Le karst est formé par la dissolution chimique à long terme de roches solubles telles que le calcaire par l'eau. Les strates karstiques présentent des canaux karstiques, des dépressions karstiques et des cavités karstiques, en particulier les plaques supérieure (inférieure) des cavités sont imbriquées, avec des différences de hauteur significatives. Les couches rocheuses ont une dureté inégale ou sont composées de demi-roche, demi-terre, demi-roche, demi-solution et de roches de pente. La difficulté du forage de pont et de la construction de pieux dans des formations karstiques complexes due à des facteurs géologiques complexes est un défi technique. Cet article combine des exemples d'ingénierie pour présenter la technologie de construction de pieux forés dans des strates complexes à fort développement karstique, et indique les méthodes de traitement de construction correspondantes et les précautions de construction.

Aperçu du projet :

Le très grand pont de Jinghe de la troisième section de la ligne à grande vitesse Beijing-Shanghai est situé dans la ville de Tengzhou, province du Shandong. La longueur totale du pont est de 11,445 km, et la disposition des travées comprend 20 × 24 poutres-caissons simplement appuyées double voie, 328 × 32 poutres-caissons simplement appuyées double voie, et 2-(32+48+32) poutres-caissons continues double voie. La conception des fondations de tous les piles et culées du pont repose sur des fondations sur pieux forés, d'un diamètre de 1,0 m, 1422 pieux, d'une longueur totale de 44272,77 m, d'un diamètre de 1,25 m, 1538 pieux, d'une longueur totale de 83527,39 m, d'un diamètre de 1,50 m, 108 pieux, et d'une longueur totale de 14325,16 m. La pile 203 a un diamètre de 1,50 m et une longueur maximale de pieu de 85,5 m.

Caractéristiques géologiques de l'ingénierie :

Le grand pont de Jinghe est principalement composé de calcaire, avec une structure monoclinale dans les strates rocheuses. Les strates rocheuses ont une attitude de 30°∠12°, et les joints et fissures rocheux dans la zone du site du pont sont développés. Segment Dk580+229~Dk582+100 ; le taux de rencontre de cavités karstiques pendant le forage atteint 76,9 %, et dans les zones à karst fortement développé, il atteint 90-100 %. Segments Dk582+100 à Dk583+100 ; le taux de rencontre de cavités karstiques pendant le forage est de 60,8 % à 73,7 %, et les cavités sont distribuées selon un mode en chapelet. Parmi elles, on dénombre jusqu'à 13 cavités karstiques en chapelet à la pile 203, avec des hauteurs de cavité généralement comprises entre 2 et 8 mètres. La hauteur de cavité de la pile 286 est de 25,5 m, et la section de Dk583+100 à Dk586+100 ; le taux de rencontre de cavités karstiques pendant le forage est de 66,1 % à 71,9 %. Section Dk586+100~Dk587+100 ; le forage a rencontré des cavités karstiques, représentant 42,5 %, qui se développent selon une forme en chapelet. Les cavités de sol dans la zone du site du pont sont principalement formées par l'interaction de l'érosion souterraine et de l'aspression de dépression causée par l'infiltration des eaux de surface et souterraines dans la couche de sol sus-jacente des strates karstiques.

Technologie de construction de pieux forés :

1. Choix du type de foreuse

Les pieux forés du grand pont de Jinghe traversent de l'argile, de l'argile silteuse, du sable moyennement grossier, du mudstone et du calcaire. Selon les conditions géologiques, choisir une foreuse à percussion de type mât, qui peut ajuster la hauteur de levage (course) de l'outil de forage selon la dureté de la couche rocheuse à tout moment et présente la caractéristique d'une énergie d'impact élevée.

2. Séquence de forage

La construction de pieux forés de pont est réalisée dans des strates karstiques hautement développées et complexes, et la structure géologique complexe rend le forage et la formation des pieux difficiles. Avant la construction des pieux forés, il est nécessaire de maîtriser précisément les conditions géologiques. Nous adoptons le principe combinant forage et prospection géophysique. Sur la base du forage géologique de chaque pile et pieu, nous avons également mené une prospection géophysique détaillée de l'ensemble du pont pile par pile afin de préciser l'épaisseur de la couche de recouvrement, l'emplacement, la quantité et l'état de remplissage de chaque pile et pieu. Il est particulièrement important de choisir la séquence de forage des positions de pieux en fonction de la structure géologique des données de forage et de géophysique pendant la construction de forage. Le principe de base pour choisir la séquence de forage des positions de pieux dans la construction du très grand pont de Jinghe est que, pour les piles à pieux de longueur inégale, la construction de forage suit la séquence de construction des pieux longs d'abord puis des pieux courts. La séquence de forage pour la même pile va de profonde à peu profonde et de nombreuses (en chapelet) à peu nombreuses, les pieux de rive et de coin étant construits en premier. Cette construction est favorable au scellement rapide de la cavité, au blocage du passage de la cavité, et facilite la construction du pieu suivant.

3. Soutènement par boue

Le soutènement par boue est la mesure technique la plus fondamentale dans la construction des pieux forés. Afin de renforcer le soutènement par boue, il est nécessaire d'utiliser de l'argile de bonne viscosité pour préparer la boue. Pendant le forage à percussion, l'argile est directement injectée dans le trou, et la boue est produite par le battage d'un outil de forage. Dans la construction de pieux forés du très grand pont de Jinghe, pour les pieux clés et difficiles à géologie complexe et aux fuites et effondrements fréquents de boue, afin d'améliorer l'effet de soutènement de la boue, de la bentonite spéciale pour forage géologique a également été utilisée pour fabriquer de la boue et a obtenu un effet de soutènement significatif. Lorsque le matériau de remplissage dans la cavité est du sable fin ou un matériau plastique fluide, ajouter une quantité appropriée de ciment à la boue peut améliorer la capacité anti-perméation de la boue, accroître l'effet de soutènement, et prévenir efficacement l'effondrement du trou et les fuites. Le dosage de ciment représente généralement de 10 % à 20 % du dosage d'argile.

4. Parois de trou artificielles
Le soutènement par boue est la mesure technique la plus fondamentale dans la construction des pieux forés. Afin de renforcer le soutènement par boue, il est nécessaire d'utiliser de l'argile de bonne viscosité pour préparer la boue. Pendant le forage à percussion, l'argile est directement injectée dans le trou, et la boue est produite par le battage d'un outil de forage. Dans la construction de pieux forés du très grand pont de Jinghe, pour les pieux clés et difficiles à géologie complexe et aux fuites et effondrements fréquents de boue, afin d'améliorer l'effet de soutènement de la boue, de la bentonite spéciale pour forage géologique a également été utilisée pour fabriquer de la boue et a obtenu un effet de soutènement significatif. Lorsque le matériau de remplissage dans la cavité est du sable fin ou un matériau plastique fluide, ajouter une quantité appropriée de ciment à la boue peut améliorer la capacité anti-perméation de la boue, accroître l'effet de soutènement, et prévenir efficacement l'effondrement du trou et les fuites. Le dosage de ciment représente généralement de 10 % à 20 % du dosage d'argile.

5. Cavités karstiques avec fuite de coulis
Le grand pont de Jinghe présente des strates à karst fortement développé, avec des cavités karstiques distribuées selon un mode en chapelet. Parmi elles, on dénombre jusqu'à 13 cavités karstiques en chapelet à la pile 203, avec des hauteurs de cavité généralement comprises entre 2 et 8 mètres. La hauteur de cavité de la pile 286 est de 25,5 m, avec un taux de rencontre de cavités de 66,1 % à 71,9 % pendant le forage. La zone à karst fortement développé atteint 90-100 %, et la connectivité des cavités à demi-remplies et non remplies est bonne. Afin d'accélérer l'avancement de la construction et d'assurer le délai de construction, 2 à 3 foreuses sont utilisées simultanément pour la construction de forage sur la même position de pile, ce qui entraîne souvent des fuites fréquentes de coulis dans les trous des cavités karstiques. L'utilisation d'un remblai de débris et d'argile pour traiter les fuites de coulis dans les cavités karstiques est inefficace. La méthode de traitement des fuites de coulis dans les cavités karstiques peut consister à injecter du béton sous l'eau pour sceller les cavités et bloquer les canaux des cavités ; soulever l'outil de forage hors du trou et verser du béton sous l'eau dans le trou de forage. La surface de coulage doit être de 2 à 3 m au-dessus du sommet de la cavité. Attendre 0,5 à 1,0 heure que la surface de coulage du béton sous l'eau se stabilise avant de retirer la conduite pour garantir que le béton sous l'eau scelle complètement la cavité. Attendre que le béton sous l'eau atteigne une certaine résistance (1 à 2 jours) avant de forer. Les fuites fréquentes de coulis dans les cavités karstiques des piles de pont telles que 289 # et 290 # du très grand pont de Jinghe ont été traitées en versant du béton sous l'eau pour sceller les cavités, bloquer le passage de la cavité et obtenir des résultats significatifs.

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