Brevet FR3083149A1 — publié le 20200103

Procédé de remblaiement et de confortement d'une zone comprenant au moins une cavité souterraine La présente invention concerne le domaine général de l'aménagement, notamment en zone urbaine. Plus précisément, l'invention porte sur la valorisation de déblais issus de travaux d'aménagement. Les travaux d'aménagement du territoire sont de plus en plus nombreux au fil des années. Ils se traduisent par la production d'importants volumes de déblais qui ne trouvent pas toujours de possibilité de valorisation et terminent donc le plus souvent dans des décharges. En particulier, des grands travaux d'aménagement sont menés continuellement dans les métropoles. Par exemple, de nombreuses gares ainsi que de nombreux kilomètres de nouvelles lignes sont amenés à voir le jour. Ces chantiers génèrent plusieurs tonnes de déblais. Par ailleurs, l'extension des villes et la pression foncière grandissante obligent les promoteurs à tenter de construire au-dessus d'anciennes carrières souterraines autrefois exploitées pour en extraire les matériaux, notamment des pierres calcaires pour la construction, ou encore du gypse pour la fabrication du plâtre. Malheureusement, certaines galeries dans ces carrières se dégradent avec le temps au point d'entraîner des affaissements ou des effondrements en surface comme les fontis. Le fontis est un phénomène prenant naissance lorsque le ciel (plafond) d'une cavité souterraine, peu ou pas consolidée, s'effondre progressivement pour former un éboulis. Le « ciel » tombe en plaque, il se forme alors une excavation, le fontis, qui se développe petit à petit jusqu'à la surface. Ce phénomène peut être aggravé par des infiltrations d'eau accélérant le procédé de formation. La rupture du toit de la cavité entraîne la formation de la cloche du fontis. La voûte 2 peut alors remonter jusqu'à la surface et peut provoquer un effondrement du terrain. Les conséquences d'un tel effondrement peuvent être dramatiques. Les déblais de chantiers, en particulier ceux pollués, faute de 5 possibilité d'utilisation, sont aujourd'hui généralement stockés dans des décharges, c'est-à-dire qu'ils se trouvent sous la forme de déchets, un produit destiné à l'abandon et sans valeur marchande. Par ailleurs, la sécurisation des carrières souterraines est un préalable à toute opération de construction en surface. Un moyen de 10 sécurisation est par exemple le comblement de cavités dans ces carrières. Cette opération est généralement effectuée à l'aide de matériaux extraits de carrières, de type sablon, occasionnant ainsi l'utilisation de ressources naturelles dont la pérennité n'est pas assurée, et à un coût parfois prohibitif. 15 A ce jour, force est de constater qu'aucune solution technico- économique satisfaisante ne permet de résoudre ces deux problèmes. Il est donc souhaitable de valoriser ces déblais, quelle que soit leur nature, à travers un procédé simple, et permettant également un développement industriel et commercial à faible coût. 20 L'invention a donc pour objet un procédé de remblaiement et de confortement d'une zone comprenant au moins une cavité souterraine, comprenant les étapes successives suivantes : a) Evaluer la nature géochimique de la zone et choisir un déblai ; 25 b) Dépolluer éventuellement le déblai ; c) Fabriquer un matériau destiné à remblayer et à conforter la zone à partir du déblai obtenu à l'issue de l'étape b) ; d) Injecter ledit matériau dans la zone. Le procédé selon l'invention permet d'utiliser un déblai de 30 toute nature. En effet, tout type de déblai en excédent lors de travaux de creusement, de percement, de travaux de carrières, inerte ou non, pollué ou non, dangereux ou non, peut être utilisé. Par exemple, il peut s'agir d'un déblai en provenance de travaux de génie civil. Avantageusement, le déblai est choisi parmi des déblais de tunnelier, des terres en excédent dans le cadre de terrassement, des stériles de carrières, et leurs mélanges. D'autres avantages et caractéristiques de 1' invention apparaitront plus clairement à l'examen de la description détaillée. 5 Comme indiqué ci-dessus, le procédé selon l'invention comprend une étape a) d'évaluation de la nature géochimique de la zone et de choix d'un déblai. En effet, des investigations sont menées afin de connaitre la nature géochimique de la zone, et ainsi, de déterminer la compatibilité 10 du déblai avec les matériaux de la zone. Ainsi, le déblai est choisi de manière à être compatible avec la nature géochimique de la zone. Le déblai est compatible avec les matériaux de la zone lorsque leurs natures géochimiques sont proches. Lorsque le déblai a une compatibilité restreinte avec le matériau de la 15 zone, un traitement est réalisé pour rendre ledit déblai compatible avec ledit matériau de la zone. La détermination de cette compatibilité est une étape classique pour l'homme du métier. De manière préférée, l'évaluation de la nature géochimique de la zone est réalisée grâce à un forage de puits dans ladite zone. Cette 20 opération de forage des puits est réalisée de manière classique et est de tout type connu de l'homme du métier. Le procédé selon l'invention peut comprendre également une étape b) de dépollution du déblai. En effet, le déblai, après réception, est analysé afin d'identifier 25 sa nature. S'il est pollué, le déblai subit avantageusement une étape de dépollution. S'il n'est pas pollué, il peut être utilisé tel quel. Avantageusement, la dépollution du déblai est réalisée au moyen d'un procédé choisi parmi un procédé chimique, un procédé physico-chimique et un procédé biologique. Le choix du procédé est 30 effectué selon la nature des polluants. Ces procédés sont réalisés de manière classique et sont de tout type connu de l'homme du métier. Parmi ces procédés, on peut notamment citer les techniques de lavage, permettant en outre d'effectuer concomitamment des séparations afin de concentrer la 4 pollution dans les matériaux les plus fins, éliminés par la suite, le traitement biologique en tertre des terres polluées par des matériaux organiques, les traitements par oxydation, en phase solide ou liquide. Comme mentionné auparavant, le procédé selon l'invention 5 comprend également une étape c) de fabrication d'un matériau destiné à remblayer et à conforter la zone à partir du déblai obtenu à l'issue de l'étape b). Avantageusement, l'étape c) comprend les sous étapes successives suivantes : 10 cl) opérer un tri granulométrique du déblai ; c2) éventuellement laver et/ou concasser le déblai ; c3) mettre en contact le déblai avec au moins un liant, au moins un adjuvant et de l'eau dans un malaxeur afin de fabriquer le matériau destiné à remblayer et à conforter la zone ; 15 c4) récupérer ledit matériau. Les étapes cl) et c2) sont réalisées selon des méthodes de tout type connu par l'homme du métier. L'étape cl) permet de sélectionner une fraction du déblai en fonction des exigences de l'Inspection Générale des Carrières, mais 20 aussi de la possibilité d'obtenir un matériau injectable. Ainsi, l'homme du métier sait déterminer la granulométrie du déblai à sélectionner en fonction de ces exigences. L'étape c2) est éventuelle car elle est effectuée en fonction de l'état du déblai. Le lavage n'est réalisé que lorsque l'étape de 25 dépollution n'est pas suffisamment efficace. L'homme du métier sait déterminer si la dépollution est efficace ou non. Le concassage n'est pas réalisé lorsque le déblai est fin. Dans le cas de déblais grossiers, le concassage n'est réalisé que si l'opération de concassage respecte les seuils de rentabilité fixés. L'homme du métier sait déterminer 30 lesdits seuils de rentabilité. L'étape c3) permet de fabriquer le matériau destiné à remblayer et à conforter la zone. De manière préférée, le liant est choisi parmi de la chaux, du ciment, de la pouzzolane, et du laitier de fonderie. 5 Préférentiellement, l'adjuvant est choisi parmi la bentonite, les fluidifiants, les plastifiants, les entraineurs d'air et les tensioactifs. Avantageusement, le matériau destiné à remblayer la zone est sous une forme choisie parmi un béton maigre sec, un mortier et un 5 coulis. Le matériau peut, par exemple, être un béton de barrages périphériques, un coulis de traitement des remblais de carrière, un coulis de clavage du ciel des cavités, un coulis de traitement des terrains décomprimés, ou encore un mortier de remplissage des 10 cavités. Le procédé selon l'invention comprend également une étape d) d'injection dudit matériau dans la zone. Cette étape d'injection est réalisée selon toute méthode connue de l'homme du métier. 15 Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, l'injection est réalisée au moyen d'une pompe. Un exemple de pompe pouvant être utilisée est une pompe sous pression de type Putzmeister. L'invention est illustrée par les exemples suivants nullement 20 limitatifs. EXEMPLES Préparation de trois matériaux destinés à remblayer et à 25 conforter une zone comprenant au moins une cavité souterraine Trois zones différentes, chacune comprenant au moins une cavité souterraine sont à remblayer et conforter. 30 Evaluation de la nature géochimique de la zone et choix du déblai Après évaluation de la nature géochimique de ces zones, trois déblais différents sont choisis, appelés respectivement déblai 1, déblai 2 et déblai 3, dont les compositions apparaissent ci-dessous : 6 Déblai 1 : Matériau naturel « marnes supra-gypseuses » ou artificiel de type remblais en mélange avec des déchets de verre, exempts de pollution anthropique et compatibles avec le milieu récepteur, c'est-à-dire le matériau de la zone. 5 Déblai 2 : Sables pollués par du fioul domestique ordinaire (FOD) à une concentration de 5000 ppm. Déblai 3 : Matériau argileux présentant une forte teneur en eau. Le matériau est traité pour le rendre compatible. 10 Dépollution du déblai Les déblais 2 et 3 subissent une dépollution car il s comprennent des polluants. Le déblai 2 subit une dépollution A qui consiste en une extraction du fioul par des procédés bactériologiques et/ou physico- 15 chimiques. Le déblai 2 subit un tri à l'aide d'un crible, le fioul se concentrant dans les fines. Celles-ci sont ensuite mises en andains et ensemencées par des bactéries, préalablement cultivées en réacteur. Le déblai 3 subit une dépollution B qui consiste en une extraction suivie d'une élimination de la partie polluée du déblai. Le 20 déblai 3 subit un tri à l'aide d'un crible, l'eau se concentrant dans les fines. Celles-ci sont ensuite traitées par lavage afin de permettre à des bactéries préalablement cultivées en réacteur d'accéder à l'eau. Fabrication du matériau destiné à remblayer et à conforter la 25 zone Un tri granulométrique est opéré à l'aide de matériels de carrières et mines de type scalpeur, crible plat ou rotatif ou oscillatoire avec l'amplitude et l'énergie adaptées aux matériaux 30 Trois matériaux sont fabriqués à partir des déblais 1, 2 et 3, dont les compositions sont décrites dans le tableau 1 ci-dessous. Les teneurs sont indiquées en pourcentage en poids pour 100 de déblai 7 Tableau 1 Matériau 1 Matériau 2 Matériau 3 Déblai 1 100 - - Déblai 2 100 70 Déblai 3 - - 30 Chaux 2 - 2 Ciment 2 6 40 Pouzzolane 2 3 - Laitier de fonderie 3 - Bentonite - 2 10 Fluidifiant - 0,1 - Plastifiant 0,15 Entraineurs d'air 0,1 - - Eau 3-5 5-7 250 Pour chacun des matériaux, chaque ingrédient est ajouté dans 5 un malaxeur. Chaque matériau est ensuite récupéré en sortie du malaxeur. Enfin, chacun des matériaux fabriqués est ensuite injecté, à l'aide d'une pompe sous pression de type Putzmeister, REVENDICATIONS1. Procédé de remblaiement et de confortement d'une zone comprenant au moins une cavité souterraine, comprenant les étapes successives suivantes : a) Evaluer la nature géochimique de la zone et choisir un b) déblai ; b) Dépolluer éventuellement le déblai ; c) Fabriquer un matériau destiné à remblayer et à conforter la zone à partir du déblai obtenu à l'issue de l'étape b) ; d) Injecter ledit matériau dans la zone. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'évaluation de la nature géochimique de la zone est réalisée grâce à un forage de puits dans ladite zone. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la dépollution du déblai est réalisée au moyen d'un procédé choisi parmi un procédé chimique, un procédé physico-chimique et un procédé biologique. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape c) comprend les sous-étapes successives suivantes : cl) opérer un tri granulométrique du déblai ; c2) éventuellement laver et/ou concasser le déblai ; c3) mettre en contact le déblai avec au moins un liant, au moins un adjuvant et de l'eau dans un malaxeur afin de fabriquer le matériau destiné à remblayer et à conforter la zone ; c4) récupérer ledit matériau. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le liant est choisi parmi de la chaux, du ciment, de la pouzzolane, et du laitier de fonderie. 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, dans lequel l'adjuvant est choisi parmi la bentonite, les fluidifiants, les plastifiants, les entraîneurs d'air et les tensioactifs. 9 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le matériau destiné à remblayer la zone est sous une forme choisie parmi un béton maigre sec, un mortier et un coulis. 5 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape d) est réalisée au moyen d'une pompe.