DES PIEUX BATTUS EN FONTE DUCTILE POUR UN HÔTEL DE LUXE AUX ANTILLES

Le projet Koi Resort & Residences de 200 millions de dollars fait partie du plan de développement économique lancé par le gouvernement de Saint-Kitts-et-Nevis. Approuvé dans le cadre du programme de citoyenneté par investissement, le projet consiste en un centre de villégiature haut de gamme, dont les structures regroupent des bâtiments R+4 à R+5 (appartements, suites) et des villas RDC à R+1.
Construits en zone sismique sur un ancien marais, les bâtiments de plusieurs étages reposent sur des
fondations profondes alors que les villas sont fondées superficiellement sur des remblais compactés.

Anciens marais maritimes
L’État de Saint-Kitts-et-Nevis, dans les Caraïbes, appartient aux îles Sous-le-Vent (petites Antilles). Le
projet d’une surface de 6 hectares se situe sur la côte est de l’île de Saint-Christophe (Half Moon Bay).
Il est délimité à l’est par l’océan Atlantique (littoral de plage, dune de sable : altitude +1,5 à +3,0 m), et à l’ouest par une colline culminant à environ 140 m (Conaree Hill, zone terrestre : altitude +5,0 m).
Au nord, le site est délimité par la partie du marais encore existante, et, au sud, par le terrain de golf du Royal St. Kitts Golf Club.

Au moment des reconnaissances géotechniques, l’ancien marais recouvrait la majorité du site avec
une profondeur d’environ -1,0 m et un niveau d’eau de +1,0 m. Au total, 28 sondages de reconnaissance jusqu’à 7,5-20,0 m de profondeur, avec essais au pénétromètre dynamique SPT par passe de 1,5 m, ont été réalisés à l’intérieur du marais et dans la partie terrestre du site.
Les terrains sont homogènes : une couche très molle à molle d’argile limoneuse et de sable argileux (NSPT=6) reconnue jusqu’à 4,5 m de profondeur recouvre une épaisse couche de sable moyennement dense (NSPT=18). Trois sondages ont été arrêtés au refus dans le substratum calcaire sous-jacent à environ 18,0-20,0 m de profondeur. Les sondages ont révélé, en outre, une couche sableuse indurée (NSPT>50) de profondeur variable, ainsi que des passées sableuses métriques lâches à très lâches, argilo-limoneuses, localement riches en matière organique (NSPT<10).

Préparation du site
Après assèchement du marais et substitution du sol sur 1,5 m d’épaisseur (argiles très molles compressibles), les travaux de terrassement – principalement en remblais, localement en déblais sur la partie terrestre – permettent d’assurer un nivellement du site au niveau RDC +1,5 à +3,0 m.
La substitution du sol comprend le décapage des argiles limoneuses et leur remplacement par une couche de remblais compactée. Son but est de préparer une plateforme de battage stable pour les bâtiments R+4 à R+5 (fondations profondes), et de garantir une contrainte admissible du sol suffisante pour les villas RDC à R+1 (fondations superficielles).

Sables potentiellement liquéfiables
L’analyse de potentiel de liquéfaction des sols (S&ME, Inc.) conclut à un risque modéré à sévère des
sables entre 3,0 et 12,0 m de profondeur : LPI=7 (liquefaction potential index) pour PGA=0,2 g respectivement LPI=29 pour PGA=0,4 g (peak ground acceleration). Le rapport recommande pour les bâtiments de 4 à 5 étages des fondations profondes par pieux battus ancrés dans le bon sol sous la couche de sables susceptibles de subir le risque de liquéfaction sismique.
La solution de base prévoit des pieux préfabriqués battus en béton précontraint de dimension 300 x 300 mm et 350 x 350 mm pour des charges axiales de compression respectivement de 35 t et 45 t. Les pieux ancrés dans le substratum calcaire reconnu à environ 18,0-20,0 m de profondeur doivent permettre de limiter les tassements dus aux charges statiques et sismiques à un niveau admissible
pour les structures et à tous les états limites de calcul.
L’installation des pieux en béton pourra nécessiter un préforage des couches de sable induré pour assurer une mise en oeuvre jusqu’à une profondeur de 20,0 m, sans risque de surcontrainte pendant le battage (fissure, casse, faux refus). Les couches de sable induré peuvent être rencontrées sur des
épaisseurs supérieures à 1,5 m et à différentes profondeurs sur le site.

Pieux fonte dans le calcaire
La difficulté de fabriquer et d’approvisionner rapidement les pieux préfabriqués en béton précontraint
sur l’île et d’assurer leur battage sans dommage à la profondeur nécessaire a naturellement conduit le maître d’ouvrage vers une solution alternative. CMS Ltd. propose et réalise en 32 jours de travail 330 pieux battus en fonte ductile d’une longueur moyenne de 19,30 m.
Les pieux sont constitués de tubes 170/09,0 mm en fonte ductile de longueur utile 5,0 m délivrés par
voie maritime dans des conteneurs fermés de 20 pieds. Ils sont équipés à leur base d’un sabot de battage trilame et en tête d’une platine de répartition 250 x 250 x 35 mm. Les pieux sont battus au refus dans le substratum calcaire et remplis de béton.
Les tubes s’emboîtent les uns dans les autres (accouplement conique Plug&Drive©) pour former l’armature rigide du pieu. Les longueurs de pieux s’adaptent ainsi naturellement à la profondeur du toit
rocheux et varient sur le projet de 17,5 m à 31,3 m. La vérification du critère d’arrêt de battage (enfoncement résiduel pendant une minute de battage consécutif) permet de garantir une charge de
service de 700 kN uniforme pour tous les pieux. Les efforts horizontaux sont repris par un système
de longrines enterrées dans les remblais de substitution compacts et chaînées entre elles dans les
deux directions X et Y (conception Amarna Consult Ltd.). La pelle hydraulique sur chenille de 40 t
Case CX330 est mobilisée localement tandis que le marteau hydraulique NPK H16X de 2,5 t (6 780 joules/coup, 380-480 coups/minute) est envoyé par bateau.

Essais dynamiques Simbat
Au total, 25 tests de chargement dynamique ont été réalisés par la méthode Simbat sur des pieux de l’ouvrage. Les pieux d’essais ont été soumis à une charge dynamique maximale de 1.480- 2.100 kN (2 à 3 fois la charge de service QELS=700 kN).
Le tassement moyen mesuré en tête de pieu à deux fois la charge de service est de 15,4 mm (enfoncement permanent 0,6 mm + compression élastique 14,8 mm). Les résultats à une fois la charge de service donne un tassement moyen de 7,5 mm entièrement dû à la compression élastique du pieu (enfoncement permanent nul). La dispersion des résultats est faible : environ 90 % des valeurs se trouvent dans l’intervalle moyenne plus ou moins 1,5 écart type.

Jérôme Coulon
Gérant Sarl Coulon Pieux Battus