La technique du voile par passe (VPP) est une méthode de soutènement fréquemment employée, notamment dans les contextes urbains denses, pour la construction de sous-sols ou d'autres ouvrages enterrés. Le voile par passe est une solution de soutènement flexible et économique, particulièrement adaptée aux environnements urbains où l'espace est limité et où les avoisinants sont sensibles aux mouvements de terrain. Initialement développée dans les années 1970, cette technique a connu une évolution significative, passant du béton banché au béton projeté, et s'est étendue à diverses régions et profondeurs. Initiée dans le milieu des années 1970 par les entreprises de gros œuvre, la technique a évolué sur près de 50 ans, passant du béton banché au béton projeté. En premier lieu, les voiles béton par passes alternées sont une méthode de construction efficace pour créer des murs de soutènement robustes sans perturber les propriétés environnantes. Cela dit, les voiles béton par passes alternées, ou VPP, sont une technique de construction ingénieuse utilisée pour créer des enceintes périmétriques robustes sans perturber les propriétés voisines. De fait, ces voiles sont conçus pour retenir des masses de terre, offrant ainsi un soutènement temporaire efficace jusqu’à ce que la structure principale puisse prendre le relais.
Définition et principe du voile par passe
Le voile par passe est un soutènement vertical réalisé en béton projeté par ceintures horizontales successives, appelées "passes". Ces passes sont stabilisées par des butons provisoires ou définitifs, jusqu'à ce que la structure soit reprise par les planchers. L'idée maîtresse de cette technique est de terrasser et de bétonner chaque passe dans la même journée, en tirant parti de l'effet de voûte du terrain entre les passes pour répartir les charges. En premier lieu, les voiles béton par passes alternées (VPP) sont des structures de construction robustes qui permettent de maintenir des masses de terre et de soutenir des excavations sans affecter les propriétés des terrains voisins. Le procédé s’appuie sur une démarche conceptuelle intégrant des investigations spécifiques, une analyse des risques, la définition d’hypothèses géotechniques appropriées, un dimensionnement de projet et la définition de l’instrumentation nécessaire au suivi du comportement de l’ouvrage et des avoisinants. Les recommandations mettent l’accent sur la caractérisation nécessaire des sols pour justifier, en l’absence de blindage, la stabilité du front de taille et le développement d’un « effet de voûte ».
Étapes de réalisation d'un voile par passe
La mise en œuvre d'un voile par passe suit un phasage précis, conforme aux recommandations du CFMS (Comité Français de Mécanique des Sols et de Géotechnique). La préparation de la fouille et le balisage constituent la phase initiale, visant à la délimitation de la zone de travail et à la préparation du terrain. Ensuite, le terrassement d'une passe est effectué par l'excavation d'une ceinture horizontale de 1,50 mètre maximum. Le ferraillage et la projection du béton suivent immédiatement : installation des armatures et projection du béton sur la paroi terrassée. Le béton projeté est mis en œuvre par projection à travers une lance sous une pression importante afin qu’il adhère aux armatures mises en œuvre. Le dimensionnement en phase projet doit permettre l’évaluation des sollicitations en phase transitoire et définitive ainsi que le dimensionnement des semelles de butons installées sous le fond de fouille. Il est important de noter le mode opératoire du terrassement associé aux voiles par passes, qu'il s'agisse de banquette normale ou inversée, de pré-terrassement ou de phasage spécifique.
Conditions d'utilisation optimales
Le voile par passe est particulièrement adapté aux terrains cohérents et homogènes tels que les argiles, les marnes, les craies ou les limons. Il est préconisé pour des projets de faible profondeur, généralement de 1 à 2 niveaux de sous-sol (jusqu'à 7 mètres), dans un environnement urbain dense où la proximité d'autres constructions ou infrastructures sensibles exige une maîtrise rigoureuse des mouvements de sol. L'absence de nappe phréatique, ou la possibilité d'un rabattement temporaire, est une condition sine qua non. Il convient de souligner que les voiles par passes ne peuvent pas être coffrés, et leur technique est faite de manière à ce qu’il y ait qu’une seule face accessible. Le géotechnicien définit les dimensions limites des passes, bien que des valeurs maximales de hauteur (Hmax=1,5 m) et de largeur (Bmax=4 m) aient été précisées dans les recommandations techniques.
Importance des études de sol
La réussite d'un projet de voile par passe repose sur une connaissance approfondie des caractéristiques géotechniques du sol, conformément à la norme NF P94-500. Le processus commence par une étude G2AVP pour valider la faisabilité géotechnique. Le stade G2PRO permet l'étude de conception et le dimensionnement pour définir les dimensions des passes et analyser le comportement des avoisinants. En phase d'exécution (G3), les hypothèses géotechniques sont ajustées sur site et le phasage est planifié. Enfin, l'étude G4 assure le suivi du chantier et le contrôle des déplacements et tassements. Dès la phase conception, une analyse des risques spécifiques est à mener par le géotechnicien pour conclure sur la faisabilité ou non, par tronçon, d’un VPP. La vérification de la stabilité générale, menée en considérant les paramètres drainés (c’, φ’), est essentielle et peut, le cas échéant, remettre en cause la solution technique choisie.
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Le béton projeté et les méthodes de mise en œuvre
Le béton projeté est un élément fondamental dans la réalisation des voiles par passes. Il existe deux principales méthodes de projection : la voie sèche, où le béton est mélangé à sec puis l'eau est ajoutée au moment de la projection, et la voie humide, où le béton est mélangé avec de l'eau avant d'être pompé et projeté. Le choix dépend des spécificités du chantier. Le béton projeté est particulièrement adapté aux ouvrages difficiles à coffrer, tels que les réparations ou les constructions avec des formes complexes. Les études d’exécution doivent définir la méthodologie de suivi des déplacements, vérifier la stabilité générale, l’équilibre horizontal et vertical des voiles, dimensionner les éléments structuraux et établir les plans d’exécution. Le calcul des semelles de buton est à mener à l’ELU (État Limite Ultime) fondamental, tandis que la maîtrise des déformations est assurée par un suivi des déplacements et la recharge des butons au niveau des corbeaux.
Surveillance et gestion des risques
La surveillance constante du chantier est indispensable pour détecter les éventuels problèmes et prendre les mesures correctives nécessaires. Des seuils d'alerte et d'arrêt sont définis pour les déplacements horizontaux. Bien que les déplacements soient difficiles à évaluer par le calcul, des mouvements horizontaux de l’ordre de 2 à 4 cm sont régulièrement observés. Les déplacements admissibles, définis par l’étude de sensibilité des avoisinants, sont à contractualiser. Les sinistres, souvent coûteux, interviennent à différentes phases et sont généralement dus à des erreurs de conception ou d’exécution, comme des ouvertures de passes trop importantes, un butonnage insuffisant ou une poussée hydrostatique excessive. L'utilisation de jauges de déplacement permet de surveiller et d'ajuster les efforts dans les butons en temps réel, garantissant ainsi le contrôle de la sécurité et la stabilité du chantier.
Reprise en sous-œuvre par voile par passes alternées
La reprise en sous-œuvre est une intervention cruciale visant à consolider ou remplacer les fondations d'un ouvrage existant sans nécessité de démolition. La méthode du voile par passes alternées, parfois appelée "en touche piano", est une approche couramment utilisée dans ce cadre. Le processus consiste à excaver les terres sous les fondations existantes par couches successives, tout en blindant le pourtour de la fouille. Des supports temporaires (poutres en bois ou métal) sont installés pour assurer la stabilité avant le bétonnage. Les portions de voile sont réalisées de manière alternée (tranches en attente puis tranches terminées) pour assurer une continuité de support de la construction existante. Cette technique est moins invasive que d'autres car elle n'oblige pas à déchausser la semelle sur toute sa longueur en une seule fois. La solidarisation des tranches est indispensable pour créer un mur monolithique capable de supporter les charges verticales et les poussées du terrain.
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