fondations (suite)

Fondations superficielles

Par fondations superficielles, on entend non seulement celles qui sont au voisinage immédiat à la surface du sol naturel, mais aussi celles qui sont à faible profondeur, accessibles par les moyens ordinaires de terrassement (en général 10 m au plus).

• Travaux de préparation. Les fondations superficielles sont le plus souvent de la catégorie continue. Si, exceptionnellement, la surface est constituée par du rocher, il suffit de mettre celui-ci à vif et d’y encastrer la fondation. Sinon, il faut d’abord décaper pour éliminer la terre végétale, puis approfondir en tranchée afin d’éviter les affouillements par ruissellement des eaux de pluie. Si le sol de fondation a une portance jugée un peu faible, on fonde sur radier général en béton armé pour obtenir une répartition uniforme et éviter des tassements locaux, générateurs de fissures à 45° dans les murs de l’édifice.

D’une manière générale, dans le cas de fondations superficielles en l’absence de nappe aquifère, on exécute des fouilles soit ouvertes, soit blindées, selon la nature du sol et la profondeur. Dans le cas où il faut traverser une nappe aquifère, il faut blinder la fouille en palplanches métalliques fichées dans le substratum imperméable, et il convient d’épuiser les venues d’eau. En terrain perméable (sable et graviers), on peut abaisser la nappe qui baigne le terrain par un rabattement de nappe.

On évite de blinder la fouille par palplanches en la noyant dans une boue d’argile thixotropique, de densité 1,7, qui s’oppose à tout éboulement et pénètre, en le gélifiant, dans le terrain du pourtour. On peut encore congeler le sol environnant la fouille par circulation de saumure, à – 20 °C, de chlorure de calcium au moyen de tubes congélateurs. Enfin, il est possible de pratiquer dans les parois de la fouille des injections gélifiantes de silicate de sodium ou de ciment fin.

• Travaux d’exécution. Dans le cas des ouvrages de fondation en béton ou en béton armé, il est souvent indiqué de placer en fond de fouille un béton de propreté de 4 cm d’épaisseur. Pour le béton de fondation proprement dit, on utilise un ciment pouzzolano-métallurgique n^o 1 ou n^o 2, surtout en milieu fortement agressif (ou, à défaut, un ciment de laitier au clinker). Le dosage du béton de propreté est en général de 150 kg de ciment par mètre cube de béton mis en œuvre ; pour les semelles non armées, il convient de doser le ciment à 250 kg/m³ au minimum et à 300 kg/m³ si le béton est exécuté dans l’eau. Dans le cas de béton armé, les armatures doivent être situées à 3 cm au moins du béton de propreté ou des parois coffrées.

Dans les milieux très agressifs, le béton armé doit être dosé en ciment à 350 kg/m³ et, de préférence, exécuté avec du ciment pouzzolano-métallurgique n^o 2 (ou avec des portlands hautement résistants aux eaux séléniteuses, si les eaux du terrain sont simplement sulfatées et non acides). Exceptionnellement, on peut accroître la protection par un hydrofuge de surface (silicate de potassium ou, mieux encore, fluosilicate de magnésium).

Si les fondations sont réalisées en maçonnerie, le mortier de jointoiement doit être compact et protégé du contact de l’eau en milieu agressif tant que le durcissement n’est pas suffisant (joints lissés au fer).

Fondations profondes

En matière de construction civile ou industrielle (bâtiments, édifices, ateliers, hangars, etc.), on a le plus souvent recours aux fondations sur pieux, lesquels peuvent être, selon les cas, des pieux battus en bois, en métal, en béton armé ou en béton moulé dans le sol.

On a parfois recours à des fondations sur puits, réalisées par havage, mais assez rarement en caisson avec air comprimé. Pour une bonne répartition des pressions de l’édifice, les puits havés, qui constituent un système de fondation discontinue, doivent être reliés par des « travures » en béton armé.

On utilise également des pieux à tube exécutés en place : la mise en œuvre du béton peut se faire, selon les cas, soit à sec, soit sous l’eau, ou encore sous boue thixotropique.

Les fondations profondes peuvent aussi être exécutées en pieux forés ou par piles-colonnes, type particulier de fondation en puits, quand ces derniers sont de forme circulaire et quand la colonne de béton coulé se prolonge hors du sol.

Fondations modernes

Des problèmes particuliers se posent pour les fondations d’immeubles à grand nombre d’étages, ou tours, et pour celles des constructions industrielles de très grande hauteur, telles que les bâtiments abritant des réacteurs de centrales nucléaires ou les chaufferies des grandes centrales thermiques, ainsi que les cheminées de ces centrales. Parfois, en raison de la disposition des lieux (bordure d’un fleuve) ou en raison de la traversée de nappes phréatiques de grande épaisseur, les problèmes de fondations se compliquent davantage. Après des études géologiques et hydrologiques très poussées, suivies généralement de la consolidation du terrain par injection dans les fissures, les crevasses ou les sols graveleux, on fonde sur des radiers de béton particulièrement épais (2 m et plus), en tenant compte de la résistance du sol (résistance qui varie généralement entre 5 et 15 bars). Cette méthode vaut dans les cas les plus simples, c’est-à-dire quand la fondation repose à sec, à grande distance de la nappe phréatique. Le radier général, épais, est prévu avec un débordement sur le pourtour de l’emprise pouvant atteindre plusieurs mètres, de manière à réduire la pression sur le sol d’appui et éviter des tassements dangereux ; il est rare de trouver des sols de fondation qui, après consolidation, sont aptes à supporter des pressions statiques de plus de 5 à 7 bars.

Le problème des fondations se complique quand il faut mettre les fouilles hors des venues d’eau abondantes. La solution classique consiste à procéder à un rabattement de nappe et à construire un cuvelage étanche. Mais il est des cas où, en raison de la superficie et de la profondeur de la nappe, on est conduit à des solutions pratiquement irréalisables. On établit alors un écran périmétrique vertical prenant ancrage, à la base, sur une couche géologique imperméable (argile, glaise). À l’intérieur du macrocuvelage ainsi réalisé, il subsiste de l’eau à évacuer par suite de venues locales difficiles à éviter, mais les problèmes du pompage n’ont plus rien de prohibitif.