Brevet FR2510159A1 — publié le 19830128

Les différents types d'ouvrages d'art utilisés comme barrage de retenue, qui sont généralement des barrages en terre, largement utilisés en aménagement rural, necessitent habituellement l'utilisation d'un noyau étanche interne. Dans l'ouvrage : "Technique des Barrages en amenagement rural", édité par le Ministere français de l'Agriculture, Direction de l'Amé- nagement (Edition Septembre 1977), on mentionne la possibilité de remplacer le noyau étanche en terre par un écran interne du type paroi moulée (page 122). On indique que le noyau interne a l'avantage d'être peu sensible aux agressions extérieures, d'avoir une longue durée de vie et d'être peu couteux. Il présente cependant l'inconvénient d'être difficilement réparable en cas de fuite. A la page 145 du même ouvrage, la technique de mise en oeuvre des différents types de parois moulées est décrite. Cette technique consiste essentiellement à réaliser une excavation à partir de la surface en réalisant d'abord le ramblai du barrage et en exécutant ensuite la paroi moulée en béton à partir de la crête. L'utilisation d'un masque en béton~bitumeux est décrite comme tres efficace du point de vue de l'étanchéité. Il serait d'autre part suffisamment élastique pour suivre les deformations du massif qui le supporte sans se dégrader. Il est néanmoins sujet au fluage et doit être protégé contre le vieillissement. Il est décrit comme étant aisément réparable en cas de déchirure sans que cependant une technique particuliere pour une telle réparation ne soit décrite. Le but visé par la présente invention est d'apporter des perfectionnements à la réalisation des noyaux du type décrit tout en fournissant un masque etanche en obviant aux inconvénients des types de noyaux de l'état de la technique. L'invention porte en conséquence sur un dispositif destiné à la réalisation d'un noyau etanche convenant pour la réalisation des barrages, caractérisé en ce qu'il est constitué par un élement modulaire préfabriqué comportant une âme pourvue de moyens de liaisonnement à des éléments voisins et recouverte sur au moins une face d'une feuille d'étanchéité en matière plastique débordant sur au moins deux côtés adjacents de l'àme qui la supporte, cette âme étant pourvue de canaux raccordables aux canaux des éléments voisins superposés, en offrant lors du montage au moins un chenal vertical d'inspection interne du du noyau. Selon l'invention, ladite ame est réalisée en uné matiere offrant une résistance suffisante à la pression, de préférence en une matière plastique rigide recouverte sur au moins une face ou sur deux faces d'une feuille d'une matière plastique souple pouvant être soudée ou collee dans la zone de débordement à la feuille de l'élément voisin afin de former une surface extérieure continue étanche. Dans le cas où une feuille n est prévue que sur une face de l'âme, cette feuille unique est bien entendu tournée vers l'amont du barrage lors du montage. Le choix des materiaux mis en oeuvre est largement quelconque pour autant que soient satisfaites les exigences mecaniques des différentes parties constitutives. La feuille d'étanchéité peut être réalisée dans toutes les matières classiques pour ce genre d'application, par exemple en PVC plastifié, en polyisobutylène ou en polyéthylène. L'âme elle-même sera en un materiau plastique rigide, en métal (aluminium ou alliage léger) ou encore en béton cellulaire par exemple. L'invention concerne également un procédé pour la mise en oeuvre desdits éléments. Ce procédé consiste à monter en étapes succëssives lesdits éléments verticalement en position jointive par les organes de liaisonnement en un rang ou en plusieurs rangs superposés avec solidarisation étanche des feuilles de recouvrement aux feuilles voisines et ensuite avec remblayage progressif à chaque étape selon une pente adéquate jusqu'à amener le barrage à sa hauteur finale. Les elements peuvent être montes jointivement verticalement mais peuvent être également disposés horizontalement au pied amont du barrage dans le cas d'une fondation perméable jusqu'à s'etendre sous cette fondation pour atteindre un enrochement adéquat dans la zone de retenue du barrage. Afin de mieux illustrer l'invention et ses avantages, on se référe- ra utilement aux dessins annexés, destinés à illustrer l'invention, qui sont donnes à titre d'exemple, sans caractere limitatif. Dans les dessins La Figure 1 représente une vue en plan schématique d'un élément modulaire comportant une âme et une seule feuille d'étanchéité. La Figure 2 représente une vue en coupe schematique selon la ligne II-II de ltelement modulaire de.la Figure l ; La Figure 3 représente 'ne âme en coupe schématique selon la ligne III-III d'un élément modulaire monté sur un drain de pied ; La Figure 4 est une vue en perspective représentant un certain nombre d'elements-modulaires montés sur un drain de pied; La Figure 5 est une vue de détail illustrant la façon dont deux éléments modulaires voisins sont emboités et la façon dont les feuilles d'étanchéite sont solidarisées à la feuille voisine ;; Les Figures 6 et 7 représentent des variantes de formes d'exécution des éléments modulaires et Les Figures 8 et 9 représentent la disposition des éléments modulaires montes. Les memes reperes de références sont utilisés dans les différentes figures pour des éléments identiques ou similaires. Dans les Figures 1 et 2 on a représenté un élément modulaire portant la référence générale 1 se présentant sous forme d'un panneau. Cet élément est constitué d'une âme 2 pourvue de canaux 3. Dans les figures, une seule face de l'âme est représentée comme recouverte d'une feuille d'étanchéité 4. Il doit être bien entendu cependant qu'une telle feuille peut être présente sur les deux faces de l'âme si souhaite. Afin d'assurer le liaisonnement latéral des éléments entre eux, il est prévu de réaliser les arêtes de l'âme 2 de façon présenter un épaulement longitudinal 5 à mi-épaisseur permettant un enboitement par chevauchement des panneaux disposés jointivement, aussi bien par les arêtes latérales que par les aretes superieures et inférieures. Dans lesdites figures, la feuille d'étanchéité 4 est représentée comme debordant latéralement à droite et à la partie supérieure de l'âme 2. Elle pourrait être à ras de l'âme bien que cette solution soit moins préférable pour la solidarisation ultérieure à la feuille voisine. Il est préférable que sur au moins deux côtés de sa zone peripherique, la feuille 4 soit détachée ou detachable de son support sur l'âme de façon qu'lle puisse, après montage adjacent des éléments modulaires en forme de panneaux, recouvrir la feuille de l'élément adjacent et être solidarisée de manière étanche à celle-ci en formant un continuum. Cette solidarisation peut être réalisée par soudage, notamment par thermosoudage ou par collage. Deux feuilles voisines peuvent être soli darisées par apposition d'une feuille externe adhérente recouvrant tout le joint, mais cette solution est généralement moins souhaitable à cause des difficultés qui pourraient se présenter lors de la fixation étanche de la feuille externe. La solidarisation étanche est de préférence assurée à l'aide d'un chalumeau à air chaud du type "LEISTER". Lorsque les éléments modulaires sont verticalement l'un au dessus de l'autre, les canaux 3 communiquent entre eux dans le sens vertical. Leur diamètre est choisi en fonction de la forme et de la dimension des panneaux individuels. Il importe d'assurer de préférence un diametre de l'ordre de 6cm minimum afin de pouvoir descendre dans le chenal vertical ainsi crée des instruments de mesure notamment pour détecter des fuites et inspecter intérieurement le noyau. D'autres applications de ces chenaux seront décrites ci-après. Il peut être possible de choisir des épaisseurs de panneaux telles que le passage d'un homme (par exemple diamètre de 80 cm) soit rendu possible. Les Figures 3 et 4 illustrent la façon dont la rangée de panneaux inférieurs est encastrée dans une poutre de soutènement pourvue d'un drain de pied il de manière que les canaux verticaux 3 débouchent dans le drain horizontal ll. La- poutre 10 est de préférence pourvue d'éléments de renforcement 13. Le drain de pied il communique avec des drains secondaires 14 dirigés vers l'aval du barrage, Des obturateurs 15 peuvent être disposés en différentes positions dans le drain de pied ll afin de pouvoir localiser ainsi la position des-fuites éventuelles dans l'écran. Dans la Figure 5, on a représenté en se référant à une autre forme d'exécution de l'invention, le détail de l'emboitement des âmes et du recouvrement et de la soudure des feuilles d'étanchéité. En plus de la feuille d'étanchéité 4 disposée du côté amont une seconde feuille étant recouverte elle-même d'une feuille "géotextile", c'est-à-dire d'un textile assurant un drainage complémentaire. Les différentes feuilles d'étanchéité de deux panneaux voisins sont soudées ou collées entre elles sur la totalité ou la plus grande partie de leur zone de recouvrement. Une telle solidarisation des feu-illes geotextiles sur leurs faces en contact n'est généralement pas nécessaire. Dans les Figures 6 et 7 d'autres formes d'exécution des éléments modulaires 1 ont été rerésentée. Dans le cas de la Figure 6, on a représente un élément ondulé 27 (l'onde pouvant être carrée comme représenté ou d'une autre forme) solidarisé à deux panneaux 28 et 29. Dans la Figure 7, on a réalise un panneau extrudé alvéolaire où les alvéoles servent de canaux 3. A nouveau dans ce cas, une ou deux faces peuvent être pourvues de la membrane ou feuille d'étanchéité 4. Bien entendu, d'autres formes et dimensionnement relatif ainsi que d'autres organes de liaisonnement des éléments modulaires entre eux sont possibles. Les Figures 8 et 9 représentent la disposition relative des panneaux. Ceux-ci peuvent etre placés (Figure 8) en des rangées exactement superposées ou encore en des rangées décalées en une disposition en quinconce (Figure 9) en prévoyant cependant chaque fois une communication-par panneau, des canaux verticaux. Une partie des canaux peut être utilisée pour enfiler les panneaux sur des tubes raidisseurs verticaux galvanises, avantageusement ancrés dans les fondations et munis d'éléments de fixation des panneaux de la rangée supérieure a leur partie supérieure, par exemple sous forme d'une barre horizontale sur laquelle sont boulonnés les différents tubes raidisseurs. On forme ainsi une armature qui augmente la résistance mécanique générale de l'écran etanche interne du barrage. Il convient de remarquer que l'on peut faire varier le nombre de tubes raidisseurs verticaux afin de mieux résister aux contraintes horizontales pouvant varier de O à 6 ou 8 kg/cm2 selon la hauteur du barrage et selon que l'on se trouve en partie haute ou basse du ramblai ou que la retenue est vide ou pleine. Cette rigidité peut être également augmentée par coulage de produits plastiques sur une hauteur définie dans les tubes raidisseurs. D'autre part, si l'on veut obtenir une meilleure résistance de 1 'é- cran à la flexion, il est possible d'augmenter l'épaisseur de la memebrane 4 sur la face concernée et/ou d'en modifier la nature chimique et/ou de coller sur la face concernée des bandes horizontales de largeur variable en matière plastique. Les canaux internes disposés dans l'âme offrent une série d'avantages pour le montage des éléments modulaires et leur rigidifwcation, mais sont surtout importants pour permettre le passage d'instruments de contrôle à l'intérieur de l'écran etanche ou, en cas de dimension suffisante, pour permettre le passage d'un homme charge d'inspecter l'interieur du noyau. De plus, lorsque des fuites ont ete localises par tout moyen adéquat, motamment par obturation du drain de pied à l'aide d'un obturateur introduit selectivement jusqu'au bas du panneau à travers les canaux 3, on peut par ces mêmes canaux, réparer l'écran par injection de mousse dans une cloison détériorée, sans modifier de façon déterminante sa souplesse. Si on le souhaite, il est même possible de percer intérieurement au départ des canaux, la paroi de l'âme et, le cas échéant, la feuille étanche pour injecter extérieurement (vers l'amont), un produit d'étan chéification. L'sssemblage des éléments est assuré par liaisonnement des âmes entre elles (par exemple par emboîtement ou par collage et par collage ou soudures des feuilles d'étancheite) qui réalise un continuum au moins sur la face d'amont du noyau. Comparée aux formes d'exécution de l'état de la technique, 1 'inven- tion présente l'avantage d'assurer une visitabilité à l'intérieur du noyau qui permet de suivre les déformations de celui-ci et les infiltrations éventuelles qui s'y produisent. Par un choix de matières, on peut assurer une étanchéité quasi parfaite et une bonne résistance mécanique de l'écran. On. peut en particulier choisir la matiere constituant l'âme qui est la plus adaptée aux contraintes, compressions et deformations légères que subira l'écran. De plus, cet écran pourra subir des déformations en flexion dues au remblai et au niveau d'eau sans détérioration. On pourra d'ailleurs suivre aisement par auscultation les déformations de l'ouvrage et en particulier detecter immédiatement les fuites accidentelles, les localiser et les réparer par injection. Le cas echeant, on pourra rigidifier à volonté certaines zones de l'écran étanche. Les éléments modulaires pouvent être également mis en oeuvre sans subir les contraintes des conditions climatologiques, ce qui n'est généralement pas possible avec l'argile qui ne peut contenir qu'une certaine teneur en eau et avec le béton qui est tres sensible au gel. De plus, le barrage peut être réalise sans qu'on soit lie à la présence à proximité de celui-ci d'une source d'argile. On peut également réaliser une feuille continue s'étendant non seulement verticalement dans le noyau mais également horizontalement ou dans une direction générale horizontale au pied du barrage. Une caracteristique économique particulièrement importante est le fait que les éléments modulaires peuvent être réalisés industriellement et peuvent être-mis en place aisément sur le chantier par un personnel peu spécialisé. Les noyaux ainsi réalisés peuvent suivre un mouvement ou un tassement léger du barrage compte tenu du fait qu'ils peuvent subir des mouvements d'allongement supérieurs à ceux admissibles pour le béton bitumeux par exemple et bien entendu pour l'argile. I1 presentest,par un choix adéquat des matériaux et de leur dimensionnement, une déformation suffisante sans fissuration. Le procédé de mise en oeuvre des panneaux qui a été décrit présente quas à lui l'avantage de pouvoir élever, de maniere progressive et rapide le barrage en y plaçant progressivement l'écran, sans qu'il soit nécessaire de recourir comme par la technique ancienne-à des excavations ultérieu Bien qu'on ait decrit des formes d'exécution particulierement pré férées de l'invention, il doit être bien entendu que de nombreuses variantes et modifications restent possibles dans le cadre de l'invention. LNDIC-'TIONS 1 - Elément modulaire perfectionné pour la réalisation d'ouvrages d'art du type barrage en terre en formant un noyau étanche caractérisé en ce qu'il est constitué par un élement modulaire préfabriqué (1) comportant une âme pourvue de moyens de liaisonnement (5) a des éléments voisins et recouverte sur au moins une face d'une feuille d'étanchéité (4) en matière plastique débordant sur au moins deux côtés adjacents de l'âme qui la supporte, cette âme etant pourvue de canaux (3) raccordables aux canaux des éléments voisins superposés, en offrant lors du montage au mowis un chenal vertical d'inspection interne du noyau. 2 - Elément modulaire selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'âme (2) est réalisée en une matière offrant une résistance suffisante à la pression, de préférence en une matiere plastique rigide5 recouverte sur au moins une face ou sur deux faces d'une feuille (4), (24) d'une matière plastique souple pouvant être soudee ou collée dans la zone de débordement à la feuille de l'élément voisin afin de former une surface extérieure c ontinue étanche. 3 - élément modulaire selon la revendication 2 caractérisé en ce que la feuille d'étanchéité réalisée en PVC plastitifie, en polyisobutyléne ou polyéthyl éne 4 - Elément modulaire selon la revendication 3 ou 4 caractérisé en ce que l'âme est réalisée en un matériau plastique frigide, en métal ou en béton cellulaire. 5 - Procédé pour la mise en oeuvre des éléments selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'on monte en étapes successives lesdits éléments (l) verticalement en position jointive par les organes de liaisonnement (5) en un ou plusieurs rangs superposés avec solidarisation étanche des feuilles de recouvrement (4) aux feuilles voisines et ensuite avec remblayage progressif a chaque étape selon une pente adéquate jusqu'à amener le barrage à sa hauteur finale. 6 - Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que des élé- ments complémentaires sont montés jointivement en position horizontale au pied amont du barrage jusqu'à s'étendre sous la fondation du barrage pour atteindre un enrochement adéquat dans la zone de retenue du barrage. 7 - Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que les élé- ments modulaires sont enfilés sur des tubes raidisseurs verticaux (31) à travers les canaux (3) éventuellement ancrés dans les fondations. 8 - Procedé selon la revendication 7 caractérisé en ce que le nombre de tubes raidisseurs verticaux est distribué. en fonction des contraintes horizontales.