Le comté de Cape May, sur la côte du New Jersey, est un endroit bas. Son point culminant, en fait, peut être la décharge locale. Géologiquement, il était à peu près aussi au sud que les glaciers ont voyagé au cours de la dernière période glaciaire. Nous n’avons pas de roche et d’argile, comme en Pennsylvanie au nord et à l’ouest, et nous n’avons pas le till glaciaire pierreux que l’on trouve en Nouvelle-Angleterre. Mais nous avons du sable de plage très agréable et beaucoup de sable. Ce sable constitue une très bonne base sur laquelle construire — jusqu’à ce qu’il soit lavé.
Pieux hélicoïdaux par rapport aux Pieux en bois
Avec ces conditions de sol, nous soutenons la plupart de nos bâtiments avec des pieux. Habituellement, un empilage d’essai est entraîné et un ingénieur détermine la profondeur à laquelle il doit aller pour atteindre la capacité portante requise. Le but est de conduire l’empilage à travers le sol douteux jusqu’à ce qu’il frappe un sol qui offre un soutien plus substantiel. Pour la plupart de nos projets, nous visons une capacité portante de 10 à 12 tonnes.
Les pieux de construction neuve sont généralement en bois traité sous pression. Ils sont enfoncés dans le sol jusqu’à un certain point, puis enfoncés dans le reste du chemin avec un marteau pilon suspendu à une grue. L’installation de pieux en bois peut se faire assez rapidement et facilement lorsqu’ils sont mis en place avant la construction d’une structure.
Mais les pieux en bois peuvent poser problème lors de travaux de rénovation. Pour commencer, ils sont longs — les plus courts sont de 12 pieds de page, et certains sont aussi longs que 30 pieds. Leur installation nécessite de gros équipements avec beaucoup de dégagement au-dessus, et le processus est si bruyant et discordant que certaines municipalités interdisent le battage de pieux pendant la saison touristique.
Lorsque des pieux sont nécessaires pour une rénovation dans notre région — ou dans toute zone où le sol a une capacité portante douteuse — les pieux hélicoïdaux peuvent être une meilleure option. Les pieux hélicoïdaux sont tordus, ou « vissés », dans la terre avec un équipement hydraulique. Les « fils » des pieux sont des plaques en forme de spirale, appelées « hélices », soudées à un arbre en acier. Le diamètre des plaques utilisées varie en fonction de la capacité portante nécessaire et, comme pour les pieux en bois, la longueur et la largeur totales du pieu hélicoïdal varient en fonction des conditions du sol et de la capacité portante souhaitée des pieux. Mais contrairement aux pieux en bois, les pieux hélicoïdaux peuvent être installés dans des espaces plus confinés. Ils viennent en sections plus courtes, et une fois que la section initiale avec les hélices est entraînée, des longueurs d’arbre supplémentaires sont simplement boulonnées et entraînées une à la fois.
Le projet pour Hélicals
L’été dernier, j’ai été embauché pour reconstruire un porche sur une maison qui avait été construite au début des années 1960. La charpente du pont du premier étage en porte-à-faux dépassait les fondations de quelques pieds à l’avant et à l’arrière de la maison, et lors d’une rénovation des années 1980, un porche de deux étages a été reconstruit avec son cadre fixé au plancher en porte-à-faux. Le porte—à-faux avait commencé à échouer – les solives 2×12 avaient développé un crochet vers le bas où elles étaient suspendues au-delà du mur de fondation.
Plutôt que d’utiliser le porte-à-faux pour supporter les charges du nouveau porche, j’ai recommandé au propriétaire et à l’architecte de construire un mur de fondation pour supporter le surplomb par le dessous. Essentiellement, nous nous débarrasserions du porte-à-faux et créerions un chemin de charge droit le long du mur extérieur. La façon la plus pratique de soutenir ce mur serait de construire un mur de blocs sur une poutre en béton armé. Et le moyen le plus pratique de soutenir la poutre de nivellement serait d’utiliser une série de pieux hélicoïdaux (voir Support de montage ultérieur pour un porte-à-faux, ci-dessous).
Version agrandie
Vissage des piles
La première étape consistait à retirer le tablier d’origine qui avait été ajouté à la maison. Il s’est avéré que la charpente du pont avait été entaillée en pieux en bois traité qui étaient encore en bon état. Nous avons décidé de les utiliser pour soutenir le bord extérieur du porche à deux étages.
Selon les recommandations de l’ingénieur, j’ai tracé les huit emplacements pour les pieux le long du bord de la maison à environ 7 pieds au centre. Le porte-à-faux se trouvait à environ 2 pieds au-dessus du sol et les sections d’empilement hélicoïdal mesuraient 4 pieds de long. Donc, pour faire face à l’espace restreint sous le porte-à-faux, nous avons utilisé une petite machine compacte équipée d’un godet pour creuser un trou à chacun des emplacements des pieux. Cela nous a donné plus de place et a permis aux installateurs de commencer les pieux un peu plus bas. Après l’excavation, les membres de l’équipage avaient plus de 5 pieds de dégagement entre le dessous du porte-à-faux et le fond du trou.
Bien que je connaissais les piles hélicoïdales, c’était la première fois que j’avais la chance de les utiliser. Pour installer les pieux hélicoïdaux, nous avons fait appel à Audubon Environmental, une entreprise locale avec plus de 25 ans d’expérience dans ce type d’opération. Son équipage a utilisé un deuxième skid steer équipé d’une tête hydraulique rotative qui a tourné l’arbre de l’empilage et l’a vissé dans le sol. La machine de petite taille a bien fonctionné pour enfoncer les pieux dans les limites étroites sous le bord de la maison.
Pour ce projet, chaque section de pieu de départ avait une hélice de 8 pouces de diamètre près du bas de l’arbre et une hélice de 10 pouces à environ 2 pieds au-dessus de celle-ci. Chaque empilement a été enfoncé directement sous le bord extérieur du mur en porte-à-faux dans le trou creusé. Au fur et à mesure que l’arbre tournait, les hélices entraînaient l’empilement dans le sol. Lorsque seulement l’extrémité de l’arbre a été laissée exposée au fond du trou, une section supplémentaire de 4 pieds a été boulonnée à l’arbre et l’entraînement a continué. Ce processus a été répété jusqu’à ce que le fond du puits atteigne une profondeur de 16 pieds, la profondeur de la pile d’essai.
Étant donné que la nouvelle poutre de nivellement encapsulerait le sommet des pieux, il n’était pas critique de les conduire à une profondeur précise. Les installateurs ont simplement mesuré le dessous de la maison pour régler la profondeur.
Ensuite, ils ont inséré un tuyau en PVC de 6 pouces de diamètre comme tube de jointoiement autour de la tige du pieu hélicoïdal, poussant le tuyau dans le sol à environ 18 pouces au-delà de la ligne d’eau souterraine (environ 2 pieds sous le fond du trou). Le haut du tuyau a été coupé 4 à 6 pouces sous le haut de l’arbre. L’équipe a nettoyé le sable de l’intérieur du tuyau avec un jet d’eau à haute pression, puis ils ont rempli le tuyau de coulis cimentaire. Une fois le coulis durci, ils ont soudé des plaques d’acier horizontales de 8 pouces sur 10 pouces au sommet de chaque arbre hélicoïdal.
Construction de la poutre de nivellement
Après l’installation de tous les pieux, le maçon, Mark McPherson, est arrivé pour creuser une tranchée pour la poutre de nivellement. Le skid steer avec le godet a fait un travail rapide de cette étape. Le sol sur le site était suffisamment rigide pour servir de forme à la poutre, de sorte qu’aucun travail de formage supplémentaire n’était nécessaire. Et sous la maison, l’excavation s’étendait jusqu’à la semelle d’origine, qui servait de forme à ce côté de la poutre. La fondation d’origine mesurait trois blocs de hauteur, mais Mark a choisi de fixer le haut de la poutre de pente à deux blocs et demi afin de pouvoir ajuster la poutre pour qu’elle soit conforme au tassement et à la proue du porte-à-faux. En conséquence, la poutre de nivellement a encapsulé la semelle d’origine.
Nous avons également creusé une tranchée pour la poutre de nivellement qui supporterait le nouveau porche et nous avons relié les deux tranchées aux extrémités de la maison. Après avoir creusé la tranchée pour le porche, nous avons coupé les pieux en bois à quelques centimètres au-dessus du fond de la tranchée.
Mark a façonné une cage d’armature continue qui s’étendait sur toute la longueur des deux poutres. La cage était soudée aux plaques d’acier au-dessus des pieux hélicoïdaux et attachée au sommet des pieux en bois. La coulée était simple avec les tranchées facilement accessibles.
Une fois le béton durci et avant que Mark ne revienne faire le travail de bloc, l’équipe a installé de nouvelles plaques de seuil sur la face inférieure des solives en porte-à-faux. Mark a ensuite terminé le projet en posant le bloc jusqu’à la face inférieure des plaques de seuil.
Nous n’avons pas essayé de réparer l’arc dans les solives qui étaient en travaux depuis plus de 50 ans. Au lieu de cela, Mark plaça son bloc sur la face inférieure des plaques de seuil, ce qui supportait le porte-à-faux et empêchait l’inclinaison de s’aggraver. Nous avons attaché le grand livre du porche à la solive de bande originale, mais cette fois, le porche était solidement soutenu par un mur de fondation et ne tirait pas les solives du sol avec.
Toutes les photos de Nathaniel Eldon
