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Dans les coulisses d’une intervention de consolidation du sol par injection de résine expansive avec tomographie électrique

Publié le 01 septembre 2015

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Pour consolider et stabiliser le sol sous fondation des ouvrages affectés par un affaissement du terrain, les ménages ont de plus en plus recours aux techniques d’injection de résine expansive. La propreté, la rapidité et l’efficacité sont les atouts décisifs et primordiaux dans le choix de l’intervention. Néanmoins, toutes les injections de résine ne sont pas identiques, notamment la technique appliquée, les résines utilisées, les équipes choisies, peuvent être des facteurs de différence non négligeables. Parmi ces critères de sélection, la « méthode de contrôle » de l’efficacité de l’intervention occupe certainement une place fondamentale.
Dans les coulisses d’une intervention de consolidation du sol par injection de résine expansive avec tomographie électrique - Batiweb

En démonstration, nous allons nous focaliser sur les interventions d'injections de résine avec tomographie électrique et pénétrométrie.

Dans la phase préliminaire et sur demande du Maître d'ouvrage, du Maître d'Œuvre ou d'un Expert : un technicien visite les lieux, prend des photos et réalise une pré-étude concernant la situation des fissures avec le support du Bureau Technique. Ce dernier remet un dossier au géologue responsable de chantier qui est en charge de l'intervention avec les informations, les conseils et les directives nécessaires (plan d'implantation des fondations concernées, analyse préliminaire de l'étude de sol, rapport de repérage réseaux, extrait de la carte géologique de la zone, extrait de la carte d'aléas de retrait-gonflement,…).

L'équipe arrive sur le chantier avec le GEOLAB, un camion-atelier totalement autonome, et repère l'endroit prévu pour le stationnement, qui peut se trouver jusqu'à 70 m du lieu d'injection.

Le camion est stationné et la zone de travail mise en sécurité par l'équipe.

Le géologue accompagne le Maître d'ouvrage, et/ou le Maître d'Œuvre, pour un premier état des lieux avant signature du procès-verbal de début des travaux. Le responsable du chantier demeure ainsi attentif à leurs besoins.

Installation des électrodes pour la tomographie électrique ERT : une fois la correspondance entre le dossier confié et le chantier est établie, le géologue dispose les électrodes. Il choisit donc la géométrie du câblage la mieux adaptée au chantier. Puis, il ordonne les percements et l'installation déterminée des électrodes. Le géorésistivimètre (instrument géotechnique), injecte un courant électrique continu dans une paire d'électrodes (électrodes dites « de courant ») et mesure ainsi la différence du potentiel qui est généré par une seconde paire d'électrodes, dites « de potentiel ».

Ainsi la Résistivité Électrique du terrain est mesurée.

L'objectif de la tomographie ERT3D est donc rétablir au mieux la forme, la position et la résistivité réelle des zones du terrain porteur du bâtiment.

Le résultat final est une image à l'échelle qui représente la distribution en deux ou trois dimensions de la résistivité réelle du sol étudié (figures 1 et 2)

Première acquisition d'images : après installation des électrodes, la première campagne de mesures électriques, dite « à blanc », est menée. Cette première acquisition a pour objectif de découvrir les anomalies électriques du sol des zones affectées par les désordres, ainsi que de relever les caractéristiques électriques des zones stables, prises comme repère.

Dans l'exemple illustré (Fig. 1), une résistivité élevée (couleur rouge) indique la présence de vides, micro-vides, porosité ou du sol plus compact et une conductivité élevée (couleur bleu) indique la présence d'humidité, d'eau et du sol contenant des minéraux.

Aussi, la littérature technique fait référence à des fourchettes, établies et partagées, de valeurs de résistivité qui représentent qualitativement la nature du milieu étudié (voir tableau ci-dessus).

LithologieRésistivité (Ω∙m)
Eau douce (potable) 10 – 100
Eau de mer0.2 – 0.3
Sables secs~1000
Sables saturés en eau douce80 – 150
Limons saturés en eau douce15 – 50
Argiles saturées en eau douce5 – 20
Gravier sec>1000
Gravier saturé en eau douce150-300


Ce diagnostic permet également au géologue d'identifier la meilleure position pour les essais pénétrométriques afin d'obtenir les valeurs les plus représentatives de l'état réel du sol.

Figure 1 – Modèle géoélectrique ERT avant l'intervention, dit «à blanc»
Les essais pénétrométriques DPM30 pré-intervention, dits aussi « à blanc », permettent au géologue d'identifier les valeurs de portance du sol et les croiser avec les données géoélectriques, les résultats de l'étude de sol, l'allure et la position des fissures, ainsi que d'autres éléments techniques, afin de déterminer les points, le nombre et la profondeur des niveaux d'injection de départ (Fig. 2).

Figure 2 - Modèle géologique -géotechnique avant l'intervention: vue en coupe du modèle ERT3D avec le croisement des données tomographiques ERT et DPM
Un ou plusieurs essais DPM30 dits «repère» sont également menés en dehors de la zone d'intervention, permettant d'établir les valeurs de portance des volumes de sol non affaissés.

Une fois le maillage et l'entraxe d'injection déterminés, les percements nécessaires sont réalisés, pistolets et tubes sont positionnés dans les perforations, le tuyau reliant la pompe à l'extrémité d'injection est déroulé pour atteindre la zone à traiter : la phase d'injection débute.

Si nécessaire, les profondeurs d'injection peuvent être modifiées par le responsable de chantier en cours d'intervention, suivant les résultats obtenus par les diagnostics géoélectriques ERT intermédiaires.

En effet, l'outil de monitorage géoélectrique reste en fonction pendant toute la durée des injections, ce qui permet au géologue de surveiller la distribution dans le sol des effets de la consolidation par le biais d'un relevé ERT pour chaque cycle d'injections. C'est à partir des résultats obtenus au fur et à mesure de l'avancement des opérations, que les paramètres d'injection sont ajustés, poursuivant notamment des objectifs tels que la réduction des grandes cavités et de la porosité, le déplacement et/ou la réduction de l'eau interstitielle et tous les effets qui contribuent de manière efficace à compacter et stabiliser le terrain traité.

Dans certains cas, un monitorage géotechnique pendant le traitement est réalisé par la mise en place d'essais pénétrométriques intermédiaires en cours d'injection.

Après les injections le responsable de chantier procède à :
  • l'exécution des essais pénétrométriques DPM30 dans les volumes de sol traité, afin d'en évaluer l'augmentation de la résistance à la pointe et la comparer à celle des essais de repère ;
  • l'exécution d'une dernière mesure géoélectrique ERT, afin d'évaluer les modifications des valeurs de la résistivité électrique dans les volumes de sol traité et les comparées aux valeurs de la première acquisition.

En possession de toutes ces valeurs, le géologue responsable de chantier est en mesure d'interpréter et d'évaluer l'efficacité des injections effectuées, essentiellement en comparant les valeurs en pré et post-intervention respectivement pour les essais pénétrométriques (Fig. 3) et pour le monitorage géoélectrique (Fig. 4).

Figure 3 – Comparaison des essais DPM30 avant, pendant et après l'intervention

Figure 4 – Modèle géoélectrique ERT de post-intervention
Une fois les valeurs de résistivité électrique (ERT) et de résistance à la pointe (DPM30) de la zone affaissée sont ramenées au même niveau ou si possible améliorées que les valeurs de la zone non affaissée prise comme repère, le géologue responsable d'équipe considère le traitement comme abouti et l'objectif de l'intervention atteint.

A contrario, si les résultats intermédiaires de la consolidation ne sont pas satisfaisants, les injections vont continuer jusqu'à l'obtention des valeurs conformes à l'objectif, qui vont permettre de confirmer une réalisation dans les règles de l'art et conformément au Brevet Européen couvrant cette méthode d'intervention.

 

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