Auscultation Des Fondations Profondes

© AFNOR 2000 AFNOR 2000 1er tirage 2000-10-F

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0 — Tous droits

ré

servé

s

FA049865 ISSN 0335-3931

NF P 94-160-1Octobre 2000

Indice de classement : P 94-160-1

ICS : 93.020

Sols : Reconnaissance et essais

Auscultation d'un élément de fondation

Partie 1 : Méthode par transparence

E : Soil : Investigation and testing — Auscultation of foundation elements — Part 1: Sonic core test

D : Boden : Erkundung und Prüfungen — Prüfung eines eingegrabten Bauwerkes —

Teil 1: Direkte Schallmethode

Norme française homologuée

par décision du Directeur Général d'AFNOR le 20 septembre 2000 pour prendre effetle 20 octobre 2000.

Remplace la norme homologuée NF P 94-160-1, de mai 1993.

Correspondance À la date de publication du présent document, il n'existe pas de travaux européensou internationaux traitant du même sujet.

Analyse Le présent document traite de l’auscultation, par la méthode par transmission ultra-sonore, d’éléments de fondation équipés au préalable de tubes. Il définit les termesemployés et les paramètres mesurés, spécifie les caractéristiques de l’appareillage,fixe le mode opératoire de l’essai et précise les résultats à présenter.

Descripteurs Thésaurus International Technique : sol, fondation, pieu de fondation, pieu enbéton, examen, transparence, onde sonore, propagation des ondes, mode opéra-toire, détection, défaut.

Modifications Par rapport au document remplacé, les modifications portent sur l'intervalle desmesures et l’enregistrement correspondant à la fois de la durée de parcours dusignal ultrasonore et de l’amplitude du signal reçu. Le document définit les critèresde singularité.

Corrections

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Sols : Reconnaissance et essais BNSR SRE

Membres de la commission de normalisation

Président : M PAREZ

Secrétariat : M BIGOT — LABORATOIRE RÉGIONAL DE L’EST PARISIEN

Ont participé en tant qu’experts :

M AMAR LABORATOIRE CENTRAL DES PONTS ET CHAUSSÉES

M BARNOUD GÉOTEC

M BLONDEAU COMITÉ PROFESIONNEL DE LA PRÉVENTION ET DU CONTRÔLE TECHNIQUE / SOCOTEC

M CASSAN FONDASOL

M CHAILLOT S.N.C.F. — DIRECTION DE L'ÉQUIPEMENT

M DORÉ MECASOL

M IALYNKO SIMECSOL

M LEGENDRE SOFFONS / SOLETANCHE BACHY

M MALATERRE E.D.F — D.G.G

M PAREZ SOL ESSAIS

MME PINEAU AFNOR

M RINCENT RINCENT BTP SERVICES

M ZERHOUNI USG / SOLEN GÉOTECHNIQUE

M BROUSSE ME2I

M LELIEVRE LABORATOIRE RÉGIONAL DE ROUEN

M NAQUIN LABORATOIRE RÉGIONAL DE LYON

M VIE CEBTP

M VARLEZ SEGG


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— 3 — NF P 94-160-1

Avant-propos ....................................................................................................................................................... 4

1 Domaine d’application ...................................................................................................................... 4

2 Références normatives ..................................................................................................................... 4

3 Termes et définitions — Notations .................................................................................................. 4

3.1 Termes et définitions ........................................................................................................................... 4

3.2 Notations .............................................................................................................................................. 5

4 Principe de la méthode ..................................................................................................................... 5

5 Appareillage ....................................................................................................................................... 7

5.1 Matériel ................................................................................................................................................ 7

5.2 Incertitude des mesures ...................................................................................................................... 7

6 Préparation de l'essai ........................................................................................................................ 8

6.1 Préparation de l'élément de fondation à ausculter ............................................................................... 8

6.2 Renseignements à obtenir préalablement à l'essai ............................................................................. 9

6.3 Délai d'intervention après bétonnage .................................................................................................. 9

7 Mode opératoire ................................................................................................................................. 9

7.1 Mesures initiales .................................................................................................................................. 9

7.2 Introduction des sondes dans un couple de tubes de mesure ............................................................ 9

7.3 Auscultation dans chaque couple de tubes ....................................................................................... 10

7.3.1 Positionnement des sondes ............................................................................................................... 10

7.3.2 Émission du signal ............................................................................................................................. 10

7.3.3 Réception du signal émis ................................................................................................................... 10

7.3.4 Mesures ............................................................................................................................................. 10

7.4 Accessibilité des tubes à l’auscultation de l’élément de fondation .................................................... 10

8 Expression des résultats ................................................................................................................ 10

8.1 Détermination de la durée tz de parcours ultrasonore entre les sondes, à la profondeur z ............... 10

8.2 Calcul du rapport d'amplitude des signaux ........................................................................................ 11

8.3 Vitesse de remontée des sondes ...................................................................................................... 11

8.4 Recherche des zones singulières ...................................................................................................... 12

8.5 Feuille d'essai par couple de tubes .................................................................................................... 14

9 Procès-verbal d'auscultation d'un élément de fondation ............................................................ 14

10 Rapport d'auscultation .................................................................................................................... 15

11 Vérification des appareils ............................................................................................................... 15

SommairePage


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NF P 94-160-1 — 4 —

Avant-propos

La présente norme constitue la partie 1 d'une norme sur l'auscultation d'un élément de fondation. Chaque partiecorrespond à une méthode d'auscultation particulière.

NF P 94-160-1, Sols : reconnaissance et essais — Auscultation d'un élément de fondation — Partie 1 : Méthodepar transparence.

NF P 94-160-2, Sols : reconnaissance et essais — Auscultation d'un élément de fondation — Partie 2 : Méthodepar réflexion.

NF P 94-160-3, Sols : reconnaissance et essais — Auscultation d'un élément de fondation — Partie 3 : Méthodesismique parallèle.

NF P 94-160-4, Sols : reconnaissance et essais — Auscultation d'un élément de fondation — Partie 4 : Méthodepar impédance.

XP P 94-160-5, Sols : reconnaissance et essais — Auscultation d'un élément de fondation — Partie 5 : Méthodespar diffusion nucléaire à rayonnement gamma — Partie 5.1 : Monosonde Partie 5.2 : Double sonde.

1 Domaine d’application

Le présent document s'applique à l'auscultation de tous les types d'éléments de fondation en béton équipés préa-lablement de tubes.

L'auscultation d'un élément de fondation par transparence permet, entre les points d'émission d’une impulsion etde réception du signal, de détecter des singularités localisées et d'apprécier l'homogénéité du béton.

2 Références normatives

Le présent document comporte par référence datée ou non datée des dispositions d'autres publications. Ces réfé-rences normatives sont citées aux endroits appropriés dans le texte et les publications sont énumérées ci-après.Pour les références datées, les amendements ou révisions ultérieurs de l'une quelconque de ces publications nes'appliquent à ce document que s'ils y ont été incorporés par amendement ou révision. Pour les références nondatées, la dernière édition de la publication à laquelle il est fait référence s'applique.

NF EN 1536, Exécution des travaux géotechniques spéciaux — Pieux forés (indice de classement : P 94-310).

3 Termes et définitions — Notations

3.1 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document les termes et définitions ainsi que les notations suivants s'appliquent.

3.1.1élément de fondation pieux en béton, puits et barrettes, parois moulées ainsi que les massifs en béton

3.1.2étalonnage 1)

ensemble des opérations établissant, dans des conditions spécifiées, la relation entre les valeurs indiquées parun appareil de mesure ou un système de mesure ou les valeurs représentées par une mesure spécialisée, et lesvaleurs connues correspondantes d'une grandeur mesurée

1) Définition extraite du vocabulaire international des termes fondamentaux et généraux de métrologie(NF X 07-001).


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— 5 — NF P 94-160-1

3.1.3vérification 2)

confirmation par examen et établissement des preuves que les exigences spécifiées sont satisfaites

3.1.4résolution d’un dispositif afficheur numérique et/ou enregistreur 1)

la plus petite différence d’indication d’un dispositif afficheur, qui peut être perçue de manière significative (pour undispositif afficheur numérique, différence d'indication qui correspond au changement d'une unité du chiffre lemoins significatif, ceci s'applique aussi à un dispositif enregistreur)

3.1.5fenêtre d’observation représentation de l’amplitude du signal reçu par la sonde réceptrice en fonction du temps

3.2 Notations

Aa est l'amplitude conventionnelle du signal reçu à la profondeur a, en zone singulière. Aa est la valeurmoyenne arithmétique, calculée à partir de trois mesures A z consécutives, dans la zone singulière ;

αa est le rapport entre l'amplitude Aa du signal reçu à la profondeur a, en zone singulière, et l'amplitude maxi-

male Amax ;

Amax est la valeur maximale de l'amplitude du signal reçu sur toute la hauteur d’un couple de tubes, prise con-ventionnellement égale à la valeur moyenne arithmétique de trois valeurs consécutives des amplitudes Az ;

Az est l'amplitude conventionnelle du signal reçu, dans la fenêtre d’observation, à la profondeur z ;

αz est le rapport entre l’amplitude Az à la profondeur z et l’amplitude maximale Amax (voir paragraphe 8.2) ;

B est le diamètre de l’élément de fondation à section transversale circulaire ;

d est la distance entre axes d’un couple de tubes ;

dB est le symbole d’une unité sans dimension, le décibel, utilisée pour exprimer, sous forme logarithmique, lerapport des amplitudes des signaux reçus ;

ta est la durée moyenne de parcours du signal ultrasonore émis sur trois positions successives des sondes,en zone singulière, à la profondeur a ;

∆ tA est la durée correspondant à dix alternances du signal reçu ;

tn est la durée moyenne de parcours du signal ultrasonore de part et d'autre des zones singulières ;

to est la mesure de référence ou temps «mort» de la chaîne de mesure ;

tz est la durée de parcours du signal ultrasonore entre les sondes émettrice et réceptrice à la profondeur z ;

z est la distance entre le point de réception du signal par la sonde et le sommet du tube.

4 Principe de la méthode

L'auscultation en transparence d'un élément de fondation en béton muni d'au moins deux tubes en acier, parallè-les, consiste à (voir Figure 1) :

— émettre, au moyen d'une sonde descendue dans un des tubes, plein d'eau, une impulsion qui va se propager

dans le béton de l'élément de fondation ;

— capter au même niveau, au moyen d'une deuxième sonde, le signal dans un autre tube également rempli

d'eau ;

— mesurer sur toute la hauteur des tubes et enregistrer, le temps de parcours ultrasonore du signal entre les deux

sondes, ainsi que l'amplitude du signal reçu.

2) Définition extraite du vocabulaire international des termes fondamentaux et généraux de métrologie(NF X 07-001).


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Légende

1 Élément de fondation

2 Tubes parallèles remplis d'eau

3 Sonde émettrice

4 Sonde réceptrice

5 Bouchon étanche

6 Câbles d'alimentation et de manœuvre des sondes

7 Système de mesure de la profondeur de la sonde

8 Saisie et conditionnement du signal reçu

9 Visualisation du signal reçu et enregistrement

Figure 1 — Auscultation d'un élément de fondation — Méthode par transparence


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5 Appareillage

5.1 Matériel

Le matériel d'auscultation se compose :

— d'une sonde émettrice, munie de son câble d'alimentation, ayant un générateur d'impulsions dont la fréquence

d'émission est comprise dans la gamme des 20 kHz à 100 kHz ;

— d'une sonde réceptrice munie de son câble d'alimentation ;

Un repère correspondant au point de réception du signal doit être placé sur le corps de sonde. Ce point doitse trouver le plus près possible de la partie inférieure de la sonde.

— d’un moyen de manœuvre des câbles reliés aux sondes ;

— d’un moyen de mesure de la vitesse de remontée des sondes ;

— d'un dispositif de mesure de la profondeur des sondes dans les tubes. La résolution du moyen de mesurage

de la profondeur doit être inférieure ou égale à 1 cm. Les caractéristiques mécaniques des câbles doivent êtretelles que les allongements sous l'effet de la température et des contraintes de traction soient compatibles avecl'incertitude maximale admise ;

— d'un système de visualisation, d'acquisition et de restitution sur un support physique des mesures de la durée

du parcours ultrasonore et de l'amplitude du signal reçu en fonction de la profondeur. Le pouvoir de résolutiondu dispositif afficheur et de l'enregistreur doit être pour le temps de 1 µs, et pour l'amplitude de 1 % de l'étendue

de l’amplitude maximale mesurée ;

— d’un dispositif de centrage fixé sur les sondes lorsque le diamètre intérieur des tubes est supérieur à 110 mm.

5.2 Incertitude des mesures

L'incertitude sur la mesure de la profondeur du repère placé sur la sonde réceptrice doit être inférieure à la plusgrande des deux valeurs suivantes :

• 1/500 de la distance entre les sondes et le sommet du tube ;

• 5 cm.

L’incertitude sur le mesurage de la durée du parcours du signal ultrasonore doit être inférieure à la plus grandede deux valeurs suivantes :

• 2 % de la valeur lue ;

• 1 µ s.

L’incertitude sur le mesurage de l’amplitude du signal doit être inférieure à 10 % de l’amplitude maximaled’oscillation.


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6 Préparation de l'essai

6.1 Préparation de l'élément de fondation à ausculter

Le nombre de tubes placés dans l'élément de fondation à ausculter est choisi en fonction des dimensionstransversales de cet élément.

a) Pour tous les éléments de fondation, l'espacement entre tubes doit être compris entre 0,30 m et 1,50 m (voir

Figure 2).

Figure 2c)

Légende

1 Élément de fondation vu en coupe

2 Tubes parallèles entre eux

3 Cage d’armature

//// Trajets d’auscultation possibles

Figure 2 — Exemples de position des tubes pour l’auscultation d'un élément de fondation

b) Pour un pieu en béton à section droite circulaire de diamètre B, le nombre de tubes à prévoir est donnéci-dessous :

• 2 tubes si : B ≤ 0,60 m ;

• 3 tubes si : 0,60 m < B ≤ 1,20 m ;

• 4 tubes au moins si : B > 1,20 m.

Les tubes métalliques non soudés doivent avoir un diamètre intérieur d’au moins 40 mm, être exempts de toutesouillure externe ou interne, et être raccordés par des manchons qui assurent l'étanchéité.

Les tubes parallèles entre eux et à l'axe de l'élément de fondation doivent être fixés rigidement jusqu'à la base dela cage d'armature. Ils sont munis de bouchons aux deux extrémités. Le bouchon inférieur doit rendre cette extré-mité parfaitement étanche tout en autorisant une perforation ultérieure éventuelle. Le bouchon supérieur amovibleest destiné à éviter l'introduction de corps étrangers dans le tube avant et après son remplissage à l’eau claire.

Pieu 0,6 m < B ≤ 1,2 m Pieu B > 1,2 m

Figure 2a) Figure 2b)


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Les tubes sont préparés de telle sorte que leurs extrémités supérieures dépassent l'arase du béton d'une hauteurcomprise entre 0,2 m et 0,5 m et qu'elles se trouvent toutes sensiblement dans un même plan horizontal.

L'accès aux tubes doit être possible dans des conditions normales de chantier au moment de l'auscultation.

Une fois les tubes mis en place et le bétonnage terminé, les tubes doivent être remplis d'eau claire.

Avant de procéder à l'auscultation, il faut s'assurer de la libre circulation des sondes de mesure dans chaque tubeen y introduisant et en y faisant circuler sur toute sa longueur, un gabarit ou fausse sonde.

NOTE Un lavage à l'eau claire peut s'avérer nécessaire pour s'assurer qu'il n'y a pas de dépôt ou de particules en sus-

pension et pour permettre la circulation des sondes jusqu’à la base des tubes.

6.2 Renseignements à obtenir préalablement à l'essai

Avant de procéder à l'auscultation il faut :

a) repérer sur le plan «bon pour exécution» l'emplacement de l'élément de fondation ;

b) fournir, par rapport à un repère précisé, la cote d'arase et la cote de la base de l'élément de fondation ainsi que

la cote du bord supérieur des tubes ;

c) noter sur un croquis coté et orienté par rapport au nord :

- les dimensions transversales de l'élément de fondation ;

- l'emplacement des tubes avec le numéro de référence ;

- la distance entre les tubes et leur diamètre intérieur et extérieur ;

d) mesurer et noter la profondeur maximale atteinte par le repère placé sur la sonde réceptrice, arrondie au cen-timètre, par rapport au sommet des tubes ;

e) indiquer : la date du bétonnage de l'élément de fondation avec les incidents éventuels au cours du forage ou

du bétonnage, le type de pieu, la méthode de forage et de bétonnage, la coupe des terrains et la compositiondu béton (adjuvants par exemple).

6.3 Délai d'intervention après bétonnage

Les mesures sur un élément de fondation ne peuvent avoir lieu qu'au minimum sept jours après la fin du béton-nage et avant tout recépage.

7 Mode opératoire

7.1 Mesures initiales

Un contrôle de bon fonctionnement de l’appareillage doit être réalisé avant chaque intervention.

La puissance d'émission de la sonde et le réglage de l’amplitude sont choisis de telle sorte que le signal reçu soitmesurable, maximal, et non saturé sur toute la hauteur d’auscultation d’un couple de tubes.

La puissance d'émission et le réglage de l'amplitude ne doivent pas être modifiés pendant toute la durée d'aus-cultation d'un couple de tubes donné.

La valeur du temps «mort» to, lié à la chaîne de mesure, doit être déterminée lors de l'opération de vérification

(voir article 11).

7.2 Introduction des sondes dans un couple de tubes de mesure

La longueur des câbles de manœuvre doit être réglée de telle sorte que les centres des zones d'émission et deréception des deux sondes qui se déplacent chacune dans un tube, se trouvent dans un même plan orthogonalaux tubes pendant l'auscultation.

Une fois les sondes descendues à la base des tubes, le réglage complémentaire des câbles consiste à s'assurerque le temps de parcours du signal ultrasonore entre l'émetteur et le récepteur est minimal et que l'amplitude dusignal reçu est maximale.


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7.3 Auscultation dans chaque couple de tubes

Chaque auscultation entre deux tubes comporte les opérations suivantes :

7.3.1 Positionnement des sondes

Les sondes doivent rester sensiblement dans le même plan orthogonal aux tubes. Les sondes sont remontées àune vitesse inférieure ou égale à la vitesse autorisée par l’appareillage. La profondeur affectée à la mesure, arron-die au centimètre, est déduite de la longueur des câbles de manœuvre des sondes comptée à partir du bord supé-rieur du tube le plus bas. La vitesse de remontée des sondes doit être justifiée lors de la vérification del'appareillage.

7.3.2 Émission du signal

Un signal est généré par la sonde émettrice à chaque déplacement de la sonde inférieur ou égal à 1 cm.

7.3.3 Réception du signal émis

Le signal ultrasonore reçu par la sonde réceptrice après son parcours est :

a) visualisé dans la fenêtre d’observation (voir Figure 3) en fonction de la profondeur ;

b) enregistré en totalité sur un support physique ;

c) restitué ainsi que ses paramètres de mesure.

7.3.4 Mesures

La profondeur de la sonde est déterminée à chaque émission du signal ou au plus tous les centimètres.

La durée du parcours du signal ultrasonore entre la sonde émettrice et la sonde réceptrice est mesurée à partirde l'instant d'émission du signal.

L'amplitude du signal reçu Az est mesurée depuis la première alternance (oscillation) jusqu'à la dixième au moins

(voir Figure 3).

7.4 Accessibilité des tubes à l’auscultation de l’élément de fondation

L’auscultation des tubes doit rester possible jusqu’à l’acceptation de l'élément de fondation.

8 Expression des résultats

La Figure 3 visualise la fenêtre d’observation et donne une représentation, à une profondeur connue, de l’ampli-tude du signal en fonction du temps, à partir de l’instant de son émission.

Le graphe se compose de deux parties :

a) une partie I sensiblement linéaire qui correspond à la durée de transmission du signal entre la sonde émettrice

et la sonde réceptrice ;

b) une partie II constituée d’une série d’alternances qui correspond au signal reçu par la sonde réceptrice.

8.1 Détermination de la durée tz de parcours ultrasonore entre les sondes, à la profondeur z

Les durées du parcours ultrasonore sont exprimées en microseconde (10 -6 s).

Parmi les alternances, détecter le premier quart de la période du signal reçu dont l’amplitude est d’au moins 5/100de l’amplitude maximale Amax (voir la définition aux paragraphes 3.2 et 8.2).

Repérer le point d’intersection de la tangente au premier quart de période défini ci-dessus, avec l’axe des temps,soit tz sa valeur.


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1 Domaine d�application2 R�f�rences normatives3 Termes et d�finitions � Notations4 Principe de la m�thode

Figure 1 � Auscultation d'un �l�ment de fondation � M�thode par transparence5 Appareillage6 Pr�paration de l'essai

Figure 2 � Exemples de position des tubes pour l�auscultation d'un �l�ment de fondation7 Mode op�ratoire8 Expression des r�sultats

Figure 3 � Fen�tre d�observation repr�sentant le signal re�u � la profondeur z � ExempleFigure 4 � Feuille d�essai � Exemple

9 Proc�s-verbal d'auscultation d'un �l�ment de fondation10 Rapport d'auscultation11 V�rification des appareils

Figure 5 � Proc�s verbal � Exemple


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