Brevet FR2596082A1 — publié le 19870925

1. PROCEDE DE CONSTRUCTION D'UN SYSTEME DE DRAINAGE La présente invention concerne un procédé de construction d'un système de drainage. Le but du système de drainage et de la nervure d'asséchement ou de toute autre structure, est celui de protéger 10 des buttes de terre ou des structures d'ingénierie contre les effets dommageables de l'écoulement ou de l'infiltration des eaux souterraines. Le procédé faisant l'objet de la présente invention est applicable pour l'assèchement des sols et couches glissants, humides, avec ou sans cohésion, exposés au risque d'un glissement de terrain. Le système de drainage, les nervures d'assèchement ou les structures semblables, sont construits dans la pratique pour arrêter les mouvements de sol ou anticiper ceux auxquels on peut s'attendre. On réalise ces ouvrages pour deux raisons: d'une part, le système de drainage élimine l'eau souterraine indésirable, ce qui a un effet favorable sur la stabilité de la pente et, d'autre part, le frottement qui se produit à la surface des nervures empêche le mouvement du sol. Outre la protection de la butte, 25 des structures plus ou moins bien isolées sont fréquemment protégées contre l'infiltration d'eaux souterraines par la construction d'un système de drainage. En même temps, le système de drainage est construit par excavation du sol depuis la fosse boisée, manuellement ou 30 mécaniquement, puis un lit de béton est posé au fond de la tranchée, lit sur lequel on dispose un milieu perméable ou un tuyau de drainage. On construit au-dessus un corps d'aspiration très perméable que l'on bouche avec un bouchon d'argile "pilonné" sur la surface du sol. 35 2. Ce bouchon d'argile protège le corps d'aspiration contre l'effet de colmatage provoqué par les eaux de surface. Dans ce but, on construit occasionnellement une rigole d'interception des eaux de surface couverte au-dessus du système de drainage. L'expérience acquise a montré que le procédé ci-dessus est 10 très coûteux car il exige une main d'oeuvre importante et entraîne une intervention dans le milieu environnant. C'est pour cette raison que l'on utilise de moins en moins ce procédé lorsque la profondeur est de 6 à 8 m. La description du brevet hongrois ne 178 870 propose un 15 procédé de construction d'un système de drainage de ce genre selon lequel des systèmes de drainage en profondeur efficaces sont construits par excavation à sec dans des sols stables, par exemple argileux. Ce procédé utilise dans les sols d'une plus grande cohésion la propriété selon laquelle les parois de la fosse de 7-8 m de profondeur restent stables pendant un court laps de temps jusqu'h ce que le tuyau de drainage et le corps d'aspiration y soient placés. Avant de construire le système de drainage, il faut disposer d'une surface de travail suffisamment large pour permettre la circulation en toute sécurité des bulldozers et véhicules de transport. Les tuyaux de drainage sont abaissés manuellement et à l'aide de bulldozers dans la tranchée creusée avec des excavateurs à godets et posés dans un lit de béton sec. 30 Ensuite, ils sont recouverts de pierre concassée qui jouera le râle de corps d'aspiration, puis de gravier sableux recouvert de géotextile. L'expérience acquise à ce jour montre que l'utilisation de ce procédé est incertaine à une profondeur de 8 m car l'éboulement des fosses est fréquent et exige une répara- 3. tion compliquée et coOteuse. Un autre inconvénient de ce procédé est qu'il ne peut pas être utilisé à une profondeur supérieure à 10 m ni dans les sols sans cohésion, comme par exemple les sols sableux ou les sols présentant des couches de ce genre en alternance. La présente invention a pour but d'éliminer les incon10 vénients cidessus et de proposer un procédé de construction d'un système de drainage qui satisfasse aux exigences relatives à l'hydrogéologie et à la mécanique des sols, à une profondeur variable et dans n'importe quel sol ou dans n'importe quelles conditions de strafication du sol. Pour résoudre ce problème, on pose, en se basant sur le procédé de construction d'un système de drainage, un corps de captage et au moins un corps d'aspiration interconnecté dans le sol à assécher. Le procédé de construction d'un système de drainage selon 20 la présente invention se caractérise par le forage d'un trou presque horizontal destiné à recevoir le corps de captage, en partant d'une fosse ou d'une butte, et en ce qu'un autre trou ou puits destiné à recevoir le corps d'aspiration est creusé, depuis la surface du sol, transversalement et en communication avec le trou du corps de captage, et qui s'étend de préférence jusqu'à la couche d'argile imperméable. Deux ou plusieurs trous ou puits parallèles et verticaux peuvent être creusés depuis la surface du sol pour les 30 corps d'aspiration formant ainsi avec le corps de réception un système de drainage en forme de peigne. Selon une autre caractéristique de l'invention, le corps de captage est formé préférentiellement avec un tuyau de drainage disposé dans le trou presque horizontal qui, dans 35 ce cas, est assemblé à partir de sections de tuyau 4. connectées ensemble avec des joints à manchons recouverts de préférence d'un filtre en géotextile. Selon une autre caractéristique du mode de construction du corps de captage, on commence par placer un tubage revêtu d'un rouleau en géotextile dans le trou presque horizontal puis on presse dans ledit rouleau en géotextile une charge 10 granulaire et enfin on enlève le tubage. Les corps d'aspiration peuvent être formés préférentiellement avec des tuyaux perforés placés dans les trous. Selon la présente invention, ces corps d'aspiration peuvent être formés avec un matériau granulaire chargé 15 dans un sac en géotextile disposé dans le trou ou le puits. Selon encore une autre caractéristique de la présente invention, on commence par préparer les trous ou puits 20 verticaux pour les corps d'aspiration le long d'un tracé désigné puis on place un bouchon constitué d'un sac en géotextile revêtu de préférence d'un rembourrage en fibre synthétique au voisinage de la partie connectée avec le corps de captage puis on place des sacs en géotextile contenant des charges granulaires sur ces bouchons. Ensuite, on fore le trou presque horizontal du corps de captage, de telle manière qu'il traverse les bouchons des corps d'aspiration. Enfin, on place le corps de captage dans le trou presque horizontal. Il est conseillé de forer les trous pour les corps d'aspiration à un diamètre entre 30 et 60 cm. Si les corps d'aspiration sont formés dans des puits, il est conseillé de préparer leur section transversale rectangulaire, avec des dimensions allant de 1,5 à 1,6 m pour la longueur et de 0,4 à 0,7 m pour la largeur, par exemple avec une excavatrice. Les corps d'aspiration sont posés à une distance convena- ble les uns des autres, suivant la perméabilité du sol et l'étendue du drainage d'eau interne. Des caractéristiques et avantages supplémentaires de l'invention apparaîtront encore au cours de la description plus détaillée qui suit, d'exemples de mise en oeuvre de l'invention, donnés à titre illustratif, ainsi qu'aux 10 figures qui s'y rapportent et dont la signification est donnée ci-après: Figure 1: Coupe verticale schématique représentant un premier exemple de mise en oeuvre du système de drainage en profondeur selon la présente 15 invention, Figure 2: Coupe verticale schématique représentant un deuxième exemple de mise en oeuvre du procédé selon la présente invention, Figure 3: Vue détaillée de la figure 2 à une plus grande 20 échelle. Figure 4:Vue de dessus représentant un troisième exemple de mise en oeuvre du procédé de la présente invention, Figure 5: Coupe suivant la ligne de section V-V 25 représentée sur la figure 4. Figure 6: Vue de dessus représentant un quatrième exemple de mise en oeuvre du procédé de la présente invention, Figure 7: Coupe suivant la ligne de section VII-VII 30 représentée sur la figure 6, Figure 8: Cinquième exemple de mise en oeuvre du procédé de la présente invention, Figure 9: Coupe le long de la ligne de section IX-IX représentée sur la figure 8. 35 Les détails semblables sont marqués avec les mêmes numéros 6. de référence dans le dessin. La figure I représente une masse de terre (1) qui a glissé sur une couche d'argile (2) située en dessous. Un système de drainage en profondeur a été construit selon le procédé faisant l'objet de la présente invention pour abaisser le niveau des eaux souterraines. On a commencé par préparer une fosse (3) pourvue d'un boisage conventionnel (4). On a placé dans la fosse (3) une foreuse conventionnelle (5) et une machine d'introduction de tuyau (6). Dans le présent cas, on a foré des trous de 30-60 cm de 15 diamètre jusqu'à la couche d'argile (2), parallèles et espacés entre eux le long du tracé précédemment désigné avec un dispositif de forage vertical (7) pour le logement des corps d'aspiration (A) (en partant de la fosse de travail (3)). En même temps ou subséquemment, on a foré un trou presque horizontal (9) avec la foreuse (5) pour le logement d'un corps de captage (B) qui traverse la partie inférieure des trous (8). Ensuite, on a introduit des sections de tuyau en matière 25 synthétique (10) percés de trous de 5 mm, recouverts de géotextile (connu sous le nom de tissu filtrant "TERFIL" dans le commerce) avec la machine à introduire les tuyaux (6) dans le trou (9), sections qui sont interconnectées selon une méthode conventionnelle, par exemple avec des 30 joints à manchon. Le diamètre du trou (9) a été choisi pour être de 5 à 10 cm plus grand que celui des sections de tuyau (10) représentées. La série des sections (10) forme un tuyau de drainage (11). Des sacs en géotextile préfabriqués (12) sont placés dans 35 les trous verticaux (8) pour être ensuite remplis de 7. charge granulaire (13), par exemple de pierre concassée ou de gravier. Dans le présent cas, le mode de construction du système de drainage est le suivant: une fois chaque corps d'aspiration (A) terminé, le forage du trou (9) est poursuivi et une autre section (10) est poussée en avant. Une fois le 10 système de drainage complet terminé, on bouche l'extrémité supérieure des corps d'aspiration(A)avec un bouchon d'argile (14). L'eau souterraine provenant de la région voisine située au-dessus de la couche d'argile (2) s'écoule verticalement vers le bas à travers les corps 15 d'aspiration (A) puis passe, à travers les perforations des sections de tuyau (10), dans le corps de captage (B) c'est-à-dire ici dans le tuyau de drainage (11). Par ailleurs, la faible pente du tuyau de drainage (11) conduit l'eau souterraine dans le canal récepteur ou la 20 tranchée réceptrice (non représenté dans le dessin). La profondeur du trou vertical (8) peut varier de 20 à 30 m suivant les conditions de sol existantes et ce trou peut être foré avec ou sans tubage. Le sens d'écoulement de l'eau souterraine au-dessus de la 25 couche d'argile (2) est repéré avec une flèche (15) et un taillant de la foreuse l'est par le numéro (16) dans la figure 1. La figure 2 illustre une autre version de la solution représentée dans la figure 1. Dans ce cas, les puits (18) 30 sont réalisés avec des excavatrices (17) pour qu'ils puissent recevoir les corps d'aspiration (A). Les puits (18) sont de section rectangulaire de 1,5 à 1,6 m de longueur et de 0,4 à 0,7 m de largeur. Les puits (18) selon la présente invention descendent jusqu'en 35 dessous de la couche d'argile imperméable (2) et sont 8. en communication avec le trou presque horizontal (9) du corps de captage (B). Dans le présent cas, un bouchon (19) constitué d'un sac en géotextile rempli d'un bourrage de fibre synthétique est placé dans les puits (18) à une profondeur d'environ 1 m. Au-dessus se trouve le corps d'aspiration (A), à savoir la 10 charge granulaire (13) chargé dans le sac en géotextile (12). Ces puits sont bouchés à leur extrémité supérieure de la même manière que celle décrite plus haut pour les bouchons d'argile (14). La fonction du bouchon (19) est de permettre le forage à 15 travers le trou presque horizontal (9) car autrement la poursuite du forage dans le gravier ou la pierre concassée serait problématique. Le trou presque horizontal (9) du corps de captage (B) est essentiellement le même que celui représenté dans la figure 1 et est foré avec la même foreuse (5) à partir de la fosse (3). Dans ce cas également, la fosse (3) est pourvue d'un boisage (4) et la foreuse (5) et la machine d'introduction du tuyau (6) sont disposées à la même place. La figure 3 montre clairement qUe le tuyau de drainage (11), dont le diamètre est inférieur de 5 à 10 cm à celui du trou presque horizontal (9), est introduit dans ce dernier et est constitué des sections (10) connectées entre elles avec des joints à manchon. En outre, la charge 30 granulaire (21) qui remplit le sac en géotextile (20) est disposée à l'intérieur des sections de tuyau (10). Dans ce cas, naturellement, les sections de tuyau (10) peuvent être extraites, même par la suite car la fonction du corps de captage (B) peut être assumée par les charges (21) se 35 trouvant dans le sac en géotextile (20). Les puits (18) ont été creusés selon les exigences du drainage des eaux souterraines et dans le présent cas on a choisi pour la distance (L) une longueur entre 5 et 10 m. Au cours des expérimentations, le trou presque horizontal (9) du corps de captage (B) a été réalisé avec un tuyau à manchon de diamètre allant de 200 à 300 mm. Le diamètre extérieur du tuyau de drainage (11) a été choisi entre 100 et 150 mm. Après l'enlèvement du tuyau à manchon, la paroi du trou (9) dans le sol est devenue meuble et le débit d'eau intense provenant des corps d'aspiration (A) est entré, à 15 travers les perforations du tuyau de drainage (11), dans ce dernier, puis est passé dans le drain de captage ou le fossé de réception (non représenté). Le sac textile (20) se trouvant dans les tuyaux de drainage (11) et les charges (21) se trouvant dans les sacs (20) assurent le 20 courant de fuite approximativement optimal. Les figures 4 et 5 représentent un talus le long d'une voie de chemin de fer, qui a été asséché avec le procédé faisant l'objet de la présente invention. On a creusé un renfoncement de 5 à 15 m de profondeur (24) 25 pour permettre la construction d'une voie de chemin de fer (23) dans le flanc d'une colline (22). On a utilisé pour le drainage des eaux de surface une tranchée couverte (25) qui passe le long de la voie (23). La zone de captage autour du renfoncement (24) est très grande (approxima30 tivement 15 hectares). Le flanc de la colline est constitué par un sol sableux meuble très épais au-dessus d'une couche d'argile (2). La surface de cette couche d'argile (2) descend avec une pente de 10 à 15' vers le renfoncement (24). Une seconde couche sableuse est déli35 mitée en dessous de la première par une seconde couche d'argile (2). 1, 10. Les eaux souterraines s'élèvent considérablement dans les couches sableuses très poreuses situées au-dessus des couches d'argile parallèles et en pente (2), spécialement après la fonte des neiges. Dans ce cas, les pores libres de la couche de sable sont saturés d'eau et la cohésion des particules de sol s'en trouve réduite. En conséquence, 10 le talus dans la direction d'écoulement de l'eau souterraine (flèche 15), glisse en direction de la voie de chemin de fer (23). La couche de sable saturée d'eau s'écoule et détruit la structure de la voie (23) et la tranchée (25). 1 En vue de protéger la voie (23) et d'assurer la sécurité du trafic on a résolu le problème de la stabilisation du flanc de colline avec le procédé faisant l'objet de la présente invention, en abaissant le niveau des eaux souterraines. Le niveau d'origine de ces eaux souterraines 20 est repéré par le numéro (26) et leur niveau abaissé (après la construction du système de drainage), par le numéro (26') dans la figure 5. La figure 4 montre clairement que plusieurs systèmes de drainage ont été construits perpendiculairement au tracé 25 de la voie (23) et sont parallèles entre eux, formant ainsi un dispositif de drainage selon la présente invention. Les corps de captage (B) de l'ensemble des cinq systèmes de drainage aboutissent dans la tranchée (25). Les corps d'aspiration (A) et les corps de captage (B) 30 sont formés comme indiqué dans les figures 2 et 3. Il a été choisi dans ce cas une distance (L) de 5 m entre les corps d'aspiration (A). Selon l'expérience acquise à ce jour, le système de drainage en forme de peigne a effectivement abaissé le niveau des eaux souterraines dans les périodes critiques. 11. En conséquence, les couches de sol ont été suffisamment asséchées, la cohésion entre les particules de sol s'est trouvée intensifiée, ce qui a éliminé le risque de glissement de terrain. Dans l'exemple représenté dans les figures 6 et 7, les couches de sol en dessous d'une route à grande circula10 tion à construire sur le flanc d'une colline, ont été asséchées et stabilisées. Le tracé d'une route publique (27) à construire, représenté par une ligne en traits et points dans la figure 7 passe le long d'un flanc de colline (22) sujet à des glissements de terrain. C'est pour cette raison que ledit flanc de colline (22) devait être stabilisé avant la construction de la route. Le flanc de colline est constitué principalement de couches d'argile (2) avec des couches de sable contenant de l'eau, plus ou moins épaisses. Cette eau ramollit la 20 surface des couches d'argile (2), entraînant un risque de glissement du flanc de colline (22). Il était donc nécessaire de capter et de drainer l'eau de ces couches. Ainsi, un système de drainage en-profondeur en forme de peigne, semblable à ceux représentés dans les figures 4 et 25 5, a été construit dans le flanc de colline (22) avec le procédé proposé par la présente invention. Une fois terminée la construction du système de drainage en profondeur selon la présente invention, les couches de sol se sont trouvées asséchées car on a capté les eaux souter30 raines qui s'y trouvaient retenues. De cette manière, le sol a été suffisamment stabilisé en un court laps de temps et la construction de la route publique a pu commencer dans des conditions de sécurité satisfaisantes. Enfin, les figures 8 et 9 illustrent un exemple dans 12. lequel le niveau du sol et celui d'une cave en dessous d'un immeuble à plusieurs étages dans une zone viabilisée ont été asséchés après la construction par le procédé proposé par la présente invention. Dans le cas illustré dans ces figures, un niveau de fondation (29) et un niveau de cave (30) d'un bâtiment (28) avaient été construits dans un sol argileux. Cependant, du sable se déposait dans l'argile en certains endroits et une grande quantité d'eau s'écoulait dans ces couches de sable dans le sens de la flèche (15), en direction du bâtiment (28). Du fait de l'insuffisance d'isolation du niveau de la fondation (29) et du niveau de la cave (30), l'eau souterraine pénétrait dans le niveau inférieur du bâtiment (28) o elle s'accumulait, rendant la détérioration de l'état du bâtiment inévitable. La pression extérieure de l'eau souterraine dans ce cas, ne permettait pas de procéder à une isolation interne subséquente à titre de protection contre cette eau et la protection externe était empêchée par la présence du système d'alimentation en services généraux du bâtiment. On a donc utilisé le système de drainage en profondeur en forme de peigne selon la présente invention pour le captage et le drainage de l'eau souterraine en dehors du bâtiment. Il a tout d'abord fallu trouver l'emplacement des services généraux le long de la partie menacée du bâtiment (28). 30 La figure 8 représente une canalisation sous pression (31), un canal (32), un câble (33) et une évacuation d'eau de pluie (34). En possession des données ci-dessus, des corps d'aspiration (A) ont été préparés le long du tracé désigné à une distance appropriée du corps de fondation du bâtiment (28) 13. et des services généraux, de telle sorte que l'extrémité inférieure des corps d'aspiration (A) arrivent jusqu'en dessous des services généraux. A côté, ont été construits, comme représenté dans les figures i à 5, des corps de captage (B) dont la sortie a été connectée via un caniveau intermédiaire (35) au collecteur d'eau de pluie (34). 10 Une fois la construction terminée, selon l'expérience acquise, le niveau de l'eau souterraine (26) a été abaissé jusqu'à la hauteur repérée par le chiffre (26'). En conséquence, les problèmes du bâtiment (28) liés l'eau souterraine se sont ainsi trouvés résolus. Un important avantage du procédé proposé par la présente invention est que, dans des conditions naturelles, la surface de travail nécessaire est relativement petite et même minimale, c'est-à-dire qu4il s'agit d'une solution qui ménage l'environnement, nécessite moins de matériel 20 que les solutions connues et permet la construction économique et rapide de ce système de drainage qui est efficace dans toutes les conditions de sol et à une profondeur variable. Un autre avantage est que la construction du système de drainage est possible même dans le 25 cas o on a affaire à des buttes de terre qui ont glissé et à des niveaux en forte pente et ce, pour un coût relativement bas. La présente invention n'est naturellement pas limitée aux exemples décrits. Plusieurs autres méthodes de mise en 30 application et combinaisons des solutions décrites sont concevables dans le cadre des revendications formulées. 14. REVENDICATIONS 1. Procédé de construction d'un système de drainage dans lequel un corps de captage et au moins un corps d'aspiration interconnecté sont posés dans le sol à dessécher, caractérisé par le fait qu'en partant d'une fosse de travail (3) ou d'une butte, un trou presque horizontal (9) est foré pour recevoir le corps de captage (B) et par le fait qu' un trou (8) ou un puits (18), de préférence atteignant le voisinage d'une couche d'argile imperméable (2), est creusé à partir de la surface du sol pour contenir le corps d'aspiration (A), transversalement au et en communication avec le trou (9) du corps de captage (B). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que deux ou plusieurs trous (8) ou puits (18) parallèles et de préférence verticaux sont creusés depuis 20 la surface du sol pour contenir deux ou plusieurs corps d'aspiration (A) qui forment, conjointement avec le corps de captage (B), un système de drainage en forme de peigne. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le corps de captage (B) est constitué d'un 25 tuyau de drainage (11) placé dans le trou presque horizontal (9), dans lequel ledit tuyau de drainage (11) est assemblé avec plusieurs sections de tuyau (10) raccordées avec des joints à manchon. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le 30 fait que le tuyau de drainage (11) est recouvert d'un filtre en géotextile. 5. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'un tubage est introduit dans le trou (9) foré lorsque le corps de captage (B) est préparé, tubage dans lequel est disposé un rouleau en géotextile, puis par le fait q'une charge grannulaire (21) est poussée dans ledit rouleau de 1 - 15. géotextile et, finalement par le fait que le tubage est enlevé. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les corps d'aspiration (A) sont formés avec des tuyaux perforés placés dans les trous (8). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les corps d'aspiration (A) sont constitués par la mise en place d'au moins un sac en géotextile (12) rempli d'une charge granulaire (13), dans les trous (8) ou les puits (18). 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15 7, caractérisé par le fait que l'on commence par forer les trous (8) ou les puits (18) des corps d'aspiration (A), puis par le fait qu'un bouchon (19) préfabriqué à partir d'un sac en géotextile revêtu de préférence d'un rembourrage de fibres synthétiques est placé dans la partie inférieure des trous (8) ou puits (18), au voisinage de la partie connectée avec le corps de captage (B), puis par le fait que la charge granulaire (13) contenue dans le sac en géotextile (12) est placée dans les trous (8) ou les puits (18) sur le bouchon (19), par le fait qu'en outre on fore le trou presque horizontal (9) du corps de captage (B) qui traverse les bouchons (19) des corps d'aspiration (A) et enfin par le fait que le corps de captage (B) est mis en place dans le trou (9). 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé par le fait que le diamètre du trou (8) creusé pour recevoir le corps d'aspiration (A) varie entre 30 et cm. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que la section transversale du puits (18) du corps d'aspiration(A)est rectangulaire avec puits (18) du corps d'aspiration(A)C5t rectangulaire avec 16. comme dimensions, de 1,5 à 1,6 m pour la longueur et de 0,4 à 0,7 m pour la largeur. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par l1 fait que les corps d'aspiration (A) sont posés espacés entre eux d'une distance (L) dépendant 10 de la perméabilité du sol et de l'étendue du drainage 10proposé. proposé.