13.15 Essais sur pieux et micropieux

DESCRIPTION

- Définition / Comprend

Le présent élément concerne la réalisation d’essais sur des pieux de fondation ou micropieux.
Les pieux de fondations sont traités en 13.1 Fondations sur pieux.
Les micropieux sont traités en 13.14 Fondations sur micropieux.

Les travaux comprennent notamment :

Suivant le type d’essai (essais d’intégrité, essais de chargement statiques et dynamiques) :

Pour tous les essais : les travaux nécessaires à assurer l’accessibilité et la propreté de la surface de la tête des pieux à tester ;
Pour les essais de chargement statique :
- 1. L’installation du massif de réaction nécessaire à la reprise des efforts lors des essais de chargement statique sur pieux ou micropieux.
- Ce massif de réaction est constitué d’un système de ballast ou d’un massif de réaction comprenant des pieux, ancrages ou micropieux de réaction.
- Le système de ballast est démonté après réalisation de l’essai.
- Les pieux, ancrages et micropieux de réaction restent dans le sol après essai.
- 2. La mise en place des systèmes de référence nécessaire à la réalisation des mesures pendant les essais.
- 3. Le montage et le démontage du poste de mesure.
Pour les essais de chargement statique à la rupture : l’installation des pieux et micropieux d’essai.

Et sont également compris :

L'installation des machines et équipements et leur enlèvement après les travaux ;
La fourniture, la fabrication, le transport et le déchargement des matières premières ainsi que tous les accessoires nécessaires à la réalisation des essais ;
La réalisation des essais, y inclus le chargement du pieu ou micropieu à tester et la réalisation des mesures ;
Le rapportage : plan de localisation des pieux testés, méthode d’essai utilisée et résultats des essais ;
Les évacuations de matériaux éventuelles.

Les essais d’intégrité permettent de contrôler l’intégrité de la fondation testée.
Les essais de mise en charge consistent à vérifier la capacité portante d’un pieu ou micropieu et à déterminer leur courbe « charge-tassement ».

- Remarques importantes

Pour l'établissement de son prix, l'entrepreneur se base sur le type et le nombre d’essais à réaliser. Ces informations sont communiquées dans l'étude et/ou dans le rapport de dimensionnement géotechnique conformes à l’Eurocode 7 [NBN EN 1997-1] dans sa dernière version, ces documents étant annexés au dossier. A défaut d’information dans ces documents, le nombre minimum d’essais est spécifié dans la sous-rubrique EXECUTION/MISE EN ŒUVRE.
Le cas échéant, à défaut d’impositions, voir le tableau donné en K.2.6.1 du [CCT Qualiroutes] qui reprend les essais et leur fréquence minimale à réaliser sur les fondations profondes.

MATÉRIAUX

Les matériaux utilisés pour les pieux et micropieux à tester sont conformes aux informations données dans 13.1 Fondations sur pieux et 13.14 Fondations sur micropieux.

EXÉCUTION / MISE EN ŒUVRE

De manière générale, le dimensionnement géotechnique des pieux et micropieux est conforme à l’Eurocode 7 [NBN EN 1997-1], à l’Annexe Nationale Belge [NBN EN 1997-1 ANB] et à la [Buildwise Méthode de dimensionnement Rapport 20].

La capacité portante d’un pieu ou d’un micropieu est déterminée conformément à l’Eurocode 7 [NBN EN 1997-1] :

sur base de l’« expérience comparable » en considérant les résultats d’investigation de sol (voir [Buildwise Méthode de dimensionnement Rapport 20]) ;
sur base d’essais de chargement.

Essais de chargement statique de pieux et micropieux :
Pour pouvoir prendre les essais de chargement de pieux et micropieux en considération, le dispositif d’essai et la réalisation des essais sont obligatoirement conformes à l’un des documents ci-après :

chargement statique de pieux en compression : norme [NBN EN ISO 22477-1:2019] - procédure de chargement en un seul cycle,
chargement statique de pieux en traction : norme [NBN EN ISO 22477-2:2023] - procédure de chargement en un seul cycle,
chargement des micropieux : norme [NBN EN ISO 22477-5:2018].

La norme d’essai [NBN EN ISO 22477-5:2018] comprend trois méthodes d’essai différentes (Test Methode TM 1 à 3). En Belgique, seules les méthodes TM 1 et TM3 peuvent être utilisées.

Les essais de chargement en compression ne sont pas toujours aisés à réaliser sur des micropieux. Cela vaut en particulier pour le centrage de la charge dans le micropieu. Une simple déviation peut rapidement se traduire par un moment de flexion critique dans la partie supérieure du micropieu. Pour cette raison, mais aussi du fait que la capacité portante des micropieux provient principalement du frottement le long du fût, conformément à la [Buildwise Méthode de dimensionnement Rapport 20], il est permis d’effectuer les essais de chargement sur les micropieux en traction pour déterminer sa capacité portante en compression.

Essais de chargement dynamiques sur pieux :
Si des essais de chargement dynamiques sur pieux sont réalisés, ceux-ci sont conformes à la [NBN EN ISO 22477-4:2018]. Les résultats des essais de chargement dynamiques sont validés par au moins un essai de chargement statique réalisé sur le même site afin de permettre une comparaison. De plus, conformément à l’Eurocode 7 [NBN EN 1997-1], pour pouvoir utiliser un essai de chargement dynamique pour évaluer la résistance de pieux en compression, il faut que la validité du résultat ait été démontrée au préalable par des essais de chargement statique effectués sur un pieu de même type, de même longueur et de même section et dans des conditions de terrain similaires.

Essais de chargement statique de pieux sous effort transversal :
Si des essais de chargement statique de pieux sous effort transversal sont demandés dans le rapport de dimensionnement géotechnique conformes à l’Eurocode 7 [NBN EN 1997-1], ceux-ci sont réalisés conformément à la norme [NF P 94-151].

Essais instrumentés :
S'il est nécessaire de déterminer les résistances à la base et au frottement des pieux ou micropieux, l’élément de fondation à tester est instrumenté en conséquence. En Belgique, on utilise couramment la technologie des fibres optiques pour instrumenter les pieux et micropieux à tester. La technologie des capteurs à fibres optiques permet notamment de surveiller les déformations de l’élément de fondation pendant l’essai. Les capteurs à fibres optiques permettent donc d’évaluer, à n’importe quel moment de l’essai, le transfert des charges de l’élément de fondation vers les différentes couches du sol.

Essais d’intégrité au moyen de la méthode sonique par transparence :
Si des essais d’intégrité au moyen de la méthode sonique par transparence sont demandés dans le rapport de dimensionnement géotechnique conformes à l’Eurocode 7 [NBN EN 1997-1], ceux-ci sont réalisés conformément à la norme [NF P 94-160-1]. Dans tous les cas, la dimension, l’écart et le positionnement des tubes de réservation installés dans le pieu ne peuvent entrainer de problèmes pendant le bétonnage, comme de la ségrégation. Les tubes de réservation sont exempts de toutes aspérités et ne peuvent pas être déformés lors de leur manipulation et mise en place dans le pieu de façon à ne pas gêner la réalisation de l’essai d’auscultation.

Essais d’intégrité au moyen de la méthode par réflexion :
Si des essais d’intégrité au moyen de la méthode par réflexion sont demandés dans le rapport de dimensionnement géotechnique conformes à l’Eurocode 7 [NBN EN 1997-1], ceux-ci sont réalisés sur les pieux conformément à la norme [NF P 94-160-2].

Essais sismiques parallèles :
Les essais sismiques parallèles consistent à mesurer le temps de propagation d'ondes sonores dans les pieux à partir d'un forage réalisé hors des pieux et à proximité de ceux-ci afin d'en déterminer la longueur. Les essais sismiques parallèles sont réalisés conformément à la [NF P 94-160-3].

Essais d’intégrité au moyen de la méthode d’impédance :
Les essais d'intégrité par méthode d'impédance consistent à générer un choc sur la tête du pieu à l'aide d'un marteau équipé d'un capteur de force. La vitesse de propagation de l'onde générée est mesurée en tête de pieu au moyen d’un capteur de vitesse. Si des essais d’intégrité au moyen de la méthode d’impédance sont demandés dans le rapport de dimensionnement géotechnique conformes à l’Eurocode 7 [NBN EN 1997-1], ceux-ci sont réalisés conformément à la [NF P 94-160-4].

DOCUMENTS DE RÉFÉRENCE

- Exécution

[NBN EN 1997-1, Eurocode 7: Calcul géotechnique - Partie 1: Règles générales (+AC:2009)]

[NBN EN 1997-1 ANB, Eurocode 7 : Calcul géotechnique - Partie 1 : Règles générales - Annexe nationale]

[Buildwise Méthode de dimensionnement Rapport 20, Directives pour l'application de l'Eurocode 7 en Belgique selon la NBN EN 1997-1 ANB. Partie 1 : dimensionnement géotechnique à l'état limite ultime (ELU) de pieux et de micropieux sous charge axiale à partir d'essais de pénétration statique (CPT).]

[CCT Qualiroutes, Cahier des charges type Qualiroutes]

[NBN EN ISO 22477-1:2019, Reconnaissance et essais géotechniques - Essais de structures géotechniques - Partie 1: Essais de pieux: essai de chargement statique en compression (ISO 22477-1:2018, Version corrigée 2019-03)]

[NBN EN ISO 22477-2:2023, Reconnaissance et essais géotechniques - Essais des structures géotechniques - Partie 2: Essai de pieux: essais de chargement statique en traction (ISO 22477-2:2023)]

[NBN EN ISO 22477-4:2018, Reconnaissance et essais géotechniques - Essais de structures géotechniques - Partie 4: Essais de pieux: essai de chargement dynamique (ISO 22477-4:2018)]

[NBN EN ISO 22477-5:2018, Reconnaissance et essais géotechniques - Essais des structures géotechniques - Partie 5: Essais de tirants d'ancrage (ISO 22477-5:2018)]

[NF P 94-151, Sols : Reconnaissance et Essais - Essai statique de pieu isolé sous effort transversal. ]

[NF P 94-160-1, Auscultation d'un élément de fondation : méthode par transparence]

[NF P 94-160-2, Auscultation d'un élément de fondation : méthode par réflexion]

[NF P 94-160-3, Auscultation d'un élément de fondation : méthode sismique parallèle]

[NF P 94-160-4, Auscultation d'un élément de fondation : méthode par impédance]

AIDE

Les essais d’intégrité sont utilisés pour évaluer globalement l’intégrité des pieux qui pourraient avoir des défauts sévères (rétrécissement du diamètre, dommage structurel tel que fissure importante, longueur insuffisante…). Comme des défauts, tels que la qualité insuffisante du béton et l'enrobage trop faible des armatures qui affectent le comportement à long terme du pieu, ne peuvent pas toujours être révélés par les essais dynamiques, d'autres essais comme les essais soniques, les essais en vibration ou le carottage peuvent être nécessaires lors de la surveillance de l'exécution des travaux.