Fiches pathologie
Effondrement de murs de soutènement en maçonnerie
Fiches détails
Déformation d'un mur de soutènement en béton armé
Effondrement d'un mur de soutènement préfabriqué en béton armé
Effondrement d'un mur poids existant en cours de chantier
Infiltration d'eau en sous-sol
Mouvement d'un mur de soutènement
Constat
Par recherche de moindre coût, les colonnes ballastées ont pu servir d'alternative à des solutions classiques de fondations profondes par pieux et plancher porté.
Or, mises en œuvre dans des contextes géotechniques échappant à leur domaine d'utilisation recommandé, elles ont entraîné des désordres
qui se sont traduits par des tassements, parfois spectaculaires et affectés d'un différentiel marqué, et toujours d'une amplitude très largement supérieure aux calculs initiaux (jusqu'à 20 à 30 fois
dans certains cas), avec pour conséquences :
- dévers de poteaux de structure ;
- fissuration et déformation de dallage allant jusqu'à l'inaptitude à l'exploitation de locaux et de parkings ;
- basculement de bâtiments d'habitation.
Sans atteindre de tels extrêmes, de nombreux désordres ont été suscités par l'inadéquation du traitement du sol par colonnes ballastées au regard des exigences structurelles de l'ouvrage à
construire. En effet, même si le traitement par colonnes ballastées permet d'obtenir une réduction du tassement du sol, il ne l'annihile pas pour autant et le tassement résiduel peut demeurer
excessif pour l'ouvrage projeté.
Diagnostic
Quelques rappels
Les colonnes ballastées sont des empreintes verticales élancées que l'on a ménagées dans le sol par diverses techniques et remplies de matériau noble (le « ballast »)
calibré et compacté.
Elles permettent de substituer un matériau granulaire frottant à un sol généralement fin, de moindre raideur et compressible, en vue d'obtenir une amélioration mécanique globale de l'ensemble sol +
colonnes, notamment en termes de compressibilité.
Les colonnes ballastées sont réalisées selon un réseau prédéterminé, dont la maille dépend de divers paramètres, comme les caractéristiques géomécaniques du sol naturel et l'intensité des charges
appliquées.
Afin de mieux opérer le transfert de ces charges vers les têtes de colonnes ballastées, il est indispensable d'interposer un matelas de répartition, constitué lui aussi de matériaux nobles
granulaires fortement compactés, à la base duquel on place généralement une géomembrane.
Les défauts de conception sont très majoritairement à l'origine des sinistres impliquant des colonnes ballastées
- Par exemple : au prétexte que le DTU 13.2 « fondations profondes » inclut un chapitre consacré aux colonnes ballastées, on a parfois dimensionné celles-ci
comme s'il s'agissait de pieux. Mais les colonnes ballastées ne sont en rien des pieux, dont elles ne possèdent ni la raideur, ni la portance et surtout pas la résistance aux sollicitations
parasites, inclinées ou horizontales.
Les colonnes ballastées ne peuvent en aucun cas supporter des charges permanentes nettement inclinées sur leur axe longitudinal.
- Autre exemple : la confiance excessive placée dans l'effet de resserrement des sols entre les colonnes.
Certains parkings et voies de circulation bâtis sur des sols argileux compressibles, ont été traités par des colonnes ballastées « flottantes », dont on attendait, par effet de resserrement, un
comportement global de type « radier souple ».
Or, le resserrement des sols très fins ou argileux est pratiquement négligeable entre des colonnes ballastées.
Les bonnes pratiques
L'essentiel
A consulter
Constat
Destinés au maintien de massifs de terre de faible hauteur (moins de 2 m en général), ces petits ouvrages annexes de pavillons sont généralement construits en maçonnerie,
très souvent sans l'aide d'un bureau d'études.
La stabilité des murs de soutènement en maçonnerie (blocs de béton, briques pleines, pierres, béton banché non armé) est assurée par leur propre poids (on parle de « mur-poids »).
Pour maintenir son équilibre, le poids du mur doit permettre de contrebalancer (voir schéma 1) :
- la poussée des terres;
- les poussées hydrostatiques si les terres sont mal drainées;
- les surcharges d'exploitation éventuelles (passage et stationnement de véhicules, …) ;
- les chocs éventuels.
Une épaisseur insuffisante de la paroi ou une mauvaise évacuation des eaux de ruissellement peuvent entrainer des fissurations ou le bombement du mur, son basculement partiel (voir schéma 2), voire
son effondrement.
Enfin, suivant la pente générale du terrain surplombant l'ouvrage, le risque de grand glissement doit également être évalué.
Diagnostic
Les deux principales causes de désordres sont :
Une erreur de dimensionnement de l'ouvrage
Les poussées sur le mur résultent :
Constitué d'un mur et d'une fondation, l'ouvrage de soutènement est considéré comme autostable. Cela signifie que le mur doit être suffisamment lourd pour résister sans déformation excessive aux différentes poussées. La prise en compte des chaînages dans le calcul de la stabilité n'est pas autorisée (cf. DTU 20.1 Partie 4). En revanche, des raidisseurs (poteaux en béton armé incorporés dans l'épaisseur du mur) ou des contreforts peuvent s'avérer nécessaires. Les caractéristiques de la semelle (dimensions, ferraillage) doivent également être calculées en prenant en compte les poussées.
L'action
de
l'eau
L'absence, la mauvaise conception ou le mauvais fonctionnement des systèmes de drainage et d'évacuation des eaux de ruissellement sont une cause fréquente de sinistre. En s'accumulant derrière la
paroi, les eaux de ruissellement exercent sur celle-ci une poussée hydrostatique, qui vient s'ajouter à celle déjà exercée par le terrain sec. Or, aucun mur de soutènement, prévu pour être autostable
et calculé pour résister à la seule poussée des terres, n'est capable de résister à des pressions hydrostatiques. Remarque : Relevant d'un cas particulier, la présence d'une nappe phréatique n'est
pas abordée dans cette fiche.
Les bonnes pratiques
L'essentiel
A consulter
Désordre
L'arase supérieure du voile constitutif du mur de soutènement en L (mur de 6 mètres de large situé entre deux bâtiments) présente un déplacement vers l'extérieur de 10 cm.
Ce déplacement relatif mesuré à chaque extrémité par rapport aux points fixes que constituent les deux corps de bâtiments contigüs est apparu progressivement dans les 6 mois qui ont suivi l'exécution de l'ouvrage.
L'effondrement du mur à bref délai semblait inéluctable.
Diagnostic
Les sondages destructifs ont mis en évidence un défaut d'exécution majeur du ferraillage : les armatures principales de liaison entre le voile et la semelle (HA 16 espacées tous les 25 cm) prévues sur le plan BA n'ont pas été installées
Mauvaise prise en compte des caractéristiques intrinsèques des remblais mis en œuvre derrière le mur. Il n'est constaté aucune trace d'évacuation d'eau par les barbacanes situées en pied de mur; les matériaux de remblai du site sont totalement imperméables ce qui induit une surcharge hydrostatique supplémentaire sur le mur, non prévue au niveau du dimensionnement.
Préconisation
Définir, en phase conception, les hypothèses de sollicitations externes de poussée sur le mur issues des caractéristiques mécaniques des matériaux de remblais et des dispositifs de drainage associés.
Réaliser l'exécution des ouvrages conformément aux plans d'exécution avec un autocontrôle de vérification du ferraillage formalisé au sein de l'entreprise.
Désordre
7 ans après son édification, un mur de soutènement préfabriqué en béton armé de 38 m de longueur s'est brusquement effondré partiellement lors d'un hiver.
Diagnostic
Lors de la préfabrication des éléments de mur, les armatures principales verticales ont été positionnées le long de la face opposée aux terres sollicitée en compression, au lieu d'être positionnées côté terres, zone sollicitée en traction.
L'ouvrage a résisté jusqu'à ce qu'une contrainte complémentaire liée aux agents climatiques (gel) le conduise à sa ruine.
Préconisation
Il fallait positionner les armatures verticales principales côté terre (zone travaillant en traction), conformément aux règles de calcul en béton armé.
Désordre
Un mur existant de soutènement des terres s’est effondré de façon soudaine sur 15 ml environ lors de travaux de terrassement en pied dudit mur en vue d'une construction. Le sinistre n'a généré aucun dommage corporel mais une chaussée située en partie supérieure des terres soutenues est devenue impraticable.
Diagnostic
Un sondage avait mis en évidence une assise de fondation du mur de soutènement située à un niveau supérieur à la plateforme prévue pour le terrassement. L'entreprise a procédé à un terrassement complet, sans laisser de banquette d’assise au mur de soutènement.
Le mur s’est trouvé déstabilisé par ce terrassement qui s’est effectué sans passes alternées. Des fortes pluies ont également accentué la déconfortation du terrain et majoré les poussées horizontales sur le mur.
Préconisation
Il était nécessaire de respecter le DTU 12 (travaux de terrassement pour le bâtiment) qui préconise dans l’article 1.33 : « Lorsque l’exécution d’une fouille est de nature à causer des dommages aux constructions voisines, l’extraction des déblais doit être réalisée en plusieurs phases ou précédée d’une reprise en sous-œuvre de ces constructions. Les fouilles de reprises en sous-œuvre sont exécutées par petites parties, à l’aide de tranchées, de puits, ou de galeries ». (A noter que ce DTU est retiré de la liste officielle des DTU depuis septembre 2000 mais peut rester classé comme document de référence).
L’entreprise a entrepris un terrassement complet sans laisser de banquette en pied de mur dont elle savait que son assise était située à une cote supérieure à celle de la plateforme terrassée.
Désordre
Infiltration d'eau dans les sous-sols
Diagnostic
Les murs des sous-sols, réalisés en blocs pleins enduit complétés par un produit noir, n’empêchent pas, comme le rappelle le DTU 20.1, la pénétration d'eau sous pression.
Malgré la présence d’un drain en pied de mur, le remblaiement contre la construction, réalisé avec des matériaux argileux, ne respecte pas les prescriptions du DTU 20.1, entraîne la formation de poche d’eau, qui infiltre les maçonneries.
Préconisation
Selon la destination des locaux, les murs des sous-sols n’ont pas la même exigence en matière d’étanchéité, ni donc la même constitution. Des infiltrations limitées sont acceptées au travers des murs de deuxième catégorie au sens du DTU 20.1 (murs bordant des garages, caves, etc.), alors qu’elles sont bannies au travers des murs de 1ère catégorie (murs bordant des zones habitables)
Il convient donc que le niveau d’étanchéité de la paroi soit précisément défini par le maître d’œuvre lors de la conception, en fonction des exigences d'utilisation des locaux et des différents paramètres touchant à l'environnement de la construction (écoulement des eaux de pluies, nature du terrain de fondation, présence éventuelle d'un drainage et d’ouvrages étanches en bordure du bâtiment, importance du ruissellement, présence d'une nappe phréatique, etc.
Désordre
Les murs, réalisés en blocs de béton creux, soutiennent des jardins en contre haut de 1.70 m par rapport au niveau de la voie. Des mouvements importants avec fissuration des murs de soutènement sont apparus.
Diagnostic
Les murs ont été réalisés sur une fondation en béton sans liaisons avec la maçonnerie, ni poteaux raidisseurs ou chaînage horizontal. Du fait de l'absence de drain à l'arrière du mur, les barbacanes prévues en pied de mur pour évacuer les eaux d'infiltration et éviter la mise en pression à l'arrière du mur sont totalement inopérantes.
Préconisation
Il était indispensable :
- de s'assurer de la bonne portance du sol d'assise de la fondation ;
- puis de réaliser une fondation adaptée avec des aciers en attente sous les raidisseurs, construire le mur en blocs à bancher enduits deux faces avec ferraillage horizontal et vertical adéquat avec en tête de mur un chaînage horizontal ;
- ensuite de réaliser à l'arrière du mur un drain avec des cailloux, un textile non tissé pour éviter son engorgement et un tuyau en partie basse de récupération des eaux vers le réseau EP avec la mise en place de barbacanes pour permettre l'écoulement des eaux et éviter les surpressions à l'arrière du mur.
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