Pieux forés ou pieux tubulaires en acier enfoncés : quelle méthode de fondation profonde convient le mieux à votre projet ?

Que sont les pieux forés et les pieux en tubes d'acier enfoncés ?

Qu'est-ce qu'un pieu foré ?

A pieu foré — également appelé « pieu foré » ou « puits foré » — est un élément de fondation coulé sur place. Un trou cylindrique est foré jusqu’à la profondeur requise, une cage d’armature en acier y est descendue, puis du béton est coulé pour former le pieu. Un tubage temporaire ou un fluide de soutènement peut être utilisé pour stabiliser le trou de forage dans des sols meubles ou aquifères. Les pieux forés sont largement utilisés dans la construction urbaine, les immeubles de grande hauteur et les projets nécessitant des fondations de grand diamètre ou très profondes.

Qu'est-ce qu'un pieu tubulaire en acier enfoncé ?

Un pieu tubulaire en acier enfoncé est un tube en acier préfabriqué mis en place par enfoncement à l'aide d'un marteau ou par vibration directement dans le sol jusqu'à ce qu'il atteigne la profondeur de conception ou la résistance à l'enfoncement spécifiée. Disponibles dans une large gamme de diamètres et d’épaisseurs de paroi, les pieux tubulaires en acier enfoncés constituent une solution standard pour les ponts, les ouvrages maritimes, les installations portuaires et les projets d’infrastructure de grande envergure.

Pieux forés et pieux en acier enfoncés : principales différences

Caractéristiques du sol

Les pieux enfoncés offrent des performances particulièrement bonnes dans les sols meubles à moyennement denses, où le déplacement du sol améliore la stabilité. Le processus d'enfoncement compacte les sols granulaires, augmentant ainsi la capacité portante par densification, et s'avère très efficace dans le sable, le gravier et la roche tendre. Toutefois, dans les sols très denses ou la roche dure, un forage préalable peut s'avérer nécessaire pour atteindre la profondeur de conception spécifiée.

Les pieux forés sont particulièrement adaptés aux conditions de sol difficiles, telles que les sols meubles ou friables, et sont souvent privilégiés pour les projets nécessitant des fondations très profondes ou des éléments de grand diamètre. Ils s'adaptent à des profils de sol variés et sont moins sensibles à la présence d'eau souterraine que les pieux battus.

Vitesse d'installation

La mise en place des pieux battus est nettement plus rapide que celle des pieux forés. Comme ils sont préfabriqués et ne nécessitent aucun temps de prise, les entrepreneurs peuvent les installer les uns après les autres sans délai. Lorsque les conditions de sol s'y prêtent, la mise en place de pieux battus peut réduire considérablement la durée des travaux par rapport à celle des pieux forés dans des environnements similaires.

La pose de pieux forés comporte plusieurs étapes : l'excavation, la mise en place d'un tubage ou la stabilisation par injection de fluide, la mise en place de la cage d'armature et le coulage du béton. Le béton nécessite un temps de prise avant que le pieu puisse être mis en charge, ce qui rend l'ensemble du processus nettement plus lent que la pose de pieux battus.

Capacité de charge 

Les pieux tubulaires en acier enfoncés tirent leur capacité portante à la fois du frottement le long du fût et de la résistance d'appui en bout. Étant donné que l'enfoncement des pieux provoque un déplacement et un compactage du sol environnant, la capacité portante peut souvent être mobilisée efficacement dès la mise en place.

Les pieux forés peuvent également offrir des capacités de charge élevées et sont souvent choisis lorsque des diamètres très importants sont nécessaires. Dans certaines applications, un seul pieu foré de grand diamètre peut supporter des charges qui nécessiteraient autrement plusieurs pieux battus.

C'est pourquoi les pieux en acier enfoncés sont généralement privilégiés pour les ponts, les ouvrages maritimes et les grands projets d'infrastructure, tandis que les pieux forés sont souvent utilisés lorsqu'il est nécessaire de mettre en place de grands éléments de fondation individuels.

Contraintes liées aux coûts et au site

Les pieux tubulaires en acier enfoncés s'avèrent souvent plus économiques pour les projets nécessitant un grand nombre de pieux, en particulier lorsque la productivité lors de la pose est un critère essentiel. L'absence d'évacuation des déblais et la possibilité de commencer les travaux de construction suivants immédiatement après la pose peuvent également réduire les coûts globaux du projet.

Les pieux forés nécessitent généralement davantage de travaux d'excavation, de manutention des déblais et de coulage de béton, ce qui peut allonger la durée des travaux et augmenter leur coût. Toutefois, en milieu urbain, où des restrictions en matière de bruit et de vibrations s'appliquent, les pieux forés peuvent parfois constituer une solution plus pratique malgré leur coût d'installation plus élevé.

Bruit et vibrations

Sur les chantiers situés à proximité d’ouvrages sensibles ou dans des zones urbaines densément peuplées, le bruit et les vibrations constituent souvent le facteur déterminant dans le choix entre ces deux méthodes. Les pieux forés génèrent un niveau minimal de bruit et de vibrations, ce qui les rend idéaux pour la construction urbaine, les chantiers situés à proximité d’ouvrages sensibles ou les projets soumis à des exigences environnementales strictes. Le battage de pieux, en revanche, produit des niveaux sonores élevés — les marteaux de battage, par exemple, peuvent facilement dépasser les limites réglementaires locales — et génère d’importantes vibrations du sol.

Cela dit, la technologie moderne d'enfoncement des pieux a considérablement évolué. Il existe désormais des marteaux hydrauliques fermés permettant de réduire au minimum les nuisances sonores, et les marteaux vibrants offrent un fonctionnement plus silencieux que les marteaux à percussion traditionnels. Dans les situations où le bruit et les vibrations ne peuvent être évités, des mesures d'atténuation telles que le pré-forage ou l'enfoncement à énergie réduite peuvent être mises en œuvre.

Quand faut-il choisir chaque méthode ?

Optez pour des pieux en acier enfoncés dans les cas suivants :

• Votre projet présente une grande superficie et comporte des dispositions de pieux répétitives, comme c'est le cas pour les ponts, les installations portuaires, les ouvrages maritimes ou les immeubles de grande hauteur.
• Une installation rapide et la poursuite rapide des travaux sont essentielles au respect de votre calendrier.
• Les conditions du site comprennent des sols meubles à moyennement compacts, du sable, du gravier ou de la roche tendre.
• Vous recherchez une solution économique qui permette d'éliminer l'évacuation des déblais et de réduire le coût global du projet.
• Vous pouvez limiter le bruit et les vibrations en choisissant des équipements adaptés (marteaux hydrauliques encapsulés, marteaux vibrants) ou en planifiant les travaux.

Optez pour des pieux forés si :

• Votre projet est situé dans une zone urbaine densément peuplée, soumise à des restrictions strictes en matière de bruit et de vibrations.
• Les conditions du sol peuvent inclure des couches très denses, de la roche dure ou des sols meubles qui nécessitent un soutènement par tubage.
• Vous avez besoin de pieux de très grand diamètre ou de fondations profondes dépassant les 80 mètres.
• Les obstacles souterrains ou les profils de sol variables compliquent la mise en place de pieux préfabriqués.
• Vous avez besoin d'un contrôle précis de la profondeur et de la possibilité d'inspecter la couche portante avant le bétonnage.

Pourquoi les pieux tubulaires en acier sont-ils couramment utilisés dans les fondations battues ?

Haute résistance et performances fiables

Pieux tubulaires en acier offrent une capacité de charge axiale et une résistance à la flexion exceptionnelles. Fabriqués selon ASTM A252 Conformes aux normes (classes 1, 2 ou 3) ou aux spécifications API 5L, ces tubes offrent une limite d'élasticité et une résistance à la traction constantes, adaptées aux applications structurelles exigeantes. Leur section circulaire leur confère une résistance égale aux charges latérales, quelle que soit leur direction, et leur âme creuse peut être remplie de béton pour augmenter leur capacité portante.

Une installation efficace pour les grands projets

Les pieux tubulaires en acier enfoncés peuvent être mis en place à l'aide de marteaux à percussion, de marteaux vibrants ou de systèmes hydrauliques. Lors de leur mise en place, ils déplacent le sol — en compactant le sol environnant plutôt qu'en l'évacuant —, ce qui peut réduire considérablement la durée des travaux par rapport aux puits forés, lorsque les conditions de sol s'y prêtent.

Applications dans la construction navale, la construction de ponts et la construction d'infrastructures

Pieux tubulaires en acier sont largement utilisés dans les fondations profondes des ponts, des ouvrages maritimes, des plateformes offshore, des gratte-ciel et des installations industrielles. Les pieux tubulaires en acier de grand diamètre enfoncés restent une solution privilégiée pour les fondations des ports et des ponts, car ils allient résistance, adaptabilité et durabilité éprouvée.

Pieux tubulaires en acier LSAW ou SSAW : quelle est la meilleure option ?

Pieux tubulaires en acier LSAW

Les tubes soudés par arc submergé longitudinal (LSAW) sont fabriqués à partir de tôles d'acier individuelles selon les procédés JCOE ou UOE. Le cordon de soudure est droit et parallèle à l'axe du tube, ce qui garantit une géométrie de soudure homogène et une grande rigidité structurelle.

Caractéristiques techniques principales :

• Diamètres : 406 mm – 1 524 mm (16″ – 60″)
• Épaisseur de paroi : jusqu'à 60 mm
• ASTM A252, nuances 1, 2, 3 ; API 5L Niveaux jusqu'à X80
• Principales applications : monopiles éoliens en mer, ponts soumis à des charges élevées, conduites sous-marines en eaux profondes, infrastructures lourdes. Les principaux opérateurs offshore exigent le procédé LSAW avec les normes 100% UT+RT et DWTT pour les applications critiques.

Pieux tubulaires en acier SSAW

Les tuyaux soudés à l'arc submergé en spirale (SSAW) sont fabriqués à partir de bobines d'acier continues façonnées en spirale. Le cordon de soudure hélicoïdal entoure le tuyau en formant un angle, ce qui offre une meilleure adaptabilité aux mouvements irréguliers du sol et permet de réduire les coûts de fabrication.

Caractéristiques techniques principales :

• Diamètres : 219 mm – 2 540 mm (8″ – 100″)
• Épaisseur de paroi : jusqu'à 25,4 mm
• Principales applications : ports, remblayage, digues, aménagements fluviaux, canalisations à basse et moyenne pression, ouvrages temporaires.

Facteurs clés à prendre en compte lors du choix des pieux tubulaires

Exigences en matière de charge : pour les infrastructures critiques soumises à des charges élevées, telles que les parcs éoliens en mer ou les ponts lourds, le procédé LSAW offre une rigidité et une intégrité de soudure supérieures. Pour les charges modérées ou les projets maritimes de grand diamètre, le procédé SSAW constitue une alternative économique.

Caractéristiques du sol : dans les fondations sur sol meuble présentant un risque de tassement différentiel, le joint hélicoïdal du procédé SSAW répartit les contraintes de manière plus homogène, offrant ainsi une meilleure adaptabilité aux mouvements du sol. Pour les applications stables à haute pression, le joint droit du procédé LSAW assure une plus grande rigidité structurelle.

Diamètre et épaisseur de paroi : le procédé LSAW permet d'obtenir des épaisseurs de paroi plus importantes (jusqu'à 60 mm), indispensables dans les environnements en eaux profondes ou soumis à des charges élevées. Le procédé SSAW est plus économique pour les très grands diamètres (jusqu'à 100″) ne nécessitant pas de parois épaisses.

Budget et calendrier : le SSAW est nettement plus économique que LSAW pour des diamètres comparables, ce qui en fait le choix le plus judicieux pour les projets où le coût est un facteur déterminant et où une grande épaisseur de paroi n’est pas nécessaire.

Conclusion : choisir la méthode de fondation la mieux adaptée aux exigences de votre projet

Le choix entre des pieux forés et des pieux en acier enfoncés se résume généralement à deux questions : quelles sont les caractéristiques du sol et quelles sont les contraintes du chantier ?

Sur les chantiers à ciel ouvert, où les sols présentent une densité faible à moyenne et où les délais sont serrés, les pieux en acier enfoncés sont difficiles à surpasser. En milieu urbain ou lorsque les conditions de sol sont difficiles, les pieux forés offrent un niveau de contrôle que les méthodes d’enfoncement ne permettent pas d’atteindre.

Une fois ce choix effectué, le choix du type de tube — LSAW pour les applications critiques soumises à des charges élevées, SSAW pour les projets de grand diamètre où le coût est un facteur déterminant — découle naturellement des mêmes contraintes du projet.

En cas de doute, laissez le rapport géotechnique trancher. C'est généralement lui qui le fait.