Chapitre Iii - Installation Des Conduites [PDF]

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CHAPITRE III / INSTALLATION DES TUYAUX

Les tuyaux (les conduites) peuvent s’installer de 3 manières : 1) En Tranchée 2) En Tunnel 3) En Enfouissement

Tranchée

Enfouissement

Profondeur des tranchées La profondeur de la tranchée (Ht) doit être trouvée entre les limites ci-dessous : 

Selon les pays, il faut disposer les tuyaux sous une certaine profondeur pour les protéger du froid, qui peut congeler l’eau contenue dans la conduite, en provoquant des éclatements des tubes et des arrêts d’écoulement. Par exemple, en Algérie, les gens prennent entre 0,8 et 1 mètre ??? HGEL



Plus la profondeur augmente plus le poids du remblai due aux charges fixes (statiques) augmente ce qui fait monter la pression extérieure sur le tuyau. Dans ce sens, on aura besoin de grandes épaisseurs (HMIN)



Plus la profondeur augmente plus la pression extérieure due aux charges dynamiques ou roulantes (voitures, cars, camions, train, avion...) ou d’impact est faible. Dans ce sens, on aura besoin de faibles épaisseurs (HMAX)

(HMAX)

Ht

(HGEL)

(HMIN)

Donc, le choix définitif de la profondeur doit se faire de façon approfondie, en tenant en compte : 1



La nature de la conduite rigide (tuyau à base de ciment) ou flexible (Acier, PE, PVC, Fonte). Pour les tuyaux en PRV, la question n’est pas encore tranchée. Il faut demander l’avis du constructeur du tuyau.



Les théories relatives aux dimensionnements mécaniques des tuyaux (Spangler, Martson....)



Le type de sol (remblais)



Les lits de pose



Le compactage des remblais (natures du sol, moyens, méthodes et intensité)

Pour les cas pratiques (chantiers), les tranchées ayant plus de 1,30 m de profondeur ne peuvent être exécutées qu´avec des parois talutées, ou des parois verticales blindées. L´angle de talutage doit tenir compte de la nature du terrain et des surcharges éventuelles. Tableau des angles de talutage recommandés

H > 1,3 m

Remarque Dans les projets hydrauliques qui se trouvent en plein centre ville, où les espaces sont faibles, il est difficile de réaliser des talutages. Dans pareilles situations, on recommande le blindage (métal) et / le boisage (bois) des tranchées.

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Tableau des différents moyens pour le choix du blindage (ou boisage)

Légende : 

De = diamètre extérieur de la canalisation.



DN = diamètre nominal ou intérieur.



S = sans blindage.



C = caisson : constitué d´une cellule comprenant 2 panneaux métalliques à structure légère et 4 vérins.



CR = caisson avec rehausse : constitué d´une cellule de base avec rehausse, comprenant chacune deux panneaux métalliques à structure renforcée ; 4 vérins pour la cellule de base ; 2 vérins pour la rehausse clavetée dans la cellule de base.



CSG = coulissant simple glissière : constitué d´une cellule comprenant 2 panneaux métalliques coulissant dans les portiques d´extrémité. Chaque portique est constitué de 2 poteaux métalliques à simple glissière boutonnés par des vérins.



CDG = coulissant double glissière : constitué d´une cellule comprenant 2 ou 4 panneaux métalliques et une ou 2 rehausses coulissant dans les portiques d´extrémité. Chaque portique est constitué de 2 poteaux métalliques à double glissière boutonnés par des vérins.

Note Pour les différents types de blindage, le document ci-après est très intéressant [201411-guide-blindage-a4006-web-1-.pdf]

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Dimensions (largeurs) des tranchées Il est évident, économiquement surtout, qu’on a intérêt à chercher les tranchées les plus étroites possibles. La largeur de tranchée minimale, au fond de fouille, y compris les blindages est déterminée en fonction : 

de la profondeur de la tranchée.



du type de blindage employé.



du diamètre extérieur



Type du tuyau (rigide ou flexible). Pour les tuyaux rigides (béton/ béton-armé), la largeur minimale donnée par les catalogues techniques est suffisante sous réserves des conditions de chantier citées dans la remarque, ci-dessous. Pour les tuyaux flexibles (PVC, PE, Acier, Fonte, PRV), on parle de « Largeur Libre Minimale LLM » qu’il faut garantir. Les largeurs minimales, données dans les catalogues techniques, ne sont plus suffisantes. A défaut d’un calcul précis de mécanique des sols et de la résistance mécanique des tuyax flexibles, cette LLM, sera adoptée selon le tableau ci-dessous.

Type de tranchée

LLM

I

250 mm

Dint = 300 à 450 mm

450 mm

Dint > 450 mm

II

1 x Dext

III

2 x Dext

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Tranchée I Caractérisée par le fait où le matériau de la paroi (mur) de la tranchée est plus fort ou plus ferme que le remblai compacté. Les matériaux typiques des murs de tranchées seraient :  La roche  Les sols très cimentés, même si de faible densité  Les sables et graviers ayant des densités relatives in situ de > 70%  Les matériaux limoneux ou argileux avec des densités in situ > 95 % (Essai Proctor) Tranchée II Caractérisée par le fait où le sol de la paroi de la tranchée a une force ou une fermeté équivalente au remblai compacté. Ces sols contiennent :  Les matériaux silteux ou argileux avec des densités in situ > 85% et < 90 % (Proctor)  Les sols sans cohésion avec des densités relatives in situ entre 40 et 70 %. Tranchée III Caractérisée par le fait où les murs de la tranchée sont beaucoup plus mous que le remblai compacté.  Les sols entrant dans cette catégorie sont :  La tourbe ou d'autres sols organiques,  Les limons élastiques (MH),  Les matériaux silteux ou argileux à faible densité (moins de 85 % (Proctor)  Les sols à faible densité et sans cohésion (densité inférieure à 40%) Remarque Dans tous les cas, il faut que la tranchée soit assez large pour poser la (les) conduite (s) et avoir, surtout, assez d’espace pour faciliter le travail des poseurs de tuyaux en confectionnant les joints, les assemblages, les blindages, et, surtout, le compactage des différentes couches qui constituent les zones d’enrobage et de remblai. Par rapport à cette idée de compactage, il est important de savoir que chaque type de zone mérite un compactage bien précis (moyens de compactage, intensité, Proctor 90%, Proctor 95%,….). Les différentes zones d’une tranchée ont besoin de compactage mécanique controlé. Ce n’est jamais un travail manuel. Dans la litérature technique, on peut trouver, pour chaque type de sol, le type de compactage nécessaire.

Normes de disposition des tuyaux dans une même tranchée Pour plusieurs types de réseau (eau potable, assainissement, gaz, téléphone, électricité) il est conseillé de suivre la disposition ci-dessous, en donnant beaucoup d’importance au grillage avertisseur dont la couleur 5

est identique à la couleur normalisée des différents réseaux. Le grillage sera posé à l’intérieur du remblai secondaire à une hauteur de 600 mm au-dessous du terrain fini. Dans tous les cas, il sera posé à une hauteur de 300 mm/ la génératrice supérieur du tuyau. En plus, la largeur du grillage avertisseur doit être de 500 mm pour les tuyaux de diamètre < 500 mm. Pour les diamètres > 500 mm on juxtapose plusieurs bandes de grillage avertisseur de largeur unité de 500 mm.

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Forme et constitution d’une tranchée

On distingue dans le remblai 3 différentes zones : 1) La zone de remblai proprement dit (zone 1). 2) La zone d´enrobage (zone 2) constituée par : 

le lit de pose



l´assise,



le remblai latéral,



le remblai initial d´une hauteur minimale de 0.10 m au-dessus du collet et de 0.15 m audessus de la génératrice supérieure.

3) Le sol en place (zone 3)

A. Exécution de la zone d´enrobage (zone 2) L´exécution de l´assise et des remblais de protection est effectuée avec tous matériaux (sable, gravier, tout venant, etc.) agréés par le maître d´ouvre, compatibles avec les caractéristiques des tuyaux. L´étude géotechnique précisera si les matériaux extraits peuvent être réutilisés. L´entrepreneur applique les conditions de retrait du blindage fixées dans le Cahier des Charges. A. 1. Exécution du lit de pose Le lit de pose des conduite sera constitué, selon le cas, par : 

Terrain sans eau : Une couche de sable de concassage 0/5. A titre exceptionnel, et en fonction des disponibilités 7

locales d’approvisionnement, le maitre d’ouvrage pourra autoriser que le sable de concassage soit remplacé par du sable de mer ; 

Terrain avec eau : Une couche de gravillon 5/30 ;



Terrain rocheux à forte pente, avec ou sans eau : Une couche de gravillon 5/30 ;



Dans le cas de terrain sablonneux, aucun lit de pose ne sera mis en œuvre et le fond de fouille sera réglé à la cote fil

d’eau majorée de l’épaisseur de la conduite. De façon générale, l’épaisseur du lit de pose sera de 10 cm, sauf pour les conduites Béton, Acier ou Fonte de diamètre supérieur à 500 mm, pour lesquelles l’épaisseur sera de 15 cm. En cas de risque d´entraînement de fines issues du sol environnant, il est nécessaire d´envelopper le lit de pose par un filtre géosynthétique. A. 2. Exécution de l´assise Sauf cas particuliers indiqués dans le Cahier des Charge, au-dessus du lit de pose et jusqu´à la hauteur de l´axe de la canalisation, le matériau de remblai est tassé sous les flancs de la canalisation et compacté de façon à éviter tout mouvement de celle-ci et à lui constituer l´assise prévue. Si l´assise peut être amenée à une décompression, le maître d´ ouvre apprécie l´importance de cette décompression et en tient compte en fonction de la résistance des tuyaux pour adapter éventuellement le choix des matériaux constitutifs de l´assise.

A. 3. Exécution du remblai de protection (latéral et initial) Au-dessus de l´assise, le remblai et son compactage sont poursuivis, par couches successives, symétriquement puis uniformément, jusqu´à une hauteur d´au moins 0,10 m au-dessus du collet et 0,15 m au-dessus de la génératrice supérieure de l´assemblage (manchon, collerette,...), de façon à parfaire l´enrobage. Pour la réalisation du remblai initial et du remblai proprement dit, l´entrepreneur prévoit une hauteur de protection tenant compte de la puissance des engins de compactage afin de préserver l´intégrité de la canalisation. Note (Cas particulier des canalisations de petits diamètres) Sauf dispositions contraires dans le Cahier des Charges, pour les canalisations de petits diamètres, l´assise et le remblai de protection sont réalisés en une seule fois B. Exécution du remblai proprement dit 1. Reconstitution des sols en terrain libre ou de culture En terrain libre ou de culture, le remblai est poursuivi à l´aide d´engins mécaniques avec les déblais. Cette terre est répandue par couches successives et régulières, et elle est légèrement damée. 8

De toutes les façons, le sol du remblai peut provenir du matériau extrait des déblais, sélectionné et tamisé (granulométrie inférieure à 100 mm), arrosé et compacté par couche de hauteur maximale de 30 cm à l’Optimum Proctor de 95% OPN. De plus, un merlon de 15 cm sera mis au-dessus de la tranchée. Dans le cas où le matériau extrait des déblais serait susceptible d’être réutilisé (sable, tout venant, etc.), cette réutilisation sera soumise à l’approbation préalable du maitre d’ouvrage. Les matériaux extraits des déblais feront l’objet d’essais de laboratoire pour juger de leur aptitude à servir comme matériaux de remblais. 2. Remblai sous voirie et rétablissement provisoire des chaussées et trottoirs Lorsque la canalisation est placée sous voirie, le remblai peut être poursuivi avec les matériaux des déblais si l´étude géotechnique le permet. Ces matériaux sont répandus par couches successives, régulières et compactées. Dans le cas où il ne serait pas possible d´obtenir la compacité recherchée, l´entrepreneur se conforme aux instructions du maître d´ouvrage (traitement ou substitution des sols...) De toutes les manières le sol peut provenir du tout-venant, stérile de carrière ou biocalcarénite bryozoaire, arrosé et compacté par couche de hauteur maximale 20 cm, à l’Optimum Proctor de 95 % OPN. Normalement, ce matériau devra avoir reçu l’agrément du maitre d’ouvrage avant sa mise en place. Le tout-venant sera réservé aux chaussées sensibles à fort trafic. ÉPREUVES DES CONDUITES Épreuves et essais sous pression Ces épreuves sont des mises en pression destinées à contrôler l’étanchéité des conduites. Les conduites sont éprouvées au fur et à mesure de l’avancement des travaux et avant raccordement définitif sur le réseau existant en service. La longueur du tronçon éprouvé est limitée à 2 km, sauf stipulations différentes du cahier des charges. Ces opérations sont faites par l’entrepreneur à ses frais et suivant les indications du maître d’œuvre.

Essai de débit Ces essais de débit sont destinés à vérifier si des obstacles, notamment des poches d’air, ne diminuent pas, voire annulent la capacité hydraulique des conduites, quels que soient leurs diamètres. Ces essais peuvent être réalisés à des débits inférieurs aux valeurs de service.

PRÉPARATION DES ÉPREUVES Sauf stipulations contraires ou ordre de service du maître d’œuvre, les épreuves de tronçons de conduite sont normalement effectuées après remblayage de la tranchée.

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L’entrepreneur a la charge de fournir et de poser les plaques pleines, butées, dispositifs de remplissage des conduites et toutes autres installations accessoires nécessaires à l’exécution de l’épreuve dans les conditions prescrites, ainsi que le matériel nécessaire aux épreuves. Préalablement à la réalisation de l’épreuve, il est procédé à un contrôle des conduites, en vue d’en expurger tout corps étranger. FOURNITURE ET QUALITÉ DE L’EAU L’eau utilisée pour les épreuves ne doit pas être susceptible d’apporter une contamination à l’eau ultérieurement véhiculée. Deux cas peuvent se présenter : 

Pose de conduite à partir d’un réseau existant ou d’ouvrages alimentés : le maître d’ouvrage ou l’exploitant du réseau fournit gratuitement à l’entrepreneur l’eau nécessaire à l’exécution des essais prescrits, tous les raccordements utiles étant à la charge de ce dernier.



Pose de conduite à partir d’ouvrages non encore alimentés : sauf stipulations différentes du Cahier des Charges, l’entrepreneur assure la fourniture et le transport de l’eau nécessaire.

MISE EN EAU Même dans le cas de conduites posées à partir d’un réseau existant ou d’ouvrages alimentés, la mise en eau est faite à l’aide d’un dispositif de raccordement provisoire. Elle est effectuée progressivement, en évitant les coups de bélier dus à un remplissage trop rapide et en assurant une purge correcte de l’air de la conduite (voir cours Ventouses pour choisir la vitesse de remplissage recommandée). Toutes dispositions sont à prendre pour que l’imbibition et/ou le gonflement des matériaux soient complètement réalisés avant le démarrage de l’épreuve, conformément aux normes de produits correspondantes.

MISE EN PRESSION Après mise en pression préalable de 5 minutes, faite à la pression d’épreuve (fonction du matériau), il est procédé à l’ouverture de la (des) purge(s), disposée(s) à l’autre extrémité du tronçon d’essai par rapport au manomètre, afin de vérifier qu’il n’existe aucun obstacle (robinet vanne fermé) à la montée en pression sur la totalité du tronçon éprouvé. La pression est rétablie par la suite à la pression d’épreuve, pendant le temps prescrit, toutes précautions étant prises pour éviter les coups de bélier dans la conduite. PRESSION D’ÉPREUVE DE CONDUITE EN PLACE La pression d’épreuve retenue dans le tronçon de conduite en place (STP) est égale à la pression maximale de calcul (MDP) du tronçon. La MDP correspond au niveau statique en gravitaire ou au niveau dynamique en refoulement, majoré des effets du régime transitoire (coup de bélier) 10

L’amplitude maximale du régime transitoire est déterminée en tenant compte du dispositif de protection éventuellement installé. La pression d’épreuve ci-dessus est fixée au Cahier des Charges et résulte du calcul préalable effectué.

MODALITÉS DES ÉPREUVES - CAS DES MATÉRIAUX AUTRES QUE LE POLYÉTHYLÈNE Dès que la pression d’épreuve est atteinte et stabilisée, l’entrepreneur désolidarise le tronçon éprouvé du matériel de mise en pression. Le tronçon est maintenu en pression pendant 30 minutes au cours desquelles la diminution de pression, mesurée avec un appareil de précision adaptée, ne doit pas être supérieure à 20 kPa.

MODALITÉS DES ÉPREUVES - CAS DU POLYÉTHYLÈNE Les épreuves sont réalisées comme suit : 1) Appliquer une pression d’épreuve égale à la pression maximale de service de la conduite, et au moins égale à 600 kPa, et là maintenir 30 minutes en pompant pour l’ajuster ; 2) Ramener la pression à 300 kPa à l’aide de la vanne de purge. Fermer la vanne pour isoler le tronçon à essayer ; 3) Enregistrer ou noter les valeurs de la pression aux temps suivants : 

Entre 0 et 10 minutes. 1 lecture toutes les 2 minutes (5 mesures) ;



Entre 10 et 30 minutes.1 lecture toutes les 5 minutes (4 mesures) ;



Entre 30 et 90 minutes. 1 lecture toutes les 10 minutes (6 mesures).

Les valeurs successives doivent être croissantes puis éventuellement stables, par suite de la réponse viscoélastique du polyéthylène (voir figure).

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