M. Bottiau 04 10 2004

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Gro

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BEF

Workshop 08-02-07

Introduction aux techniques de Fondations Profondes

ir M. Bottiau

Group Commercial Director – Franki Geotechnics B

Président - ABEF

AB

EF

Workshop 08-02-07

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Fran

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Gro

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BEF

Workshop 08-02-07

•Béton: préfabriqué, coulé en place,…•Coulis et grout: Jet-Grouting, injections, micropieux,

ancrages, inclusions rigides,..•Ciment: injection, SoilMix, traitement des sols,

fraisage,…•Fluides de support: bentonite, polymères,…•Polyuréthanes: stabilisation, injection•Acier: armatures, profilés, tubes, palplanches•Bois: berlinoises, pieux,…

•Outils et équipements:•Usure, fatigue•Nouveaux matériaux

Fondations Profondes: matériaux

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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BEF

Workshop 08-02-07

•Aspects design:•Calcul organique/structurel des éléments de fondations•Contraintes admissibles•Coefficients de sécurité!

•Aspects de mise en œuvre:•Liés au process•Ouvrabilité, fluidité,…•Délai de mise en oeuvre

•Aspects mixtes•Comportement à long terme: durabilité, corrosion,…•Déformations, fissuration,…•Etanchéité

Fondations Profondes: matériaux

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Workshop 08-02-07

•Pieux

•Excavations

•Amélioration des sols

Fondations Profondes

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Workshop 08-02-07

Pieux

Pieux battus, vibrofoncés.. Pieux forés, puits,...

Pieux vissés

Micropieux..Refoulement Extraction

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Workshop 08-02-07

CATEGORY I : HIGH SOIL DISPLACEMENTDRIVEN PILES- precast concrete without enlarged base- cast in situ, without enlarged bottom plate - with lost driving tube - shaft in plastic concrete- cast in situ, with enlarged bottom plate (Db > 1,1 Ds) - with lost driving tube - shaft in plastic concrete- steel pile - close ended - open ended with pluggingSCREW PILES- without lost driving tube- with lost driving tubeCATEGORY II : LOW SOIL DISPLACEMENT OR LOW SOIL RELAXATIONDRIVEN PILES- open end steel pipe without plug- H-profiles and sheet pile wall elementsCFA piles with special provisions to limit soil relaxation- with overpressure- with casing- with large diameter of the hollow stam and small flangesCATEGORY III : SOIL EXCAVATIONCFA PILES without special provisionsBORED PILES- executed with temporary casing or under thixotropic liquid- without casing or thixotropic liquid (dry boring)

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Workshop 08-02-07

Pieux battus

•Pieux battus moulés dans le sol•Béton plastique•Béton sec

•Pieux préfabriqués•Béton•Bois•Acier (tubes, profilés,..)

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Workshop 08-02-07

Pieux préfabriquésPieux battus en béton préfabriqué

•Sections carrées: 180x180 mm à 400x500 mm

•Longueurs courantes: de 16 à 36 m, en fonction de la section

Béton précontraint

Sollicitations:•Statique à long terme

•Dynamique pendant la mise en oeuvre

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Workshop 08-02-07

Pieux battus moulés dans le sol

Pieux battus moulésdans le sol à l’abri d’untube récupérable avec uneplaque de base perdue

Diametres :

306 mm à 601 mm

Longueurs courantes: jusqu’à 32 m

Béton plastique:•C25/30 ou C30/37

•F3 ou F4

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Workshop 08-02-07

Pieux à base élargie

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Workshop 08-02-07

•Pieux à base élargie/bétons sec :

•S 0

•Béton consistance « terre humide »

•Damé

•Pieux à base élargie/béton plastique

•« Super Vibrex », Alpha

•S3

•Rebattage en tête de tube

Pieux à base élargie

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Workshop 08-02-07

Pieux vissés à refoulement

Pieux vissés àrefoulement latéral :

Pieu Atlas

Pieu Oméga

Pieu Fundex

Pieu Olivier

Pieu GVS De Waal

Exécution sans bruit nivibration

Avec transport vertical partiel ou nul de sol.

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Workshop 08-02-07

Pieux Vissé

Bétonnage:•Gravitaire•Pompé circuit ouvert•Pompé circuit fermé

Armature placée:•Avant bétonnage•Après bétonnage

Béton:•C25/30 ; C30/37•S4•Granulométrie!•Phénomène de chaleur•Ouvrabilité•Bleeding

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Workshop 08-02-07

Pieux vissés Omega

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Workshop 08-02-07

Pieux forés

•Pieux forés tubés•Pieux forés sous fluide de support :

•bentonite, •polymères..

•Pieux à la Tarière (CFA)•Pieux tarière tubée

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Workshop 08-02-07

Pieux forés

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Workshop 08-02-07

Diamètres: 0,62 m, 0.75m, 0.9m, 1.07m,

1.28m, 1.5m, 2.00 m

Bétonnage au tube plongeur:

•C25/30 ou C30/37

•S4

•Ouvrabilité – temps de mise en oeuvre!

Pieux forés

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Workshop 08-02-07

Fluide de support

• La Bentonite maintient le sol en suspension et stabilise la fouille par sa densité et la formation d’un cake

•Les Polymères ne maintiennent pas le sable en suspension. Il s’ensuit unesédimentation. Certaines expériencesrécentes sont prometteuses grâce àl’utilisation de polymères vyniliques.

Pieux forés

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Workshop 08-02-07

Pieux vissés avec extraction

•Pieux CFA : à la tarière continue•Très sensible à l’opérateur

•Problème d’extraction contrôlée

•Phase de bétonnage

•Armature après bétonnage

•Pieux à la Tarière 2° génération (PCS)•Monitoring

•Couples élevés : penetration rate

•Béton sous pression

•Pieux à la tarière à âme large- (PCS-λ)•Ame large ; armature avant bétonnage

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Workshop 08-02-07

PCS/CFA PCS-λ

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Workshop 08-02-07

Pieux Tarière : diamètre 350 à 1200 mmLongueurs jusqu’à 32.00 m

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Workshop 08-02-07

Pieux tarière tubée/double rotation

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Workshop 08-02-07

• Deux tables de forage: tube et tarière

• Attention : chute de terres

• A travers la maçonnerie

• Pieux primaires et secondaires

• Uniquement pieux secondaires armés

• Reforage sur 5 à 7 cm

• Armatures ou profilés mis en place après le bétonnage: limite de mise en place (attention sols sablonneux)

Pieux à double rotation

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Workshop 08-02-07

Pieux à la Tarière (tubée)

• Béton pompé au travers de l’âme de la tarière(15-30 cm)

• Armature placée après bétonnage (sauf âmelarge)

• Essorage béton dans certains types de sol• Bétons spéciaux avec additifs rétenteurs d’eau

(agents colloïdaux, ...)/Pilemix

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Workshop 08-02-07

M. Bottiau 04 10 2004

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Workshop 08-02-07

Aspects technologiques généraux: Béton

• C25/30 ou C30/37 (sauf préfab)• Ciment CEM III/A-42.5 LA classique• S3-S4, S5?• Quantité ciment (norme européenne 375 kg/m³)• Granulométrie dépendante de l’application• Retardateur : temps de mise en oeuvre, ouvrabilité,

armature,... • Influence des éléments extérieurs: chaleur, milieu,

nappe sous pression...• Classe d’exposition??

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Workshop 08-02-07

Aspects technologiques généraux: Armatures

• Cages préfabriquées BE500• Standard 5 barres 14 mm, 5 barres 16 mm• Placement avant ou après bétonnage• Tubes, profilés• Applications particulières (fibres de verre-soft

eye pour tunnelier)

M. Bottiau 04 10 2004

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Workshop 08-02-07

Pieux vissés tubés

Pieu formé par le vissage d’un tube perdu

Pointe perdue

Soudés bout-à-bout

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Workshop 08-02-07

Pieux tubés

M. Bottiau 04 10 2004

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Workshop 08-02-07

Micropieux

Pieu de petitdiamètre (18/22 cm) formé parinjection de coulis de ciment et armatureperdue(tubes/barres)

Travaille par frottement

M. Bottiau 04 10 2004

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Workshop 08-02-07

M. Bottiau 04 10 2004

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Workshop 08-02-07

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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Workshop 08-02-07

Micropieux/ancrages: matériaux

• Tubes, tiges autoforantes• Coulis de ciment

– E/C très variable en fonction du type d’application– Type ciment

• Protection contre la corrosion

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Workshop 08-02-07

Introduction aux techniques de Fondations Profondes

Partie 2 Excavations

ir M. Bottiau

Group Commercial Director – Franki Geotechnics B

Président - ABEF

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Workshop 08-02-07

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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Workshop 08-02-07

Excavations

Parois berlinoisesPalplanchesParois en pieuxSoilmixParois mouléesVoiles d’étanchéitéParois cloutéesCongélation de sol

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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Workshop 08-02-07

Parois berlinoises

Paroi formée de profilésmétalliques et blindageen bois, prédalles oubéton projeté.

Matériaux :•Divers•Stabilité structurelle parprofilés + élémentstransversaux (bois, béton,...)

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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Workshop 08-02-07

Parois berlinoises

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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Gro

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BEF

Workshop 08-02-07

Domaine d’application : retenue de terres, sansnappe d’eau sur la hauteur de l’excavation

Parois berlinoises

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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BEF

Workshop 08-02-07

Parois berlinoises

M. Bottiau 04 10 2004

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Workshop 08-02-07

Soilmix

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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BEF

Workshop 08-02-07

Soilmix• Principe : mélange dans le sol d’une suspension

durcissante à base de ciment et du sol local

• Retenue de sol étanche (pas à long terme)

• Résistance : 2 MPa (limon) à 9 MPa (sable)en fonction du sol et du dosage en ciment

• Peu propice aux sols argileux

• Fonçage ultérieur de profilés

• Panneaux primaires et secondaires

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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Workshop 08-02-07

Deep Mixing

Lime-cement (Limix) SoilMix (Bauer)

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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Gro

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BEF

Workshop 08-02-07

Soil Mix

Facteurs influençant la résistance (Terashi, 2000)

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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Gro

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BEF

Workshop 08-02-07

SoilMix

• Coulis Ciment/Eau/Bentonite• E/C 1 à 3,5• Quantité de ciment 250-900 kg/m³• Type de ciment

– Sable CEM I-32,5– Limons CEM III-32,5

• Dépend de la fonction:– Écran étanche– Rideau de retenue

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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Workshop 08-02-07

Deep Mixing: Cutter Soil Mix

0

2

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20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

UCS (MPa)

Dep

th (m

)

Matthieu et al (2006)

M. Bottiau 04 10 2004

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BEF

Workshop 08-02-07

Parois en pieux

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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BEF

Workshop 08-02-07

• Tangent : uniquement retenue de sol

• Sécant : retenue du sol étanche(pas à long terme )

• Différentes techniques :• CFA/PCS • Tarière continue tubée• Pieux forés à l’abris d’un tube provisoire et

récupérable• Micropieux

Parois en pieux

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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tions

Gro

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BEF

Workshop 08-02-07

• Pieux forés : EN1536

• teneur en ciment > 375 kg/m3 sous eau !

• données concernant la suspension bentonitique,…

• directives concernant les parois en pieux (art 8.4) :

• muret guide

• en principe armature dans les seuls pieuxsecondaires

• attention à la composition appropriée du béton

Parois en pieux

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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BEF

Workshop 08-02-07

Pieux à double rotation : système FOW

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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BEF

Workshop 08-02-07

• Deux tables de forage: tube et tarière

• Attention : chute de terres

• A travers la maçonnerie

• Pieux primaires et secondaires

• Uniquement pieux secondaires armés

• Reforage sur 5 à 7 cm

• Armatures ou profilés mis en place après le bétonnage: limite de mise en place (attention sols sablonneux)

Pieux à double rotation : système FOW

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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Gro

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BEF

Workshop 08-02-07Contre un mur existant

Pieux à double rotation

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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Gro

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BEF

Workshop 08-02-07

Paroi en pieux : Pieux forés

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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BEF

Workshop 08-02-07

Parois moulées

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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BEF

Workshop 08-02-07

Parois moulées : EN 1538

•Teneur en ciment : 350 à 400 kg/m3 !•Fouille excavée sous bentonite,...•Etanchéité, fissuration,...

Parois moulées

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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Workshop 08-02-07

largeur du grappin

Panneau normal (2 passes + merlon)

1 2 merlon

Largeur du grappin

Variable

min. 0,8m

max. < 2,5 à 3m

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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Workshop 08-02-07

250 500500

Armature pratique : tenir compte de :• largeur max. pour le transport sur route (3.2m)• espaces pour tubes plongeurs• espacement des barres pour passage du béton et

accouplement des cages• exigences pour définir la largeur de fissures

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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tions

Gro

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BEF

Workshop 08-02-07

Equipement d’un panneau

• mise en place du profil + joints

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

kiFo

unda

tions

Gro

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BEF

Workshop 08-02-07

• mise en place des cages

d’armature sur toute la

longueur

• acouplement éventuel de

plusieurs cages

Equipement d’un panneau

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

kiFo

unda

tions

Gro

upB

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BEF

Workshop 08-02-07

Bétonnage d’un panneau

• pompage de la bentonite en surface• approvisionnement régulier en béton (40-60m³/h)

• utilisation du tube plongeur: toujours

maintenir >2m de béton frais

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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unda

tions

Gro

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BEF

Workshop 08-02-07

Paroi d’étanchéité

Voile étanche composé de coulis ciment-bentonite

•Fabriqué sur place•Livré ReadyMix

Principalement fonctiond’étanchéité

Eventuellement armé de palplanches (acier/béton) pour assurer une fonctionstructurelle

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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unda

tions

Gro

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BEF

Workshop 08-02-07

Parois cloutéesRenforcement du sol par la mise en place de barrespassives au fur et à mesure de son excavation

Lié à un parement constituéd’un treillis ou d’un béton de finition

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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unda

tions

Gro

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Workshop 08-02-07

Vernageling

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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Gro

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Workshop 08-02-07

Paroi clouté

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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Gro

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Workshop 08-02-07

Paroi cloutée

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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Gro

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Workshop 08-02-07

Introduction aux techniques de Fondations Profondes

Partie 3: Amélioration de solir M. Bottiau

Group Commercial Director – Franki Geotechnics B

Président - ABEF

AB

EF

Workshop 08-02-07

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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Gro

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Workshop 08-02-07

Amélioration de sol

Développements récents et applications significatives:

•Deep Mixing (CSM)•Jet-Grouting •Colonnes ballastées ; inclusions rigides

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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Workshop 08-02-07

Soil Mix

Points de discussions:

•Reproductabilité•Homogénéité•Variation de la résistance in-situ

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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tions

Gro

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BEF

Workshop 08-02-07

Deep Mixing

Facteurs influençant la résistance (Terashi, 2000)

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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Gro

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BEF

Workshop 08-02-07

Deep Mixing

Lime-cement (Limix) SoilMix (Bauer)

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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Workshop 08-02-07

Deep Mixing: Cutter Soil Mix

0

2

4

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16

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20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

UCS (MPa)

Dep

th (m

)

Matthieu et al (2006)

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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BEF

Workshop 08-02-07

Jet Grouting

Points essentiels•Variabilité de résistance•Diamètre réalisé

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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tions

Gro

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Workshop 08-02-07

Jet Grouting:résistance

Type of soil Average Strength UCS

Clay 3 MPa

Clayey silt 5 MPa

Silty sand 8 Mpa

Sand 15 Mpa

Gravel 25 MPa

Chalk 12 MPa

Bustamante (2001)

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

kiFo

unda

tions

Gro

upB

elgi

umA

BEF

Workshop 08-02-07

Jet Grouting: diamètre

Schlosser (1997)

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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Gro

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Workshop 08-02-07

Inclusions rigides

Points essentiels

•Pieux utilisés comme réducteurs de tassement•Contrôle des tassements•Couche de transfert

M. Bottiau 04 10 2004

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Workshop 08-02-07

Inclusions rigides

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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Workshop 08-02-07

Inclusions rigides

•Inclusions: pieux, Compaction Grouting Omega, Colonnes à Module Contrôlé, Jet Grouting, …

•Importance de la couche de transfert: • φ, caracteristiques, cohésion•Couches avec cohésion interne (ciment, chaux)•Géotextile, géogrille

•Inclusions reprennent 70 à 80 % de la charge totale

M. Bottiau 04 10 2004

Fran

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Workshop 08-02-07

Inclusions rigides

• Grout solide :– Résistance caractéristique 9 MPa à 90 jours– Durcissement lent (cendres volantes)– Slump < 5 cm

• Béton C12/15, C15/20• Couche de répartition: traitement

chaux/ciment