Brevet FR3009005A1 — publié le 20150130

Système et procédé pour assécher des sols humides. La présente invention est relative aux systèmes et procédés pour assécher des sols humides. En particulier, l'invention se rapporte à la consolidation des sols mous à faible perméabilité, imprégnés d'eau, sur lesquels on veut construire des infrastructures ou édifier des bâtiments. Dès lors que la profondeur du sol humide est importante, la technique des pieux battus enfoncés jusqu'à une roche sous-jacente se révèle trop couteuse. On utilise ainsi plutôt une technique de consolidation des terrains, laquelle technique passe essentiellement par l'évacuation d'une grande quantité d'eau contenue dans les couches du sol. Etant donné que certaines couches, telles que les couches argileuses, sont peu perméables, l'évacuation de l'eau est parfois très difficile, et en pratique très longue. Comme ceci est indiqué dans le document EP0329500, il est classique d'utiliser la technique du remblai pesant pour accroître la charge sur le sol à assécher et ainsi évacuer l'eau, mais cette technique est très longue, c'est pourquoi on la complémente souvent avec une technique d'application de vide partiel qui permet de créer une pression inférieure la pression atmosphérique à l'intérieur du terrain assécher de manière à faire remonter l'eau en direction de la surface et de pomper cette eau. Ainsi dans l'art connu, on apporte une couche de matériau perméable tel que du sable sur le terrain à 30 assécher, couche à l'intérieur de laquelle on installe des drains horizontaux. A l'issue du processus d'assèchement, il peut être parfois nécessaire de retirer la couche de matériau perméable pour construire un édifice. Les opérations d'amenée et d'installation de ladite couche de 35 matériau perméable et des drains ainsi que leur retrait (le plus souvent) sont des opérations longues et coûteuses. Il est donc apparu un besoin de proposer un système et un procédé dont la mise en oeuvre est plus rapide et qui permet d'obtenir un résultat d'aussi bonne qualité. A cet effet, l'invention propose un système pour consolider par assèchement un terrain humide, le système 5 comprenant : - une pluralité de drains de collecte installés dans le terrain à assécher, - une couche drainante formée en matériau synthétique poreux, disposée substantiellement sur la totalité de la 10 surface supérieure du terrain à assécher, les drains précités débouchant sous ladite couche drainante, - une membrane étanche destinée à recouvrir de manière étanche la couche drainante, avec une bordure périphérique insérée dans une rigole périphérique d'étanchéité, 15 - au moins un dispositif de pompage adapté pour générer un vide d'air au moins partiel, avec une entrée d'aspiration en communication fluide avec la couche drainante, pour aspirer de l'eau par les drains et la couche drainante, moyennant quoi on peut assécher rapidement le terrain 20 humide. Grâce à ces dispositions, on évite d'avoir à apporter du matériau tel que du sable sur le terrain à assécher, ce qui est une opération coûteuse. De plus, sur certains chantiers, la disponibilité d'un tel matériau peut 25 être problématique. Avantageusement, le matériau synthétique poreux de la couche drainante est relativement léger, il peut être facilement apporté sur le chantier. De plus, la qualité du résultat ne dépend pas de la qualité incertaine d'un matériau pris au voisinage du chantier. Les 30 inventeurs ont remarqué que malgré le poids inférieur d'une telle couche drainante, le résultat souhaité est atteint presque aussi rapidement qu'avec une méthode combinant vide partiel et charge avec du sable. Dans des modes de réalisation du système selon 35 l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes : - la couche drainante présente une épaisseur inférieure à 10 cm, de préférence inférieure à 5 cm, et de manière encore plus préférée inférieure à 3 cm ; ainsi la surépaisseur est très modérée, et la couche drainante 5 formée de matériau synthétique poreux est très légère et facile à transporter, à manutentionner et à mettre en place; après mise sous vide, on peut de plus installer localement des plaques de roulement formant protection pour rouler sur le terrain en cours d'assèchement sans risquer 10 de perforer la membrane supérieure ; - la couche drainante peut être formée par une pluralité de bandes adjacentes, disposées les unes à côté des autres, de manière à recouvrir la totalité du terrain humide à assécher ; moyennant quoi on facilite le processus de pose 15 et les bandes peuvent être suffisamment longues pour minimiser le nombre de raboutages entre bandes ; - le système peut comprendre en outre, en bout de chaque bande de la couche drainante, une portion convergente débouchant sur un collecteur secondaire, ce dernier étant 20 relié à un collecteur principal relié au dispositif de pompage ; moyennant quoi on facilite la mise en communication fluide de l'intérieur de la couche drainante avec le collecteur principal ; - le matériau de la couche drainante peut être un complexe 25 drainant préfabriqué, livré sous forme de bandes en rouleaux, à base de matériau synthétique macroporeux ; de sorte que le coût de revient de la couche drainante peut être particulièrement attractif ; - le matériau du complexe drainant peut être un matériau 30 biodégradable ; moyennant quoi il n'est pas nécessaire de retirer la couche drainante après assèchement car elle se décomposera toute seule sans former un déchet pérenne ; - le dispositif de pompage comprend une chambre de séparation, une pompe à vide d'air et une pompe de 35 refoulement de liquide, avec un capteur de niveau de liquide pour piloter l'activation de la pompe de refoulement de liquide ; de sorte que le dispositif de pompage est adapté pour pomper de l'air et/ou du liquide, et pour séparer le liquide et le rejeter à distance du terrain à assécher ; de plus on utilise avantageusement une seule conduite pour créer le vide d'air et pomper le liquide ; - les drains sont préférentiellement disposés verticalement parallèlement les uns aux autres, à une distance entre 30 cm et 3m, et débouchent vers le haut contre le dessous de la couche drainante ; de sorte qu'on assure un pompage efficace de l'eau dans le sol quelle que soit sa localisation dans le terrain. L'invention a également pour objet un procédé mis en oeuvre dans un système pour consolider par assèchement 15 un terrain humide à assécher, le procédé comprenant les étapes : a- installer des drains débouchant à la surface du terrain à assécher, b- disposer par dessus une couche drainante formée en 20 matériau drainant synthétique, c- disposer par dessus une membrane étanche au-dessus de la couche drainante, et former une rigole périphérique étanche, d - agencer un dispositif de pompage, le mettre en 25 communication fluide avec la couche drainante et effectuer un pompage depuis la couche drainante. Dans des modes de réalisation du procédé selon l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes : 30 - on peut utiliser un dispositif de pompage configure pour aspirer indifféremment de l'air et/ou du liquide ; de sorte que l'on utilise une seule conduite pour créer le vide d'air et pomper le liquide ; - la couche drainante peut présenter une épaisseur 35 inférieure à 10 cm, de préférence inférieure à 5 cm, et de manière encore plus préférée inférieure à 3 cm ; ainsi la couche drainante formée en matériau synthétique poreux est très légère et facile à transporter, à manutentionner et à mettre en place, sans que cela nuise à la performance de l'application du vide d'air. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante d'une de ses formes de réalisation, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints. Sur les dessins : - la figure 1 est une vue générale en coupe d'un mode de réalisation du système selon l'invention, - la figure 2A est une vue partielle de dessus du système de la figure 1, - la figure 2B présente une variante de la figure 2A, 15 - la figure 3 montre une vue schématique du dispositif de collecte et du dispositif de pompage, - les figures 4A et 4B montrent plus en détail la couche drainante formée en matériau synthétique poreux, et la figure 4C montre une variante. 20 Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. Par souci de clarté, les proportions des différents éléments représentés ne sont pas nécessairement à l'échelle. La figure 1 représente un terrain 1 à assécher, sur 25 lequel il est prévu de construire une infrastructure, un édifice ou un bâtiment, après avoir évacué la majeure partie de l'eau se trouvant dans les couches du sol de ce terrain. Le système permettant de consolider par assèchement 30 le terrain humide 1 comprend : - une pluralité de drains de collecte 4 installés dans le terrain 1 à assécher, débouchant vers le haut sous la surface supérieure du terrain à assécher, - une couche drainante 2 formée en matériau synthétique 35 poreux, disposée substantiellement sur la totalité de la surface supérieure du terrain à assécher, les drains débouchant contre le dessous de ladite couche drainante, - une membrane étanche 3 destinée à recouvrir de manière étanche la couche drainante, et - un dispositif de pompage 5 qui sera détaillé par la suite. La membrane étanche ou bâche 3, comprend une bordure périphérique 31 qui est avantageusement insérée dans une rigole périphérique 15 d'étanchéité remplie d'un liquide épais 16 ou d'un mortier bentonitique de manière à maintenir correctement la bordure périphérique 31 dans la rigole 15. Un dispositif de raccordement fluide 6 permet de raccorder la zone interne de la couche drainante au dispositif de pompage 5. Les drains 4 sont disposés verticalement, de préférence parallèlement les uns aux autres et espacés entre eux d'une distance pouvant aller de 30 cm à 3m. Les drains 4 sont percés d'orifices 14 laissant passer l'eau contenue dans les couches du sol avoisinant. Comme illustré à la figure 2A, la couche drainante est formée par une pluralité de bandes adjacentes 20, disposées les unes à côté des autres, horizontalement dans l'exemple illustré, de manière à recouvrir la totalité du terrain humide à assécher. Avantageusement, lesdites bandes 20 de matériau poreux sont préfabriquées et livrées sous forme de rouleau ou bobine facile à dérouler pour l'installation. A une extrémité de chaque bande 20 on dispose une portion convergente 26 qui relie continûment de façon étanche à la manière d'un entonnoir, la section verticale rectangulaire de la bande à une sortie en forme de section circulaire. La sortie de la portion convergente est reliée à une conduite qui traverse la membrane étanche 3 au niveau de presse étoupe 27, et qui rejoint à l'extérieur de la membrane étanche un collecteur secondaire 60. Ledit collecteur secondaire est relié à un collecteur principal 61 lui-même relié à l'entrée du dispositif de pompage 5. Dans une alternative représentée à la figure 2B, le raccordement entre les sorties des portions convergentes et le collecteur secondaire 60 est réalisé à l'intérieur de la zone sous vide à savoir sous la membrane étanche 3. On limite ainsi le nombre de points de traversée 27 de la membrane étanche. Cette configuration est reprise plus en détail sur la figure 3 qui montrent de manière plus détaillée le dispositif de pompage 5. Ce dernier est destiné à être mis en communication avec la couche drainante 2 et la pluralité de drains 4 pour créer un vide d'air sous la membrane étanche 3 susmentionnée. On remarque que l'épaisseur h de la couche drainante est relativement faible (il faut noter que par souci de clarté, son épaisseur a été exagérée sur les figures 1 et 3) ; généralement on choisira une épaisseur h inférieure à 10 cm, de préférence inférieure à 5 cm, et de manière encore plus préférée inférieure à 3 cm. Le dispositif de pompage 5 comprend dans l'exemple illustré une enceinte close appelée chambre de séparation 7 qui inclut une entrée 61 pour les produits à pomper (air et/ou liquide), une sortie 19 pour les produits liquides refoulés, et une sortie d'air pour l'expulsion de l'air vers l'extérieur de la chambre de séparation. Plus précisément, une pompe de refoulement de liquide 9 prélève en partie basse de la chambre de séparation du liquide et l'expulse vers une conduite de refoulement de liquide. Une pompe à air 8 aspire de l'air à l'intérieur de la chambre de séparation et expulse ledit air intérieur vers l'extérieur. Lorsque cette pompe à air est en fonctionnement, la pression régnant de l'intérieur de la chambre de séparation est inférieure à la pression atmosphérique, typiquement quelques dixièmes d'atmosphère, préférentiellement entre 1 et 3 dixièmes d'atmosphère, voire avantageusement moins d'un dixième d'atmosphère. La pompe à air 8 crée donc un vide d'air plus ou moins poussé dans la chambre de séparation 7. Étant donné que la chambre de séparation est en communication fluide avec la pluralité de drains 4 via 5 l'entrée 61 et le collecteur 60, il règne sensiblement la même pression de vide d'air à l'intérieur des tuyaux formant les drains 4. Les pertes de charges à l'intérieur du matériau poreux de la couche drainante sont en effet limitées. Avantageusement, le dispositif de pompage 5 est 10 agencé à proximité juste au-dessus du terrain 1, et les pertes hydrauliques sont par conséquent très limitées dans le dispositif de collecte 6. La pompe de refoulement de liquide 9 refoule ensuite les liquides à distance du terrain à assécher au 15 moyen d'une conduite d'évacuation (non représentée). La pompe de refoulement de liquide est de préférence activée uniquement lorsque un capteur de niveau de liquide 13 indique la présence du liquide dans la partie inférieure de la chambre de séparation. 20 On peut disposer un clapet anti retour 11 sur la conduite d'admission du dispositif de pompage, ce clapet étant ouvert lorsque la pompe à air fonctionne, et ce clapet étant configure pour se refermer dès que la pompe à air s'arrête de manière à maintenir le vide d'air dans le 25 réseau de drains. On dispose un capteur de pression 12 à proximité du collecteur 60 ou de la conduite d'admission 61 pour surveiller l'évolution de la pression, notamment lorsque que la pompe est désactivée. Le système comprend une unité de commande 17 en 30 charge de l'activation de la pompe de refoulement liquide et du cyclage de l'activation de la pompe à air lorsque un tel cyclage est de mise, ce qui permet de réduire la consommation énergétique du système de pompage. Comme représenté aux figures 4A et 4B, la couche 35 drainante 2 peut être formée par une structure de type alvéolaire périodique qui comprend des dômes de différentes dimensions s'étendant d'une couche inférieure 21 à une couche supérieure 22. Il faut noter que la couche supérieure 22 n'est pas représentée sur la figure 4A. Les couches respectivement inférieure 21 et 5 supérieure 22 sont réalisées en matériau poreux de manière à laisser traverser l'eau en provenance des drains 4, ou bien en matériau non poreux mais dans ce cas sont pourvus d'une multitude d'orifices 28 qui laissent passer l'eau depuis le terrain. La structure intermédiaire 23 s'étend de 10 façon discontinue de la couche inférieure 21 à la couche supérieure 22. Les petits dômes 45 permettent à ce type de structure de fléchir c'est-à-dire autorisent un enroulement de la structure pour former une bande livrée en rouleau. 15 Les dômes de plus grande dimension 46 servent d'entretoise principale pour éviter que la structure alvéolaire ne s'écrase sous l'effet de la dépression qui peut régner à l'intérieur de ladite structure. Les dômes sont percés d'orifices 48 pour augmenter l'effet de 20 porosité et laisser passer l'eau dans le sens horizontal. Lorsqu'un vide d'air poussé règne à l'intérieur de la structure alvéolaire, toutefois les dômes de plus petite dimension 45 servent d'étais pour éviter un écrasement de la structure. 25 La structure poreuse peut aussi se présenter en variante sous forme d'un matériau synthétique tissé ou non-tissé comme représenté à la figure 4C, par exemple du polyuréthane alvéolé ou de la mousse de polyuréthane aérée, ou un complexe mélangeant des granules 30 plastiques/élastomères issus de recyclage ou tout autre structure polymère macroporeuse équivalente. Les parois souples transversales obliques 24,25 participent au maintien de la structure, et évitent qu'elle ne s'écrase sous l'effet de la dépression. Les parois souples 24,25 35 peuvent être munies d'orifices 48 pour augmenter l'effet de porosité et laisser passer l'eau dans le sens horizontal. On peut aussi avoir un maillage plus serré où les parois souples 24,25 sont formées par des fibres synthétiques. Selon un exemple avantageux, on peut choisir une 5 solution à base de matériau biodégradable. Il faut noter que l'invention peut s'appliquer même si la couche drainante 2 n'est pas horizontale, c'est-à-dire sur un terrain non horizontal. De même, les drains 4 peuvent être installés de 10 façon oblique ou même formée par un réseau de drains orientés selon différentes directions. Il n'est pas exclu d'utiliser, au lieu d'un assemblage de bandes, un assemblage des plaques modulaires carrées de matériaux poreux, livrées par exemple sur des 15 palettes. REVENDICATIONS1. Système pour consolider par assèchement un terrain humide (1), le système comprenant : - une pluralité de drains de collecte (4) installés dans le terrain (1) à assécher, - une couche drainante (2) formée en matériau synthétique poreux (21,22,23), disposée substantiellement sur la totalité de la surface supérieure du terrain à assécher, les drains (4) débouchant sous ladite couche, - une membrane étanche (3) destinée à recouvrir de manière étanche la couche drainante, avec une bordure périphérique insérée dans une rigole périphérique (15) d'étanchéité, - au moins un dispositif de pompage (5) adapté pour générer un vide d'air au moins partiel, avec une entrée d'aspiration en communication fluide avec la couche drainante, pour aspirer du liquide par les drains verticaux et la couche drainante, moyennant quoi on peut assécher rapidement le terrain humide. 2. Système selon la revendication 1, dans lequel la couche drainante formée en matériau synthétique poreux présente une épaisseur (h) inférieure à 10 cm, de préférence inférieure à 5 cm, et de manière encore plus préférée inférieure à 3 cm. 3. Système selon l'une des revendications 1-2, dans lequel la couche drainante est formée par une pluralité de bandes adjacentes (20), disposées les unes à côté des autres, de manière à recouvrir la totalité du terrain humide à assécher. 4. Système selon la revendication 3, comprenant en outre, en bout de chaque bande de la couche drainante, une portion convergente (26) débouchant sur un collecteur secondaire (60), ce dernier étant relié à un collecteur principal (61) relié au dispositif de pompage. . Système selon l'une des revendications 1-4, dans lequel le matériau de la couche drainante (2) est un complexe drainant préfabriqué, livré sous forme de bandes en 5 rouleaux, à base de matériau synthétique macroporeux. 6. Système selon la revendication 5, dans lequel le matériau du complexe drainant est un matériau biodégradable. 7. Système selon l'une des revendications 1-6, dans lequel le dispositif de pompage comprend une chambre de séparation, (7) une pompe à vide d'air (8) et une pompe de refoulement de liquide (9), avec un capteur de niveau de liquide (13) pour piloter l'activation de la pompe de refoulement de liquide. 8. Système selon l'une des revendications 1-7, dans lequel les drains sont disposés verticalement, parallèlement les uns aux autres, à une distance entre 30 cm et 3m, et débouchent vers le haut contre le dessous de la couche drainante. 9. Procédé mis en oeuvre dans un système selon la revendication 1 pour consolider par assèchement un terrain humide à assécher, le procédé comprenant les étapes : a-installer les drains (4) débouchant à la surface du terrain (1) à assécher, b- disposer par dessus la couche drainante (2) formée en 30 matériau drainant synthétique, c- disposer par dessus la membrane étanche (3) au-dessus de la couche drainante, et former la rigole périphérique étanche, d - agencer le dispositif de pompage (5) en communication 35 fluide avec la couche drainante et effectuer un pompage depuis la couche drainante.10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel on utilise un dispositif de pompage (5) configuré pour aspirer indifféremment de l'air et/ou du liquide. 11. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la couche drainante présente une épaisseur (h) inférieure à 10 cm, de préférence inférieure à 5 cm, et de manière encore plus préférée inférieure à 3 cm.5