Brevet FR2483485A1 — publié le 19811204

L'invention concerne un procédé de réali- sation de tranchées drainantes ainsi que les tran- chées drainantes ainsi réaliséeso Il est souvent nécessaire de s'affranchir de la présence de l'eau dans les sols, soit de façon provisoire pour faciliter la réalisation d'ouvrages enterrés, soit de façon définitive pour protéger des ouvrages existants contre les eaux souterraines ou pour en supprimer les effets nuisibles, en partiou- lier du point de vue stabilité, sur les sols eux-me- mes. Les tranchées drainantes (tranchées rem- plies d'un matériau filtrant perméable et équipées ou non en leur partie basse d'un drain.tubulaire lon- gitudinal) apporteraient dans de nombreux cas une ré- ponse particulièrement bien adaptée aux problèmes po- sés si leur réalisation ne se heurtait pas très sou- vent à des difficultés techniquement ou économique- ment difficilement surmontables dès qu'elles doivent pénétrer plus ou moins profondément dans le terrain aquifère. On sait, en effet, réaliser de façon cou- rante des tranchées drainantes de faible profondeur- de l'ordre du mètre, que l'on équipe d'un tube fil- trant souple au fur et à mesure de l'ouverture de la tranchée. La rapidité des opérations, étant donné la faible dimension de l'ouvrage, permet d'équiper et de refermer la tranchée avant que les phénomènes d'ébou- lement des parois de l'excavation ne compromettent l'exécution même de l'ouvrage. C'est ainsi que sont mis en place les drains agricoles permettant l'assai- nissement par drainage des terres cultivables Si l'on désirait réaliser des tranchées plus profondes, il serait indispensable de mettre en place des dispositifs de blindage et de soutènement des parois complétés par des moyens d'exhaure des eaux d'infiltration dans la tranchée m me, ou de ra- battement de la nappe phréatique par des forages de pompage installés de part et d'autre du tracé de l'excavation, les ouvrages que l'on se propose d'exé- cuter étant par définition situés en terrain aqui- fère. On connaît bien un pro6cédé de réalisation de tranchées de grande profondeur qui permet de s'affranchir des sujétions très lourdes technique- ment et économiquement que constituent les blindages, soutènements et pompages évoqués plus haut. Ce procé- dé consiste à réaliser l'excavation de la tranchée sous la protection d'une boue bentonitique, comme dans la technique bien connue d'exécution des parois moulées dans le sol. Mais l'utilisation d'une boue bentonitique - comme agent provisoire de soutènement des parois de l'excavation est fondamentalement incompatible avec l'6quipement et le fonctionnement m8me de la tran- chée drainante. D'une part, en effet, l'effet de soutène- ment de la suspension bentonitique repose schémati- quement sur la pénétration de cette boue dans le terrain au voisinage de l'excavation, plus ou moins profondément suivant la perméabilité de la formation, et la création d'une membrane étanche, ou "cake", sur la paroi mrme de l'excavation. Ces deux phénomè- nes conjugués ne pourraient que s'opposer ultérieure- ment à la circulation de l'eau contenue dans le sol vers la tranchée drainanteo D'autre part, l'équipement même de la tran- chée en tranchée drainante ne pourrait se faire en raison de la présence de la suspension bentonitique. Cet équipement est, en effet, principalement consti- tué par un remplissage de la tranchée par un maté- riau filtrant perméable (par exemple du gravier cali- br6), remplissage qui se trouverait totalement col- maté par la suspension au moment mOme de sa mise en 2483-485 place. L'invention a donc pour but de fournir un procédé qui permet de réaliser des tranchées drai- nantes de grande profondeur sans nécessiter l'emploi d'un matériel compliqué à mettre en oeuvre. L'invention concerne un procédé de réalisa- tion de tranchées drainantes selon lequel: a) on creuse une tranchée dans le sol, et b) on remplit la tranchée avec un matériau filtrant, caractérisé en ce qu'on effectue l'étape (a) tandis que la tranchée est remplie d'une boue pseudo-plas- tique dégradable, puis on effectue l'étape (b) en introduisant le matériau filtrant dans la tranchée remplie de boue. Si on le désire, l'étape (b) peut Otre pré- cédée de la mise en place, au fond de la tranchée, d'un tube de collecte et de drainage. L'invention concerne aussi les tranchées drainantes réalisées par le procédé de l'invention. La boue pseudoplastique dégradable utili- sée dans le procédé de l'invention est un produit connu qui est utilisé comme fluide de circulation dans la réalisation de forages. Cette boue est cons- tituée d'une solution colloïdale d'un polymère natu- rel ou biopolymère qui se présente, au repos, sous la forme d'un gel. Cette boue se prépare facilement en dissolvant le polymère à l'état sec dans de l'eau (dosage de l'ordre de 5 à 10 parties de polymère pour 1000 parties d'eau) et a les remarquables propriétés d'avoir un comportement pseudoplastique (c'est-à- dire d'être fluidifiable par cisaillement) et d'Stre dégradable ou réversible, c'est-à-dire de revenir à un état fluide (semblable à celui de l'eau) au bout - d'un certain temps. Ce retour à l'état fluide s'opère par hydrolyse du pOlymère, soit par un phénomène de bio-dégradation enzymatique que l'on peut contrtler par l'adjonction d'inhibiteurs, soit par une action - 4 chimique volontaire. Les polymères naturels ou biopo- lymères convenant à la préparation de la boue pseu- - doplastique dégradable sont, pour la plupart, des hé- téropolysaccharides prépares à partir de graines de légumineuses et sont disponibles dans le commerce à partir de diverses sources. On peut citer, à titre d'exemples non limitatifs, le RHODOPOL 25 vendu par la Société RHONE-POULENO, le FORAGUN BN vendu par la Société CESA S.A., et le REVERT vendu par la Société JOHeSON. On se reportera avantageusement aux notices d'emploi de ces produits pour avoir plus de détails quant à la préparation et à la dégradation de la boue pseudoplastique. - Cette boue à consistance de gel permet d'excaver la tranchée sans risque d'éboulement ou d'effondrement des-parois de la tranchée.- En quelque sorte, cette boue Joue le même r8le que la boue ben- tonitique employée dans l'excavation de tranchées destinées à recevoir du béton pour la réalisation de parois moulées dans le sol. Toutefois, la boue pseudo- plastique employée présente l'avantage de ne colma- ter ni le matériau filtrant mis en place dans la tranchée drainante ni les parois de la tranchée, - étant dégradable en un résidu fluide semblable-à l'eau. Son comportement pseudoplastique (fluidifia- ble par cisaillement) fait, en outre, qu'elle ne gêne pas la mise en place du matériau filtrant, ni celui- d'un tube de collecte et de drainage éventuel. La nature du matériau filtrant utilisé n'est pas critique. On préfère à ce jour utiliser un gravier naturel calibré, roulé ou concassé, mais on pourrait employer aussi un matériau granulaire arti- ficiel tel que des billes d'argile expansée, de verre, etc.o. Au lieu de remplir la tranchée d'un maté- riau filtrant en vrac, on pourrait équiper la tran- chée de panneaux drainants préfabriqués constitués, par exemple, de matériaux granulaires agglomérés (gravier calibré aggloméré, billes d'argile expansée agglomérées, etc...) ou de matériaux perméables dans leur masse (béton poreux ou tout matériau d'une poro- sité ouverte élevée). On peut aussi envisager- un remplissage composite combinant, par exemple, des panneaux drai- nants préfabriqués occupant la partie centrale de la tranchée et un matériau filtrant en vrac (tel que des graviers) venant remplir les espaces latéraux existants entre les panneaux et les parois de la tranchée. 1 Enfin, dans le cas de l'utilisation d'un matériau filtrant en vrac, on peut prévoir d9inter- poser une feuille poreuse, par exemple une nappe textile non tissée, entre le matériau filtrant en vrac, d'une part, et les parois et le fond de la tranchée, d'autre part, afin d'éviter que le terrain environnant ne vienne se mélanger avec le matériau filtrant et ne le colmate plus ou moins au bout d'un certain temps. L'emploi d'une telle feuille poreuse séparatrice permet aussi l'utilisation d'un gravier non calibréo Le procédé de l'invention peut Otre mis en oeuvre de façon continue ou discontinue0 La description qui va suivre en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple non limitatif fera bien comprendre comment l'invention peut 9tre réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention0 La figure 1 est une vue schématique en cou- pe illustrant un mode de mise en oeuvre en continu du procédé de l'invention; et la figure 2 est une vue schématique en cou- pe illustrant un mode de mise en oeuvre discontinu du procédé de l'invention0 248348S La figure 1 illustre la réalisation en con- tinu d'une tranchée drainante. Sur cette figure, on voit une tranchée 1 excavée en continu sous la pro- tection d'une boue 2 peeudoplastique dégradable ayant, en l'absence de cisaillement, la consistance d'un gel. Dès qu'une longueur de tranchée supérieure à la longueur correspondant au talus naturel du gra- vier filtrant devant remplir la tranchée est exécu- tée, on commence la mise en place des graviers fil- trants 3, en général en déversant directement le gra- vier dans la boue remplissant la tranchée. Si, comme l'illustre la figure, on a choisi d'équiper égale- ment la tranchée d'un tube de drainage et collecte 4 servant de collecteur des eaux de drainage, ce tube est posé sur le fond de la tranchée avant déverse- ment du matériau filtrant 3. Le tube 4 peut Otre cons- titué, par exemple, d'un tube souple ou semi-souple, en matière plastique, perforé sur tout ou partie de sa circonférence. L'excavation de la tranchée pro- gresse en 5 tandis qu'on effectue le déversement des graviers 3 dans la portion de tranchée déjà excavée. La durée de vie de la boue est réglée en fonction des différents paramètres l'influençant (pH de l'eau, composition chimique, température, etc.) de -façon que la dégradation de la boue dans une zone donnée de la tranchée n'intervienne qu'après achève- ment de l'équipement de la tranchée avec le tube de drainage et de son remplissage avec le matériau fil- trant. Toute indication nécessaire à ce réglage de la durée de vie de la boue pourra être trouvée dans les notices afférentes aux polymères naturels ou biopoly- mères du commerce utilisés. Une fois la boue dégradée (au bout d'un temps pouvant varier de quelques heures à quelques jours) en un résidu semblable A de l'eau, la tran- chée drainante est prate à fonctionner. La figure 2 illustre une variante de mise en oeuvre du procédé de l'invention selon laquelle la tranchée.drainante est réalisée par tronçons suc- cessifs. Dans cette variante, on excave, sous la pro- tection de la boue pseudoplastique dégradable 2,un tronçon la de tranchée. Une fois le tronçon la ex- cavé, on met en place le tube de drainage et&collecte 4, si on en utilise un, au fond du trençon la, puis on pose un élément de coffrage provisoire 6 à l'ex- trémité du tronçon la, cet élément 6 servant à rete- nir les graviers filtrants d'une part, et A protéger le tube 4 d'autre part, ce dernier étant logé dans un renfoncement ménagé dans le coffrage. On peut alors, après la pose du coffrage 6, déverser le gra- vier filtrant 3-dans le tronçon la de la tranchée. Ensuite, le tronçon la de la tranchée drai- nante étant terminé, on excave le tronçon lb de la tranchée sous boue pseudoplastique dégradable, on dé- roule sur son fond le tube 4, on retire le coffrage 6 de l'extrémité du tronçon la pour le mettre à l'ex- trémité du tronçon lb, on déverse le gravier 3 dans le tronçon lb, et ainsi de suite jusqu'à achèvement de la tranchée drainanteo Bien entendu, au lieu de réaliser la tran- chée drainante par tronçons successifs, on pourrait opérer par tronçons alternés ainsi que cela sera évi- dent pour l'homme de l'art. Toutefois, dans ce cas, on ne peut pas mettre en place de tubes de collecte et de drainage, tout au moins d'une façon simple0 Des caractéristiques géométriques de la tranchée drainante (longueur, profondeur, emplacement, etc...) doivent 8tre adaptées aux conditions de topo- graphie et de nature du terrain considéré en assurant dans tous les cas l'évacuation des eaux de drainage ainsi collectéeso L'invention est utile notamment pour la stabilisation par drainage des talus et pentes en équi- libre limite, caS rencontré fréquemment lors de l'exécution des grands terrassements nécessités par la construction d'autoroutes, de voies de chemin de fer, de canaux, etc. Jusqu'à présent, cette stabili- sation par drainage était réalisée à partir de ré- seau de forages légèrement remontants, en général exécutés depuis le flafc du terrain intéressé. On conçoit aisément que les ouvrages =unidimensionnels= que constituent les forages de drainage sont, en gé- néral, beaucoup moins efficaces qu'une ou plusieurs tranchées drainantes convenablement disposées cou- pant de façon eontinue le sol dont on se propose d'extraire l'eau pour le stabiliser, et cela d'autant plus si cette dernière se présente sous forme de cir- culation distribuée au hasard dans la masse du ter- rain. Le perfectionnement que constitue la pré- sente invention permet de réaliser de telles tran- chées drainantes dana d'excellentes conditions d'éco- noaie et de résultat quelle que soit la nature des terrains meubles rencontrés. I1 va de soi que les modes de réalisation décrits ne sont que des exemples et l'on pourrait les modifier notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'in- ventiono REVENDICATIONS l1 Procédé de réalisation de tranc#ées drainantes selon lequel: a) on creuse une tranchée (1) dans le sol, et b) on remplit la tranchée avec un matériau úil- trant (3), caractérisé en ce qu'on effectue l'étape (a) tandis que la tranchée est remplie d'une boue pseudoplasti- que dégradable (2), puis on effectue l'étape (b) en introduisant le matériau filtrant dans la tranchée remplie de boue. 2. Procédé selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que l'étape (b) est précédée de la mise en place, au fond de la tranchée, d'un tube de collecte et de drainage. 5. Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le matériau filtrant est un maté- riau en vrac. 4o Procédé selon la revendication l, carat- térisé en ce que le matériau filtrant est constitué - par des panneaux préfabriqués. Procédé selon la revendication 1,. carac- térisé en ce que le matériau filtrant est constitué par une combinaison de panneaux préfabriqués et de matériau en vrac. 6. Procédé selon la revendication 3 ou 5, caractérisé en ce qu'une feuille poreuse est inter- posée entre le matériau en vrac, d'une part, et les parois et le fond de la tranchée, d'autre part, 7. Les tranchées drainantes réalisées par un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.