Cet essai visait à caractériser la molasse Toulousaine qui a la particularité d'être tantôt argileuse, argilo-sableuse, par passes sableuse ou gréseuse et même ponctuellement calcaire.
Au sens de la norme, la molasse est classée comme une argile car son taux de calcite trop faible ne lui permet pas d'être classée comme une marne malgré des valeurs de pressions limites et de modules élevées. C'est pour cette raison que l'essai a été mis en place : évaluer les capacités portantes réelles de la molasse dans le but d'optimiser le dimensionnement des pieux dans cet horizon géologique particulier.
Trois défis se sont posés pour mener à bien cet essai : les caractéristiques géotechniques de la molasse, le cadre normatif contraignant, et l'environnement exigu du chantier.
Tout d'abord, les caractéristiques géotechniques et géologiques posaient deux challenges pour la réalisation des pieux auxquels nous avons su répondre :
- Le forage a été possible grâce à la puissance de la Liebherr LRB 355 (30 tonnes.mètre de couple et 40 tonnes de force d'appui) pour traverser jusqu'à 18m de molasse caractérisée par les essais géotechniques suivants :
- Les pénétromètres statiques étaient aux refus sur le toit des molasses (2m sous la plateforme)
- Les pressions limites se situaient entre 4 et plus de 8.3 MPa
- Les modules pressiométriques allaient de 80 à 290 MPa
- Le bétonnage des pieux dans les horizons sableux traversés par les pieux (Ø 1020mm - 20m de profondeur) et armés de cages d'armatures associées à 4 barres de traction toute hauteur s'est parfaitement déroulé grâce à :
- Un travail fourni par notre référent béton en amont du chantier (par convenance et contrôle de la formulation du bétonnier) ainsi qu'au commencement du chantier (contrôles et modifications de la formule du béton livré pour avoir une fluidité optimale) : son expertise nous a permis de pouvoir armer les pieux en toute sérénité sur 20m sans avoir recours à un vibreur d'armature dans ce béton C45.
- Un réglage précis du volume de coup de piston sur l'enregistreur de paramètres : cet aspect indispensable du bétonnage en tarière creuse (et par extension à tout pieu bétonné à la remontée de l'outil via une pompe à béton) a été parfaitement maîtrisé par le foreur. Ce réglage permet d'avoir des informations fiables quant au volume passé dans le pieux, aux surconsommations de béton des pieux et donc vis-à-vis de la qualité de bétonnage des pieux.
Par ailleurs, le cadre normatif de l'essai de chargement a évolué il y a peu et oblige à respecter une distance de nu à nu entre le pieu d'essai et le pieu de réaction importante : 4m minimum lorsque le pieu testé est plus court que le pieu de réaction (ce qui est quasiment toujours le cas dans les essais de chargements).
Pour relever ce défi, nous avons conçu, fait dimensionner et fait fabriquer un nouveau massif de réaction constitués de 3 poutres que nous avons dimensionné selon le vérin le plus important utilisé pour les essais en France : 1 500 tonnes.
La poutre principale de 13t et de 7m de longueur déploie ses deux ailes, les poutres secondaires, de 19t et de 12m de longueur qui elles même viennent porter 4 étriers de raccordement aux pieux de réactions.
Le montage complet du massif atteint presque les 60 tonnes mais il a l'avantage de pouvoir être utilisé de plusieurs manières différentes pour s'adapter aux environnements chantier :
- L'utilisation en I avec 1 poutre : la plus économique, seuls deux pieux de réactions sont nécessaires, mais la moins importante en terme de charge maximum : 750t (cette charge plus faible couvre pourtant 100% des essais de chargements statiques que nous avions pu réaliser jusqu'à présent).
- L'utilisation en X avec 2 poutres : solution à quatre pieux de réactions pour un essai ponctuel à charge importante (jusqu'à 1 500t).
- L'utilisation en H avec 3 poutres : c'est l'option choisie à Toulouse qui présente la formation géométrique la plus intéressante pour allier une charge importante (jusqu'à 1 500t) et une quantité d'essais importante à réaliser les uns à la suite des autres (6 en l'occurrence à Toulouse).
Dernier défi, l'environnement du chantier.
Situé en zone occupée par une entreprise dont un chemin d'accès devait être maintenu en tout temps, en bord de voie ferrée en fonctionnement réduisant les mouvements possibles de foreuses et dans un espace physiquement restreint, la vie du chantier a été complexe mais pas insurmontable.
L'organisation du chantier a été pensée en amont pour que les 600 m d'espaces disponibles soient les plus optimisés possible :
- Une procédure de travail aux abords de voies ferrées produite par le département grands travaux et validée par la SNCF nous a permis d'agrandir notre espace de déplacement autorisé pour la foreuse.
- Un atelier éphémère d'assemblage des cages d'armatures et des barres de traction a été pensé pour que :
- Les 12 cages de diamètre 870mm et de 20m de longueur puissent être fabriquées en parallèle de la réalisation des pieux.
- L'atelier éphémère laisse place ensuite à la réalisation des pieux, dont les dernières implantations se trouvaient à l'endroit même où quelques heures plus tôt, les dernières soudures étaient faites.
- Une procédure de manutention des cages a été établie et des outils spécifiques ont été fabriqués pour faire passer les armatures de la position verticale à la position horizontale en toute sécurité et sans mettre à mal le travail des soudeurs.
Inutile de le souligner, ce chantier na pas fait exception à la règle : les plans théoriques des ingénieurs n'auraient pas pu se réaliser sans les équipes travaux qui, fortes de leurs expériences de terrain, ont amené des solutions concrètes pour mener à bien l'ouvrage.
Tous ces défis relevés ont permis de nous distinguer auprès du maître d'ouvrage qui nous a félicité du travail de qualité accompli dans les délais impartis par le marché.
Cela nous donne une position de choix pour la future réponse à appel d'offre du marché de réalisation du métro.
Quand bien même la charge maximum théorique du massif na pas été atteinte, nous avons tout de même poussé à 1 200 tonnes (contrainte de 30 MPa dans le béton !) pour atteindre la rupture géotechnique : une vraie référence dans le monde des fondations spéciales où cette charge n'avait été atteinte qu'une seule fois ces dix dernières années en France sur des pieux bétons.
La réussite de ce chantier traduit la capacité et la compétence technique de Franki Fondation d'atteindre un essai de chargement statique jusqu'à 1 500 tonnes.
Enfin et surtout, la recherche menée grâce à l'analyse de l'instrumentation des 6 pieux d'essais avec pas moins de 180 cordes vibrantes et 12 fibres optiques noyées dans le béton constituera un nouveau développement de notre cahier des charges FrankiStar : il se trouvera enrichi de caractéristiques concernant la molasse Toulousaine.
Bravo et merci pour cette belle réussite d'équipe : le commerce, le bureau d'étude, l'exploitation et le matériel ont mis en commun leur compétences respectives au service de la Recherche et Développement.