Le procédéSoilfrac®

Brochure 61-02 F

SOMMAIRESoilfrac® aujourd’hui…2Soilfrac® : Descriptif du procédé…4Soilfrac® : Stabilisation de fondations…6Soilfrac® : Relèvement d’ouvrages…8Soilfrac® : Protection d’ouvrages…10

Soilfrac® aujourd’hui

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Origine et développementA l’origine, le procédé de Soilfracturing (claquage du sol) a été utilisé par l’industrie pétrolière, afin de créer dans le sous-sol descheminements préférentiels du pétrole vers les pompes d’extraction.Dans les années 60, les ingénieurs de Keller ont trouvé pour cettetechnique d’intéressantes applications dans le domaine des fondations.Soilfrac® est la marque déposée de Keller pour ce procédé.

Les applications sur le marchéLe procédé Soilfrac® permet aujourd’hui de résoudre les problèmes de fondation ou de stabilisation d’ouvrages, partout où les procédésd’injection classique ne sont pas applicables. De même, cette techniquepermet le relèvement d’ouvrages affaissés, ainsi que l’injection decompensation en temps réel pour la maîtrise des tassements. Grâceaux techniques spécifiques de mesure, d’analyse et d’asservissementdéveloppées dans ce but, il est possible de réaliser des relevagesd’importance pluridécimétrique des ouvrages à traiter.

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Techniquepeu adaptébien adapté

Intervention à partird’un sous-sol

Intervention à partird’un puits de travail

Intervention à partirdu T.N.

Procédés

Soilfrac®

Soilcrete Jet-Grouting®

Compactage statique (injection solide)

Injections chimiques

Injections de silicate fluide (bv)

Gels de silicate (hv)

Ciments ultra-fins

Coulis de ciment

Mortiers

Argiles Limons Sables Graviers Cailloux

(bv) = basse viscosité(hv) = haute viscosité Granulométrie (mm)

passa

nt en

% d

u po

ids

Domaines d’application des différentes techniques d’injection

Le procédé Soilfrac®Ce procédé provoque des petites fractures dans le sol (Fracs), qui seremplissent de coulis qui y fait prise. Grâce à des injections répétitiveset sélectives, on peut améliorer n’importe quel terrain et égalementprovoquer des soulèvements contrôlés.

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Installation dechantier

Plate-forme de travail

2 L’injection répé-titive

Selon le but à atteindre,chaque manchette feral’objet d’une ou plusieursinjections. Les critères à respecter seront lesquantités à injecter, lapression maximale d’in-jection, et, lors d’injec-tions répétitives, letemps de prise entredeux passes successives.Les tubes à manchettespeuvent être utilisablessur de longues périodes.

1 Mise en place des tubes à manchette

Des forages dans le sol àtraiter permettent lamise en úuvre de tubes à manchette. L’espaceannulaire est rempli avecun coulis de gaine

2 L’injection de claquage (Soilfracturing)

On insère dans le tube à manchette un flexibled’injection, muni à sonextrémité d’un doubleobturateur. Celui-cipermet de réaliser uneétanchéité totale dans le tube, de part et d’au-tre de la manchette à injecter, ce qui permetune injection sélective.

▲ Grâce à la compacité du container Soilfrac®,regroupant la centrale defabrication et la pomped’injection, l’installation du chantier est particu-lièrement rapide.

Injection primaire Injection répétitive

1 Tube à manchettes2 Coulis de gaine3 Manchette en

caoutchouc4 Coulis d’injection5 Obturateur

Eau Ciment-FillerPoudre de roche

Adjuvants Centrale de fabricationPompes d’injection

Système demesures etd’asservissement

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Stabilisation1 2

Des graphes 3D permettent de visualiser sur des plans distincts :

A Maillage de repérageB Déformations enregistrées

au niveau des fondationsC Pressions d’injectionD Quantités injectéesE FondationsF Tubes à manchettes

Stabilisation de fondationsLes fondations, tout comme leur sol d’assise, font partie intégrante detout ouvrage. Au fil du temps, pour des raisons diverses, l’un ou l’autrede ces éléments peut ne plus remplir sa fonction. Ce problèmeconcerne largement le patrimoine architectural ancien.

Lorsque des tassements incompatibles avec la pérennité des ouvragesse sont produits, Soilfrac® est le procédé le mieux adapté pour rétablirla transmission des charges entre les fondations et le sol. Le procédépermet également de combler dans ce cas les vides dans les fondationsen moellons déstructurées par déversement ou délitage, en opérantune injection classique à faible pression dans ces volumes. Les relève-ments pour une remise à niveau de ce type d’ouvrages en maçonneriene sont en général pas recommandés si celle-ci est en mauvais état,mais sont réalisables.1 Stabilisation sous les

fondations du clocher etinjections de consolidationde la maçonnerie desfondations de la nef, dansdes limons tourbeux.

2 Stabilisation desfondations d’une maisonfondée sur des remblais decomblement d’un ancienfossé défensif.

3 Un logiciel très évoluépermet la simulation, lecontrôle et l’asservissementdes travaux de Soilfrac®.

On utilise le procédé Soilfrac ou stabilisation de fondations dans les cas suivants :

Pour stopper des tassements en cours, d’origine naturelle ou dus à des causes extérieures,

ou à des affaissements miniers, ou encore en cas de sol insuffisamment porteur, et

également quand il faut relever certaines parties de l’ouvrage.

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Stabilisation des fon-dations du clocher parle procédé Soilfrac®,et injections de con-fortement des fonda-tions de la nef.

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1 Introduction du flexibled’injection dans le tube àmanchettes.

2 Relevage partiel etstabilisation d’une pile depont autoroutier.

3 Soulèvement contrôlédu quai de déchargementd’une usine d’incinérationd’ordures.

Relevage de structuresGrâce au procédé Soilfrac®, on peut annuler des tassements ayantaffecté des ouvrages. Les vitesses de relevage sont adaptées à la fois à la nature des structures à traiter, et aux caractéristiques des sols sous-jacents. On procède par passes successives d’ampleur millimétrique,parfaitement maîtrisées, qui s’additionnent jusqu’à des hauteurs quipeuvent atteindre plusieurs décimètres, si ces valeurs sont supportablespour l’ouvrage. Les relèvements de structures sont en général réaliséssans restrictions particulières de mise en œvre.

Depuis les efforts déployés autour de la tour de Pise, on sait que remettre d’aplomb un

bâtiment incliné conduit à l’élaboration de techniques spectaculaires. Cependant,

dans la majorité des cas, un relevage partiel est suffisant pour restituer à l’ouvrage sa

fonctionnalité originelle, tout en améliorant durablement son esthétique.

Relevage

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Relevage total d’unimmeuble de grandehauteur

Des travaux préliminairespour une extension del’immeuble avaient pro-voqué des tassementsdifférentiels et son incli-naison. Après la mise enplace d’un système desurveillance comportant detrès nombreux points demesure, permettant desuivre au plus près lesvariations horizontales, destubes à manchettes ontété implantés en éventail,en fonction de la loca-lisation des soulèvementsnécessaires. Après 5 moisde travaux, un soulève-ment total consolidé de 60 mm a été atteint.

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P rotect ion

La protection d’ouvrages lors du creusement de tunnels ou contre les dégâts miniers est

une application importante du procédé Soilfrac®. Cette technique a été employée

dans ce but par Keller, pour la première fois au monde, en 1985 en

Allemagne, lors du creusement d’un tunnel de métro

dans la Ruhr.

Protection d’ouvragesLorsqu’on creuse des tunnels sous des zones urbanisées, on protège lesouvrages de surface vis-à-vis des tassements prévisibles par la mise enœvre de tubes en éventail, forés dans un plan horizontal situé entrel’extrados du tunnel et l’embase des fondations. Les bâtiments sontinstrumentés à l’aide d’un système de mesure électronique. On réalisealors des injections primaires de consolidation jusqu’à l’amorce dusoulèvement de la zone concernée. Ensuite, on peut entreprendre unpré-soulèvement symétrique au profil de la déformée prévisible destassements dus à l’excavation.

En fonction de la technique retenue, la section du tunnel projeté estexcavée en une ou plusieurs passes. Durant le passage du tunnelier, oupendant chaque phase d’un percement classique, les tassements sontcompensés immédiatement au fur et à mesure qu’ils se produisent.L’extrême rapidité du système à compenser toute déformation permet, contrairement à d’autres techniques, une sécurité totale desouvrages à préserver. On peut ainsi éviter l’apparition de différentielsde contraintes, générateurs de désordres, au sein des structuresprotégées.

1 Mise en place de tubesà manchette à partir d’unpuits de travail

2 Excavation par passessuccessives d’un tunnel, envue de diminuer lestassements

3 Visualisation graphiquede pré-soulèvements ad-missibles par les ouvrages,sous forme symétrique à ladéformée prévue lors del’excavation. Les soulève-ments de compensationpermanents pendant l’ex-cavation permettent degarantir la sécurité desouvrages situés au-dessusdu tracé.

A Déformée prévue (tassements)B Pré-soulèvementC Tassement intermédiaire

apparu pendant l’excavationD Compensation du tassementE Etat final de la déformation

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Protection de bâtiments àl’occasion de la construc-tion d’un métro dans unegrande ville européenne.Implantation d’éventailshorizontaux de tubes àpartir de puits de travailsous la vieille ville.

Une société de Keller Group plc

www.keller-france.comwww.keller-mts.chwww.KellerHolding.com