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Comblement de carrière : l’injection s’impose

Olivier Baumann |  le 31/01/2014  |  YvelinesFrance entièreNordHauts-de-Seine

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Renforcement de sol -

La sécurisation des anciennes carrières souterraines est un préalable nécessaire à tout projet de construction en surface. Les techniques modernes visent à combler la totalité de leur volume par injection.

Avec l’extension des villes et la pression foncière grandissante, les hommes sont amenés à construire au-dessus d’anciennes carrières souterraines autrefois exploitées pour en extraire les matériaux - pierres calcaires pour la construction, gypse pour la fabrication du plâtre… Le temps passant, certaines galeries se dégradent au point d’entraîner des affaissements ou des effondrements en surface comme les fontis, aux conséquences parfois dramatiques. Evidemment, la sécurisation de ces cavités est un préalable à toute opération de construction en surface : on peut renforcer la structure des galeries par des piliers maçonnés, ou combler la totalité de leur volume. « Alors que la première, historique, est aujourd’hui marginale, la seconde s’est peu à peu généralisée », explique Jean-Michel Fournier, de la division Etudes et travaux de l’Inspection générale des carrières (IGC).

Cadences doublées en trente ans

Pour des questions de difficultés d’accès à la galerie, de sécurité liée à des risques d’éboulis, ce comblement s’effectue quasiment toujours depuis la surface. Schématiquement, il s’agit de forer des trous reliant la surface à la galerie en profondeur et d’y injecter des matériaux de comblement. Evidemment, la réalité est plus complexe que cela, les opérations d’injection étant réalisées en plusieurs phases avec des matériaux et des procédés spécifiques à chaque chantier (voir les exemples pages suivantes) mais les technologies déployées sont moins complexes et variées que pour d’autres techniques de fondations. Néanmoins, comme l’analyse Guillaume Douheret, responsable de l’activité comblement Ile-de-France de Soletanche Bachy, « grâce à l’évolution de l’automatisation, des contrôles et de la rapidité de matériels comme les foreuses ou les centrales d’injection, les cadences ont doublé en trente ans ». C’est d’ailleurs sur leurs capacités de production et leurs moyens logistiques que se distinguent la dizaine d’entreprises présentes sur le marché. Si certains marchés, surtout publics, sont passés à prix unitaires - le maître d’ouvrage paie les quantités exactes de matériaux mises en œuvre - la majorité fait l’objet d’un forfait : c’est l’entreprise qui prend le risque « quantité » et évalue le volume de remplissage. Or, malgré le nombre et la qualité des sondages, il arrive très souvent de mal les évaluer : c’est la glorieuse incertitude du sol ! Les règles de l’art du comblement de carrières sont très peu nombreuses. Le guide « Mise en sécurité des cavités souterraines d’origine anthropique : Surveillance - Traitement », publié par l’Ineris en 2007, fait référence aux côtés des notices techniques de l’IGC. Mais il n’existe pas de norme technique sur les injections de comblement de carrières (la norme NF EN 12715 traite des injections en général). Côté réglementaire, parmi les rares services d’inspection des carrières - qui dépendent de l’échelon communal ou départemental - seule l’IGC en Ile-de-France, créée en 1777 par un décret de Louis XVI, dispose d’un réel pouvoir. « Nous voyons passer toutes les demandes d’autorisation d’urbanisme d’opérations situées au-dessus des carrières et nous avons le pouvoir d’imposer des travaux de sécurisation s’il le faut », explique Jean-Michel Fournier.

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Bâtiment - Sécuriser les carrières pour éviter les fondations profondes

Comment construire 2 000 logements au-dessus d’une ancienne carrière de calcaire sujette aux fontis en les ancrant sur de simples fondations superficielles ? En comblant totalement les galeries souterraines, puis en améliorant les caractéristiques du sol par traitement des fontis et des zones décomprimées. Le tout depuis la surface en recourant aux injections ! Cette réponse, apportée par Soletanche Bachy (cotraitant : GTS) sur la ZAC du Fort, à Issy-les-Moulineaux (Hauts-de-Seine), suivant les règles de l’art de l’Inspection générale des carrières, a permis, en s’affranchissant de pieux profonds, « d’économiser 30 % sur les fondations », assure Guillaume Douheret, responsable activité comblement IDF de Soletanche Bachy. La première étape (schémas ci-contre) a consisté à réaliser les 2 500 forages nécessaires. Puis des « barrages » destinés à confiner les travaux de comblement à la limite de la zone à traiter ont été montés par déversement de mortier sec. Ils ont précédé le comblement par remplissage gravitaire d’un mortier fluide (étape 2). Après sept jours de prise, une injection de clavage sous faible pression (3 bars) a été réalisée pour remplir les vides résiduels (étape 3). Enfin, des injections de traitement au coulis bentonite/ciment très fluide sous pression (8 bars) ont permis de sécuriser les remblais de carrière, les terrains décomprimés, et les fontis (étape 4). Après vingt-huit jours de prise, des forages de contrôle ont permis de s’assurer que le comblement et la consolidation étaient effectifs. Maître d’ouvrage : Aful ; coût injections : 2,85 millions d’euros HT.

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PHOTO - 770789.BR.jpg - © photos : CEDRIC HELSLY/SOLETANCHE-BACHY
Fonts - Une route mise en sécurité

Le massif de l’Hautil (Yvelines) recèle d’anciennes carrières souterraines de gypse dégradées dont le toit peut céder, provoquant des fontis parfois destructeurs. Après avoir équipé la chaussée de la RD 922 de géogrilles antifontis (voir « Le Moniteur » du 21 décembre 2012, p. 37), le conseil général, qui a investi 10 millions d’euros dans des opérations de comblement depuis 2008, a décidé de supprimer définitivement le risque en comblant les carrières sous une section de la RD de 250 m de longueur à 55 m de profondeur. C’est Spie Fondations (groupe Spie Batignolles) qui réalise les travaux d’injection depuis septembre 2013 (huit mois de chantier) à travers 160 points d’injection. L’opération d’injection est complète (voir les schémas pages précédentes) : mise en place des barrages primaires, remplissage gravitaire, clavage puis traitement des fontis éventuels en formation par injection sous pression. Les points innovants concernent la construction des barrages. Ces derniers sont fabriqués par la chute gravitaire de grande hauteur (55 m) d’un mortier sec sans silicates dont Spie Fondations envisage de déposer un brevet sur la formulation. Celle-ci comprend du sablon et du ciment dans des proportions gardées secrètes. « Nous ne rajoutons pas d’eau à la gâchée. C’est l’humidité résiduelle de la galerie qui va permettre à la prise de se faire », indique néanmoins Thomas Brocard, directeur du chantier pour Spie Fondations. Autre innovation : le contrôle par minicaméra du bon déroulement de la construction des barrages. Maîtrise d’ouvrage et d’œuvre : conseil général des Yvelines ; assistant maître d’œuvre : Géolia ; budget : 1,5 million d’euros.

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PHOTO - 770777.BR.jpg - © photos : OLIVIER BAUMANN
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Recyclage - Du coulis de comblement en matériaux recyclés

Le grand stade de Lille Métropole, baptisé Pierre-Mauroy en 2013, est bâti sur une emprise de 15 ha truffée aux deux tiers de carrières souterraines de craie. Leur comblement était un préalable à la construction de l’équipement. Outre son gigantisme, la particularité de l’opération menée par le groupement de conception-construction piloté par Eiffage TP tient dans la volonté de faire appel à des matériaux issus si possible du site, sinon du recyclage. « Un premier coulis de comblement a été formulé à partir des limons extraits du site et traités à la chaux, explique Stéphane Dandoy, directeur technique Nord d’Eiffage TP. Mais nous avons constaté que ce matériau colmatait les cribles nécessaires à son épierrement, si bien que nous avons rapidement abandonné la technique. » Un second coulis a alors été formulé avec des cendres volantes provenant d’un terril EDF voisin, liées par du Sidmix, un liant hydraulique produit à Dunkerque par une filiale d’Eiffage TP, constitué de laitiers sidérurgiques granulés et moulus. En tout, plus de 3 000 points de forage ont été réalisés selon un maillage régulier de 6 m par 6 m pour un total de 68 000 m 3 de coulis mis en œuvre (dont 4 000 m³ à base de limons). Maître d’ouvrage : Eiffage Lille Stadium Arena ; coût du comblement : 3,5 millions d’euros HT.

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PHOTO - 771266.BR.jpg - © photos et doc : Elisa - Valode et Pistre Architectes - Atelier Ferret Architectures - Eiffage TPEiffage
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