Pieux vissés: caractéristiques, avantages et inconvénients

La fondation de la maison est l'un des éléments les plus complexes et les plus chers de sa conception. Dans le même temps, le processus de sa création est très long - dans la plupart des cas, il s'agit d'une étape limitante de la construction. Malheureusement, il n'est pas rare que des développeurs peu scrupuleux enfreignent consciemment les technologies et les normes afin d'achever les fondations dès que possible et de passer aux étapes suivantes des travaux. Souvent, les clients eux-mêmes les poussent à le faire, et il leur semble que rien ne se passe sur le chantier depuis trop longtemps. Une ruée excessive à ce stade conduit au fait que bientôt les résidents de la nouvelle maison ont des problèmes - la fondation s'affaisse et, par conséquent, toute la structure commence à s'effondrer lentement.

Y a-t-il un terrain d'entente ici? Est-il possible de monter rapidement une fondation solide et fiable? Il s'avère, peut-être. Les piles de vis viennent à la rescousse dans ce cas. La création d'une fondation sur des pieux vissés ne nécessite pas seulement un ou deux mois, mais seulement quelques jours.

Pourquoi ces piles ne sont-elles toujours pas utilisées partout? Pourquoi les nouvelles maisons ne poussent-elles pas aussi vite que les champignons après la pluie? Pour répondre à ces questions, vous devez connaître non seulement les avantages, mais également les inconvénients des pieux vissés pour la fondation, afin d'avoir une idée des limites de leur application. N'oubliez pas que la fondation est une question très responsable, et lorsque vous choisissez une solution de conception, vous devez vous fier principalement à vos propres connaissances, et non aux assurances publicitaires des fabricants, aux promesses des constructeurs ou aux exemples de voisins et de connaissances.

L'histoire de l'apparition des pieux vissés

L'histoire des pieux vissés remonte à près de deux siècles. Un coup dans le domaine de la construction de fondations sur pieux a été réalisé par le talentueux ingénieur irlandais Alexander Mitchell. En 1833, il a breveté les «Mitchell Screw Piles», qui pouvaient être installés dans des sols en mouvement, comme le fond sablonneux d'un étang ou de limon.

La première structure majeure érigée sur de tels pilotis a été le phare de Maplin Sand, construit à l'embouchure de la Tamise dès 1838. Sa fondation était constituée de neuf pieux avec des bouts de vis de 120 cm de diamètre, tordus dans le sol à une profondeur d'environ 7 mètres. Au cours des années suivantes, plusieurs autres phares ont été construits sous la direction de Mitchell dans toute l'Angleterre. Certains d'entre eux sont restés inchangés à ce jour.

Plus de 150 phares en Amérique du Nord, un brise-lames à Portland, un viaduc et des ponts à Bombay, un chemin de fer à Baroda, une jetée à Madras et de nombreux autres objets importants ont été construits au milieu du XIXe siècle à l'aide de pieux Mitchell.

En Russie, les pieux vissés n'ont été découverts que dans la seconde moitié du XIXe siècle. Les ingénieurs russes ont rapidement apprécié tous les avantages de cette invention, en particulier lorsqu'ils travaillaient dans le pergélisol des régions septentrionales du pays ou dans les sols faibles et inondés des zones côtières. Très vite, les pieux vissés ont commencé à être largement utilisés dans la construction de structures d'ingénierie à des fins militaires (le support à vis-cadre pour la construction à grande vitesse de fondations de ponts pliables est utilisé par nos militaires jusqu'à présent), et plus tard dans le génie civil.

Les pieux vissés en acier sont activement utilisés dans le monde entier aujourd'hui. Ils recourent à leur aide là où une construction à grande vitesse est nécessaire: lors de l'installation de différents types de supports, du déploiement de stations de pompage et de forage, de la pose de pipelines, de la construction de camps temporaires pour les travailleurs, etc.Ces produits sont les plus demandés par les sociétés pétrolières et gazières, les constructeurs militaires et industriels et les entreprises effectuant des travaux de restauration. Les organismes de construction impliqués dans la construction de bâtiments résidentiels sont présents sur cette liste, mais loin d'être des leaders. Bien sûr, les fondations sur pieux vissés pour les bâtiments résidentiels sont érigées, mais dans la plupart des cas, nous parlons de construire dans des zones difficiles d'accès ou des sols difficiles, de réparer les fondations problématiques des vieux bâtiments résidentiels et de fixer les bâtiments sur les pentes.

Conception et caractéristiques des pieux vissés

Quels sont les pieux vissés qui ont si rapidement gagné en popularité auprès des constructeurs du monde entier? Quelles variétés d'entre eux existent? À quelles caractéristiques des pieux vissés dois-je faire attention en premier lieu?

Un pieu vissé se compose d'un tronc et d'une lame situés à son extrémité. Grâce à ce dernier, ce type de pieu est enfoui dans le sol par vissage et non colmatage.

1. Le tuyau. 2. La tête attachée au sommet de la pile. 3. Lame en forme de spirale. 4. Revêtement anticorrosion. 5. Trou technologique pour le réglage de la tige.

Il existe plusieurs variétés de pieux vissés en acier. Le choix en faveur d'un type particulier est basé sur une analyse des caractéristiques du sol dans cette zone et de la charge estimée sur la fondation. Souvent, même sur un site, différents types de pieux sont utilisés, ce qui vous permet de répartir uniformément la charge.

Type de pointe de vis

Les pointes de pieux vissés, servant à faciliter leur immersion dans le sol, peuvent être soudées ou coulées.

Pieu vissé avec pointe soudée.

Les pointes de fonte sont beaucoup plus chères et leur utilisation n'est justifiée que dans le cas de travaux avec des sols particulièrement denses, y compris le pergélisol, et contenant également de grandes inclusions d'origine naturelle ou technogénique. La pointe en fonte durable lors du vissage des pieux détruit facilement les obstacles sur son chemin et ne se déforme pas en même temps.

Pieu vissé à pile.

Nombre de lames

Par le nombre de lames, les piles de vis sont divisées en une seule et plusieurs lames (le nombre de lames sur un arbre dans certains cas peut atteindre six pièces). Les premiers sont destinés exclusivement aux sols denses à faible mobilité.

Pieu vissé à lame unique.

Les seconds sont plus universels, bien que leur objectif principal soit les sols mous à faible capacité portante, car les pieux à lames multiples sont plus résistants à divers types de charges - traction ou, inversement, pressage et horizontal. L'efficacité maximale des pieux vissés à lames multiples peut être obtenue en sélectionnant correctement le nombre de lames, la distance optimale entre elles, leur pas et leur angle.

Pieu vissé bipale.

Taille de la lame

Par la taille des lames, les pieux vissés sont divisés en lames larges (le diamètre des lames est au moins une fois et demie le diamètre du tronc) et en lames étroites. Grâce à la surface d'appui accrue, les pieux à pieux larges sont très efficaces dans les sols meubles.

Pieux vissés à large lame.

Les lames à lame étroite ont leur propre spécialisation - en particulier les sols denses ou très gelés (il est impossible de «visser» un tas à lames larges dans un tel sol en raison du risque considérablement accru de briser ou de déformer les lames). Le diamètre des pales d'un pieu vissé selon la norme internationale ICC AC358 (Helical Foundation Acceptance Criteria) peut varier de 200 à 350 mm.

Pieux vissés à lame étroite.

L'épaisseur du métal d'un pieu vissé

La caractéristique structurelle la plus importante d'un pieu vissé est l'épaisseur du métal à partir duquel les parois de son tronc sont fabriquées. Le calcul de l'épaisseur requise se fait non seulement en fonction de la charge estimée sur le pieu, mais également des conditions de son fonctionnement. Le fait est que la réduction de l'épaisseur de paroi du pieu due aux processus de corrosion conduit finalement à une réduction de sa durée de vie.Selon la norme ICC AC358 susmentionnée, l'épaisseur minimale de la paroi du puits de pieu doit être de 8 mm dans un sol neutre et de 9,5 mm dans un sol avec une activité chimique accrue.

Naturellement, les ingénieurs domestiques ont également réalisé l'importance d'un paramètre tel que l'épaisseur du métal utilisé pour fabriquer les pieux vissés. Le guide «Pieux et fondations sur pieux», publié en URSS en 1977, a déclaré que le puits de pieux devrait être fait de tuyaux sans soudure produits par laminage à chaud avec une épaisseur de paroi d'au moins 10-14 mm. Cependant, dans la norme de construction russe moderne SP 24.13330.2011 «Fondations sur pieux», un paramètre tel que l'épaisseur de paroi de la tige d'un pieu vissé n'est pas du tout pris en compte et n'est pas normalisé.

Nous ne ferons pas d'hypothèses sur la raison pour laquelle cela s'est produit, la conséquence est importante. De nombreux fabricants nationaux profitent de l'absence d'exigences strictes pour la construction de pieux en acier dans les normes russes et ignorent consciemment les normes internationales. La volonté de maximiser les profits entraîne une perte de qualité.

La plupart des pieux vissés produits dans notre pays ont une épaisseur de paroi ne dépassant pas 3-4 mm. En même temps, ils sont fabriqués à partir de tuyaux soudés avec une résistance à la corrosion réduite. Et la qualité du revêtement de protection anticorrosion, en règle générale, souhaite le meilleur: souvent, il «se renverse» déjà lors du transport des pieux.

Bien sûr, en Russie, ils sont capables de produire (et non seulement de savoir comment, mais aussi de produire!) Des pieux dont la qualité répond à toutes les exigences de la norme internationale ICC AC358. Cependant, en raison de leur coût élevé, dans la plupart des cas, ils ne peuvent pas résister à la concurrence des pieux en béton armé conventionnels installés dans un puits pré-foré.

Il est nécessaire de prendre en compte l'épaisseur du métal non seulement de l'arbre du pieu, mais aussi de ses lames. Lors de la construction d'objets temporaires ou légers, il est permis d'utiliser des pieux avec des lames plus fines que 5 mm. Lors de l'érection de grandes structures conçues pour un fonctionnement à long terme, la norme internationale recommande l'utilisation de pieux d'une épaisseur de lame de 9,5 à 12,5 mm.

Revêtement protecteur anticorrosion

Pour réduire l'influence des processus de corrosion sur les caractéristiques de résistance des pieux en acier installés dans des sols agressifs, non seulement augmenter l'épaisseur de ses murs, mais également appliquer un revêtement protecteur supplémentaire. Les méthodes les plus couramment utilisées de protection anticorrosion des pieux en acier sont la galvanisation et l'application d'un revêtement spécial en polymère (polyuréthane, époxy, etc.). Selon ICC AC358, l'épaisseur de la couche de protection en polymère doit être d'au moins 400 microns.

Avantages de la fondation sur pieux vissés

Vitesse d'installation

La vitesse d'installation élevée est peut-être l'avantage le plus important des pieux vissés, car dans le secteur de la construction, ils apprécient le temps comme rien d'autre. La pile de vis est prête à l'emploi immédiatement après l'installation. Même le bétonnage du jeu interne de l'arbre du pieu n'entraîne pas de temps d'arrêt sur le chantier: il n'est pas nécessaire d'attendre que le béton gagne en résistance, car la charge sur le pieu est principalement perçue par sa coque en acier.

Faible bruit lors de l'installation de la fondation

Le faible bruit lors de l'installation est le principal avantage des pieux vissés par rapport aux pieux battus. Le processus d'enfoncement de ce dernier dans le sol s'accompagne non seulement de bruit, mais aussi de vibrations. Les effets des vibrations au sol peuvent endommager diverses structures situées à proximité immédiate du chantier.

Petit prix

Le faible coût de la fondation sur pieux vissés par rapport au coût de toutes sortes de fondations en béton armé est principalement dû à une réduction significative du volume des travaux terrestres.

La capacité de résister à diverses charges de traction

Cette capacité est due à la présence de lames dans les pieux vissés.Grâce à ses lames, ces pieux peuvent être installés sur des plates-formes inégales (ce qui signifie qu'ils conviennent parfaitement aux bâtiments situés sur des pentes) et à n'importe quel angle par rapport à la verticale.

Pas besoin d'obtenir une grande quantité de terre

Une petite quantité de terre déplacée lors de l'installation des pieux vissés permet d'effectuer des travaux à proximité des bâtiments existants.

Ils peuvent être utilisés dans diverses conditions.

La simplicité météo-climatique des pieux vissés s'exprime par le fait qu'ils peuvent être utilisés dans une plage de température assez large, n'ont pas peur de la montée des eaux souterraines et du gonflement du sol, et ne nécessitent donc pas de drainage obligatoire du chantier.

Réutilisable

L'une des applications des pieux vissés est la construction de structures temporaires. Une fois qu'un tel bâtiment a terminé ses fonctions et a été démantelé, les pieux vissés peuvent être retirés du sol et réutilisés si nécessaire.

Il convient de noter que seuls les pieux vissés fabriqués industriellement, dont la qualité est conforme aux critères d'acceptation de la Fondation internationale de construction hélicoïdale ICC AC358, présentent tous ces avantages.

Inconvénients de la fondation sur pieux vissés

L'utilisation de pieux vissés présente un certain nombre de limitations, que de nombreux fabricants essaient malheureusement de garder le silence. Dans les conditions où les entreprises impliquées dans la pose de fondations vont facilement à la violation des normes technologiques, vous, en tant que client, devez avoir au moins une idée générale des cas dans lesquels il n'est pas souhaitable ou totalement inacceptable d'utiliser des pieux vissés.

Incapacité à utiliser dans les zones d'activité sismique

La construction de bâtiments sur les fondations de pieux vissés n'est autorisée que dans les zones sans ou, à la limite, avec une activité sismique modérée.

Incapacité à utiliser dans les sols provoquant une corrosion rapide des métaux

Les pieux vissés en acier ne doivent pas être utilisés dans les sols avec une résistance électrique inférieure à 10 Ohm * m, dans les sols avec un pH inférieur à 5,5, ainsi que dans les sols à haute teneur en composés organiques. La raison de ces limitations est le taux élevé de corrosion électrochimique de l'acier dans ces conditions. Le promoteur responsable, qui n'est pas indifférent à la longévité de la construction en cours de construction, avant de décider de l'utilisation de pieux vissés en acier, est simplement obligé de déterminer toutes les caractéristiques de sol nécessaires sur ce chantier. S'il n'est pas possible de déterminer l'agressivité du sol, respecter les exigences adoptées pour les pieux installés dans des sols à très forte activité de corrosion.

Il est interdit de pénétrer les pieux vissés dans le sol rocheux.

Cette catégorie de sols comprend les décharges de scories et les décharges pour les déchets de construction. Toute inclusion solide peut endommager les lames ou même l'arbre de la pile de vis lors de son installation.

Il est recommandé d'éviter l'utilisation de pieux vissés sur des sols qui n'offrent pas un support latéral suffisant.

Ceux-ci comprennent, par exemple, la tourbe, les sables limoneux meubles, etc. Si la nécessité d'installer de tels pieux dans un sol fluide existe toujours, il est nécessaire soit de les relier de manière fiable les uns aux autres, soit d'approfondir significativement. Conformément aux exigences de la norme ICC AC358, un pieu vissé dans des sols solides doit être enfoui au moins 1,5 m, dans des sols mous - au moins 3 m.

Nous donnons un exemple: l'installation d'un pieu vissé de 2,5 m de long dans la zone où se trouve une couche de tourbe à une profondeur de 2 m est inacceptable, car dans ce cas, le pieu sera privé du support latéral nécessaire du sol.

Facteurs affectant la durabilité des pieux vissés

La publicité garantit que la fondation sur pieux vissés peut durer au moins un siècle. Est-ce vraiment le cas, ou s'agit-il simplement d'un autre stratagème de marketing? La pratique montre que cela est tout à fait possible, car certains des phares érigés sous Mitchell sont toujours debout.Cependant, nous nous intéressons davantage au sort non pas d'un phare dans une Europe lointaine, mais d'une petite maison de campagne quelque part dans la région de Moscou, dans l'Oural ou sur les rives de l'Yenisei. Combien de temps restera-t-il, érigé sur la fondation de pieux vissés fabriqués non pas quelque part et une fois, mais ici et maintenant?

Sur la base de données expérimentales, la durée de vie des pieux vissés en acier dans des sols avec différentes résistances électriques a été estimée. Selon ces estimations, dans des sols à faible corrosivité (par exemple du schiste sec ou du sable sec), les tas de métal non galvanisé dureront au moins 300 ans, et en métal avec un revêtement protecteur - 800 ans ou plus. Impressionnant, non? Cependant, il s'agit d'un sol idéal en termes de capacité (ou plutôt d'incapacité) à provoquer la corrosion du métal.

À titre de comparaison, considérons une autre option limitative. Dans les sols à très forte corrosivité (sol marin, limon, argile humide, tourbe), la durée de vie moyenne prévue d'un pieu vissé en acier n'est que de 30 ans (si le pieu est en métal galvanisé, ce chiffre passera à 70-75 ans).

Une mise en garde importante doit être faite. Au cours de tous ces calculs, il a été supposé que la pile a été produite conformément à la norme ICC AC358 utilisée en Occident, c'est-à-dire l'épaisseur des parois de son tronc est de 8 mm. Mais il est presque impossible de trouver des piles de vis de tubes en acier laminés à chaud avec une telle épaisseur de paroi sur le marché russe. Combien de temps durera le «standard» de la production nationale dans un environnement agressif, à savoir un pieu fait d'un tuyau soudé avec une épaisseur de paroi de 3-4 mm est inconnu de tout le monde, mais nettement moins de 30 (75) ans.

De ce qui précède, il s'ensuit que les 100 ans de service de fondation sur pieux vissés promis dans la publicité ne sont que de vains mots. Les piles peuvent durer beaucoup plus longtemps et beaucoup moins - tout dépend de la qualité des produits et des conditions de fonctionnement, ce qui n'est pas mentionné dans la publicité.

En général, la durée de vie des pieux vissés dépend de trois paramètres principaux:

• l'épaisseur de l'acier utilisé pour fabriquer le puits et les pales du pieu,
• l'épaisseur et la qualité du revêtement protecteur anti-corrosion,
• l'activité chimique du sol dans cette zone.

Sans connaître ces caractéristiques des pieux et les conditions de fonctionnement, on ne peut même pas faire d'hypothèses sur leur durée.

La pratique de l'échaudage des pieux vissés avec des faisceaux de canaux ou d'angles métalliques, répandue chez nos constructeurs, contribue à une diminution de la durée de vie des pieux vissés. Bien entendu, la disposition de tels faisceaux entre pieux est justifiée lors de l'installation de la fondation dans le sol avec un faible support latéral. Cependant, la connexion de pieux en acier avec des ponts en matériau conducteur entraîne une accélération de la corrosion électrochimique du métal.

Afin d'éviter l'apparition de courants vagabonds, contribuant à l'accélération des processus de corrosion, les pieux en acier ne doivent pas avoir de connexion galvanique entre eux, ainsi qu'avec d'autres éléments de construction en acier. Pour connecter les pieux en un seul système, vous devez utiliser un feuillard en bois ou un feuillard métallique, dont les éléments sont connectés aux pieux au moyen de pinces isolées des pieux avec un matériau diélectrique.

C'est en fait tout ce dont nous voulions vous parler aujourd'hui. Vous connaissez maintenant tous les avantages et les inconvénients des pieux vissés et, nous l'espérons, compris l'idée principale que nous avons essayé de vous transmettre. Les pieux vissés sont un excellent choix pour créer une fondation, mais ils ne peuvent pas être utilisés toujours et pas partout. Seul un professionnel peut déterminer la possibilité d'utiliser des pieux vissés dans chaque cas. Croyez-moi, le coût d'attirer un spécialiste est incommensurablement inférieur au coût d'élimination des erreurs commises lors de la conception et de la construction de la fondation.

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