple de rotation lorsque les colonnes doivent être arrêtées dans des sols raides.
8.4 Tolérances d’exécution
8.4.1 Généralités
8.4.1.1 L’emplacement de chaque colonne doit être matérialisé et identifié avant la réalisation des colonnes.
8.4.1.2 Les colonnes doivent être réalisés dans les tolérances géométriques définies par la conception.
8.4.1.3 Des mesurages de la verticalité et de l’inclinaison des colonnes peuvent être réalisés au moyen d'incli-nomètres.
8.5 Contrôle et assurance qualité
8.5.1 Un plan d’assurance qualité doit être fourni, détaillant les méthodes et la fréquence des vérifications àeffectuer pendant l’exécution des travaux et les phases de contrôle, et définissant la procédure pour traiter toutenon-conformité (voir EN ISO 9000). Le plan d’assurance qualité doit également identifier tous les documents(dessins, descriptif des travaux, plans, etc.) qui sont nécessaires à l'exécution des travaux.
8.5.2 Les essais sur les sols traités spécifiés en 9.3 doivent être réalisés, et les méthodes d'essais présentéesdans l'Annexe B doivent être utilisées, conformément aux spécifications de la conception (voir 7.4 et 9.3).
8.5.3 Lorsque les conditions rencontrées pendant l'exécution ne correspondent pas à celles prévues dans laconception, cela doit être communiqué immédiatement aux responsables du projet.
8.6 Réalisation des colonnes de sol traité
8.6.1 Généralités
8.6.1.1 Les colonnes de sol traité peuvent être réalisées selon la technique de malaxage par voie sèche ouselon la technique de malaxage par voie humide.
NOTE 1 Les colonnes de sol traité sont réalisées par désagrégation mécanique du sol, en utilisant principalement lemouvement vertical de l'unité (des unités) rotative(s) de malaxage, et en introduisant un liant, qui est mélangé avec le solpendant la descente et/ou la remontée de l’outillage. Les procédés de malaxage par voie sèche et de malaxage par voiehumide sont décrits en détail dans l'Annexe A.
NOTE 2 Dans la méthode de malaxage par voie sèche, le fluide qui transporte le liant est habituellement de l'aircomprimé.
NOTE 3 Dans la méthode de malaxage par voie humide, le fluide qui transporte le liant est habituellement de l'eau.
8.6.1.2 L’appareillage et l’outil de malaxage doivent être correctement positionnés à l’emplacement de chaquecolonne, en tenant compte des tolérances d’exécution spécifiés par la conception.
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8.6.1.3 La quantité de liant mis en oeuvre le long de chaque colonne doit être mesurée pendant la réalisationde celle-ci.
8.6.1.4 Le dispositif utilisé pour enregistrer la quantité de liant (ou de solides pour le coulis) mis en oeuvre doitêtre étalonné.
8.6.1.5 Tous les déblais doivent être recueillis et mis en dépôt conformément aux exigences légales ou régle-mentaires.
8.6.2 Malaxage par voie sèche
8.6.2.1 La procédure de réalisation du malaxage par voie sèche doit tenir compte des spécifications de laconception.
NOTE 1 Les colonnes de sol traité sont habituellement réalisées selon la procédure suivante :
— l'outil de malaxage est correctement positionné ;
— la colonne de malaxage est descendue jusqu'à la profondeur de traitement désirée avec déstructuration simultanée dusol par l'outil de malaxage ;
— une fois la profondeur désirée atteinte, la colonne de malaxage est remontée, du liant est injecté en même temps dansle sol sous forme de granulé ou de poudre, et l'outil de malaxage, qui tourne dans un plan horizontal, mélange le solavec le liant.
NOTE 2 Le liant peut aussi être injecté et mélangé au sol pendant la phase de descente.
8.6.2.2 L’appareillage et les outils de malaxage doivent être compatibles avec la procédure d’exécution, la pro-fondeur du sol à traiter, et les tolérances d’exécution spécifiées par la conception.
NOTE Lorsque le liant est injecté et mélangé au terrain pendant la phase de descente, l’orifice d’injection doit être situéau niveau ou sous l’outil de malaxage.
8.6.2.3 La vitesse de rotation de l'unité (des unités) rotative(s) et la vitesse de descente et de remontée par tourde l'outil de malaxage doivent être régulées afin d’obtenir un sol traité bien homogène.
NOTE 1 Les vitesses de descente et de remontée par tour de l’outil de malaxage sont habituellement comprisesentre 10 mm/tr et 50 mm/tr et l’indice de malaxage est habituellement compris entre 200 et 500.
NOTE 2 L’énergie de malaxage nécessaire à la réalisation d'une colonne réalisée par voie sèche dépend du type de liant,de la quantité de liant et du type de sol. Une plus grande énergie de malaxage est nécessaire lorsqu’on utilise du cimentcomme liant à la place de la chaux seule.
8.6.2.4 Dans le cas du malaxage par voie sèche, la pression d'air doit être maintenue aussi faible que possiblependant la procédure de malaxage afin d'éviter des désordres dus à l'entraînement du sol par l'air et des mouve-ments de terrain.
NOTE Si la pression d’air est trop faible, le liant peut ne pas se diffuser dans toute la section transversale de la colonne.
8.6.2.5 La quantité de liant mis en oeuvre et la pression du fluide qui transporte le liant (air) doivent être mesu-rées pendant l’exécution des colonnes.
8.6.2.6 Il convient de contrôler l’énergie de malaxage afin d’obtenir un sol traité bien homogène.
8.6.3 Malaxage par voie humide
8.6.3.1 La procédure de réalisation du malaxage par voie humide doit tenir compte des spécifications de laconception.
NOTE Les colonnes de sol traité sont habituellement réalisées selon la procédure suivante :
— l'outil de malaxage est correctement positionné ;
— la colonne de malaxage est descendue jusqu'à la profondeur de traitement désirée avec déstructuration simultanée dusol par l'outil de malaxage et/ou injection du coulis, généralement un coulis de ciment avec des additifs et des chargesinertes ;
— une fois la profondeur désirée atteinte, la colonne de malaxage est remontée, et dans certains cas, du coulis est enmême temps injecté dans le sol et mélangé avec ce dernier.
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8.6.3.2 L’appareillage et les outils de malaxage doivent être compatibles avec la procédure d’exécution, la pro-fondeur du sol à traiter, et les tolérances d’exécution spécifiées par la conception.
NOTE 1 Lorsqu’on utilise des appareillages avec des orifices d’injection situées en dessous de l'outil de malaxage, lecoulis ne doit pas être injecté pendant la phase de remontée.
NOTE 2 Alors qu'une tarière continue peut suffire pour les sols essentiellement granulaires, pour les sols cohérents desoutils de malaxage plus sophistiqués sont nécessaires. Les dispositifs d'entraînement rotatifs des colonnes de malaxagedoivent de plus être suffisamment puissants pour détruire la matrice du sol afin d'obtenir un mélange intime avec le coulis.
8.6.3.3 La vitesse de rotation de l'unité (des unités) rotative(s) et la vitesse de descente et de remontée par tourde l'outil de malaxage doivent être régulées afin d’obtenir un sol traité bien homogène.
NOTE La vitesse de rotation des pales de malaxage est habituellement comprises entre 25 tr/min et 50 tr/min et l’indicede malaxage est habituellement supérieur à 500.
8.6.3.4 Pendant le malaxage, le coulis doit être injecté en continu, par pompage, dans le sol à traiter.
8.6.3.5 Le procédé de malaxage par voie humide peut être interrompu à condition que le coulis n'ait pascommencé à faire prise et que le malaxage redémarre au moins 0,5 m dans le sol déjà traité.
8.6.3.6 Un re-malaxage peut être effectué, pour réinjecter du coulis dans certaines parties de la colonne déjàréalisée, pour re-fluidiser une partie d’une couche de terrain pendant la descente de l’appareillage, ou pourmaintenir en mouvement les unités rotatives pendant une interruption d’injection ou une période d'attented’approvisionnement.
8.6.3.7 La masse volumique du coulis doit être vérifiée par un dispositif adéquat, au moins deux fois par postede travail, pour chaque installation de malaxage. En cas de gâchée manuelle, il est nécessaire d'augmenter lafréquence des essais.
8.7 Mise en place d’une armature
8.7.1 Une armature (barres d’acier, cages d’armatures ou profilés en acier) peut être mise en place dans lescolonnes ou dans les éléments de sol traité fraîchement malaxés.
NOTE L’aide d’un vibrateur peut être nécessaire pour la mise en place de l’armature.
8.7.2 Tout élément de renforcement doit être mis en place conformément aux spécifications de la conception(voir 7.5.1 h).
9 Surveillance, essais et contrôles
9.1 Généralités
9.1.1 Il convient d'indiquer dans les spécifications de la conception l'ensemble des essais et des contrôlesà réaliser.
9.1.2 Les procédures particulières concernant le suivi, le contrôle et la réception des travaux doivent êtreétablies avant le début des travaux.
9.2 Surveillance
9.2.1 Afin de vérifier la conformité des travaux avec les spécifications de la conception et du marché, un per-sonnel qualifié et expérimenté dans la réalisation des colonnes de sol traité, doit surveiller l’exécution des travaux.
9.2.2 Lorsque des conditions imprévues sont rencontrées ou lorsqu’on dispose de nouvelles informationsconcernant les conditions de terrain, il doit en être immédiatement rendu compte selon les procédures d’informa-tion spécifiées (voir 7.5.1 j).
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9.3 Essais
9.3.1 On doit vérifier que les caractéristiques de résistance, les propriétés de déformation et d’homogénéité, et,le cas échéant, les longueur et diamètre, la perméabilité, l’inclinaison et le recouvrement des colonnes, sontconformes avec les hypothèses de la conception.
9.3.2 Le nombre d’essais et les méthodes d'essai doivent être définies avant le début des travaux de colonnesde sol traité, pour chaque type d'application, et pour chaque type d’essais.
NOTE Le nombre d’essais et les méthodes d'essais dépendent de l'application considérée et des exigences fonctionnel-les. L'Annexe informative B donne des indications concernant les méthodes d’essais appropriées pour tester la performancedu sol traité (par exemple : essais de compression simple, essais triaxiaux, essais oedomètriques, essais de pénétrationde colonne, essais de pénétration inverse de colonne, essais CPTU, essais pressiométriques, essais sismiques).
9.3.3 Il convient de répartir uniformément les contrôles de qualité aussi bien dans le temps qu’entre les diffé-rents outils de malaxage utilisés.
9.3.4 Il convient que les essais de contrôle couvrent un nombre suffisant de colonnes pour établir une valeurmoyenne fiable des propriétés des colonnes de sol traité dans chaque couche de sol concernée par les travaux.
9.3.5 Il convient de décider dans chaque cas du nombre de colonnes à contrôler, en tenant compte du but etde l’importance du traitement ainsi que de son application.
9.3.6 Le cas échéant (par exemple dans les cas d’écran d’étanchéité, de travaux de fixation ou de confinementde polluants et d’écran de soutènement), il convient de réaliser des essais chimiques pertinents (par exemple :détermination de la teneur en substances chimiquement actives, pH, teneur en carbonates, teneur en chlorures,teneur en sulfates).
9.3.7 Lorsque le recouvrement des colonnes est un point essentiel de conception, la largeur de recouvremententre colonnes adjacentes doit être vérifiée.
NOTE La largeur de recouvrement peut être vérifiée grâce à des mesurages inclinométriques réalisés pendant ladescente et la remontrée de l’outil de malaxage, ou au moyen de forages réalisés dans les colonnes de sol traité, ou parexamen visuel.
9.3.8 Dans le cas d’écran de soutènement, l’absence d’hétérogénéité dans les colonnes doit être contrôléevisuellement pendant leur excavation.
9.4 Contrôles
9.4.1 Procédure d’exécution
9.4.1.1 Les paramètres d’exécution et les informations ci-après doivent être contrôlés en continu pendant lestravaux, ou au moins tous les 0,5 m de profondeur (voir Tableau 1).
NOTE Dans certaines applications, notamment lorsque la continuité de l’écran est importante, il peut être nécessaire decontrôler la position et la verticalité de l’outil de malaxage.
9.4.1.2 Il est possible d’obtenir quelques informations sur les conditions de sol et sur les eaux souterraines, encontrôlant les paramètres de forage (tels que l’énergie consommée et la résistance à la pénétration de l'outil demalaxage) et les matériaux de déblais.
Tableau 1 — Paramètres d’exécution
Malaxage par voie sèche Malaxage par voie humide
Pression d'air comprimé (réservoir) Pression du coulis, pression d'air (le cas échéant)
vitesse de descente et de remontée par tour vitesse de descente et de remontée par tour
Vitesse de rotation (tr/min, pendant la descente et la remontée)
Vitesse de rotation (tr/min, pendant la descente et la remontée)
Quantité de liant par mètre de descente et de remontée Quantité de coulis par mètre de descente et de remontée
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9.4.1.3 La procédure d’exécution doit être contrôlée, et les paramètres d’exécution pertinents, ainsi que les infor-mations concernant les conditions de sol et les tolérances d’exécution, doivent être suivis pendant les travaux.
9.4.1.4 L'exécution des colonnes doit être contrôlée de façon automatique, de préférence avec un systèmeinformatisé.
NOTE Dans un système informatisé, la pression d'alimentation, le débit, le type d'outil de malaxage, la teneur en liant,le dosage en liant, le rapport eau/liant, sont enregistrés et les résultats sont édités pour chaque colonne réalisée. Il est ainsipossible de juger à l’avancement des travaux, si il est nécessaire ou non de réajuster la procédure d’exécution et si denouvelles colonnes doivent être réalisées.
9.5 Performance du sol traité
9.5.1 Il convient de suivre par des méthodes appropriées les mouvements verticaux et latéraux du terrain. Pourcertaines applications, il convient de suivre d'autres paramètres, tels que la pression de l'eau interstitielle.
9.5.2 Les écarts par rapport aux seuils spécifiées par la conception doivent être communiqués.
9.6 Autres aspects
9.6.1 Afin de disposer de valeurs de référence stables, les dispositifs de suivi doivent être installés suffisam-ment à l’avance avant le début des travaux.
10 Comptes rendus
10.1 Comptes rendus de chantier
10.1.1 Des comptes rendus doivent être établis concernant les aspects pertinents de l’exécution : réalisation descolonnes, essais et contrôles d’exécution, tels que décrits dans l'article 9, et ils doivent être disponibles sur le site.
10.1.2 Les paramètres d'exécution regroupés dans le Tableau 2 doivent être consignés pendant l'exécution descolonnes.
Tableau 2 — Paramètres d’exécution
Malaxage par voie sèche Malaxage par voie humide
Date et durée d’exécution Date et durée d’exécution
Numéro de référence de la colonne Numéro de référence de la colonne
Forme de la colonne et de l'outil de malaxage Forme de la colonne et de l'outil de malaxage
Vitesse de descente et de remontée par tour (mm/tr) ou vitesse de descente et de remontée (m/min)
Vitesse de descente et de remontée par tour (mm/tr)ou vitesse de descente et de remontée (m/min)
Vitesse de rotation (tr/min, pendant la descente et la remontée)
Vitesse de rotation (tr/min, pendant la descenteet la remontée)
Type et composition du liant Type et composition du liant
Rapport eau/liant
Quantité de liant par mètre de descente et de remontée Quantité de coulis par mètre de descente et de remontée
Tolérances d’exécution (verticalité, diamètre, implantation) Tolérances d’exécution (verticalité, diamètre, implantation)
Séquence et minutage Séquence et minutage
Niveau du pied et de la tête de la colonne Niveau du pied et de la tête de la colonne
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10.2 Compte rendu final
10.2.1 Un compte rendu des travaux réalisés doit être établi à la fin du chantier, et comprendre :
a) les comptes rendus de chantier tels que spécifiés en 10.1 ;
b) toute information concernant les colonnes réalisées, y compris les résultas des essais de contrôle, et les modi-fications par rapport aux plans et aux spécifications de la conception ;
c) les informations sur les matériaux et les produits utilisés ;
d) les informations sur les conditions géotechniques pertinentes.
11 Exigences particulières
11.1 Généralités
11.1.1 Seuls les aspects de la sécurité du chantier et de la protection de l'environnement qui sont spécifiquesaux travaux de colonnes de sol traité sont abordés dans cet article.
11.1.2 Toutes les normes européennes et nationales applicables, ainsi que les spécifications et les réglementa-tions relatives à la sécurité des travaux et à la protection de l'environnement, doivent être respectées.
11.2 Sécurité
11.2.1 Une attention particulière doit être portée à toutes les procédures qui nécessitent que des hommes tra-vaillent à côté d'équipements et d’outillages lourds. En particulier, le fonctionnement de l'équipement de malaxagepeut présenter un danger et une attention particulière doit être portée à la sécurité des personnes travaillant auvoisinage des appareillages rotatifs. La manutention des matériaux et des produits doit être effectuée conformé-ment aux consignes de sécurité du fabricant.
11.3 Protection de l'environnement
11.3.1 Il convient que la conception identifie et tienne compte des contraintes environnementales, telles que lebruit, les vibrations, la pollution de l'air et de l'eau, ainsi que de leur impact sur les structures adjacentes.
11.4 Impact sur les structures adjacentes
11.4.1 Lorsque des structures sensibles ou des pentes instables existent au voisinage du site ou de la zoned'influence possible des travaux d’exécution, il convient d'observer et de consigner soigneusement leur état, avantet pendant les travaux de réalisation des colonnes.
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Annexe A
(informative)
Informations pratiques concernant l’exécution des colonnes de sol traité
Init numérotation des tableaux d’annexe [A]!!!Init numérotation des figures d’annexe [A]!!!Init numérotation des équations d’annexe [A]!!!
A.1 Introduction
L'objectif du traitement est d'améliorer les caractéristiques du sol, par exemple, augmenter sa résistance aucisaillement et/ou diminuer sa compressibilité, en le mélangeant avec un certain type d'additifs chimiques qui réa-git avec lui. L'amélioration est possible, par échange d'ions à la surface de minéraux argileux, par cimentation desparticules du sol, et/ou par remplissage des vides, grâce à ces produits chimiques réactifs. Ce genre de traitementest classé en fonction du liant utilisé (ciment, chaux/ciment avec additifs éventuels tel que gypse, cendres volan-tes, etc.) et de la méthode de malaxage adoptée (méthode par voie sèche/humide, malaxage rotatif/à base de jet,outil de type tarière/à pales).
La technique des colonnes de sol traité a démarré en Suède et au Japon à la fin des années 1960. Le malaxagepar voie sèche, utilisant de la chaux vive granulaire (la chaux vive) comme liant, a été mis en pratique au Japonau milieu des années 1970. A peu près à la même période, le malaxage par voie sèche naissait en Suède, avecde la chaux (chaux en poudre) comme liant dans le but de diminuer la compressibilité des argiles plastiques mol-les. Le malaxage par voie humide, utilisant du coulis de ciment comme liant, a été également mis en pratique auJapon au milieu des années 1970. La technique des colonnes de sol traité s’est depuis répandue dans les autresparties du monde. Les techniques combinant le ciment ou la chaux avec du gypse, des cendres volantes et dulaitier sont apparues plus récemment.
Depuis son introduction, les applications de la technique des colonnes de sol traité se sont diversifiées, les équi-pements se sont améliorés et les agents durcisseurs ont été modifiés. Les efforts importants de recherche etl’accumulation d'expériences pratiques ont permis à ces méthodes d’être largement acceptées dans de nombreuxpays. Le développement de la protection de l’environnement a été à l’origine de l'utilisation des colonnes de soltraité pour la fixation et le confinement de zones contaminées.
Récemment, des techniques hybrides ont été développées combinant la technique des colonnes de sol traité avecd'autres méthodes d'amélioration du sol (telles que la technique des colonnes de sol-ciment réalisées par jet) oud'autres appareillages (malaxeurs de surface). Le développement de la technologie dans le dernier quart de siècleest résumé, entre autres, par [24]. La classification générale des équipements est illustrée à la Figure A.1.
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Figure A.1 — Classification générale des matériels utilisés dans les techniques de colonnes de sol traité qui font partie du domaine d’application de la norme et dans les techniques
de malaxage hybrides qui n’en font pas partieProjet
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A.2 Champ d'application de la technique
Une diversité d'applications de la technique des colonnes de sol traité existe tant pour les travaux temporaires quepour les travaux permanents, qu’ils soient réalisés à terre ou en condition marine (voir Figure A.2). Les principalesapplications ont pour objets la réduction des tassements, l'amélioration de la stabilité et le confinement.
Figure A.2 — Exemples d’applications des techniques de colonnes de sol traitédans différents domaines
A.3 Exécution
A.3.1 Généralités
L'exécution comprend normalement la mise en station de l’équipement, la descente et la remontée de (des)outil(s) de malaxage. Pendant la descente, le ou les outils de malaxage découpent et déstructurent le sol sur lahauteur de traitement souhaitée. Pendant la remontée, le liant est injecté dans le sol à un débit constant, la vitessede remontée est maintenue constante, et les pales de malaxage tournent dans un plan horizontal pour mélangerle sol et le liant. Il existe toutefois d’autres types de machines, avec lesquelles le liant est injecté pendant la phasede descente et également des machines avec lesquelles l’injection de liant a lieu à la fois pendant la phase dedescente et pendant la phase de remontée.
Lorsque les mouvements du terrain, pendant l'exécution des colonnes, doivent être réduits au minimum, des outilsde malaxage spéciaux peuvent être utilisés.
Les colonnes de sol traité peuvent être réalisées selon deux techniques différentes : le malaxage par voie sèchedans lequel le liant est transporté par de l'air comprimé et le malaxage par voie humide dans lequel le liant estsous forme de coulis.
Dans le malaxage par voie sèche, le liant est généralement constitué par un mélange de ciment et de chaux (vive)ou une combinaison de ciment, de chaux, de gypse, de laitier de haut-fourneau ou de cendres volantes pulvéri-sées (PFA) sous forme granulaire ou sous forme de poudre. L'air est utilisé pour transporter (ou incorporer) le liantdans le sol (la teneur en eau du sol doit être ≥ 20 %).
Dans le malaxage par voie humide, le liant le plus souvent utilisé est du ciment.
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Alors que le malaxage par voie sèche est surtout utilisé pour améliorer les caractéristiques des sols cohérents, lemalaxage par voie humide est aussi bien utilisé pour améliorer les caractéristiques des sols cohérents que cellesdes sols pulvérulents. À noter que pour certaines applications, comme la prévention de la liquéfaction des sols, lemalaxage par voie sèche a déjà été utilisé dans des sols granulaires lâches.
Les dépôts de déchets anciens, de déchets industriels, de déchets de produits chimiques, etc. sont des exemplesde contamination souterraine ou d’aléas qui peuvent influer sur la méthode d'exécution, sur la sécurité du travailou sur l'évacuation des déblais. Des obstacles, tels que les blocs rocheux et les systèmes radiculaires, peuventcompromettre l'efficacité des travaux de colonnes de sol traité. Avant de commencer l’exécution des travaux, ondoit s’assurer de la qualité escomptée des colonnes. Le processus d'exécution d’un chantier de colonnes de soltraité suit les principes illustrés à la Figure A.3.
Figure A.3 — Principes de réalisation des travaux de colonnes de sol traité
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A.3.2 Malaxage par voie sèche
A.3.2.1 Généralités
Le malaxage par voie sèche est habituellement réalisé conformément à quelques principes généraux, lesquelssont rappelés sur la Figure A.4.
Comme le montre cet organigramme, le liant est introduit dans le sol, à sec, à l'aide d'air comprimé. À l'heureactuelle, deux techniques majeures de malaxage par voie sèche sont utilisées : la technique nordique et la tech-nique japonaise.
Figure A.4 — Organigramme relatif à la méthode de malaxage par voie sèche
Figure A.5 — Procédure de réalisation
Une colonne de sol traité est réalisée conformément à la procédure suivante, de gauche à droite :
1) positionnement correct de l'outil de malaxage ;
2) descente de la colonne de malaxage jusqu'à la profondeur de traitement souhaitée avec déstructuration simul-tanée du sol par l'outil de malaxage ;
3) une fois la profondeur souhaitée atteinte, remontée de la colonne de malaxage avec injection simultanée dansle sol du liant sous forme de granulé ou de poudre ;
4) rotation de l'outil de malaxage dans un plan horizontal pour mélanger le sol et le liant ;
5) achèvement de la colonne de sol traité.
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A.3.2.2 La technique nordique
Les équipements utilisés dans les pays nordiques sont capables de réaliser des colonnes jusqu’à une profondeurde 25 m avec un diamètre habituellement compris entre 0,6 m et 1,0 m. Les colonnes peuvent être inclinéesjusqu'à environ 70° par rapport à la verticale. Les machines comportent une colonne de malaxage avec un orificed'injection positionné au niveau de l'outil de malaxage. L'énergie du malaxage et la quantité de liant sont suivieset, dans certain cas, contrôlées automatiquement afin d’obtenir un sol traité homogène.
L'outil de malaxage est descendu à la profondeur finale, puis pendant la phase de remontée, une quantité prédé-terminée de liant est injectée dans le sol au moyen d’un tube interne comportant un orifice au niveau de l'outil demalaxage. Pendant cette phase, le sol et le liant sont mélangés en permanence avec l'outil de malaxage. Si néces-saire, les deux phases peuvent être répétées pour un même emplacement de colonne.
La vitesse de rotation de l'outil de malaxage et la vitesse de remontée de la colonne de malaxage sont ajustéesde façon à obtenir une colonne de sol traité bien malaxé et suffisamment homogène pour le but recherché. L’éner-gie de malaxage nécessaire à la réalisation d'une colonne réalisée par voie sèche dépend du type de liant, de laquantité de liant et du type de sol. Une plus grande énergie de malaxage est nécessaire lorsqu’on utilise du cimentcomme liant à la place de la chaux seule. Des dispositifs spéciaux ont été développés pour empêcher la diffusionde l'air et de la poussière.
A.3.2.3 La technique japonaise
Il existe plusieurs variantes de machines, qui comportent soit une, soit deux colonnes de malaxage. Chaquecolonne de malaxage comporte plusieurs pales d’un diamètre de 0,8 m à 1,3 m et permet de réaliser des colonnesde sol traité jusqu’à une profondeur de 33 m. Le liant, généralement de la poudre de ciment, est amené à lamachine au moyen d’air comprimé. Un soufflet couvre la colonne de malaxage afin d'éviter la diffusion de l'air quiremonte du sol. L'outil de malaxage comprend plusieurs niveaux de pales afin d’obtenir des colonnes de sol traitéhomogène. Les orifices d'injection sont placés sur la colonne de malaxage au-dessus et en dessous des pales.Une barre d'acier maintient l’espacement entre deux colonnes de malaxage. La barre et, parfois, des pales sup-plémentaires tournant librement (à un niveau fixe ou à contre sens) sont utilisées pour éviter l’entraînement du solqui adhère aux pales et à la colonne de malaxage. La pression d'air et la quantité de liant sont régulées de façonautomatique afin d'obtenir des colonnes de sol traité homogène.
Le liant est injecté soit pendant la seule phase de descente, soit à la fois pendant les phases de descente et deremontée.
Tableau A.1 — Comparaison des techniques nordique et japonaise de malaxage par voie sèche
Équipement Objets La technique nordique La technique japonaise
Machine de malaxage Nombre de colonnes de malaxage
1 1 ou 2
Diamètre de l'outil de malaxage
0,4 m à 1,0 m 0,8 m à 1,3 m
Profondeur maximale de traitement
25 m 33 m
Emplacement des orificesd’injection du liant
Partie supérieure des lames de malaxage
Partie inférieure de la colonne et/ou des pales de malaxage (simple ou multiples)
Pression d'injection Variable de 200 kPa à 800 kPa Maximum 300 kPa
Centrale de fabrication Capacité d’alimentation 50 kg/min à 300 kg/min 50 kg/min à 200 kg/min
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Des valeurs typiques des paramètres d'exécution pour les techniques nordique et japonaise sont regroupées dansle Tableau A.2.
A.3.3 Malaxage par voie humide
A.3.3.1 Généralités
Le malaxage par voie humide est réalisé conformément à quelques principes généraux, lesquels sont rappeléssur la Figure A.6.
Figure A.6 — Organigramme relatif à la méthode de malaxage par voie humide
Tableau A.2 — Valeurs typiques des paramètres d'exécutionpour les techniques nordique et japonaise de malaxage par voie sèche
Machine de malaxage La technique nordique La technique japonaise
Vitesse de descente de la colonne de malaxage
2,0 m/min à 6,0 m/min 1,0 m/min à 2,0 m/min
Vitesse de remontée de la colonnede malaxage
1,5 m/min à 6,0 m/min 0,7 m/min à 0,9 m/min
Vitesse de rotation des pales de malaxage
100 tr/min à 200 tr/min 24 tr/min à 64 tr/min
Indice de malaxage a) 150 par m à 500 par m ≥ 274 par m
Quantité de liant injecté 100 kg/m3 à 250 kg/m3 100 kg/m3 à 300 kg/m3
Vitesse de remontée (descente) par tour
10 mm/tr à 30 mm/tr. 10 mm/tr à 35 mm/tr.
Phase d'injection En règle générale pendant la remontée
Descente et/ou remontée
a) L’indice de malaxage est le nombre total de passage de pales à un niveau donné pendant 1 m dedescente et de remontée de la colonne de malaxage. Il est défini par l'équation T = ∑M × (Nd/Vd + Nu/Vu), oùT = indice de malaxage (n/m), ∑M = nombre total de pales de malaxage, Nd = vitesse de rotation des palespendant la descente (tr/min), Vd = vitesse de descente de la colonne de malaxage (m/min), Nu = vitesse derotation des pales pendant la remontée, et Vu = vitesse de la colonne de malaxage pendant la remontée.Lorsque l'injection n'est effectuée que pendant la remontée, Nd est prise égale à zéro.
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Dans le malaxage par voie humide, le liant est généralement constitué par un coulis de ciment. Des produits nonréactifs (fines et charges inertes) et des additifs peuvent être ajoutées au coulis, s'il y a lieu. La quantité spécifiquede coulis ajouté peut varier en fonction de la profondeur. Dans le cas des machines avec des orifices d’injectionsituées en dessous de l'outil de malaxage, le coulis ne doit pas être injecté pendant la phase de remontée.
Alors qu'une tarière continue peut suffire pour les sols essentiellement granulaires, pour les sols fins et cohérentsdes outils de malaxage plus complexes, équipés de lames de découpage et de pales de malaxage de différentesformes et configurations, sont nécessaires. Les dispositifs d'entraînement rotatifs des colonnes de malaxage doi-vent de plus être suffisamment puissants pour détruire la matrice du sol afin d'obtenir un mélange intime avec lecoulis.
En fonction du type de sol et de coulis, une sorte de mortier, qui durcit pendant le processus d'hydratation, estfabriquée. Sa résistance et sa perméabilité dépendent fortement de la composition et des caractéristiques du sol(teneur en fines, teneur en matières organiques, type d'argile, forme des grains, distribution granulométrique,dureté des grains), de la quantité et du type de liant ainsi que du procédé de malaxage.
Le procédé de malaxage par voie humide peut être interrompu à condition que le coulis n'ait pas commencé àfaire prise, et que le malaxage redémarre au moins 0,5 m dans le sol déjà traité.
Les pompes utilisées pour amener le coulis jusqu'à l’orifice d’injection doivent avoir une capacité suffisante (débitet pression) pour délivrer en toute sécurité la quantité de coulis prévue par la conception.
La technique de malaxage par voie humide est utilisée couramment en Europe Centrale, en Europe du Sud, enAmérique du Nord et au Japon.
A.3.3.2 Technique européenne
En Europe, le malaxage par voie humide est exécuté au moyen de tarière(s) (continue(s) ou par élément, uniqueou multiples) ou au moyen de pales, en fonction des conditions de sol et des applications.
Dans le cas d’ouvrages de soutènement en sol traité, des barres d'acier, des cages d'armatures ou des profilésd'acier peuvent être mis en place dans les colonnes (ou dans les éléments) fraîchement malaxés. L'aide d'unvibrateur peut être nécessaire pour la mise en place du renforcement.
A.3.3.3 La technique japonaise
Au Japon, la technique de malaxage par voie humide a été fréquemment utilisée pour les constructions à terre etpour les constructions maritimes [5]. Dans les constructions à terre, des machines comportant un, deux ou quatrecolonnes de malaxage ont été utilisées. L'outil de malaxage comprend plusieurs niveaux de pales afin d’obtenirdes colonnes de sol traité homogène. Une barre d'acier maintient l’espacement entre deux colonnes de malaxage.La barre et, parfois, des pales supplémentaires tournant librement (à un niveau fixe ou à contre sens) sont utiliséespour éviter l’entraînement du sol qui adhère aux pales et à la colonne de malaxage.
L’indice de malaxage et la quantité de liant sont régulés de façon automatique afin d'obtenir des colonnes de soltraité homogène. La machine comporte plusieurs pales d’un diamètre de 1,0 m à 1,3 m et permet de réaliser descolonnes de sol traité jusqu’à une profondeur maximale de 48 m. Chaque colonne de malaxage est équipée deplusieurs niveaux de pales.
Pour les ouvrages en mer, on utilise en général de grands navires pour traiter rapidement de considérables volu-mes de sol. Sur ces navires sont installés une machine de malaxage, une centrale de fabrication, des cuves destockage et un poste de commande. Les machines pour les travaux maritimes comportent généralement plus dedeux colonnes de malaxage. Celles actuellement disponibles au Japon sont capables de réaliser des colonnesde sol traité ayant une section transversale de 1,5 m2 à 6,9 m2 jusqu'à une profondeur de 70 m depuis le niveaude la mer.Proj
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Légende
1 Mât de malaxage
2 Pales de malaxage
3 Centrale électrique
4 Pompe d’injection du coulis
5 Réservoir de liant
6 Poste de commande
Figure A.7 — Navire japonais pour la réalisation de travaux en mer de colonnes de sol traitéselon la technique de malaxage par voie humide
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Les caractéristiques typiques de malaxage par voie humide sont données dans les Tableaux A.3 et A.4.
Tableau A.3 — Principales caractéristiques des techniques européenneet japonaise de malaxage par voie humide
Équipement Objet Sur terre, Europe Sur terre, Japon Maritime, Japon
Machinede malaxage
Nombre de colonnes demalaxage
1 à 3 1 à 4 2 à 8
Diamètre de l'outil demalaxage
0,4 m à 0,9 m 1,0 m à 1,6 m 1,0 m à 1,6 m
Profondeur maximale detraitement
25 m 48 m 70 m sous le niveau de la mer
Emplacement des orificesd’injection du liant
Tige Tige et pale Tige et pale
Pression d'injection 500 kPa à 1 000 kPa 300 kPa à 600 kPa 300 kPa à 800 kPa
Centralede fabrication
Volume du stockage decoulis
3 m3 à 6 m3 3 m3 3 m3 à 20 m3
Capacité d’alimentation 0,08 m3/min à 0,25 m3/min
0,25 m3/min à 1 m3/min
0,5 m3/min à 2 m3/min
Cuve de stockage de liant
Capacité maximale 30 t 50 t à 1 600 t
Tableau A.4 — Valeurs usuelles des paramètres d'exécutionpour les techniques européenne et japonaise de malaxage par voie humide
Machine de malaxage Sur terre, Europe Sur terre, Japon Maritime, Japon
Vitesse de descente de la colonne de malaxage
0,5 m/min à 1,5 m/min 1,0 m/min. 1,0 m/min.
Vitesse de remontée de la colonne de malaxage
3,0 m/min à 5,0 m/min 0,7 m/min à 1,0 m/min 1,0 m/min.
Vitesse de rotation des pales de malaxage
25 tr/min à 50 tr/min 20 tr/min à 40 tr/min 20 tr/min à 60 tr/min
Indice de malaxage Principalement tarière continue
350 par mètre 350 par mètre
Quantité de liant injecté 80 kg/m3 à 450 kg/m3 70 kg/m3 à 300 kg/m3 70 kg/m3 à 300 kg/m3
Phase d'injection Descente et/ou remontée Descente et/ou remontée Descente et/ou remontéeProjet
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A.3.4 Configurations de mise en place des colonnes
En fonction du but recherché, différentes configurations de mise en place des colonnes de sol traité peuvent êtreréalisées (voir les Figures A.8 à A.11). Lorsque l’objectif principal est la réduction des tassements, les colonnessont généralement placées selon une maille triangulaire équilatérale ou une maille carrée. En revanche, lorsquel’objectif est d'assurer la stabilité, par exemple, de déblais ou de remblais, les colonnes sont généralement dispo-sées pour constituer un écran perpendiculaire à la surface de glissement potentielle. Le recouvrement des colon-nes est particulièrement important lorsqu'elles sont réalisées dans un but de confinement de zones. Lerecouvrement est habituel dans les configurations de type bloc, paroi et grille. Un exemple de séquence de miseen place, dans le cas de colonnes sécantes réalisées pour constituer un écran continu, est illustré à la Figure A.12.Des configurations circulaires, elliptiques ou en forme de U sont des réalisations qui peuvent constituer des bar-rières efficaces pour s’opposer aux actions horizontales de diverses natures (pression des terres, surface de glis-sement, etc.).
Légende
1 File
2 Groupe
3 Maille triangulaire
4 Maille carrée
Figure A.8 — Exemples de configurations de traitementdans le cas de malaxage par voie sèche
Figure A.9 — Configurations de type bloc avec colonnes sécantes dans le cas de malaxage par voie sèche
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Légende
1 Type paroi
2 Type grille
3 Type bloc
4 Type zone
Figure A.10 — Exemples de configurations de traitement dans le cas de malaxage par voie humide, sur terre
Légende
1 Type bloc
2 Type paroi
3 Type grille
4 Type colonne
5 Colonne tangente
6 Paroi tangente
7 Grille tangente
8 Bloc tangent
Figure A.11 — Exemples de configurations de traitement dans des conditions maritimes
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Figure A.12 — Exemple de séquence de mise en place,dans le cas de colonnes sécantes
réalisées pour constituer un écran continu
A.3.5 Méthodes hybrides
A.3.5.1 Généralités
Il existe d’autres méthodes, qui utilisent des techniques rappelant celles des colonnes de sol traité. Ces méthodes,appelées ici méthodes hybrides, sont en évolution constante pour résoudre les problèmes posés par des conditionsparticulières de sol ou de fondations. Elles combinent généralement les malaxages hydraulique et mécanique. Uncertain nombre d’entre elles, qui ont trouvé un domaine d’application et que les entreprises réalisent, telles que letraitement général de masse, les techniques de jet combiné au malaxage mécanique, etc. sont décrites ci-après.
A.3.5.2 Traitement général de masse
Lorsque les conditions de sol sont très mauvaises, par exemple dans le cas de tourbe, argile organique et dépôtsd'argile molle, un traitement général de masse peut être nécessaire. Il est dans ce cas normalement réaliséjusqu'à une profondeur de 2 m à 3 m. La profondeur maximale de ce type de traitement est actuellement de 5 m.Les machines de traitement de masse diffèrent grandement des machines réalisant des colonnes de sol traité [7].L’alimentation de liant se fait en tête du malaxeur lequel tourne tout en se déplaçant verticalement et horizontale-ment. La machine de traitement de masse est en général une excavatrice classique équipée d'un malaxeur. Deuxtypes de matériels sont présentés sur la Figure A.13.
Légende
1 Réservoir de liant + bascules
2 Excavatrice
3 Outil de malaxage
4 Tourbe, gyttja, argile traitée
5 Tourbe, gyttja, argile non traitée
6 Sens du traitement
7 Géotextile (de renforcement)
8 Remblais d’accès
Figure A.13 — Deux types de traitement général de masse
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A.3.5.3 Technique de jet combinée au malaxage mécanique
Une nouvelle méthode, combinant le malaxage mécanique avec la technique de traitement par jet, se développe.Dans ce cas, les machines comportent une colonne de malaxage équipée de buses d’injection, et permettent decréer des colonnes de diamètre plus grand que celui de l'outil de malaxage. L’utilisation de la technique de jetfacilite par ailleurs la réalisation de colonnes sécantes. L’emploi ou non du jet permet de faire varier le diamètredes colonnes de sol traité. Cette technique est décrite en détail dans EN 12716, [12] et [22].
A.3.5.4 La méthode CDM-LODIC
Une nouvelle méthode de réalisation de colonne de sol traité a été développée au Japon afin de limiter au maxi-mum les déplacements latéraux pendant l’exécution. Dans cette méthode, la partie supérieure de la colonne demalaxage est équipée d’une vis sans fin permettant la remontée du sol jusqu’à la surface du terrain. L’extractiond’un volume de sol égal au volume de coulis de ciment injecté, permet de réduire le déplacement du terrain envi-ronnant ou des ouvrages voisins [12] et [22].
A.3.5.5 La technique Découpage-Malaxage-Injection
La technique Découpage-Malaxage-Injection est une méthode allemande qui permet de malaxer les sols lâchesavec un coulis de ciment et de réaliser des bandes de sol traité homogènes en profondeur à l'aide d'une machinespéciale, appelée en allemand «Fräsmaschine». La machine FMI (Fräs-Misch-Injektionsverfahren) qui est mon-tée sur un véhicule à chenilles tout terrain comprend une cabine de pilotage, un groupe moteur et une colonne dedécoupage. La colonne de découpage, est équipée de lames qui tournent au moyen de deux systèmes à chaîne,et est commandée depuis la cabine de pilotage. Elle peut être inclinée jusqu'à 80°, tractée par la machine et êtrepositionnée perpendiculairement à la direction du traitement. Du fait de la configuration spéciale des lames, le soln'est pas excavé mais malaxé en place avec le coulis de ciment. La vitesse de la colonne de découpage, la pro-fondeur du découpage et le débit d'injection du ciment sont commandés par ordinateur.
La colonne de découpage est équipée d’un tuyau d'injection et d’orifices d'injection de coulis. Le coulis de cimentqui est malaxé à distance de la machine, est amené à la colonne de découpage par l'intermédiaire du tuyaud'injection. Le débit d’alimentation moyen de coulis est de 100 m3/h. La méthode permet de traiter le soljusqu’à 9 m de profondeur. La largeur de découpage peut atteindre 1,0 m jusqu'à 6 m de profondeur et 0,5 mjusqu'à 9 m de profondeur [20].
A.4 Considérations relatives à l’exécution
Le fait que les travaux de colonnes de sol traité peuvent provoquer des déplacements de terrain qui peuvent affec-ter la stabilité des pentes ou créer des problèmes aux ouvrages sensibles doit être pris en considération. LaFigure A.14 montre des exemples d’applications de la technique des colonnes de sol traité ayant pour objet laréduction des tassements et l’amélioration de la stabilité d’un massif, pour éviter des désordres dans des ouvragesvoisins, ou pour constituer un soutènement dans le cas d’excavations profondes.
Les réactions chimiques entre le sol et le liant génèrent une augmentation de la température du sol, qui se poursuitjusqu'à l’achèvement des réactions chimiques.
Les règles de sécurité doivent être appliquées lors de l’utilisation des équipements de malaxage. La réaction entrela chaux vive et l'humidité de l'air ou l'eau est fortement exothermique. La rapide expansion de volume et la chaleurgénérée qui en résultent peuvent provoquer un incendie ou une explosion. La chaux vive est caustique et toxiqueet il convient , par mesures de précaution, d'utiliser des lunettes-de protection étanches ainsi que des gants deprotection et un masque. Le ciment est également caustique.Proj
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Légende
a Stabilité/tassement de remblai routier
b Stabilité de remblai de grande hauteur
c Tassement différentiel derrière une culée de pont
d Stabilité de talus de déblai
e Limitation de l’effet de travaux sur des ouvrages voisins
f Poussée des terres / gonflement dans le cas d'excavations butonnées
g Résistance latérale de pieux de fondation
h Capacité portante d’un mur de quai
i Capacité portante d’un ouvrage brise lames
Figure A.14 — Exemple d’application de la technique des colonnes de sol traité — D'après l'association CDM [23]
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Annexe B
(informative)
Informations relatives à la conception des colonnes de sol traitéInit numérotation des tableaux d’annexe [B]!!!Init numérotation des figures d’annexe [B]!!!Init numérotation des équations d’annexe [B]!!!
B.1 Généralités
B.1.1 Objet de l’Annexe
Les aspects couverts par la présente Annexe concernent le déroulement du processus de conception, le choix duliant, les essais de laboratoire et sur site, et l'influence de l’emplacement et du comportement des colonnes de soltraité sur la conception. La présente Annexe ne détaille pas les principes ou les méthodes de calcul géotechniquepour lesquels il convient que le EN 1997-1 serve de base.
Comme les techniques de colonnes de sol traité relèvent des procédés d'amélioration de sol, la conceptioncomprend deux aspects distincts :
— la conception fonctionnelle, qui a pour objet de définir la manière dont le sol traité et le sol non traité interagis-sent pour qu’on ait le comportement global requis ;
— la conception de la procédure d’exécution, qui a pour objet de définir le moyen par lequel les caractéristiquesde performance nécessaires du sol traité peuvent être obtenues, en choisissant et en modifiant les paramètresd’exécution.
B.1.2 Domaine de la technique
Le domaine d'application des colonnes de sol traité concerne le traitement et la résolution des problèmes suivants :
— réduction des tassements (par exemple, des remblais et des ouvrages) ;
— amélioration de la stabilité (ouvrages et remblais) ;
— soutènement de talus et d’excavations ;
— amélioration de la capacité portante et réduction des tassements et des déplacements horizontaux sous solli-citations dynamique et cyclique (par exemple dans les régions sismiques) ;
— fixation et/ou confinement de dépôts de déchets ou de sols pollués ;
— construction de structures de confinement ;
— réduction des vibrations et de leurs effets sur les structures et sur les personnes.
B.2 Principes de conception
Le traitement d’un massif par colonnes doit être conçu et réalisé pour que la structure portée reste adaptée àl'usage prévu pendant sa durée de vie escomptée, avec un niveau de sécurité approprié et pour un coût optimal,et résiste à toutes les actions et effets susceptibles de se produire pendant sa construction et pendant son utilisa-tion. Ceci nécessite donc de vérifier que les états limites de service et les états limites ultimes de la structureportée sont satisfaits.
Les exigences concernant les états limites de service et les états limites ultimes doivent être spécifiées par le maî-tre d’ouvrage ou son représentant. Les calculs doivent être conformes aux spécifications de la norme EN 1997-1.
La conception dite «itérative», fondée sur le suivi des résultats de différentes méthodes d'essais, est une partieimportante de la conception. Dans cette Annexe, on s’intéresse principalement aux facteurs qui sont importantspour l'exécution des colonnes de sol traité et pour l’objectif du traitement.
La conception est faite pour les combinaisons d’actions les plus défavorables susceptibles de se produire pendantla construction et la durée de vie de l’ouvrage porté.
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La procédure d’exécution des colonnes de sol traité peut conduire à une chute de résistance à court terme allantjusqu’à la rupture du massif, due à des excès de pression d'eau interstitielle et/ou à des déplacements du sol pro-voqués par les travaux. Il convient que la configuration des colonnes soit telle, que les surfaces de faible résis-tance, qui peuvent apparaître dans un certain nombre de colonnes déjà mises en place, n’aient pas d’influencesur la stabilité générale du terrain. Lors de l'analyse de la stabilité, il importe de prendre en compte les différencesqui existent entre les relations «effort -déformation» du sol traité et du sol non traité. Dans le cas de soutènementde fouille, les paramètres les plus importants sont la résistance à la compression du sol traité et l’effet de voûte.La Figure B.1 montre le processus de conception «itérative» d’un projet de colonnes de sol traité, lequel mêle laconception fonctionnelle et la conception de la procédure d’exécution.
Figure B.1 — Processus de conception itérative, comprenant essais de laboratoire, conception fonctionnelle, essais sur site et conception de la procédure d’exécution
B.3 Procédure d'exécution des colonnes de sol traité
L’objet des essais normalisés de laboratoire (essais de malaxage) est de fournir des informations sur le type deliant et le dosage approprié pour la réalisation des travaux. Il convient que les essais concernent chaque couchereprésentative de sol. Dans la plupart des cas, il existe une différence entre la résistance mesurée en laboratoireet celle obtenue sur le terrain. La conception initiale de la procédure d’exécution repose sur les résultats desessais de laboratoire, sur les bases de données et sur les informations tirées d’une (des) expérience(s) compara-ble(s), comme indiqué sur la Figure B.1. Avant le début des travaux de traitement du massif, des colonnes de soltraité sont réalisées et testées pour confirmer que le dosage, le type de liant et l'énergie de malaxage permettentd’obtenir la résistance et l’homogénéité requises. Lorsque les essais réalisés sur le terrain montrent que lesexigences de la conception ne sont pas satisfaites, la conception fonctionnelle et la conception de la procédured’exécution doivent être reconsidérées.
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B.4 Choix du liant
Les liants utilisés sont généralement du ciment ou un mélange de chaux et de ciment dans la technique demalaxage par voie sèche, et du ciment dans la technique de malaxage par voie humide. Le choix du liant est unpoint critique de la conception. Il dépend considérablement des conditions de sol et de l’objectif du traitement. Lesessais, sur des mélanges de liants avec les sols à traiter, sont normalement une obligation pour tout projet decolonnes de sol traité. Le Tableau B.1 donne la liste des liants les plus communément utilisés.
Le liant utilisé dans la technique de malaxage par voie humide est dans la plupart des cas du ciment. Des prépa-rations particulières de liants peuvent être utilisées pour les sols fortement organiques ou pour les sols trèscompressibles ayant une teneur en eau élevée. Des mélanges de cendres volantes, de gypse et de ciment peu-vent être utilisés lorsqu'il est préférable d’avoir un sol traité de faible résistance. La bentonite est souvent utiliséepour améliorer la rhéologie et stabiliser les mélanges de coulis.
B.5 Essais
B.5.1 Généralités
La méthode d'essai utilisée doit être adaptée à l’objectif du traitement. Ainsi, s’il s’agit de réduire les tassements,la valeur du module élastique des colonnes de sol traité est essentielle, tandis que si l’on vise l'amélioration de lastabilité et l'élimination du risque de rupture, c’est leur résistance qui est importante. Dans le cas de fixation et/oude confinement des dépôts de déchets ou de sols pollués, ce sont le recouvrement des colonnes et leur perméa-bilité qui sont les facteurs déterminants.
B.5.2 Essais de laboratoire
B.5.2.1 Généralités
Les essais de laboratoire représentent un des moyens pour analyser les possibilités de traitement des sols enplace et pour vérifier les résultats du traitement. Ils comprennent, d'une part, les échantillons de sol malaxés enlaboratoire et, d'autre part, les échantillons prélevés à différentes profondeurs dans les colonnes réalisées.
B.5.2.2 Échantillons malaxés en laboratoire
Les échantillons malaxés en laboratoire permettent d'étudier quelle quantité de liant, quel type de liant ou quellecombinaison de liant/charge inerte/addition, quel dosage en liant et quel rapport eau/liant sont nécessaires au trai-tement du sol pour l’objectif visé.
Pour l’étude en laboratoire des échantillons de sol/liant, il convient de se référer aux procédures ci-après lesquel-les figurent dans le Guide de conception de [6] :
1) procédures pour la préparation et le stockage en laboratoire des éprouvettes d'essais de sols stabilisés pardes liants, pour les applications de colonnes de sol traité ;
2) procédures pour la préparation et le stockage en laboratoire des éprouvettes d'essai de sols (en particulier pourles tourbes) stabilisés par de la chaux et des matériaux à base de ciment, pour les applications de traitementgénéral de masse.
NOTE Les procédures pour la préparation et le stockage en laboratoire des éprouvettes d'essai de sols concernant lestechniques japonaises de malaxage par voie sèche et de malaxage par voie humide ont été normalisées par la Sociétégéotechnique japonaise.
Tableau B.1 — Liants communément utilisés dans le malaxage par voie sèche
Type de sol Liant convenable
Argile Chaux ou chaux/ciment
Argile sensible Chaux ou chaux/ciment
Argile organique et gyttja Chaux/ciment ou ciment/laitier de haut-fourneau granulé ou chaux/gypse
Tourbe Ciment ou ciment/laitier de haut-fourneau granulé ou chaux/gypse/ciment
Sol sulfaté Ciment ou ciment/laitier de haut-fourneau granulé
Limon (silt) Chaux/ciment ou ciment
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Les corrélations entre les propriétés de résistance des échantillons malaxés en laboratoire et les propriétés cor-respondantes obtenues sur le terrain sont peu fiables. Lorsqu’on dispose d’une grande expérience concernant lacorrélation entre les caractéristiques de résistance des échantillons malaxés en laboratoire et les caractéristiquescorrespondantes de colonnes réalisées dans un sol de même origine géologique que le sol traité en laboratoire,un coefficient de corrélation prudent peut être appliqué. Il convient d'utiliser le même type d'outil de malaxage, lemême liant et le même dosage en liant que ceux ayant servis de référence.
B.5.2.3 Échantillons carottés
Des échantillons peuvent être prélevés au moyen d'une carotteuse rotative. Les carottes prélevées peuvent êtreutilisées pour étudier les caractéristiques de déformation, la résistance et l'homogénéité du sol traité. Le choix dela technique de carottage et du diamètre de la carotte est fortement tributaire de la résistance et de la nature dusol traité. Des carottiers à triple enveloppes sont recommandés pour les colonnes réalisées dans des sols mous.Le nombre de carottes dépend de la taille et/ou de la complexité du projet. Un minimum de trois carottages estrecommandé par projet. Il convient que l'échantillonnage s'étende sur toute la hauteur du traitement. Le gain derésistance obtenu par un malaxage par voie sèche est très différent de celui obtenu par voie humide. Ce gaindépend de la teneur en eau et des caractéristiques hydratantes des liants. L’augmentation de température dansle terrain sous l’effet hydratant du liant, dépend de divers paramètres tels que le type de liant, le dosage/la teneuren liant et le volume de sol traité. Le remaniement des échantillons peut être un important problème et avoir unegrande influence sur les caractéristiques du prélèvement. Il convient de compléter les prélèvements effectués parcarottage par d'autres types d'essais tels que ceux listés ci-après.
Les caractéristiques de résistance et le module élastique, Ecol, des échantillons sont normalement déterminés àpartir d’essais de compression simples. Les résultats ainsi obtenus sont toutefois influencés par l'existence de fis-sures dans les échantillons prélevés. Lorsqu’on constate la présence de fissures, des essais triaxiaux sont alorspréférables (voir le prEN 1997-2).
Le module de compression Mcol des échantillons est déterminé à partir d’essais à l'œdomètre (voir leprEN 1997-2). Pour évaluer le tassement du sol traité, le module élastique est plus représentatif du comportementde la colonne que le module œdométrique. L'utilisation de ce dernier au lieu du module élastique, pour l’étude destassements, conduit à sous-évaluer les tassements à long terme [1].
Les essais de perméabilité, dans la mesure ou aucun appareillage normalisé n'existe, nécessitent des équipementsspécialement construits dans ce but. La perméabilité peut toutefois être déterminée par un calcul à rebours effectuéà partir des valeurs des coefficients de consolidation obtenues avec les essais de compressibilité à l'œdomètre.
B.5.2.4 Prélèvement d’échantillons frais
Le carottage d’échantillons frais est utilisé dans la technique européenne de malaxage par voie humide. Les pré-lèvements d’échantillons frais sont effectués dans les colonnes avant la prise du sol traité, à des niveaux critiques,avec un carottier approprié, généralement au rythme d’un échantillon tous les 500 m3 de volume de sol traité ouun échantillon par jour. Ces échantillons sont obtenus en descendant le dispositif de carottage vide à la profondeursouhaitée, en prélevant un échantillon de fluide, en refermant le dispositif de carottage, et en remontant le tout àla surface du terrain où le sol traité est récupéré et placé dans des cylindres en vue des essais en laboratoire. Leséchantillons sont ensuite séchés à une température prescrite, dans des moules, cylindres ou cubes de taille nor-malisée. Les éprouvettes sont enfin testées, comme décrits ci-dessus, généralement à 7 j et 28 j. Les conditionsde prise du sol en place, d'une part, et celles des échantillons prélevés, d'autre part, sont différentes et ont uneincidence sur la résistance et sur le gain de résistance du sol traité.
B.5.3 Essais sur site
B.5.3.1 Essais préliminaires
Comme la représentativité des caractéristiques obtenues en laboratoire est incertaine pour les colonnes réalisées,des essais sur site sont indispensables. Une des questions les plus importantes, à savoir l’homogénéité des colon-nes, peut être examinée, à partir de sondages ou à partir de carottages comme indiqué précédemment, et/ou enarrachant des colonnes entières. La détermination des propriétés de perméabilité et mécanique des colonnesnécessite en outre des équipements spéciaux. Dans ce but, une investigation préliminaire sur site comprendgénéralement la réalisation de deux ou trois colonnes avec différents dosages en liant.
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Un autre aspect important des essais sur site est la détermination des seuils pour le contrôle d’exécution descolonnes. Ces contrôles peuvent porter sur la vitesse par tour de descente et de remontée de l'outil de malaxage,la vitesse de rotation et le couple d’entraînement de la colonne de malaxage, la largeur de recouvrement descolonnes sécantes et le débit de liant/coulis. Lorsque les colonnes doivent être arrêtées dans une coucherésistante, le couple et/ou la modification de la résistance d'enfoncement de l’outil de malaxage sont à mesurerpour établir les valeurs de seuils des contrôles d’exécution.
B.5.3.2 Détermination directe des propriétés mécaniques des colonnes
Les essais pressiométriques (voir prEN 1997-2) sont en règle générale utilisés pour déterminer la résistance aucisaillement et la compressibilité des colonnes. Ces essais nécessitent de réaliser un forage préalable dans lacolonne dans lequel la sonde pressiométrique est descendue.
Les essais géophysiques sont en règle générale utilisés pour déterminer les propriétés du sol traité sous actionsdynamiques et peuvent être aussi utilisés pour examiner l'intégrité de la colonne ainsi que pour une déterminationindirecte du module de déformation et de la résistance des colonnes. Toutefois, l'interprétation des résultats don-nés par les essais géophysiques est encore au stade de la recherche.
B.5.3.3 Reconnaissance de l’homogénéité des colonnes et détermination indirecte de leurs propriétésmécaniques
Les sondages CPT, c’est à dire les sondages traditionnels de pénétration au cône, sont utilisés pour déterminerles paramètres de résistance et vérifier la continuité des colonnes. La méthode CPT, comparé à l'essai de péné-tration de colonne, a des limites en ce qui concerne la verticalité du sondage. Par ailleurs du fait de la petite taillede la pointe pénétrométrique, la méthode CPT ne teste qu'une faible proportion du volume de la colonne. Unpré-forage pas à pas est souvent nécessaire pour maintenir la pointe conique dans la colonne.
Les essais de pénétration statique/dynamique, qui sont une combinaison des essais de pénétration et de battage,sont utiles pour les sols traités ayant une résistance à la compression simple ≤ 4 MPa.
L'essai de pénétration de colonne (voir Figure B.2) est effectué à l'aide d'une sonde qui est enfoncée au centrede la colonne, à une vitesse d'environ 20 mm/s, avec un enregistrement continu de la résistance à la pénétration.La sonde est équipée de deux pales diamétralement opposées. La méthode peut normalement être utilisée surdes colonnes ayant une longueur maximale de 8 m et une résistance à la compression simple < 300 kPa. Lorsqueles colonnes sont plus longues, la sonde peut sortir de la colonne de sol traité. Ceci peut être évité grâce à unforage préalable vertical réalisé au centre de la colonne. Il convient, dans ce cas, que le forage soit effectué sanspercussion. Avec un pré-forage, l'essai de pénétration de colonne peut être appliqué à des colonnes ayant unerésistance maximale à la compression simple de 600 kPa à 700 kPa jusqu'à une profondeur de 20 m à 25 m.
L'essai de pénétration de colonne inverse permet de contrôler l’homogénéité de la colonne sur toute sa longueur.Dans cet essai, une sonde, équipée de pales identiques à celles utilisées pour l'essai de pénétration de colonneet attachée à un câble d'acier, est placée sous la base de la colonne en cours d’exécution. Le câble métallique,d'une résistance d'au moins 150 kN, remonte à travers toute la colonne. La résistance de la colonne est obtenueen mesurant l’effort pour remonter la sonde jusqu'à la surface du terrain. Il convient que la sonde soit remontée àune vitesse d'environ 20 mm/s. Il convient que le choix du type des pales soit le même que celui conseillé pourl'essai de pénétration de colonne. Comme indiqué, la méthode sert plutôt à mesurer l’évolution de la résistancede la colonne en fonction de la profondeur, plutôt que la résistance au cisaillement. Cette méthode est actuelle-ment encore en développement.
B.5.3.4 Essais de perméabilité
Les essais au pressio-perméamètre sont utilisés, de la même façon que les essais pressiométriques, pourdéterminer la perméabilité radiale de la colonne.
Différents types d'essais en place peuvent être utilisés pour évaluer les propriétés hydrauliques des terrains.Toutefois, il n'existe pas d’appareillage normalisé pour déterminer la perméabilité des sols.
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Légende
1 Câble de ½ pouce
2 Tube, dy = 36 mm avec en-bout fileté
3 Cale de blocage du câble
4 Tube avec filetage intérieur vissé sur la tige de sondage
5 Câble de ½ pouce
Figure B.2 — Pales utilisées pour les essais de pénétrationde colonne classique (à gauche) et inverse
B.6 Corrélations entre diverses propriétés du sol traité
B.6.1 Résistance du sol malaxé en place et résistance du sol malaxé en laboratoire
Des conditions différentes de malaxage et de prise expliquent les différences observées entre les sols malaxésen place et en laboratoire. Les procédures d'essais de laboratoire sont par ailleurs, comme indiqué à l'Article 5,différentes en Europe et au Japon, de même que les outils de malaxage utilisés. Tout ceci rend en général difficilela comparaison entre la résistance des sols traités en place et celle des sols malaxés en laboratoire. Toutefois,lorsque les mêmes outils de malaxage sont utilisés dans le cadre d’un système de contrôle qualité normalisé, ilest possible de comparer les résultats obtenus sur les sols traités en place et ceux mesurées sur les sols traitésen laboratoire, en se basant sur l'expérience acquise.
D’après l'expérience suédoise concernant la technique de malaxage par voie sèche pour les argiles plastiquesmolles, le rapport entre la résistance obtenue sur des sols traités en place et celle mesurée sur des échantillonsmalaxés en laboratoire est de l'ordre de 0,2 à 0,5. Pour les sols granulaires, ce rapport est susceptible d'être beau-coup plus élevé. Dans ces sols, c’est la teneur en fines qui détermine en grande partie la valeur du rapport.
Pour la méthode CDM (Cement Deep Mixing Method) — la technique de malaxage par voie humide la plus cou-rante au Japon — l'association CDM a défini une procédure de contrôle qualité et un indice minimum de malaxage.Pour la méthode de malaxage par voie sèche — la méthode DJM (Dry Jet Mixing Method) — un même outil demalaxage fabriqué par un seul constructeur est utilisé. L'expérience japonaise tirée des données recueillies lorsdes travaux à terre avec les méthodes CDM et DJM est résumée à la Figure B.3, et celle tirée des travaux enconditions marines avec la méthode CDM est résumée à la Figure B.4.
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Légende
1 Résistances des sols traités en place quf, MPa
2 Résistances des sols traités en laboratoire qul, MPa
Figure B.3 — Relation entre les résultats de résistance des sols traités en place et des sols traités en laboratoire pour des constructions à terre [19]
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Légende
1 Résistance à la compression simple des sols traités en place, quf, MPa
2 Résistance à la compression simple dse sols traités en laboratoire, quf, MPa
6 Argile Port de Hatskaichi
10 Port de Chiba
11 Port de Kitakyushu
Figure B.4 — Relation entre les résultas de résistance des sols traités en place et des sols traités en laboratoire pour les constructions maritimes [5]
B.6.2 Caractéristiques mécaniques et résistance à la compression simple
Les valeurs de résistance à la flexion, de résistance à la traction, de module d'élasticité et de perméabilité sontsouvent nécessaires pour la conception. Ces caractéristiques peuvent être obtenues à partir d’échantillons carot-tés de sol traité en place, prélevés après l’exécution des colonnes. Toutefois, au stade de la conception, il convientque ces valeurs soient estimées correctement à partir d’une base de données fiable. Pour la méthode japonaisede malaxage par voie humide, des données existent en abondance et sont rassemblées par l'institut CoastalDevelopment Institute of Technology au Japon (CDT, 2002).
B.7 Aspects de conception
B.7.1 Stabilité
B.7.1.1 Résistance au cisaillement pondérée
Le plus souvent, les colonnes de sol traité ont pour objet la stabilisation des talus, des remblais ou des tranchées.Dans ce cas, il convient de réaliser de préférence, de chaque côté, des lignes de colonnes perpendiculaires audéblai, au remblai ou à la tranchée (voir Annexe A). La stabilité est analysée à partir d’une résistance moyennepondérée du sol non traité et des colonnes. On considère généralement que la rupture se produit suivant une sur-face plane ou courbe, le long de laquelle la résistance au cisaillement des colonnes, et celle du sol non traité envi-ronnant, sont toutes deux mobilisées.
3 Argile } 5 Digue de Daikoku4 Sable
7 Argile limoneuse } 9 Port de Kanda8 Limon sableux
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B.7.1.2 Influence de l'emplacement de la colonne le long de la surface de rupture potentielle
Lorsque de simples colonnes sont utilisées pour augmenter la stabilité, le risque d’une rupture par flexion descolonnes doit être considéré. Les colonnes se comporteront différemment si elles sont situées, dans la zoneactive, dans la zone de cisaillement «pur», ou dans la zone passive, de la surface de rupture potentielle (se repor-ter à la Figure B.5). Dans la zone active, la charge axiale sur la colonne contribue à augmenter sa résistance aucisaillement ou à la flexion, tandis que dans la zone passive, les colonnes peuvent rompre par traction. Parconséquent, de simples colonnes sont préférables dans la zone active pour augmenter la stabilité. Dans les zonesde cisaillement «pur» et passive, des colonnes disposées sous forme de mur ou de bloc sont plus efficaces queles simples colonnes, pour empêcher une rupture par cisaillement.
Légende
1 Zone passive
2 Zone de cisaillement «pur»
3 Zone active
Figure B.5 — La charge axiale des colonnes dans la zone active, augmente leur résistance à la flexionet au cisaillement. Dans la zone passive, les colonnes peuvent rompre par traction
B.7.1.3 Recouvrement des colonnes
Les colonnes réalisées pour améliorer la stabilité sont généralement disposées en files simple ou double le longde, et perpendiculaires à, un déblai, une excavation, ou un remblai. Cette configuration est plus efficace que cellede simples colonnes, car elle réduit les risques liés à la présence de niveaux localisés de faible résistance dansles colonnes, tout comme le risque de rupture par flexion des colonnes.
Il convient que le moment résistant des files de colonnes simples soit suffisamment élevé pour ne pas être à l’ori-gine d’une rupture. Le recouvrement des colonnes, dans le but de créer une paroi, permet d’augmenter le momentrésistant de la file, et il est possible de prévenir le renversement d’une file en augmentant sa longueur, c’est-à-dire,le nombre de colonnes qui la constitue. Il importe que la résistance au cisaillement du sol traité dans la zone derecouvrement soit suffisamment élevée et que la largeur de recouvrement des colonnes soit suffisante. De même,il est important que la verticalité des colonnes sécantes soit maintenue sur toute leur hauteur. En général, la résis-tance au cisaillement du sol traité dans la zone de recouvrement régit la résistance latérale d’une file.
B.7.1.4 Non recoupement des colonnes
Lorsque la surface de glissement se situe à proximité de la tête des colonnes, et que la résistance à la tractiondans la zone de recouvrement des colonnes est faible, une rupture dans la zone de cisaillement «pur» peut seproduire lorsque dans une file, il n’y a plus recoupement des colonnes. Une séparation des colonnes diminue larésistance au cisaillement de la paroi. La résistance à la traction du sol traité dans la zone de recouvrement estnormalement 5 % à 15 % de la résistance à la compression simple (elle peut être plus faible ou plus forte en fonc-tion de la qualité et de l'efficacité du traitement).
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B.7.1.5 Résistance d’ancrage des files de colonnes
La résistance d’ancrage des colonnes est primordiale lorsque la surface de glissement se situe à proximité du piedd’une file de colonnes. Lorsque des colonnes adjacentes ne se recoupent plus, la résistance au cisaillement parcolonne dans une file sera identique à celle d’une colonne simple.
B.7.1.6 Renversement d'une file de colonnes travaillant en pointe
Lorsqu’une file de colonnes travaillant en pointe, est soumise à un mouvement de rotation, la charge axiale quiarrive sur les colonnes situées aux extrémités de la file, peut être très élevée. Il convient que la charge axiale maxi-male transmise à une colonne demeure inférieure à la résistance de celle-ci, calculée à partir de la résistance àla compression simple du sol traité.
B.7.1.7 Applications à des ouvrages de soutènement
Les ouvrages de soutènement renforcés par des profilés sont généralement calculés en utilisant le principe desvoûtes.
B.7.1.8 Applications aux configurations de type bloc
Dans la mesure où les propriétés d’un sol traité sont très différentes de celles du même sol non traité, on admetque le sol traité constitue un bloc enterré rigide, servant à transférer les charges externes, à la couche de terrainrésistante (voir Figure 6). Par souci de simplicité, les procédures de calcul sont analogues à celles des ouvragespoids, tels que les soutènements en béton.
La première étape de la procédure consiste à analyser la stabilité de la superstructure de façon à s’assurer quele massif traité et la superstructure se comportent comme un seul ensemble.
La deuxième étape consiste à analyser la stabilité du sol traité vis à vis des actions externes, étape où sont étu-diées les risques de rupture par glissement, par renversement, et par poinçonnement du sol support.
La troisième étape consiste à analyser la stabilité interne, étape au cours de laquelle on détermine les contraintesinduites dans le sol traité par les forces externes et on vérifie qu’elles sont inférieures aux valeurs admissibles.Enfin, la dernière étape consiste à étudier les déplacements du massif traité.
Pour le calcul des superstructures en zone sismique, la méthode d’analyse retenue au Japon consiste à convertirles charges dynamiques cycliques en charge statique en multipliant les poids volumiques des structures par uncoefficient de sismicité.
Dans le cas de configurations de traitement plus complexes, dont le comportement repose sur l'interaction entrele sol traité et le sol non traité entre les colonnes, il est souhaitable de faire des analyses plus sophistiquées (cal-culs élastoplastiques 2 D ou 3 D aux éléments finis), pour étudier les contraintes qui se développent dans le soltraité, et déterminer les déplacements du massif amélioré. La qualité des résultats obtenus dépend bien sur for-tement du choix correct des paramètres de calcul.
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Figure B.6 — Organigramme concernant la procédure de calcul japonaise dans le cas de traitement de type bloc [9]
B.7.2 Tassement
B.7.2.1 Tassement total
Le calcul des déplacements des colonnes ou des éléments ou des structures de sol traité utilisés comme fonda-tions ou soutènement doit être conforme à EN 1997-1.
Les colonnes de sol traité, réalisées pour réduire les tassements des terrains d’assise de remblais, sont dispo-sées, en règle générale, selon une maille régulière triangulaire ou carrée. L’étude des tassements repose géné-ralement sur l’hypothèse de conditions d’iso déformation. En d'autres termes, on admet que l’effet de voûteredistribue les charges, de sorte que les déformations verticales, à un niveau donné, soient identiques dans lescolonnes et dans le sol qui les entoure.
Pour un groupe de colonnes, le tassement moyen sera réduit par l’effet opposé des contraintes de cisaillementqui se mobilisent, dans le sol non traité, le long du périmètre du groupe. Seul un faible déplacement relatif (quel-ques mm) est nécessaire pour mobiliser la résistance au cisaillement du sol. Ces contraintes de cisaillement génè-rent une distorsion angulaire dans le sol traité le long du périmètre du groupe, et, donc, provoquent un tassementdifférentiel à l'intérieur du groupe de colonnes. L’effet des contraintes de cisaillement — et par voie de consé-quence le tassement différentiel — s’atténuera avec le temps en raison du tassement de consolidation induit dansle sol environnant. Pour cette raison, il est généralement ignoré lors de l’étude des tassements.
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B.7.2.2 Vitesse de tassement
Dans la technique de malaxage par voie sèche, lorsque la perméabilité des colonnes est supérieure à celle du solenvironnant, les colonnes peuvent accélérer le processus de consolidation d'une façon similaire aux drains verti-caux. Toutefois, la vitesse de tassement n'est pas régie par le seul effet du drainage. Lorsqu’un sol traité raide etun sol cohérent mou non traité co-existe, le phénomène dominant est la redistribution des contraintes dans le mas-sif en fonction du temps. L’application du chargement génère dans un premier temps un excès de pression d'eauinterstitielle. En raison de l’augmentation progressive de la rigidité des colonnes, un transfert progressif de charge,du sol vers les colonnes, se produit, et provoque ce faisant, une réduction rapide de la charge supportée par lesol. L'excès de pression interstitielle dans le sol mou diminue rapidement, même sans débit radial d'eau. Cetteredistribution des contraintes est une des raisons majeures de la réduction du tassement et de l’augmentation dela vitesse de tassement. Par conséquent, même si la perméabilité des colonnes est du même ordre de grandeurque celle du sol environnant, le processus de consolidation est accéléré par la présence des colonnes. Le transfertde charge entre le sol et les colonnes augmente le coefficient moyen de consolidation unidimensionnelle. La per-méabilité des colonnes diminue avec le temps, et à mesure que la pression de confinement augmente.
Dans la technique de malaxage par voie humide, la perméabilité des colonnes de sol traité est généralement dumême ordre de grandeur ou inférieure à celle du sol non traité environnant. Par conséquent, le processus deconsolidation est régi par le seul débit d'eau unidimensionnel vertical. Toutefois, grâce à la redistribution descontraintes, la vitesse de tassement est beaucoup plus élevée que celle calculée à partir de la théorie de laconsolidation unidimensionnelle.
B.7.3 Confinement
Une paroi de confinement est constituée de colonnes sécantes, avec des recouvrements tels, qu'aucune fuite autravers de la paroi ne puisse se produire. Il est extrêmement important de contrôler l'homogénéité des colonneset de vérifier que les fuites au travers de la paroi ne sont pas possibles. Des tolérances d’exécution suffisantes,concernant l'épaisseur de la paroi au niveau des recouvrements, et la perméabilité des joints de recouvrement,doivent être prévues par la conception. La bentonite est habituellement incorporée dans le traitement par voiehumide afin de diminuer la perméabilité du sol traité.
Lorsque l’objet des colonnes de sol traité est de confiner des dépôts de déchets ou de sols pollués, la durabilitédu traitement devient l'un des aspects les plus importants de la conception. Il convient d'étudier la réaction entrele sol traité et le contaminant, en particulier lorsque les déchets ont une acidité élevée.
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Annexe C
(informative)
Degré d'obligation des articles
Init numérotation des tableaux d’annexe [C]!!!Init numérotation des figures d’annexe [C]!!!Init numérotation des équations d’annexe [C]!!!
Les articles sont identifiés en fonction de leur degré d'obligation :
— RQ : exigence ;
— RC : recommandation ;
— PE : permission ;
— PO : possibilité et éventualité ;
— ST : déclaration.
4.1.1 RQ 7.2.7 RC 8.6.3.1 RQ
4.1.24.1.3
4.2.1
4.2.24.2.3
5.1.1
5.1.25.1.3
5.1.4
5.1.55.2.1
5.2.2
5.2.35.2.4
6.1.1
6.1.26.1.3
6.1.4
6.1.56.1.6
6.2.1
6.2.27.1.1
7.1.2
7.1.37.1.4
7.1.5
7.1.6
7.1.77.1.8
7.2.1
7.2.27.2.3
7.2.4
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