Les travaux de prévention
Intervention au niveau des cavités pour éviter leur effondrement
CONSOLIDATION DE LA CAVITE
Construction de piliers en maçonnerie
Le principe est de recréer des piliers pour assurer la stabilité des excavations.
L'excavation doit évidemment être accessible, ou rendue telle avec des conditions minimales de sécurité.
Les matériaux utilisés sont les moellons ou les parpaings pleins liés au mortier de ciment.
Les dimensions minimales retenues pour les carrières de Calcaire grossier en région parisienne sont les suivantes :
- Piliers parallélipédiques: largeur supérieure au 1/3 de la hauteur, sans être inférieure à 1,20m
- Murs: épaisseur supérieure au 1/3 de la hauteur, sans être inférieure à 0,50m
Une attention doit être portée au sol support (ce doit être le terrain en place, non remanié, c'est à dire le sol réel de l'excavation) et au matage sous le ciel (clavage au mortier, après durcissement du mortier d'assemblage du pilier).
Cette technique ne doit pas être retenue:
- dans le cas de recouvrement important >40m
- dans les matériaux autre que le calcaire
Cette technique pour être définitive est généralement couplée avec un remblaiement de la zone consolidée.
Remblaiement
Le principe est de supprimer l'essentiel du vide souterrain par la mise en place de matériaux sans liant hydraulique. Ces matériaux peuvent être variés: déblais criblés, terres de fouille en provenance de gros chantiers voisins, stériles miniers, etc.
La mise en place s'effectue :
- par engins mécaniques si l'accès est possible pour les engins.Le matériau peut être acheminé à partir d'une entrée en cavage ou être déversé par un puits et repris ensuite par les engins au fond.
- par déversement gravitaire :
- voie humide (sable et eau, cendre et eau, ...) par des forages de diamètre 100 à 200 mm, suivant une maille de 7x7 à 10x10 m.
- voie semi-humide (mélange moitié terre, moitié eau). Le maillage est généralement compris entre 15x15 et 20x20 m
- voie sèche, par l'intermédiaire de puits de 100 à 400 mm de diamètre. La distance entre puits doit être inférieure à deux fois la hauteur des vides, car l'étalement des matériaux n'est pas très bon, ce qui implique de réaliser un grand nombre de forages.
Il se forme un vide résiduel après tassement. Le clavage est alors nécessaire pour construire au dessus. Le clavage est réalisé à l'aide d'un coulis de ciment mis en oeuvre à travers des forages disposés entre les puits de déversements, après essorage des matériaux.
En cas de recherche d'une stabilisation totale en surface, il convient de sélectionner le matériau de comblement et son mode de mise en oeuvre en fonction du tassement différé attendu.
Injection par forages
Les matériaux injectés sont des sablons ou des cendres volantes traitées au ciment (quelquefois non traitées, dans le cas d'espaces verts en surface, auquel cas il convient de s'assurer que les matériaux ne risquent pas d'être entraînés par des circulations d'eau).
Il convient de s'assurer de la comptabilité des matériaux injectés vis-à-vis des contraintes environnementales.
Il faut au préalable établir un barrage pour circonscrire la zone à traiter. L'injection se déroule ensuite en deux phases: remplissage gravitaire puis clavage (coulis plus riche en ciment).
Les caractéristiques mécaniques du coulis doivent être adaptées dans le cas de constructions.
Un ordre de grandeur pour la densité des forages d'injection est donné par les maillages ci-après :
- 3x3 m ou 4x4 m sous une construction,
- 5x5 m sous un parking enterré,
- 7x7 m ailleurs.
Un cas particulier est le traitement d'une zone effondrée. Deux parties doivent être traitées :
- au niveau de l'excavation: injection des éboulis foisonnés après ceinturage de la zone effondrée (construction de murs si le secteur est accessible ou de barrière par injection dans le cas contraire).
- dans la zone décomprimée au-dessus de la cavité: traitement de consolidation. On injectera un coulis plus fluide, en veillant à ne pas provoquer le soulèvement des ouvrages environnants.
Comblement par mousse dure
Les produits à mettre en oeuvre doivent être compatibles avec les directives environnementales.
Leur mise en oeuvre est réalisée pour mettre en sécurité des sites souterrains complexes ou à stabilité précaire (cavité très dégradée et/ou recouvrement faible) dont le traitement par d'autres méthodes ne peut assurer la sécurité des travaux de surfaces nécessaires (forage risquant de créer des effondrements par exemple).
La construction au dessus d'une cavité traitée par cette méthode devra faire l'objet d'une étude par un expert et implique d'asseoir les fondations (pieux, puits) en sol de la cavité.
TECHNIQUES DE SUPPRESSION DU VIDE SOUTERRAIN
Terrassement de la cavité
La technique consiste à mettre à jour la cavité par terrassement et de procéder à un remblaiement avec compactage.
C'est une solution possible lorsque l'excavation est à faible profondeur.
Foudroyage
Le foudroyage est un procédé courant dans les mines.
Pour les carrières, il se révèle adapté lorsqu'il est prévu dès l'exploitation (géométrie régulière des piliers notamment): c'est l'affaissement dirigé.
Même dans ce cas là, il peut subsister des vides résiduels. Par ailleurs le sol est très remanié et le terrain n'est pas considéré, dans l'état et sans contrôle, comme constructible.
Actions au niveau de la construction
Renforcement de la structure d'une construction
Le principe est de rendre la construction quasi-monolithique: chaînages, fondations superficielles renforcées.
Cette solution est en principe réservée aux cas de vides dont la répartition est inconnue: karst, marnières, sapes, sites imparfaitement remblayés, foisonnés ou décomprimés.
Réalisation de fondations profondes
Le principe consiste à reporter la surcharge au-dessous du niveau des excavations au moyen de puits ou de pieux. Il faut évidemment vérifier qu'il n'y a pas d'autres niveaux exploités sous la pointe des pieux de fondation.
Il y a nécessité de ceinturage des pieux ou de chemisage, à la traversée de la cavité.
On notera que la réalisation de fondations profondes n'empêche pas la remontée des fontis, avec les conséquences évidentes :
- danger aux abords de la construction,
- désordres dans les caves et les sous-sols,
- possibilités de frottement négatif ou d'efforts horizontaux sur les pieux qui doivent être armés,
On doit donc jumeler cette solution avec un comblement des cavités.
Adaptation des réseaux souterrains
L'objectif est de limiter les risques de rupture et en particulier d'éviter les fuites d'eau qui peuvent accélérer le processus de dégradation d'une cavité.
On procédera soit par renforcement, soit en utilisant des raccords souples et déformables.
L'assainissement eaux pluviales et eaux usées devra être raccordé aux réseaux publics d'assainissement, il devront être étanches et faire l'objet de contrôles d'étanchéité.
Le rejet dans les fractures du massif rocheux (puisard) ou les excavations souterraines sont à proscrire ainsi que d'une manière générale toute injection ponctuelle dans le sous-sol.
Adaptation de la voirie
Le renforcement de la structure de chaussée par des nappes de géotextiles ou de géogrilles réduit la déformation et donc limite le risque d'accident, mais n'évite pas certains désordres.
Commentaires
La réalisation de ces travaux très spécifiques nécessite de les faire effectuer par une entreprise spécialisée dans ce domaine.
La définition, la réalisation et le contrôle de ces travaux restent de l'entière responsabilité du maître d'oeuvre du projet, du bureau de contrôle et de l'entreprise.
