Comment se fixer simplement dans le sol ?
Introduction
La question de se fixer dans le sol revient régulièrement lorsqu’on doit installer de nouveaux équipements par terre ou au sol.
Dans nombre de cas, il n’est pas nécessaire de se fixer au sol, où il suffit simplement de poser les objets ou équipements, notamment si le poids, la taille leur permet de rester en place naturellement… Nous ne traiterons pas ici ces cas des figures.
Nous regarderons ici les différentes possibilités de fixations sur le sol, en fonction de la situation.
D’abord, il convient de voir si nous sommes dans le cas d’une fixation au sol en intérieur (à l’intérieur d’un bâtiment par exemple) ou à l’extérieur.
A l’intérieur, comme à l’extérieur, nous avons différents types de sols, mais ce qui est certain c’est que la nature de la fixation reste toujours liée au type de sol.
Nous avons donc différents types de sols naturels, et différents types de sols artificiels, c’est-à-dire des sols préparés, réalisés ou fabriqués par l’homme.
Pour les sols naturels, nous avons par exemple les sols argileux, sableux, limoneux… avec présence ou non de pierres, racines, cailloux…
Fixations sur sols artificiels
Les sols artificiels sont également très nombreux, nous avons par exemple le ciment, le béton (dalle en béton), l’enrobé (tarmacadam), mais aussi les sols préparés avec l’emploi de matériaux rapportés et compactés (graviers, sables…)
Finalement, à chaque sol on doit trouver une solution de fixation.
Pour les sols artificiels, notamment pour le béton, la pierre, le ciment… les fixations sont assez connues : les chevilles, les goujons d’ancrages sont des solutions courantes et qui donnent satisfaction.
Il y a les chevilles plastiques et/ou nylon pour la fixation légère. On peut trouver sur le marché des chevilles plastiques seules qui peuvent s’associer avec diverses vis, ou bien des chevilles plastiques qui sont conditionnées avec les vis (la cheville est conçue pour fonctionner avec la vis associée).
Cheville plastique seule
Cheville plastique + vis associée
Il y a les chevilles métalliques appelées également Goujons d’ancrages :
Il existe également des vis pour support béton pleins (vis avec filetage spécial pour « tarauder » le trou effectué lors du pré-perçage du béton). Ces vis sont souvent présentées comme alternative aux goujons d’ancrage.
D’ailleurs, pour se fixer en milieu naturel, il est courant de réaliser des massifs en béton dans le sol. Sur ces massifs, pourront être fixées des objets ou installations par fixations pour béton (chevilles, goujons, vis béton…).
Les massifs n’ont généralement pas besoin d’être fixés eux-mêmes au sol du fait de leur poids important et de leur géométrie. Ils donnent entière satisfaction, et sont très utilisés. Cependant, leur inconvénient est une certaine lourdeur de mise en œuvre (temps de pose, temps de séchage…).
De plus, si dans le futur, on souhaite démonter l’élément fixé au sol, on ne pourra pas retirer facilement ces massifs bien souvent lourds et volumineux qui resteront la plupart du temps dans le milieu naturel, ce qui n’est pas toujours souhaitable (il est difficile de retirer un massif béton du sol).
Les massifs bétons restent en revanche une solution indispensable pour toutes les fondations ou pour fixer lourdement les installations (fixation de bâtiments, de machines, de structures importantes…).
La photo ci-après montre les massifs en béton lors de la construction d’un bâtiment. Les poteaux sont fixés par des crosses ou cannes d’ancrage noyées dans le massif béton (la partie filetée des crosses d’ancrages permet de se relier à la platine des poteaux) :
Cependant, il existe de nombreux cas où ces massifs semblent un peu surdimensionnés pour certains projets, notamment pour la fixation légère dans le sol. De plus, mais aussi quand on veut éviter de laisser du béton dans le sol après un démontage éventuel futur, d’autre solution de fixation dans le sol sont à étudier.
Fixations dans la terre
L'Amarre FENOX : Solutions de fixation dans le sol sans effectuer un massif béton
Des solutions de fixations dans le sol existent, sans avoir recours à l’installation d’un massif béton. Bien entendu, il faudra au préalable voir si ces solutions sont compatibles avec le projet, car nous n’avons parfois pas d’autres solutions que d’installer ces massifs (résistance au soulèvement…).
Dans le milieu naturel, depuis très longtemps, nous avons par exemple des bornes de délimitation qui sont ancrées dans le sol par des amarres. Ces amarres permettent de fixer au sol un dispositif visible qui servira de repère (borne). Dans ce cas, l’amarre est tout à fait suffisante pour fixer dans le sol cette borne de géomètre pour plusieurs décennies. L’expérience montre que nous avons des bornes toujours en place, alors qu’elles ont été installées dans les années 1970.
Exemple de fixation au sol par une amarre : la borne de géomètre
Ce principe de fixation par amarre est utilisé dans d’autres domaines que celui des bornes de géomètres.
En effet, les amarres sont par ailleurs très couramment utilisées dans les vignobles pour fixer dans le sol les fils des palissages de vignes (Amarres Fenox) :
Ces amarres à vignes (amarres Fenox) bénéficient d’une expérience de plusieurs décennies. Elles sont particulièrement appréciées dans le cas de sols caillouteux ou pierreux dans la mesure où aucun autre ancrage ne peut être installé. En effet, l’extrémité inférieure est en acier massif, et en forme d’ogive ce qui permet à l’ancrage de se faufiler entre les pierres, cailloux et roches.
Les amarres sont aussi utilisées pour la fixation au sol de différents dispositifs, comme des cabanes de jardin, certaines serres, des rondins de bois au sol, les bancs et tables dans les parcs, jardins ou en pleine forêt… mais également pour les clôtures et le maintien des toiles ou bâches au sol. D’autres applications comme solutions « antivol » sont réalisées avec les amarres : câble antivol pour objet en extérieur relié à l’amarre (vélos, tables, mobilier…).
Quelques exemples de ces applications sont sommairement expliqués ci-après.
Les rondins de bois fixés au sol par les amarres servent à matérialiser des délimitations et bordures, des stop roues, notamment dans les parkings, les parcs, les chemins balisés des espaces verts… ou pour réaliser des marches d’escaliers dans le milieu naturel…
Les amarres Fenox sont également utilisées pour fixer au sol les clôtures et grillages, notamment pour sécuriser ou éviter le passage d’animaux sous ces grillages. Il n’est pas rare de rencontrer des problèmes d’intrusion d’animaux dans les espaces où leur présence pose problème. Par exemple les sangliers qui détériorent les vignes, les jardins, les golfs, les terrains de foot…
Nous retrouvons ces grillages fixés au sol dans les chantiers de clôturage des voies rapides (grillages d’autoroutes, voies rapides,…), des lignes de chemin de fer (clôtures pour les lignes TGV…), de parcs animaliers (zoos…), d’espace de chasse (parcelles clôturées…). Dans le cas des autoroutes ou des lignes grandes vitesse, il est en effet très problématique et risqué d’avoir la présence d’animaux dans ces espaces de mouvements rapides des véhicules.
Il est possible d’enfouir ou enterrer une partie du grillage dans le sol pour effectuer ces travaux de sécurisation. Cependant, ces travaux d’enfouissement des clôtures et grillages sont très difficiles à effectuer, puisqu’il faut effectuer des tranchées, et ce, tout le long du grillage (opération couteuse).
La fixation du grillage au sol par des ancrages est une solution connue et très utilisée dans ce domaine puisqu’elle est plus simple à réaliser. L’amarre Fenox prend donc toute sa place dans ce contexte.
Dans ce cas les amarres sont associées à des pièces appelées « attaches grillages » afin de relier l’ancrage aux grillages.
Plusieurs types d’attaches grillages à associer aux amarres Fenox sont disponibles : l’attache grillage à griffes, permettant de d’arrimer à plusieurs fils (les fils inférieurs de la clôture), et l’attache grillage fil unique, permettant d’arrimer le dernier fil (celui qui est le plus bas de la clôture).
Attache multi fils de grillage :
Attache pour un seul fil de grillage :
Les dessins ci-dessous montrent la pose des dispositifs attaches grillage à griffes pour s’accrocher sur plusieurs fils du grillage, ou l’attache fil unique pour accrocher un fil en bas de grillage.
Dans le domaine des clôtures, il existe des dispositifs de sécurisation de sites sensibles (militaires, nucléaires, zones interdites…) où l’on doit fixer au sol des fils barbelés concertina (fils de fer barbelés doté d’éléments pointus et tranchants de type lame de rasoir). Les spires des bobines Concertina sont déroulées sur le sol pour sécuriser un site, mais il convient de fixer ces spires concertina au sol. L’amarre Fenox permet de fixer parfaitement ces spires de bobines concertina au sol au moyen de l’attache grillage fil unique. Les photos ci-dessous montrent la fixation ou le verrouillage des spires concertina au sol. Ici le monteur installe une barre de métal au bas à l’intérieur des spires concertina et verrouille la barre avec le système amarre Fenox et attache grillage fil unique. De cette manière l’installateur a fixé sa barrière en fil barbelé concertina au sol de manière efficace et ce derrière une clôture grillagée à mailles soudées.
Les amarres s’utilisent aussi pour la fixation au sol de toiles de paillage, bâches, géotextiles, films (base synthétique ou végétale). L’emploi de ces tapis sur les sols est une solution de plus en plus utilisée pour éviter l’emploi de produits chimiques désherbants. Ces revêtements de sol sont également utilisés pour les bassins de rétention d’eau, pour le drainage de pentes et tunnels, pour le contrôle de l’érosion des pentes en bordure de routes…
Aujourd’hui, l’enjeu le plus important est la substitution de tous ces produits chimiques désherbants qui nuisent plus ou moins à l’environnement et à la santé. Par exemple, le glyphosate est une substance classée probablement cancérigène pour l’homme, et l’herbicide S-métolachlore (très utilisé dans le domaine agricole) est une substance qui se dégrade en des dérivés chimiques (métabolites), et se retrouve dans les sols, les eaux souterraines fournissant l’eau potable…
Une des solutions alternative aux produits chimique désherbants est l’installation de tapis géotextiles, toiles de paillages… sur le sol. Cette solution permet de tendre vers le « zéro pesticide ». En installant ces toiles, on empêche la pénétration de la lumière dans le sol, évitant les mauvaises herbes de pousser.
L’amarre Fenox, associée à une rondelle ou un disque de maintien permet de maintenir ou fixer ces toiles de paillage, géotextiles, films, bâches… au sol. La nature de la toile dépend du projet mais chacune a une résistance au déchirement. Il est donc nécessaire d’avoir une rondelle de répartition suffisamment large pour bien maintenir la toile.
La mise en œuvre est très simple comme on peut le voir dans le dessin ci-dessous :
Certaines structures tubulaires légères installées dans le milieu naturel comme certaine serres peuvent également être fixées au sol par les amarres Fenox. Dans ce cas l’amarre Fenox est associée avec différentes pièces permettant la liaison tube/amarre. La photo ci-après montre la fixation d’un tube de serre posé sur le sol et fixé par une amarre Fenox. La serre sera donc ainsi fixé au sol ce qui évitera les mouvements de la serre. Bien entendu, il conviendra de mettre autant d’amarre que nécessaire par rapport à la prise au vent de la serre, et la résistance à l’arrachement de l’amarre dans le sol où cette serre est installée.
Les amarres s’utilisent avantageusement comme dispositifs antivol d’objets en extérieur. Il n’est pas rare de se faire voler du mobilier, des vélos, ou autres objets en milieu extérieur (jardins…). La sécurisation de ces objets n’est pas toujours évidente lorsqu’il n’y a rien pour s’accrocher (pas de barrière ni poteau, pas d’arbres…). Dans ces conditions l’amarre peut s’avérer très utile car elle constitue un point d’ancrage solide dans le sol sur lequel peut s’accrocher un câble antivol permettant de sécuriser les objets. La photo ci-après montre une table de pique-nique avec dispositif antivol avec amarre Fenox. L’amarre est équipée d’un crochet (appelé « crochet bracket ») sur lequel on peut fixer un câble lui-même accroché à la table.
Principe et performance de l’amarre Fenox
Les amarres Fenox sont des ancrages composées d’un corps tubulaire équipé à une extrémité d’une ogive massive en acier et à l’autre extrémité d’une collerette.
A l’intérieur du tube sont pré-positionnées 3 tiges en acier prêtes à sortir du tube au niveau de l’extrémité inférieure par 3 lumières disposées à 120° sur le pourtour de l’ogive.
Une fois l’amarre enfoncée dans le sol, l’utilisateur engagera dans le trou du tube (au niveau de la collerette) un outillage spécial appelé mandrin et frappera le mandrin à l’aide d’un marteau ou d’une masse. Sous l’action des chocs, le mandrin poussera les tiges pré-positionnées dans l’amarre, et celles-ci vont sortir dans le sol permettant le verrouillage de l’amarre. Les tiges sorties vont s’arrimer comme une ancre dans la terre, les cailloux ou les racines présentes dans le sol, et l’amarre sera installée.
Le déploiement des tiges dans le sol se fait grace aux chocs (marteau), les amarres Fenox sont donc également appelées amarres à percussion.
La mise en œuvre de l’amarre Fenox est représentée ci-dessous ; nous pouvons voir chaque étape de pose :
La pose d’une amarre à percussion Fenox est extrêmement rapide. Nous pouvons nous en rendre compte sur la vidéo :
La performance mécanique à l’arrachement de l’amarre Fenox dépend essentiellement de la nature du sol. Si nous avons une forte présence de pierres, de racines… les trois fils de l’amarre s’arrimeront fermement entre les pierres, les racines… et il sera presque impossible d’arracher cette amarre. Si en revanche par exemple, le sol n’est composé que de sable sec, les fils ne donneront pas une très grande résistance à l’arrachement de l’amarre.
Dans bien des cas, si une résistance spécifique est requise, il est conseillé de faire un petit essai d’arrachement préalable pour valider l’emploi de l’amarre dans un sol.
De plus, les amarres étant disponibles dans différentes longueurs, l’utilisateur pourra choisir la longueur des amarres afin que les fils d’ancrage soient positionnés dans des couches plus résistantes. Par exemple, nous avons parfois des sols compactés (routes…) sur une certaine épaisseur. Dans ce cas il faudra employer une amarre de longueur suffisamment courte pour que les fils d’arrimage soient déployés dans les couches compactes. Certain utilisateur pensant bien faire utilisent des amarre plus longues que l’épaisseur compactée, mais si la couche inférieure où vont se trouver les fils d’amarrage est une couche meuble, la résistance à l’arrachement sera inférieure à celle d’une amarre plus courte avec les fils d’ancrage dans la couche compactée…
Il existe bien évidemment des couches inférieures de sol plus dures que les couches supérieures. Dans ce cas, il est bien sûr plus approprié d’utiliser une amarre plus longue, permettant aux 3 tiges d’arrimage de l’amarre d’être déployées dans une couche plus dure que ce qu’on a en surface…
Finalement, il conviendra de connaitre la nature du sol pour choisir la longueur optimale de l’amarre, et le cas échéant vérifier s’il est judicieux d’utiliser une amarre à percussion.
Les amarres Fenox standard sont déclinées en trois longueurs : 350mm, 500mm, et 600mm.
Si l’on recherche à s’ancrer dans des couches de sol plus profondes (à 1 mètre et 1.5 mètre), l’amarre Fenox est déclinée dans une version plus robuste (diamètre du tube diamètres des tiges à l’intérieur du tube plus importants que ceux de l’amarre standard) avec longueurs 1000mm et 1500mm permettant aux 3 tiges de se déployer à une profondeur d’environ 1 mètre ou 1.5 mètre dans le sol.
Le tableau ci-dessous donne quelques indications ou conseils pour choisir la longueur de l’amarre Fenox standard :
Les amarres Fenox sont très avantageuses dans le cas de sol durs, et pierreux. Il est à noter que seules les amarres Fenox ont cette réputation de pouvoir s’installer dans ces sols pierreux. Cette expérience s’est forgée dans les vignobles du monde entier, et l’on sait que les vignes donnent de d’excellentes qualités de raisins dans ces types de sols pierreux.
Parfois, dans certains sols extrêmement compacts, ou pour s’installer dans les roches, il sera malgré tout nécessaire de réaliser un avant trou le cas échéant. Par exemple pour traverser des couches dures comme les enrobés (certains tarmacadams…), ou tout simplement une chape en ciment… Dans ces conditions, seuls un essai préalable de pose avec les premières amarres, permettra de déterminer s’il est nécessaire de réaliser cet avant trou ou non.
Il est à noter que dans les sols extrêmement durs, compacts ou très pierreux… la résistance à l’arrachement de l’amarre à percussion Fenox installée dans ces sols sera exceptionnelle. Dans ces conditions, il a été même été observé que des tracteurs ne parvenaient pas à les arracher.
Evidemment, il est difficile de donner à l’avance des valeurs théoriques de résistance à l’arrachement des amarres à percussion, car il existe tous les types de sols possibles, et que sur une même surface de chantier donné, nous pouvons avoir des dispersions de natures de sol.
Si on ne recherche pas de valeur spécifique à l’arrachement, l’amarre Fenox reste un ancrage assez universel qui s’installe dans tous les types de sols (sols durs, sols meubles).
Dans certains cas, il est recherché une résistance mécanique latérale par rapport à l’axe de l’ancrage que l’on envisage d’installer dans le sol. Dans ce cas, l’ajout d’un dispositif sur l’amarre standard Fenox permet de résister également à des efforts latéraux par rapport à l’axe de l’ancrage. La flèche rouge du dessin ci-dessous montre un exemple d’effort latéral (perpendiculaire à l’axe de l’amarre). Ce dispositif appelé « croix de renfort latéral » permet aux amarres de résister, en plus de l’effort d’arrachement (flèche bleue), à un effort latéral (flèche rouge).
Cette croix de renfort latérale éviter le cisaillement de la terre par le corps de l’ancrage. Cette option supplémentaire est très facile à installer sur les amarres Fenox, car la croix est composée de deux parties qui s’emboitent autour de l’amarre. Les photos ci-après montrent la mise en œuvre aisée de ce dispositif :
Outre les qualités mécaniques dont nous venons de parler, les amarres Fenox sont conçues pour résister durablement dans le temps. Comme chacun le sait, toute pièce métallique en acier en milieu extérieur va subir le phénomène bien connu de la corrosion. Les amarres Fenox résistent à la corrosion par une galvanisation à chaud au trempé.
Le principe de galvanisation est le suivant : Les pièces en acier brut sont trempées dans un bain de zinc en fusion (température proche de 450°C), et, une fois ressorties, les pièces possèdent un revêtement en zinc sur toute la surface de la pièce.
Les tubes des amarres Fenox sont donc immergés dans un bain de zinc à 450°C environ. La protection contre la corrosion du tube concernera donc l’extérieur du tube, mais également l’intérieur du tube, ainsi que l’ogive et la collerette (100% de la surface est revêtu).
La photo suivante montre la galvanisation des amarres Fenox plongées dans un bain de zinc en fusion (amarres à l’intérieur du panier percé, laissant passer le zinc en fusion) :
Outre l’épaisseur de zinc importante que ce procédé implique, nous avons également une diffusion du zinc dans l’acier de surface. La technique bien connue de galvanisation à chaud est décrite dans de nombreux documents techniques disponibles, ainsi que dans la norme de référence NF EN ISO 1461.
Pour en savoir plus sur la galvanisation à chaud : lien vers la fiche sur la galvanisation à chaud au trempé
Toutes les amarres Fenox étant galvanisées à chaud, celles-ci possèdent donc une résistance à la corrosion remarquable, tout en restant à un prix abordable par rapport aux aciers inoxydables.
La performance contre la corrosion des amarres Fenox dans des conditions extérieures normales est de l’ordre de plusieurs décennies. A titre de comparaison, les pylônes EDF sont réalisés avec des pièces galvanisées à chaud de la même qualité que les amarres Fenox, et chacun sait qu’ils sont construits pour durer dans le temps…
Evidemment, dans le cas d’atmosphères agressives (produits chimiques, front de mer, pollution…), la durée peut être réduite (accélération de la dégradation du revêtement).
Autres ancrages possibles pour se fixer dans le sol
Nous avons vu précédemment que l’amarre Fenox avait une belle performance mécanique (résistance à l’arrachement) dans les sols compacts, pierreux, caillouteux, ou avec des racines…
Si le sol est meuble (terre seule non compacte, sable sec non compact…), et si le critère de résistance à l’arrachement n’est pas défini, il existe des ancrages légers et démontables, et les ancrages à disques vissés dans le sol.
Les ancrages légers et démontables ne permettent pas de résister à des valeurs importantes à l’arrachement. Nous connaissons tous les « sardines » pour fixer au sol les tentes de camping. Ces sardines se retirent très facilement du sol puisqu’il s’agit juste d’une fiche ou tige enfoncée dans le sol (bien souvent enfoncée inclinée dans le sol).
Nous pouvons avoir des petits ancrages plus résistants que ces sardines de tentes, mais dont la résistance à l’arrachement reste toutefois limitée. Parmi ces ancrages, il y a les petits ancrages tire-bouchon (appelés aussi « queues de cochons ») qui s’installent très facilement dans le sol par vissage. Ces ancrages en forme de tire-bouchon sont démontables et conviennent très bien à la fixation provisoire d’éléments dans le sol (tentes, laisses pour chiens…). Ils peuvent aussi être utiles pour des travaux en arboriculture pour faire fléchir des branches d’arbres vers le sol (branche d’arbre accrochée avec un fil lui-même relié à l’ancrage tire-bouchon).
Ci-dessous, quelques photos d’exemples d’ancrages légers type tire-bouchon :
La mise en œuvre de ces ancrages en forme de tire-bouchon (ou queue de cochon) est très simple puisqu’il suffit de visser l’ancrage dans le sol :
Un autre type d’ancrage bien connu et très utilisé existe pour les sols meubles (terre…) existe : le système « disque d’ancrage ».
Le disque d’ancrage est composé d’une tige et d’un disque hélicoïdal qui est destiné à être vissé dans le sol.
Ces disques peuvent être monoblocs (la partie disque est soudée à la tige), ou en deux parties (la partie disque est juste reliée à la tige).
Ces disques profilés doivent être entrainés en rotation pour être vissés dans le sol. Les disques monoblocs sont entrainés en rotation par la tige de l’ancrage tandis que les disques en deux parties sont entrainés en rotation par le disque lui-même, au moyen d’un outillage d’entrainement.
Disque en deux parties: l’outil entraine le disque ou Disque monobloc : l’outil entraine la tige
Ces disques donnent satisfaction dans les sols meubles avec pose manuelle. Il faut savoir que tourner l’outillage manuel est un travail assez pénible, surtout s’il y a un nombre important de disques à poser. S’il y a un nombre important de disque, il faudra se faire aider par une machine pour entrainer en rotation le disque dans le sol.
Si le sol est plus compact (tassé), l’effort de vissage sera plus important et il est souvent nécessaire d’installer les disques avec une machine ou prise de force sur tracteur (tarière).
S’il y a une forte présence de pierres, cailloux, ou roches, il est parfois impossible d’installer des ancrages à disques. En effet, les pierres sont des obstacles qui peuvent bloquer le disque en rotation. Dans ce cas il faut se reporter à l’amarre Fenox à percussion qui a fait ses preuves dans ces sols durs caillouteux ou pierreux.
