Brevet FR2614334A1 — publié le 19881028

PROCEDE POUR ASSAINIR ET REPARER DES CANALISATIONS SOUTERRAINES, ET BETON NON SEGREGATIF POUR LA MISE EN OEUVRE- DE CE PROCEDE La présente invention se rapporte à un procédé et à un béton non ségrégatif pour assainir et réparer des canalisa- tions souterraines détériorées physiquement, chimiquement ou biologiquement, quels que soient leur degré d'usure, leur configuration et la nature du matériau dont elles sont cons- tituées (par exemple du béton, du grés cérame, du ciment à l'amiante, de la pierre naturelle, du clinker maçonné), leur dimensionnement, leur position en profondeur et la structure dont elles sont recouvertes. Le procédé est applicable de préférence pour assainir des canalisations dont le diamètre nominal débute à 300 mm. D'après le brevet DD-66571, l'on connaît un procédé et un dispositif pour chemiser des tubes à l'aide d'une suspen- sion de ciment constituée d'eau et de ciment. Dans ce procédé fonctionnant selon le principe de l'in- jection sous pression, une couche de ciment d'une épaisseur de 7 mm à 12 mm est façonnée,sur une longueur maximale de m, à la face interne de la paroi de tubes en acier ou en fonte. Le tube d'acier ou de fonte nettoyé remplit alors la fonction de l'enveloppe externe, tandis qu'un flexible empli d'air fait office d'enveloppe interne. L'espace intercalaire ainsi formé est comblé par la suspension de ciment injectée sous pression, un système d'organes d'espacement implanté autour du flexible garantissant alors la présence de l'es- pace intercalaire nécessaire, ainsi que la position centrée, dans le tube, de l'enveloppe formée par le flexible. Apres un certain temps de prise, l'air est expulsé de l'enveloppe formée par le flexible, puis ce flexible est extrait du tube. Ce procédé est applicable seulement lorsque les tolé- rances de construction sont inférieures à 15 mm. Ces tolé- rances existent seulement pour des canalisations tubulaires en acier, en fonte grise et en ciment à l'amiante et, dans certaines conditions également, pour des canalisations en grès cérame. Actuellement, le procédé est appliqué seulement jusqu'à un diamètre nominal de' 300 mm car, par suite du grand poids propre du flexible équipé de son réseau et de ses orga- nes d'espacement (en béton) pour de grandes dimensions, et par suite de la nécessaire pression interne accrue de l'enveloppe formée par ce flexible, aucune précision dimensionnelle ne peut être atteinte pour le chemisage. Il n'est pas possible -d'appliquer le procédé "ZMA" se- lon le brevet DD-66571 pour des conduits d'évacuation et autres conduits tubulaires qui présentent une tolérance de construction supérieure à 25 mm. Ces conduits sont principa- lement des canalisations qui ont été.formées à partir d'élé- ments constitutifs, ou possedent respectivement une structure monolithique. Une corrosion physique, chimique et biologique provoque, dans la plupart des conduits d'évacuation, des conditions entraînant la destruction complète des parois tu- bulaires. Une application du procédé d'injection sous pres- sion est impossible dans de pareils cas, du fait que la sus- pension de ciment très fluide, injectée sous pression, sort de manière incontrôlée des zones défectueuses et des zones de jonction pour pénétrer dans la terre, ce qui provoque des ob- structions de systèmes de raccordement et autres systèmes de conduits, ainsi que de fortes pertes de ciment. Par ailleurs, il faut partir du principe qu'un dépasse- ment de la charge de compression maximale de conduits tubu- laires détériorés, avec la couche de chemisage à paroi mince du procédé "ZMA", ne rétablit pas la statique du tube. Actuel- lement, l'on ne connait pas de procédés applicables universel- lement à l'assainissement de canalisations. L'on procède à une réparation monolithique dans des canalisations accessibles (par exemple par aboutage de tronçons de canalisations ma- çonnés). Dans les autres cas, la fiabilité fonctionnelle et la stabilité sont possibles seulement moyennant une recons- truction, ce qui implique un nouvel investissement exigeant une très grande complexité de réalisation (entre autres génie civil, construction de routes, revêtements en bitume). L'invention a pour objet de fournir un procéde qui per- mette un assainissement et une réparation de canalisations souterraines détériorées, en réclamant de faibles coûts d'in- vestissement et de réalisation. Ce procédé doit pouvoir être appliqué moyennant la plus faible restriction possible de l'aire de circulation (en général sans aucune tranchée), et sous des constructions existantes (par exemple des gares ou des complexes industriels). Pour mettre en oeuvre le procéde, il faut préalablement disposer d'une pierre artificielle non ségrégative liée au ciment, qui présente une grande résistance à l'usure et se prête à l'assainissement de canalisations dé- tériorées, indépendamment de la nature du matériau et de son état. L'objet de l'invention consiste par conséquent à fournir un procédé grâce auquel des canalisations souterraines dété- riorées puissent être assainies et réparées, sur place et sans tranchées, quels que soient la nature de leur materiau, leur configuration, leur dimensionnement et leur position en profondeur. L'assainissement doit permettre de fournir une canalisation fonctionnelle et stable, qui empêche la pénétra- tion d'eau étrangère ainsi que la sortie d'eaux usées dans la nappe phréatique longeant cette canalisation. Il convient de mettre au point, pour ce procéde, une pierre artificielle liée au ciment qui, d'une consistance plastique à fluide, soit non ségrégative et garantisse sur le lieu d'utilisation, après durcissement du mélange lié au ciment, une répartition uniforme des adjuvants dans la pierre artificielle, sans aucune mesure supplémentaire. Conformément à l'invention, cet objet est atteint par ie fait que, dans chaque tronçon considéré entre deux puits de cuvelage de la canalisation, des orifices d'intervention sont percés au sommet dé la canalisation jusqu'à l'intérieur de cette dernière, depuis la surface du sol en traversant le re- vêtement de la canalisation, au moyen d'une technique de per- cement spéciale connue en utilisant une perceuse pour roches compactes. Les perçages précités servent d'orifices d'intervention pour nettoyer la canalisation préalablement à l'assainisse- ment, pour ventiler et vider cette canalisation, ainsi que d'orifices d'alimentation pour le processus d'assainissement. En fonction de la dimension et de l'épaisseur de paroi de la canalisation à restaurer, la distance entre deux perça- ges successifs est de 5 m à 10 m, leur diamètre étant en gé- néral de 100 mm à 250 mm selon la technique de percement ap- pliquée. Chaque orifice d'intervention (perçage) est garni d'un tube protecteur réutilisable. Au moins deux orifices d'intervention (perçages) successifs sont munis de tubes d'alimentation. A leur extrémité inférieure, ces tubes d'ali- mentation sont équipés d'un dispositif de serrage assurant l'étanchéité contre la paroi percée de l'ancienne canalisa- tion corrodée. Lorsque cette ancienne canalisation est dé- pourvue de paroi par suite d'une corrosion complète, l'étan- chéité du tube d'alimentation a lieu contre la paroi du tube protecteur inséré dans le perçage. Pour obtenir une enveloppe interne, des segments monoli- thiques de chemisage d'un type connu sont introduits par l'intermédiaire d'un puits de cuvelage de la canalisation, puis sont montés et incorporés dans cette canalisation, au voisinage des deux premiers orifices d'intervention, pour former une enveloppe interne centrée et rendue étanche de part et d'autre. La forme des segments monolithiques de chemisage est choisie en fonction du profil (circulaire, ovoïde, etc.) et de la dimension de la canalisation, la longueur de ces seg- ments permettant une mise en place par l'intermédiaire de l'installation de cuvelage, sans tranchée supplémentaire. L'enveloppe respectivement mise en place est plus longue que la distance séparant deux orifices d'intervention. Ensuite, par l'intermédiaire du premier tube d'alimenta- ?614334 tion, un mélange de béton non ségrégatif est déversé sans pression, par pente naturelle, dans l'interstice annulaire situé entre l'enveloppe interne et la canalisation corrodée. La largeur de cet interstice annulaire doit être arrêtée en fonction des exigences propres à l'assainissement, comme par exemple un nouveau chemisage visant à augmenter la capacité d'évacuation hydraulique, à stabiliser la canalisation ou.à remodeler le profil (par exemple pour passer d'un profil cir- culaire à un profil ovoïde). L'interstice annulaire corres- pond à l'épaisseur de la paroi devant être restaurée. L'épais- seur de cette paroi est comprise entre 30 mm et 150 mm. A l'instant auquel le mélange de béton atteint sa dureté de décoffrage, l'on procède à un décoffrage du tronçon de ca- nalisation restauré entre deux orifices d'intervention et l'enveloppe est décalée, au moyen d'un câble de traction, vers le tronçon d'intervention suivant. Le centrage du tron- çon antérieur de l'enveloppe est assuré par l'intermédiaire d'appareils appropriés de mesurage ou d'étalonnage (par exem- ple des appareils à laser). Dans des cas particuliers dans lesquels la canalisation à assainir est surmontée par des constructions, l'on procède à un percement en biais au sommet de cette canalisation, puis les autres étapes opératoires sont effectuées de la ma- nière précitée. Conformément à l'invention, pour mettre en oeuvre le procédé, il est proposé un mélange de béton se composant d'eau, de ciment et de 50 % à 60 % d'un adjuvant constitué par un fin concas de basalte, qui possède un diamètre de grain de 0,05 mm à 4 mm et présente en pourcentages pondéraux, sur la courbe granulométrique de 0 mm à 4 mm, la répartition granulométrique suivante: 0 - 0,25 mm - 14 - 19 % 0,25 - 0,50 mm - 30 % 0,50 - 1,0 mm - 25 - 30 % 1,0 - 2,0 mm - 0,5 - 1,0 % 2,0 - 4,0 mm - 1,0 - 2,0 %. Il s'est étonnamment révélé que ce mélange de béton, lorsqu'il présente la consistance de mise en oeuvre, réagit sans aucune ségrégation jusqu'à son durcissement, sans mesu- res supplémentaires. Ce fait est constaté pour un mélange de béton ayant un coefficient eau/ciment de 0,69 à 0,75. De la sorte, il est créé un conduit en béton fiable et stable, indépendamment de la condition initiale de la cana- lisation. La solution conforme à l'invention propose un pro- cédé qui permet un assainissement de canalisations détério- rées, en dispensant d'un déterrement ou d'un démantèlement de l'ensemble, ainsi que d'excavations, de tranchées et d'une nouvelle pose. L'application de la technologie de percement permet éga- lement un assainissement au-dessous de constructions en sur- face de n'importe quel type (comme par exemple des installa- tions industrielles ou des voies ferrées). Grâce à l'utilisa- tion d'un mélange de béton et au comblement sans pression de l'interstice annulaire, les pertes sont très faibles dans des zones complètement corrodées de la paroi de la canalisa- tion. L'invention est commentée plus en détail ci-après en considérant, à titre d'exemple de réalisation nullement limi- tatif, une canalisation en béton pour eaux mélées présentant un profil circulaire de 500 mm de diamètre nominal, implantée dans la chaussée et dont le sommet est enfoui à 1,60 m. Apres un nettoyage grossier par rinçage sous haute pres- sion, une exploration télévisuelle de la canalisation a per- mis de constater les conditions effectives suivantes': par suite du charriage de sédiments lors de fortes précipita- tions, la région du fond est usée jusqu'à 10 % de son épais- seur de paroi. La majeure partie des jonctions par emboite- ment a disparu par suite de la corrosion chimique, ce qui permet une fuite des eaux usées. Dans la région du sommet de la canalisation, l'eau de condensation.a provoqué par macéra- tion une corrosion chimique de l'amalgame de ciment, de sorte que d'importantes quantités d'adjuvants sont dénudées ou ont respectivement chuté de la paroi en béton. Dans ces conditions, la stabilité ultérieure de la canalisation est remise en ques- tion, de sorte qu'un assainissement s'avère nécessaire. En se fondant sur la nécessaire capacité d'évacuation hydraulique du collecteur d'eaux m1lées, ainsi que sur la corrosion qui réapparaîtra dans le futur, l'on choisit une épaisseur de 35 mm pour la paroi interne tubulaire à restaurer. L'on conserve le type de profil circulaire. Du fait de la quantité au mètre du béton à utiliser pour une épaisseur de paroi de 35 mm, il faut prévoir une distance de 7 m entre les perçages (orifices d'intervention). Pour effectuer les perçages (orifices d'intervention), l'on utilise une perceuse pour roches compactes dont le méca- nisme de percement est équipé d'un entraînement pouvant pivo- ter de 360 , avec une profondeur maximale de percement de m. L'on perce à un diamètre de 111 mm. Apres avoir mesuré la distance comprise entre le sommet de la canalisation et la chaussée, les perçages sont ménagés jusqu'à l'arête externe du sommet de la canalisation,puis garnis d'un tube protecteur d'un diamètre nominal de 100 mm. Ensuite, après avoir remplacé l'outil de percement, un perçage de plus faible dimensionne- ment (d'un diamètre de 93 mm) est foré à travers la paroi en béton de la canalisation existante. L'exécution de l'étape opératoire consistant à percer la canalisation ne condition- ne pas une poursuite immédiate des autres étapes opératoires. Par suite de l'épaisseur de paroi de 35 mm devant être nouvellement créée, il est nécessaire d'utiliser, pour l'en- veloppe interne, des segments monolithiques d'une conformité de profil de 430 mm, en tant que profil circulaire. Le diamé- tre respectif de 600 mm ou 800 mm des accès au puits se tra- duit par une longueur de segments de 300 mm. Apres que 24 seg- ments individuels ont été montés dans le puits et qu'ils ont été assemblés, en tant qu'enveloppe interne centrée, par l'in- termédiaire de deux orifices d'intervention (perçages), une étanchéité est assurée pneumatiquement contre la face interne de la paroi tubulaire de la canalisation. Dans les deux premiers orifices d'intervention (perçages) garnis du tube protecteur, un tube d'alimentation respectif est à présent coincé dans la paroi en béton du sommet de la canalisation. Le mélange de béton non ségrégatif est ensuite déversé sans pression, par pente naturelle, par l'intermédiaire d'un tube d'alimentation. Le mélange d'adjuvants est amalgamé avec un ciment approprié connu, de préférence selon un rapport res- pectif ciment/adjuvants de 1 à 1,5, avec adjonction d'eau (coefficient eau/ciment compris entre 0,69 et 0,75), pour for- mer un béton plastique apte au pompage. L'on utilise alors, en tant qu'adjuvant, un fin concas de basalte d'une grosseur de grain de 0,05 mm à 4 mm. Lors de la production de concas de basalte classifiés pour l'industrie du bâtiment, l'on ob- tient cet adjuvant en tant que matériau résiduel ou de comble- ment,de moindre valeur. Il doit présenter une répartition gra- nulométrique moyenne de 0 - 0,25 mm - 14 - 19 % 0,25 - 0,50 mm - 30 - 35 % 0,50 - 1,0 mm - 25 - 30 % 1,0 - 2,0 mm - 0,5 - 1,0 % 2,0 - 4,0 mm - 1,0 - 2,0 %. Grâce à cette répartition granulométrique, une absence de ségrégation est garantie lors du transport du béton frais et lors de comblements sans pression d'interstices annulai- res dont les largeurs atteignent jusqu'à 200 mm, au cours de l'assainissement de canalisations. Pour acheminer le mélange de béton jusqu'au tube d'ali- mentation, l'on utilise une pompe à béton. Le bétonnage a lieu sans compactage supplémentaire, et il est achevé lorsqu'un index de repérage monte sur le second tube d'alimentation. Une fois la dureté de décroffrage atteinte (constatation sur une éprouvette d'épaisseur de paroi correspondante), l'on procède au décoffrage par réduction de pourtour de l'envelop- pe interne. Par l'intermédiaire d'un câble de traction, cette 26 1 4 3 3 4 enveloppe interne est décalée jusqu'au tronçon d'intervention suivant, puis l'on répète l'étape opératoire consistant en un comblement au béton. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et au béton décrits, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé pour assainiret réparer des canalisations sou- terraines, procédé caractérisé par le fait que,dans chaque tronçon considéré entre deux puits de cuvelage de la canali-' sation, des orifices d'intervention sont percés au sommet de la canalisation jusqu'à l'intérieur de cette dernière, depuis la surface du sol et à travers le revêtement de la canalisa- tion, au moyen d'une technique de percement spéciale connue en utilisant une perceuse pour roches compactes, lesdits ori- fices servant d'orifices de ventilation, d'alimentation et de vidage, chaque orifice étant garni d'un tube protecteur réutilisable; par le fait qu'au moins deux orifices d'inter- vention successifs sont munis de tubes d'alimentation, qui sont équipés d'un dispositif de serrage assurant l'étanchéi- té contre la paroi percée de l'ancienne canalisation corro- dée; par le fait que des segments monolithiques de chemisage d'un type connu sont introduits par l'intermédiaire d'un puits de cuvelage de la canalisation, puis assemblés pour former une enveloppe interne, après quoi cette dernière est incorporée dans la canalisation, au voisinage des deux pre- miers orifices d'intervention, en étant centrée et rendue étanche de part et d'autre; par le fait que, par l'inter- médiaire du premier tube d'alimentation, un mélange de béton non ségrégatif est ensuite déversé sans pression, par pente naturelle, dans l'interstice annulaire situé entre l'envelop- pe interne et la canalisation corrodée; et par le fait que, à l'instant auquel le mélange de béton atteint sa dureté de décoffrage, l'on procède à un décoffrage du tronçon de cana- lisation restauré entre deux orifices d'intervention et l'en- veloppe est décalée, au moyen d'un c&ble de traction, vers le tronçon d'intervention suivant. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la distance entre deux orifices d'intervention suc- cessifs mesure de 5 m à 10 m, en fonction de la dimension et de l'épaisseur de paroi de la canalisation à restaurer. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le 26 1 4 334 fait que, lorsque l'ancienne canalisation est dépourvue de pa- roi par suite d'une corrosion complète, l'étanchéité du tube d'alimentation est assurée contre la paroi du tube protecteur inséré dans l'orifice d'intervention. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la forme des segments de chemisage est adaptée au profil et à la dimension de la canalisation. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la longueur des segments de chemisage est choisie de telle sorte qu'une mise en place soit possible par l'intermé- diaire du puits de cuvelage, sans tranchée supplémentaire. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'enveloppe considérée mise en place est plus longue que la distance séparant deux orifices d'intervention. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'épaisseur de la paroi à restaurer est comprise en- tre 30 mm et 150 mm. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, lorsque la canalisation est surmontée par des cons- tructions, l'on procède à un percement en biais au sommet de cette canalisation. 9. Béton non ségrégatif pour assainir et réparer des ca- nalisations souterraines, pour la mise en oeuvre du procédé *selon la revendication 1, béton caractérisé par le fait que le mélange se compose d'eau, de ciment et de 50 % à 60 % d'un adjuvant constitué par un fin concas de basalte, qui possède un diamètre de grain de 0,05 mm à 4 mm et présente en pourcentages pondéraux, sur la courbe granulométrique de 0 mm à 4 mm, la répartition granulométrique suivante: 0 - 0,25 mm - 14 - 19 % 0,25 - 0,50 mm - 30 - 35 % 0,50 - 1,0 mm - 25 - 30 % 1,0 - 2,0 mm - 0,5 1,0 L 2,0 - 4,0 mm - 1,0 - 2,0 Z.