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Général Compagnie des Eaux de Paris J.-C. NASTORG Directeur Technique Compagnie des Eaux de Paris Avant-propos C'est depuis le 1er janvier 1985 que la Ville de Paris a confié à deux Sociétés (la Compagnie des Eaux de Paris pour la rive droite de la Seine, et la Société Parisienne des Eaux pour la rive gauche) la gestion des réseaux de distribution des eaux dans Paris. Des dispositions particulières régissent les travaux de renouvellement des conduites de diamètre supérieur ou égal à 300 mm : ces travaux sont imputés sur un « fonds spécial » alimenté d'une part par un apport initial des Sociétés gestionnaires, et d'autre part par un prélèvement sur les recettes résultant de la vente par lesdites Sociétés de l'eau potable aux abonnés parisiens. Le Service Technique des Eaux de la Ville de Paris est maître d'oeuvre de ces travaux. L'opération décrite ci-après constitue un exemple parfait de collaboration réussie entre les Services Techniques de la Ville de Paris et la Compagnie des Eaux de Paris, gestionnaire délégué de la Ville. Elle met en œuvre un moyen original de rénovation de conduite en béton armé, qui pourra être appliqué à d'autres tronçons du réseau d'eau de la Ville de Paris. Enfin, il n'est pas indifférent de préciser que cette opération a commencé le 10 juin 1985, soit guère plus de cinq mois après la signature du contrat de gestion déléguée. S. RICOMMARD Ingénieur Général des Services Techniques de la Ville de Paris Chef du Service Technique des Eaux Depuis le 1er janvier 1985, la Compagnie des Eaux de Paris, du Groupe Générale des Eaux, a été chargée par la Ville de Paris de la responsabilité de la Distribution des Eaux potable et non potable sur les arrondissements situés sur la rive droite de la Seine. Parmi les engagements de la Compagnie des Eaux de Paris, figure un important programme de renouvellement et de réhabilitation des ouvrages et canalisations de distribution. Une des opérations d'envergure lancée dès la première année consiste à rénover en place 720 m de conduite en béton armé, de 1 100 mm de diamètre intérieur,
de Paris. Enfin, il n'est pas indifférent de préciser que cette opération a commencé le 10 juin 1985, soit guère plus de cinq mois après la signature du contrat de gestion déléguée. S. RICOMMARD Ingénieur Général des Services Techniques de la Ville de Paris Chef du Service Technique des Eaux Depuis le 1er janvier 1985, la Compagnie des Eaux de Paris, du Groupe Générale des Eaux, a été chargée par la Ville de Paris de la responsabilité de la Distribution des Eaux potable et non potable sur les arrondissements situés sur la rive droite de la Seine. Parmi les engagements de la Compagnie des Eaux de Paris, figure un important programme de renouvellement et de réhabilitation des ouvrages et canalisations de distribution. Une des opérations d'envergure lancée dès la première année consiste à rénover en place 720 m de conduite en béton armé, de 1 100 mm de diamètre intérieur, entre le réservoir de Ménilmontant et la place de la Porte de Bagnolet. Le réseau de distribution des eaux de la Ville de Paris comporte 69 km de conduites en béton armé, de diamètres intérieurs compris entre 400 et 1 700 mm. Les deux tiers de ces conduites sont posés directement en terre, alors que le dernier tiers se situe dans des ouvrages maçonnés : soit égouts, soit galeries spécifiques appelées « galeries sèches ». L'essentiel de ces conduites fut mis en place dans le premier quart de ce siècle. Les revêtements extérieurs des tronçons posés en terre sont souvent en excellent état de conservation et se comportent encore aujourd'hui de manière tout à fait satisfaisante : par nature, une conduite en béton armé n'éclate pas et les seuls incidents constatés se situent au niveau des joints coulés au plomb, technique d'assemblage alors commune aux tuyaux en fonte aussi bien qu'en béton. De manière assez paradoxale et sans doute à rencontre de ce qu'auraient pu supposer les maîtres d'oeuvre de l'époque, ce sont les tuyaux posés en galerie qui se sont le moins bien conservés dans le temps et ont souffert d'une altération parfois prononcée de leur béton extérieur, comme
directement en terre, alors que le dernier tiers se situe dans des ouvrages maçonnés : soit égouts, soit galeries spécifiques appelées « galeries sèches ». L'essentiel de ces conduites fut mis en place dans le premier quart de ce siècle. Les revêtements extérieurs des tronçons posés en terre sont souvent en excellent état de conservation et se comportent encore aujourd'hui de manière tout à fait satisfaisante : par nature, une conduite en béton armé n'éclate pas et les seuls incidents constatés se situent au niveau des joints coulés au plomb, technique d'assemblage alors commune aux tuyaux en fonte aussi bien qu'en béton. De manière assez paradoxale et sans doute à rencontre de ce qu'auraient pu supposer les maîtres d'oeuvre de l'époque, ce sont les tuyaux posés en galerie qui se sont le moins bien conservés dans le temps et ont souffert d'une altération parfois prononcée de leur béton extérieur, comme le révèlent les photos 1 et 2. Causes des dommages Il semble selon toute évidence que les causes de ces altérations du béton armé des tuyaux soient : — la carbonatation du béton, sous l'influence des fortes variations hygrométriques saisonnières constatées dans les galeries. Les dommages sont d'ailleurs généralement plus importants sur les tuyaux posés en galeries « sèches » que pour ceux posés en égout où l'humidité de l'air est plus constante ; — un recouvrement insuffisant des armatures du béton. De plus, on relève sur certains tuyaux la présence de spires de « centrage » destinées à maintenir la cage d'armature à une certaine distance du moule extérieur du tuyau. Ces spires n'étant elles-mêmes que fort peu recouvertes de béton (de 3 à 9 mm), c'est par elles que la corrosion a commencé enclenchant le processus de gonflement des aciers et éclatement du béton. État de dégradation On constate un éventail très large de l'état de dégradation de ces conduites, selon les tronçons de galerie d'une part, et d'un tuyau à l'autre sur un même tronçon de galerie, d'autre part. On peut voir ainsi un tuyau ne présentant que quelques défauts localisés jouxter un tuyau où, par endroits,
importants sur les tuyaux posés en galeries « sèches » que pour ceux posés en égout où l'humidité de l'air est plus constante ; — un recouvrement insuffisant des armatures du béton. De plus, on relève sur certains tuyaux la présence de spires de « centrage » destinées à maintenir la cage d'armature à une certaine distance du moule extérieur du tuyau. Ces spires n'étant elles-mêmes que fort peu recouvertes de béton (de 3 à 9 mm), c'est par elles que la corrosion a commencé enclenchant le processus de gonflement des aciers et éclatement du béton. État de dégradation On constate un éventail très large de l'état de dégradation de ces conduites, selon les tronçons de galerie d'une part, et d'un tuyau à l'autre sur un même tronçon de galerie, d'autre part. On peut voir ainsi un tuyau ne présentant que quelques défauts localisés jouxter un tuyau où, par endroits, l'âme en tôle aura été mise à nu et aura subi elle-même l'attaque de la corrosion. Deux visites d'un même tronçon, l'une faite en janvier 1982 et l'autre en août 1985, soit à 3 ans et demi d'intervalle, ont révélé une progression très rapide de ces altérations, dès lors que les premières plaques de béton avaient éclaté. La conduite de 1 100 mm Réservoir de Ménilmontant Porte de Bagnolet Cette conduite en béton armé, de 1 100 mm de diamètre, fabriquée par Pont-à-Mousson selon le procédé HULME a été posée aux environs de l'année 1920. Elle distribue l'eau des réservoirs de Ménilmontant vers les quartiers de l'Est de la capitale. La conduite est posée, dans l'emprise de la rue Haxo et sur un linéaire de 167 m, en galerie sèche et se poursuit en égout, sous les rues Etienne-Marcel et Géo-Chavez, sur un linéaire de 550 m, jusqu'à la place de la Porte de Bagnolet. Les croquis 1 et 2 donnent les coupes en travers des ouvrages utilisés. La conduite est composée de tuyaux de longueur standard 4,50 m, posés sur plots en béton de 0,48 m de longueur formant appui à 90° et espacés de 1,77 m (2,25 m
les premières plaques de béton avaient éclaté. La conduite de 1 100 mm Réservoir de Ménilmontant Porte de Bagnolet Cette conduite en béton armé, de 1 100 mm de diamètre, fabriquée par Pont-à-Mousson selon le procédé HULME a été posée aux environs de l'année 1920. Elle distribue l'eau des réservoirs de Ménilmontant vers les quartiers de l'Est de la capitale. La conduite est posée, dans l'emprise de la rue Haxo et sur un linéaire de 167 m, en galerie sèche et se poursuit en égout, sous les rues Etienne-Marcel et Géo-Chavez, sur un linéaire de 550 m, jusqu'à la place de la Porte de Bagnolet. Les croquis 1 et 2 donnent les coupes en travers des ouvrages utilisés. La conduite est composée de tuyaux de longueur standard 4,50 m, posés sur plots en béton de 0,48 m de longueur formant appui à 90° et espacés de 1,77 m (2,25 m entre axes). Il y a donc deux plots par tuyau. La hauteur des plots est variable et comprise entre 0,20 m et 0,60 m sous génératrice inférieure. Sur l'ensemble du linéaire concerné, la conduite était fortement dégradée et l'âme en tôle mise à nu en maints endroits. Dès l'année 1982, les Services de la Ville de Paris, inquiets de cette situation, avaient fait procéder à un diagnostic de la situation et à un essai ponctuel de reconstitution du tuyau in situ qui avait permis d'en apprécier les conditions de réalisation, son coût et la qualité du résultat. Remplacement ou rénovation Les choses en étaient là, au début de l'année 1985, si ce n'est l'état de la conduite qui s'était, bien entendu, aggravé. Pour y remédier, deux solutions se présentaient : soit le remplacement pur et simple de la conduite par une conduite neuve de section équivalente, soit la rénovation de la canalisation existante sur la base de l'essai entrepris courant 1982. Les éléments devant entrer en ligne de compte pour un tel choix étaient : — le coût, — la garantie de pérennité, — la nuisance, — l'indisponibilité de l'ouvrage. La Société des Tuyaux Bonna a mis au point une
les Services de la Ville de Paris, inquiets de cette situation, avaient fait procéder à un diagnostic de la situation et à un essai ponctuel de reconstitution du tuyau in situ qui avait permis d'en apprécier les conditions de réalisation, son coût et la qualité du résultat. Remplacement ou rénovation Les choses en étaient là, au début de l'année 1985, si ce n'est l'état de la conduite qui s'était, bien entendu, aggravé. Pour y remédier, deux solutions se présentaient : soit le remplacement pur et simple de la conduite par une conduite neuve de section équivalente, soit la rénovation de la canalisation existante sur la base de l'essai entrepris courant 1982. Les éléments devant entrer en ligne de compte pour un tel choix étaient : — le coût, — la garantie de pérennité, — la nuisance, — l'indisponibilité de l'ouvrage. La Société des Tuyaux Bonna a mis au point une technique originale de réhabilitation in situ. C'est cette solution qui a été retenue par le Service Technique des Eaux de la Ville de Paris, maître d'œuvre du projet. Technique de rénovation Les expertises réalisées avaient prouvé l'excellent état de conservation du béton intérieur du tuyau, l'existence d'une âme en tôle de 40/100 mm en bon état et toujours protégée par l'alcalinité du béton de recouvrement, à l'exception de zones bien localisées où ce béton avait sauté, et un revêtement extérieur fortement dégradé. L'objectif consistait donc à reconstituer ce revêtement, en renforçant l'âme en tôle là où elle avait été attaquée. Pour cela, les opérations suivantes sont successivement réalisées. 1 — Démolition du revêtement extérieur Le béton extérieur est démoli à l'aide de marteaux pneumatiques, utilisés tangentiellement. Le travail se réalise en deux temps : — premier temps : du diamètre extérieur au diamètre sous spires, avec enlèvement de ces dernières. — deuxième temps : du diamètre sous spires au diamètre sur tôle avec enlèvement des génératrices. Les bagues extérieures en béton sont détruites en un seul temps. Les plots en béton supportant la conduite, en parfait état de conservation, sont maintenus en place ainsi que la tranche de revêtement extérieur
de 40/100 mm en bon état et toujours protégée par l'alcalinité du béton de recouvrement, à l'exception de zones bien localisées où ce béton avait sauté, et un revêtement extérieur fortement dégradé. L'objectif consistait donc à reconstituer ce revêtement, en renforçant l'âme en tôle là où elle avait été attaquée. Pour cela, les opérations suivantes sont successivement réalisées. 1 — Démolition du revêtement extérieur Le béton extérieur est démoli à l'aide de marteaux pneumatiques, utilisés tangentiellement. Le travail se réalise en deux temps : — premier temps : du diamètre extérieur au diamètre sous spires, avec enlèvement de ces dernières. — deuxième temps : du diamètre sous spires au diamètre sur tôle avec enlèvement des génératrices. Les bagues extérieures en béton sont détruites en un seul temps. Les plots en béton supportant la conduite, en parfait état de conservation, sont maintenus en place ainsi que la tranche de revêtement extérieur de la conduite située à leur aplomb. Les armatures correspondantes sont conservées sur une certaine longueur en vue de leur raccordement ultérieur par soudure sur le treillis soudé mis en œuvre. 2 — Reprise des joints La conduite ne présentait aucune fuite aux joints. Par précaution cependant, tous les joints sont, après enlèvement de leur bague d'enrobage au béton, testés au matoir afin d'en vérifier la bonne tenue. Si cela s'avère nécessaire, il est procédé au matage d'un toron complémentaire en plomb cordé. 3 — Traitement de la tôle (photo 4) La tôle ayant été mise à nu, les zones corrodées sont brossées à la brosse métallique rotative, puis recouvertes d'un plastron soudé. La tôle est ensuite traitée par application d'une couche d'adhérence et de passivation composée d'un mélange liquide additionné de ciment (CPA). 4 — Ferraillage (photo 5) Un treillis soudé à maille de 100 x 50 et constitué de fers de diamètre 5,5 mm est mis en place sur le fût du tuyau avec interruption au droit des joints et des plots de supportage. Les génératrices, espacées de 100 mm, sont positionnées à une distance de 2 cm de l'âme en tôle, à l'aide de cales d'épaisseur régulièrement
sont, après enlèvement de leur bague d'enrobage au béton, testés au matoir afin d'en vérifier la bonne tenue. Si cela s'avère nécessaire, il est procédé au matage d'un toron complémentaire en plomb cordé. 3 — Traitement de la tôle (photo 4) La tôle ayant été mise à nu, les zones corrodées sont brossées à la brosse métallique rotative, puis recouvertes d'un plastron soudé. La tôle est ensuite traitée par application d'une couche d'adhérence et de passivation composée d'un mélange liquide additionné de ciment (CPA). 4 — Ferraillage (photo 5) Un treillis soudé à maille de 100 x 50 et constitué de fers de diamètre 5,5 mm est mis en place sur le fût du tuyau avec interruption au droit des joints et des plots de supportage. Les génératrices, espacées de 100 mm, sont positionnées à une distance de 2 cm de l'âme en tôle, à l'aide de cales d'épaisseur régulièrement réparties. Les spires, espacées de 50 mm, sont soudées en leur point de recouvrement et aux anciennes armatures laissées en attente au niveau des plots. Ce ferraillage ainsi reconstitué confère au tuyau la même résistance mécanique et hydraulique que celle qu'il avait à l'origine. 5 — Bétonnage (photo 6) Un moule de forme particulière permet le coffrage d'un premier anneau de béton, de 65 cm de largeur, au droit des massifs de supportage des tuyaux. Un second moule, spécialement conçu, permet le coffrage des tronçons situés entre deux massifs. Le béton mis en œuvre, composé de gravier 3/8, de sable 0,5 et dosé à 450 kg de ciment CPA par m3, est introduit à l'intérieur du coffrage par une trémie disposée en leur partie supérieure. Tous les moules sont munis de microvibrateurs, fixés sur les barreaux de renfort. Associés à des aiguilles vibrantes ils assurent un compactage efficace du béton. L'épaisseur du béton extérieur, qui était de 49 mm sur le tuyau d'origine, a été portée à 60 mm afin de renforcer la protection des armatures du tuyau. Photo 6 Mise en place du coffrage. (Doc. Compagnie des Eaux de Paris). 6 — Peinture extérieure Après séchage du béton, une
moule de forme particulière permet le coffrage d'un premier anneau de béton, de 65 cm de largeur, au droit des massifs de supportage des tuyaux. Un second moule, spécialement conçu, permet le coffrage des tronçons situés entre deux massifs. Le béton mis en œuvre, composé de gravier 3/8, de sable 0,5 et dosé à 450 kg de ciment CPA par m3, est introduit à l'intérieur du coffrage par une trémie disposée en leur partie supérieure. Tous les moules sont munis de microvibrateurs, fixés sur les barreaux de renfort. Associés à des aiguilles vibrantes ils assurent un compactage efficace du béton. L'épaisseur du béton extérieur, qui était de 49 mm sur le tuyau d'origine, a été portée à 60 mm afin de renforcer la protection des armatures du tuyau. Photo 6 Mise en place du coffrage. (Doc. Compagnie des Eaux de Paris). 6 — Peinture extérieure Après séchage du béton, une peinture composée d'un mélange de bitume et d'aluminium est appliquée sur le tuyau en un primaire et deux couches. Ce revêtement est destiné à renforcer l'imperméabilité de surface du tuyau et, aussi, à éviter la reproduction du phénomène de carbonatation. Pérennité de l'ouvrage Il s'agit donc bien d'une rénovation complète de la conduite. Seuls les éléments parfaitement sains des tuyaux en place (revêtement intérieur et âme en tôle) étant conservés. C'est pourquoi l'entreprise a pu accorder à cet ouvrage ainsi reconditionné la même garantie que le fabricant de tuyaux Photo 7 : Vue de la conduite rénovée. (Doc. Compagnie des Eaux de Paris). Pour le maître d'œuvre, la solution retenue apporte de surcroît bien d'autres avantages, comme nous allons maintenant le voir. Impact sur l'environnement L'option de remplacement de la conduite, si elle avait été retenue, aurait conduit à des emprises de voiries importantes et à une rotation de camions qui n'aurait pas été sans répercussions sur l'environnement du chantier. Apporter à pied d'œuvre environ 150 tuyaux de quelque 5 tonnes de poids unitaire à Paris même, les décharger et les manutentionner n'est pas chose aisée. Extraire le même nombre de tuyaux du sous-sol parisien, les charger sur camion et
de la conduite. Seuls les éléments parfaitement sains des tuyaux en place (revêtement intérieur et âme en tôle) étant conservés. C'est pourquoi l'entreprise a pu accorder à cet ouvrage ainsi reconditionné la même garantie que le fabricant de tuyaux Photo 7 : Vue de la conduite rénovée. (Doc. Compagnie des Eaux de Paris). Pour le maître d'œuvre, la solution retenue apporte de surcroît bien d'autres avantages, comme nous allons maintenant le voir. Impact sur l'environnement L'option de remplacement de la conduite, si elle avait été retenue, aurait conduit à des emprises de voiries importantes et à une rotation de camions qui n'aurait pas été sans répercussions sur l'environnement du chantier. Apporter à pied d'œuvre environ 150 tuyaux de quelque 5 tonnes de poids unitaire à Paris même, les décharger et les manutentionner n'est pas chose aisée. Extraire le même nombre de tuyaux du sous-sol parisien, les charger sur camion et les évacuer double le problème... et la gêne pour les riverains. En lieu et place de telles sujétions, la solution adoptée a permis une réalisation dont la discrétion est telle que seuls quelques initiés en ont la connaissance. À l'exception d'une trémie, de dimensions 3 m x 2 m, les accès au chantier se font tout simplement en empruntant les regards d'égout. Dans l'hypothèse du remplacement des tuyaux, il fallait prévoir 6 puits d'accès de 6 mètres de longueur chacun. Contraintes d'exploitation Un autre avantage de la solution, et non des moindres, est qu'elle apporte un appréciable confort d'exploitation. Alors qu'un remplacement de la conduite aurait conduit à son indisponibilité pour une durée d'un an, le mode d'exécution adopté fait qu'à tout moment, en cas de nécessité d'exploitation due notamment à un incident grave sur une autre conduite maîtresse du secteur, la conduite de 1 100 mm objet des travaux de rénovation pourra être remise en service dans un délai de 5 jours. Pour cela, il a été décidé de ne pas procéder à la vidange de la conduite, qui aurait contraint à une désinfection du bief avant remise en eau. La conduite est donc maintenue en eau, à une
accès au chantier se font tout simplement en empruntant les regards d'égout. Dans l'hypothèse du remplacement des tuyaux, il fallait prévoir 6 puits d'accès de 6 mètres de longueur chacun. Contraintes d'exploitation Un autre avantage de la solution, et non des moindres, est qu'elle apporte un appréciable confort d'exploitation. Alors qu'un remplacement de la conduite aurait conduit à son indisponibilité pour une durée d'un an, le mode d'exécution adopté fait qu'à tout moment, en cas de nécessité d'exploitation due notamment à un incident grave sur une autre conduite maîtresse du secteur, la conduite de 1 100 mm objet des travaux de rénovation pourra être remise en service dans un délai de 5 jours. Pour cela, il a été décidé de ne pas procéder à la vidange de la conduite, qui aurait contraint à une désinfection du bief avant remise en eau. La conduite est donc maintenue en eau, à une pression de 0,5 bar régulée à l'aide d'un détendeur, et une légère recirculation du liquide est effectuée visant à assurer son complet renouvellement en 7 jours. En conclusion, on peut affirmer que l'option de rénovation in situ de la conduite en béton armé a permis : — de limiter au maximum les contraintes d'indisponibilité de la conduite, — de réduire à leur plus simple expression les nuisances afférentes à un chantier important en site urbain. D'autres opérations de même nature devront être entreprises afin de poursuivre ce programme de rénovation des conduites en béton armé du réseau parisien. En maints endroits, il sera possible de limiter cette intervention à une réparation locale des tuyaux les moins dégradés et de réserver la technique de reconstitution intégrale du revêtement à ceux ayant le plus souffert. Dans tous les cas, il est prévu de revêtir la conduite ainsi réparée à l'aide du mélange bitume aluminium qui la protégera contre les risques d'agression ultérieure. Maîtrise d'ouvrage déléguée : Compagnie des Eaux de Paris, 5-7, avenue Percier, 75008 Paris. Maîtrise d'œuvre : Direction des Services Industriels et Commerciaux de la Ville de Paris, Service de la Distribution des Eaux, 9, rue Schœlcher, 75014 Paris. Entreprise