Carte technologique pour la réalisation de fondations filantes et de murs de sous-sol monolithiques
Matériaux
- Béton lourd de classes C20/25 – C25/30
- Treillis d'armature et barres pour cages tridimensionnelles
- Cales d'enrobage en plastique ou en béton fibré
- Fil d'acier recuit pour ligatures
- Huile de décoffrage en émulsion pour panneaux de coffrage
- Adjuvants antigel : sels de chlorure (jusqu'à 2 %), potasse, nitrite de sodium (jusqu'à 5 %)
- Adjuvants plastifiants (lignosulfonates, sels d'acides naphténiques ou équivalents)
- Matériaux d'isolation thermique et pare-vapeur : film de polyéthylène, laine minérale, panneaux de polystyrène expansé
Équipement
- Grue sur chenilles d'une capacité de 40 t
- Camions malaxeurs (toupies) et camions bennes de capacité appropriée
- Camion pompe à béton avec flèche de distribution mobile
- Bennes basculantes à béton d'une capacité de 0,5 à 2,0 m³
- Vibrateurs internes électriques à arbre flexible
- Coffrage métallique modulaire unifié démontable
- Bancs-gabarits pour le pré-assemblage des cages d'armature
- Équipement pour le chauffage électrique : transformateurs abaisseurs 380 V / 50-106 V, électrodes en bande, coffrage thermo-actif
1. Travaux préparatoires et organisation du chantier
Avant le début de la construction des structures monolithiques (sur l'exemple d'un bâtiment ayant des dimensions d'axes de 32,1 x 12 m), il est nécessaire d'achever un ensemble de mesures préparatoires. Le fond de fouille doit être réceptionné par un procès-verbal avec un contrôle géodésique obligatoire et la mise en œuvre d'une couche de béton de propreté. L'organisation de l'évacuation des eaux de surface et l'aménagement des voies d'accès pour les engins lourds sont effectués.
Les conditions climatiques du site (y compris les zones avec une température hivernale de calcul allant jusqu'à -34 °C) exigent la préparation de zones spéciales pour le stockage et le pré-assemblage. Les zones d'action des engins de levage (grues sur chenilles d'une capacité de levage de 40 t et plus) sont délimitées en tenant compte des voies de circulation, des emplacements pour les équipements de montage et des points de raccordement des postes de soudage.
L'implantation géodésique des axes s'accompagne du marquage à la peinture indélébile sur la surface du béton de propreté pour une fixation précise du plan de travail des panneaux de coffrage. Le stock de matériaux (treillis soudés, kits de coffrage modulaire) sur le chantier doit garantir l'exécution ininterrompue des travaux pendant au moins deux postes de travail.
- Organisation de l'évacuation des eaux de surface et aménagement des voies d'accès.
- Mise en œuvre du béton de propreté et réception du fond de fouille par procès-verbal.
- Implantation géodésique des axes et traçage des repères d'installation sur la base en béton.
- Installation de l'éclairage provisoire, raccordement des postes de soudage et préparation des bancs pour le pré-assemblage.
2. Travaux de ferraillage et assemblage des cages d'armature
Le ferraillage des semelles de fondation et des murs de sous-sol est réalisé à l'aide de treillis soudés prêts à l'emploi et de cages d'armature tridimensionnelles. Pour les murs de sous-sol, l'assemblage des cages d'armature s'effectue sur des bancs spécialisés (gabarits). Les treillis sont placés sur le gabarit, fixés dans leur position nominale avec du fil à ligaturer, puis pointés par soudage conformément aux exigences de la norme ISO 17660 relatives aux assemblages soudés d'armatures.
Les cages prêtes sont élinguées par la grue et stockées dans la zone de portée. Lors du ferraillage des semelles de fondation, les treillis sont déroulés directement sur place avec l'installation obligatoire de cales d'enrobage en plastique ou en béton fibré pour garantir l'épaisseur nominale stricte de l'enrobage de béton.
Le montage des armatures des murs de sous-sol est effectué après l'installation des panneaux de coffrage de la semelle de fondation. La cage tridimensionnelle est mise en place par la grue et solidement ligaturée avec les attentes ou le treillis inférieur à l'aide de fil à ligaturer. L'ensemble de ces travaux est réalisé par une équipe spécialisée comprenant un grutier, des élingueurs et des ferrailleurs qualifiés.
- Mise en place des treillis d'armature de la semelle de fondation sur des cales d'enrobage.
- Pré-assemblage des treillis des murs de sous-sol sur un banc-gabarit en utilisant la ligature et le soudage électrique.
- Mise en position nominale de la cage d'armature du mur de sous-sol à l'aide d'une grue.
- Raccordement et fixation de la cage du mur aux armatures de la semelle de fondation.
3. Travaux de coffrage et tolérances
Pour former la géométrie des fondations, on utilise un coffrage métallique modulaire unifié et démontable. L'installation commence par la fixation des panneaux de la semelle de fondation à l'aide d'étriers de serrage et de cornières de montage. Les filières sont fixées aux panneaux du caisson inférieur par des crochets de tension et reliées par des serres-joints à clavette selon un schéma « en moulin ».
L'assemblage du coffrage obéit à des proportions normatives strictes : pour chaque 60 cm de hauteur de panneau, 1 rangée de filières est installée ; sur 1 mètre linéaire de surface latérale, 4 crochets de tension et 10 étriers à ressort sont montés ; pour chaque 2 mètres linéaires de longueur de fondation, 1 étai tirant-poussant de support est requis. L'alignement du caisson s'effectue strictement selon les axes géodésiques avec une fixation par des broches métalliques à la base.
Le décoffrage n'est autorisé qu'après que le béton ait atteint une résistance au décoffrage de 1,0 à 1,5 MPa. Le démontage s'effectue dans l'ordre strictement inverse : retrait des étais, déblocage des clavettes, retrait des cornières de montage, démontage des poutres de support et des panneaux. Après le démontage, les surfaces de travail sont nettoyées avec des brosses métalliques et enduites d'un agent de démoulage (huile de décoffrage).
- Installation et fixation des panneaux de la semelle de fondation, montage des filières et des serres-joints à clavette.
- Traçage de repères sur les nervures des panneaux du caisson inférieur et installation de poutres de support à une distance égale à l'épaisseur du panneau.
- Installation des panneaux des murs de sous-sol sur les poutres de support (par lots de 2 à 3 mètres).
- Alignement et fixation des panneaux en position verticale par des étais tirant-poussant.
4. Coulage et serrage du béton
La livraison du béton (classes recommandées C20/25 – C25/30) est assurée par des camions malaxeurs (toupies). Lors de l'alimentation par grue, des bennes à béton à ouverture latérale d'une capacité de 2 m³ sont utilisées, dont l'élingage est effectué par une élingue à deux brins d'une capacité de levage de 5 t. Alternativement, un camion pompe à béton avec une flèche de distribution est utilisé, assurant le coulage du béton depuis 8 positions et un travail cyclique.
Le béton est coulé en continu par couches horizontales d'une épaisseur de 0,3 à 0,5 m. Chaque couche est obligatoirement soumise à une vibration à l'aide de vibrateurs internes. La partie active du vibrateur (l'aiguille) doit pénétrer dans la couche précédemment coulée (encore plastique) sur une profondeur de 50 à 100 mm pour garantir l'homogénéité de la reprise. Le pas de déplacement du vibrateur ne doit pas dépasser 1,5 fois son rayon d'action.
Pour éviter la formation de reprises de bétonnage froides, le recouvrement des couches doit avoir lieu avant le début de la prise de la couche précédente (généralement un délai de 1 à 2 heures entre la semelle et le mur). En cas de grande longueur de mur, le bétonnage est réalisé par plots de coulage de 10 à 12 m avec l'installation d'un coffrage d'arrêt formant des clés de cisaillement dans les reprises de bétonnage. La cure du béton comprend la protection contre l'ensoleillement et une humidification régulière conformément aux prescriptions du laboratoire (selon les normes de la série ISO 22966).
- Réception du béton dans des bennes basculantes ou dans la trémie de la pompe à béton.
- Coulage du béton par couches de 0,3 à 0,5 m depuis des passerelles de travail suspendues.
- Serrage de chaque couche à l'aide d'un vibrateur interne avec pénétration de 5 à 10 cm dans la couche précédente.
- Couverture des surfaces exposées et mise en place d'une cure thermique et hydrométrique pour le béton.
5. Exécution des travaux en période hivernale
Lorsque la température moyenne journalière est inférieure à +5 °C et la température minimale est inférieure à 0 °C, des protocoles de bétonnage hivernal sont mis en place. Pour un module de surface de la structure calculé à 4,37 m⁻¹, on applique les méthodes isothermes (thermos), de chauffage électrique ou l'utilisation d'adjuvants antigel. Le temps de malaxage en centrale et le temps de vibration sont augmentés d'au moins 25 %.
Méthode par adjuvants chimiques : des sels de chlorure (jusqu'à 2 % de la masse de ciment), de la potasse ou du nitrite de sodium (jusqu'à 5 %) sont utilisés conjointement avec des plastifiants. Le mélange est préparé avec des granulats chauffés ; la température à la sortie est de +25…+35 °C, et au coulage, elle ne doit pas être inférieure à +20 °C (admissible par une température extérieure allant jusqu'à -20 °C).
Le chauffage électrique est mis en œuvre selon deux méthodes. La méthode de préchauffage (« thermos chaud ») utilise une tension de 380 V pour chauffer le béton dans les bennes à +70…+90 °C en 5 à 10 minutes. Le chauffage périphérique par électrodes utilise des bandes d'acier (largeur 2 à 5 cm, épaisseur 1 à 2 mm) sous une tension de 50 à 106 V. La vitesse de montée en température du béton ne doit pas dépasser 8 °C/heure afin d'éviter les déformations thermiques. Le contrôle de la température s'effectue toutes les heures pendant les 3 premières heures, puis toutes les 2 à 3 heures.
- Préchauffage du béton dans des bennes équipées d'une isolation thermique à +70…+90 °C (pour la méthode du thermos chaud).
- Coulage continu et accéléré du béton chauffé avec une hauteur de chute libre maximale de 1,5 m.
- Raccordement des électrodes de surface ou du coffrage thermo-actif, augmentation graduelle de la tension de 50-60 V à 106 V.
- Couverture des surfaces non coffrées avec un pare-vapeur et une couche d'isolant thermique immédiatement après le bétonnage.
6. Organisation du travail et sécurité
Pour l'exécution globale des travaux de coulage, des équipes spécialisées sont formées. L'équipe N°1 (conducteur d'engin, monteurs, élingueurs) est responsable du déchargement et de l'élingage. L'équipe N°2 (ferrailleurs, soudeur électrique) effectue la ligature et le soudage des treillis. L'équipe N°3 (monteurs en charpente métallique/coffreurs) réalise le montage, le démontage et l'huilage du coffrage. Les équipes N°4 et N°5 coulent le béton à l'aide d'une grue ou d'une pompe respectivement.
Le montage des éléments de coffrage sur plusieurs niveaux n'est autorisé qu'après la fixation rigide du niveau inférieur. Le stockage de matériaux sur les platelages de coffrage est strictement interdit. La hauteur de chute libre du béton depuis la benne ne doit pas dépasser 1 m par rapport à la surface du béton déjà coulé.
Une attention particulière est accordée au travail avec les conduites de béton : le montage, le démontage et le nettoyage de la tuyauterie ne sont autorisés qu'après la décompression totale (pression atmosphérique). Lors de la purge des conduites à l'air comprimé, tout le personnel non impliqué dans cette opération doit être éloigné à une distance de sécurité d'au moins 10 mètres.
- Vérification à chaque prise de poste du bon état des boucles de levage, des élingues, des bennes et des éléments d'échafaudage.
- Balisage des zones de décompression des conduites de béton et des zones de pré-assemblage des armatures.
- S'assurer du conditionnement en paquets des barres d'armature avec protection des extrémités dans les passages de moins de 1 m de largeur.
- Contrôle de la mise hors tension des vibrateurs électriques lors de leur déplacement et interdiction de les tirer par leurs câbles d'alimentation.
