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PROCDURES DE CONTRLE, DESSAIS ET DE RPARATION DES DISPOSITIFS
DTANCHIT PAR GOMEMBRANES PVC-P DANS LES OUVRAGES SOUTERRAINS
METHODS OF CONTROL, TESTS AND REPAIR OF PVC-P SHEET WATERPROOFING
SYSTEMS IN TUNNELLING Paul GUINARD SOPREMA, Strasbourg, France RSUM
- Cet expos prsente les diffrents dispositifs dtanchit par
gomembranes (DEG) PVC-P utiliss en Europe sur les ouvrages
souterrains et les compare en fonction de leur capacit tre contrls
et rpars. Du plus simple au plus complexe, la description de ces
procds permet de comprendre les rles des diffrents composants
(gomembranes et quipements) dans le cadre du DEG mais aussi dans la
ralisation des contrles et essais. La capacit tre vrifi et
ventuellement rpar moindre cot est un critre de choix important
dans la slection dun DEG. Mots-cls : tanchit, PVC-P, ouvrages
souterrains, essais, rparation ABSTRACT - This paper presents the
different PVC-P Sheet Waterproofing Systems developed for
tunnelling in Europe, compares them with respect to their capacity
to be controlled, tested and repaired. From the simplest to the
most complex, the description of these systems allows to understand
the role of each element (PVC-P sheets and accessories) in the
waterproofing system and the execution of controls and checks. The
systems capacity to be tested and eventually repaired at low cost
is an important criterion for the selection of the waterproofing
system. Keywords: Waterproofing, PVC-P, underground structures,
tests, repair 1. Introduction Les dispositifs dtanchit par
gomembranes (DEG) sont, pour les ouvrages enterrs, un maillon
fondamental dans le processus de construction. Limportance de la
protection de louvrage vis--vis des actions de leau est telle que
les trois objectifs suivants doivent imprativement tre atteints
:
- protection de la structure elle-mme face aux dgradations
physico-chimiques et mcaniques que peut engendrer son contact
prolong avec leau ;
- protection des quipements lectriques et lectroniques intrieurs
; - scurit des infrastructures internes (routes, mtros, ). Pour
russir un tel challenge, il est ncessaire dallier des produits et
un processus de construction
appropris. En fait, la russite rsulte dune bonne ralisation des
oprations pralables (excavation, soutnement, projection de bton),
de ltanchit elle-mme mais aussi des oprations ultrieures
(ferraillage, btonnage). A contrario, une erreur de ralisation dune
des phases peut nuire au bon fonctionnement du DEG.
Pour limiter de manire importante les risques lis la ralisation
de ces diffrentes phases, il est ncessaire de mettre en place :
- une srie de procdures de contrle afin de sassurer de la bonne
ralisation des oprations ; - des procdures dessais sur les DEG qui
le permettent ; - des procds de rparation efficaces une fois les
travaux termins. La prsente communication a pour objectif de dcrire
les principaux DEG base de gomembranes
PVC-P utiliss dans le cadre de la ralisation douvrages enterrs
et les diverses procdures de contrle, dessais et de rparation
actuellement utilises. 2. Dispositifs dtanchit Avant de dcrire les
modalits de contrle et dessais, il est ncessaire de prsenter les
principaux systmes dtanchit PVC-P utiliss dans les ouvrages
souterrains en Europe.
Les diffrents systmes ont les mmes exigences en termes de
support et de couche de dsolidarisation.
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2.1. Le support Le support est gnralement constitu de bton
projet sur le terrain naturel ou de murs de soutnement. Ces
supports doivent tre cohsifs, propres (absence de pollution et de
trace dhydrocarbures ou dhuile de dcoffrage), rguliers (absence de
pointes agressives) et secs (absence de coules importantes ou deau
stagnante).
Dans le cas o le support nest pas conforme, les oprations
suivantes peuvent tre menes : - pour rgulariser le support, du bton
peut tre projet afin de remplir les creux, fermer les joints
de construction et recouvrir les parties mtalliques (ttes de
clous, cintres) ; - pour nettoyer le support, le nettoyage par
lavage haute pression est suffisant mais ncessite un
temps de schage ; - pour capter les coules deau importantes, on
peut installer des drains protgs par gotextiles
qui redirigeront leau capte vers le collecteur en pied du DEG.
2.2. La couche de protection infrieure Il sagit de la protection de
la gomembrane dtanchit lors de la mise en uvre du revtement
intrieur (DEG mis en uvre en intrados) ou lors du remblaiement
(dalles et pidroits en tranche couverte avec un DEG mis en uvre en
extrados). Elle est place entre le support et la gomembrane.
Cette couche est gnralement constitue de gotextile non tiss dont
les caractristiques dpendent principalement de la nature du
support. En France, des recommandations AFTES aident son
dimensionnement. 2.3. Systmes monocouches La couche dtanchit est
ralise base dune gomembrane PVC-P dune paisseur dau moins 2 mm.
Cette couche sera gnralement pose en indpendance totale dans les
parties horizontales ou en semi-indpendance dans les zones
verticales. Les ls seront souds entre eux par soudure chaud (double
piste canal central) avec un recouvrement de 8 10 cm.
Suivant les pays, des gomembranes bicolores ou translucides sont
utilises. Comme le montre la figure 1, les gomembranes bicolores
(une face claire, une face fonce) ont lavantage de permettre un
reprage ais des ventuelles dchirures de la gomembrane (fort
contraste de couleur). Nanmoins, en France et en Espagne par
exemple, des membranes translucides sont utilises, ce qui permet un
excellent contrle visuel des soudures.
Les systmes monocouches sont trs utiliss dans les pays du sud de
lEurope car ils sont trs peu coteux mais ils ne sont ni rparables,
ni contrlables aprs btonnage. 2.4. Systme monocouche avec
compartimentage et systmes dinjection priphriques Le systme prcdent
peut tre complt par un compartimentage quip de systmes dinjection
par tubes perfors disposs le long des profils de compartimentage.
Ces derniers sont mis en uvre de manire crer des compartiments de
dimensions limites (figure 2). Leau provenant de pertes
accidentelles y est cantonne.
La zone est ainsi dlimite par les joints de compartimentage et
lutilisation des dispositifs dinjection permet de colmater les
fuites ventuelles. Par contre, cest une solution curative car
aucune action prventive nest possible et le systme nest pas
contrlable avant sa mise en service. Par ailleurs, il est noter que
lutilisation des tubes dinjection peut tre rapidement trs onreuse
car il est impossible de dterminer lavance la quantit de produit
injecter.
Par ailleurs, des tubes dinjection de diamtre plus important
peuvent tre placs en cl de vote dun tunnel et permettre linjection
de mortier dans les espaces vides qui nont pas t remplis lors du
coulage du revtement intrieur.
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Figure 1. Tunnel ferroviaire en Grce
Figure 2. Tunnel avec compartimentage et tubes dinjection
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2.5. Systme monocouche avec protection mcanique et
compartimentage, rparable Ce systme consiste raliser ltanchit sur
le mme principe que prcdemment (avec compartimentage), sans la mise
en uvre de tubes dinjection perfors le long des joints de
compartimentage, mais en y ajoutant un dispositif dinjection et une
protection mcanique suprieure.
Des dispositifs dinjections rpartis lintrieur des compartiments
permettent dune part didentifier les zones qui prsentent des pertes
mais aussi dinjecter des mortiers de rsines entre la gomembrane
dtanchit et le revtement intrieur (ou la membrane de protection)
comblant les ouvertures et rparant ainsi ltanchit.
Sur les zones susceptibles de subir des agressions plus
importantes, il est gnralement install une couche de protection
mcanique en PVC-P tudie spcifiquement pour sa rsistance au
poinonnement et la dchirure (figure 3).
Figure 3. tanchit de soutnement en Italie avec dispositif
dinjection
Ce systme, trs utilis en France par exemple, permet la
limitation des infiltrations la dimension du compartimentage, la
rparation des dommages ventuels par injection mais ne permet pas de
contrle de lintgrit de la couche dtanchit avant la fin de la phase
constructive et son exploitation. 2.6. Systme double-couche avec
protection mcanique, compartimentage permettant un test au vide
dair et rparable Les systmes prsents prcdemment ne permettent pas
de raliser des contrles de lefficacit du dispositif mis en uvre
avant la mise en service de louvrage. Depuis quelques annes,
certains fournisseurs proposent des DEG qui offrent la possibilit
de vrifier leur bon fonctionnement tout moment : durant la
ralisation, juste avant la mise en service ou mme durant
lexploitation de louvrage.
Ces systmes consistent mettre en uvre un dispositif dtanchit
constitu de 2 gomembranes PVC-P. La premire gomembrane est dispose
comme dans les systmes prcdents. La gomembrane suprieure est une
membrane structure (prsentant des petits picots en surface) de
manire ne pas se coller la premire et laisser libre circulation aux
fluides entre les deux gomembranes. Elle est soude aux joints de
compartimentage et une enveloppe est ainsi forme entre les deux
gomembranes. Le compartimentage sera de dimension infrieure 100 m.
Comme montr sur la figure 4, des pipettes sont installes afin de
crer la possibilit soit dinjecter une rsine
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lintrieur de lenveloppe, soit de raliser un test au vide dair
lintrieur de cette dernire. Il est noter que les pipettes sont
mises en place sur la gomembrane visible conservant ainsi toute son
intgrit la gomembrane dtanchit la plus expose.
Figure 4. Pipette dinjection sur un systme double couche
Ainsi, ce systme autorise les contrles des compartimentages par
le vide dair durant toutes les phases : durant la construction et
pendant lexploitation de louvrage. Par ailleurs, il est facilement
rparable par des injections peu onreuses puisque les quantits
injecter sont limites lespace compris entre les deux membranes
lintrieur du compartimentage. En effet, linjection progressive par
les diffrentes pipettes dinjection permet de sassurer que lespace
compris entre les deux gomembranes est combl sans perte importante
par le trou cr par la dchirure objet de la rparation.
Le DEG ainsi prsent assure la meilleure protection possible de
louvrage puisquil peut tre intgralement contrl tout moment. 3.
Procdures de contrle Les contrles peuvent tre situs diffrents
niveaux. La qualification du personnel, le contrle visuel et le
contrle des dispositifs mis en uvre sont les points cls des
procdures suivre. Les procdures de contrle doivent tre mises en
uvre dans le cadre dun PAQ (Plan dAssurance de la Qualit) adapt au
projet. 3.1. Qualification du personnel Llment le plus important
est certainement la capacit des intervenants raliser de manire
adapte et sur les tches dont ils ont la charge. Le premier des
contrles est donc la vrification de la qualification du
personnel.
Il existe des organismes de certification, parmi lesquels
lASQUAL fait rfrence en France. LASQUAL propose des certifications
pour les soudeurs, pour les chefs de chantier et des
qualifications pour les entreprises. Ces qualifications
permettent un contrle de connaissances en termes de technicit mais
aussi de
scurit, facteur primordial dans les activits de construction
souterraine.
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3.2. Contrle visuel Tout au long de la construction, des
contrles visuels doivent tre mens afin de vrifier ladquation entre
les diffrentes phases de travaux et le respect des normes ou
recommandations en vigueur. 3.2.1. Support Le support ne doit pas
prsenter dirrgularit trop importante et, dans les zones concernes,
le bton projet doit recouvrir entirement les ventuels anneaux de
soutnement et les creux ne doivent pas prsenter de relief trop
accident. 3.2.2. Couche gotextile La couche de gotextile adapte au
support est fixe ce dernier par cloutage avec mise en uvre de
rondelles PVC rupture contrle. 3.2.3. Gomembrane(s) dtanchit Les
gomembranes PVC sont mises en uvre par soudage aux rondelles PVC
cloues lors de la pose de la couche gotextile avec suffisamment
damplitude pour pouvoir sadapter aux irrgularits du plan de pose.
Lorsquil y a plusieurs couches superposes, elles sont liaisonnes
par point de soudure au droit des fixations prcites. 3.2.4.
Armatures Les armatures ne doivent pas tre mises en contact avec
les gomembranes PVC. Il est donc impratif dutiliser des cales de
sparation. Le contrle visuel est particulirement important ce
niveau. En France, un cran de protection doit systmatiquement tre
mis en uvre au droit des armatures. 3.2.5. Profils de
compartimentage Les profils de compartimentage sont disposs soit
cheval des reprises de btonnage soit au milieu des passes. Ces
joints sont souds sur la gomembrane sur lensemble de leur longueur.
3.3. Contrle mcanique des soudures (non destructif) Ce contrle
consiste faire passer une pointe sche prvue cet effet (testeur de
soudure) le long de la ligne de soudure en appliquant une pression
afin de la faire pntrer entre les gomembranes en cas de manque
dadhrence (figure 5).
Figure 5. Contrle de soudure par pointe sche 3.4. Contrle
destructif des soudures Lessai de pelage permet de vrifier les
caractristiques mcaniques dune soudure.
Il consiste soumettre une traction unidirectionnelle une
prouvette de forme gnralement rectangulaire et dcoupe
perpendiculairement une soudure. Leffort est appliqu dune part sur
le bord libre et dautre part sur le bord excdentaire, ct soudure de
lautre l.
Lexamen porte sur la traction exerce et le mode de rupture
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4. Procdure dessais 4.1. Essais pneumatiques des soudures
automatiques Les soudures sont ralises principalement avec des
machines automatiques et prsentent un canal central entre deux
pistes de soudures. Cette disposition permet de raliser un test
pneumatique lintrieur de ce canal central en le fermant aux
extrmits et en le mettant en pression (2 bars) durant 3 minutes
minimum. La continuit de la soudure est ainsi vrifie sur toute sa
longueur (figure 6).
Figure 6. Contrle de soudure par mise en pression du canal
central 4.2. Essais des points triples par la cloche vide Ltanchit
des points triples peut tre vrifie grce lutilisation de cloches
vide. Ces appareils sont constitus dune demi-sphre transparente
relie une pompe vide qui permet de crer une dpression. Lessai est
ralis par la mise en dpression de la cloche vide qui est place sur
la gomembrane au droit du point triple qui a t pralablement
recouvert dune solution savonneuse. Si ltanchit est dfectueuse, des
bulles vont signaler la position du dfaut. Cette mthode peut aussi
tre utilise pour le contrle des rparations manuelles locales. 4.3.
Essais vide des systmes compartiments Vacuum Dans le cas o ltanchit
a t ralise avec un dispositif Vacuum , on peut raliser cet essai
qui consiste crer une dpression lintrieur du DEG. En raccordant les
pipettes une pompe vide munie dun manomtre ( valeurs ngatives), on
vacue lair se trouvant entre les deux gomembranes (voir figure
7).
Cet essai permet de vrifier quil ny a de fuite ni dans la
gomembrane expose leau ni dans la gomembrane visible qui, elle, est
expose aux dgradations de chantier par exemple.
Cet essai peut tre ralis la fin de la mise en uvre des
gomembranes, aprs btonnage de louvrage, au moment de la rception
puis tout moment de la vie de louvrage pour sassurer de lintgrit du
DEG (il peut en effet y avoir une gomembrane abime sans apparition
dhumidit puisque la deuxime gomembrane assure alors son rle
dtanchit, ce que cet essai permet de dtecter).
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Figure 7. Essai au vide (pipettes dinjection, pompe et contrles
de pression) 5. Mthodes de rparation 5.1. Rparation par injection
des joints Dans le cas o des tubes perfors ont t installs le long
des profils de compartimentage, lutilisation de ces tubes
dinjection permet de combler les vides laisss lors de la mise en
uvre du bton et disoler compltement un compartiment. Ce nest pas
pour autant un moyen de rparation idal dans tous les cas car il
prsente les inconvnients suivants :
- linjection se fait par les bords du compartiment. Il est donc
difficile de traiter lensemble de la surface ;
- linjection est ralise dans un espace non confin et la quantit
injecte nest donc pas contrlable car elle peut rentrer dans le
terrain sans pour autant combler les espaces vides ;
- il est impossible de savoir quelles sont les zones qui ont t
rellement traites. 5.2. Rparation par injection en utilisant les
pipettes Dans le cas dun systme monocouche avec protection
mcanique, compartimentage et rparable, les pipettes dinjections
sont mises en uvre de manire pouvoir injecter chaque compartiment
avec des rsines polyurthanes ou acryliques.
La rpartition de ces pipettes en diffrents points de la surface
du compartimentage permet de sassurer que les injections pourront
tre ralises sur lensemble de la surface (cest une volution par
rapport la mthode prcdente). En revanche, linjection se faisant
toujours dans un espace non confin, il est impossible de contrler
la quantit de rsine injecter puisquune partie peut se disperser
dans le terrain.
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5.3. Rparation des DEG double-couches Dans le cas des DEG
double-couche, la gomembrane visible est structure (elle prsente de
petits reliefs qui la sparent de lautre gomembrane et permet la
circulation de fluide entre les deux gomembranes). Linjection est
donc ralise entre les deux gomembranes partir dune des pipettes et
en vrifiant, par aspiration, par une autre pipette larrive de
liquide afin de sassurer quil remplit entirement la surface
comprise entre les deux pipettes (figure 8).
Figure 8. Rparation des DEG double-couche (injection /
aspiration)
Les quantits injectes sont totalement matrises puisquelles sont
cantonnes lintrieur de lenveloppe forme par les gomembranes et ne
peuvent se disperser dans le sol. On peut sassurer que toute la
surface a t traite grce la vrification de larrive de liquide au
droit de chaque pipette.
La rparation est donc assure. 6. Conclusions Suivant leur
constitution, les DEG offrent la possibilit dtre contrls et rpars
de manire plus ou moins efficace. Cette capacit tre contrls et
ventuellement tre rpars permet de comparer le niveau de sret de ces
dispositifs.
Il revient donc au concepteur de faire une analyse de risque
afin dvaluer limportance de ltanchit pour le projet et de dterminer
les consquences dune fuite accidentelle. Si le projet se trouve
toujours au dessus de la nappe et que des fuites ponctuelles
peuvent tre admises sans dommage pour la structure ou pour les
quipements, il pourra utiliser des systmes dtanchit simples et pour
lesquels les contrles ne seront pas pousss. Si, lautre extrme, le
projet se trouve en permanence sous la nappe phratique et que les
structures ou les quipements sont mis en pril en prsence deau, il
devra se tourner vers des systmes plus complets.
Cette approche originale permet lobtention dune relle adquation
entre le systme dtanchit et le projet. Cela permet une optimisation
des cots de construction et dexploitation et des rsultats proches
des besoins rels des utilisateurs.
Pompe dinjection
Fuite
Rsine dinjection Pompe daspiration
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