Le deep soil mixing mélange le sol en place avec un liant, comme le ciment ou la chaux, pour former des colonnes de sol durci. Sur les digues de la Loire, la technique a servi à réaliser des dizaines de kilomètres d'écrans étanches. Voici son fonctionnement, la voie sèche et la voie humide, sa différence avec le jet grouting, et les contrôles à exiger.
Sommaire
Le deep soil mixing, mélanger le sol avec un liant qui durcit
Le deep soil mixing, souvent abrégé DSM, mélange le sol directement dans le terrain avec un liant, sans le sortir du sol. Le liant est un produit comme le ciment ou la chaux, qui fait prendre et durcir le mélange. Un outil rotatif garni de pales descend jusqu'à la profondeur voulue, brasse le sol, et le liant se mêle à la terre. Le mélange durcit sur place et forme une colonne verticale de sol durci, appelée sol-ciment.
Cette technique fait partie des familles de techniques de renforcement de sol qui traitent un terrain trop faible sans le remplacer. Ici, la matière première reste le sol du site lui-même.
Descente de l'outil
L'outil rotatif garni de pales s'enfonce en tournant vite et découpe le sol jusqu'à la profondeur calculée.
Apport du liant
Le liant sort par la tige de forage et se mélange à la terre brassée, en coulis ou en poudre. Selon la machine, il est ajouté à la descente, à la remontée, ou aux deux.
Malaxage sur toute la hauteur
Les pales rendent le mélange sol-liant régulier, du pied de la colonne jusqu'en surface.
Durcissement
Le mélange prend vite, mais sa résistance continue de monter pendant plusieurs semaines. Les contrôles se font le plus souvent à 28 jours, comme pour un béton.
Le liant se choisit selon le sol et l'objectif de résistance :
- Le ciment reste le liant le plus courant. Il suit la norme NF EN 197-1, qui couvre aussi les ciments au laitier employés sur les digues de la Loire.
- La chaux, souvent en mélange avec le ciment, traite les sols mous et les sols riches en matière organique.
- Le laitier de haut fourneau, et plus rarement aujourd'hui certaines cendres, entrent dans des formulations particulières.
À noter : le résultat, une colonne de sol traité, porte un nom normalisé. La norme NF EN 14679, intitulée « Colonnes de sol traité », encadre l'exécution de ces travaux depuis 2005. Sur un marché public, le fascicule 68 du CCTG la complète.
Voie sèche ou voie humide, deux façons d'apporter le liant
Le liant rejoint le sol de deux manières. En voie sèche, il arrive sous forme de poudre. En voie humide, il arrive sous forme de coulis, un mélange liquide d'eau et de liant. Ce détail change le type de sol qui convient et la façon de travailler.
| Critère | Voie sèche | Voie humide |
|---|---|---|
| Forme du liant | Poudre de ciment ou de chaux | Coulis d'eau et de liant |
| Apport dans le sol | Insufflé par air comprimé à la remontée de l'outil | Injecté sous pression pendant le malaxage |
| Rôle de l'eau | Le sol fournit l'eau qui hydrate le liant | L'eau arrive avec le coulis |
| Sol adapté | Sols gorgés d'eau : argiles molles, tourbes, nappe haute | Large gamme de sols, y compris plus fermes |
| Usage courant | Colonnes de renforcement en sol meuble | Renforcement, soutènement et écrans étanches, la majorité des chantiers |
Le choix se joue sur la teneur en eau du sol et la résistance recherchée. Un sol déjà saturé se traite bien en voie sèche, car la poudre trouve sur place l'eau qu'il lui faut. Un sol plus ferme ou un ouvrage qui demande une bonne homogénéité passe en voie humide.
Deep soil mixing ou jet grouting, brasser au lieu de découper
Les deux techniques donnent du sol-ciment, mais la ressemblance s'arrête là. Le deep soil mixing brasse le sol de façon mécanique. Le jet grouting le désagrège avec un jet de coulis lancé à haute pression. Sur un sol dur ou un accès étroit, on lui préfère parfois le sol-ciment obtenu au jet haute pression.
| Repère | Deep soil mixing | Jet grouting |
|---|---|---|
| Action sur le sol | Brassage mécanique par outil rotatif | Désagrégation par jet de coulis à haute pression |
| Le sol est | Mélangé sur place, jamais découpé | Désagrégé par le jet, puis mélangé au ciment |
| Norme d'exécution | NF EN 14679, colonnes de sol traité | NF EN 12716, sol-ciment réalisé par jet |
| Résultat | Colonne ou panneau de sol traité | Colonne de sol-ciment |
| Point fort | Bon rendement, faibles vibrations | Passe sous un ouvrage, diamètre modulable |
Le deep mixing avance vite quand le sol se laisse malaxer et que la place ne manque pas. Le jet grouting reprend l'avantage sous un bâtiment en place ou dans un sol trop compact pour un outil rotatif.
À quoi sert le deep soil mixing sur un chantier
La technique se prête à plusieurs usages selon la façon d'agencer les colonnes :
- Renforcement : des colonnes isolées reprennent les charges d'un bâtiment ou d'un remblai et réduisent les tassements sur un sol mou.
- Soutènement : des colonnes qui se chevauchent, dites sécantes, forment un mur continu. Des armatures en acier y sont souvent posées pendant que le sol-ciment est encore frais, pour retenir les terres.
- Étanchéité : en voie humide, la paroi obtenue laisse peu passer l'eau et sert d'écran de faible perméabilité.
- Traitement de masse : plusieurs colonnes serrées consolident un grand volume de sol sous une plateforme.
La technique rend aussi une digue étanche. Sur les levées de la Loire, longues de près de 600 kilomètres, la DREAL Centre-Val de Loire réalise depuis 2013 des écrans étanches en deep soil mixing qui empêchent l'eau de traverser la digue. Sur la seule levée d'Orléans, 7 kilomètres ont été traités avec une machine qui mélange la terre de la digue à un liant en continu, sur des écrans de moins de 10 mètres de profondeur.
Ce chantier montre bien le rôle du sol. Sur certains tronçons, la terre contenait plus de 3 % de matière organique, et le mélange ne durcissait pas correctement. Les équipes ont ajouté de la chaux vive au ciment, après des essais en laboratoire puis une zone d'essai grandeur nature, pour retrouver la résistance et l'étanchéité visées.
Document public à consulter : le retour d'expérience de la DREAL Centre-Val de Loire et du Cerema détaille les mélanges de liant testés et les contrôles menés sur ces écrans. Retour d'expérience sur les écrans en deep soil mixing des levées de Loire, DREAL et Cerema (PDF).
Quelle que soit la voie retenue, trois points décident de la tenue du sol-ciment dans le temps.
Points de vigilance avant un chantier de soil mixing
Aucune colonne ne se dimensionne sans reconnaissance préalable. Une étude de sol donne la nature des couches, la teneur en eau et la présence de sulfates ou de matière organique. Ces trois données fixent le liant, son dosage et la voie retenue. Sans elles, la formulation reste une inconnue.
Questions fréquentes
Qu'est-ce que le deep soil mixing
Comment fonctionne le deep soil mixing
Quelle différence entre voie sèche et voie humide
À quoi sert le deep soil mixing
Quelle différence entre deep soil mixing et jet grouting
Qu'est-ce qu'une colonne de sol traité
Le deep soil mixing convient-il à tous les sols
Comment obtenir une paroi continue en soil mixing
Quel liant utilise-t-on
Le deep soil mixing est-il étanche
Faut-il une étude de sol avant un soil mixing
Le deep soil mixing passe-t-il sous un bâtiment existant
À retenir
- Le deep soil mixing malaxe le sol en place avec un liant hydraulique et forme des colonnes de sol traité, sans remplacer la terre.
- La voie sèche apporte le liant en poudre pour les sols gorgés d'eau, la voie humide l'injecte en coulis pour la majorité des chantiers.
- Face au jet grouting, le deep mixing brasse le sol au lieu de le découper au jet haute pression.
- Il sert au renforcement, au soutènement et aux écrans étanches, comme sur les levées de la Loire.
- Une étude de sol vérifie l'eau, les sulfates et la matière organique avant de fixer le liant et la voie.
