Brevet FR2599400A1 — publié le 19871204

- 1 - 2599400 Procédé pour rendre étanche à l'eau une structure hydraulique en béton compacté ou en remblais La présente invention concerne un procédé pour rendre étanche à l'eau une structure hydraulique en béton compacté ou en remblais à talus amont raide (genre mur à échelle) ou réalisé en "t'TEXSOLt". Pour des raisons économiques, on a tendance actuellement à réa5 liser les ouvrages hydrauliques tels que des barrages au moyen de béton compacté (Roller compacted concrete). La réalisation de barrages en béton compacté fait l'objet de nombreuses publications et en particulier d'une communication de l'ACI Committee 207 publiée dans ACI Journal (1980, juillet-août, p. 215 à 235). Il apparaît toutefois, que le corps de barrages en béton compacté peut présenter une perméabilité à l'eau excessive, surtout au niveau des reprises entre couches successives. Cette perméabilité peut entraîner, à la longue, une attaque du ciment constituant le béton, surtout en présence d'eau de nature agressive. Afin de remédier à cet inconvénient, on a déjà proposé divers moyens pour rendre imperméable la face de tels ouvrages qui est en contact avec l'eau. Ainsi, il a été proposé, (Concrete International, 1964, mai, p. 42, ENR 1983, 24 février, p. 35), de revêtir cette face d'éléments 20 verticaux en béton préfabriqués et boulonnés dans le massif. Toutefois, l'efficacité de cette technique est limitée par la longévité des fixations. En plus, cette technique permet difficilement d'assurer une étanchéité des joints, en particulier des joints horizontaux. Il a été également proposé, (Highway & Heavy Construction, 1985, 25 janvier, p. 39), de mettre en place sur cette face une couche de béton classique. Toutefois, ce béton est soumis à une fissuration qui est accrue par l'absence de joints de retrait. Compte tenu de son épaisseur réduite, ce parement est, de plus, soumis à une percolation à fort gradient qui est d'autant plus préjudiciable que l'eau retenue est agres30 sive. Il a enocre été proposé (Concrete International 1983, mars, p. 21) de recouvrir cette face par une tôle d'acier inoxydable, mais une telle solution se révèle très onéreuse. Enfin, il a été proposé d'assurer cette imperméabilisation par 35 l'application sur cette face d'une membrane continue en caoutchouc -2 butyle renforcé (ibid fig. 3). La réalisation, la pose et le raintien en place d'une telle membrane continue posent toutefois de sérieux problèmes et cette solution n'a dès lors été proposée qu'à titre indicatif. Il a maintenant été mis au point un procédé économique pour ren5 dre étanche à l'eau la face amont d'une telle structure par montage sur cette face d'une membrane en matière plastique imperméable. La présente invention concerne dès lors un procédé pour rendre étanche à l'eau entre autre une structure hydraulique en béton compacte telle qu'un barrage dans lequel on dispose sur la face de la structure 10 en contact avec l'eau, une membrane imperméable qui se caractérise en ce qu'on réalise ladite membrane par des séries étagées d'écailles en matière plastique, soudées entre elles bords à bords, et ancrées dans la structure par des ancrages verticaux autorisant un mouvement éventuel des écailles, et amorçant des microfissures régulières réparties dans 1r5 la structure. Dans un mode de réalisation préférentiel du procédé conforme à l'invention, les soudures bords à bords des écailles peuvent être avantageusement complétées par des couvre joints soudés disposés du c8té de la structure. Dans un mode de réalisation avantageux, on peut 20 aussi prévoir une jonction entre écailles avec joint de dilatation. Les écailles en matière plastique peuvent:être de forme géométrique quelconque, la forme rectangulaire étant préférée. Pour de raisons de réalisation, de manutention et de mise en place, on préfère généralement que ces écailles, de forme rectangulaire, présen25 tent une épaisseur de 1 à 15 mm, de préférence de 2 à 10 mm, une largeur de 2 à 8 m, de préférence de 2 à 4 m, et une hauteur de 1 à 6 m, de préférence de 1 à 2 m. Les écailles peuvent être réalisées à partir de toute matière plastique imperméable à l'eau. On préfère toutefois réaliser celles-ci 30 à partir de résines à base de chlorure de vinyle ou de polyoléfines. Par résines à base de chlorure de vinyle, on entend les polymères et copolymères contenant au moins 50% en poids d'unités monomériques dérivées du chlorure de vinyle, le polychlorure de vinyle étant préféré. Par polyoléfines, on entend les polymères et copolymères contenant au 35 moins 50% en poids d'unités monomériques dérivées d'une oléfine contenant de 2 à 8 atomes de carbone dans sa molécule, le poléthylène de haute densité étant préféré. Il est bien entendu que le matériau constitutif des écailles peut contenir des additifs habituels tels que - 3 - 2599400 des stabilisants et notamment des agents anti-UV et des agents renforçants. Dans le procédé selon l'invention, il se révèle avantageux d'assurer un drainage derrière la membrane imperméable constituée par les écailles en matière plastique. Ce drainage peut être assuré par des collecteurs verticaux disposés le long de la structure à proximité de la membrane et espacés de 1 à 2 m. Ces collecteurs peuvent avantageusement être réalisés ainsi qu'il sera expliqué plus loin, lors de l'ancrage vertical des écailles. 10 De préférence, chaque collecteur ressort individuellement dans la galerie de collecte, ce qui permet de situer de façon précise toute zone éventuelle défectueuse. Selon un mode de réalisation qui est préféré, ce drainage est également assuré en interposant un géotextile entre la structure et la mem15 brane. Avantageusement, ce géotextile enrobe les ancrages verticaux des écailles qui seront décrits ultérieurement. Le géotextile assure trois fonctions avantageuses: - désolidarisation entre la membrane et la structure dans le sens vertical; - récupération des eaux et transit vers les collecteurs; - absorption élastique des chocs éventuels sur les écailles. De préférence, le géotextile est fixé Iocalement sur la membrane pendant la mise en oeuvre, il désolidari-e les écailles et les ancrages, après remblaiement, de la maFse à étancher, et permet la sauvegarde 25 des drains lors de l'injection éventuelle par un usage en double épaisseur. L'ancrage vertical des écailles est réalisé de façon à laisser à la membrane imperméable une possibilité de déplacement vertical et à induire des microfissures dans la région superficielle de la structure 3C afin d'éviter la nécessité de prévoir des joints de dilatation par sciage dans la structure de béton cozpacté. Selon un mode de réalisation qui est préféré, l'ancrage vertical des écailles est réalisé à des intervalles de 1 à 2 m et de façon à assurer, en même temps, la formation de collecteurs verticaux de drai35 nage. A cet effet, et selon un premier mode de réalisation avantageux, l'ancrage vertical est assuré au moyen de plaques soudées orthogonalement et verticalement sur la face des écailles en regard de la -_ _ 2599400 structure, lesdites plaques étant insérées dans la structure, une canalisation de drainage étant prévue au niveau des plaques (tube plastique coupé en deux longitudinalement et fixé à la plaque, profilé cylindrique perforé soudé à la plaque, etc.). Les plaques s'étendent sur toute la hauteur des écailles et les ancrages verticaux des écailles superposées sont réalisés de façon telle que les canalisations constituent des collecteurs verticaux de drainage continus. Ce mode de réalisation présente en outre l'avantage de favoriser l'amorçage de la microfissuration souhaitée de façon uniformément répartie. Cette micro10 fissuration peut être renforcée en affutant en pointe l'extrémité des plaques opposées aux écailles. En outre, il est avantageux de prévoir, au niveau des plaques, un tube permettant l'injection d'une zone présentant des défauts. Lalargeur des plaques est généralement de 100 à 500 mm et, de préférence, de 200 à 400 mm. Selon un second mode de réalisation, l'ancrage vertical des écailles est assuré au moyen de profilés tubulaires assurant le drainage et fixés verticalement sur la face des écailles en regard de la structure par une bande orthogonale aux écailles. Dans ce cas également, l'écartement entre les ancrages est de 1 à 2 m et les ancrages 20 verticaux des écailles superposées sont réalisés de façon telle que les profilés tubulaires constituent des collecteurs verticaux de drainage. On préfère, en général, que le diamètre interne des profilés tubulaires soit de 50 à 150 mm et que la hauteur des bandes orthogonales soit de 100 à 200 mm. Les profilés tubulaires-peuvent 25 avantageusement être équipés d'un profilé à bord tranchant sur leur génératrice opposée aux bandes orthogonales de façon à favoriser la microfissuration. Les éléments constitutifs des ancrages verticaux sont, de préférence, réalisés en un matériau identique à celui constituant les écail30 les, de façon à favoriser leur mise en place préalable sur les écailles, par exemple, par soudage. Le géotextile interposé entre les écailles et la structure peut soit entourer les ancrages verticaux, soit être interrompu au niveau de l'extrémité de ces ancrages. Dans le premier cas, il est inutile de 35 prévoir un profilage à bord tranchant sur les extrémités des ancrages verticaux mais préférable de rapporter, lors du montage et par exemple par clipsage, un profilé à bord tranchant sur l'extrémité des ancrages verticaux entourée par le géotextile. - 5 - 2599400 Les écailles constituant la membrane sont, de préférence, également maintenues en place par des ancrages horizontaux constitués par au moins une patte soudée horizontalement sur la face de chaque écaille en regard de la structure, ladite patte étant scellée dans la structure et travaillant en cisaillement de façon à reprendre au moins partiellement le poids des écailles. En général, on dispose les pattes au milieu de chaque écaille. Leur hauteur est en général de à 150 mm et leur longueur de 200 à 400 mm. La face des écailles en contact avec l'eau peut avantageusement être protégée par une couche de béton de résine de 30 à 60 mm d'épaisseur de façon notamment à renforcer leur résistance aux chocs pouvant être, par exemple, occasionnés par des corps flottants. Lors de la réalisation de la membrane conformément au procédé conforme à l'invention, les écailles sont mises en place au fur et à 15 mesure de la montée en strates de la structure et peuvent avantageusement servir de coffrage perdu. De préférence, les écailles sont disposées sur des supports type coffrage grimpant, ancrés dans la structure au travers des écailles inférieures déjà en place, lez trous nécessaires au passage des ancrages étant ensuite rebouchés à partir d'une 20 nacelle. Pour permettre la mise en place en continu des écailles et du remblaisen béton compacté, il est possible soit de remblayer par zones en terminant les couches en sifflet, soit de remblayer en continu mais avec une légère pente. Le procédé conforme à l'invention est en outre illustré par les figures des dessins annexés données purement à titre illustratif et dans lesquelles: la figure 1 est une vue partielle, en plan et en coupe, d'une structure en béton compacté équipée d'une membrane imperméable conformément au 30 procédé selon l'invention; la figure 2 est une vue agrandie de la partie A de la figure 1; la figure 3 est une vue agrandie de la partie B de la figure 1; la figure 4 est une vue agrandie d'une variante de réalisation pour la partie B de la figure 1; la figure 5 représente une application à une structure canal ou mur. Ainsi qu'il apparaît sur la figure 1, la structure 1 en béton compacté est revêtue sur sa face en contact avec l'eau, d'une membrane imperméable 2 constituée par des séries d'écailles 3 en matière plastique 6- 6 2599400 avec interposition d'un géotextile 4. Ainsi qu'il apparait plus particulièrement à la figure 2, les écailles sont fixées entre elles par des soudures bords à bords 5 et par des couvre joints 6 soudés. L'ancrage horizontal des écailles 3 est assuré par des pattes 7 disposées au milieu des écailles et scellées dans la structure. Selon un premier mode de réalisation illustré par les figures 1 et 3, l'ancrage vertical des écailles est assuré par des plaques 8 soudées orthogonalement et verticalement sur les écailles 3 et insérées dans la structure 1 lors de sa mise en place. Une canalisation 10 de drainage 9 est formée au niveau de chaque ancrage par un demi profilé tubulaire drainant 10 (perforé ou de préférence fendu) soudé sur la plaque 8. Le géotextile 4 est inséré dans les ancrages verticaux de façon à assurer une désolidarisation partielle entre la structure 1 et la membrane 2. Ce géotextile est interrompu au niveau 15 de l'extrémité des pattes 8, celle-ci étant profilée en pointe 11. Il est avantageux de réaliser une telle extrémité en coupe droite avec incorporation d'une lame métallique, le géotextile étant alors arrêté sur cette lame, laissant une zone compressible. Enfin, une tubulure 12 est disposée au niveau de chaque ancrage vertical pour permettre l'in20 jection d'une zone présentant un défaut d'étanchéité. Lors de la mise en place des écailles superposées, l'ancrage vertical est réalisé de façon telle que les canalisations de drainage soient alignées et constituent un collecteur de drainage vertical, il en est de même pour le tube d'injection. Selon un second mode de réalisation illustré par la figure 4, l'ancrage vertical des écailles 3 est assuré par des profilés tubulaires 13 assurant le drainage et fixés verticalement sur les écailles 3 par des bandes 14 orthogonales aux écailles 3. Les fixations entre les écailles 3, les bandes 14 et les profilés tubulaires 13 sont assu30 rées par soudage. Les profilés tubulaires 13 et les bandes 14 sont insérées dans la structure 1 lors de sa mise en place. Le géotextile 4 entoure complètement les ancrages verticaux de façon à assurer une désolidarisation partielle entre la structure 1 et la membrane constituée par les écailles 3. Des profilés à bord tranchant 15 sont fixes 35 par clipsage sur les extrémités des ancrages verticaux entourés par le géotextile 4. Lors de la mise en place des écailles successives, il convient également d'assurer l'alignement des profilés tubulaires 13 entre les écailles superposées de façon à constituer des collecteurs - 7 - 2599400 de drainage verticaux. Selon la figure 5 il est avantageux de réduire l'emprise d'une structure en raidissant les talus tout en laissant la liberté à la structure étanche. Il est de même avantageux d'utiliser sur les fonda5 tions souples un remblais souple ("TEXSOL" ou autre) au lieu, ou avec une structure béton compacte. -8 - 8 - - 2599400 R E V E N D I C A T IONS 1 - Procédé pour rendre étanche à l'eau une structure hydraulique en bétorn compacté telle qu'un barrage dans lequel on dispose sur la face de la structure en contact avec l'eau, une membrane imperméable, caractérisée en ce qu'on réalise ladite membrane 2 par des séries étagées d'écailles 3 en matière plastique soudées entre elles bords à bords et ancrées dans la structure 1 par des ancrages verticaux 8, 9, 13, 14 autorisant un mouvement éventuel des écailles 3 et amorçant des microfissures régulièrement réparties dans la structure 1. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les écailles 3 sont en outre soudées entre elles par des couvre joints 6 soudés disposés du côté de la structure 1. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les écailles 3 sont réalisées à partir d'une polyoléfine ou d'un polymère à base de chlorure de vinyle ou tout autre produit similaire. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on interpose un géotextile 4 entre la structure 1 et 20 la membrane imperméable 2. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on assure en outre un ancrage horizontal de la membrane 2 par au moins une patte 7 soudée horizontalement sur la face de chaque 25 écaille 3 en regard de la structure 1, ladite patte 7 étant scellée dans -la structure I et travaillant en cisaillement. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on assure l'ancrage vertical de la membrane 2, au moyen 30 de plaques 8 soudées orthogonalement et verticalement sur la face des écailles 3 en regard de la structure 1, lesdites plaques étant insérées dans la structure 1, une canalisation de drainage 9 étant prévue dans la structure I au niveau des plaques 8. 7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on -9 - 2599400 prévoit, également au niveau des plaques 8, un tube 12 permettant l'injection d'une zone présentant des défauts. Le tube de drainage 10 ou 13 étant protégé de l'injection par un géotextile collé sur 8 ou 14. 8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisé en ce qu'on assure l'ancrage vertical de la membrane 2 au moyen de profilés tubulaires 13 assurant le drainage et fixés verticalement sur la face des écailles 3 en regard de la structure 1 10 par une bande orthogonale 14. 9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'on place un profilé 11 ou 15 présentant un bord tranchant sur la plaque 8 ou sur le profilé tubulaire 13 revêtu de géotextile. 15 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'on applique une couche d'un béton de résine ou un autre revêtement fibreux sur la face de la membrane 2 en contact avec l'eau. 11 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les écailles 3 sont mises en place par strates au fur et à mesure de la montée de la structure 1 et sont exploitées en tant que coffrage perdu. 12 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la structure 1 peut être un remblais rigidifié par un liant autre que le ciment ou ses dérivés ("béton compacté") tel que des résines ou même des textiles ("TEXS0L") créant une struc30 ture mieux adaptable à des fondations souples.