II. — FONDATIONS TUBULAIRES

206. Les fondations tubulaires consistent à enfoncer dans le sol des tubes en métal soit à l'aide d'une action mécanique directe, soit à Taide du vide ou de la pression atmosphérique, soit enfin à l'aide de l'air comprimé.

207. Fondation a l'aide d'un procédé mécanique. — Ce procédé consiste à faire pénétrer à travers la vase une série de tubes annulaires en fonte ou en tôle, en les faisant descendre successivement les uns au-dessus des autres. Les segments qui composent les tubes sont boulonnés au fur et à mesure de la descente. L'enfoncement se produit par le propre poids des pieux et, au besoin, au moyen d'une pression exercée à leur sommet. On aide encore à l'enfoncement, en draguant la vase dans l'intérieur des tubes. Lorsque les tubes sont descendus jusqu'à ce que leur tête soit à 0'",20 ou O'^jSO au-dessous de l'étiage, on les remplit généralement de béton et quelquefois de sable ; puis on applique sur leurs têtes un grillage ou une plate-forme, comme pour les pilots en bois.

M. Brunel a fait usage de ce système en 1852, en employant des tubes en fonte de 2™, 50 de diamètre.

Au pont de Neuville, près du Mans, on a employé des tubes en tôle de 1",80, et on les a enfoncés au moyen de procédés mécaniques.

Le procédé de fondation à l'aide d'une action mécanique

est très-simple et ne présente rien de particulier dans Tapplication.

208. Fondation a l aide du vide. — L'idée d'agir, non plus sur le pilot creux, mais sur le sol, au moyen du vide atmosphérique, est due à M. le docteur Potts, d'Angleterre.

Dans ce système de fondation, on emploie des pieux creux en fonte ou en tôle formés par une réunion de tubes superposés. Chaque pieu est ouvert par le bas et fermé hermétiquettient à son extrémité supérieure, qui est en communication ^vec une machine pneumatique par l'intermédiaire d'un tdyau. Ce pieu est en partie engagé dans le sol baigné par l'^eau, sol qui peut être de la vase, du sable ou de l'argile. En faisant le vide à l'aide de la machine pneumatique, l'eau et le ^ol extérieur tendront à s'introduire dans le tube en vertu de la pression atmosphérique. Le courant d'eau qui se fera à la 5)artie inférieure sapera le terrain sous le pieu, et ce pilot à l)ase tranchante s'enfoncera par son propre poids augmenté de la pression atmosphérique sur son extrémité supérieure. On peut faciliter l'enfoncement à l'aide de surcharges additionnelles sur la tête du pieu. Lorsque le tube est plein, on l'ouvre et on extrait, par un moyen quelconque, l'eau et les matières qu'il contient, puis on le referme pour recommencer l'opération jusqu'à ce que l'on soit descendu, à la profondeur voulue.

On peut aussi, pour vider le tube de temps en temps, éviter l'enlèvement du couvercle ou de la calotte pendant l'enfoncement du pieu. Pour cela, il suffit d'introduire dans le pieu un cylindre muni de clapets s'ouvra nt de bas en haut, dans lequel on fait le vide, en agissant sur les matières contenues dans le pieu, comme le pieu agissait sur le terrain environnant. Quand le cylindre est plein, on l'enlève au moyen d'une chaîne. On peut ainsi vider le pieu sans avoir besoin de pelles ni de dragues.

L'enfoncement de tubes par le vide n'est point applicable dans les terrains d'argile ou de gravier compacte.

M. Robert Stéphenson a fait une application intéressante de ce système de fondation à la construction d'un viaduc dans l'île d'Anglesey, sur le chemin de Chester à Holyhead. La pile centrale de ce viaduc fut établie sur une plate -forme en fonte supportée par dix-neuf pilots ou tubes en fonte de 0",355 de diamètre extérieur. L'épaisseur de la fonte était de 0™,037. Les tubes, de 4"',88 de longueur totale, avaient 3"", 66 de fiche dans le sable et l'",22 au-dessus du sol, de sorte que leurs têtes se trouvaient au niveau de Tétiage;

Lorsqu'un pieu était arrivé à sa profondeur, on le vidait d'environ 1" ,80 et on le remplissait de béton i

Sur les dix-neuf pilotis, on posa une plate-forme en fonte, puis on éleva la maçonnerie. Chaque pilot supporte près de 27 kilogrammes par centimètre carré.

Ces fondations, exécutées en 1847, n'oht pas bougé depuis.

Au pont de Great-Pee-Dee, dans les Etats-Uiiis d'Amérique, on a employé des tubes cylindriques en fonte de 1",828 dô diamètre extérieur et 1",727 de diamètre intérieur. Ce sont des anneaux circulaires de 0",05 d'épaisseur, formés de sections superposées de 2", 73 de hauteur l'une et boulonnées ensemble par leurs rebords. Les tubes ont été enfoncés dans le sable h une profondeur moyenne de 4 mètres. Des expériences ont démontré que ces tubes pouvaient résister à tous les efforts sans l'aide d'un remplissage. Néanmoins, par excès de précaution, on les a remplis avec du sable, qui, par l'effet de sa pression latérale, contribue presque autant à la stabilité du pont que si les piles étaient fondées sur du sable au lieu de reposer sur les colonnes tubulaires qui contiennent ce sable.

Dans le procédé de fondation par le vide, les appareils sont en dehors de l'enceinte, et leur installation est moins coûteuse que dans le système ordinaire, attendu qu'il n'y a ni échafauds dans l'eau ni sonnettes à établir. Les tubes, comme les pieux h vis, s'enfoncent dans les sables oîi des pilots en bois, battus à coups de mouton, auraient beaucoup de difficulté à pénétrer.

NOUVEAUX PROCÉDÉS DE FONDATIONS. 38l

Les procédés de fondation à l'aide du vide paraissent abandonnés aujourd'hui et ont fait place à un système plus perfectionné ; c'est-à-dire qu'au lieu de faire le vide dans les tubes, on y comprime de Taîr de manière à empêcher l'introduction de l'eau et à permettre aux ouvriers de travailler à l'intérieur»

209. Fondation a l'aide de l'air comprimé. — C'est à M. Triger, ingénieur français, que Ton doit la première application du système tubulaire. Cet ingénieur, chargé de l'exploitation des houillères de Chalonnes (Maine-et-Loire) se servit, vers 1845, de l'air comprimé pour ouvrir un puits de mine dans un terrain où pénétraient les eaux de la Loire. Dès que le puits fut arrivé au niveau de l'eau, il y fit descendre un tube en fonte formé d'anneaux cylindriques boulonnés entre eux, après avoir établi sur sa partie supérieure un appareil auquel on a donné le nom d'écluse à air. Il y comprima de l'air au moyen d'une machine soufflante et refoula l'eau à la partie inférieure du tube par-dessous ses bords, de sorte que les ouvriers purent travailler au forage sans être incommodés par les eaux. Au fur et à mesure que le tube s'enfonçait on y ajoutait de nouveaux anneaux par sa partie supérieure;

En 1882, en commençant les travaux d'une pile du pont de Rochèster, on rencontra les fondations en bois et maçonnerie d'un ancien pont; cette circonstance obligea les ingénieurs anglais à modifier le procédé Potts. M. Hugues, qui dirigeait les travaux sous les ordres de M. Cubitt, se rappelant les résultats obtenus par l'emploi de l'air comprimé dans les mines de Chalonnes, eut l'idée de donner au pilot le caractère d'une cloche à plongeur, en substituant l'air comprimé au vide.

Ces procédés ont été employés depuis aux fondations du grand pont de Mâcon, sur la Saône, du pont de Bordeaux et du pont sur l'Allier à Moulins.

Pour enfoncer un tube à l'aide de l'air comprimé, on des-

noNS.

cend sur le fond de la rivière et dans remplacement de la fondation un cylindre en fonte ou en tôle, composé d'une série d'anneaux et d'une hauteur plus ou moins grande, suivant la profondeur du terrain que Ton veut traverser. Ce tube, ouvert à sa partie inférieure, est fermé hermétiquement à son sommet par une plaque circulaire en fer, boulonnée sur la nervure du joint (fig. 202). Ce couvercle est percé de deux trous par lesquels on introduit deux cages ou chambres à air en fonte BB', destinées à servird'intermédiaireentre l'intérieur du tube et Textérieiir. Ces deux cages, appelées aussi chambres (féqui' libre j sont placées à peu près moitié à l'intérieur du tube, moitié en dehors ; leur section horizontale présente la forme d'un D. La partie du tube qui n'est pas occupée par les chambres à air et qui est séparée du reste du cylindre par un plancher percé de deux ouvertures circulaires est appelée chambre d'extraction. {Traité élémeU' taire des chemins de fer^ par Perdonnet),

Chacune des chambres à air est munie à sa partie supérieure d'un clapet que Tair comprimé maintient fermé, et d*une autre ouverture placée latéralement et semblable à une porte ordinaire. Cette porte établit la communication entre la chambre à air et Tintérieur du tube. A l'aide d'une grue placée entre les chambres à air et manœuvrée par un treuil, on peut élever les déblais dans des bennes et les déposer dans les sas à air. Ces deux sas sont mis alternativement en rapport avec l'air extérieuivet avec l'intérieur du tube par des séries de robinets R et R', manœuvrables de l'intérieur ou de l'extérieur. Les déblais sont ensuite enlevés par l'ouverture supérieure de chaque chambre à air au moyen d'un treuil placé au sommet du cylindre. Des échelles placées dans le tube permettent aux ouvriers de circuler facilement.

L'air comprimé que Ton envoie dans le tube au moyen d'un conduit et d'une pompe à air exerce une pression qui refoule l'eau en dessous du tube quand le sol est assez perméable ou dans un siphon quand il est imperméable. Les ouvriers placés dans le tube creusent le sol et mettent les déblais dans un panier ou dans une benne que l'on monte jusque dans l'une des chambres d'équilibre d'où on l'enlève ensuite à l'extérieur. On continue delà même manière à creuser le sqI dans l'intérieur du tube en augmentant la pression de Tair dans ce tube toutes les fois que cela est nécessaire»

Lorsque le pilot s'est enfoncé de la hauteur d'un segment du tube, oji enlève le tube supérieur avec son couvercle et les sas à air pour ajouter une nouvelle section à la colonne, puis on le replace pour continuer le fonçage.

Le tube étant rempli d'air comprimé, tend à se soulever et il faut, pour le maintenir en équilibre, employer un système de contre-poids et exercer une forte charge sur la partie supérieure du tube.

En travaillant dans l'air comprimé, les ouvriers se fatiguent beaucoup et si la hauteur d'eau jointe à la hauteur de la fondation dans le sol dépasse 25 mètres^ les ouvriers ne peuvent résister à la compression.

Lorsque le tube a atteint la profondeur voulue, on exécute au fond une couche de ciment romain pour empêcher l'introduction de Teau par le bas, puis on achève de remplir le tube avec du béton.

L'une des piles du pont de Rochester repose sur deux files composées de trois pilots chacune. Ces pilots de 2 mètres de diamètre sont espacés sur la largeur de la pile, c'est-à-dire dans le sens transversal de 2", 37 d'axe en axe. Leur espacement suivant la longueur de la pile, c'est-à-dire dans le sens longitudinal, est de 2",87, également d'axe en axe. Deux pilots ont également été enfoncés, l'un dans l'emplacement de l'avant-bec, l'autre dans l'emplacement de l'arrière-bec: en tout huit pilots pour supporter une plate-forme en fonte de 12°*,97 de longueur et 4",37 de largeur. La longueur de cette plate-forme, non compris les parties qui supportent l'avant et l'arrière-bec, est de 8",60.

Les pilots de 8" ,20 de longueur ont pénétré de 1*,78 dans le terrain résistant après avoir traversé une couche de sable de S mètres de hauteur ; leur partie libre dans l'eau, depuis le fond du lit jusqu'à leurs têtes, c'est-à-dire jusqu'au niveau del'étiage, étaitdel",50.

Chaque pieu est formé de trois anneaux ou segments superposés de 2",7S de hauteur. Les pilots sont remplis de béton.

Sur la plaque de fonte qui couronne les pieux, on a élevé la pile en maçonnerie de pierre de taille.

Au pont de Mâcon, on a enfoncé dans l'emplacement de chaque pile une seule file composée de trois pilots creux. Ces tubes, de 3 mètres de diamètre, sont espacés de 4 mètres d'axe en axe ou de 1 mètre entre eux.

Avant de commencer l'enfoncement des pilots, on a établi une enceinte rectangulaire de 16 mètres de longueur sur 7 mètres de largeur en palplanches jointives. Ces palplanchfé de 1 mètres de longueur ont 6 mètres de fiche dans le sol el 4 mètres depuis le fond du lit jusqu'au niveau de l'étiage. Dans cette enceinte, on a dragué le terrain sur une épaisseur

NouvEArz procAdéa de fondations.