Ancrages directs et forages de confortement

Quelles techniques pour les ancrages  ?

Les ancrages résultent d’un procédé technique de réalisation d’un trou (par tous moyens de forages adaptés à la configuration de terrain rencontrée), d’introduction d’une armature métallique filetée (ou synthétique) et de scellement de celle-ci au support (rocher / terrain meuble), une tête d’ancrage constituée d’une plaque et d’un écrou visible permet un serrage définitif de l’ancrage.


La réalisation d’ancrages est la base de notre métier
puisque les ancrages servent soit à la fixation d’éléments d’ouvrages de protections (grillages plaqués, grillages pendus / ASM / écrans pare pierres, écrans pare blocs, pare avalanches / filets de câbles, canevas de câbles,…) soit au confortement directement au rocher instable.

La performance des ouvrages de protection et/ou de confortement est directement liée à la parfaite exécution des ancrages qui les constituent. La longueur et le diamètre des forages préalables à réaliser doivent être calculés par un bureau d’études géotechniques dans le cadre d’une étude spécifique (G2 / G3) et d’essais de convenance (essais d’arrachement destructif de convenance sur ancrage qui établit la résistance des sols ou l’on souhaite venir s’ancrer).

Les clous et tirants pour réaliser des ancrages

Dans le cadre de la réalisation d’ancrages, on retrouve essentiellement 2 nomenclatures différentes qui caractérisent le besoin ou l’utilisation de ces ancrages et selon deux normes différentes.

Les clous pour du clouage direct

On parle soit de clous (application de la norme Clouterre) pour du clouage direct (fixation d’ouvrages , confortement, ancrage passif, clouage systématique par paroi clouées ou parois clouées sèches,…) ou la longueur intégrale du trou de forage et armatures sont scellées. 

Les tirants pour enserrement

Soit on parle de tirants (application de la norme TA 95) souvent actifs pour réaliser l’enserrement d’une zone comprise entre la zone scellées (fond de trou) et la zone de tête d’ancrages serrée au couple définit dans le cadre d’études géotechniques.Le tirant induit donc naturellement une zone non scellée dont on a estimé qu’il serait souhaitable quelles soit comprimée pour que la pression exercée entre le serrage de la tête d’ancrage et la zone de fond de trou scellée comprime et stabilise la zone de “vide” non scellée. La longueur des tirants est très variable de quelques mètres à plusieurs dizaines de mètres, par la même, la longueur non scellée peu être variable également de l’épaisseur proche de zéro jusqu’à plusieurs dizaines de mètres. Les ancrages sont scellés au moyen de coulis de ciment pur (ciment + eau), ils peuvent être préalablement équipés de chaussette géotextiles pour limiter les pertes de coulis dans les terrains présentant des vides ou des fissures / failles. L’injection peut également être réalisée au moyen de mortier fin pour limiter les pertes.

Les techniques de forages pour réaliser des ancrages

Pour réaliser des ancrages directs, il existe plusieurs techniques qu’il est important de maitriser pour choisir de manière la plus pertinente, la technique la plus adaptée au terrain à forer :

Forage en roto percussion destructeur avec évacuation des cuttings par air comprimé

Forage en roto percussion destructeur avec évacuation des cuttings (poussières de forage dues à la destruction du sol au droit du forage) par air comprimé est la technique “traditionnelle” la plus fréquemment utilisée dans des terrains de bonnes cohésions (parois du trou de forage qui se tiennent). Cette technique peut être réalisée par des machines de forages équipés de marteaux hors trous ou fond de trou et consiste à détruire le terrain au diamètre souhaité par roto percussion du taillant et d’évacuer les poussières produites par l’air comprimé (compresseur de chantier) passant dans le train de tiges creux puis par les trous présents sur le taillant, donc l’air comprimé sort directement en fond de trou pour pousser les cuttings hors du trou.Les ancrages sont scellés au moyen de coulis de ciment pur (ciment + eau), ils peuvent être préalablement équipés de chaussette géotextiles pour limiter les pertes de coulis dans les terrains présentant des vides ou des fissures / failles.L’injection peut également être réalisée au moyen de mortier fin pour limiter les pertes. Technique la moins couteuse qui permet des rendements convenables selon la puissance des machines utilisées mais il est nécessaire que les terrains se “tiennent”.

Forage auto forant (en roto percussion destructeur avec injection continue)

Forage en roto percussion destructeur avec injection continue appelée aussi forage “autoforant” ou “à barres et taillants perdues”.Cette technique est à adopter dans les terrains meubles, boulants, avec un faible cohésion et dont les parois du trou de forage ne se tiendraient pas lors de l’exécution d’un forage en technique “traditionnelle”.Ainsi pour éviter l’éboulement du trou de forage, garantir un diamètre de forage constant et s’assurer d’un parfait scellement dans des terrains médiocres à mauvais, cette technique est idéale pour conserver des rendements convenables.D’un cout un peu supérieur à la technique “traditionnelle”, l’intérêt de la mise en oeuvre de cette technique est multiple puisque le fait d’injecter en continue le coulis de ciment (pour refroidir le taillant et malaxer les matériaux détruits avec le coulis) réalise non seulement des injections de terrains dans les vides éventuels (terrains décomprimés) qu’on qualifie d’amélioration de sols laches, mais également, par le fait du malaxage des matériaux détruits avec le coulis, on peut prendre en compte un coefficient d’expansion de 1,2 par rapport au diamètre de forage nominal utilisé, de sorte que le trou de forage ne constitue plus un cylindre parfait (comme un trou au rocher), mais plutôt un bulbe avec de très bonnes valeurs à l’arrachement.les points négatifs de l’utilisation de cette technique sont qu’il est impératif d’injecter un fluide en permanence pour refroidir le taillant (donc un poste d’injection permanent supplémentaire) sous peine de le “fondre” et de ne plus pouvoir avancer dans le trou ou rendant impossible une injection ultérieure (non souhaitée) par le fait que le taillant est totalement détruit.Cette technique est à proscrire sur des forages directement au rocher justement par le fait qu’aucun taillant, meme au carbure, ne résiste après 2 à 3 ml de forage au rocher moyen à dur.Il est en revanche très intéressant d’adopter cette technique pour traverser des remblais ou terrains meubles pour finir le trou avec scellement au rocher. l’utilisation en paroi clouées est très fréquente et la meilleure alternative au forage tubé.Il est à maitriser le risque de perte des coulis d’injection dans les terrains présentant des vides importants induisant un mauvais enrobage de l’armature cela pouvant conduire également à des points faibles sur l’armature avec le temps et la force corrosive

Forage en roto percussion destructeur tubé avec évacuation des cuttings par air comprimé

Forage en roto percussion destructeur tubé avec évacuation des cuttings (poussières de forage dues à la destruction du sol au droit du forage) par air comprimé était la technique la plus fréquemment utilisée dans des terrains de mauvaises cohésions (parois du trou de forage qui ne se tiennent pas) également technique appelée “ODEX” ou “forage tubé”, “tubage à l’avancement”. Cette technique doit être réalisée par des machines de forages hydrauliques puissantes (couple important) équipés de marteaux  fond de trou et consiste à détruire le terrain au diamètre souhaité par roto percussion du taillant et d’évacuer les poussières produites par l’air comprimé (compresseur de chantier) passant dans le train de tiges creux puis par les trous présents sur le taillant, donc l’air comprimé sort directement en fond de trou pour pousser les cuttings hors du trou et simultanément de rentrer un tube à l’avancement.Le tubage à l’avancement à pour but de “tenir” mécaniquement les parois du trou de forage jusqu’à la réalisation compléter du trou.Il est par exemple, possible avec cette technique de tuber une zone meuble, et de prolonger le forage si nécessaire, au rocher sans tubage pour obtenir la longueur de scellement au rocher souhaitée.Le train de tige et taillant sont retirés en conservant en place le tubage provisoire ou définitif, l’armature métallique filetée est ensuite introduite dans le tubage sans aucun risque d’éboulement des parois du trou de forage, puis l’injection est réalisée lors du retrait progressif du tubage.Il est aussi possible de laisser le tubage, on appelle cette méthode à”tubage perdu”Les ancrages sont scellés au moyen de coulis de ciment pur (ciment + eau), ils peuvent être préalablement équipés de chaussette géotextiles pour limiter les pertes de coulis dans les terrains présentant des vides ou des fissures / failles. L’injection peut également être réalisée au moyen de mortier fin pour limiter les pertes. Technique de forage la plus couteuse qui permet des rendements assez faibles, avec un besoin de machines de forages hydrauliques puissantes, qualité des scellements en terrain meubles non garanties puisqu’au retrait du tubage provisoire, pendant l’injection, risque de perte des coulis d’injection induisant un mauvais enrobage de l’armature cela pouvant conduire également à des points faibles sur l’armature avec le temps et la force corrosive.