Brevet FR3077114A1 — publié le 20190726

PROCEDE DE TUBAGE SANS ESPACE ANNULAIRE D'UNE CANALISATION L'invention se situe dans le domaine de la réhabilitation s structurante de conduite. Elle concerne un procédé de tubage sans espace annulaire. L'invention s'applique particulièrement à des conduites d'eau potable mais peut s'appliquer à tout type de canalisation. Le taux de renouvellement des canalisations est de 0,5% en 10 moyenne en France. Ce taux est globalement insuffisant compte tenu du vieillissement des réseaux dont une part importante a été installée durant l'après-guerre, c'est-à-dire autour des années 1950. Par ailleurs, les agglomérations réduisent de façon drastique les 15 investissements dans les réseaux au fil des années. Il est donc impératif de trouver des solutions innovantes à moindre coût pour le renouvellement des réseaux. Pour ce faire, il existe le tubage, principe qui consiste à introduire 20 un tuyau neuf dans une canalisation existante. Le tubage peut être étanche, consolidant ou auto-structurant, avec ou sans espace annulaire. Par exemple, le tubage étanche est recommandé lorsque la conduite existante est mécaniquement solide mais comporte des fuites (aux joints par exemple). Le tubage consolidant participe quant à lui à l'amélioration de la structure de 25 la conduite existante. Le tubage auto-structurant permet de reprendre complètement les contraintes structurelles et hydrauliques. Selon les problèmes rencontrés avec la canalisation, il est judicieux de définir au cas par cas la solution adaptée, en prenant en considération les encombrements associés, les plannings et les facteurs de sécurité. 30 Le tubage peut être avec ou sans espace annulaire. L'espace annulaire est l'espace situé entre le tuyau et la canalisation une fois le tuyau inséré dans la canalisation. Le tubage avec espace annulaire est un tubage pour lequel le diamètre extérieur du tube neuf est inférieur au diamètre 35 intérieur de la conduite à tuber. Le tubage sans espace annulaire est un 2 tubage pour lequel le diamètre extérieur du tube est égal au diamètre intérieur de la conduite à tuber. Il existe différentes solutions de tubage. On peut citer la solution s par étirement du tube. Des portions de tube de diamètre égal au diamètre de la canalisation à réhabiliter sont soudées pour former un tuyau. Le diamètre du tuyau est ensuite réduit par une forte traction et un passage en filière conique à froid ou à chaud suivant les diamètres considérés. Cela permet une réduction instantanée du diamètre du tuyau de 7 à 15%. Puis le tubage 10 est mis en oeuvre par traction du tuyau à diamètre réduit en maîtrisant les efforts appliqués. Après l'introduction complète du tuyau, celui-ci est relaxé jusqu'à reprendre son diamètre initial en se plaquant sur la paroi de l'ancienne canalisation à réhabiliter. Cette solution est typiquement applicable pour un tuyau de diamètre compris entre 85 et 1200 mm. 15 Une autre solution est la compression du tube. Une fois les portions de tube de diamètre égal au diamètre de la canalisation à réhabiliter soudées, le tuyau obtenu est inséré dans une machine constituée de rouleaux concentriques. Ces rouleaux réduisent le diamètre du tuyau. 20 Ensuite, le tuyau au diamètre réduit est introduit dans la canalisation à réhabiliter facilitant ainsi sa mise en oeuvre, notamment en limitant les efforts de tirage et les frottements lors de son tirage. Après introduction dans la canalisation, le tuyau est rempli d'eau à température ambiante et mis sous pression pour lui permettre de retrouver son diamètre initial avant réduction 25 de son diamètre. Cette solution est applicable pour un tuyau de diamètre compris entre 100 et 500 mm. Il existe une solution par pliage du tube en oméga sur chantier. Une fois les portions de tube de diamètre égal au diamètre de la canalisation 30 à réhabiliter soudées, le tuyau obtenu est plié en forme de U dans sa section et introduit dans la canalisation. Une fois en place, on procède à la réversion en remplissant d'eau sous pression la nouvelle canalisation (c'est-à-dire le tuyau en forme de U). Une autre solution utilise la livraison du tuyau prédéformé en 35 oméga en usine. Cette solution consiste à utiliser un tuyau livré en touret sur 3 chantier prédéformé en forme de U dans sa section. Ce tuyau est tiré dans la canalisation à l'aide d'un treuil. Une fois en place dans la canalisation, il est mis sous pression et circulation d'air chaud afin de permettre au tuyau de reprendre sa forme circulaire initiale et de se plaquer sur la circonférence s interne de la canalisation à réhabiliter. Ces solutions existantes ne sont pas satisfaisantes car elles nécessitent une forte emprise de chantier. En effet, pour les solutions d'étirement, de compression et de pliage du tube, il est nécessaire de souder 10 un train de tubes avant introduction du tuyau dans la canalisation. De plus, ces solutions ont une amenée et un repli conséquents car elles utilisent des machines et équipements spécifiques d'étirement, de compression ou de pliage. Ces solutions sont coûteuses en investissement et en utilisation. Par ailleurs, ces solutions sont limitées en longueur de tuyau. Enfin, la solution 15 d'étirement ainsi que celle de pliage en oméga en usine nécessitent un procédé à chaud, ce qui complexifie la mise en oeuvre de ce type de solution. La solution de pliage en oméga en usine est également limitée en longueur et en diamètre. 20 L'invention vise à pallier tout ou partie des problèmes cités plus haut en proposant un procédé de tubage sans espace annulaire offrant une faible emprise de chantier, sans amenée et repli conséquents, sans limitation de diamètre ou de longueur, et ne nécessitant pas l'utilisation de machines particulières. 25 A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de tubage sans espace annulaire d'une canalisation d'un premier diamètre s'étendant sensiblement selon un axe longitudinal, comprenant les étapes suivantes : - insertion dans la canalisation par translation selon l'axe 30 longitudinal d'une première portion de tube en matériau viscoélastique d'un second diamètre inférieur au premier diamètre pour former un tuyau (13) ; - juxtaposition d'une deuxième portion de tube en matériau viscoélastique de second diamètre au tuyau dans l'alignement du tuyau 35 selon l'axe longitudinal ; 4 - soudage de la deuxième portion de tube au tuyau de sorte à allonger le tuyau ; - mise en position du tuyau dans la canalisation ; - remplissage du tuyau par un liquide et mise en pression du s liquide jusqu'à ce que le tuyau soit gonflé de sorte à se plaquer contre la canalisation ; - déformation viscoélastique du tuyau. Ce procédé permet d'obtenir un tubage sans espace annulaire sans équipement de chauffe, avec flexibilité d'insertion du tuyau et une faible 10 emprise de chantier. Avantageusement, l'étape de déformation viscoélastique du tuyau comprend une étape de déformation du tuyau par montée en pression du liquide et une étape de maintien de la déformation pendant une durée 15 prédéterminée. Ces deux étapes permettent d'obtenir dans la canalisation à réhabiliter un diamètre de tuyau correspondant au diamètre de la canalisation à réhabiliter. Avantageusement, la montée en pression se fait par paliers. Cela 20 permet au tuyau de se déformer progressivement et d'éviter tout risque d'explosion due à la montée en pression. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'étape de juxtaposition de la deuxième portion de tube au tuyau, l'étape de soudage de 25 la deuxième portion de tube au tuyau et l'étape de mise en position du tuyau sont répétées jusqu'à formation d'un tuyau d'une longueur prédéterminée. Cela permet d'obtenir un tuyau de longueur souhaitée. Selon un mode de réalisation de l'invention, la répétition de l'étape 30 de juxtaposition de la deuxième portion de tube au tuyau et de l'étape de soudage de la deuxième portion de tube au tuyau est réalisée préalablement à la mise en position du tuyau dans la canalisation. Cela permet de former le tuyau intégralement avant de l'insérer dans la canalisation à réhabiliter. 35 Avantageusement, le matériau viscoélastique est du polyéthylène, préférentiellement PE100. Après l'étape de remplissage du tuyau par le liquide et mise en pression du liquide une étape de purgation d'air contenu dans le tuyau. Cette étape permet de s'assurer qu'il n'y a plus d'air dans le tuyau pour éviter toute s détonation qui en résulterait lors de la montée en pression du liquide dans le tuyau. Préalablement à l'étape d'insertion, le procédé selon l'invention peut comprendre une étape de fabrication de portions de tube en matériau viscoélastique de second diamètre et de masse linéaire égale à une masse linéaire d'une portion de tube de premier diamètre. Cette étape permet d'obtenir des portions de tube ayant des caractéristiques qui permettront au tuyau d'avoir une masse linéaire correspondant à son diamètre après déformation viscoélastique du tuyau Le procédé selon l'invention peut comprendre après l'étape de déformation viscoélastique une étape de raccordement du tuyau à un réseau de fluide. Selon un mode de réalisation, l'étape de mise en position du tuyau dans la canalisation consiste à tirer le tuyau dans la canalisation jusqu'à une position prédéterminée. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple, description illustrée par le dessin joint dans lequel : - la figure 1 représente schématiquement les étapes d'un mode de réalisation d'un procédé de tubage sans espace annulaire selon l'invention, - la figure 2 représente un graphique contrainte/déformation illustrant le comportement viscoélastique d'un matériau, - la figure 3 représente schématiquement les étapes d'un autre mode de réalisation d'un procédé de tubage sans espace annulaire selon l'invention, 6 - les figures 4 et 5 représentent schématiquement la formation du tuyau utilisé dans le procédé de tubage selon l'invention au fur et à mesure de sa mise en place dans une canalisation, - la figure 6 représente schématiquement la formation du tuyau s utilisé dans le procédé de tubage selon l'invention avant sa mise en place dans une canalisation. Par souci de clarté, les mêmes éléments porteront les mêmes repères dans les différentes figures. 10 La figure 1 représente schématiquement les étapes d'un mode de réalisation d'un procédé de tubage sans espace annulaire selon l'invention, en relation avec la figure 4. Soit une canalisation 10 à réhabiliter d'un premier diamètre 11 15 s'étendant sensiblement selon un axe longitudinal X. Le procédé de tubage sans espace annulaire de la canalisation 10 comprend une étape 101 d'insertion dans la canalisation 10 par translation selon l'axe longitudinal X d'une première portion de tube 13 en matériau viscoélastique d'un second diamètre 12 inférieur au premier diamètre 11 pour former un tuyau 13. 20 Ensuite, le procédé selon l'invention comprend une étape 102 de juxtaposition d'une deuxième portion de tube 14 en matériau viscoélastique de second diamètre 12 au tuyau 13 dans l'alignement du tuyau 13 selon l'axe longitudinal X. Le procédé selon l'invention comprend ensuite une étape 103 de soudage de la deuxième portion de tube 14 au tuyau 13 de sorte à 25 allonger le tuyau 13. Autrement dit, le tuyau 13, initialement constitué de la première portion de tube, est allongé de la deuxième portion de tube 14, pour former un tuyau 13 plus long. Le tuyau 13 est alors mis en position (étape 104) dans la canalisation 10. Ensuite, le tuyau 13 est rempli par un liquide (étape 105) et le liquide est mis en pression jusqu'à ce que le tuyau 13 soit 30 gonflé de sorte à se plaquer contre la canalisation 10. Préférentiellement, le liquide utilisé pour l'étape 105 est de l'eau. Néanmoins, l'invention s'applique à tout liquide, que ce soit de l'eau additionnée d'un colorant ou tout autre liquide. Enfin a lieu l'étape 106 de déformation viscoélastique du tuyau 13. 7 On peut noter que le procédé décrit ci-dessus appliqué à une première portion de tube 13 et une deuxième portion de tube 14 peut s'appliquer à une pluralité de deuxièmes portions de tube 14 mises bout à bout les unes des autres. En d'autres termes, dans le procédé de l'invention, s l'étape 102 de juxtaposition de la deuxième portion de tube 14 au tuyau 13, l'étape de soudage 103 de la deuxième portion de tube 14 au tuyau 13 et l'étape 104 de mise en position du tuyau 13 sont répétées jusqu'à formation d'un tuyau 13 d'une longueur prédéterminée. Cette longueur prédéterminée peut notamment correspondre à la longueur d'une portion de canalisation 10 io qui a été isolée afin de la réhabiliter. Plus précisément, on juxtapose et soude une deuxième portion de tube 14 pour obtenir un tuyau 13 un peu plus long, et on insère davantage le tuyau 13 ainsi obtenu un peu plus dans la canalisation 10 (il s'agit de sa mise en position). Puis on juxtapose et soude une autre deuxième portion de tube 14 au tuyau 13 précédemment obtenu 15 pour obtenir un tuyau 13 plus long, que l'on insère davantage dans la canalisation, etc. Le soudage de la portion de tube 14 au tuyau 13 à l'avancement de l'introduction du tuyau 13 dans la canalisation 10 permet une faible emprise du chantier. Avantageusement, pour une canalisation à réhabiliter de longueur 20 L, la longueur des portions de tube 13, 14 sont petites par rapport à la longueur L, de l'ordre de 1 à 40 % la longueur L, préférentiellement de 1 à 20%. La juxtaposition et le soudage de petites portions de tubes 14 pour former le tuyau induisent la faible emprise de chantier. Ce procédé ne requiert aucun équipement de chauffe car la mise 25 en oeuvre est faite à température ambiante. Après sa mise en position, le tuyau 13 n'est pas soumis à des forces de tirage additionnelles, ce qui réduit le stress résiduel du tuyau. Les contraintes du tubage sont très limitées. En effet, le soudage du tuyau peut se faire directement au droit du puits d'introduction en même temps que sa 30 mise en position. Il en résulte une faible emprise de chantier. Après l'étape 106 de déformation viscoélastique du tuyau 13, le procédé selon l'invention peut comprendre une étape 130 de raccordement du tuyau 13 à un réseau de fluide. Cette étape consiste à placer une virole à 8 l'extrémité du tuyau 13 pour mettre l'extrémité du tuyau 13 à un diamètre standard et procéder à un raccordement classique. Par ailleurs, préalablement à l'étape 101, le procédé comprend s avantageusement une étape 100 de fabrication de portions de tube 13, 14 en matériau viscoélastique de second diamètre 12 et de masse linéaire égale à une masse linéaire d'une portion de tube de premier diamètre 11. Par exemple, les portions de tube 13, 14 peuvent avoir un diamètre initial correspondant au diamètre intérieur de la canalisation 10 à réhabiliter moins 10 4%, avec la même masse linéaire qu'un tuyau standard de diamètre égal à celui de la canalisation 10 à réhabiliter. Cela permet d'assurer que le tuyau, après sa déformation viscoélastique (c'est-à-dire avec son diamètre agrandi), a les mêmes caractéristiques qu'un tuyau standard de ce diamètre agrandi. 15 Le procédé selon l'invention peut comprendre en outre, après l'étape 105 de remplissage du tuyau 13 par le liquide et mise en pression du liquide, une étape 120 de purgation d'air contenu dans le tuyau 13. Cette étape 120 de purgation d'air (ou de tout autre gaz) permet de s'assurer qu'il n'y a plus aucune poche d'air (ou de gaz) dans le tuyau 13, afin d'éviter un 20 effet de détonation lors de la mise en pression du liquide dans le tuyau 13. L'étape 106 de déformation viscoélastique du tuyau 13 comprend une étape 110 de déformation du tuyau 13 par montée en pression du liquide et une étape 111 de maintien de la déformation pendant 25 une durée prédéterminée. La montée en pression se fait de préférence par paliers, mais pourrait, dans certains cas, également se faire en une seule fois. L'étape 106 de déformation viscoélastique du tuyau 13 est basée 30 sur le comportement viscoélastique du tuyau 13. Le principe de ce comportement est expliqué avec la figure 2. La figure 2 représente un graphique contrainte/déformation illustrant le comportement viscoélastique d'un matériau. Le comportement 35 d'un matériau viscoélastique, comme notamment le polyéthylène ou le 9 polypropylène, se traduit par une relation entre la contrainte et la déformation qui est dépendante du temps pendant lequel la contrainte est appliquée. Dans le graphique de la figure 2, l'axe des abscisses représente la déformation en % et l'axe des ordonnées représente la contrainte en s mégapascals (MPa). La courbe 50 en pointillés est la courbe classique d'un matériau élastique. Pour une contrainte donnée, il existe une déformation donnée et ce, quel que soit le temps pendant lequel la contrainte est appliquée. Lorsqu'une contrainte fixe est appliquée à un matériau 10 viscoélastique, celui-ci continue de se déformer dans le temps. C'est ce qu'on appelle le fluage. Ce comportement est représenté par les 4 courbes 51, 52, 53, 54 en ligne continue pour un matériau viscoélastique donné. Par exemple, en appliquant une contrainte 55 à ce matériau viscoélastique pendant une durée tl (avec tl t1), la contrainte générée par cette déformation pendant t2 est 60 (al MPa, avec al t2), la contrainte générée 30 par cette déformation pendant t3 est 61 (a2 MPa, avec a2 t3), la contrainte générée par cette déformation pendant t4 est 62 (a3 MPa, avec a3 REVENDICATIONSs 1. Procédé de tubage sans espace annulaire d'une canalisation (10) d'un premier diamètre (11) s'étendant sensiblement selon un axe longitudinal (X), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - insertion (101) dans la canalisation (10) par translation selon to l'axe longitudinal (X) d'une première portion de tube (13) en matériau viscoélastique d'un second diamètre (12) inférieur au premier diamètre (11) pour former un tuyau (13) ; - juxtaposition (102) d'une deuxième portion de tube (14) en matériau viscoélastique de second diamètre (12) au tuyau (13) dans 15 l'alignement du tuyau (13) selon l'axe longitudinal (X) ; - soudage (103) de la deuxième portion de tube (14) au tuyau (13) de sorte à allonger le tuyau (13) ; - mise en position (104) du tuyau (13) dans la canalisation (10) ; - remplissage (105) du tuyau (13) par un liquide et mise en 20 pression du liquide jusqu'à ce que le tuyau (13) soit gonflé de sorte à se plaquer contre la canalisation (10) ; - déformation viscoélastique (106) du tuyau (13). 2. Procédé de tubage selon la revendication 1, dans lequel l'étape 25 (106) de déformation viscoélastique du tuyau (13) comprend : - Une étape (110) de déformation du tuyau (13) par montée en pression du liquide ; - Une étape (111) de maintien de la déformation pendant une durée prédéterminée. 30 3. Procédé de tubage selon la revendication 2, dans lequel la montée en pression se fait par paliers. 4. Procédé de tubage selon l'une quelconque des revendications 35 précédentes, dans lequel 14 - l'étape (102) de juxtaposition de la deuxième portion de tube (14) au tuyau (13), - l'étape de soudage (103) de la deuxième portion de tube (14) au tuyau (13) et s - l'étape (104) de mise en position du tuyau (13) sont répétées jusqu'à formation d'un tuyau (13) d'une longueur prédéterminée. 5. Procédé de tubage selon la revendication 4, dans lequel la to répétition de - l'étape (102) de juxtaposition de la deuxième portion de tube (14) au tuyau (13) et de - l'étape (103) de soudage de la deuxième portion de tube (14) au tuyau (13) 15 est réalisée préalablement à la mise en position (104) du tuyau (13) dans la canalisation (10). 6. Procédé de tubage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le matériau viscoélastique est du polyéthylène, 20 préférentiellement PE100. 7. Procédé de tubage selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant après l'étape (105) de remplissage du tuyau (13) par le liquide et mise en pression du liquide une étape (120) de purgation 25 d'air contenu dans le tuyau (13). 8. Procédé de tubage selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant préalablement à l'étape (101) d'insertion une étape (100) de fabrication de portions de tube (13, 14) en matériau viscoélastique 30 de second diamètre (12) et de masse linéaire égale à une masse linéaire d'une portion de tube de premier diamètre (11). 9. Procédé de tubage selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant après l'étape (106) de déformation viscoélastique 35 une étape (130) de raccordement du tuyau (13) à un réseau de fluide. 15 10. Procédé de tubage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape (104) de mise en position du tuyau (13) dans la canalisation consiste à tirer le tuyau (13) dans la canalisation jusqu'à une position prédéterminée. s