ArcelorMittal

Support

Mise en oeuvre

NEW: Sheet Piling app available for iPad and Android devices

App Store Google Play
Decoration

Mise en oeuvre

Pour mener à bien le fonçage de palplanches, il est essentiel de disposer d'une bonne connaissance du site afin de pouvoir en apprécier finement la topographie et la géologie. Une fois le profil de palplanche adéquat déterminé, le succès de la mise en œuvre dépend du choix d'un système de fonçage approprié.

Les systèmes de fonçage modernes se classent en trois catégories : matériels de battage, de vibrofonçage ou de vérinage.

Le battage correspond aux moutons à chute libre, moutons diesel, marteaux hydrauliques à double effet et trépideurs.

 

Moutons à chute libre

Ce type de mouton convient sans problème pour le battage des palplanches, quel que soit leur profil et quel que soit le sol. On recommande un rapport du poids du mouton au poids de la palplanche, casque compris, de 1:2 à 2:1. Grâce à la précision de ses commandes et dans des conditions d'utilisation correctes, il est possible d'utiliser 75 à 80% de l'énergie nominale. Le mouton est relevé au moyen d'un câble, de la vapeur ou de la pression hydraulique.

 

Moutons Diesel

Un mouton diesel est principalement constitué d'un cylindre, d'un piston et d'une enclume reposant au fond du cylindre.

Pour amorcer le mouton à simple effet, le piston est soulevé jusqu'à une hauteur donnée et relâché automatiquement. En tombant, il comprime l'air dans la chambre de compression et active la pompe à carburant qui pulvérise du carburant au somment de l'enclume. La percussion du piston sur l'enclume atomise le gazole, qui s'enflamme dans l'air fortement comprimé. Cette énergie explosive propulse le piston vers le haut tout en repoussant la palplanche vers le bas, ce qui relance le cycle du mouton.

Les moutons diesel donnent des résultats particulièrement bons dans les sols cohérents ou très denses. Pour des sites de caractéristiques normales, il est d'usage de choisir un rapport du poids du mouton au poids de la palplanche, casque de battage inclus, de 1:2 à 1,5:1. Les casques de battage répondent à la nécessité de protéger la tête des palplanches durant le battage.

 

Marteaux hydrauliques  

La dénomination correcte devrait être mouton hydraulique à double effet.

Ce type de marteau se compose d'un piston enfermé dans un carter et levé par pression hydraulique. Dans sa chute, le piston reçoit un surcroît d'énergie, qui produit une accélération de 2 g. La course maximale de 1 mètre correspond ainsi à une chute libre de 2 mètres.

Ces marteaux délivrent une énergie maximale par coup qui va de 35 kNm à 3000 kNm pour une cadence de 50/60 coups par minute. Le fonçage est optimisé grâce à un système de commande électronique. De par leur conception, les marteaux hydrauliques peuvent intégrer tout une série de dispositifs de sécurité, de surveillance et d'affichage. L'énergie nette appliquée à la palplanche est mesurée à chaque frappe et affichée sur un panneau de commande. Elle peut être réglée de manière continue entre la valeur maximale et 5 % de la valeur maximale, voire moins.

Le marteau hydraulique à double effet fonctionne quelle que soit l’inclinaison, aussi bien au-dessus qu’au-dessous du niveau de l'eau ; il convient à la fois à l'arrachage et au fonçage. Pour des sites de caractéristiques normales, il est d'usage de choisir un rapport du poids du mouton au poids de la palplanche, casque de battage inclus, de 1:1 à 1:2. Un marteau lourd avec une course brève sera toujours préférable, afin de réduire au minimum à la fois l'endommagement des têtes de palplanches et le niveau de bruit.

À ce jour, pour le battage des palplanches, seul l'usage de marteaux hydrauliques à double effet délivrant une énergie par coup de 35 kNm à 90 kNm a été rapporté ; des moutons plus puissants sont considérés comme trop lourds.

 

 Trépideurs 

Dans les trépideurs, ou moutons à double effet, les mouvements ascendants et descendants du piston sont produits par de l'air comprimé ou de la vapeur.

L'air ou la vapeur est acheminé jusqu'au carter de distribution qui contient une vanne envoyant alternativement la pression de part et d'autre du piston mobile, tandis que le côté opposé est connecté au système d'échappement.

Lorsqu'elle retombe, la masse percute une enclume plate qui est fixée au cylindre et placée sur la tête de la palplanche subissant le battage. Le piston remonte sous l'effet de la pression qui à nouveau le chasse contre l'enclume.

A poids total égal, le poids du piston des trépideurs est largement inférieur à celui des moutons à chute libre. Il représente seulement 10 à 20 % du poids total du marteau, mais son efficacité est renforcée  par la pression (5-8 bar) appliquée sur l'extrémité supérieure du piston.

A poids total égal, le poids du piston des trépideurs est largement inférieur à celui des moutons à chute libre. Il représente seulement 10 à 20 % du poids total du marteau, mais son efficacité est renforcée  par la pression (5-8 bar) appliquée sur l'extrémité supérieure du piston.

 

 Vibrateurs

Ces matériels appliquent des vibrations aux palplanches pour leur permettre de traverser certaines couches de sol.

Par principe, le vibrofonçage vise à réduire le frottement entre la palplanche et le sol. Les vibrations désolidarisent  temporairement le sol autour de la palplanche, en provoquant une faible liquéfaction, ce qui entraîne une diminution sensible de la résistance entre sol et palplanche. De sorte, il est possible d'enfoncer le profil  dans le sol en appliquant une charge très faible, à savoir la masse propre de la palplanche plus celle du vibrateur. Le vibrateur génère des oscillations à l'intérieur d'un boîtier vibrant dans lequel des masses excentriques sont entraînées par un ou plusieurs moteurs. Les masses tournent à la même fréquence mais dans le sens opposé, ce qui élimine la composante horizontale des forces, ne gardant opérationnelle que la composante verticale. Les vibrateurs peuvent être actionnés par un moteur électrique, un moteur hydraulique ou les deux.

Des pinces hydrauliques montées sous le boîtier vibrant assurent la fixation sur les profils et leur transmettent les mouvements oscillants. La grue à laquelle est suspendu le vibrateur doit être isolée du boîtier vibrant par des coussins en caoutchouc ou des éléments à ressort. La possibilité de faire varier  la vitesse des vibrateurs hydrauliques permet d'adapter la fréquence du système aux variations des caractéristiques du sol..

Dans la gamme des vibrateurs standards, la fréquence varie de 800 à 1800 trs/min et les forces centrifuges montent jusqu'à 5 000 kN. Les machines de fonçage à haute fréquence montent jusqu'à 3 000 trs/min. Les vibrations élevées qu'elles développent s'atténuent très rapidement, et ne causent ainsi que peu de problèmes aux structures avoisinantes. Les performances de pénétration dépendent principalement des conditions de sol.

Dans les moteurs les plus récents, l’excentricité des masselottes n’est effective qu'une fois la fréquence de travail atteinte. Ceci signifie que la fréquence du sol est franchie avec une amplitude nulle, ce qui évite la génération des vibrations dans le sol au démarrage et à la mise à l'arrêt.

 

  Presses à palplanches

L'élimination du bruit généré par le battage des palplanches, qui, pendant des années, avait été considéré comme une nuisance qu'il fallait tolérer, a constitué l'objectif premier du développement des presses à palplanches, comme alternative aux méthodes classiques.

Développées à l'origine pour leur silence, ces machines sont également largement appréciées pour l'absence de vibrations qu’elles permettent.

Les presses, particulièrement adaptées à une utilisation dans des sols cohérents, sont actionnées hydrauliquement. Elles tirent la majeure partie de leurs forces de réaction du frottement latéral mobilisé par les palplanches précédemment foncées. Dans les systèmes standards, la presse consiste en une tête transversale  contenant les vérins hydrauliques et un bloc hydraulique monté sur la tête.

Les palplanches sont disposées en panneaux, sur lesquels la presse est installée au moyen d'une grue.

Les vérins sont fixés sur les palplanches et le fait de mettre deux vérins sous pression, les autres étant verrouillés, permet d'enfoncer deux palplanches à la fois dans le sol, jusqu'à l'extension maximale des vérins. Une fois que tous les vérins ont atteint leur course maximale, ils sont rétractés simultanément, la presse s'abaisse et le cycle reprend ensuite jusqu'à achèvement complet.

Des presses de ce type peuvent développer des efforts allant jusqu'à 300 tonnes.

 

D'autres types de presses enfoncent une palplanche après l'autre jusqu'à la profondeur finale, tout en se déplaçant et en s'appuyant sur les palplanches déjà foncées. Une fois installées, ces machines opèrent sans grue, et utilisent la force de réaction des palplanches déjà en place. Ces machines peuvent s'adapter à certaines constructions circulaires, si nécessaire.

 

Systèmes spéciaux

En dehors des systèmes de fonçage ordinaires, il existe de nombreux dispositifs particuliers conçus pour des applications ou des travaux spéciaux ; citons notamment :Impact hammers incorporating a special cushion system formed out of steel springs or inert gas to transmit the driving energy to the pile more smoothly and over a longer period of time.

  • les moutons de battage comprenant un système d'amortissement spécial sous forme de ressorts en acier ou d'un gaz inerte, destiné à transmettre l'énergie de battage à la palplanche de manière moins brutale et sur une plus longue durée.
  • un système combinant simultanément vibrofonçage et vérinage des palplanches.
  • un mouton à impulsion actionné hydrauliquement, mais avec une cadence extrêmement rapide.
  • un système de fonçage combinant simultanément battage et vibrofonçage des palplanches.