Cours Diagnostic et Réhabilitation des...

Diagnostic et réhabilitation des réseaux KECHIDA S. 1

SOMMAIRE I. Système de distribution des eaux ................................................................................................................................... 3 I.1. Méthodes d'alimentation du réseau .......................................................................................................................... 3 I.1.1. Distribution gravitaire ................................................................................................................................................. 3 I.1.2. Pompage combiné .......................................................................................................................................................... 3 I.1.3. Pompage direct ................................................................................................................................................................ 3 I.3. Pression à garantir ............................................................................................................................................................. 4 I.4. Description du système de distribution .................................................................................................................. 4 I.4.1. Aqueducs principaux .................................................................................................................................................... 4 I.4.2. Aqueducs secondaires .................................................................................................................................................. 4 I.4.3. Conduites de distribution principales .................................................................................................................. 4 I. 5. Dimensionnement du réseau ...................................................................................................................................... 5 I.5.1. Conduites en série et en parallèle ........................................................................................................................... 5 I.5.2. Méthodes de balancement du réseau en régime permanent .................................................................... 6 II. Système d’assainissement urbaine ........................................................................................................................... 14 II.1. Définitions ......................................................................................................................................................................... 14 II.2. évaluation de débits à évacué .................................................................................................................................. 15 II.2.1. La méthode rationnelle ........................................................................................................................................... 15 II.2.2. La méthode superficielle ........................................................................................................................................ 16 II.3. L'égout sanitaire ............................................................................................................................................................. 17 II.3.1. Notions de base ........................................................................................................................................................... 17 II .3.2. Méthode de calcul des écoulements................................................................................................................. 17 II.3.3. Vitesse autonettoyante ou d’auto-curage ....................................................................................................... 19 III. L’ETUDE DIAGNOSTIC ................................................................................................................................................... 19 IV. L’Auscultation des réseaux Hydrauliques ............................................................................................................ 21 IV.1. Auscultation visuelle ................................................................................................................................................... 21 IV.1.1. Objectifs ......................................................................................................................................................................... 21 IV.1.2. Inspection visuelle et inspection télévisée ................................................................................................... 21 IV.2. Auscultation géométrique ........................................................................................................................................ 22 IV.3. Auscultation géotechnique ...................................................................................................................................... 23 IV.4. Auscultation mécanique ............................................................................................................................................ 25 IV.5. Autres tests ...................................................................................................................................................................... 26 V. Les causes de dégradation des Réseaux ................................................................................................................ 27 V.1. Risques géotechniques et hydrogéologiques.................................................................................................... 28 V.1.1. Entraînement de fines .............................................................................................................................................. 28 V.1.2. Tassement ...................................................................................................................................................................... 28 V.1.3. Dissolution ..................................................................................................................................................................... 28 V.1.4. Effondrement dû aux vides .................................................................................................................................... 29 V.1.5. Gonflement – retrait .................................................................................................................................................. 29 V.1.7. Sismicité .......................................................................................................................................................................... 29 V.1.8. Mouvements tectoniques ....................................................................................................................................... 29 V.1.9. Eboulement rocheux ................................................................................................................................................. 29 V.1.10. Marnage ........................................................................................................................................................................ 30 V.2. Risques hydrauliques .................................................................................................................................................. 30 V.2.1. Action mécanique et physico-chimique de l’effluent ............................................................................... 30 V.2.2. Action hydraulique ................................................................................................................................................... 30 V.3. Risques structurels ....................................................................................................................................................... 31 V.3.1. Les charges statiques et dynamiques .............................................................................................................. 31

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V.3.2. Maintenance................................................................................................................................................................. 31 V.3.3. Construction ................................................................................................................................................................ 31 V.4. Risques d’impact du milieu ...................................................................................................................................... 31 V.4.1. Interaction avec les usages de surfaces .......................................................................................................... 31 V.4.2. Modification des usages de surfaces ................................................................................................................ 32 V.4.3. Interaction avec le bâti ........................................................................................................................................... 32 VI. Réhabilitation des réseaux ........................................................................................................................................ 32 VI.1. Définition et objectifs.................................................................................................................................................. 32 VI.2. Techniques de réhabilitation .................................................................................................................................. 32 VI.2.1. Classement en fonction de critères techniques .......................................................................................... 32 VI.2.2.Tubage ............................................................................................................................................................................. 34 VI.2.3.Chemisage...................................................................................................................................................................... 36 VI.2.4.Injections........................................................................................................................................................................ 37





I. Système de distribution des eaux Ce chapitre est consacré à la distribution des eaux potables dans un réseau de conduites. Nous énoncerons les objectifs fondamentaux à atteindre pour satisfaire la demande en termes de pression et de débit. Les méthodes de calcul seront décrites à partir des principes de base.

I.1. Méthodes d'alimentation du réseau Le réseau d'aqueduc est un ensemble de conduites interconnectées fonctionnement sous pression. Il faut donc un système d'alimentation de ce réseau qui permette de fournir le débit de consommation variable à une pression relativement constante. Il existe plusieurs façons de réaliser cette alimentation, dont voici les principales:

I.1.1. Distribution gravitaire Réseau branché sur un réservoir suffisamment élevé pour assurer les débits et les pressions. Méthode simple et la plus fiable si la conduite principale est bien protégée contre les bris

accidentels. Possibilité de pompage mobile pour la lutte aux incendies.

I.1.2. Pompage combiné Pompage lors des périodes de basse consommation vers des réservoirs élevés. Méthode économique si le pompage est fait à rendement maximum. Possibilité de pompage mobile pour la lutte aux incendies.

I.1.3. Pompage direct Pompage direct dans le réseau. Méthode la moins avantageuse en raison des possibilités de panne de puissance, d'une variation et

d'une distribution de la pression plus difficile et des coûts d'énergie surtout en pointe. Bon débit d'incendie





I.3. Pression à garantir Une valeur de la pression située entre des extrêmes acceptables et ce pour l'ensemble du réseau constitue, à part bien sûr la capacité de fournir à la demande, le critère de base du dimensionnement correct pour atteindre l'efficacité du réseau.

I.4. Description du système de distribution Un réseau de distribution peut avoir une forme ramifiée (fig. 5.3) ou une forme maillée (fig. 5.4) ce qui est plus courant. On appelle antenne les conduites en cul de sac. Les réseaux sont constitués des éléments suivants :

I.4.1. Aqueducs principaux Ils servent à relier les stations de pompage aux réservoirs et constituent l'ossature principale du réseau. Ils forment des boucles d'environ 1000 m les conduites de distribution principales y sont connectées au moyen de vannes de coupures. Des vannes de cantonnement les découpent en tronçons et des soupapes de purge équipent les points hauts.

I.4.2. Aqueducs secondaires Ils servent à relier les aqueducs principaux.

I.4.3. Conduites de distribution principales Elles desservent les bornes-fontaines ou bouches d’incendie placées tous les 100 ou 150 m selon la densité du territoire. Les conduites sont fabriquées en béton précontraint, en fonte ou en PVC et PEHD. Les diamètres sont calculés pour obtenir des vitesses de l'ordre de 0,6 à 1,2 m/s, 2 m/s au maximum en cas de feu. Ces diamètres sont en général de 15 cm en zone résidentielle, 20 cm en zone commerciale et 30 cm et plus dans les rues principales.





I. 5. Dimensionnement du réseau Les points à considérer sont : • La topographie des lieux pour les critères de pression • La densité de la population et ses activités pour évaluer les besoins en eaux des différents secteurs résidentiels, commerciaux et industriels. On résume en général toute information pertinente sur carte topographique, on évalue les consommations de chaque zone et les débits de feu de façon à déterminer la demande totale, la puissance de pompage requis, le volume et la position des réservoirs et les diamètres et longueurs des conduites. Ensuite on procède au balancement hydraulique du réseau pour vérifier si, en fonction de plusieurs scénarios de consommation, normaux, extrêmes ou en période de basse consommation, la pression est bien répartie. Cette analyse permet d'apporter des correctifs si nécessaire. En outre, cette simulation du comportement du réseau permet d'étudier des possibilités de regroupement de service pour des municipalités voisines et des scénarios futurs de consommation pour mieux planifier l'expansion du réseau.

I.5.1. Conduites en série et en parallèle Bien souvent, avant de faire l'analyse d'un réseau, il est nécessaire de le simplifier en regroupant en série ou en parallèle un certain nombre de conduites pour former des conduites équivalentes. Pour les conduites en série:

a) La perte de charge totale est égale à la somme des pertes de charge de chaque conduite : hT = h1 + h2 +………+ h j (5.1) b) Le débit est le même pour toutes les conduites : Q T = Q1 = Q2 =…….= Qj (5.2) c) La perte de charge est liée au débit par une relation du type : h = RQ n (5.3) Où le coefficient R est la résistance de la conduite. Cette résistance ne dépend que des propriétés de la conduite c’est-à-dire la rugosité, le diamètre et la longueur. Avec la formule de Darcy-Weisbach on a :

Pour la de Hazen-Williams, on a :

β est coefficient d’unités (β = 0.2785 (SI)

Donc, en introduisant l'expression (5.3) dans (5.1) on obtient : ReQt n = R1Q1

n + R2 Q2n +……+ RjQjn





d'après (5.2) : ReQT

n = (R1+ R2 +……+ Rj )QTn

d'où: Re = R1 + R2 +……….+ Rj Donc pour des conduites en série, la résistance équivalente s'exprime comme la somme des résistances de chaque conduite :

Pour les conduites en parallèle : a) Le débit total est égal à la somme des débits de chaque conduite: QT = Q1 + Q2 +……+ Qj (5.5) b) La perte de charge est la même pour toutes les conduites:

hT = h1 = h2 = …… = hj (5.6) c) Le débit est lié au à la perte de charge par une relation du type: Q = K hm (5.7) où K est la conductance de la conduite. La conductance est liée à la résistance par la relation :

Avec m = 1/n. Donc, en introduisant l'expression (5.7) dans (5.5) on obtient: Ke hT

m = K1 h1m + K2 h2

m +…………..+ Kj hm d'après (5.6): Ke hT

m =(K1 + K2 +…….+ Kj)hTm

d'où: Ke = K1 + K2 +……………..+ Kj Donc pour des conduites en parallèle, la conductance équivalente s'exprime comme la somme des conductances de chaque conduite :

I.5.2. Méthodes de balancement du réseau en régime permanent Le principal problème qui se pose à l'ingénieur face à l'infrastructure de distribution des eaux consiste à connaître le comportement en pression de chaque élément du réseau lors de situations critiques (incendies), de période de forte demande ou encore en fonctionnement normal. Le grand nombre de conduites et leur interconnexion qui caractérisent la structure d'un réseau maillé font qu'il n'est pas possible de calculer de façon simple et rapide, avec suffisamment de précision les





pertes de charges et les débits dans toutes les conduites correspondant à une situation de consommation donnée. La raison en est relativement simple. La distribution de débit dans le réseau est conditionnée par le principe de l'énergie minimum, ce qui a pour conséquence que la moindre modification du réseau entraîne une redistribution des débits. Comme on le voit, la solution du problème dépend simultanément de ce qui se passe dans chaque élément du réseau. Une autre difficulté provient du fait que la relation qui décrit le lien entre le débit d'une conduite et la perte de charge qu'il entraîne est non linéaire ce qui ne simplifie pas non plus la tâche de l'ingénieur. Dans les années 20, Hardy Cross, le premier, appliqua sa méthode de distribution des moments dans les structures hyperstatiques à la recherche d'une solution au problème de l'équilibre des réseaux de conduites. Sa technique consiste à remplacer la simultanéité des comportements par une méthode de correction interactive appliquée à une solution de départ approximative. La convergence de cette méthode n'est cependant pas acquise. La méthode de Hardy Cross a été utilisée avec succès depuis cette période puisque qu'elle était la seule méthode relativement précise disponible. Cependant, le fait que le nombre de calculs par itérations et que le nombre d'itérations elles-mêmes était assez important, on ne pouvait pas facilement faire le calcul pour une quantité étendue de configurations de consommation. Avec l'arrivée, au début des années 60, d'une certaine accessibilité à la puissance de calcul des ordinateurs, les premiers programmes de calcul de l’équilibre des réseaux n'étaient en fait que la codification sur ordinateur de la méthode de Hardy Cross. Bien que cela permît l'analyse de plus gros réseaux, l'utilisation d'un calculateur ne modifiait en rien le comportement numérique de la méthode, soit l'hypothèse de non-simultanéité des événements. Puisqu'il était alors possible de faire plus de calculs, les problèmes de convergences furent plus fréquents. C'est alors qu'apparurent des méthodes dites matricielles. Le fondement de ces méthodes repose sur une approche semblable à celle de Hardy Cross, mais en tenant compte de l'interaction des éléments voisins. Elles permettent donc de corriger simultanément l'ensemble du réseau afin d'améliorer la solution de départ approximative. Ces méthodes sont, évidemment, intimement liées à l'emploi d'un ordinateur puisqu'elles conduisent, à chaque itération, à l'inversion d'un système matriciel important. Bien que l'introduction de la simultanéité des corrections améliore significativement la convergence du processus itératif, les problèmes liés au choix de la solution de départ restent les mêmes, c'est-à-dire que ce choix initial conditionne encore le comportement de la convergence. Plus récemment, au début des années 70, la méthode linéaire commençait à être utilisée. Basée que la résolution simultanée des équations d'énergie et de continuité sur l'ensemble du réseau, elle conduit à un système matriciel plus gros donc, nécessite l'utilisation d'un ordinateur plus puissant. Cependant, son avantage principal réside dans le fait qu'il n'est pas nécessaire de choisir une solution initiale et qu'il est plus facile d'y inclure des équipements spécifiques. Sur le plan purement numérique, cette méthode présente une convergence fondamentalement oscillante qui peut être réduite par une technique de sous relaxation. Il y a quelques années, la méthode de résolution de cette formulation a été révisée en profondeur. Nous avons proposé d'utiliser une technique numérique basée sur l'adaptation de la méthode de Newton-Raphson à l'ensemble du système matriciel. Ceci, couplé à une organisation topologique de la matrice de comportement nous a permis d'obtenir une méthode dont le comportement en convergence est considérablement amélioré. Principes de base Définitions préliminaires Un endroit où sont branchés ensemble plusieurs conduites, pompes, réservoirs ou autres équipements s’appelle un nœud.





Un circuit fermé composé d’éléments constitutifs d’un réseau est appelé maille. Un réseau est en équilibre lorsque la somme algébrique des débits Q (y compris le débit de consommation) aux nœuds est nulle et que, simultanément, la somme algébrique des pertes de charge h autour d'une maille s'annule. Ceci définit la loi des nœuds et la loi des mailles. Loi des nœuds

Cette relation exprime le principe de conservation de la masse.

Loi des mailles

Cette relation exprime le principe de conservation de l’énergie. Les variables εN et εM représentent respectivement le signe des débits QN des conduites i, j, k, etc qui sont connectées à un nœud et le signe des pertes de charge hM des conduites i, j, k, etc qui sont constituent une maille selon la convention adoptée. Elles ne peuvent donc ne prendre que les valeurs –1 ou 1. Le débit est relié à la perte de charge par une relation de type : h = RQn (5.7) ou inversement:

où R et n dépendant de la loi d'écoulement choisie (Darcy-Weisbach, Hazen-Williams...) Méthodes de calcul Le schéma général de la méthode de résolution de ce type de problème consiste à écrire au moyen de la loi des nœuds ou de la loi des mailles un nombre d’équations équivalent au nombre d’inconnues choisies. On peut choisir de déterminer soit les débits Q dans les conduites, soit les pertes de charge h dans les conduites, soit les charges H aux nœuds. Dès que l’un de ces ensembles d’inconnues est déterminé, on peut facilement en déduire les deux autres grâce aux relations qui lient le débit à la perte de charge. Le caractère non linéaire de ces relations est responsable de la non-linéarité du système à résoudre. Pour résoudre un système d’équations non linéaires, il faut le linéariser, ce qui conduit à une solution approximative. On procède alors par itérations pour améliorer la solution afin qu’elle se stabilise avec un certain degré de précision. Plusieurs approches sont possibles et on peut les regrouper en trois grandes catégories :

Méthodes de corrections successives ; Méthodes de corrections simultanées ; Méthodes directes.

Méthodes de corrections successives a) Méthode de Hardy Cross par mailles





Cette méthode a un intérêt historique car elle a été développée avant l’invention des moyens de calcul électroniques. C’est une forme simplifiée de l’application d’une méthode de Newton- Raphson ce qui entraîne une dégradation de la convergence. Elle permet d’illustrer simplement les concepts, mais, à mon avis, elle ne devrait jamais être programmée sur ordinateur car les moyens de calcul actuels sont largement suffisants pour ne pas avoir à envisager cette simplification et gagner considérablement sur le plan de la convergence. Cette méthode consiste à choisir les débits Q comme inconnues. On commence en choisissant un ensemble de débits initiaux Q0 positifs qui satisfont la loi des nœuds puis on les corrige de façon à ce que les pertes de charge générées par ces débits tendent à satisfaire la loi des mailles et sans perturber la loi des nœuds (voir l’encadré des aspects théoriques plus loin). En général, cet objectif n’est pas atteint du premier coup et l’on recommence en prenant comme débits initiaux les valeurs que l’on vient de trouver. Choix des Q0 en respectant à chaque nœud.

- Pour chaque maille, correction des débits pour atteindre en introduisant

h0 = RQ0n

(5.9)

Convention de signe, εM est positif lorsque le débit est dans le sens de parcours de la maille.

On applique la correction ΔQ de chaque maille aux débits des conduites constituant la maille en tenant compte du signe : QM = Q0,M + εM ΔQ Pour accélérer la convergence, on peut prendre comme Q0 les valeurs déjà corrigées par des mailles précédentes. Les corrections peuvent faire changer le signe du débit, deux possibilités s’offrent à nous : - Modifier la valeur des εM de façon à refléter le changement - Garder les débits négatifs et modifier la formule de correction pour les accepter :





Sur le plan pratique la deuxième méthode est de loin préférable car la première méthode exige que la mise à jour des ε M soit faite dans les mailles auxquelles appartient une conduite ce qui nous oblige à créer une table liant chaque conduite aux mailles auxquelles elle appartient. Ceci n’est pas nécessaire pour la deuxième possibilité et c’est ce que nous allons adopter pour toutes les autres méthodes. - On remplace Q0 par Q et l’on continue d'appliquer le processus de correction jusqu'à ce que la loi des mailles soit respectée avec une précision suffisante sur toutes les mailles. b) Méthode de Hardy Cross par nœuds Cette méthode diffère de la précédente par son point de départ. On choisit plutôt les pertes de charge h comme inconnues. En voici les principales étapes : - Choix des h0 en respectant dans chaque maille. Ceci est direct si on choisit des

charges H0 à chaque nœud.

- Calcul des Q correspondant

- Correction des pertes de charge pour atteindre

(5.10)

- Convention de signe, εN est positif lorsque le débit arrive au nœud.

On applique, avec εN , la correction à chaque nœud successivement en tenant compte des corrections déjà apportées à certaines conduites. h = h0 + εN Δh - On continue les corrections jusqu'à ce que la loi des nœuds soit respectée à chaque nœud avec une précision adéquate. Méthodes de corrections simultanées





a) Méthode matricielle par mailles C'est une méthode itérative matricielle qui permet de repartir sur l'ensemble du réseau les corrections ΔQ pour obtenir l'équilibre des pertes de charge (loi des mailles) à partir de débits initiaux Q0 choisis en fonction de la loi des nœuds (voir Hardy Cross par mailles) - On écrit le système d'équations non linéaires à partir de la loi des mailles auquel on applique la méthode de Newton-Raphson (voir encadré théorique) pour chaque maille:

M est l'indice des conduites participant à une maille. On obtient donc autant d’équations qu’il y a de mailles et on a une inconnue par conduite. Généralement le nombre de conduites est plus grand que le nombre de mailles. Il est donc nécessaire, pour résoudre le problème, de réduire le nombre d’inconnue. Comme une conduite peut appartenir à au plus deux mailles, la réduction du nombre d'inconnues se fait en sachant qu'une conduite participant à deux mailles subit les corrections de chacune de ces mailles adjacentes : ΔQM = ΔQA - ΔQB (5.11) Cela revient à faire un changement de variables dans lequel chaque correction de débit appliquée à une conduite M est remplacée par la différence de corrections appliquées aux mailles A et B communes à la conduite M. Si une conduite n’appartient qu’à une maille, on lui attribue seulement la correction de cette maille. Le nombre d’inconnues devient donc égal au nombre de mailles et la résolution est alors possible. Par exemple, pour une maille A adjacente aux mailles B et C, la relation (5.11) devient :

Où les indices AB et AC réfèrent aux conduites communes respectivement aux mailles A et B puis aux mailles A et C. En pratique, le système est organisé sous forme matricielle, en tenant compte que les sens des débits ne seront pas mis à jour et que le débit gardera son signe, de la façon suivante :

- On résout ce système pour obtenir le vecteur des corrections de débits.





- On applique les corrections ΔQ de chaque maille aux débits des conduites constituant la maille en tenant compte du signe : QM = Q0,M + ε A ΔQA + εB ΔQB - On remplace Q0 par Q et l’on continue d'appliquer le processus de correction jusqu'à ce que la loi des mailles soit respectée avec une précision suffisante sur toutes les mailles. b) Méthode matricielle par nœuds Cette méthode itérative permet de répartir sur l'ensemble du réseau les corrections Δh pour atteindre l'équilibre des débits à partir de pertes de charge initiales h0 choisies en fonction de la loi des mailles (voir H.C. nœud). La procédure est semblable à la méthode matricielle par mailles et nous en donnons ici le résumé : - Le système de N équations s'écrit

Où N représente les numéros de conduites branchées à un nœud, on a donc encore autant d’inconnues que de conduites et autant d’équations que de nœuds. Habituellement, il y a plus de conduites que de nœuds et il faut réduire le nombre d’inconnues. On réduit le nombre d'inconnues sachant que la perte de charge sur une conduite est corrigée par chacune de ses extrémités A et B. ΔhN = ΔhA - ΔhB (5.15) On obtient alors autant d’inconnues que de nœuds.

- Organisation matricielle

On résout ce système pour obtenir le vecteur des corrections de pertes de charge. - On applique les corrections Δh de chaque maille aux débits des conduites constituant la maille en tenant compte du signe : hN = h0,N +εA Δh + εB Δh - On continue les corrections jusqu'à ce que la loi des nœuds soit respectée à chaque nœud avec une précision adéquate.

Méthodes directes a) Méthode des débits





Cette méthode est assez simple en ce qui concerne la mise en équations. En effet, il suffit d’écrire autant d’équations conservation de débit ou d’énergie qu’il y a de débits dans les éléments du réseau. Dans un réseau maillé, on peut écrire la relation : C = M + N −1 (5.17) où :

C = nombre de conduites (ou d’éléments hydrauliques entre deux nœuds) M = nombre de mailles (boucles fermées) N = nombre de nœuds (points de jonctions)

Dans la théorie des graphes, C est appelé « nombre cyclomatique » et sa définition n’est valide que pour un graphe plan. On peut donc écrire, un système de N - 1 équations de nœuds et M équations de mailles pour calculer des C débits

Les N-1 premières lignes de la matrice contiennent les signes εi,j relatifs au iième nœud et à la

jième conduite. Pour les conduites non connectées à un nœud, ε est nul.

Les M dernières lignes de la matrice contiennent les termes signés (ε R| Q |n-1)i,j relatifs à la iième

maille et à la jième conduite. Pour les conduites non participantes à une maille, ε est nul. Les débits de consommation imposés aux nœuds qi sont placés dans la première partie du membre

de droite. Les pertes et gains de charge constants hi attribués à la présence de réservoirs ou de pompes sont

placés dans la dernière partie du membre de droite. La seconde partie de la matrice contient des débits qui ne sont pas encore connus. On les remplace

par des débits quelconques Q0 qui sont sans rapport avec la loi des nœuds. On calcule alors une première estimation du débit Q avec ces débits Q0 arbitraires puis on améliore la solution en procédant à des itérations.

Pour améliorer la convergence, chaque Q0 pour l'itération suivante se calcule comme la moyenne du débit Q calculé à l’itération précédente et du débit Q0 précédent.

Cette technique assure une convergence efficace mais relativement lente.





II. Système d’assainissement urbaine (Collecte et évacuation des eaux usées et pluviales)

II.1. Définitions Les eaux à évacuer sont de trois types : - Les eaux provenant des édifices, résidences, commerces, services, autrement appelées eaux usées domestiques. - Les eaux industrielles qui nécessitent un traitement primaire avant le rejet à l'égout. - Les eaux du ruissellement urbain. Les systèmes d'évacuation sont composés principalement de conduites à écoulement à surface libre, de canaux et fossé, et accessoirement de poste de pompage pour refouler les eaux vers les collecteurs. Habituellement, on considère trois catégories de systèmes d'évacuation, soit:

- L'égout combiné ou unitaire - L'égout pseudo-séparatif - L'égout séparatif composé d'un égout sanitaire et d'un égout pluvial





II.2. évaluation de débits à évacué

II.2.1. La méthode rationnelle La technique de calcul des débits de ruissellement afin de calculer les diamètres ou les dimensions des conduites et canaux est basée sur la méthode rationnelle. Cette technique est utilisée depuis la fin du siècle dernier (1889). Ce n'est pas à proprement parler une méthode de simulation car elle est basée sur une approximation pondérée par les temps de parcours du débit de pointe de l'hydrogramme. Cette approximation nous donne donc l'ordre de grandeurs des débits à véhiculer mais ne peut prévoir toutes les situations critiques. La méthode rationnelle permet de calculer chaque débit de dimensionnement du réseau de drainage en commençant en tête du bassin:

où Q = débit maximum de ruissellement en m3/s ; A = aire du sous bassin en ha ; C = coefficient de ruissellement ; I = intensité de précipitation.

Les deux hypothèses de base sont : - L’intensité maximale du ruissellement à tout point du réseau est fonction du taux moyen de précipitation durant le temps de concentration - Le taux de précipitation maximum survient pendant le temps de concentration L'intensité de précipitation doit donc être déterminée sur la courbe intensité-durée-fréquence pour le temps de concentration du bassin Figure ci-dessous.

Ce temps peut être déterminé par la formule de drainage des aéroports :





Le coefficient de ruissellement C doit être déterminé à partir de tables de valeurs calculées en fonction de la nature du sol; en voici quelques valeurs typiques : Surface C

Toits 0,70 @ 0,95 Asphalte 0,85 @ 0,90 Pavé 0,75 @ 0,85 Dalle 0,40 @ 0,50 Gravier 0,15 @ 0,30 Parc, gazon 0,05 @ 0,25

Son application est relativement simple: - Pour chaque sous-bassin de tête de superficie A, on estime le temps tc de concentration et le coefficient de ruissellement C. Pour une période de récurrence donnée, on choisit sur la courbe intensité-durée-fréquence un taux de précipitation I correspondant à une durée égale au temps de concentration. Ceci nous permet de calculer le débit, le diamètre de la conduite, la vitesse d'écoulement et le temps de parcours. - Pour un sous-bassin aval, on prend comme temps de concentration le maximum des temps de concentration et des temps de parcours des écoulements amont qui parviennent à son exutoire. La superficie considérée sera la somme de toutes les superficies amont desservies par cet exutoire. Le coefficient de ruissellement sera la moyenne pondérée par les aires des sous-bassins amont des coefficients de ces sous-bassins. Le taux de précipitation est tiré de la courbe IDF. On peut alors calculer le débit, le diamètre, la vitesse et le temps de parcours et passer au sous-bassin suivant.

II.2.2. La méthode superficielle La méthode rationnelle ne tient pas compte de la capacité de remplissage des réseaux. Caquot a établi la formule suivante : Q0 = k Iy Cz Av Q0 = Débit de pointe en l/s I = Pente évaluée en m/m (moyenne) C = Coefficient de ruissellement pondéré A= Superficie du bassin versant en Ha y,z,v paramètres fonctions des caractérisation du bassin déterminés expérimentalement ; de la période de retour k Coefficient fonction de la fréquence, obtenu expérimentalement Période de retour « T » formules superficielles Dix ans Q0 = 1,430 I0,29 C1,20 A0.78

Cinq ans Q0 = 1,192 I0,3 C1,21 A0,78

Deux ans Q0 = 0,834 I0,31 C1,27 A0,77

Un an Q0 = 0,632 I0,32 C1,23 A0,77

Enfin cette expression est valable pour des bassins versant d’allongement moyen ou le rapport du plus long parcours de l’eau E au côté de carré équivalent A est de l’ordre de 2 Pour des configurations allongées du bassin versant, le débit est corrigé en le multipliant par le coefficient Y défini au tableau suivant :





1 1,25 1,5 2 2,5 3 4

Y 1,5 1,3 1,2 1 0,9 0,8 0,67 Si certaines raisons conduisent à faire un calcul pour une périodicité probable différente de la périodicité décennale, il est tenu compte d’un coefficient correctif et dont les valeurs sont données en fonction d’une période probable d’insuffisance

II.3. L'égout sanitaire

II.3.1. Notions de base Avant de procéder au dimensionnent du réseau sanitaire, il faut obtenir de l'information sur les débits maximum, moyen et minimum des secteurs à desservir. Les normes prescrivent des vitesses d'écoulement comprises entre 0,6 et 4,5 m/s. Une pente minimale de 0,25% et un diamètre minimal de 200 mm. On devra aussi porter attention aux points suivants :

• Éviter les infiltrations et les fuites • Réduire le plus possible les causes potentielles d'obstacles à l'écoulement • Prévoir des accès pour l'entretien

II .3.2. Méthode de calcul des écoulements L'écoulement étant à surface libre on emploie la formule de Manning, de plus on aura fréquemment à calculer des écoulements dans des conduites circulaires partiellement pleines (voir Figure ci-dessous) Les relations suivantes seront donc fort utiles.

La relation entre la profondeur relative et l’angle au centre s’écrit :

Le périmètre mouillé :

L'aire de la section d'écoulement :

La largeur au miroir :





Le rayon hydraulique :

Avec en radians. Ces relations permettent d'obtenir le graphique de la figure ci-dessous, Il permet d'obtenir les caractéristiques hydrauliques en fonction du rapport des hauteurs d'écoulement y/D, ce qui permet de simplifier les calculs en se référant à la conduite coulant pleine





II.3.3. Vitesse autonettoyante ou d’auto-curage La vitesse minimale de 0,6 m/s, coulant en régime plein (V10% = 0,6 . Vp ) , a été prescrite pour empêcher que les matières organiques se déposent dans les conduites ce qui risque de former des gaz nauséabonds, parfois toxiques et même pire, explosifs. Cette règle est considérée comme satisfaisante dans la pratique, cependant, si l’on désire plus de détails on peut utiliser une formule mettant en relation la vitesse, la taille des matières solides et leur densité.

III. L’ETUDE DIAGNOSTIC

L’étude diagnostic peut être préventive ou consécutive au constat d’un dysfonctionnement. Elle a pour but de déceler les anomalies, les analyser et les interpréter pour ensuite les maîtriser et les supprimer. Elle doit donc détailler les origines des problèmes observés. Le diagnostic est un préalable obligatoire à tous travaux de réhabilitation. Pour permettre de l’établir, de nombreuses informations doivent tout d’abord être réunies. En effet, plus les renseignements à disposition seront nombreux et précis, plus le diagnostic pourra être fiable. Sont ainsi nécessaires :

Un historique du réseau : - contexte géologique, - condition de la construction de l’ouvrage,

- interventions et réparations réalisées depuis la mise en service de l’ouvrage.

La description des contraintes du site : - encombrement en surface et sous sol (exploitants… ), - contraintes de circulation…

La nature des éléments constitutifs du réseau : canalisation, regards, branchements… Les détails sur la géométrie de l’ouvrage : vue en plan, profil longitudinal, profil transversal…





Un état détaillé du réseau qui passe par la connaissance de ses pathologies et qui consiste en différentes études :

Étude de l’intrados par une inspection visuelle ou télévisée afin de déceler les défauts structurels et/ou fonctionnels (hydraulicité et étanchéité) du réseau. Étude de l’extrados : il s’agit de l’étude de l’environnement proche de la canalisation, le comportement des terrains pouvant influer sur le comportement de l’ouvrage en place ; elle consiste en une étude géotechnique qui passe par des contrôles de l’état de l’enrobage et du remblai directement au contact des éléments du réseau, afin de déceler les vides, les zones d’affaissement, les zones décomprimées, la présence ou non d’une nappe phréatique… . Cette étude de l’extrados vaut essentiellement pour les réseaux visitables car les enjeux en termes de stabilité sont bien plus importants que pour les réseaux de petits diamètres.

Étude des actions physico-chimiques pour déterminer les caractéristiques des effluents (température, composition chimique, pouvoir abrasif…). Étude des débits par la réalisation d’un bilan hydraulique ; celui-ci a pour but de quantifier l’excédent du aux eaux claires parasites et le déficit d’apport en eaux usées, ainsi que de rechercher les origines de ces anomalies. Pour obtenir ces diverses informations, une auscultation de l’ouvrage et de son environnement s’impose. Une enquête préliminaire de terrain est alors indispensable. Il est en effet conseillé de consacrer au moins une journée à une visite sur les lieux, de s’entretenir avec les gestionnaires du réseau afin de se rendre compte des conditions de travail et de l’amplitude des problèmes. Il est également très utile de soulever les tampons pour juger de l’état réel d’entretien (et parfois d’abandon) du réseau, pour prévoir les





opérations d’hydro-curage et de pompage, ainsi que pour se rendre compte des difficultés que l’on risque de rencontrer lors de l’installation des appareils de mesure.

IV. L’Auscultation des réseaux Hydrauliques Le choix des techniques de réhabilitation se fait sur la base d’une bonne connaissance de l’origine des dégradations. Afin d’établir un diagnostic de l’état physique de l’ouvrage, les observations et mesures d’auscultation sont réalisées à l’aide de techniques et avec des outils qui diffèrent selon qu’il s’agisse d’ouvrages visitables ou non. Ces techniques d’auscultation de la structure, des interfaces et de l’environnement, peuvent être regroupées en quatre familles : visuelle, géométrique, géotechnique et mécanique (pour les réseaux visitables). A ces quatre familles, s’ajoutent d’autres tests qui nous renseignent sur l’étanchéité, les débits, la conformité des branchements… Dans tous les cas, les objectifs de l’auscultation doivent toujours être définis.

IV.1. Auscultation visuelle

IV.1.1. Objectifs L’observation et le relevé de l’état intérieur des ouvrages sont réalisés directement par un personnel spécialisé, ou indirectement par enregistrement sur bande vidéo à l’aide d’une caméra. Ces inspections visuelles ou télévisées permettent de dresser l’état du fonctionnement et de la structure de l’ouvrage. Les désordres et dégradations apparents doivent être localisés (en distance par rapport à un point origine), qualifiés (nature du défaut) et quantifiés (forme, orientation). Ces inspections visuelles et télévisées conditionnent la réalisation d’autres mesures d’auscultation. Observations et constats nécessitent l’usage d’un vocabulaire précis et commun, ce qui explique la mise en place de lexiques inventoriant les définitions usuelles des principales dégradations et ce, qu’il s’agisse de réseaux visitables ou non visitables.

IV.1.2. Inspection visuelle et inspection télévisée Le curage préalable des canalisations conditionne l’efficacité de l’inspection. Compte tenu du défaut d’entretien de certains réseaux d’assainissement, il faudra souvent 2 ou 3 passages d’hydro-cureuse, parfois combinés avec un pompage, pour obtenir un état de propreté suffisant. Inspection visuelle des ouvrages visitables L’inspection est réalisée par un technicien spécialisé du gestionnaire ou d’un bureau d’étude. Les anomalies décelées sont repérées en coordonnées linéaires et en altitude par rapport au radier, et ce par longueur unitaire de 5 m maximum appelée section. L’inspection visuelle permet d’établir un prédiagnostic qui conclut :

soit à la préconisation de travaux urgents à titre de mesures conservatoires, soit à la nécessité d’évaluer des paramètres bien définis, dans des zones déterminée, à l’aide

d’outils adaptés (essais radar, essais mécaniques in situ …) ; ces investigations complémentaires aboutissent alors à un diagnostic, soit à la mise sous surveillance de l’ouvrage qui consiste à évaluer périodiquement l’évolution des dégradations observées. Inspection télévisée (ITV) des ouvrages non visitables





L’inspection télévisée est un outil particulièrement adapté aux réseaux non visitables. Dans le cadre de l’étude diagnostic, elle permet de vérifier l’état et le fonctionnement de l’ouvrage en service. Les principaux défauts diagnostiqués par l’ITV (défauts structurels et/ou défauts fonctionnels d’étanchéité et d’hydraulicité) sont les suivants :

Dépôts sur le radier (sable, résidus de béton), Dépôts à hauteur du fil d’eau (en général des graisses), Dépôts sur les parois en voûte (trace de mise en charge), Variations de pentes matérialisées par la stagnation de l’eau ou variation du taux de remplissage

(flaches), Mises en charge partielles ou totales, Fissures transversales et longitudinales, casses, Absence de joints de butée, Décalages, déboîtements, Ovalisation avec ou sans effondrement, Trous de poinçonnement et corrosion, Branchements pénétrants, racines.

Sauf défauts graves tels que grosses fissures, effondrements, casses, déboîtements et piquages grossièrement réalisés, il est difficile de conclure au défaut d’étanchéité de la canalisation. En effet, de minces fissures transversales, l’absence de joints de butée… n’empêchent pas forcément des canalisations de rester étanches. Cependant, dans le cas où le collecteur est situé dans une nappe ou dans un environnement humide, l’ITV pourra éventuellement permettre de localiser toute trace d’infiltration : l’expérience de l’opérateur prend ici toute son importance. De plus, sauf équipement spécial (capteur d’orientation et inclinomètre greffés à la caméra), il est impossible de dire si les déviations angulaires en plan n’ont pas atteint une valeur critique et si les pentes longitudinales sont bien conformes. De même, le degré d’ovalisation n’est mesurable que si une mire est installée sur la caméra.

IV.2. Auscultation géométrique Les techniques sont très nombreuses. Les mesures les plus courantes sont réalisées à l’aide d’inclinomètre, de gyroscope, de tachéomètre. Sont également utilisés au cas par cas, le sonar, le profilomètre… Nous ne ferons ici qu’un bref inventaire de ce qui est actuellement pratiqué.





Inclinomètre (ouvrage non visitable de diamètre supérieur à 250 mm) Bien que très peu pratiqué, le relevé des pentes apporte des renseignements intéressants sur les défauts de pose et sur les mouvements du sol encaissant. L’inclinomètre permet de réaliser un profil en long de la canalisation. Il mesure en continu (moyenne glissante) ou point par point la pente entre deux regards d’accès, grâce à un capteur d’inclinaison qui est embarqué sur une caméra d’inspection vidéo ; le déplacement de l’inclinomètre doit se faire parallèlement à l’axe de la canalisation. De plus, la distance parcourue est évaluée électroniquement, ce qui permet ainsi d’établir automatiquement le profil en long. Capteur d’orientation (ouvrage non visitable de diamètre supérieur à 100 mm)

Des mesures de déviation angulaires complètent utilement les relevés de pentes. C’est là le but du capteur d’orientation qui permet d’établir la vue en plan de la canalisation. Son principe consiste en la mesure point par point de la variation angulaire et de la longueur de la canalisation. Un gyroscope miniature est embarqué sur le chariot d’ITV. Son déplacement est parallèle à l’axe de la canalisation. Les résultats prennent la forme d’une courbe caractérisant l’orientation de la canalisation dans le plan horizontal. Le capteur d’orientation s’utilise en complément de l’ITV et de l’inclinomètre. Relevé topographique (ouvrage visitable ou non) Le levé (tachéomètre) en trois dimensions des points d’accessibilité du réseau (regards d’accès) permet de connaître la position en plan et en altitude des canalisations et des branchements. Une vue en plan du réseau et son profil en long sont ensuite réalisés. L’inconvénient est que les pentes et déviations angulaires sont données entre regards (pente moyenne) ; donc par un tel procédé, nous ne disposons pas des variations ponctuelles de pente. Sonar (ouvrage visitable ou non) Utilisé dans les ouvrages immergés et semi-immergés de 150 à 4000 mm, le sonar permet de localiser et visualiser les défauts géométriques et les zones d’entartrage et de sédimentation. Les outils consistent en un laboratoire d’acquisition sonar de surface et en transducteurs étanches (émetteur/récepteur de quelques MHz) embarqués sur un chariot motorisé. Une onde acoustique est émise vers les parois internes et immergées de la canalisation sur lesquelles elle se réfléchit. La mesure est réalisée en continue le long des profils transversaux. Le sonar génère alors sur un écran vidéo une image de la partie immergée de l’ouvrage : la section et les défauts géométriques peuvent être dimensionnés. Les résultats se présentent sous forme de profils transversaux positionnés en fonction du déplacement du chariot. Contraintes de mise en œuvre :

la présence d’eau dans la section étudiée est indispensable, le transducteur doit être stationnaire pendant l’acquisition du profil, la longueur de l’ouvrage doit être inférieur à 300 m, le choix de la fréquence des transducteurs est fonction des dimensions de l’ouvrage.

IV.3. Auscultation géotechnique L’auscultation géotechnique correspond aux plus récentes préoccupations concernant la mise en place et le contrôle des réseaux hydraulique. Le développement des techniques sans tranchées et des procédés de réhabilitation rend encore plus impérative et d’actualité la nécessité de savoir ce qui se passe autour des canalisations, du moins dans leur environnement immédiat. L’objectif poursuivi se limite à ausculter seulement l’environnement proche qui paraît capable de réagir rapidement sur l’ouvrage enterré ; il ne sera pas tenu compte des mouvements géotechniques d’ensemble du site (glissement de terrain, fontis… ).





Géoradar (ouvrage visitable ou non) Objectifs L’auscultation géoradar permet de caractériser la structure de l’ouvrage, la nature de l’encaissant, ainsi que la qualité des interfaces. Sont ainsi détectés les désordres suivants :

cavités et poches d’eau, zones d’entraînement de fines et sols décomprimés, géométrie de l’encaissant, suivi d’interface, présence d’armatures, contrôle des emboîtements.

Principe Le géoradar travaille sur des fréquences de quelques centaines de MHz à 1 GHz (le choix de la fréquence dépend des dimensions de l’ouvrage). En traversant le sol, une partie de l’énergie est absorbée, une autre partie est réfléchie soit sur des obstacles (points durs), soit sur des interfaces entre deux milieux de caractéristiques électriques différentes ; le pouvoir de pénétration et la vitesse de propagation varient suivant les milieux. Un gradient progressif n’est pas détecté à priori ; seules le sont les discontinuités.Le signal électromagnétique est émis sous forme de brèves impulsions (tirs de quelques nanosecondes), soit quelques dizaines ou centaines de tirs par mètre de canalisation auscultée. En balayage continu, on obtient des radargrammes dans lesquels les ordonnées sont proportionnelles aux temps aller-retour. L’antenne émettant dans un cône de 60 à 90°, les interfaces apparaissent délimitées par des arcs d’hyperboles, les obstacles sont donc déformés. La technique de la couverture double (2 couples émetteur-récepteur) est préférable à une couverture simple (1 couple émetteur-récepteur). Cependant, elle exige un traitement informatique qui la rend bien plus coûteuse. Mise en œuvre La mise en œuvre est non destructive. Chaque étude débute par l’adaptation des paramètres aux conditions physiques du site (choix des antennes, de la fréquence…). En outre, la canalisation doit être de préférence auscultée à sec car la présence d’eau diminue sensiblement la portée des ondes électromagnétiques et complique l’interprétation des radargrammes. Sonde gamma

Le diagnostic gamma-gamma consiste en l’émission de photons gamma (source césium) vers le sol, cette émission pouvant se faire suivant un tour complet ou suivant une génératrice. Ces photons gamma rentrent en collision avec les atomes des divers éléments présents dans le sol environnant de la canalisation. Sous l’effet du choc entre les photons gamma incidents et les électrons périphériques des atomes, les photons gamma sont déviés de leur trajectoire initiale (effet COMPTON) et sont rétrodiffusés vers les détecteurs de la sonde émettrice. Les sondes, tractées à l’intérieur de la canalisation (Diamètre 50 mm, longueur de 1,5 à 2 m), sont équipées de deux détecteurs : un détecteur à faible portée situé à 15-20 cm de la source et un détecteur à longue portée situé à 30-40 cm de la source. La paroi de la canalisation influence surtout le détecteur à faible portée tandis que la nature du sol influence préférentiellement le détecteur à grande portée. Pour connaître la densité exacte des terrains traversés, les sondes sont étalonnées. Les densités sont d’autant mieux mesurables que :

Le tuyau est moins épais, La source est puissante, La sonde est proche de la paroi,





La sonde est focalisée suivant une génératrice, L’Anomalie se rapproche de deux conditions extrêmes (soit un vide, soit un point dur…).

Pour un même diamètre, le fibro-ciment est plus facilement traversé que le grès qui est lui même plus transparent aux rayons gamma que le béton.

Impédance mécanique L’essai d’impédance mécanique a pour but de :

Mesurer les caractéristiques mécaniques de la structure, Apprécier les caractéristiques et l’état du sol environnant, Vérifier les conditions de liaison du conduit avec le sol (interface sol/structure), Localiser et qualifier les désordres dans le conduit ou dans son environnement.

Il s’agit d’un essai dynamique qui consiste à transmettre une vibration à une structure dont on veut étudier le mouvement. Chaque vibration (ou mode de vibration) est mesurée et enregistrée. Le dispositif d’essai est composé de deux éléments distincts ; le premier est destiné à produire et mesurer une force, le second à mesurer le mouvement induit. Les différentes fonctions calculées en un point de la structure permettent d’extraire la signature d’un défaut ou d’une anomalie caractérisée par un modèle de propagation d’ondes ou simplement par un calage in situ. Le résultat peut ensuite être cartographié pour l’ensemble de la structure. Cet essai impose que la canalisation soit propre. De plus, un bon étalonnage facilite l’interprétation et en augmente la fiabilité. Mesures électriques en courant quasi-continu L’objectif de ces mesures est de :

Localiser et détecter les désordres affectant la structure et les terrains encaissants (fissures, vides), étudier le radier noyé des ouvrages et des canalisations non métalliques et non isolantes, étudier la variation de nature et/ou d’état des matériaux.

Le principe consiste à injecter vers le sol un courant (continu ou alternatif) par deux points de contact et à enregistrer les différences de potentiel entre deux autres électrodes de mesure. Le dispositif se compose donc de quatre électrodes (émetteurs/récepteurs) et d’un poste de mesure dont le déplacement s’effectue à l’aide d’un chariot, d’un treuil ou d’un jonc. La tension électrique maximale est de 12, 24 ou 35 volts selon le modèle : il n’y a donc aucun risque d’électrocution ou d’explosion.

IV.4. Auscultation mécanique Les conduits et le sol sont en équilibre instable permanent : ils interagissent. A titre d’exemple, un déblai de 20 cm peut provoquer des fissures, voire un effondrement ; le sol en effet soutient la structure. Des essais de vérinage interne, tels les essais Mac et Dynarad , permettent de nous renseigner sur le comportement sol/conduit des réseaux Hydrauliques visitables (voire non visitables à partir d’un diamètre de 800 mm pour l’essai Mac). Essais MAC L’essai Mac est un outil d’auscultation mécanique des ouvrages et de leur sol encaissant. Il est non destructif et concerne toute forme d’ouvrage : diamètres de 800 à 4000 mm ou ovoïdes de 1200 600 à 3800 3000 mm. Il nous renseigne sur le comportement mécanique de la structure et du sol. Il peut également déceler les vides mais pas forcément leurs dimensions. Il est donc intéressant de procéder parallèlement à des essais géoradar. Mise en œuvre :





L’essai Mac consiste à ovaliser un conduit par un dispositif de vérinage interne, et à mesurer la déformation tridimensionnelle résultante. Les déformations exercées par les vérins sont de l’ordre de la centaine de micromètres (300 à 400 mm) ; au-delà de 500 mm une maçonnerie « pourrie » pourrait céder. Elles entraînent une déformation tridimensionnelle (20 à 40 mm) de la structure que l’on cherche à mesurer. Un pas de mesure est effectué tous les 10 m. Pour les essais en continu, il faut au moins réaliser un essai tous les 3 diamètres. Pour les petits linéaires, 10 essais au minimum sont requis. Il est possible de réaliser 50 essais par jour ce qui correspond à un linéaire d’environ 500 à 700 m. Les étapes de la méthodologie sont les suivantes : Essais mécaniques sur site : mesure de la raideur (k) de l’ensemble sol/conduit et du coefficient d’amortissement () ; ils constituent la « signature » du conduit à l’abscisse X. Traitement statistique : le but est de définir les zones de même homogénéité (zones de même comportement) afin de positionner judicieusement les prélèvements par carottages (leur nombre est ainsi limité au strict nécessaire).Analyse des signatures à l’aide de modèles paramétriques : il est procédé au découplage et à la détermination des raideurs propres du sol et de la conduite. La mécanique résiduelle de l’ouvrage est alors calculée. Plusieurs remarques peuvent alors être faites : - il faut commencer à s’inquiéter lorsque le module de micro-déformation (Em) est inférieur à 100 Mpa, - plus la raideur est importante, plus la maçonnerie est jugée acceptable, - une maçonnerie en bon état présente un module de qualité de l’ordre de 10000 Mpa. Essais DYNARAD L’essai Dynarad est un outil d’auscultation dynamique des radiers et des terrains d’assises en présence d’effluents (détection des vides et des zones de déflexion importantes sous radier). Le principe de l’essai consiste à appliquer un effort important et rapide sur le radier, et à mesurer, par un système d’interférométrie laser, la déformation résultante. La raideur du radier est ensuite déterminée. L’essai Dynarad permet ainsi de réaliser très rapidement un zonage immédiat ; en cas de problèmes il est procédé à une prospection plus poussée. L’ensemble, à géométrie variable, peut s’adapter à toutes les formes de conduits : circulaires pour des diamètres de 1500 à 3000 mm ou ovoïdes à partir de 800 mm de large. Pour l’essai Mac, on considère que l’on a une symétrie de l’ouvrage (la même déformation est exercée de part et d’autre du profil transversal), ce qui n’est pas le cas pour l’essai Dynarad (il n’y a pas de symétrie voûte/radier). Enfin, il est possible de réaliser en continue 50 essais par jour. L’intervalle entre chaque essai varie de 5 à 10 m. La méthodologie de traitement est proche de celle de l’essai Mac.

IV.5. Autres tests Etanchéité En matière de diagnostic, il est préférable d’utiliser les tests à l’air plutôt que le test à l’eau, pourtant officiel. En effet, la mise en œuvre du test à l’air est plus rapide et son coût est moindre. Paramètres physico-chimiques La composition chimique de l’effluent ainsi que ses conditions de transfert peuvent exercer une action corrosive. Il est donc important, dans certains cas, de déterminer la conformité du fluide transporté.





Pour cela, il est procédé à des prélèvements in situ (manuels ou automatiques) avec analyse en laboratoire et à la mesure de température. Mesures des débits La vitesse de circulation de l’effluent et/ou la charge solide qu’il transporte entraîne une usure mécanique de la conduite. De plus, l’ouvrage peut subir des charges hydrauliques pour lesquelles il n’a pas été conçu (crues, taux de remplissage inhabituels). Ces actions mécaniques et hydrauliques, combinées aux actions physico-chimiques décrites ci-dessus, favorisent l’érosion et fragilisent ainsi la structure de l’ouvrage.La mesure du débit se fait : soit directement par traçage : cette technique ne perturbe pas les conditions d’écoulement et ne modifie en rien la ligne d’eau. Le principe consiste à injecter en amont du réseau un traceur de concentration connue (traceur chimique type chlorure de lithium, traceur coloré type rhodamine…). Ce traceur est choisi de façon à se mélanger le plus rapidement aux effluents et à pouvoir être dosé en aval avec une précision suffisante. soit indirectement par mesure des hauteurs et vitesses : le calcul du débit s’obtient par les formules Q = vitesse section mouillée et Q = volume/temps. Les outils utilisés sont, à titre indicatif, le moulinet, le limnigraphe, la sonde à ultrasons, la sonde pressiométrique… La débimétrie par traçage est idéale pour les eaux usées. En effet les matières en suspension perturbent tout corps immergé tel les outils énumérés ci-dessus. Conformité des branchements Des tests à la fumée et au colorant nous permettent de savoir si en réseau séparatif, les toitures et les caniveaux ne sont pas connectés sur une canalisation d’eaux usées. De plus, ces tests nous renseignent sur les divers branchements qui composent (ou non) le réseau étudié (tel branchement est-il bien raccordé à la canalisation étudiée ? tel autre ne serait-il pas hors service, ou obstrué ? …). Le test au colorant consiste à verser dans les branchements, WC, lavabos… de la fluorescéine ou de la rhodamine. Bien entendu, les services municipaux et riverains devront être avertis de ces essais (sous peine de déclencher des alertes à la pollution). Le test à la fumée consiste à obturer un tronçon de réseau puis à propulser à l’aide d’un ventilateur de la fumée produite soit par des bombes fumigènes, soit par combustion de paraffine. Il doit répondre aux recommandations suivantes : prévenir les services municipaux et les riverains, opérer en absence de vent (la fumée est rapidement dispersée) et par temps clair, dans le cas d’un doute, vérifié avec une injection de colorant.

V. Les causes de dégradation des Réseaux L’environnement des canalisations génère un certain nombre de risques de dégradation. Ils peuvent être liés : Aux terrains (risques géotechniques et hydrogéologiques) ; À l’effluent transporté (risques hydrauliques) ; À l’ouvrage lui-même (risques structurels) ; Au milieu environnant (risques d’impacts).





V.1. Risques géotechniques et hydrogéologiques

V.1.1. Entraînement de fines L’écoulement de l’eau dans un sable engendre des forces hydrodynamiques tendant à entraîner les éléments de sol dans le sens de l’écoulement. Dans le cas d’une canalisation mise en place sous une nappe, ce phénomène peut s’enclencher dès la phase de construction lorsqu’il y a déficience du système de rabattement de la nappe. Le processus d’entraînement du sol environnant la canalisation et sa périphérie s’aggravant au cours du temps, les vides créés au voisinage de la canalisation vont provoquer des désordres dans celui-ci (fissures, assemblages défectueux…) favorisant la pénétration du sol à l’intérieur et contribuant à l’amplification du phénomène. Le phénomène peut aussi apparaître ou se développer postérieurement à la phase de construction. C’est le cas lorsque l’environnement perméable immédiat de la canalisation peut constituer un drain. L’origine du drainage de la nappe et donc de l’entraînement de fines peut aussi se trouver ailleurs qu’au droit même de la canalisation :

Pompages temporaires dans les fouilles proches de l’ouvrage ; Drains perméables défectueux autour de constructions voisines ; Proximité d’un réseau d’adduction d’eau non étanche ; Remontée importante de nappe dans la partie amont de l’ouvrage ou au contraire baisse importante

dans la partie aval.

V.1.2. Tassement Ce sont, avant tout, les conditions de réalisation des conduites ou d’évolution de leur environnement qui vont générer ces tassements.

- Tassement influant sur le profil en long de l’ouvrage Ce type de tassement concerne les ouvrages réalisés dans des sols naturellement compressibles suivants :

Alluvions constituées d’argiles molles, vases, tourbes, ces matériaux ne se consolidant que sous l’action de rabattement de la nappe qui les baigne et sous l’action de surcharges statiques et / ou dynamiques en surface ;

Remblais récents mis en place sans compactage en particulier ceux qui renferment des matériaux évolutifs (matériaux organiques, plâtres…).

Par ailleurs, des tassements peuvent également se produire suite à de mauvaises conditions de mise en œuvre de l’ouvrage notamment :

en cas d’absence de compactage de la zone d’enrobage ; en cas de remaniement du fond de fouille dans des sables fins noyés sans rabattement préalable aux

terrassements.

V.1.3. Dissolution Certains matériaux naturels, tels que le gypse, sont solubles voire très solubles dans l’eau. La dissolution conduit à la formation de cavités et de Karst plus ou moins importants. Ceux-ci sont à l’origine de fissure, d’affaissement ou d’effondrement pour les conduites situées au-dessus ou dans des sols de ce type. Cependant, pour qu’il y ait un risque réel, il faut que le sol soluble soit effectivement baigné par une nappe et :

Que cette nappe, dans le cas où elle s’écoule naturellement, ne soit pas saturée ;





Ou bien que cette nappe soit en mouvement sous l’effet d’un pompage dont la zone d’influence intéresse la canalisation.

Une fuite entraînant une circulation d’eau d’origine accidentelle constitue une autre grande cause de dissolution de ce type de sol.

V.1.4. Effondrement dû aux vides L’existence d’un vide naturel ou artificiel souterrain peut entraîner des mouvements dans le sol sous-jacent et des efforts (cisaillement, flexion) sur la conduite qu’il renferme. Ces efforts risquent engendrer des désordres pouvant aller jusqu’à la ruine, si l’ouvrage n’a pas été conçu pour résister à l’effondrement du toit de la cavité.

V.1.5. Gonflement – retrait Certaines argiles et marnes raides ont une tendance à changer de volume en fonction de leur teneur en eau. Pour une conduite qui traverse des terrains de cette nature, l’existence de cycles gonflement – retrait, causés par des fluctuations du niveau de la nappe phréatique ou par des cycles de sécheresses, peut se traduire par des soulèvements, des tassements et des efforts de compression à l’origine de déformation et de fissure de la structure.

V.1.6. Glissement de terrain Les glissements de terrains résultent de la rupture d’un massif lorsque la contrainte de cisaillement, au niveau de la surface de rupture, devient supérieure à la résistance au cisaillement du sol. Ils entraînent, le plus souvent la ruine des ouvrages.

V.1.7. Sismicité Ce risque reste très limité en zone métropolitaine. Il faut cependant le prendre en compte dans certaines régions exposées. L’importance des désordres tient aux facteurs suivants :

Localisation géographique de l’ouvrage (zone de sismicité) ; Nature du terrain encaissant ; Vulnérabilité de la structure.

V.1.8. Mouvements tectoniques Les facteurs influant sur ce type de risque sont :

La nature et la proximité de l’accident tectonique (axe anticlinal ou synclinal, faille ou fosse de subsidence) et sa disposition par rapport à l’axe longitudinal de l’ouvrage ;

La nature du terrain encaissant ; La nature de la structure de l’ouvrage ; La qualité du contact entre l’ouvrage et le terrain.

La vitesse d’évolution du phénomène tectonique peut varier fortement. Ainsi, dans le cas d’une faille, il peut s’agir d’une évolution brutale proche de celle d’un séisme, alors que dans le cas de fosse de subsidence, il s’agit de mouvements assimilables aux tassements.

V.1.9. Eboulement rocheux Le risque d’éboulement rocheux se présente :





pour un ouvrage situé en crête de falaise, risquant d’être entraîné par la rupture de celle-ci ; pour un ouvrage peu profond situé au pied d’une falaise.

Les facteurs intervenant sont liés : À la proximité de l’ouvrage par rapport à la crête de falaise et à la hauteur de celle-ci ; À la nature des terrains concernés, à la fracturation du massif rocheux, à la stratigraphie ou à la

schistosité de ces terrains (influence importance des pendages de couche vers la falaise) ; À l’exposition aux intempéries où l’importance des cycles gel / dégel joue un rôle important

V.1.10. Marnage Ce risque doit être pris en compte pour les ouvrages longeant et / ou débouchant sur un rivage marin à forte amplitude de marée, sur une berge de rivière avec des variations de niveau cyclique comme c’est le cas par exemple lorsqu’il y a une écluse à proximité. Le marnage concerne les phénomènes hydrauliques engendrés par ces variations de niveau dans l’ouvrage lui-même et / ou dans le terrain environnant, l’ouvrage pouvant être, ou non, envahi par le flot. Les facteurs intervenant sont :

La position de l’ouvrage par rapport à la berge ou au rivage ; La nature et la perméabilité du terrain encaissant ; La rapidité, la fréquence et l’importance des variations de niveau d’eau.

Le marnage induit un phénomène de fatigue sur la structure.

V.2. Risques hydrauliques

V.2.1. Action mécanique et physico-chimique de l’effluent La vitesse de circulation de l’effluent et / ou la charge solide qu’il transporte provoque inévitablement une usure mécanique des matériaux constitutifs de l’ouvrage. Par ailleurs, la composition chimique de l’effluent peut exercer une action corrosive. Les conditions de transfert de l’effluent interviennent aussi. En effet, les zones de fermentation par absence de circulation suivies de brassage violent sont sources de dégagement d’H2S. Ces phénomènes peuvent conduire à une usure locale de l’ouvrage avec plusieurs conséquences :

Perte de résistance mécanique ; Perte d’étanchéité, permettant des échanges entre canalisation et terrain encaissant. Le phénomène

peut alors s’auto-amplifier.

V.2.2. Action hydraulique L’effluent exerce une charge hydraulique dynamique ou statique sur l’ouvrage. Lors de crues ou de taux de remplissage inhabituel, l’ouvrage peut également subir des charges hydrauliques pour lesquelles il n’a pas été conçu. Il peut aussi avoir à encaisser un déséquilibre de pression différentielle exercée de part et d’autre de ses parois ou des coups de bélier résultant du fonctionnement d’une station de relevage proche.





V.3. Risques structurels

V.3.1. Les charges statiques et dynamiques Une canalisation est d’autant plus sensible aux charges dynamiques et statiques qu’elle est plus proche de la surface.

V.3.2. Maintenance L’observation régulière et sérieuse des conduites est une condition impérative pour la prévention de sa dégradation et de ses dysfonctionnements. Sa négligence constitue un facteur de risque aggravant, de même que l’absence de réalisation des mesures préconisées après constat de désordres ou anomalies.

V.3.3. Construction La vulnérabilité des ouvrages est fortement accrue par :

L’inadaptation des techniques d’exécution ; La mauvaise maîtrise de ces techniques ; La rencontre d’aléas géologiques, pour lesquels les techniques d’exécution et la structure ont été

mal adaptées. Les modes d’exécution de l’ouvrage défaillant suivant sont aussi générateurs, d’une vulnérabilité accrue des conduites :

Les travaux à ciel ouvert (en tranchées), où la mise en place du soutènement est décalée par rapport

au terrassement et surtout où le rabattement préalable de la nappe n’a pas été réalisé1 induisant

ainsi un remaniement de fouille ; Les travaux en souterrains, où la décompression du terrain environnant a pu se propager si le

soutènement n’a pas été mis immédiatement en place. Par ailleurs, pour les ouvrages récents, avec terrassement mécanisé et soutènement immédiat, les risques peuvent provenir soit du soutirage de sol plus important que le volume théorique, soit d’un mauvais remplissage de l’espace entre le terrain et l’ouvrage. La vulnérabilité des conduites dépend aussi de la résistance des matériaux constitutifs de la structure, du

dimensionnement de celle-ci, mais également de l’altérité des matériaux qui la constituent3.

Il convient de souligner ici que l’ancienneté des ouvrages ne constitue pas un risque obligatoire d’accroissement de la vulnérabilité.

V.4. Risques d’impact du milieu

V.4.1. Interaction avec les usages de surfaces - Influence de la végétation en surface Les risques engendrés par la proximité des systèmes racinaires des arbres sont accrus, lorsque ces derniers sont âgés, avec un volume foliaire important, dans une structure de sous-sol à agrégats dissociés. Certaines espèces présentent plus de risques. C’est le cas, par exemple, des peupliers et des saules qui présentent un système racinaire très développé.





- Influence de vibrations et charges roulantes importantes Ce risque concerne notamment les ouvrages sous voies ferrées et sous chemin de roulement de grues ou portiques de manutention, battage de pieux ou palplanches à proximité…

V.4.2. Modification des usages de surfaces Une variation des charges réparties en surface peut entraîner un changement de comportement de la conduite par rapport aux conditions initiales de réalisation. Les contraintes peuvent alors dépasser la résistance mécanique de l’ouvrage et entraîner des déformations telles qu’ovalisation, fissurations et même rupture.

V.4.3. Interaction avec le bâti L’évolution des contraintes mécaniques sur la conduite par rapport aux conditions initiales de pose doit être considérée. La construction d’un ouvrage aérien ou souterrain à proximité d’une conduite peut engendrer la modification de l’état d’équilibre du complexe sol / structure. Une mauvaise réalisation des terrassements peut entraîner une décompression du sol avoisinant et un entraînement de fines s’il y a drainage du terrain

VI. Réhabilitation des réseaux L’étude diagnostic va permis de faire une mise au point sur l'état, le fonctionnement, et les conditions d’exploitation des réseaux hydraulique existant. Ce préalable est nécessaire pour établir des préconisations de travaux. Les techniques de réhabilitation sont nombreuses. Leur choix est fonction des caractéristiques du réseau (nature, matériau, section), de la nature, de l’importance et de la fréquence des désordres de structure, d’étanchéité et/ou d’écoulement. Outre ces critères techniques, le procédé choisi devra également tenir compte de critères économiques, sociaux et environnementaux

VI.1. Définition et objectifs Par définition, la réhabilitation consiste en une remise en état d’une conduite dégradée en vue de restituer les propriétés initiales ou bien d’en améliorer certaines. La réhabilitation de réseaux hydraulique doit impérativement apporter :

Une technique performante et garantie ; Une économie significative par rapport à la pose de canalisation en tranchée ; Une faible gêne de l’environnement.

VI.2. Techniques de réhabilitation Les techniques de réhabilitation existantes sont nombreuses. Pour la plupart, elles sont spécifiques à un problème donné et à l’objectif visé : restructuration, consolidation, rétablissement de bonnes conditions hydrauliques d'écoulement, étanchement, …

VI.2.1. Classement en fonction de critères techniques Les techniques de réhabilitation peuvent être classées selon divers critères et être dites structurantes ou non structurantes, continues ou ponctuelles, destructives ou non destructives.





Il est important de noter que certaines techniques peuvent satisfaire à plusieurs objectifs ou que des techniques différentes peuvent être associées sur le même chantier. Techniques structurantes ou non structurantes Les techniques de réhabilitation sont classées en deux catégories, selon leur aptitude à reprendre ou non les charges dynamiques et statiques appliquées sur le tuyau enterré. Ces techniques sont dites structurantes ou non structurantes. Ainsi, les techniques structurantes doivent pouvoir reprendre la totalité des efforts mécaniques qui s’exercent sur la canalisation : pression verticale du remblai (elle est fonction du poids volumique du remblai, de la hauteur de couverture,

du coefficient de concentration), pression verticale due aux charges d’exploitation : - roulantes routières, - permanentes, pression horizontale résultant des remblais et des charges d’exploitation, pression hydrostatique éventuelle (canalisation située dans une nappe phréatique), poids propre du tuyau et de l’eau véhiculée, réaction du sol (fonction de l’angle de pose ). Le comportement mécanique global de l’ouvrage réhabilité doit être calculable dans le cas des techniques structurantes. S’il n’est pas calculable, nous parlerons de techniques « consolidantes ». Les techniques non structurantes quant à elles, ont essentiellement pour but de rétablir l’hydraulicité (élimination des obstacles empêchant ou réduisant l’écoulement normal du réseau) et l’étanchéité de la canalisation. Elles n’impliquent pas d’apport mécanique. Techniques ponctuelles ou continues Les techniques sont dites ponctuelles ou continues selon qu’elles réparent l’ouvrage localement, au droit de chaque dégradation, ou qu’elles réhabilitent l’ensemble du tronçon. Techniques destructives ou non destructives Les techniques dites non destructives concernent les méthodes dont la mise en œuvre ne nécessite pas la destruction de l’ouvrage en place. L’ouvrage dégradé est conservé en l’état. Par opposition, les techniques dites destructives impliquent la destruction totale du collecteur dégradé et son remplacement par l’intérieur, sans ouverture d’une tranchée. Il existe deux grandes catégories de procédés : le microtunnelier « mange tube » et « l’éclate tuyau ». On peut distinguer deux composantes ou deux volets de la réhabilitation suivant théorie de la maintenance NF X 60-010 à la gestion des infrastructures réhabilitation corrective et préventive La réhabilitation corrective est la part de la réhabilitation qui se base sur le constat de défaillances, nous distinguons deux cas : − Les interventions non programmées, suite à une casse de conduite ; − Les interventions programmées, après constat d’une fréquence de réparation (fréquence de casses) d’une conduite dépassant un seuil fixé par le gestionnaire et si les différents indicateurs concernant les impacts possibles sur les milieux urbains, naturel et impacts sur les usagers sont suffisants. La réhabilitation préventive est la part de la réhabilitation dédiée à la détection et à la réduction des situations de risque. Elle s’appuie sur une représentation des risques et donc sur une représentation des aléas et des facteurs de gravité :





− Indicateurs relatifs à la probabilité de la défaillance (probabilité de casse pour une conduite d'alimentation en eau potable) ; − Indicateurs relatifs à la gravité des impacts possibles (impacts sur les milieux urbain ou naturel, et impacts sur les usagers du service). En d’autres termes, cette réhabilitation consiste à hiérarchiser les conduites par classe de criticité et conduit à focaliser les efforts sur les conduites les plus critiques c'est-à-dire à la fois les plus exposées au risque de défaillance et pour lesquelles les conséquences de la défaillance sont les plus préjudiciables pour le réseau et son environnement Les procédés de réhabilitation abordés concernent principalement les conduites non visitables :

Tubage : - Tubage sans contact ; - Tubage à contact uniforme ;

Chemisage; Injection.

Pour chaque procédé de réhabilitation, une fiche technique précise le domaine d’application et les critères de choix en fonction de l’état du réseau et des contraintes environnementales. Nota : un procédé de réhabilitation peut-être classé selon ces propriétés mécaniques, comme :

Etanche ; Consolidant ; Auto-structurant.

VI.2.2.Tubage Tubage avec espace annulaire Principe : L’objectif du procédé par tubage est d’insérer dans l'ancienne conduite un tube partiellement ou entièrement structurant, selon qu'il participe plus ou moins à la reprise des contraintes de pression, de remblai et des charges roulantes. Cette technique consiste à utiliser la conduite en place comme fourreau pour le passage d’une nouvelle canalisation (principalement PEHD). Celle-ci, dont les dimensions extérieures sont inférieures au diamètre de la conduite existante peut, éventuellement, réduire de manière significative le diamètre de la conduite. Cela peut d’ailleurs constituer un atout lorsque l’on veut réduire le temps de séjour dans une partie du réseau de distribution. Après tubage, l’espace annulaire entre l’ancienne et la nouvelle conduite pourra être comblé par injection d’un coulis de ciment qui a pour rôle de transmettre les sollicitations extérieures sur la nouvelle conduite.





Opérations préalables nécessaires : inspection vidéo préalable nettoyage de la conduite vérification du diamètre intérieur de la canalisation, des points singuliers, des déviations angulaires et des réductions de section par le passage d’un gabarit Avantage : puits de travail peu nombreux exécution rapide : 1 à 2 tronçons par semaine perturbations urbaines limitées pas de vide annulaire pour la conduite rénovée amortissement des coûts de bélier Limites : nécessité d’ouvertures locales pour les réductions de diamètres, les changements de direction, les prises de branchement la diminution du diamètre intérieur peut parfois être une limite. Elle peut aussi être un atout si une diminution du temps de séjour dans une partie du réseau de distribution est nécessaire. Domaine d'application : à ce jour, cette technique est applicable aux tronçons ayant des diamètres allant jusqu’à 14.000 mm et pouvant atteindre jusqu’à 1.500 ml de longueur environ. La limite est liée, en fait, à la longueur du câble du treuil et à la puissance de ce dernier.

Tubage sans espace annulaire Principe : Cette technique, qui consiste à réaliser un chemisage de la conduite à réhabiliter par enfilage d'un tube prédéformé en PEHD (polyéthylène haute densité) se plaquant à l'intérieur de la canalisation en place, sans laisser de vide annulaire. Contrairement à la méthode précédente, la diminution du diamètre de la conduite n’est pas significative, car sous l’action d’air sous pression et de vapeur, la nouvelle canalisation est plaquée sur l’ancienne. Opérations préalables nécessaires :

Nécessité de travaux de nettoyage et passage de gabarit Avantages :





Rapidité d’exécution Peu de perturbations des sites Adapté au tubage de conduites rectilignes

Limites : Nécessité de puits de travail pour l’insertion et pour le tirage Nécessité de traiter en tranchée ouverte pour les changements de direction, les réductions de

diamètre, les prises de branchement Grosses implantations de chantier

Domaine d'application : Aucune limite de diamètre

VI.2.3.Chemisage Définition Il s’agit d’insérer dans la canalisation à traiter une gaine souple, de la plaquer contre la paroi et de la rigidifier en place. Le chemisage n’exige pas l’adhérence dans les parties courantes de la canalisation. Toutefois, en certains points particuliers (tels que extrémités, raccordements aux regards de visite et branchements), elle doit être recherchée. Les matériaux généralement utilisés sont produits composites, les plus employés à ce jour étant les résines polyester et époxydes armées de fibres polyester ou de verre. Domaine d’application : Cette technique permet de répondre aux trois grands objectifs de la réhabilitation, c’est-à-dire :

- Rétablissement de l’étanchéité ; - Réalisation d’une protection contre l’abrasion ou la corrosion ; - Restitution à la canalisation de sa résistance mécanique (rôle structurant)

C’est le but à atteindre, donc l’un de ces trois objectifs qui détermine le choix de la résine et le dimensionnement du chemisage (épaisseur). La technique trouve son plein emploi, quelque soit l’objectif, dans les canalisations non visitables (à partir diam 80 mm). Certains procédés permettent de traiter en un seul ensemble des tronçons de longueur importante (au minimum d’un regard à l’autre) Limites d’utilisation :





Cette technique ne peut s’appliquer dans le cas dune canalisation trop gravement endommagée (effondrement, absence de support, décalage trop important…) et ne pouvant faire l’objet d’une réparation locale. A ce propos, il faut noter que les défauts et irrégularités existants (décalages peu importantes, contre pente …) ne seront pas supprimés. Le rétablissement des branchements peut se faire depuis l’intérieur de la canalisation. Toutefois, il est préférable de les réaliser depuis l’extérieur afin de garantir l’étanchéité à ce niveau. Enfin, comme pour tous les matériaux plastiques, une température trop élevée de l’effluent peut modifier les caractéristique mécanique des composites utilisés. Avantages :

Rapidité d’intervention (100 à 300 m/jour jusqu'à diam 800 mm) ; Emprise de chantier réduite ; Nuisances peu importantes pour les riverains ; Pas de nécessite de réaliser une fouille ; Méthode applicable à des formes autres que circulaires.

Inconvénients : Nécessite de réaliser une déviation des effluents pendant les travaux Les branchements intermédiaires sont obturés temporairement.

VI.2.4.Injections Il existe différents types d’injections : les injections d’étanchement et les injections de consolidation et de régénération. Dans les ouvrages non visitables nous ne procédons qu’à des injections d’étanchement, les injections de sol n’étant pas pratiquées pour des raisons techniques et économiques. Par contre, comme nous le verrons par la suite, ce deuxième type d’injection s’applique aux collecteurs visitables car les enjeux en termes de stabilité sont beaucoup plus importants. Composants Les composants sont fonction du matériau de l’ouvrage à réhabiliter. Les plus utilisés sont les résines acryliques et les résines polyuréthanes. Ces composants, quels qu’ils soient, doivent impérativement être stables dans le temps. Les résines acryliques, généralement à deux composants (résine et catalyseur), se présentent sous forme de gel dont la viscosité est proche de celle de l’eau, ce qui facilite sa dispersion dans le joint ou la fissure puis dans le sol. L’étanchéité est donc rétablie par le remplissage du joint ou de la fissure d’une part, ainsi que par le mélange sol-gel autour de la canalisation d’autre part. De ce fait, l’efficacité de l’injection dépend de la nature du sol environnant. Dans un sol fin ou sableux, la résine tend à chasser l’eau et à stabiliser le sol. Par contre, dans les sols constitués de graviers, de roches, etc…, avec des vides importants, la stabilité de l’agglomérat résine-sol peut être compromise surtout en présence d’une nappe à niveau variable. Les résines polyuréthanes quant à elles, se présentent sous forme liquide. Après mélange à l’eau et au catalyseur, le produit gonfle et se vulcanise en formant une mousse assez souple. L’intérêt de cette résine est qu’elle présente, après polymérisation, peu de retrait en raison de la faible quantité de solvant. Le





cordon étanche ainsi formé présente une bonne adhérence au niveau du défaut traité. De plus, il est suffisamment souple pour encaisser des mouvements du sol et ne dépend pas de la nature du remblai autour de la canalisation. Cependant, l’adhérence du polyuréthane est fonction de l’état de surface de l’ouvrage support. Ainsi, l’emploi des résines acryliques est à préconiser lorsque le sol au voisinage du réseau est relativement fin et humide. En ce qui concerne les résines polyuréthanes, si leur emploi peut être envisagé même dans les cas précédents, leur efficacité est d’autant plus grande que les fissures sont étroites, dans la mesure où le cordon de résine adhère mieux sur le matériau. Mise en œuvre Les injections d’étanchement ne nécessitent pas de dériver les effluents (sauf exceptions). Elles consistent à introduire dans la canalisation, par l’intermédiaire d’un regard, un appareillage à extrémités gonflables (manchon) constituant une chambre d’injection sous pression de produits liquides ou pâteux. Le robot s’arrête au droit de chaque défaut, et sous contrôle vidéo, procède à l’injection d’étanchement jusqu’au refus, ce qui colmate totalement la fissure. Avant séchage du produit, un lissage doit être réalisé pour qu’aucune rugosité ne subsiste à l’intérieur de la section d’écoulement. Une fois la parfaite étanchéité vérifiée, le robot se déplace vers le défaut suivant. Il est possible d’étancher, selon les cas, de 10 à 40 défauts par jour. En présence de forts décalages qui ne permettent pas le passage du manchon d’injection, il est nécessaire de procéder à une fouille locale.





Opérations nécessaires : Avant remise en eau : Nettoyage et curage de l’ancienne conduite, au préalable Contrôle du durcissement Après remise en eau : Vigilance, après remise en eau, de la qualité (goût, résidus de matière, …), procéder à des

rinçages Avantages : Cadence d’application élevée





Grande compacité et forte résistance à la compression du mortier de ciment Passivation du métal due à l’alcalinité du mortier de ciment Limites : Déconseillé pour les eaux de basse alcalinité et pour les eaux très douces Capacité hydraulique réduite dans les petites canalisations Difficile à mettre en œuvre pour les petits diamètres Limité à des tronçons ne comportant pas de ramification ni de branchement qui seraient obstrués par le mortier

Domaine d'application : Les injections d’étanchement ont pour but de rétablir l’étanchéité du collecteur en supprimant ponctuellement les infiltrations ou exfiltrations d’eau entre le sous sol et le collecteur. Ainsi sont traitées localement la défaillance des joints, les fissures circulaires et les perforations de la canalisation. Ces injections ne s’appliquent, ni aux fissures longitudinales des réseaux non visitables, ni aux défauts de masse et de surface (corrosion, abrasion, porosité…), Utilisée dans le cadre de la réhabilitation de collecteurs visitables (diamètre > 1200 mm) comme non visitables (150 < Diamètre < 1200 mm), cette technique est non structurante.




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