Fondation

L'assise

L’assise d’un bâtiment, quel que soit son âge ou son style, assure la stabilité et la longévité de l’ensemble. Sa dégradation entraîne une réaction en chaîne qui peut se répercuter jusque dans la charpente.
Les fondations, situées sous le niveau du sol, sont d’ordinaire plus larges que les murs qu’elles supportent. Une des plus anciennes méthodes de construction s’appelle les « fondations sur pilotis » (Figure 1). Il s’agit de pieux enfoncés l’un contre l’autre et qui déterminent tout le périmètre du bâtiment. Une plate-forme faite de grosses pièces de bois réunit tous les pieux à leur tête. La maçonnerie prend appui sur cette plate-forme. Vers le milieu du XIXe siècle, une épaisse couche de béton pouvait être appliquée sur la plate-forme de bois afin de créer une surface lisse et uniforme pour recevoir la maçonnerie de pierre. (Figure 2)

Figure 1 : Fondation sur pilotis. Pieux en bois enfoncés dans le sol pour maintenir le bâtiment en place
Figure 2 : Assise d’un mur de fondation XIXe siècle a) Longrine; b) Pieux; c) Platelage en madrier; d) Béton de chaux; e) Traversine; f) Mur de fondation

Méthodes de construction selon les catégories de sols 

Les méthodes de construction variaient selon les catégories de sol, le poids et la taille des constructions à ériger. On différenciait trois types de sols : un sol ferme, comme le roc, un sol compressible et un sol semi-fluide, comme le sol près de la berge d’une rivière. Ce dernier sol s’entassait inévitablement sous le poids de la maison. Pour contrer cet effet, les pieux étaient enfoncés jusqu’à plusieurs mètres dans le sol, le rendant ainsi plus compact et plus porteur.
Là où le roc affleurait, on excavait la terre pour l’atteindre, puis on érigeait la maçonnerie des fondations en gradins (Figure 3) si le profil du roc était incliné, ou par empattements continus et rectilignes (Figure 4) si le profil était plus ou moins droit. Parfois, on construisait aussi des piliers de maçonnerie à intervalles réguliers (Figure 5); ces piliers servaient de piédroits aux voûtes formant le soubassement des constructions. Les matières végétales et tout le roc friable étaient enlevés afin d’aplanir la surface rocheuse.http://actionpatrimoine.ca/wp/wp-content/uploads/2016/04/images-fondation-12.png

Figure 3 : Fondation en gradins a) pente naturelle de terrain; b) Roc qui affleure Lorsque le roc est incliné, les semelles de fondations doivent être placées en gradin pour assurer le maintient de la profondeur adéquate autour du bâtiment
Figure 4 : Empattement continus Lorsque le profil du roc est droit, la maçonnerie des fondations est rectiligne tout autour du bâtiment
Figure 5 : Piliers de maçonnerie

Quand la construction devait se dresser sur des sols compressibles et semi-fluides, une tranchée assez large et profonde était la plupart du temps creusée afin que la base des fondations soit sous la ligne du gel. Cette ligne se situe en moyenne à 1 m 40 sous le niveau du sol au Québec. Dans tous les cas, le but est de soustraire les fondations aux mouvements provoqués par le gel.
Non seulement la conception des fondations exige que l’on tienne compte de la nature du sol, mais elle doit respecter certaines règles : l’empattement des fondations doit être suffisamment fort pour porter la charge du bâtiment et la répartir uniformément, le mur à supporter doit être directement aligné sur le centre de gravité des fondations pour éviter tout déversement et la capacité portante du sol doit être calculée pour s’assurer que l’édifice ne subira pas d’affaissement.

Jonction du revêtement extérieur et du mur de fondation

La nature et l’exhaussement des fondations dépendent de l’aspect esthétique recherché et également de l’époque de construction, tout en étant influencés par l’importance et la taille du bâtiment. L’aspect extérieur des fondations devrait traduire une impression de stabilité et de solidité. Le niveau des fondations varie en fonction de la nature du terrain, du type de revêtement des murs et du bâtiment lui-même. Aussi, il faut considérer les particularités propres à chaque région : par exemple, à l’île d’Orléans, les bâtiments sont très peu surélevés, étant assis près du niveau du sol.
Souvent, un bâtiment de brique repose sur des fondations de pierre taillée ou grossièrement équarrie hautes d’environ 1 mètre, le revêtement de brique prolongeant l’assise de pierre (Figure 6). Si le bâtiment est en bois, le revêtement chevauche et déborde (Figure 7) l’assise de maçonnerie et la hauteur apparente des fondations allant de 30 à 60 cm (12 à 24 pouces). De même, le détail de la liaison entre la brique et la pierre (ou le béton), et entre le bois et la pierre (ou le béton) varie : pour le bois, un rejet d’eau marque cette transition et rehausse l’aspect du départ du revêtement de bois (Figure 8).

Figure 6 : Bâtiment en brique La brique repose dans l'aplomb de l'assise de la maçonnerie en pierre de la fondation.
Figure 7 : Bâtiment en bois Lorsque la structure du bâtiment est en bois, le revêtement extérieur déborde légèrement la maçonnerie qui la supporte
Figure 8 : Rejet d’eau a) rejet d’eau : Une planche en bois à angle constitue le rejet d’eau qui permet d'assurer l'étanchéité de la construction de bois.

Problèmes les plus fréquents

Lorsqu’on inspecte l’état des fondations, il faut chercher à déceler toute trace ou toute manifestation qui pourrait révéler la présence d’un trouble structural ou d’un déplacement de l’assise. Chaque indice renseigne sur l’état de santé et le degré de stabilité du bâtiment. Voici quelques défaillances qui peuvent survenir :

  1. Dislocation ou érosion de l’assise. Les solives peuvent alors se dissocier des murs ; des éléments ou des parties de murs peuvent s’affaisser. Des fissures apparaissent dans les murs. Avec le temps, l’affaissement peut entraîner la rupture ou le déplacement d’autres assemblages et provoquer des désordres structuraux majeurs;
  2. Taches, décoloration, fissures, cassures, déformation, renflement ou dislocation, réparations anciennes instables ou traces d’humidité persistantes sont des indices d’un éventuel problème structural;
  3. Fissures, déplacements et tassements qui témoignent de changements apportés à la composition du bâtiment, à sa charpente, à ses ouvertures au fil du temps et qui ont modifié la répartition des charges et des forces (Figure 9);
  4. Instabilité des fondations due à des mouvements du terrain autour de la maison;
  5. Saturation d’eau dans la maçonnerie due à un mauvais drainage. Sous l’action du gel et du dégel, la fondation se fissure, s’érode et se dégrade;
  6. Joints de maçonnerie défaits qui permettent l’infiltration d’eau;
  7. Changement de niveau de la nappe phréatique en raison de travaux de construction ou d’excavation dans le voisinage immédiat;
  8. Accumulation d’eau à la rencontre des murs et du sol ; là où les murs prennent appui sur les fondations ; autour des ouvertures tels les soupiraux;
  9. Fissures ou dislocation provoquées par les vibrations dues à la circulation des automobiles et des camions;
  10. Bris dus aux racines d’arbres à proximité;
  11. Dislocation due à un glissement de terrain, à un tremblement de terre.
Figure 9 : Fissures Plusieurs types de fissures peuvent apparaitre dans les murs selon les forces et les charges auxquelles le bâtiment est soumis. Il est important de vérifier que la fissure n’est pas synonyme d’un problème structural plus important. Si le problème revient à chaque année, il est probable que ce soit issu d’un tassement inégal du sol. © Crédit photo : François Varin

Solutions et méthodes d’intervention

Les solutions aux problèmes observés dépendent de la nature de la défaillance et d’une bonne compréhension de ce qui l’a provoquée. La stabilité des fondations à long terme passe par leur protection contre l’infiltration d’eau et par le respect des modes de construction du bâtiment.

Les interventions correctives courantes sont de trois types :

  1. Celles pouvant être réalisées sans excavation;
  2. Celles nécessitant une excavation en tout ou en partie sur le pourtour du bâtiment;
  3. Celles qui exigent le levage de la maison.

Lorsque les problèmes découlent de la présence importante d’eau près des fondations

Excaver tout le pourtour du bâtiment à l’extérieur jusqu’à la base du mur, installer un gravier filtrant, un nouveau drain et remblayer le tout (Figure 10).

Figure 10 : Installation d’un système de drainage des eaux autour de la fondation a) membrane d’étanchéité b) isolant rigide; c) sol non excavé; d) membrane géotextile; e) gravier filtrant; f) drain français

Lorsque les travaux nécessitent le levage de la maison

On aura alors recours à une entreprise spécialisée dans ce domaine qui utilisera des vérins hydrauliques, installés sous des poutres d’acier glissées sous le bâtiment de part et d’autre et qui excèdent l’extérieur du carré. Ces vérins peuvent s’étirer simultanément, d’un côté ou de l’autre, par paires ou individuellement. Ainsi, en la maintenant de niveau, la maison est levée d’un peu plus d’un mètre (3 pieds 3 pouces) afin que les réparations puissent être effectuées (Figure 11).
Une fois la bâtisse levée, on peut tout à loisir inspecter minutieusement l’état de la structure et vérifier le degré de pourriture de chacune des pièces. C’est l’occasion de déterminer les façons d’intervenir pour remettre l’ensemble du bâtiment dans un bon état structural. Il est ainsi important de faire appel à une main-d’œuvre qualifiée pour effectuer ce travail.

Figure 11 : Levage d’une maison © Crédit photo : François Varin

Dans les cas de fondations en béton lézardées :

  1. Excaver sur le pourtour aux endroits lézardés pour mettre le mur à nu jusqu’à sa base;
  2. Nettoyer les fissures en retirant le plus possible le vieux béton dégradé;
  3. Brosser et laver les lézardes nettoyées de leurs résidus;
  4. Injecter un coulis de ciment pour combler les lézardes.

Dans le cas d’un mur de maçonnerie présentant un bombement ou un déversement

Dans le cas d’un mur de maçonnerie présentant un bombement ou un déversement :
L’injection de coulis de ciment peut parfois contribuer à stabiliser un mur de maçonnerie qui présente un bombement ou un déversement de faible importance. Sans toucher les parois internes et externes, ce procédé permet la consolidation du mur en comblant les vides du massif du mur, suite au tassement interne du pierrotage utilisé comme remplissage à la construction. Ce travail doit être supervisé par des professionnels et exécuté par une main-d’œuvre spécialisée.

 

  1. Rejointoyer toute la maçonnerie et y introduire à l’endroit des joints des boyaux de plastiques (12 mm de diamètre ou ½ pouce) jusqu’à ce qu’ils atteignent le centre du mur. Insérer par paires à tous les mètres carrés;
  2. Remplacer les pierres détériorées si nécessaire au cours du rejointoiement;
  3. Injection du coulis (du bas vers le haut) à l’aide d’une pompe à injection branchée sur l’un des deux boyaux;
  4. Boucher l’autre boyau dès que le coulis y refoule.

D’autres interventions peuvent être envisagées, comme l’élargissement des fondations. Tout dépend de la nature des fondations, du degré d’instabilité ou de la difficulté à intervenir.

Selon la nature des problèmes constatés

  1. Refaire les joints dégradés et évidés de la partie hors sol des fondations;
  2. Excaver sous le niveau du sol là où les joints sont abîmés. Cela permet d’évaluer la nécessité d’excaver ou non tout le pourtour pour refaire l’ensemble des joints;
  3. Excaver jusqu’à la semelle en procédant par reprise en sous-œuvre si toute la maçonnerie est dégradée. Voici la façon de faire : à tous les 2,5 mètres (8 pieds) environ, une tranchée d’un peu plus d’un mètre doit être creusée jusqu’à la semelle pour permettre la réfection de la maçonnerie ; une fois cette réparation effectuée, une nouvelle tranchée contiguë à la première est creusée pour poursuivre le travail de réfection jusqu’à ce que toute la maçonnerie soit réparée (Figures 12). Il faut procéder ainsi par alternance, car une excavation sur tout le pourtour pourrait provoquer l’effondrement de la maison si l’état de dégradation est trop avancé.
Figure 12 : Méthode d’excavation par alternance Il est important de ne pas entreprendre la réparation de deux sections de mur adjacentes de façon simultanée. Il faut excaver en alternance.

Main-d’œuvre

  1. Tout bon maçon peut effectuer les travaux de maçonnerie. Il faudra alors s’assurer de respecter le patron de maçonnerie et d’utiliser la même sorte de pierre et, le plus possible, la même composition et couleur de mortier.
  2. Une entreprise spécialisée dans le transport et le levage de maison
  3. Un ingénieur ou un architecte compétent en comportement des structures anciennes peut se révéler être une aide irremplaçable pour vous aider dans votre processus décisionnel et dans l’ensemble de la mise-en-œuvre.

Les arbres, des variables extérieures à ne pas négliger

      1. Le diamètre de pousse des racines est de deux à quatre fois la hauteur de l’arbre, parfois davantage. Les systèmes racinaires de certaines espèces (telles que les saules, les peupliers et les érables argentés) peuvent endommager les fondations et les systèmes de drainage. On prendra donc soin de planter les arbres à une distance minimale de 10 mètres (33 pieds) de la maison et des systèmes d’épuration des eaux usées.

 

    1. Certaines essences d’arbres, comme les peupliers, les saules et les ormes sont également à limiter à proximité de la maison. En effet, leurs racines assèchent les sols argileux et les font se tasser, ce qui a pour conséquence d’affecter la stabilité de la maison, et cherchent à s’infiltrer à travers les joints de la maçonnerie, entraînant sa dislocation.

Bibliographie

1. VARIN, François (2003). Les fondations : point d’appui de la maison, Continuité (97). p.58-60. Adresse URI : http://id.erudit.org/iderudit/15588ac

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3. American School of Correspondence, Cyclopedia of Architecture, Carpentry and Building, Chicago, 1909. 10 vol.

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5. ASHURST, John et Nicola, Practical Building Conservation, 5 vol., New York : Halsted Press (1988).

5.BARBEROT, E., Aide-mémoire de l’architecte et du constructeur, Paris et Liége, 1922. 673 p.

6.BELLE, John, et al., Traditional Building Details for Building Restoration, Renovation and Rehabilitation from the 1932-1951 Editions of Architectural Graphic Standards, New York : Halsted Press (1988).

7. Conseil des monuments et sites du Québec (CMSQ), Entretien et restauration de la fondation à la toiture, 1985. 66 p.

8. Feilden, Bernard M. Conservation of Historic Buildings. Londres, Butterworths, 1982. 472 p.

9. FRAM, Mark, Conserver, un savoir-faire. Le manuel de la Fondation du patrimoine ontarien sur les théories et les pratiques de la conservation architecturale, Toronto : Stoddart Publishing (1993).

10.LICHFIELD, Michael, Renovation, A Complete Guide, Toronto, John Wiley & sons Inc., 1982. 571 p.

11.LONDON, Mark et BUMBARU, Dinu, Maçonnerie traditionnelle. Coll. « Guide technique no 2 », Montréal, Héritage Montréal, 1984. 64 p.

12. LESSARD, Michel et VILANDRÉ, Gilles. La maison traditionnelle au Québec. Montréal, Les Éditions de l’Homme, 1974. 493 p.

13. NASH, George, Renovating Old Houses, The Taunton Press, (2003)

14. Ville de Québec, La maçonnerie traditionnelle, guide technique Collection Maître d’œuvre, 1989, 24 p.

Ces fiches techniques remaniées et illustrées sont le résultat d’une collaboration étroite entre le magazine Continuité, Action Patrimoine et leur auteur, l’architecte François Varin. Veuillez noter qu’elles se veulent un outil d’accompagnement pour guider la réflexion en matière d’intervention sur le patrimoine bâti; elles ne remplacent en rien l’expertise et le travail d’un professionnel.

© François Varin, Éditions Continuité et Action patrimoine. Révisions: François Varin, Louise Mercier et Alexandra Michaud. 
Dessins techniques: Alexandra Michaud ©