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"PROCEDE DE TRAITEMENT DE SOLS, EN PARTICULIER DE SOLS
SECS SENSIBLES A L'EAU"
La présente invention se rapporte à un procédé de traitement
de sols, en particulier de sols secs sensibles à l'eau. L'invention se
rapporte
aussi au dispositif pour la mise en oeuvre du procédé.
D'une manière générale, les sols présentant un déficit
hydrique par rapport à la teneur en eau optimale, doivent, pour pouvoir être
utilisés dans la construction des ouvrages de travaux publics, dans la partie
remblai, plate-forme supérieure de terrassement, arase de terrassement,
couches de forme et couches de chaussées, être traités par un procédé de
traitement de sols permettant l'amélioration et/ou la stabilisation de ces
derniers.
De nombreux sols naturels contiennent des argiles à des
teneurs très variables. Les argiles représentent une famille de minéraux qui
deviennent instables en présence d'eau ; le sol passe alors de l'état solide à
l'état plastique. Les argiles sont ainsi responsables de l'instabilité dans
les
ouvrages construits.
On entend par "traitement de sol", au sens de la présente
invention, un procédé consistant à modifier le sol afin qu'il remplisse les
fonctions auxquelles on le destine, en particulier l'amélioration et la
stabilisation des sols. Un traitement de sol n'inclut donc pas par exemple
l'insertion dans le sol d'une couche imperméable, car une telle opération ne
modifie pas le sol en soi.
On entend par "amélioration" des sols, l'insensibilisation à
l'eau des sols par floculation des argiles, qui permet une circulation à court
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terme, voire immédiate des engins de chantiers et une modification à long
terme, rendant les sols traités insensibles à l'eau.
"L'insensibilité" à l'eau signifie que le sol n'évolue plus vers
l'état plastique, lors d'apport ultérieur d'eau, soit par capillarité
naturelle, soit
par les pluies ou les inondations ; on évite ainsi le passage à l'état
plastique
(pâteux) du sol et la diminution de la portance du sol qui entraîne la
destruction de l'ouvrage. L'amélioration concerne surtout les remblais et la
préparation des sols en vue de leur stabilisation.
On entend par "stabilisation" des sols, l'augmentation des
performances mécaniques pour une réutilisation dans les couches
supérieures de l'ouvrage : plate-forme supérieure de terrassement, arase
de terrassement, couches de forme et couches de chaussées. La
stabilisation peut être obtenue sur des matériaux ayant subi la phase
d'amélioration par ajout de liants hydrauliques ou pouzzolaniques ou encore
par augmentation du dosage en chaux, qui entraîne une réaction
pouzzolanique avec les composés présents dans les sols ou de syntaxie
dans les sols calcaires.
Le terme de "chaux" représente un ensemble de composés
qui sont la chaux vive, principalement composée d'oxyde de calcium, la
chaux éteinte ou hydratée, principalement composée d'hydroxyde de
calcium, ou une suspension aqueuse fabriquée à base de chaux vive ou de
chaux hydratée, par exemple du lait de chaux.
Pour stabiliser et améliorer les sols secs, les procédés connus
à ce jour sont des traitements qui s'effectuent classiquement à la chaux
vive ou, dans le cas de sols secs fins comme les limons argileux, le
traitement peut s'effectuer au lait de chaux.
Pour un sol sec traité à la chaux, le procédé de traitement de
sol sec nécessite les étapes suivantes :
1. une préparation du sol, qui consiste en un fractionnement et un
ameublissement du sol compact ;
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2. une pré-humidification du sol, généralement par un arrosage ; cette pré-
humidification ayant deux objectifs :
a) compenser le déficit hydrique du sol pour l'amener à sa densité
optimale ;
b) apporter l'eau nécessaire à l'extinction de la chaux et/ou au
développement des réactions pouzzolaniques ;
3. un malaxage du sol afin de répartir l'eau d'apport ; dans de nombreux
cas, cette opération est réalisée la veille du traitement à la chaux ;
4. un épandage de la chaux sur le sol pré-humidifié ;
5. un malaxage du sol avec la chaux;
6. un épandage d'eau, afin d'ajuster la teneur à l'optimum pour le type de
sol traité ;
7. un malaxage de finition.
En présence de sols fins, sensibles à l'eau, par exemple les
limons argileux, le traitement peut s'effectuer au lait de chaux. Ce type de
traitement est par exemple très répandu aux Etats-Unis. Le traitement
comprend alors les étapes suivantes :
1. une préparation du sol, qui consiste en un ameublissement du sol
compact ;
2. une pré-humidification du sol, par arrosage, afin de compenser en
partie le déficit hydrique ;
3. un malaxage du sol, afin de répartir l'eau d'apport ;
4. un épandage du lait de chaux sur le sol pré-humidifié ;
5. un malaxage du sol traité au lait de chaux ;
6. un épandage d'eau éventuel, afin d'ajuster la teneur à l'optimum pour
le type de sol traité ;
7. un malaxage de finition.
Malheureusement ces deux procédés de traitement
respectivement à la chaux ou au lait de chaux présentent de multiples
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inconvénients, parmi lesquels un nombre élevé de passages des différents
engins, ce qui augmente les coûts et le délai de réalisation et entraîne une
forte consommation énergétique.
Dans les chantiers où les sols sont traités à la chaux vive, la
qualité du mélange obtenu est en outre pénalisée par un surdosage d'eau
lors de la pré-humidification. Ce surdosage fait passer le sol à l'état
plastique, ce qui perturbe la circulation des engins de terrassement et
entraîne la formation de grumeaux de chaux, qui ne sont pas répartis dans
le sol traité, lors du malaxage du sol. Par ailleurs, l'épandage de chaux
pulvérulente peut être générateur de poussières, en cas de vent trop
important, et nécessiter l'arrêt du chantier.
L'apport d'eau par épandage sur le sol provoque aussi des
ruissellements sur les sols en pente ainsi que dans les empreintes laissées
par le passage des roues des engins d'épandage, entraînant une
irrégularité dans les teneurs en eau du sol.
L'épandage de lait de chaux conduit également à un
surdosage d'eau lors de la pré-humidification dans les points où il y a
accumulation - dans les ornières des roues des engins, aux bas de
pentes... Ce phénomène réduit la portance du sol et perturbe le passage
ultérieur des engins de chantier. De surcroît, lors de l'épandage du lait de
chaux, le ruissellement sur sol en pente ou dans les ornières des engins
conduit également à une irrégularité des teneurs en chaux dans les sols
traités.
De plus, le contrôle de l'épandage est traditionnellement
réalisé par le balisage d'une surface sur laquelle doit être épandu le contenu
d'un camion citerne. La difficulté d'ajuster le débit à la vitesse de
progression du camion conduit fréquemment à ne pas atteindre la balise
(surdosage) ou à l'atteindre avant que la citerne ne soit vide (sous-dosage).
Cette mauvaise maîtrise du débit épandu pour une surface donnée,
entraîne un apport hétérogène de chaux et d'eau sur le sol.
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Il existe aussi dans le domaine de l'agriculture des
enfouisseurs d'eau, munis de dents distributrices ou de lames de
charruage, également distributrices, et qui permettent un enfouissement de
liquides chargés, tels les lisiers, dans les sillons formés dans les sols
5 agricoles. Ces équipements, quant à eux, présentent des limites
d'utilisation dans plusieurs domaines. Notamment, ils ne sont pas utilisables
sur des sols rocailleux ; en présence de gros blocs (>150 à 200 mm), qui
créent une résistance à la pénétration des dents. Un mécanisme incorporé
à l'épandeur fait alors sortir les dents du sol et le liquide se retrouve en
surface avec tous les problèmes liés au ruissellement. Par ailleurs, leur
profondeur d'enfouissement est limitée à environ 15 cm, et l'apport de
liquide est limité à 25 à 30 dm3/m2.
Enfin, la distribution transversale du liquide n'est pas régulière
sur toute la largeur de passage des engins. Le liquide se retrouve
essentiellement au voisinage direct des dents ou lames. Cette
hétérogénéité ne sera pas corrigée lors des étapes suivantes du traitement
du sol, même pas lors d'un malaxage. En effet, les malaxeurs travaillent le
sol dans le sens d'avancement du matériel et non transversalement.
Comme équipement de ce type on peut citer celui décrit dans
la demande de brevet britannique GB-A-2180431. Dans ce document, le
procédé de traitement de sols comprend
= un creusement dans le sol, jusqu'à une profondeur déterminée, de
simultanément plusieurs tranchées parallèles, et
= une distribution dans lesdites tranchées d'un liquide de traitement,
éventuellement chargé d'une matière en suspension.
Cet équipement présente les mêmes inconvénients que ceux
précédemment indiqués.
L'invention a pour but de pallier les inconvénients de l'état de
la technique en procurant un procédé et un dispositif de traitement de sols,
en particulier de sols secs sensibles à l'eau, qui permette un enfouissement
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approprié et homogène de liquide de traitement dans le sol, en particulier en
vue de son amélioration et/ou de sa stabilisation.
Pour résoudre ce problème, il est prévu suivant l'invention, un
procédé de traitement de sols, en particulier de sols secs sensibles à l'eau
du type indiqué ci-dessus, dans lequel
chacune desdites tranchées comporte un sillon vertical présentant une
première largeur (L,) et, à ladite profondeur déterminée, un sillon horizontal
ayant une deuxième largeur (L2) supérieure à la première, les sillons
horizontaux des tranchées voisines étant au moins latéralement adjacents,
ladite distribution de liquide de traitement a lieu dans l'ensemble des
sillons horizontaux des tranchées sur toute leur largeur, par dépôt dans
ceux-ci d'une veine continue de liquide de traitement, et
le procédé comprend en outre un affaissement du sol qui recouvre la
veine de liquide de traitement déposée dans les sillons horizontaux avec
enfouissement uniforme de celui-ci dans le sol à traiter.
Par les termes "creusement d'une tranchée ou creusement de
tranchées", il faut entendre une formation d'une ou de plusieurs tranchées
temporaires, ce qui implique un ameublissement de la terre environnante et
a pour conséquence que la tranchée temporaire s'éboule ou s'affaisse
rapidement une fois que le liquide de traitement est déposé, cet
affaissement permet l'enfouissement uniforme du liquide et il est
pratiquement simultané au creusement.
Par les termes "sillon horizontal ayant une deuxième largeur
L2", il faut entendre un tunnel dont la largeur est L2. Selon l'invention, une
veine continue de liquide de traitement est déposée dans le sillon horizontal.
donc dans le tunnel susdit.
Puis, le procédé comprend un affaissement du sol qui
recouvre la veine de liquide de traitement déposée dans le tunnel et celui-ci
s'affaisse quasi immédiatement par sa partie supérieure, le liquide de
traitement étant enfoui de manière uniforme dans le sol à traiter. Le procédé
selon l'invention permet ainsi une dispersion latérale homogène du liquide
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de traitement puisque les tranchées, dans lesquelles le liquide de traitement
est introduit, sont creusées de manière que les sillons horizontaux soient
latéralement adjacents ou même se recouvrent éventuellement l'un l'autre
et qu'il n'y ait plus d'espace mort non traité ou différemment traité entre
deux tranchées voisines.
Le procédé selon l'invention recourt donc à un système
d'enfouissement qui permet d'introduire le liquide de traitement à une
profondeur prédéterminée avec une répartition régulière en largeur, ce qui
facilite le dosage approprié du liquide de traitement et permet de limiter le
nombre de passages d'engins, ce qui réduit considérablement les coûts._
Dès lors, en enfouissant le liquide de traitement qui peut être
de l'eau, un lait de chaux ou toute autre suspension aqueuse à base de
chaux, les risques de surdosage d'eau ou de matière en suspension
éventuelle sont éliminés. En effet, l'enfouissement d'un liquide de traitement
selon l'invention peut remplacer les étapes d'humidification préalable, de
malaxage et d'épandage du lait de chaux, élimine le problème de
ruissellement d'eau sur les sols en pente et dans les empreintes des engins
et, de cette façon, régularise la teneur en eau du sol.
Avantageusement, la profondeur prédéterminée d'enfouis-
sement selon l'invention est une profondeur de 20 à 75 cm, de préférence
de 35 à 60 cm.
Dans le domaine de l'amélioration et de la stabilisation de sols
secs, par exemple, les couches successives de remblais peuvent atteindre
50 cm de hauteur et une profondeur d'enfouissement, éventuellement
supérieure à 50 cm, peut être nécessaire. Dès lors, le procédé selon
l'invention prévoit un enfouissement à une profondeur allant de 20 à 75 cm,
de préférence de 35 à 60 cm.
Avantageusement, dans une forme préférentielle de
réalisation selon l'invention, le liquide de traitement présente une teneur en
solide allant jusque 1000 g/dm3, de préférence d'environ 400 g/dm3.
Comme liquide traitement, on peut envisager un lait de chaux par exemple.
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Dans d'autres cas de sols, on trouve certains matériaux
rocheux compacts, par exemple les pélites qui nécessitent un
fractionnement important avant leur traitement pour utilisation en remblai,
plate-forme supérieure de terrassement, arase de terrassement, voire
couche de forme ou couche de chaussée. A l'état naturel, ces matériaux se
présentent sous forme de dalles compactes. Un apport d'eau permet en
partie le délitage de ces roches. Cependant, après fractionnement, il
subsiste des blocs qui ont une taille allant jusqu'à 600 mm. Cette taille
importante rend inadaptés les moyens existants d'apport d'eau. Par
ailleurs, un broyage plus fin, nécessaire afin de respecter les spécifications
du cahier des charges qui imposent de ne pas dépasser 200 mm pour les
arases, est prohibitif en raison du caractère abrasif de ces roches, qui
entraîne une usure rapide des équipements.
Pour cette raison, ces roches doivent, selon l'état antérieur de
la technique être évacuées, ce qui nécessite un chargement, un transport et
une mise en stock coûteux. Par ailleurs, le matériau rocheux doit être
remplacé par un matériau de substitution fin, ce qui complique le traitement
du sol et en augmente encore le coût, en raison des nombreux
mouvements de matériaux et de l'énergie nécessaire à la réduction
granulométrique des roches.
Afin de résoudre ce problème, le procédé selon l'invention,
dans de tels cas de sols, comprend en outre:
= un creusement préalable dans le sol à traiter, jusqu'à une profondeur
prédéterminée, de simultanément plusieurs tranchées préalables,
comportant un sillon vertical préalable présentant une première largeur
et, à ladite profondeur prédéterminée, un sillon horizontal préalable ayant
une deuxième largeur supérieure à la première, les tranchées préalables
étant creusées parallèlement de façon que les sillons horizontaux
préalables soient au moins latéralement adjacents,
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= une distribution d'eau dans l'ensemble des sillons horizontaux préalables
sur toute leur largeur, par dépôt dans ceux-ci d'une veine continue d'eau,
et
= un affaissement du sol qui recouvre la veine d'eau déposée dans les
sillons horizontaux préalables avec enfouissement uniforme de l'eau
dans le sol à traiter.
Dès lors, le procédé de traitement selon l'invention permet
également de traiter à l'eau ces roches ou ces pélites décrites ci-dessus,
directement au départ de roches ayant une taille pouvant atteindre 600 mm.
Le procédé permet leur délitage avec de l'eau, évite leur évacuation et leur
remplacement par un matériau de substitution. Ce sol pourra
ultérieurement être traité au liquide de traitement avec le même système
d'enfouissement.
L'invention se rapporte aussi à un dispositif pour la mise en
oeuvre du procédé selon l'invention. Celui-ci comprend
= un châssis véhiculable,
= au moins deux dents distributrices creuses, et
= un réservoir de liquide de traitement, prévu pour distribuer
ledit liquide de traitement à un canal de distribution logé dans chacune
desdites dents distributrices. Ce dispositif est caractérisé en ce que
lesdites dents distributrices comprennent chacune :
une partie de support verticale qui relie la dent distributrice au
châssis, présente ladite première largeur et comporte ledit canal de
distribution,
une partie de soc horizontale, comprenant une pointe avant de
pénétration dans le sol, et un distributeur arrière qui est pourvu d'un
orifice
de sortie présentant ladite deuxième largeur supérieure à ladite première
largeur et qui communique avec ledit canal de distribution de ladite partie de
support,
lesdites parties de soc horizontales de dents voisines étant capables de
former dans le sol des sillons horizontaux au moins latéralement adjacents
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et lesdits orifices de sortie étant prévus pour déposer dans les sillons
horizontaux une veine continue de liquide de traitement.
Le dispositif selon l'invention, doté de dents distributrices
creuses, incorpore en profondeur le liquide de traitement.
5 Le type de dent a dès lors été conçu pour permettre à la
partie de soc de rester à la profondeur prédéterminée, même en
présence de roches d'une taille supérieure à 600 mm, en particulier en
présence de pélites et d'y distribuer sans débordement en surface, les
quantités suffisantes de liquide de traitement, comme par exemple un lait
10 de chaux, jusqu'à des teneurs en solide de 400 g/dm3 voire 1000 g/dm3,
lorsque ces suspensions contiennent des agents fluidifiants. Le dispositif
sert pour des débits à partir de 20 à 30 dm3/m2, mais le débit peut aussi
atteindre facilement 90 dm3/m2, voire même jusqu'à 300 dm3/m2. Ce
résultat est obtenu sans risque de bouchage de l'alimentation en liquide
de traitement, ni par le solide de la suspension ni par les particules de
sols.
De plus, la conception unique de la partie de soc permet
premièrement de remonter les roches de grande taille à la surface du sol
fractionné, grâce à sa pointe de pénétration du sol de type soc de charrue,
ceci permet ensuite leur délitage et deuxièmement, elle permet une
distribution équivalente de liquide de traitement dans chacune des dents au
départ du réservoir grâce au distributeur arrière qui présente un orifice de
sortie présentant ladite deuxième largeur supérieure à ladite première
largeur et qui communique avec ledit canal de distribution de ladite partie de
support. Cela nécessite notamment un bon équilibre des pressions entre les
alimentations des différentes dents, au départ du réservoir.
Par "véhiculable", on entend que le châssis peut être poussé
ou tracté ou bien encore même être automobile.
Avantageusement, le dispositif comprend un élément de
renforcement reliant ladite partie de support et la partie de soc, ce qui
permet de résister à un éventuel choc avec des roches d'une taille
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supérieure à 600 mm, en particulier avec des pélites, comme décrit ci-
dessus.
Dans une forme de réalisation particulièrement préférentielle
selon l'invention, le châssis présente une largeur de châssis et les orifices
de sorties desdites dents distributrices reliées audit châssis sont, dans une
vue arrière, directement adjacents l'un à l'autre, lesdits orifices de sortie
occupant de préférence une largeur au moins équivalente à ladite largeur
de châssis.
Dès lors, les dents sont alignées de telle façon que la largeur
couverte par chaque dent soit complémentaire des autres et couvre ainsi
sans zone morte, toute la largeur du châssis. On évite ainsi la variation
transversale de liquide de traitement enfoui, rencontrée lors du traitement
avec des équipements classiques qui n'est traditionnellement pas rectifiée
par un passage transversal.
Avantageusement, selon l'invention, il est prévu que dans une
vue en plan, les dents distributrices reliées audit châssis soient placées en
quinconce, de manière alignée en au moins deux rangées parallèles. Ceci
permet une répartition homogène du liquide de traitement. Il est clair que les
orifices de sortie des dents ne peuvent être parfaitement adjacents étant
donné l'épaisseur de leur paroi et que dès lors placer les dents en
quinconce permet le creusement de sillons parfaitement adjacents. Lorsque
des pélites sont présentes et qu'elles rencontrent une dent distributrice, la
roche est déviée latéralement et ne rencontre pas une autre dent puisque
les dents sont placées en quinconce. De plus, les dents alignées sur deux
rangées resteront bien mieux enfoncées dans le sol lors de l'avancée du
châssis véhiculable. Cette disposition réduit le soulèvement éventuel du
châssis lors de la progression du dispositif selon l'invention dans un sol à
traiter. Pour cette même raison d'équilibrage de la résistance lors de la
progression, les dents seront avantageusement au nombre de 5.
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Dans une forme de réalisation particulièrement préférentielle
de l'invention, les dents ont une longueur permettant d'enfouir le liquide de
traitement à une profondeur de 20 à 75 cm, de préférence de 35 à 60 cm.
Dès lors, l'enfouissement à la profondeur prédéterminée selon
l'invention et la forme des sillons creusés ne posent pas de problème en
cas de rencontre de roches d'une taille inférieure à environ 600 mm. Les
roches passent entre les sillons verticaux et, puisque les dents ne
remontent pas, les sillons horizontaux adjacents restent adjacents et
l'épandage reste uniforme. L'enfouissement du liquide de traitement selon
l'invention n'est pas dévié de sa trajectoire par des blocs. Le type de sillon
permet de rester à la profondeur voulue et d'y distribuer sans débordement
en surface, les quantités suffisantes de liquide de traitement.
Avantageusement, chaque canal de distribution est pourvu
d'un élément régulateur de débit. L'élément régulateur de débit peut être un
diaphragme capable d'ajuster la section de passage de liquide dans le
canal de distribution. On obtient ainsi une répartition homogène du débit
dans tous les canaux de distribution.
D'autres formes de réalisation du procédé et du dispositif pour
la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention sont indiquées dans les
revendications annexées.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention
ressortiront de la description donnée ci-après, à titre non limitatif et en
faisant référence aux dessins annexés.
Sur les figures, les éléments identiques ou analogues portent
les mêmes références.
La figure 1 est une vue arrière d'une forme de réalisation
préférentielle du dispositif selon l'invention dans laquelle le châssis
comprend cinq dents creuses distributrices enfoncées dans le sol.
La figure 2 est une vue en élévation de la forme de réalisation
illustrée à la figure 1.
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La figure 3 est une vue de profil de la forme de réalisation
illustrée à la figure 1.
Comme on peut le voir à la figure 1, des dents 1 sont fixées
sur le châssis 2. Chaque dent comprend une partie de support verticale 3 et
une partie de soc horizontale 4. La partie de soc 4 comprend une pointe
avant 5 (figure 3) de pénétration dans le sol et un distributeur arrière 6 qui
présente un orifice de sortie 6a. Comme susdit, la partie de support 3 de
chaque dent 1 comprend un canal de distribution 7 et elle présente une
largeur L, qui est inférieure à la largeur L2 des orifices de sortie de la
partie
de soc de ladite dent. La largeur L2 est telle que dans une vue arrière
(figure
1), les orifices de sortie 6a de liquide de traitement des distributeurs 6
soient
directement adjacents l'un à l'autre. Dès lors, sur la largeur de châssis, les
orifices de sortie 6a des distributeurs 6 se rejoignent pour permettre le
dépôt d'une veine continue de liquide de traitement.
La partie de support 3 de chaque dent 1 comprend donc un
canal de distribution 7 qui communique avec un réservoir (non illustré) de
liquide de traitement par l'intermédiaire d'une nourrice de répartition 8 qui
permet que le dosage du liquide de traitement soit identique dans chaque
dent 1.
La nourrice de répartition 8 est équipée, dans la forme de
réalisation préférentielle illustrée, de cinq sorties 9 raccordées à un tuyau
flexible 10 qui vient alimenter le canal de distribution 7 de chaque partie de
support 3 de chaque dent creuse distributrice 1.
Le liquide de traitement, provenant du réservoir arrive dans la
nourrice 8 qui le répartit entre les canaux de distribution 7 de chaque dent
1,
il s'écoule et pénètre dans la partie de soc horizontale 4 de chaque dent 1,
plus précisément dans le distributeur 6, et il est ensuite amené au niveau de
l'orifice de sortie 6a de celui-ci. C'est seulement après le passage de
l'orifice
de sortie 6a dans le sillon horizontal creusé à l'avant par la partie de soc 4
de la dent 1 que le terrain naturel s'affaisse grâce à l'ameublissement de la
terre environnante et qu'il vient recouvrir la veine de liquide de traitement
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déposée. La séquence de creusement de la tranchée, de dépôt de liquide
dans les sillons horizontaux adjacents et d'affaissement du sol s'effectue
dans cet ordre au fur et à mesure de l'avancement de l'équipement.
Néanmoins, en raison de la vitesse d'avancement, on peut dire que ces 3
phases sont presque simultanées.
Lorsque le débit du liquide de traitement, par exemple de lait
de chaux, est inférieur à 100 dm3 /m2, une réduction de la section de
passage dans le canal de distribution par un diaphragme 11 peut être
intercalée à l'entrée du canal de distribution 7 pour équilibrer le débit sur
chaque dent 1. Des diaphragmes interchangeables peuvent être prévus ou
encore des diaphragmes à sections ajustables par commande à distance.
La hauteur de la partie de support peut atteindre 75 cm, de
préférence 60 cm, et la hauteur du châssis par rapport au sol permet le
passage de blocs de 600 mm (60 cm). Les blocs de 600 mm peuvent dès
lors également passer entre les dents.
Comme on peut le voir à la figure 2, le châssis 2 de la forme
de réalisation préférentielle illustrée comprend cinq dents creuses
distributrices 1 alignées en deux rangées, en quinconce. Dans cette forme
de réalisation, le châssis est supporté par des roues 12.
La rangée avant comprend deux dents 1 et la rangée arrière
en comprend trois. Cette disposition permet une meilleure répartition de
l'effort de traction sur le châssis et de maintenir en permanence les dents 1
dans le sol. Eventuellement, on peut ajouter un dispositif de contrepoids
latéraux simplement accrochés au châssis pour le maintenir appuyé et pour
bien maintenir les dents enfoncées dans le sol.
A la figure 3, on peut voir plus en détail le profil des dents
creuses distributrices 1 selon l'invention. La partie de support 3 comprend
une plaque de support 14 et une pièce de renforcement 13 attachée par
des moyens de fixation 15 appropriés, comme par exemple, des boulons,
des vis, des écrous et analogues. Ces moyens de fixations sont situés sur
la plaque support 14. Cette pièce de renforcement 13, la rigidité du châssis
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2 et les moyens de fixation des dents sur celui-ci permettent de maintenir en
permanence les dents dans le sol et renforce le dispositif selon l'invention
dans le but de lui conférer une résistance suffisante contre les efforts dus
aux roches et aux pélites qu'il pourrait éventuellement rencontrer. Comme
5 on l'a déjà dit ci-avant, la partie de soc 4 est équipée d'une pointe soudée
5
à l'avant qui assure la pénétration dans le sol. Cette pointe de pénétration
de sol 5 est remplaçable en cas d'usure.
L'invention va maintenant être décrite plus en détail au moyen
d'exemples non limitatifs qui sont insérés ici uniquement à des fins
10 illustratives.
Exemple comparatif 1
Un chantier d'autoroute traversant des argiles à silex, sèches,
compactes et sensibles à l'eau, nécessite l'enfouissement de lait de chaux à
400 g/dm3 pour apporter 30 g d'eau et 20 g de chaux vive par kg de sol, soit
15 12 kg de chaux au m2 et 22 dm3 d'eau au m2.
La procédure classique suivante de traitement du sol a été
adoptée.
1. Fractionnement et ameublissement du sol par trois passages
successifs d'un fractionneur d'une profondeur de 40 cm, assurant une
mouture de 500 à 600 mm.
2. Réduction par broyage de la mouture en surface, à moins de 150 à
200 mm sur une profondeur de 15à 20 cm.
3. Enfouissement de lait de chaux par citerne agricole, équipée d'un
enfouisseur classique à disque combiné et patte d'oie, à raison de
25 dm3/m2, soit 17 g de chaux et 25 g d'eau par kg de sol.
4. Malaxage à 40 cm de profondeur avec une mouture à moins de 30 mm
en un passage.
A l'issue du traitement, des prélèvements de sols ont été
effectués afin d'évaluer en laboratoire la qualité du traitement.
Ce procédé de traitement par équipement traditionnel
d'enfouissement a nécessité l'étape 2 de réduction complémentaire de la
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mouture à moins de 200 mm, afin d'éviter les pertes de lait de chaux,
consécutive au soulèvement fréquent des dents de l'enfouisseur.
Par ailleurs, les essais de laboratoire montrent que la teneur
en eau dans le sol est très hétérogène et parfois inférieure au seuil
d'alerte,
qui est de 95% de la teneur en eau à la densité optimale, voire même du
seuil de refus (90% de la teneur en eau à la densité optimale). En effet, la
teneur cible en eau est comprise entre 144 g et 177 g par kg de sol. Après
un passage de l'enfouisseur traditionnel, la teneur en eau variait entre 119 g
et 177 g/kg de sol, montrant des déficits certains par endroit. Par contre, un
second passage de l'enfouisseur conduit à des teneurs trop élevées,
comprises entre 193 g et 219 g/kg de sol.
Un seul passage d'enfouisseur ne permet donc pas
d'atteindre la teneur en eau recherchée. Certaines valeurs sont trop
faibles et ne permettent pas de réceptionner la plate-forme. Le travail doit
être repris. Il faudrait donc pouvoir augmenter la quantité enfouie à
chaque passage
Par ailleurs, on relève la présence de ruissellement en
surface au droit des sillons d'enfouissement. La profondeur de
pénétration est trop faible ; il faudrait l'augmenter afin de supprimer le
ruissellement.
Enfin, on constate que la dispersion des valeurs de teneur
en eau est trop grande, jusqu'à plus de 30% de la valeur ciblée : près de
60 g d'écart par kg de sol (119 g/kg à 177 g/kg) entre les valeurs
extrêmes, lors d'un seul passage. La répartition du liquide de traitement
dans le sol n'est pas assez régulière.
Exemple comparatif 2
Un chantier d'autoroute traversant des matériaux évolutifs, du
type pélites, roches très compactes qui se délitent toutefois en présence
d'eau, nécessite un enfouissement de 50 dm3 d'eau au m2, avant traitement
à la chaux.
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Pour la réalisation d'une arase de terrassement, la procédure
classique suivante de traitement du sol a été adoptée.
1. Fractionnement et ameublissement du sol par un passage d'un
fractionneur d'une profondeur de 40 cm, assurant une mouture à moins
de 600 mm.
2. Chargement, évacuation et mise en stock des pélites.
3. Apport du matériau de substitution.
4. Humidification du matériau d'apport par enfouisseur traditionnel.
5. Apport de chaux vive.
6. Malaxage du sol.
7. Ajustement de la teneur en eau.
8. Malaxage du sol.
Ce procédé de traitement par équipement traditionnel
d'enfouissement a nécessité les étapes 2 et 3 d'évacuation des pélites et
d'apport d'un matériau de substitution.
En effet, les équipements traditionnels d'ajout d'eau ne
permettent pas de traiter directement la fraction granulométrique allant
jusqu'à 600 mm de ces roches (soulèvement des dents...). Par ailleurs, le
nombre de passages nécessaires des engins de fractionnement (bulldozers
ou compacteurs équipés de dents de fractionnement) pour réduire la taille
des roches à moins de 200 mm serait prohibitif. De plus, des roches de
grande taille restent enfouies dans les matériaux, rendant impropre le sol à
l'usage recherché, exigeant une granulométrie inférieure à 200 mm. Les
pélites sont donc évacuées et remplacées par un matériau fin de
substitution, ce qui retarde le chantier et augmente considérablement les
coûts.
Il faudrait donc un équipement qui permette d'enfouir l'eau
suffisamment profondément dans le sol afin d'entraîner le délitage des
pélites dans la masse du sol travaillé. Ce matériel devra permettre de
travailler en présence de blocs de taille jusqu'à 600 mm.
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Exemple conforme à l'invention 3
On traite un sol pour la réalisation de l'arase de terrassement
d'un chantier d'autoroute, similaire à celui de l'exemple comparatif 2 et
comprenant des matériaux du type pélites, très compactes mais se délitant
en présence d'eau. On prévoit un enfouissement d'eau avant traitement à la
chaux.
Une procédure de traitement du sol selon l'invention a été
adoptée.
1. Fractionnement et ameublissement du sol par un passage d'un
fractionneur d'une profondeur de 40 cm, assurant une mouture à moins
de 600 mm.
2. Passage d'un compacteur, équipé de dents de fractionnement.
3. Passage d'un équipement d'enfouissement selon l'invention, qui
participe au décompactage du sol et ajoute 20 dm3 d'eau par m2. Lors
de cette même opération d'enfouissement, les blocs de grande taille
sont remontés en surface.
4. Passage d'un compacteur, équipé de dents de fractionnement ou
enlèvement de gros blocs.
5. Enfouissement de lait de chaux avec un équipement selon l'invention,
afin d'effectuer un ajout complémentaire de 30 dm3 d'eau par m2 et un
apport de chaux correspondant à un dosage de 1,5% par rapport à la
matière sèche du sol.
6. Malaxage du sol.
A l'issue du traitement, des prélèvements de sols ont été
effectués afin d'évaluer en laboratoire la qualité du traitement.
Ce procédé de traitement selon l'invention évite tout d'abord
les étapes 2 et 3 de l'exemple comparatif 2 d'évacuation des pélites et
d'apport d'un matériau de substitution. L'ensemble des étapes 2 à 4 de
l'exemple comparatif 2 sont remplacées par une humidification directe des
roches grossières au moyen de l'équipement selon l'invention, encadrées
par deux opérations de compactage. Le procédé selon l'invention s'avère
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donc plus simple, plus rapide et moins coûteux, pour les étapes 2 à 4 du
procédé.
Par ailleurs, dans le procédé selon l'invention, l'apport d'eau
peut facilement être limité à l'étape 3, en évitant tout risque de
ruissellement tout en apportant assez d'eau pour le délitage des roches.
En effet, le complément d'eau est apporté en réutilisant l'équipement
d'enfouissement selon l'invention pour ajouter un lait de chaux plutôt
qu'une chaux vive, comme à l'exemple comparatif 2. En effet,
l'équipement d'enfouissement selon l'invention permet d'injecter à la
profondeur suffisante (35 à 55 cm) un lait de chaux sans risque de
ruissellement, présent à l'exemple comparatif 1, avec un équipement
traditionnel. Il n'y a pas de correction hydrique nécessaire après l'étape 6,
comme c'est le cas dans la solution traditionnelle, aux étapes 7 et 8 de
l'exemple comparatif 2.
Le procédé de traitement des sols selon l'invention permet
donc la valorisation sur place de pélites qui se présentent initialement
sous forme de roches compactes, traditionnellement non réutilisées.
De même, contrairement au traitement traditionnel de
l'exemple comparatif 1, le procédé selon l'invention permet de respecter
scrupuleusement les teneurs en eau recherchées sur TOUTE la largeur
de l'équipement, sans zone morte (zone non traitée). Il n'y a donc pas de
dispersion importante des valeurs des teneurs en eau selon l'invention,
comme c'était le cas avec l'équipement traditionnel de l'exemple
comparatif 1. En effet, la teneur en eau du sol variait à peine de 2 g/kg
sol, pour une cible de 175 g/kg
L'équipement d'enfouissement selon l'invention remplit donc
plusieurs rôles :
- l'aide au fractionnement du sol
- l'apport d'eau dans un sol rocailleux, avec une répartition
constante dans le sol ;
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- l'enfouissement de la quantité de chaux, nécessaire au traitement
du sol.
Pour un apport d'eau limité à 50 dm3/m2, le procédé selon
l'invention économise un passage d'enfouisseur (en comparaison avec
5 l'exemple comparatif 1). Par ailleurs, le procédé selon l'invention permet
d'éviter l'épandage avec la chaux pulvérulente (en comparaison avec
l'exemple comparatif 2) ; il évite également la correction hydrique finale et
un passage de malaxage. L'équipement selon l'invention augmente les
performances de malaxage, en participant à la réduction de la taille des
10 blocs dans le sol, évite l'usure prématurée ou la rupture des rotors, en
permettant l'extraction des blocs de taille importante.
Il est bien entendu que la présente invention n'est en aucune
façon limitée aux formes de réalisations décrites ci-dessus et que bien des
modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre des
15 revendications annexées.
