Coulage de semelles filantes en pleine fouille

Le coulage en pleine fouille a du sens quand les parois de la tranchée tiennent seules. C'est le cas des terrains limoneux ou argileux, des graves un peu terreuses bien compactes ou de la roche altérée. Dans ce type de sol, la pelleteuse creuse avec un godet de la largeur de la future semelle, et le béton est coulé sans coffrage.

Pourquoi ne pas coffrer à chaque fois ? Un coffrage oblige à creuser plus large, à poser puis retirer des planches, et ensuite à remblayer et compacter autour de la semelle. Dans un sol cohérent, cela n'apporte rien et rallonge le travail. Le béton coulé contre la terre épouse en plus parfaitement le terrain.

Le coffrage devient nécessaire quand les parois s'éboulent, par exemple dans un sable sec, ou quand le haut de la semelle dépasse du terrain naturel. On voit souvent une solution mixte : le bas de la semelle est coulé en pleine terre et les derniers centimètres sont coffrés pour obtenir une arase bien droite et à la bonne hauteur.

Les dimensions de la semelle, c'est-à-dire sa largeur, sa profondeur et ses éventuelles armatures, sont fixées par le bureau d'études structure en fonction des charges et de la portance du sol. Une étude de sol réalisée par un géotechnicien est très utile pour cela, surtout dans les régions où les argiles gonflent et se rétractent selon les saisons. Le fond de la semelle doit aussi descendre sous la profondeur hors gel, qui varie en France à peu près entre 50 cm et 1 m selon la région, et davantage en montagne. Les règles de conception des fondations superficielles sont décrites dans le DTU 13.1, que votre bureau d'études et votre maçon connaissent.

Pour une maison, le coulage proprement dit tient en général dans une journée. Mais sa réussite se joue dans les jours qui précèdent. Quand la toupie attend sur le chantier, il n'est plus temps de rattraper quoi que ce soit.

La fouille et le fond de fouille

Les tranchées doivent avoir les dimensions du plan et un fond à la cote prévue par le plan ou par le géomètre. Ce fond doit être plat, sans terre remuée, sans boue ni eau stagnante. C'est sur lui que la semelle va reposer. Si l'on y découvre autre chose que ce qui était prévu, comme du remblai, une argile molle ou une arrivée d'eau, il vaut mieux faire venir le bureau d'études ou le géotechnicien. En pratique, il arrive souvent qu'il faille creuser plus profond sur une partie du terrain avant de trouver une couche suffisamment porteuse.

La prise de terre

Pour une construction neuve, la norme NF C 15-100 prévoit une boucle de terre à fond de fouille : un conducteur, le plus souvent un câble en cuivre nu, parfois un feuillard en acier galvanisé, posé sur tout le pourtour du bâtiment avec des remontées hors du sol. L'installation électrique et le parafoudre y seront raccordés plus tard. La pose et le raccordement relèvent d'un électricien qualifié, qui indique où placer les remontées. Prenez la boucle en photo avant le coulage : une fois le béton en place, elle n'est plus visible.

Les réservations pour les réseaux

Évacuations, arrivée d'eau, alimentation électrique et éventuellement liaisons d'une pompe à chaleur doivent traverser la fondation ou passer dessous. Avant le coulage, on pose des fourreaux, c'est-à-dire des tubes de plus gros diamètre dans lesquels on glissera plus tard les tuyaux ou les câbles. Leur position se cale avec le plombier-chauffagiste et l'électricien. Percer ou buriner une fondation après coup coûte du temps et l'affaiblit.

Les armatures, si le plan en prévoit

Pour une construction simple sur un bon terrain, la semelle est parfois en béton non armé. Sur un sol moins bon, avec des charges plus fortes ou en pente, le bureau d'études prescrit des armatures, très souvent sous forme de cages de semelle filante prêtes à poser. Elles doivent reposer sur des cales d'enrobage et non directement sur la terre, pour que le béton les entoure de tous les côtés.

L'accès et la commande

Une toupie est un véhicule lourd. Elle a besoin d'un accès stabilisé aussi près que possible des fouilles et d'un espace pour manœuvrer. Si elle ne peut pas s'approcher assez, on commande une pompe à béton. Le volume se calcule à partir des dimensions des tranchées, avec une marge, car la fouille réelle est presque toujours un peu plus large que sur le plan.

Classe et consistance du béton

La classe du béton est fixée par le bureau d'études. Pour les semelles d'une maison individuelle, on prescrit couramment du C20/25, parfois du C25/30 dans des conditions plus exigeantes. Si le sol contient une eau agressive, une classe d'exposition adaptée est indiquée, ce qui change la composition. À la centrale, indiquez la classe de résistance, la classe d'exposition, la taille maximale des granulats et la consistance, selon les termes de la norme NF EN 206.

La consistance dit à quel point le béton coule facilement. Pour des fouilles, on commande en général un béton plutôt fluide, par exemple S3, et plutôt S4 pour le pompage ou des armatures serrées. L'important est que le béton arrive avec la bonne fluidité depuis la centrale. Ajouter de l'eau sur le chantier pour qu'il coule mieux fait baisser sa résistance.

Semelle non armée ou armée

Le béton résiste très bien à la compression mais mal à la traction. Si le sol n'est pas partout aussi porteur, la semelle peut fléchir légèrement et un béton non armé se fissure. Les armatures reprennent ces efforts. La décision appartient donc au bureau d'études, pas à l'entreprise ni au voisin qui « a toujours fait comme ça ».

Comment amener le béton dans la fouille

• Directement à la goulotte de la toupie : le plus simple et le plus rapide, quand le camion atteint toutes les tranchées.
• À la pompe à béton : quand les fouilles sont loin de l'accès, derrière la maison ou sur un terrain en pente. La flèche atteint les endroits éloignés et le béton se répartit régulièrement.
• À la brouette ou au dumper : pour de petits volumes, comme une semelle de clôture. C'est plus lent et demande plus de bras.

Semelles horizontales ou en redans

Sur un terrain plat, le fond des semelles est à un seul niveau. En pente, on le réalise en redans, c'est-à-dire par paliers successifs. Leur hauteur et leur longueur sont fixées par le plan. On coule en partant du point le plus bas vers le haut, en veillant à ce que la terre ne se mélange pas au béton au niveau des marches.

La méthode est à peu près la même sur la plupart des chantiers. Une équipe expérimentée la connaît par cœur, mais chaque étape a sa raison d'être.

1. Contrôler la fouille : dimensions, cote du fond, propreté, eau stagnante, terre tombée des parois.
2. Faire constater le fond de fouille par le maître d'œuvre ou le bureau d'études quand le chantier en prévoit un.
3. Vérifier la position de la boucle de terre, des fourreaux et des armatures, puis tout photographier.
4. Matérialiser le niveau supérieur de la semelle, par exemple avec des piquets réglés au niveau laser ou des règles, pour savoir jusqu'où couler.
5. Prendre le bon de livraison de la première toupie et contrôler la classe, la consistance et l'heure de fabrication.
6. Couler par couches successives, en général de 30 à 50 cm environ, sans laisser tomber le béton de très haut au même endroit.
7. Vibrer chaque couche à l'aiguille vibrante jusqu'à ce que les bulles d'air cessent de remonter.
8. Avancer sans interruption, pour que chaque couche se lie à la précédente encore fraîche et éviter une reprise de bétonnage non voulue.
9. Régler la surface au niveau des repères, la tirer à la règle puis la lisser à la taloche.
10. Si le plan le prévoit, planter dans le béton frais les fers en attente qui relieront la semelle aux murs de soubassement ou aux blocs à bancher.
11. Protéger le béton et lancer la cure selon la météo.

La continuité est essentielle. Si le coulage s'arrête plusieurs heures, la couche du dessous commence à prendre et la suivante ne s'y accroche plus parfaitement. Si une interruption est inévitable, par exemple sur de très longues semelles, la reprise se fait à un endroit accepté par le bureau d'études, et non au hasard de la dernière toupie vide.

D'un chantier à l'autre, le coût au mètre cube varie selon les conditions sur place. Les connaître vous aide à comprendre les devis et à préparer votre terrain.

Ce qui facilite

• Un bon accès pour la toupie jusqu'aux fouilles, sans pompe.
• Un sol cohérent qui garde des parois droites.
• Une fouille sèche, sans nappe d'eau.
• Un volume important coulé d'une traite, sans pause.
• Des semelles non armées ou avec des cages simples.
• Une météo douce, sans gel ni forte chaleur.

Ce qui complique

• Un accès étroit ou mou qui impose une pompe ou un transport manuel.
• Un sol qui s'éboule, quand il faut coffrer le haut ou nettoyer les parois au fur et à mesure.
• De l'eau dans la fouille, à pomper avant et pendant le coulage.
• Un terrain en pente et des semelles en redans.
• Des armatures denses qui ralentissent la mise en place et la vibration.
• De petits volumes répartis sur plusieurs endroits, par exemple la clôture et une extension coulées séparément.
• Un coulage en hiver, avec béton adjuvanté, protections et cure plus longue.

Gardez aussi en tête que c'est le béton réellement mis en œuvre qui est facturé. Si la pelleteuse a creusé plus large ou si les parois s'effondrent, la consommation dépasse le calcul fait sur plan.

Les semelles se situent au milieu d'une chaîne de travaux qui dépendent les uns des autres. Bien coordonner cette chaîne évite reprises et temps morts.

• Le géomètre implante la construction avant le terrassement et peut contrôler la cote du fond et du dessus des semelles.
• Le terrassier devrait finir les fouilles peu avant le coulage. Une fouille laissée plusieurs jours sous la pluie ou le gel voit son fond se dégrader.
• Le bureau d'études ou le géotechnicien examine le fond de fouille quand il ne correspond pas à ce qui était prévu.
• L'électricien s'occupe de la boucle de terre et de ses remontées.
• Le plombier-chauffagiste définit l'emplacement et le diamètre des fourreaux pour les évacuations et l'eau.
• Le maçon monte ensuite les murs de soubassement, en parpaings ou en blocs à bancher, puis réalise le vide sanitaire ou le dallage.
• L'étanchéité ou la protection des murs enterrés vient plus tard, et sa qualité dépend aussi de la planéité et de la propreté du dessus des fondations.

Quand un maître d'œuvre ou un conducteur de travaux suit le chantier, le constat du fond de fouille et des armatures figure dans les comptes rendus. En autoconstruction, gardez au minimum des photos où les dimensions sont lisibles, avec un mètre posé dans la fouille.

Une erreur dans les fondations ne se corrige pas facilement. La plupart ne se voient qu'après des années, quand les enduits sont faits et les sols posés.

• Couler dans l'eau et la boue. Le béton se mélange à la terre, perd sa résistance et la semelle garde une couche faible en partie basse. Cela peut se traduire par des tassements inégaux et des fissures dans les murs.
• De la terre tombée au fond. La terre meuble se tasse sous la charge. La maison s'enfonce davantage à un endroit qu'à un autre.
• Une profondeur insuffisante. Une semelle au-dessus de la profondeur hors gel peut être soulevée par le gel du sol, et en terrain argileux elle subit davantage les cycles de sécheresse. Le signe typique : des fissures en biais aux angles des murs et autour des ouvertures.
• Des armatures posées sur la terre. Sans enrobage de béton, l'acier rouille et perd son efficacité.
• De l'eau ajoutée au béton. Il coule mieux, mais il est plus faible et se rétracte davantage.
• Un béton mal vibré. Il reste des vides et des nids de cailloux dans la semelle, surtout autour des armatures et contre les parois.
• Des fourreaux ou une boucle de terre oubliés. Le carottage après coup affaiblit la fondation et la prise de terre doit être réalisée autrement.
• Un dessus de semelle irrégulier. Le premier rang de blocs se rattrape alors avec de grosses épaisseurs de mortier et tout le soubassement part de travers.
• Pas de cure. Par forte chaleur, la surface sèche trop vite, se fissure et reste poussiéreuse et tendre.

Pour une maison courante, une équipe coule en général les semelles en une journée, et en quelques heures pour une petite construction. La préparation des armatures, des fourreaux et de la boucle de terre prend habituellement d'un à plusieurs jours selon l'ampleur du chantier.

Le béton commence à prendre quelques heures après sa fabrication, selon la température et sa composition. Une fois livré, il doit être mis en place rapidement. L'heure indiquée sur le bon de livraison et les consignes de la centrale font foi.

On peut généralement marcher prudemment sur les semelles le lendemain. En été, la pose du premier rang de blocs commence souvent après quelques jours, plus tard par temps froid. Le béton atteint sa résistance prévue au bout d'environ 28 jours, mais cela n'empêche pas d'avancer la maçonnerie si le conducteur de travaux ou le bureau d'études le juge possible.

Comment faire la cure

Pourquoi arroser un béton déjà coulé ? Le ciment a besoin d'eau pour durcir. Si la surface sèche trop vite, elle reste faible et se fissure. En été, on la couvre d'un film ou d'un géotextile et on l'humidifie pendant plusieurs jours, souvent environ une semaine. En pleine fouille, c'est plus simple, car les côtés de la semelle sont au contact d'une terre humide.

Vers +5 °C et en dessous, il faut protéger le béton du gel. La centrale livre un béton adjuvanté pour temps froid, et la surface fraîche est couverte de couvertures isolantes ou d'un film doublé d'un isolant. On ne coule jamais dans une fouille gelée ni sur un fond couvert de neige.

La sécurité autour des fouilles

Ne descendez pas dans une tranchée profonde aux parois instables. Elles peuvent s'effondrer même si elles paraissent solides, surtout après la pluie ou à côté d'un camion lourd. Avec une pompe, faites attention aux lignes électriques au-dessus du terrain, et personne ne doit se tenir sous la flèche.

Le contrôle vaut la peine pendant le coulage, pas seulement après. La plupart des défauts se voient le jour même, quand on peut encore les corriger. À la réception, demandez les documents et faites le tour complet des semelles.

• les bons de livraison de chaque toupie, avec la bonne classe de béton, la consistance et le volume,
• le total livré comparé au calcul et au volume facturé,
• le constat du fond de fouille et des armatures dans les comptes rendus de chantier, s'il y en a,
• les photos de la fouille, des armatures, de la boucle de terre et des fourreaux avant coulage,
• les remontées de la boucle de terre aux emplacements définis avec l'électricien,
• les fourreaux aux bons endroits, dégagés et non bouchés par le béton,
• le dessus des semelles à la cote prévue, plan, sans gros défauts,
• la largeur et le tracé conformes au plan, sans rétrécissement aux angles et aux croisements,
• une surface sans nids de cailloux, trous ni armatures apparentes,
• aucune fissure ni surface friable ou poussiéreuse après les premiers jours,
• la trace de la cure réalisée, surtout par forte chaleur ou par temps froid,
• la date à partir de laquelle le soubassement peut être monté.