Un système de fondations profondes pour votre maison – Expertise en batiment

Micropiles sont considérés comme un système de fondations profondes avec des piliers forés ou des pieux battus. Les ingénieurs techniques de Geo recommandent souvent un système de fondation en profondeur par rapport à un système de fondation peu profond pour les grands et grands bâtiments. En particulier lorsque les conditions de sol sont mauvaises ou que leurs charges sont exceptionnellement élevées. L'installation de micropieux est généralement un processus rapide car elle utilise un équipement de forage mobile adaptable pour installer les pieux. Ils constituent souvent une alternative économique aux autres systèmes de fondations profondes. Habituellement, en raison de conditions de terrain difficiles ou lorsque l'accès au site est restreint, les micropieux peuvent être conçus pour supporter des charges latérales ou des moments de flexion ainsi que des charges axiales. Les hypothèses de conception proviennent souvent de rapports géotechniques et les valeurs des liaisons sont vérifiées sur le terrain au moyen d'essais de traction, de compression ou de charge latérale.

Fondation avec la fondation de micropile

Selon «Etats-Unis Ministère des Transports », les micropieux ont été créés au début des années 1950 en Italie. Ils ont été inventés pour répondre à une demande sérieuse de techniques innovantes pour les bâtiments historiques sous-jacents ayant subi des dommages pendant la Seconde Guerre mondiale. Une méthode crédible était nécessaire pour supporter les charges structurelles avec un mouvement minimal. Un entrepreneur italien appelé Fondedile, développé Palo radice ou "Pile Racine" qui est un pieu cimenté de petit diamètre, moulé sur place et légèrement renforcé. Fondedile a ensuite implémenté l'utilisation de micropieux en Amérique du Nord en 1973.

À l’origine, la technologie des micropiles n’est pas devenue populaire aux États-Unis. Mais finalement, dans les années 80, il a commencé à gagner des applications étendues. Les micropieux ont été excessivement utilisés principalement comme élément de support de fondation pour résister aux charges statiques et sismiques.

Selon «Deep Foundation Institute», les micropieux ne sont pas nouveaux, mais ils ne sont pas bien connus. Ils ont été utilisés pendant très longtemps comme éléments de base en tant que pieux battus depuis plus de mille ans – et plusieurs villes européennes sont construites sur des milliers de pieux.

Installation de micropieux

Une micropile est une pile de grande résistance et de faible diamètre, sans déplacement, dont la dimension est généralement inférieure à 300 mm, c'est-à-dire 12 pouces. La longueur standard d'une micropile est généralement comprise entre 5 et 30 mètres. Il s'agit d'un boîtier en acier dont le diamètre est généralement compris entre 4 et 12 pouces (100 mm et 300 mm). Même ces petits éléments sont en mesure de développer une capacité allant de 10 à 300 tonnes. Il est généralement construit en perçant d’abord un trou de forage, puis en mettant en place un renfort en acier, suivi du scellement du trou foré. Des micropieux ayant une résistance à la compression de 1 000 kN ou plus sont utilisés sur le terrain.

La méthode d’installation de micropieux à haute capacité implique le forage et l’injection de coulis sous pression. De plus, il utilise des tubes en acier en tant que renforts avec les renforts déformés afin de construire des micropieux à haute capacité ayant une capacité portante maximale. L'installation des micropieux se fait selon des méthodes qui perturbent le moins possible les structures adjacentes, le sol et l'environnement. Ils peuvent être installés dans des sols de tous types et endroits où les conditions du sol sont bonnes.

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Étant donné que l'installation de micropieux cause moins de vibrations et de bruit, ils sont souvent utilisés pour renforcer les structures existantes. Pour soutenir les structures existantes, un équipement de forage spécialisé est souvent nécessaire pour installer les micropieux à partir du sous-sol ou d'autres installations ayant une hauteur libre limitée. La capacité structurelle d'une micropile peut être augmentée en augmentant les surfaces en coupe et les surfaces. Cependant, les capacités structurelles d'une micropile par rapport à d'autres fondations conventionnelles reposent sur des éléments en acier à haute capacité. Ces éléments en acier occupent généralement jusqu’à la moitié de la section d’un trou de forage. La méthode spéciale utilisée pour le forage et le scellement lors de l’installation de micropieux permet une liaison élevée entre le sol et le coulis le long de l’interface. Le transfert de la charge du coulis au sol dans une micropile se fait par friction.

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Utilisation de micropiles

Quelle est la différence entre Micropile et d’autres piles classiques?

La micropile peut être considérée comme un excellent substitut aux pieux battus conventionnels ou aux puits forés ou même comme l’un des composants d’une masse composite de sol / pieu, car elle peut résister à des charges axiales et latérales relativement importantes. La principale différence entre les micropieux et les autres systèmes de fondations profondes réside dans le fait que les micropieux peuvent atteindre la capacité de la zone de liaison collée au lieu d’être un système de roulement en bout, car la capacité est déterminée dans la zone de liaison. Aucune vérification des strates de roulement ci-dessous n'est requise. Les caractéristiques spéciales de la micropile qui la différencient des piles classiques sont mentionnées ci-dessous:

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  • En dépit de son diamètre inférieur, il fournit une grande capacité portante à la structure.
  • La capacité de charge des micropieux offre des résistances axiales et à l'arrachement. Par conséquent, cette résistance à l'arrachement peut être utilisée efficacement lorsque des micropieux sont utilisés pour le renforcement des murs de soutènement, la modernisation parasismique ou même la stabilisation de la pente.
  • Il peut être utilisé individuellement en tant que pieux porteurs ou en groupe pour renforcer le sol.

Caractéristiques de construction

Micropiles comme fondation de construction
  • Ils sont percés dans le sol avec des machines de forage qui produisent très peu de sons ou de vibrations pendant le processus de construction.
  • Comme le diamètre d'une micropile est de 300 mm ou moins, il en résulte une influence minimale sur les obstructions enfouies et les structures existantes. De plus, seul un volume de terre moins important doit être excavé pour l'installation d'une micropile.
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Classification des micropiles / types de micropiles

Basé sur une application de conception

Cas 1: Dans ce type, les éléments de micropieux sont chargés directement et les renforts résistent à la majeure partie de la charge appliquée, car ils transfèrent les charges structurelles vers une couche plus profonde et plus compétente. Ils peuvent donc être utilisés en tant qu'alternative aux pieux classiques.

Cas 2: Ce type de micropile est également appelé «micropile réticulé». Dans ce type, les éléments de micropieux sont renforcés intérieurement dans le sol, pour créer un sol composite qui résiste aux charges appliquées.

Basé sur le type de construction

Type A: Coulis par gravité:

Dans ce type, le coulis est placé sous la tête de gravité uniquement. Cela peut être réalisé en utilisant uniquement le mortier sable-ciment ou le ciment pur. L’excavation de micropieux peut être sous-alésée afin d’augmenter la capacité de traction. Cette technique n'est pas très répandue ni utilisée avec tout autre type de fondation de micropieux.

Type B: Pression à travers le corps:

Ce type de micropile indique que le coulis de ciment est placé dans le trou sous pression lors du retrait du tubage de forage temporaire. Les pressions vont de 0,5 à 1 MPa (72 à 145 psi), soit 5 kg / cm2 à 10 kg / cm2) afin d'éviter l'hydro fracturation, le sol environnant ou la prise de coulis excessif.

Types de micropiles ou classification des micropiles

Type C: Single Global Post Grout:

Le type C peut être réalisé dans un processus de scellement en deux étapes qui comprend:

  • Identique à celle du type A; (2)
  • Après environ 15 à 25 minutes, avant le durcissement du coulis principal, un coulis similaire est injecté une fois à travers un tuyau de coulis manchon sans utiliser de garniture d'étanchéité à une pression d'environ 1 MPa (145 psi, soit 10 kg / cm).2).

Type D: Coulis de poteaux répétables multiples:

Le type D est également utilisé dans un processus de scellement en deux étapes similaire à celui du type C. Avec cette méthode, le coulis de ciment pur est placé sous gravité, comme dans les cas des types A et C, et peut être mis sous pression comme pour le type B. Après durcissement, du coulis supplémentaire est injecté à travers une conduite de coulis à manchon à une pression d'environ 2 à 8 MPa (290 à 1 160 psi, soit 20 kg / cm2 à 80 kg / cm2). Ce type de pieu est couramment utilisé dans le monde entier et est appelé IRS (Injective Repetitive Selective) en France.

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Conception de micropieux pour fondations de structures

Le principe de base de la conception des micropieux varie légèrement de celui d'un arbre foré. Le système de conception doit être compétent pour gérer les conditions de charge prévues, les déplacements résultants étant dans les limites admissibles. Les micropieux ont une section relativement petite; par conséquent, la conception est généralement contrôlée par les considérations structurelles. Une méthode généralisée pas à pas pour la conception de micropieux utilisés pour les fondations structurelles est décrite ici.

Étape 1: Évaluer les exigences du projet et la faisabilité de la micropile:

Il est essentiel de prendre en compte différents types de fondations et de choisir la bonne solution en fonction des besoins en superstructure, des conditions de sous-sol et du coût de la fondation. Les types de fondations peuvent inclure des fondations peu profondes constituées de semelles étendues ou de fondations mat / radier ou des fondations profondes composées de pieux battus, de puits forés ou de micropieux. Lors de l’évaluation de la faisabilité des micropieux pour un projet particulier, les micropieux seront le plus souvent comparés à des puits forés ou à des pieux battus.

Étape 2: Examiner les informations disponibles et les données géotechniques:

L'exploration souterraine, les tests en laboratoire et l'évaluation des paramètres de conception géotechniques pour la conception de micropieux utilisés pour le support de fondations structurelles sont similaires à ceux utilisés pour les pieux battus ou les puits forés. En général, toutes les interprétations de données géotechniques devraient être fournies. Le caractère de base et l'étendue des couches de sol déterminées à partir de l'enquête géotechnique peuvent être vérifiés lors de l'installation de pieux en surveillant et en enregistrant les taux de pénétration, l'action de forage, le retour de chasse et les déblais de sol.

Étape 3: Développer les combinaisons de chargement applicables:

Les charges prévues à prendre en compte dans la conception (par exemple, la charge de compression maximale, la charge de traction et les moments de renversement longitudinal) seront généralement fournies par l'ingénieur en structure dans le cadre du paquet de critères de conception.

Étape 4: Conception préliminaire des micropieux:

  • Sélection de l'espacement des micropieux: Dans tous les cas, l’espacement centre à centre entre chaque micropieu doit être au moins égal à 760 mm (30 po) ou 3 fois le diamètre de la micropile, selon ce qui est le plus grand. L'espacement des micropieux pour le support de fondation structurelle dépendra également de l'application spécifique. L'espacement et la disposition des micropieux seront déterminés par l'ingénieur de fondation / structure.
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  • Sélection de longueur de micropile: La longueur maximale d'une micropile pouvant être obtenue à l'aide d'un équipement de forage sur piste commun est supérieure à 90 m (300 pi). Cependant, en règle générale, des micropieux de telles longueurs seraient très coûteux et une limite pratique pour la plupart des projets pourrait être de l'ordre de 30 m (100 pi).
  • Sélection de la coupe transversale de micropieux: En général, il est préférable d’installer peu de micropieux de capacité supérieure à un plus grand nombre de micropieux de faible capacité pour résister à un ensemble donné de charges de fondation.
  • Sélection du type de micropile: Le choix du type de micropile doit être laissé à la discrétion du concepteur / entrepreneur. Le propriétaire doit fournir des critères de performance spécifiques (par exemple, les mouvements de structures) dans le dossier de candidature afin que l’entrepreneur puisse choisir une procédure de forage et de scellement appropriée acceptée par l’industrie.

Étape 5: Conception structurelle de la longueur du boîtier en micropile:

Selon l’AASHTO (Association américaine des responsables des transports et des autoroutes d’Etat), la conception structurelle de la longueur des micropieux en caissons est réalisée en évaluant la charge de compression admissible.

Évaluation de la charge admissible de compression et de tension pour la longueur enveloppée

La charge de compression admissible pour la longueur enveloppée d'une micropile est donnée par:

Conception structurelle de la longueur du boîtier en micropile

Étape 6: Conception structurelle de la longueur non traitée de micropile:

La charge de compression admissible pour la longueur non encapsulée de micropieux est donnée par:

Conception structurelle de micropile longueur sans boîtier

Étape 8: Évaluer la capacité géotechnique des micropieux:

(a) Établir une strate pour la zone de liaison:

Dans le cadre de cette étape de conception, tous les forages doivent être examinés pour identifier les strates appropriées pour la zone de liaison de micropieux et pour identifier les variations significatives des conditions de subsurface.

(b) Sélectionnez Ultimate Bond Stress et calculez la longueur de la liaison:

La capacité de liaison géotechnique admissible, PG-permis, est calculé comme suit:

Capacité de liaison géotechnique admissible de la micropile

(c) Évaluer la capacité de compression du groupe de micropiles:

L'efficacité d'un groupe de micropiles installés dans des sols cohérents est fonction de l'espacement centre à centre des micropieux et de la condition de contact entre le fond de la chape de semelle de micropile et le sol près de la surface du sol. La capacité de groupe à utiliser pour la conception est évaluée à l'aide des étapes suivantes:

  • Calculer la capacité de groupe ultime comme suit:

Qg = (liaison α × π × Db × Lb) × nombre de micropieux dans le groupe × η

  • Calculez la capacité de groupe ultime selon l'équation ci-dessus et utilisez une valeur inférieure pour la conception.
  • Utilisez une valeur FS de 2,0 pour calculer une capacité de groupe autorisée.
Groupe de micropieux

(d) Évaluer la capacité de soulèvement de groupe de micropieux:

La conception des groupes de micropieux soumis à des forces de soulèvement suit la méthode décrite dans FHWA NHI-05-042 (2005) pour la capacité de soulèvement pour les pieux battus dans la cohésion moins les sols et pour les pieux battus dans les sols cohérents.

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Étape 9: Estimer le règlement du groupe de micropieux:

En général, les méthodes utilisées pour estimer les tassements de groupes de pieux battus s’appliquent aux groupes de micropiles. Les principales composantes de la colonisation qui doivent être évaluées sont les suivantes: (1) les colonies de peuplement du sol dans lequel les micropieux sont construits; et (2) compression / tension élastique d'une micropile individuelle. Ces règlements sont additionnés pour évaluer le règlement total du groupe de micropieux soumis à la charge de calcul, puis comparés au règlement autorisé.

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Étape 10: Conception de la connexion de micropieux au niveau du pilon

À moins qu'un seul micropieu ne soit utilisé pour supporter une charge, un capuchon de pile (semelle) est nécessaire pour répartir les charges de la structure et tout moment de renversement sur tous les micropieux du groupe. Une fois le pieu installé, l'anneau situé entre le trou central et la micropile est nettoyé (généralement par lavage sous pression) et rempli d'un coulis de ciment sans retrait.

Étape 11: Développer un programme de test de charge:

Pour les tests de charge, les charges de test maximales ne doivent pas dépasser 80% de la capacité structurelle ultime de la micropile. Le micropile plus rigide résultant peut confirmer de manière adéquate la résistance de la liaison entre le coulis et la terre pour la production de micropieux, mais il est peu probable qu'il offre un comportement de déplacement structurel représentatif.

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Étape 12: Préparer les dessins et les spécifications:

Une fois la conception finalisée, préparez les dessins avec les spécifications et les procédures qui seront utilisées. Pour vérifier la capacité de charge des micropieux, il convient de définir des tests de charge

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  • Ils ont une capacité de plus de 1000 KN à 3000 KN. (100 à 300 tonnes)
  • Les micropieux sont idéaux pour les fondations épaisses ainsi que pour l'amélioration de la charge des fondations existantes.
  • En raison de leur large éventail d'installations, ils peuvent être installés de manière économique sur des sols durs.
  • Ils offrent un haut degré de redondance et impliquent également une installation d'accès restreint
  • Ils émettent peu ou pas de vibrations
  • Ils peuvent être forés à travers des obstructions dans le sol, comme des rochers, des gravats, etc.
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Maison soutenue avec la fondation de micropile

Inconvénients des micropiles

  • Ils nécessitent un équipement spécial et une main-d'œuvre qualifiée.
  • Ils ont de grandes limites pour leur capacité latérale.
  • Ils ont un taux d'élancement élevé qui peut ne pas convenir aux charges sismiques.

Application de micropiles

  • Stabiliser les terrains difficiles
  • Supporter de lourdes charges
  • Maintenir des budgets restrictifs
  • Réhabilitation et réparation de fondations
  • Stabilisation des fondations des structures adjacentes
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En conclusion, les micropieux constituent un type de fondation souhaitable malgré un coût relativement élevé par rapport aux autres systèmes d'empilement. Les micropieux offrent une capacité de charge élevée avec des contraintes moindres et un fonctionnement autonome. Par conséquent, ce type de système d'empilage est souhaitable pour le concepteur de la fondation et le client. De plus, il a été prouvé que les micropieux de grande capacité ont une ductilité et une résistance élevées contre les séismes, ce qui ne fait que les rendre plus attrayants et plus efficaces.

De plus, les micropieux peuvent être utilisés à la fois comme pieux de fondation normaux et comme pieux de compensation pour certains travaux de restauration, en particulier ceux situés dans des zones soumises à des contraintes de site.

  • Du point de vue de leur conception, ils peuvent être conçus sous forme de pieux à douille de roche ou de pieux de friction du sol. Le facteur de sécurité doit être d'au moins deux, tant pour les conceptions structurelles que pour les conceptions géotechniques.
  • Lors de l'installation des micropieux, la technique de forage à percussion est principalement souhaitable. Mais dans les sols sensibles et les sols ayant moins de cohésion, le forage rotatif avec une enveloppe temporaire et un fluide stabilisant est préféré.
  • Les micropieux peuvent être une alternative plus coûteuse pour supporter des charges latérales ou un grand moment de flexion.

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