Information utile
La méthode HIPERVIB-I (disponible au CSTC sous format Excel).

Mise en œuvre des éléments de fondation par vibrofonçage 2007/04.06

Le présent article examine les méthodes actuellement disponibles en vue de prédire la fonçabilité des éléments vibrés. Les questions environnementales liées au vibrofonçage feront l'objet d'une seconde partie qui sera publiée ultérieurement.

Des avantages indéniables

La mise en place des éléments de fondation préfabriqués pour la réalisation d'ouvrages de soutènement (ex. palplanches) ou d'ouvrages portants (ex. pieux tubulaires en acier) s'opère essentiellement par vibrofonçage, par battage ou par vérinage (poussage). Chaque méthode possède son domaine d'application privilégié en fonction de ses avantages et inconvénients (tableau 1).

Tableau 1 Avantages et inconvénients des différentes techniques de mise en œuvre.
Technique Avantages Inconvénients
Poussage (vérinage) Peu de vibrations dans le sol - Lent
- Cher
- Principalement d'application dans des sols peu résistants
Battage Applicable dans presque tous les sols (y compris à haute résistance) - Lent
- Risque d'endommagement du profilé
- Risque de vibrations importantes dans l'environnement
Vibrofonçage Rapide et économique - Vibrations dans l'environnement (vibrateurs basse fréquence)
- Prédiction de la fonçabilité parfois difficile

La mise en œuvre par vérinage est recommandée lorsque les exigences environnementales sont particulièrement contraignantes. Cette technique génère en effet moins de bruit et de vibrations que le battage ou le vibrofonçage; elle est toutefois fort onéreuse et appliquée (jusqu'à présent) principalement dans des sols peu résistants.

La mise en œuvre par battage peut s'appliquer dans pratiquement toutes les conditions de sol, y compris dans des sables très compacts. Les inconvénients de la technique sont principalement liés à ses nuisances environnementales (bruit et vibrations).

Le vibrofonçage est très attractif dans la majorité des cas, de par sa rapidité, son faible coût et la possibilité qu'il offre de contrôler les nuisances environnementales par l'utilisation de vibrateurs haute fréquence et/ou du moment excentrique. Cette technique fait l'objet d'études récurrentes au CSTC et n'a eu de cesse d'évoluer au cours des dernières années, ainsi qu'en atteste l'organisation de symposiums internationaux sur ce thème (Transvib 2002 et Transvib 2006).

Mobilisation belge et européenne en faveur de la recherche

Le vibrofonçage consiste à mettre en place des éléments de fondation en leur appliquant une force vibratoire en tête. Cette technique est basée sur la propriété du sol à perdre sa résistance sous l'effet des vibrations. Grâce aux avancées de ces 15 dernières années (vibrateurs haute fréquence, introduction du moment excentrique variable), elle s'est particulièrement bien adaptée aux exigences des travaux 'sensibles' (notamment en ville) en produisant moins de bruit et en transmettant moins de vibrations dans l'environnement que les techniques de battage. Le vibrofonçage présente également un grand attrait économique en raison de sa rapidité et de ses possibilités d'utilisation sur des sites difficiles d'accès.

Pourtant, son application pose, aujourd'hui encore, de nombreuses interrogations quant à son utilisation optimale et à ses limites. Ces questions ont motivé, par le passé, d'importants efforts de recherche sur le plan européen (projet HIPERVIB 1992-1995, projet SIPDIS 1996-1999, projet national français 2000-2005). Au sein du CSTC, une nouvelle recherche entamée en septembre 2006 vise une prise en compte complète et plus réaliste des paramètres du vibrofonçage dans les méthodes de prédiction. Cette recherche, financée par la Région wallonne (programme DOCA), s'inscrit dans le contexte d'une thèse doctorale encadrée par l'UCL, partenaire scientifique universitaire du projet.

Des essais instrumentés de mise en place de pieux et de palplanches récemment réalisés en Belgique et en France ont mis en évidence les limites des hypothèses traditionnellement adoptées dans les méthodes de prédiction appliquées au vibrofonçage. Les principales lacunes ont trait à la description des interactions entre le matériel de vibrofonçage et le sol. Une analyse comparative des méthodes de calcul actuelles, effectuée sur les résultats expérimentaux de la base de données GeoBrain, confirme la possibilité d'améliorer sensiblement les méthodes de prédiction appliquées aujourd'hui à la fonçabilité des pieux et des palplanches, à condition de représenter d'une façon plus réaliste l'influence du matériel utilisé.

Une approche complémentaire en vue d'améliorer les prédictions consiste à intégrer directement les données expérimentales aux méthodes de prédiction. Le principe revient à combiner la description physique des phénomènes à une base de données expérimentales, pour aboutir à une méthode dans laquelle les incertitudes pourront se réduire progressive­ment au fil de l'expérience et des données recueillies.

Article complet


V. Whenham et N. Huybrechts (CSTC)
T. Bles (GeoDelft)
A. Holeyman (UCL)