Palplanches
Palplanches
66, rue de LuxembourgL - 4221 Esch-sur-Alzette (Luxembourg)
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Le rideau de
palplanches étanche
Partie 2: Approche pratique
2-2-03-1-F
Introduction .....................................................3
Principaux systèmes d’étanchementvertical et horizontal .....................................3
1. Etanchement vertical.......................4
1.1 Caractéristiques des produits etprocédures de mise en œuvre de l’étanchement vertical.............................4
1.1.1 Produit hydrocarboné mis en œuvre à chaud ................................................4
1.1.1.1 Caractéristiques du produit.....................41.1.1.2 Conditionnement ...................................41.1.1.3 Conditions d’application ........................41.1.1.4 Durabilité du produit dans différents
milieux .................................................41.1.1.5 Consommation ......................................41.1.1.6 Mise en œuvre du produit d’étanchéité
en usine ................................................61.1.1.7 Mise en œuvre du produit d’étanchéité
in situ..................................................101.1.1.8 Transport des palplanches ....................101.1.1.9 Mise en œuvre des palplanches ............10
1.1.2 Produit hydrogonflant ..........................121.1.2.1 Caractéristiques du produit...................121.1.2.2 Conditionnement .................................121.1.2.3 Conditions d’application ......................121.1.2.4 Durabilité du produit dans différents
milieux................................................121.1.2.5 Consommation ....................................121.1.2.6 Mise en œuvre du produit d’étanchéité
en usine ..............................................121.1.2.7 Mise en œuvre du produit d’étanchéité
in situ..................................................12
LE RIDEAU DE PALPLANCHES ETANCHE PARTIE 2: APPROCHE PRATIQUE
INDEX
1
1.1.2.8 Transport des palplanches ....................181.1.2.9 Mise en œuvre des palplanches ............18
1.1.3 Soudure ..............................................211.1.3.1 Introduction .........................................211.1.3.2 Possibilités de soudage des serrures
de palplanches ....................................211.1.3.3 Choix du procédé de soudage
sur chantier ............................................211.1.3.4 Automatisation du soudage des serrures
de palplanches sur chantier ..................25
1.1.4 Autres solutions d’étanchement vertical des rideaux de palplanches ..................27
1.1.4.1 Rideau de palplanches combiné avec une paroi bentonite-ciment ...................27
1.1.4.2 Préforage vertical dans l’axe des serrures...............................................27
1.1.4.3 Utilisation d’un profil auxiliaire spécial ..271.1.4.4 Utilisation d’un élément de
refoulement .........................................271.1.4.5 Injection de coulis derrière la paroi en
palplanches.........................................27
1.1.5 Réparation de défauts d’étanchéitédes serrures.........................................29
1.1.5.1 Réparation au-dessus du niveau du sol(serrures accessibles du côté excavation) .........................................32
1.1.5.2 Réparation en dessous du niveaudu sol .................................................33
1.1.5.3 Réparation sous eau ............................36
2. Etanchement horizontal................38
3. Références.......................................44
3
L’étanchéité des parois est un des critères importants desélection des procédés de construction dans certainstypes d’ouvrages comme par exemple: les parkings sou-terrains, les tunnels, les confinements de décharges, ...
La palplanche métallique, de par sa définition d’élémentde séparation de deux milieux différents, constitue unesolution idéale pour résoudre le problème des paroisétanches, dès lors que l’on propose:
1. une méthode pour déterminer de façon précise l’écoulement à travers les serrures,
2. des solutions aux problèmes pratiques qui se posent lors de la réalisation de parois étanches.
La partie 1 est traitée in extenso dans la brochure:«Approche théorique».
La partie 2 fait l’objet de la présente publication quidétaille les différents systèmes d’étanchement ainsique tous les aspects pratiques les concernant.
Principaux systèmesd’étanchement vertical et
horizontal
Considérant un rideau de palplanches étanche, ilfaut distinguer deux types d’étanchement:
• l’étanchement vertical, qui consiste principale-ment à rendre étanches les serrures des palplanches;
• l’étanchement horizontal, qui concerne la jonction étanche entre la paroi de palplanches et un élément d’ouvrage horizontal s’y raccordant (par exemple une dalle en béton, une géo-membrane, ...).
Introduction
4
1. Etanchement vertical
Plusieurs systèmes d’étanchement possibles dé-pendant du degré d’étanchéité souhaité:
A. Les produits mis en place dans lesserrures avant ou après enclenchementdes palplanches:
• produit hydrocarboné (mise en œuvre à chaud)pour les applications à performance moyenne (� = 6 • 10-8 m/s) (voir 1.1.1);
• produit hydrogonflant (mise en œuvre à froid) pour les applications à performance élevée (� = 3 • 10-10 m/s) (voir 1.1.2).
B. La soudure pour les applications à perfor-mance très élevée:
• en usine pour les serrures intermédiaires despalplanches livrées par paires ou en triplettes;
• in situ et au-dessus du niveau du sol ou à partird’une faible profondeur sous le fond de fouillepour les serrures enclenchées sur chantier(voir 1.1.3).
C. Diverses autres méthodes d’étanchementvertical (voir 1.1.4).
1.1 Caractéristiques des produits et procédures de mise en œuvre de l’étanchement vertical
1.1.1 Produit hydrocarboné mis en œuvre àchaud
1.1.1.1 Caractéristiques du produit
Composition: bitume - polymères - fillerPoids spécifique à 25 °C: 1.38-1.48 (ASTM D70)Point de ramollissement: ~ 90 °C (ASTM D36)Couleur: noir-brun
Ces caractéristiques ne sont données qu’à titreindicatif et peuvent être modifiées par le fournisseursuivant besoin.
1.1.1.2 Conditionnement
Le produit peut être livré en fûts ou en pains emballésprêts à l’emploi.
1.1.1.3 Conditions d’application
Le comportement du produit hydrocarboné lors de samise en œuvre (à chaud) sous certaines conditionsest résumé ci-après:
• application sur surface recouverte d’eaustagnante: à éviter;
• application sur métal humide (point de rosée): trèsbon, mais à éviter autant que possible;
• application sur métal de –10 °C à +70 °C: excellent;
• durcissement sous pluie: excellent;
• séchage sous UV: excellent.
1.1.1.4 Durabilité du produit dans différents milieux
La pérennité du produit placé dans les serrures despalplanches est fonction du milieu ambiant:
• eau à pH 3.5 - pH 11.5: excellente• eau de mer: excellente• huile minérale: faible• essence: très faible• pétrole: très faible
1.1.1.5 Consommation
a. Application dans une serrure libre (figure 1-1):
Consommation approximative: 0,3 l par mètre deserrure.
b. Application dans les serrures enclenchées(figure 1-2):
Consommation approximative: 0,1 l par mètre deserrure et par côté, soit 0,2 l/m si l’on pratique auremplissage des deux côtés de l’enclenchement.
5
Produit hydrocarboné: Mise en œuvre à chaud dans les serrures
1) Remplissage d’une serrure libre
8 mm min.
12 mm max.
8 mm min.
12 mm max.
2) Remplissage des serrures enclenchées en tenant compte de la poussée hydrostatique
Figure 1
Palplanches AU/PU/LS/JSP Palplanches AZ
Palplanches AU/PU/LS/JSP Palplanches AZ
6
1.1.1.6 Mise en œuvre du produit d’étanchéitéen usine (figures 2, 3 et 4)
L’application du produit hydrocarboné en usine estréalisée suivant les prescriptions suivantes:
• les serrures doivent être sèches ou trèslégèrement humides;
• les palplanches sont disposées en positionparfaitement horizontale;
• pour des raisons d’adhérence du produit dans lesserrures, un nettoyage à l’air comprimé, à labrosse en acier ou au jet d’eau à haute pressionest recommandé en cas de présence decorrosion. Les palplanches provenant d’unlaminage récent ne nécessitent aucunepréparation particulière;
• afin d’éviter tout écoulement du produit chaud etliquide par les extrémités des palplanches lors duremplissage des serrures, un colmatage préalableest réalisé en tête et en pied des barres à l’aide demastic;
• chauffage du produit à la température indiquéesur la fiche technique;
• mélange du produit jusqu’à l’obtention d’unemasse homogène (impératif);
• mise en place du produit dans les serrures à l’aided’un déversoir approprié en tenant compte dusens de battage des palplanches et de leurspositions par rapport à la poussée hydrostatique:
*si les palplanches sont livrées en éléments simples,une seule serrure libre par barre est remplie (figure 2)
*si les palplanches sont livrées en paires,la serrure intermédiaire et une seule serrure libre sont remplies (figure 3);
• hauteur de remplissage des serrures libres: 8 à 12 mm (figure 1-1).
Remarque:
Pour ne pas diminuer la résistance des points depinçage dans le cas de palplanches enclenchées etpincées, le produit hydrocarboné doit être mis enplace après pinçage.
7
Figure 2
Produit hydrocarboné: Mise en œuvre à chaud dans les serrures de palplanchessimples
1) Palplanche AZ
Détail «X» voir Fig. 1-1
Détail «X» voir Fig. 1-1
2) Palplanche AU/PU/LS/JSP
serrure sans produit
serrure sans produit
«X»
«X»
«X»
«X»
serrure à l’avancementavec produit
serrure à l’avancementavec produit
serrure à l’avancementavec produit
Pos. B
Pos. Aserrure à l’avancementavec produit
serrure sans produit
serrure sans produit
sens de battage
sens de battage
8
Figure 3
Produit hydrocarboné: Mise en œuvre à chaud dans les serrures de palplanchesenclenchées
1) Palplanche AZ
Détail «X» voir Fig. 1-1
Détail «X» voir Fig. 1-1
serrure sans produit
serrure sans produit
«X»
serrure àl’avancementavec produit
serrure à l’avancementavec produit
sens de battage
sens de battage
2) Palplanche AU/PU/LS/JSP
produit appliqué dans les serrures ducôté de la pression hydrostatique
produit appliqué dans les serruresdu côté de la pression hydrostatique
serrure enclenchéeen usine
serrure enclenchéeen usine
«X»
9
Illustration de la mise en œuvre du produit hydrocarboné
1) fourniture du produit hydrocarboné en fût de 200 l ou en pain(le fût est ouvert et le produit en est extrait par morceaux)
2) four de chauffage (fusion) pour produit hydrocarboné
3) mélangé avant utilisation
FUT
PAIN
gaz de chauffageproduit hydrocarboné(mélange homogène)
four de chauffage
robinet
déversoir
déversoir
bouchon de mastic
bouchon de mastic
5) remplissage d’une serrure d’une palplanche simple AU/PU/LS/JSP
Figure 4
4) contrôle del’horizontale de la palplanche à traiter
10
1.1.1.7 Mise en œuvre du produit d’étanchéité in situ
L’application du produit hydrocarboné in situ se faitsuivant les prescriptions citées en 1.1.1.6 pour la miseen œuvre en usine.
Par temps sec la mise en œuvre à l’air libre ne poseaucun problème.
Par temps pluvieux, il faut veiller à éviter la présenced’eau dans les serrures à traiter. Les opérationsd’étanchement des serrures pourront se faire à l’abrid’une bâche.
1.1.1.8 Transport des palplanches
Tant que le produit hydrocarboné ne s’est pas solidifié,les palplanches doivent être transportées en positionhorizontale, avec l’ouverture des serrures munies dujoint d’étanchéité tournée vers le haut.
Après refroidissement du produit, les palplanchesdoivent être protégées contre tout échauffement tropimportant (point de ramollissement du produit:~ 90 °C) afin d’éviter un écoulement hors des serrures.
1.1.1.9 Mise en œuvre des palplanches (figure 5)
Les palplanches étanchées à l’aide d’un produithydrocarboné peuvent être foncées par battage, parvibrage ou par vérinage.
Concernant leur mise en œuvre, il y a lieu de procédercomme suit:
• la serrure garnie du produit hydrocarboné devra toujours être placée à l’avancement;
• lors du fonçage des palplanches un guidageapproprié sera réalisé de manière à éviter toutdévers longitudinal ou transversal. L’utilisation deguides est primordiale pour respecter unetolérance maximale de 1% (voire même inférieureà 1%) sur la verticalité des barres;
• lors de l’installation des palplanches par simplepose sans fonçage, il peut arriver que, suite à unexcès de produit dans la serrure ou à unraidissement localisé du produit, les palplanchesne parviennent pas à la côté requise. Il faut alorsprévoir sur le chantier l’utilisation d’un engin debattage permettant une mise en œuvre correcte,et, le cas échéant, pratiquer avec précaution unléger chauffage de la zone récalcitrante.
Attention!!Ne pas dépasser la température du point de ramol-lissement du produit.
11
Figure 5
Mise en œuvre des palplanches étanchées à l’aide d’un produithydrocarboné
1) Palplanches simples
sens de battage
serrure sans produit
serrure sans produit
serrure à l’avancementavec produit hydrocarboné
serrure à l’avancementavec produit hydrocarboné
serrure avec produit hydrocarboné
serrure avec produit hydrocarboné
2) Palplanches enclenchées par paires
serrure enclenchée avecproduit hydrocarboné
sens de battage
12
1.1.2 Produit hydrogonflant
1.1.2.1 Caractéristiques du produit
Composition: en principe prépolymère uréthane
Poids spécifique à 20 °C: 1.22Point d’inflammation: 500 °CGonflement maximum: • immersion en continu en eau
potable: 115%;en eau de mer: 90%
• cycles alternés eau potable: 115%; eau de mer: 90%
• pas de gonflement dans l’huile• gonflement dans lixiviats:
identique à eau potable Couleur: en principe gris clair
Ces caractéristiques ne sont données qu’à titreindicatif et peuvent être modifiées par le fournisseursuivant besoin.
1.1.2.2 Conditionnement
Le produit est livré en cartouches de 320 ml ou enfûts de ~ 15 l à extruder.
1.1.2.3 Conditions d’application
Le comportement du produit hydrogonflant lors de samise en œuvre (à froid) sous certaines conditions estrésumé ci-après:
• application sur surface recouverte d’eau stagnante: impossible;
• application sur métal humide (point de rosée): excellente;
• application sur métal à –10 °C: délicate ou critique;• application sur métal de +5 °C à +70 °C: excellente;• polymérisation sous pluie: délicate ou critique;• polymérisation sous UV: excellenteé.
1.1.2.4 Durabilité du produit dans différentsmilieux
La pérennité du produit placé dans les serrures despalplanches est fonction du milieu ambiant:
• eau à pH 3.5 - pH 11.5: excellente• eau de mer: excellente• huile minérale: excellente• essence: excellente• pétrole: excellente.
1.1.2.5 Consommation
Application dans une serrure libre (figure 6-1):consommation approximative: ~ 0,15 l par mètre deserrure.
1.1.2.6 Mise en œuvre du produitd’étanchéité en usine (figures 7, 8, 9)
L’application du produit hydrogonflant se fera de pré-férence en usine et doit se faire suivant les prescriptionssuivantes:
• les serrures doivent être sèches ou très légèrementhumides;
• l’étalage des palplanches en position parfaitementhorizontale n’est pas indispensable;
• pour des raisons d’adhérence du produit dans lesserrures, un nettoyage à l’air comprimé est derigueur. En cas de présence de corrosion dans lesserrures, un nettoyage à la brosse en acier et/ouau jet d’eau à haute pression est nécessaire;
• mise en place du produit par extrusion etrépartition à l’aide d’un gabarit spécial (brevetProfilARBED LU88397) qui distribue le produit defaçon adéquate dans la serrure.
!! Attention: l’utilisation du gabarit spécial est indis-pensable pour garantir l’étanchéité de la serrure.
Cette opération s’effectue en tenant compte du sensde battage des palplanches:
• si les palplanches sont livrées en éléments simples:une seule serrure par barre est remplie (figure 7);
• si les palplanches sont livrées en paires (figure 8):
* une serrure libre est traitée;
* la serrure intermédiaire peut être remplie de produit hydrogonflant avant enclenchement ou soudée après enclenchement.
A noter qu’il est possible de solidariser par pinçage lesserrures intermédiaires étanchées et enclenchées.
1.1.2.7 Mise en œuvre du produitd’étanchéité in situ
L’application du produit hydrogonflant in situ est àdéconseiller, sauf si le travail peut être fait sous abri.Il doit alors être réalisé suivant les mêmes prescriptionsque pour la mise en œuvre en usine (avec assistancedu service technique d’Arcelor Long CommercialPalplanches).
13
Figure 6
Produit hydrogonflant: Mise en œuvre dans les serrures
1) Remplissage d’une serrure libre
gabarit breveté
Palplanches AU/PU/LS/JSP
Palplanches AU/PU/LS/JSP
Palplanches AZ
Palplanches AZ
2) Expansion du joint hydrogonflant dans les serrures enclenchées
14
Figure 7
Produit hydrogonflant: Mise en œuvre dans les serrures de palplanches simples
1) Palplanche AZ
Détail «X» voir Fig. 6-1
2) Palplanche AU/PU/LS/JSP
serrure avec produit hydrogonflant
«X»
«X» serrure à l’avancementsans produitPos. B
Pos. Aserrure à l’avancementsans produit
serrure avec produithydrogonflant sens de battage
Détail «X» voir Fig. 6-1
serrure avec produit hydrogonflant
«X»
«X»
serrure à l’avancementsans produit
serrure à l’avancementsans produit
serrure avec produithydrogonflant
sens de battage
15
Figure 8
Produit hydrogonflant: Mise en œuvre dans les serrures de palplanchesenclenchées
1) Palplanche AZ
Détail «X» voir Fig. 6-1
2) Palplanche AU/PU/LS/JSP
serrure enclenchée en usine: A) soudée ouB) étanchée à l’aide d’un produit hydrogonflant
serrure enclenchée en usine: A) soudée ouB) étanchée à l’aide d’un produit hydrogonflant
«X»
serrure à l’avancementsans produit
serrure avec produit hydrogonflant
sens de battage
Détail «X» voir Fig. 6-1
«X»
serrure à l’avancement sans produitserrure avec produit hydrogonflant
sens de battage
16
Figure 9
Illustration de la mise en œuvre du produit hydrogonflant
1) fourniture du produit hydrogonflant en pots de 15 l ou en cartouches de 320 ml
2) le produit est extrudé à l’aided’une pompe pneumatique ou d’un pistolet
Pot 15 l
Pot
320 ml
cartouche
gabarit breveté
chariot avec pompe
pistolet
produit hydrogonflant
pistolet
pistolet
gabarit breveté
3) remplissage d’une serrure d’unepalplanche simpleAU/PU/LS/JSP
17
Figure 10
Transport et stockage des palplanches étanchées à l’aide d’un produithydrogonflant
serrures sans produit
serrures sans produitserrures avec produit hydrogonflant
serrures avec produit hydrogonflant
bois de calage
serrures sans produitserrures avec produit hydrogonflant
bois de calage
18
• lors du fonçage des palplanches un guidageapproprié sera réalisé de manière à éviter toutdévers longitudinal ou transversal. L’utilisation deguides est primordiale pour assurer une mise enœuvre correcte et respecter une tolérancemaximale de 1% sur la verticalité des barres;
• le produit d’étanchéité doit être lubrifié au moyend’un produit savonneux du commerce avant deprocéder à l’enclenchement. Ce produit est àrépartir dans la serrure étanchée à l’aide d’unpinceau;
• lors de l’installation des palplanches par simplepose sans fonçage, il peut arriver qu’à cause duproduit, les palplanches ne parviennent pas à laprofondeur voulue. Il faut alors prévoir sur lechantier un engin de battage permettant une miseen œuvre correcte;
• lors de la mise en œuvre des palplanches parvibrage, il faut veiller à ne jamais dépasser unetempérature de 130 °C dans les serrures (risquesd’endommagement du joint);
• en présence d’eau il faut éviter de laisser unepalplanche partiellement enfoncée pendant plusde deux heures. Le gonflement du produitd’étanchéité provoquerait son arrachement lors dela reprise du fonçage.
1.1.2.8 Transport des palplanches(figure 10)
Les palplanches doivent être transportées de façon àce qu’aucune serrure libre garnie de produit hydro-gonflant ne soit en contact avec de l’eau stagnante(risque de gonflement du produit après polymérisationet perte d’adhérence). Il faut donc veiller à transporterles palplanches avec l’ouverture des serrures libresgarnies tournées vers le bas.
Dans le cas de palplanches enclenchées non pinçéesoù la serrure intermédiaire et une serrure libre sontétanchées avec le produit hydrogonflant, tout glisse-ment d’une barre par rapport à l’autre doit être évitépar blocage pour empêcher une détérioration duproduit d’étanchéité.
1.1.2.9 Mise en œuvre des palplanches (figure 12)
Les palplanches étanchées à l’aide d’un produithydrogonflant peuvent être foncées par battage,vibrage ou par vérinage.
Concernant leur mise en œuvre, il y a lieu de procé-der comme suit:
• après fonçage du premier élément du rideau, laserrure libre en attente dans le sol et placée àl’avancement est nettoyée sur toute sa longueurpar le passage d’une pièce (figure 11) qui estpoussée dans la serrure par l’enclenchement de lapalplanche suivante. Cette pièce, qui reste dans lesol après utilisation, peut être fournie parProfilARBED. Il est important de faire remarquerque le fonçage une à une des barres d’une mêmepaire dont la serrure intermédiaire a été étanchéeen usine doit être évité (détérioration du produit);
Mise en œuvre des palplanches étanchées à l’aide d’un produit hydrogonflant
Nettoyeur de serrure
position de battage
serrure à l’avancement sans produithydrogonflant en attente dans le sol
chanfreinage de l’extrémitéde la serrure
19
Figure 11
20
Mise en œuvre des palplanches étanchées à l’aide d’un produit hydrogonflant
1) Palplanches simples
2) Palplanches enclenchées par paires
serrure à l’avancement sans produit
nettoyeur de serrure
chanfreinage de la serrure
serrure àl’avancementsans produit
sens de battage
sens de battage
serrure avec produit hydro-gonflant lubrifié avec unproduit du commerce à basede savon
serrure à l’avancement sans produit
nettoyeur de serrure
serrure enclenchée et étanchée
chanfreinage de la serrure
serrure à l’avancement sans produit
serrure avec produit hydro-gonflant lubrifié avec unproduit du commerce à basede savon
Figure 12
21
1.1.3 Soudure
1.1.3.1 Introduction
La majorité des procédés de soudage à l’arc électriqueest reconnue valable pour étancher les serrures despalplanches enclenchées en atelier ou sur chantier.
Comme l’utilisateur est toujours amené à veiller deprès aux problèmes liés à la qualité des soudures, ildoit attacher une importance accrue à la rentabilitéet à la compétitivité des procédés de soudage.
Il faut rappeler que la notion de compétitivité d’un pro-cédé de soudage repose sur une série de facteurs, quifont intervenir:
• le taux de dépôt en kg/h,• le facteur de marche, c-à-d. le temps d’arc par
heure, • le rendement du produit de soudage (le poids
réellement déposé par kg de produit), • la préparation du joint,• la position de soudage.
Dans des conditions autres que celles proposées enusine, connues et maîtrisées, les critères définisprécédemment peuvent devenir aléatoires et uneattention particulière devra être portée sur les pointssuivants:
• la possibilité d’accès à la palplanche,• la situation atmosphérique sur le chantier,• la résistance mécanique de la soudure (voir
épaisseur du cordon et pénétration à respecter), • le degré d’humidité dans les serrures, • l’écartement des serrures, • l’agressivité du milieu agissant sur les soudures.
Pour tout projet d’étanchement des serrures depalplanches, il y a lieu de choisir la solution la mieuxadaptée aux conditions rencontrées. Le ServiceTechnique Arcelor Long Commercial Palplanches està votre disposition pour vous conseiller quant auchoix du meilleur procédé.
1.1.3.2 Possibilités de soudage des serrures de palplanches (voir figures 13 et 14)
Il faut différencier le cas où les palplanches sontlivrées enclenchées soudées à partir de l’usine decelui où les barres doivent être solidarisées parsoudure une fois en place dans l’ouvrage:
• dans le cas d’une fourniture de palplanches jumeléesune soudure des serrures enclenchées peut être
exécutée soit en usine soit sur chantier avantfonçage. Cette soudure est réalisée en positionhorizontale;
• les serrures enclenchées lors du fonçage des pal-planches ne peuvent être soudées qu’après mise enœuvre des barres et éventuellement seulementaprès excavation. Ces soudures sont exécutées enposition verticale.
Le tableau 1 ci-après résume les principales conditionsrégissant le choix des soudures dans les différentscas.
Remarque:Si en raison d’exigences d’étanchéité parfaite il y a lieude procéder à un soudage des serrures enclenchées surchantier, le remplissage préalable des serrures libresavant fonçage à l’aide d’un joint hydrocarboné estrecommandé. Cet étanchement préliminaire empêcheune humidification trop importante des serrures pouvantgêner les opérations de soudage. Le joint hydro-carboné doit alors être placé de manière à éviter toutcontact entre la soudure et le produit d’étanchéité.Ces indications doivent être mentionnées dans laspécification.
1.1.3.3 Choix du procédé de soudage sur chantier
Il se limite aux systèmes suivants:
a) Soudage à l’électrode enrobée
Avantages:
• procédé connu,• emploi universel, • facile à mettre en œuvre, • bonne qualité de la soudure, • très peu lié à la situation atmosphérique sur
chantier,• personnel aisément disponible (peu de formation),• investissement machine minimal, • robuste, peu d’arrêts.
Inconvénients:
• taux de dépôt plutôt faible (figure 15).
22
2) Serrures enclenchées sur chantier– serrures sèches ou humides– soudage en position verticale
support de soudure en casd’ecartement max. des serrures
(facultatif)
Détail «X»
a) serrures sèches
b) serrures humides
a eff
côté terre
côté terre
côté terre
côté excavation
côté excavation
côté excavation
c) serrures humides(ruissellement d’eau)
2
1
côté terre
«X»côté excavation
palplanches
enclenchées en usine
palplanches
enclenchées en usine
1) Serrures enclenchées en usine– serrures sèches– soudage en position horizontale
Exécution des soudures d’étanchéitéPalplanches AZ jumelées
Figure 13
23
2
1
Figure 14
2) Serrures enclenchées sur chantier– serrures sèches ou humides– soudage en position verticale
Détail «X»
côté terre
«X»
«X»
côté excavation
côté terrea) serrures sèches
b) serrures humides(ruissellement d’eau)
côté excavation
côté terre
côté excavation
1) Serrures enclenchées en usine– serrures sèches– soudage en position horizontale
Exécution des soudures d’étanchéitéPalplanches AU/PU/LS/JSP jumelées
a eff
palplanches
enclenchées en usine
palplanches
enclenchées en usine
support de soudure en cas d’écartementmax. des serrures (facultatif)
- tau
x de
cha
rgem
ent é
levé
- ren
dem
ent m
édio
cre
- prix
- risq
ue d
e co
llage
(peu
de
péné
tratio
n)- c
arac
téris
tique
s m
écan
ique
s m
in.
- par
fois
soud
age
mul
tipas
se
- tau
x de
cha
rgem
ent é
levé
- ren
dem
ent m
édio
cre
- prix
- risq
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25
b) Soudage semi-automatique au fil plein sous flux
Avantages:
• facile à mettre en œuvre,• taux de dépôt élevé (figure 15).
Inconvénients:
• formation du personnel,• investissement machine plus élevé que pour le
soudage à l’électrode,• protection gazeuse déficiente en cas de courant
d’air, d’où qualité de soudure parfois irrégulière.
c) Soudage semi-automatique au fil fourré
Avantages:
• emploi universel,• facile à mettre en œuvre,• taux de dépôt élevé (figure 15),• utilisable sans gaz et sans protection spécifique en
cas de courant d’air,• procédé alliant l’efficacité du soudage à
l’électrode à une procédure semi-automatique.
Inconvénients:
• investissement machine plus élevé que pour le soudage à l’électrode,
• formation personnel.
1.1.3.4 Automatisation du soudage des serrures de palplanches sur chantier
En raison de la multitude des paramètres intervenantdans l’élaboration de ce travail sur chantier, il est judi-cieux de traiter ce chapitre avec les plus grandesréserves, car une automatisation demande une grandeconstance des paramètres de soudage.
En raison des différents écartements des serrures etdes conditions de chantier, une trop grande automati-sation semble difficile et peu utile. L’investissement nesera pas suffisamment rentabilisé et le matériel né-cessitera des manipulations supplémentaires, ce quirisque d’alourdir les frais de soudure inhérents à cetype de travail.
8
6
4
2
0
100 200 300 400 (a)
kg/h
Figure 15
taux
de
dépô
t
intensité
soudage semi-automatiqueau fil fourré
soudage semi-automatiqueau fil plein sous flux
26
Figure 16
palplanche
Autres solutions d’étanchement vertical des rideaux de palplanches
1) Rideau de palplanches combiné avec une paroi bentonite-ciment
2) Colonne de bentonite autour des serrures
a) Préforage dans l’axe des serrures
b) Utilisation d’un profil auxiliaire spécial
bentonite-ciment
bentonite-ciment
serrure étanchéeen usine
serrure étanchéifiée sur chantier
profil auxiliaire (injection durantl’extraction)
fiche en cas decouche imperméable
couche imperméable
27
1.1.4 Autres solutionsd’étanchement vertical desrideaux de palplanches
Il est tout à fait possible de rendre étanches lesrideaux de palplanches par d’autres moyens queceux décrits précédemment.
1.1.4.1 Rideau de palplanches combiné avecune paroi bentonite-ciment (figure16-1)
Ces systèmes allient les qualités d’étanchéité de labentonite à celle de la résistance mécanique despalplanches en acier. Ils permettent en outre une exé-cution en grande profondeur et en terrain difficile. Ledésavantage de la technique réside dans la pro-duction de déblais qu’il faut considérer comme desdéchets.
1.1.4.2 Préforage vertical dans l’axe desserrures (figure 16-2a)
Un forage est pratiqué dans le sol à l’emplacementdes futures serrures libres. Diamètre de forage: entre300 et 450 mm. Distance entre 2 trous: distancesentre les serrures extrêmes d’une palplanche double1200 mm pour les PU. Le sol extrait est remplacé parun coulis bentonite. Le coulis offrant ainsi moins derésistance à la pénétration des barres. Cette méthodereprésente une aide au battage lorsque le terrain àtraverser est difficile et peut être combinée sinécessaire aux techniques d’étanchéité des serrures depalplanches décrites dans les chapitres précédents.La production de déblais boueux est limitée.
1.1.4.3 Utilisation d’un profil auxiliaire spécial (figure 16-2b)
Un profil auxiliaire spécial, de dimensions réduites,est enclenché dans la serrure d’une palplanche etinstallé avec elle dans le sol. Si les caractéristiquesgéotechniques du terrain le permettent, il peut êtrefoncé après coup dans la serrure libre d’unepalplanche déjà en place. Ce profil est muni de tubesqui écartent le sol au voisinage des serrures. Uncoulis est alors injecté par ces même tubes au fur et àmesure que le profil auxiliaire est extrait. Le videainsi créé est rempli de matériau permettant unpassage plus aisé de la griffe à venir et assurantl’étanchéité ultérieure de la zone.
1.1.4.4 Utilisation d’un élément derefoulement (figure 17)
Pour ce procédé d’exécution, deux éléments derefoulement sont réalisés. Chacun d’eux est constituéd’une poutrelle avec des tôles latérales soudées surtoute la longueur, munies de trousses coupantes enpied. Ils sont reliés entre eux par un système d’en-clenchement. Pendant l’opération de fonçage, le solest écarté et après avoir atteint la profondeurrequise, l’élément refouleur est retiré, laissant unecavité qui est remplie de coulis de bentonite. Lespalplanches métalliques sont alors placées dans cecoulis en suspension. Le procédé permet d’éviter lacréation et donc l’élimination de déblais parfoisgênants.
1.1.4.5 Injection de coulis derrière la paroien palplanches
Ce système d’injection de coulis du côté terre estassez rudimentaire et peu fiable étant donné larépartition aléatoire du produit d’étanchement, c’est-à-dire du coulis, à l’arrière du rideau.
28
Figure 17
élément spécialde refoulement
Autres solutions d’étanchement vertical des rideaux de palplanches- par utilisation d’éléments refouleurs
29
Figure 18
voir détail «A» ou «B» côté excavation
côté eau
joint hydrocarbonéou hydrogonflant
joint soudé
joint soudé
joint hydrocarbonéou hydrogonflant
côté eau
côté eau
côté excavation
côté excavation
Réparation des défauts d’étanchéité des serruresLocalisations possibles du joint d’étanchéité (palpl. U)
Détail «A»
Détail «B»
1.1.5 Réparation de défauts d’étanchéité des serrures
Lorsqu’un incident de battage endommage uneserrure étanchée, certains procédés permettent de laréparer.
Le choix du procédé de réparation à utiliser dépenddes facteurs suivants:
• type de technique d’étanchéité (par exemple: par produit hydrocarboné, hydrogonflant, ou par soudure);
• localisation du joint d’étanchéité (voir figures 18 et 19);
• écartement des serrures (voir figure 20); • degré d’humidité dans les serrures;• possibilité d’accès.
Les différents procédés sont résumés ci-après et letableau 2 indique les principaux critères permettantle choix du procédé adéquat.
30
Figure 19
voir détail «A» ou «B»
côté eau
côté excavation
côté eau
joint hydrocarbonédu hydrogonflant
joint soudé
joint hydrocarbonéou hydrogonflant
joint soudé
côté excavation
côté eau
côté excavation
Réparation des défauts d’étanchéité des serrures Localisations possibles du joint d’étanchéité (palpl. Z)
Détail «A»
Détail «B»
31
Figure 20
Réparation de défauts d’étanchéité des serrures
Ecartement des serrures (palpl. U)
A) Sans écartement B) Avec écartement
Ecartement des serrures (palpl. Z)
A) Sans écartement B) Avec écartement
32
1.1.5.1 Réparation au-dessus du niveau du sol (serrures accessibles du côté excavation)
Procédure 1:
Etanchement par soudure le long de la serrure sur la hauteur nécessaire.
Procédure 2:
Etanchement par soudage d’un plat ou d’une cornière au-dessus de la serrure sur la hauteur nécessaire.
côté eau ou terre
joint d’étanchéité défaillant(hydrocarboné, hydrogonflant ou soudure)
côté excavation
torche de soudage(manuel ou semi-automatique)
soudure de réparation
côté eau ou terrejoint d’étanchéité défaillant(hydrocarboné, hydrogonflant ou soudure)
plat ou cornière(selon le débit d’eau)
côté excavation
torche de soudage(manuel ou semi-automatique)
soudure
soudure
33
1.1.5.2 Réparation en dessous du niveau du sol
Procédure 4:
Approfondissement de la fouille au droit de la serrure à étancher et prolongation de la soudure d’étanchéité oudu bourrage des serrures jusqu’à la profondeur nécessaire.
Procédure 3:
Etanchement par obturation de l’espace dans les serrures à l’aide de coins en plastique, de rubans en caoutchouchydrogonflant ou de lattes en bois prélaminées, sur la hauteur nécessaire.
côté eau ou terre
joint d’étanchéité défaillant (hydrocarboné, hydrogonflant ou soudure)
utilisation de coin enplastique ou en bois
utilisation de ruban encaoutchouc (hydrogonflant)
utilisation de latte en boisprélaminée
côté excavation
longueur étanchée au-dessusdu niveau d’excavation
niveau d’excavation
serru
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mel
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ur c
hant
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appronfondissement de la fouille réalisé uniquement à l’endroit desserrures (à faire agréer par l’ingénieur responsable de la conception)
longueur étanchée aprèsexcavation supplémentaire
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Proc
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(pon
ctue
llem
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ou 2
35
Procédure 6:
En cas de fuites d’eau importantes, il est recommandé d’installer un système de drainage légèrement sous la côtéde terrassement et de le raccorder à un système de pompage.
Procédure 5: Forage à l’arrière du rideau au niveau des serrures, puis injection [ciment (à prise rapide) oubentonite] le long des serrures à étancher.
forage et injection
serrures enclenchées et étanchées en usine
serrure jumelée sur chantier
injection ciment-bentonite
injection ciment-bentonite
côté excavation
côté terre
palplanche
longueur étanchée au-dessusdu niveau d’excavation
niveau d’excavation
tuyau de drainage (raccordement à unsystème de pompage)
palplanche
serru
re ju
mel
ée s
ur c
hant
ier
drainage (à faire agréer par l’ingénieurresponsable de la conception)
longueur étanchée aprèsexcavation
36
1.1.5.3 Réparation sous eau
Procédure 7:
Il est fait mention ci-après de 2 cas possibles (figures 2/a et 2/b) de réalisation ou réparation d’une étanchéitécôté eau d’un ouvrage.
Figure 21/a
profil
profil
profil
palplanche
côté eau
côté eau
côté eau
intérieur batardeau
intérieur batardeauintérieur batardeau
produit d’injection
produit d’injection
palplanche U palplanche Z
37
xx
Figure 21/b
côté eau intérieur batardeau
mélange sciure de bois et cimentà prise rapide
côté eau
intérieur batardeau
coupe x-x
Possibilités d’étanchement du côté eau
Palplanche
38
Figure 22
dalle de couverture
voir fig. 25-27
voir fig. 23-24
voir fig. 23-24
dalle de fond/radier
palp
lanc
hepa
lpla
nche
1) Tunnel ou structure enterrée
2. Etanchement horizontal
De l’étanchement horizontal il n’est traité que de laliaison étanche entre le rideau de palplanches (rigideet ondulé) et l’élément de construction horizontal,(rigide ou souple et généralement plan).
On distingue en général deux types d’étanchement:
• l’étanchéité avec la dalle de fond, c’est-à-dire la réalisation d’une étanchéité dans des zones souvent sous eau;
• l’étanchéité avec la dalle de couverture.
Plusieurs exemples de connexions étanches entrepalplanches et éléments horizontaux sont traités ci-après, notamment:
Figures 23-24: raccordement à une dalle de fond(radier);
Figures 25-27: raccordement à une dalle decouverture.
39
2 3
5
6
1
4 7
1
24
5
6
7
Figure 23
coupe:
palplanche doublea m i n = 6 mm
1) palplanche2) tôle
(fixation aux palplanches parsoudure)
3) béton de propreté4) goujons5) membrane d’étanchéité
fixation: soit mécaniqueou par collage
6) béton de protection7) béton radier/dalle de fond
Etanchéité horizontale avec la dalle de fond à l’aide d’un système tôle/membranepour sollicitation faible à moyenne
40
5
16
1
6
7
4
3
2
8
11 103
914 1518 812 13
17 9
1
3
4
9
16
14
18
10 158
12 13
détail «x»
palplanche double
coupe:
1) palplanche2) radier bétonné sous eau3) tôle (ép.~ 8-10 mm)
fixée aux palplanches par soudure4) cordons de soudure5) peinture à base de résine époxy6) drain7) béton drainant8) membrane d’étanchéité9) membrane d’étanchéité
(ép. 2 mm/larg. 400 mm)10) feuille PVC
(ép. 2 mm/larg. 140 mm)11) soudure par pointage12) goujon fileté avec écrou à souder13) plaque d’acier
(ép. 10 mm/larg. 100 mm)14) feuille PVC
(ép. 2 mm/larg. 400 mm)15) membrane d’étanchéité
(ép. 2 mm/larg. 350 mm)16) béton de protection17) bourrage d’étanchéité18) tôle profilée
Etanchéité horizontale avec la dalle de fond à l’aide d’un système tôle/membranepour sollicitations et exigences élevées
Figure 24
«x»
41
9
3
8
2
1
6
5
7
4
Figure 25
1) palplanche2) couronnement en béton armé3) joint type Sika ou similaire4) appui5) dalle de couverture en béton armé6) étanchéité7) béton de protection ou chape en asphalte8) polystyrène expansé (coffragé perdu)9) protection verticale
phases d’exécution:a) terrassement, mise à niveau de la tête des
palplanches, nettoyage, etc...b) préparation du coffrage pour le couronnement
en béton armé, mise en place de la partie inférieure de l’appui, ferraillage, mise en place du joint Sika (ou similaire), bétonnage
c) coffrage pour la dalle de couvertured) mise en œuvre:
– de l’étanchéité– du béton de protection ou de la contre-chape en asphalte– de la protection supplémentaire verticale
Etanchéité horizontale avec la dalle de couvertureArticulation dalle/rideau de palplanches en présence d’infiltration d’eau
42
6
4
5
1
7
2
3
Figure 26
1) palplanche2) béton de propreté3) armatures4) dalle de couverture en béton armé5) étanchéité6) béton de protection ou chape en asphalte7) remblai, dalle en béton
phases d’exécution:a) terrassement, mise à niveau de la tête des palplanches,
béton de propreté, nettoyage, etc... b) coffrage pour la dalle de couverturec) mise en œuvre:
– de l’étanchéité– du béton de protection ou de la contre-chape en asphalte
d) remblai, dalle en béton
Etanchéité horizontale avec dalle de couvertureEncastrement dalle/rideau de palplanches en présence d’infiltration d’eau
43
39
6
5
2 1
10
8
11
7
4
Etanchéité horizontale avec dalle de couvertureAppui mobile dalle tunnel/rideau de palplanches en présence de surpression d’eau
1) palplanche2) béton de propreté3) tôle (ép. ~ 8 mm)4) membrane d’étanchéité
(feuille de roofing ép. ~ 5 mm)collage à chaud ou fixation mécaniqueavec bande souple
5) feuille de cuivre6) plaque de serrage7) étanchéité8) toile filtrante9) drainage
10) dalle de couverture en béton armé11) béton de protection ou contre-chape en
asphalte coulé resp. de la maçonnerie dansla partie verticale
phases d’exécution:a) terrassement, mise à niveau de la tête des
palplanches, béton de propreté, nettoyage, etc.
b) préparation du coffrage pour le couronnement en béton armé
c) coffrage pour la dalle de couvertured) mise en œuvre d’une étanchéité conforme à la
spécification, béton de protection ou contre-chape en asphalte, y compris drainage
Figure 27
soudure continue etanche
44
3. Références
Pour toute information théorique complémentaire, il estpossible de consulter:
1) Steel Sheet Pile Seepage Resistance,J.B. Sellmeijer,Fourth International Landfill Symposium,Cagliari, Italie, 1993
2) Joint Resistance of Steel Sheet PileJ.B. Sellmeijer,Août 1993 (non publié)
3) The Hydraulic Resistance of Steel Sheet Pile JointsJ.B. Sellmeijer, J.P.A.E. Cools, W.J. Post, J. Decker1993 (publié par ASCE)
4) EAU 1990. Recommendations of the Committee for Waterfront Structures, Harbours and Waterways,Berlin, 1992
Les aspects théoriques liés à l’étanchement des rideaux depalplanches métalliques sont traités dans la brochure:«Approche théorique».
Palplanches
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Le rideau de
palplanches étanche
Partie 2: Approche pratique
2-2-03-1-F
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