HAUTEUR POIDS PRIX
DE SONNETTE. DU MOUTON. DE L'APPAREIL COMPLET. 8 mètres. 300 kilogrammes. 3,000 francs.
Il ne faut pas oublier que le mouton lourd, lorsque les pieux peuvent le supporter, est bien préférable; si on cherche à enfoncer un pieu qui résiste en se servant d'un mouton léger dont on force la hauteur de chute, il y a bien des chances pour que le pieu se brise dans le sol sans qu'on s’en aperçoive; le bois se fend et se déforme. Cet inconvénient n'arrive pas avec le mouton lourd à faible chute qui se rapproche davantage de la sonnette parfaite, c'est-à-dire de celle qui agirait uniquement par pression sans choc, comme une presse hydraulique.
Sonnette Riggenbach. — De la sonnette Lacour il faut rapprocher la sonnette employée sur le chemin de fer central suisse par M. l'ingénieur Riggenbach; elle a servi à battre la quantité considérable de pieux qui portent la fondation de la gare de Bienne.
La sonnette est suspendue à un wagonnet roulant sur un échafaudage provisoire installé au-dessus des lignes de pieux projetées et elle est guidée verticalement par deux longuerines également suspendues.
Le mécanisme du battage n’est autre qu'un cylindre à vapeur avec son piston; le piston est fixe, le cylindre est mobile et constitue le mouton. Des mâchoires horizontales, mobiles le long des longurines verticales du châssis, serrent la tête du pieu et rendent celui-ci solidaire de l’appareil.
La vapeur est introduite par la tige du piston dans une cavité ménagée à l’intérieur du piston et communiquant librement avec la partie haute du cylindre; la vapeur presse donc le fond supérieur du cylindre et celui-ci s'élève, guidé par des oreilles latérales ; quand il a monté de la moitié de sa hauteur, des lumières ménagées dans le fût cylindrique s'ouvrent, la vapeur s'échappe dans l'atmosphère, le mouton-cylindre monte encore un peu en vertu de la vitesse acquise, puis retombe. Au bout de la tige creuse du piston est une soupape de prise de vapeur qui s'ouvre et se ferme automatiquement au moment voulu. Cette soupape est placée dans une petite chambre de vapeur alimentée par un tuyau flexible; celui-ci n'a donc pas à suivre le piston dans ses oscillations rapides; il n'a qu’à descendre lentement avec l'appareil entier au fur et à mesure de l'enfoncement du pieu.
Le diamètre du cylindre employé à Bienne était de 0"24, sa course de 0724, son poids de 450 kilogrammes ; il battait 200 coups à la minute et enfonçait avec facilité et rapidité des pieux de 3°30 de long et de 0"24 de diamètre. Avec le temps nécessaire au déplacement de l'appareil, il fallait un quart d'heure pour une opération et on enfonçait AU tpieux par jour.
4 Sonnette mue par la poudre à canon ou sonnette balistique. — Dans la sonnette balistique, le mouton est le projectile d'un canon qui coiffe la tête d’un pieu. La déflagration d’une cartouche lance le mouton en l'air; le recul du canon commence l’enfoncement du pieu et le choc du mouton qui retombe agit à son tour.
L'idée de recourir à la force explosive de la poudre comme force motrice est ancienne: elle a été mise en avant pour la première fois en 1678, par l’abbé de Hautefeuille, qui indique plusieurs machines susceptibles de travailler par l'explosion de la poudre. Cette force particulière convient évidemment à la manœuvre de la sonnette; l'usage en a été rendu pratique par les ingénieurs américains et notamment par M. Shaw, figures 4 à 18, planche XIV.
Le canon À est en acier, du poids de 450 kilogrammes; l'âme a 0°19 de diamètre, 0"09 d'épaisseur et 0"72 de hauteur; elle est lisse avec un léger évasement à la bouche pour faciliter l’entrée du piston qui forme la partie inférieure du mouton. Il présente en dessous une cavité B qui emboîte la tête du pieu. Il est renforcé par des oreilles qui embrassent la branche antérieure de deux fers en U placés en regard l'un de l’autre et formant le montant vertical de la sonnette.
Le mouton C, en fonte, du poids de 970 kilogrammes, est armé d'un piston sur lequel sont engagées à la base plusieurs bagues en acier D, découpées à l’intérieur comme un cuir embouti, de manière à former ressort contre les parois de l’âme du canon. L'emploi de ces bagues a constitué un grand perfectionnement, car le canon s’échauffe et se dilate pendant le travail beaucoup plus que le piston, et un jeu ne tarde pas à s'établir, qui fait perdre le bénéfice de l'explosion.
Le mouton possède, comme le canon, des nervures latérales embrassant une branche des deux fers en U qui constituent le montant de la sonnette.
Au sommet de ce montant, une poulie reçoit une chaîne manœuvrée par un treuil à bras ou à vapeur, chaîne qui sert à soulever et à soutenir le canon quand on change de pieu. Sous cette poulie se trouve un piston en fer qui peut s'engager dans une cavité cylindrique E existant au sommet du mouton; cette disposition a pour but de limiter l'ascension du mouton, surtout au commencement du battage d'un long pieu; le piston fixe, en s’engageant dans la cavité, y comprime l'air, et la compression absorbe la force vive en excès.
Le mouton en lui-même peut être arrêté et maintenu à une hauteur quelconque par un frein logé entre les deux branches des fers en U formant les montants verticaux; ce frein est une cornière verticale mobile autour de petites bielles à axe horizontal, qui tournent d’un certain angle
par l’action d’un levier à main; lorsqu'on manœuvre ce levier, la cornière verticale du frein vient s'appuyer sur une face des oreilles du mouton, tandis que l’autre face est appliquée sur la branche du fer en U: l'oreille du mouton se trouve donc pressée entre deux lames de fer et, en appuyant sur le levier, on détermine un frottement suffisant pour arrêter le mouton.
L'oreille du canon est un peu moins épaisse que celle du mouton, de sorte qu'on peut immobiliser celui-ci indépendamment du canon et remonter le canon avec la poulie et la chaîne.
La manœuvre s'opère comme il suit : le pieu étant mis en fiche, on le coiffe avec le canon; le mouton étant maintenu à l’aide du frein, un homme jette une cartouche dans le canon, un autre desserre le frein, le mouton tombe, comprime l'air et l'enfoncement du pieu commence; la chaleur que développe la compression de l'air finit par enflammer la cartouche, l’explosion se produit, le mouton remonte et la pression due au recul poursuit l'enfoncement du pieu. Le mouton qui remonte est saisi à nouveau et arrêté par le frein pour que le chargeur ait le temps d'introduire une autre cartouche.
On a imaginé un système de chargement automatique et rapide, à l'aide d’un tiroir cylindrique avançant comme un bras au-dessus du canon pour y déposer une cartouche et reculant ensuite. Ce système ne s’est pas propagé, parce qu'il faut se garder d’une trop grande rapidité dans le battage, l’'échauffement du canon pouvant devenir tel que la cartouche s’enflamme d'elle-même aussitôt jetée dans le canon.
Il nous semble que, pour éviter le danger auquel on expose le chargeur en lui faisant introduire directement les cartouches dans l'âme du canon, il serait facile de monter sur celui-ci un tube incliné disposé pour recevoir les cartouches et les diriger dans l’âme où elles tomberaient librement.
Les cartouches employées, chargées avec de la poudre de mine, pèsent 30 à 45 grammes; elles ont 0"03 de diamètre et sont recouvertes d’un enduit de paraffine et de plombagine. Une cartouche de 30 grammes donne une ascension du mouton de 4 à 5 mètres.
Le grand avantage du système est que le choc est remplacé par une compression graduelle, de sorte qu'il ne se produit ni déformation du pieu, ni écrasement de la tête ou de la pointe, si bien que l’on peut supprimer la frette et même le sabot dans les terrains de résistance moyenne.
La force vive perdue est beaucoup moindre et, toutes choses égales d’ailleurs, la sonnette balistique détermine un enfoncement bien supérieur à celui que donne le système ordinaire; l'expérience a montré que cet enfoncement était de 4 à 8 fois plus grand.
Si la vitesse du battage ne devait être modérée par la crainte de l’'échauffement, on pourrait donner un coup de mouton de 5 mètres de hauteur en deux secondes, alor: que la sonnette À vapeur exige au moins dix secondes.
La consommation de poudre pour enfoncement de pieux de 0"25 de diamètre moyen à une profondeur de 8 à 9 mètres a été en général de
4:65 à 2 kilogrammes. Bien que la poudre de mine soit chère en France (2 fr. 50 le kilogramme), on voit que la dépense de poudre pour l’enfoncement d’un pieu n’est pas considérable, mais les dépenses accessoires et les frais d'amortissement sont relativement élevés.
La sonnette balistique, qui a reçu de nombreuses applications en Amérique, paraît donc capable de rendre de bons services en certaines circonstances; elle est plus simple et sans doute moins sujette à réparations qu'une sonnette à vapeur.
Son grand inconvénient est l'échauffement rapide du canon; pour y parer, il faut battre à coups espacés et n’employer que de petites cartouches, ce qui exclut le battage dans les terrains résistants qui exigeraient un mouton très lourd et une grande hauteur de chute. Il est vrai qu'on pourrait chercher à installer autour du canon une circulation d’eau froide, ce qui parfois pourrait se faire économiquement.
Emploi de l’eau comprimée pour l’enfoncement des pieux. — En 1854, M. l'ingénieur Brunlees fonda les viaducs de Kent et de Leven sur des pieux creux en fonte, qu'il enfonça dans le sable au moyen d'un jet d'eau comprimée amené par un tuyau intérieur et débouchant sous le pieu de manière à désagréger et à entraîner le sable. Le même procédé lui servit à enfoncer des pieux en bois en accolant au pieu le tuyau d’amenée de l’eau comprimée.
Ce système a été repris dans ces dernières années par plusieurs ingénieurs français qui ne paraissent pas en avoir eu connaissance antérieurement et qui ont été satisfaits des résultats obtenus.
Application au port de Calais. — Frappés de la difficulté qu'on éprouve à enfoncer des pieux dans le sable fin et humide des plages de la Manche et de la mer du Nord, de la dépense élevée et de la longue durée qu'’entraîne cette opération, MM. Stæklin, ingénieur en chef, et Vétillart, ingénieur ordinaire de Calais, ont cherché à perfectionner le système de battage.
Guidés par ce fait que l'air comprimé s'échappant par le fond des colonnes de fondation et remontant autour d'elles diminue beaucoup le frottement et facilite singulièrement l'enfoncement, ces ingénieurs ont pensé à produire le même effet par une injection d'eau comprimée.
Jls se sont servi d'abord de petites pompes à un homme dont la lance en fer s'enfoncait dans le sable en se tenant à 0"20 ou 0"30 au-dessous de la pointe du pieu à enfoncer; il y avait une de ces pompes de chaque côté d'un piew. Le résultat fut excellent ; il fallait avoir soin seulement d'enfoncer les lances verticalement et
de les remuer continuellement pour les empêcher d'être étreintes par le sable. Plus tard, an eut recours à des pompes à deux hommes avec manivelles et volant.
Il a été réalisé avec ce système une économie considérable de temps et d'argent.
« Ce système présente en outre l’avantage de faciliter beaucoup la mise en fiche en permettant de préparer à l’avance, sur 0"50 à 0"60 de hauteur, la poche dans laquelle doit se loger le pieu, et de permettre le foncage de panneaux plus étanches. »
L'arrachage des pieux et palplanches, déviés ou fendus, s'effectue avec la plus grande facilité dans le nouveau système.
A notre avis, on peut se demander si la désagrégation du sol, qui facilite singulièrement l'enfoncement des pieux, ne crée pas un danger pour l'avenir en facilitant également l’affouillement et le déchaussement des pilotis. Ce danger est peut-être chimérique pour les terrains de sable pur qui reprennent très rapidement leur consistance première; il ne nous paraît pas l'être, sauf expérience contraire, pour des sols argileux ou VaseuX.
« Ce système, disait M. l'ingénieur Plocq, a l'avantage de faciliter considérablement les battages dans les terrains de sable; mais il y a peut-être lieu de n’en pas pousser trop bas l'application sous le corps d’une écluse ou le long des files de pieux et palplanches contre lesquelles doivent s'appuyer les massifs de fondation. »
Application au port de Honfleur. — Les bancs de la baie de la Seine se composent de feuillets alternatifs de sable et de vase, dans lesquels le battage des pieux offre de grandes difficultés. Ayant à battre des pieux de 10"50 de longueur pour le prolongement de la jetée ouest du port de Honfleur, M. l'ingénieur Widmer eut l’idée de pratiquer, à l’aide d’un jet d’eau comprimée, un avant-trou sur l'emplacement du pieu à battré.
L'eau était donnée par une petite pompe centrifuge et par une conduite en caoutchouc arrivait à une lance en cuivre analogue à celle des pompes à incendie.
« Le tuyau de caoutchouc, armé de la lance, était présenté normalement au sol, dans lequel il s'enfonçait aisément jusqu'à 6 ou 7 mètres de profondeur.
« Au bout d'une dizaine de minutes on le retirait lentement; on descendait le pieu, que l’on avait eu soin de tenir tout paré, suspendu à la sonnette au moyen de palans. Sous l’action de son poids, augmenté de celui du mouton qu’on amenait sur sa tête, le pieu pénétrait dans le sol de 4 à 5 mètres. Si l’on avait soin de commencer immédiatement le battage, le terrain ameubli sur une certaine épaisseur par le jet de la pompe, livrait facilement passage au pieu. Dans ces conditions, la durée de l’enfoncement total du pilot peut être réduite de moitié. »
Le même procédé fut appliqué en 1878 au battage d’une ligne de palplanches de 5"50 de longueur. Il fallait, pour battre ces palplanches par le mode ordinaire, 42 minutes, et encore beaucoup d'entre elles se fendaient ou se déversaient.
On prépara pour ces palplanches des trous creusés à l'eau comprimée à l'aide d'une lance en tôle galvanisée de 3 mètres de longueur. Cette lance descend de toute sa longueur en trois ou quatre minutes; on l'enlève vivement et on présente la palplanche qui, sous le poids seul du mouton, s'enfonce de 2"50 et les premiers coups de mouton, donnés avec une petite volée, produisent encore un enfoncement de 1"50. La durée totale de l'opération est réduite à vingt minutes, il n'y a plus de palplanches brisées et déversées.
M. Widmer a montré, par expériences comparatives, que la résistance des pilotis était la môme, quelle que fût la méthode suivie.
Nous croyons cette conclusion parfaitement exacte pour les vases sablonneuses de la baie de Seine; un trou ouvert dans ces vases à basse mer est fermé à la marée suivante et le sol y a repris toute sa consistance.
Mais, nous pensons que la conclusion ne doit être étendue qu'avec une certaine prudence à d’autres terrains.
