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Cours de V.R.D. Voirie et Réseaux Divers

Introduction

Plan du cours • Présentation V.R.D. – Intérêt du cours • Réalisation des travaux – Implantation/préparation – Réalisation des fouilles et des remblais – Les engins

• Assainissement – Principes/Technologie – Dimensionnement – Traitement des eaux

• Autres réseaux • Éclairage urbain • Bruit et environnement

Présentation V.R.D. • V.R.D. : Travaux portant sur la voirie, les réseaux divers, l’aménagement des abords et des espaces verts • Domaine des ouvrages d’infrastructure (« le second œuvre des travaux publics et du Génie civil ») • Viabiliser des terrains pour édifier des constructions • Améliorer le confort et l’environnement des utilisateurs de construction (sécurité et hygiène des habitants + création d’un environnement agréable)

Relations V.R.D. - Projet • Les travaux de V.R.D. sont largement influencés par de nombreux paramètres : – La localisation : • zone urbaine, périurbaine ou rurale ; lotissement…

– La configuration du terrain (plat, vallonné…) – La météo – Le projet de construction (durée des travaux, contrainte de délais…) • Groupe d’immeubles • Lotissement résidentiel • Zone industrielle ou artisanale • Centre commercial

Ouvrages de V.R.D. • Terrassement généraux et plate-forme (remblai/déblai) • Voie de desserte, stationnement, chemin piéton, trottoirs…

• Le réseau d’assainissement (des effluents à la rivière) – Eaux pluviales – Eaux usées – Eaux industrielles

• Les réseaux d’alimentation : eau, gaz et électricité

Ouvrages de V.R.D • Les réseaux de télécommunications • Les installations d’éclairage extérieur • Les « petits » ouvrages de maçonnerie (murets) • Les espaces verts et aires de jeux • Les clôtures et le mobilier urbain • Les dispositifs anti-bruits

V.R.D : exigences pour les bâtiments • Invisibilité des réseaux – réseau enfoui – Entretien réduit au minimum – Organisation et coordination des travaux

• Importance des espaces verts – Pour les zones peri-urbaines (quasi-inexistant pour zone urbaine) – Pour les zones commerciales et scolaires

• Dimensionnement suivant l’application – Chaussée et accès (poids lourds pour zone industrielle) – Collecteurs eaux usées (population, activité, imperméabilisation de surface)

• Terrain constructible (exigences réglementaire– droit des sols et code de l’urbanisme)

Phases, missions et intervenants 1/4 PHASES

Etudes préalables

Etudes préliminaires

MISSION

INTERVENANTS

Analyse des besoins

Maîtrise d’ouvrage

Programmation

Maîtrise d’ouvrage

Etude de faisabilité

Ingénierie spécialisée

Acquisition des terrains

Maîtrise d’ouvrage

Bornage des terrains

Géomètre

Relevés topographiques

Géomètre

Campagne de sondages

Géotechnicien

Etude préliminaire et estimation

Maîtrise d’oeuvre

Approbation

Maîtrise d’ouvrage

Phases, missions et intervenants 2/4 PHASES

Avant-projet

Etudes préliminaires

MISSION

INTERVENANTS

Avant-projet

Maîtrise d’œuvre

Contact administration et services divers

Maîtrise d’œuvre

Estimation

Maîtrise d’œuvre

Approbation

Maîtrise d’ouvrage

Mise au point du projet

Maîtrise d’œuvre

Documents écrits et graphiques

Maîtrise d’œuvre

Estimation

Maîtrise d’œuvre

Phases, missions et intervenants 4/4

PHASES Réception

MISSION

INTERVENANTS

Réception des ouvrages

Maîtrise d’ouvrage

Mise en service

Entreprises

Dossier des ouvrages exécutés

Entreprises

V.R.D. : Intervenants ETP : étude préliminaire DIAG : diagnostic sur existants AVP : avant-projet PRO : études de projet EXE : étude d’éxécution ACT : assistance pour la passation des marchés

VISA+SYN : si études d’exécution effectuées par entreprise DET : direction de l’exécution AOR : assistance pour la réception des ouvrages

OPC : ordonnancement, pilotage et coordination des travaux

V.R.D. : Études et données préalables • Relevé des réseaux existants (collectivité, EDF, GDF, FT…):

• Topographie du terrain

• Reconnaissance des sols – Coupe géologique du terrain, – Eau dans le sol – Propriétés mécaniques

V.R.D. : Études et données préalables • Études hydrauliques et climatiques – Crues – Pluviométrie

• Besoins à satisfaire – – – –

Réseaux d’approvisionnement (dimensionnement) Circulation des engins et des personnes (dimensionnement) Qualité de l’environnement (bruit, éclairage) Evacuation des eaux pollués

V.R.D. : Études et données préalables • DT (déclaration de projet de travaux) •

Dès le stade de l'élaboration d'un projet de travaux, et avant de lancer le dossier de consultation des entreprises (DCE), le maître d'ouvrage doit envoyer une déclaration de projet de travaux (DT), effectuée au moyen du formulaire cerfa n°14434*01.

•

Elle remplace la demande de renseignements (DR) qui auparavant devait être adressée aux exploitants des réseaux concernés.

•

Il doit y indiquer l'emplacement, la nature et la date prévue des travaux à réaliser.

V.R.D. : Études et données préalables • DICT (déclaration d’intention de commencement des travaux) – La DICT doit être effectuée dans un délai de 6 mois après la DR (demande de renseignements – information sur la présence de réseaux), sinon, celle-ci devra être renouvelée. – Le formulaire de DICT doit être reçu par les exploitants d’ouvrage au moins 10 jours avant la date de début des travaux. (Non compris dimanche et jour fériés). – Les exploitants disposent de 9 jours à partir de la date de réception de la déclaration, pour faire parvenir leur réponse au demandeur. – Sans réponse des exploitants après ce délai, l’entreprise peut commencer les travaux 3 jours après l’envoi d’une lettre de rappel aux exploitants concernés, confirmant son intention de commencer les travaux. – Un récépissé a une validité de deux mois. Si l’entreprise n’a pas commencé les travaux dans ce délai, elle devra envoyer une nouvelle DICT.

V.R.D. Exigences à respecter • Exigences réglementaires – – – –

Plan local d’urbanisme (P.L.U.) Périmètres classés (bâtiments de France) Règlement d’un lotissement Zones inondables…

• Exigences du maître d’ouvrage – – – –

Choix des matériaux de revêtement Choix de la technologie Planification du chantier Coût de l’opération (étude, exécution, exploitation et maintenance)

V.R.D. Lots et pièces écrites • Lots de travaux : – – – – – – – – – – – – – –

Démolition Débroussaillage Terrassement et fouilles Voirie, trottoirs, voies piétonnes Réseau d’alimentation en eau Réseau d’alimentation électrique Réseau d’alimentation en gaz Réseau de télécommunication Éclairage extérieur Réseau de chauffage Maçonnerie Plantations Mobilier urbain et jeux d’enfants Signalétiques

V.R.D. Lots et pièces écrites • Pièces administratives fixant l’ensemble des dispositions administratives applicables au marché – CCAG (Cahiers des Clauses Administrative) – CCAP (Cahier des Clauses Administratives Particulière)

• Pièces techniques portant sur les calculs de dimensionnement et de résistance mécanique des différents composants, la définition des matériaux retenus, de leurs caractéristiques techniques et des modes de mise en oeuvre – CCTP (cahier des clauses techniques particulières) – DQE (devis quantitatifs et estimatifs – non contractuel)

• Les plans (de situation, de masse, topographique, des terrassements, des réseaux existants, des réseaux finaux)

V.R.D. Lots et pièces écrites Phasage des travaux

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2- Les travaux

Plan du chapitre • Les travaux préparatoires – – – –

Démolition Implantation Étude géotechnique Repérage de l’existant

• Travaux de terrassement – – – –

Classification des sols Exécution des fouilles Exécution des remblais Travaux de voirie (non traité)

• Les engins

Préparation : Avant la démolition • Relevé de l’existant • Constat par personnes agrémentées sur les constructions avoisinantes (éviter les litiges) • Clôture des contrats de raccordement au réseaux publics (maîtrise d’ouvrage) • Obturation des arrivées de réseaux existants par les services concernées (EDF, GDF, FT…) • Demande d’arrêté de travaux à déposer • Repérage de la présence de produits polluants ou nocifs

Préparation : Les techniques de démolition • Le travail manuel : – – – –

Outils : pic, pioche, marteau-piqueur, perforateur… Ouvrages peu importants Évite les sinistres sur les bâtiments environnant Pour la sécurité des ouvriers : gestion du bruit, de la poussière, des chutes – Prévoir plancher si hauteur supérieure à 6m – Tri des éléments (acier, bois…)

• La démolition par sape : – – – – –

Boule en fonte reliée à une pelle mécanique Utilisation marginale, interdite en ville Dangereux car chute des matériaux non maîtrisée Mélange des matériaux : tri obligatoire à posteriori Arrosage du chantier pour éviter la poussière

Préparation : Les techniques de démolition • La démolition à l’aide d’engins mécaniques Pelles mécaniques à appareillage modulables (cours – long) • Jusqu’à 35 m de hauteur • Murs démolis par poussée ou par traction à l’aide de cables ou de grappins

– Outils modulables : cisailles, pinces de démolition, marteau-piqueur, brise-béton (retirer bois et acier) – Zone d’actions délimitée – périmètre de sécurité – Pièces métalliques et boiserie préalablement retirées – Faire attention à l’équilibre de parties restantes – Isolation par rapport aux immeubles mitoyens – Évacuation des déblais par tractopelles et chargeurs

Préparation : Les techniques de démolition  La démolition par explosifs : • • • • • •

Réservée à des entreprises homologuées Analyse minutieuse du système de structure Travail préparatoire relativement long Périmètre de sécurité assez large – beaucoup de poussière Très compétitive pour des immeubles de grande hauteur Deux techniques : • Semi-foudroyage : le bâtiment s’écroule latéralement • Foudroyage intégral : le bâtiment s’effondre sur lui-même

• Quatre phases • • • •

1) Dépose des éléments non structuraux 2) Placer les explosifs 3) Mise à feu 4) Évacuation des déblais – Achèvement de la démolition

Préparation : Les techniques de démolition

Préparation : Les techniques de démolition

Préparation : Débroussaillage • Débroussaillage et défrichage – Par engins spécialisés (débrousailleuse, girobroyeuse) – Par pelles mécanique (retournement de la terre puis tri entre terre végétale et racines) – Par produits chimiques (entreprises spécialisées)

• Abattage des arbres – Arrachage direct par un engin – En plusieurs phases : • Découpe des branches • Débitage de l’arbre à son pied • Essouchage : destruction des racines par action chimique ou arrachage par pelle

Préparation : Implantation • Bornage du terrain – Réalisé par un géomètre – Étape contradictoire (avec géomètre et riverains) – Détermine les limites du terrain concerné par les travaux à partir de plans cadastrés et d’actes notariaux en les matérialisant par des bornes scellées sur le terrain

• Levé de plan – Repérer les reliefs – Travail de planimétrie et d’altimétrie – Repérer des réseaux existants

100 m 102 m

Levé 1 Levé 2

Serrer les détails

Préparation : Implantation • La planimétrie – Niveau du sol (plan 2D) – Indiquer les ouvrages existants et les points particuliers – Repérage en (x,y) ou en (r,q : le gisement) – Les mesures angulaires • La triangulation (A et B connu) • Le relèvement (A, B et C connus) : a+b+g = 360° ou 400 gr

Préparation : Implantation • Le rayonnement (A et B connu) – mesures en A et B – Deux angles à mesurer

Préparation : Implantation Le cheminement : un angle et un rayon

Préparation : Implantation • Nivellement direct

L’appareil est placé en station S, à équidistance , entre les deux points concerné sA et B. Une mesure Ha est faite par lecture sur une mire placé sur le point A, puis une mesure Hb, par lecture sur la mire placé en B. La différence de niveau entre les point deltaH=Ha-Hb;. Cette méthode est couramment utilisé pour effectuer des nivellements par cheminement.

Préparation : Implantation • Nivellement direct

L’appareil est placé en station S en prolongement des deux points concernés A et B. Une mesure ha est faite sur A et une mesure Hb sur B. La différence de niveau est deltaH=Ha-Hb

Préparation : Implantation • Nivellement direct

L’appareil est placé en station S en prolongement des deux points concernés A et B. Une mesure Ha est faite sur A. La hauteur de la ligne de visée en B étant connu. La différence de niveau est deltah=Ha-Hb.

Préparation : Implantation • Nivellement indirect

Fait appel à des notions de trigonométrie. La mesure d’un angle vertical et d’une longueur permet de déterminer l’altitude d’un point par rapport à un autre

Levé altimétrique ou nivellement • Nivellement par cheminement

Le nivellement par cheminement est employé lorsque le terrain comporte des obstacles limitant la visée.

Levé altimétrique ou nivellement • Nivellement de profil

Le nivellement de profil sert à établir des profils en long ou en travers. Depuis une ou plusieurs stations, l’altitude de points positionnées à intervalles réguliers est calculée par référence à une côte de niveau origine.

Levé altimétrique ou nivellement • Nivellement de surface

Le nivellement de surface permet de relever le relief d’un terrain en déterminant l’altitude d’un certain nombre de points

Préparation : Implantation Instrumentation • Théodolite : – Lecture cercle horizontal (azimut) – Lecture cercle vertical (zénith) – Mise en station : faire le niveau avec la bulle

• Tachéomètre – – – –

Théodolite + Mesures des longueurs Appelé station totale Possibilité d’équipement GPS Principes de mesures de longueurs : • Stadimétrie (lecture sur graduation lentille) • Mesures électronique des longueurs (temps de parcours entre émetteur et récepteur)

Préparation : Implantation - Instrumentation • Mesures de niveaux – Niveau à lunette + mir – Niveau automatique – Niveau numérique : lecture automatique du dénivelé grâce à une mir à codes barres – Niveau laser : rayon infrarouge lisible sur une cible possédant un revêtement spécial (1 seul personne requise) – Possibilité de joindre un G.P.S au système

Préparation : Relevé des réseaux existants • Démarche administrative

DICT : déclaration d’intention de commencement de travaux

Préparation : Relevé des réseaux existants • Distances de sécurité à respecter

Distances de sécurité à respecter

Préparation : Reconnaissance des sols • Pré-études – lots à part dans les marchés : – Recherche de terrains adaptés à l’implantation d’ouvrages ou d’infrastructures – Ébauche du projet tenant compte des aléas du sol : prévoir des solutions alternatives si besoin – Attention au sol hétérogène : faire des carottages serrés pour tenir compte des aléas mécaniques du sol – Étudier la carte géologique pour connaître la nature du sol – Procéder à une enquête de voisinage pour connaître des difficultés éventuelles pour des constructions précédentes – Programmer une étude géotechnique en fonction de : • La nature du projet : voirie, fondations, murs de soutènement… • La nature des sols : argile molle ou dures, sables, roches…

Préparation : Reconnaissance des sols • Détermination de la coupe de terrain – Sondage par puits pour connaître l’ épaisseur, la composition, la profondeur des couches du sol – Outils : • Puit ou tranchée effectués par des pelles mécaniques ou des bennes preneuses • Chute ou rotation de trépan pour casser les éléments rocheux • Tarière dans sol meuble • Tube creux + trousse coupante ou carottier pour forage de grande profondeur

p66

Préparation : Reconnaissance des sols • Essais mécaniques – Essai à la plaque : détermine la portance de la couche superficielle d’un sol (charge appliquée sur le sol puis mesure déformation)

– Pénétromètre statique • Mesure de la résistance à la pénétration d’un sol à une charge donnée (2,5 ou 10 tonnes) en fonction de la profondeur (tous les 25 cm) • Ne peut être utilisé sur les blocs rocheux

Préparation : Reconnaissance des sols • Essais mécaniques – Pénétromètre dynamique • Chute d’un mouton de 63,5 kg d’une hauteur de 75 cm • Pour tous terrains sauf roches massives • Type A (DPA) : – Pointe de 62 mm + tubage extérieur ou boue de forage (éliminer frottement latéral) – Référence internationnal

• Type B (DPB) : – Pointe de 51 mm – Pas de tubage extérieur ni boue de forage – Mesure du frottement latéral par rotation et mesure du couple

Préparation : Reconnaissance des sols • Essais mécaniques – Pressiomètre • Pour tous terrains sauf roches massives • Mesure de la déformation du sol suite au gonflement latérale d’une sonde pneumatique • Réaction horizontale du sol • Utilisée pour le dimensionnement des fondations profondes et des murs de soutènement

– Autres essais • Phicomètre (cohésion et f)

• Scissomètre (cohésion)

phicomètre

scissomètre

Préparation : Reconnaissance des sols • Essais en laboratoire – Proctor et C.B.R. : déterminer la portance d’un sol et la teneur en eau de meilleur compactage (optimum proctor wOPN) – Perméamétrie – Essai oedométrique : cinétique de consolidation et compressibilité du sol – Essais au réactif chimique : rechercher les possibles inadéquations avec des liants courrant (ciment, chaux, bitume) – Essai de cisaillement (déterminer la cohésion et l’angle de frottement des sols – Limites d’Atterberg : déterminer les teneur en eau limite entre comportement liquide/plastique/solide d’une argile. Calcul d’un indice de plasticité Ip et de consistance Ic.

Préparation : Classification des sols Classification géotechnique simplifiée des Ponts et Chaussées Version géologue

Préparation : Classification des sols Classification géotechnique simplifiée des Ponts et Chaussées Version géologue

Préparation : Classification des sols

• •

Classification des sols recommandés pour le terrassement routier A compléter par l’état hydrique du sol – Très humide (th), humide (h), normal (n), sec (s) et très sec (ts) – Donne les instructions pour la bonne mise en place d’un sol (Ex : compactage et traitement pour obtenir une qualité de plateforme donnée – Ouvrage GTR)

Préparation : Classification des sols • •

Classification selon difficulté d’exécution Norme NF P 11-201

Terrassement • Création des plateformes sur lesquelles sont réalisées les constructions et les voiries • Création d’excavations pour la pose de diverses canalisations et réseaux • Impose un mouvement des terres (à minimiser car coût important) – Déblai : enlèvement de terre – Remblai : apport de terre – But : pour un projet: • terre apportée = terre retirée

Terrassement : Déblai • Décapage d’un terrain – Épaisseur de 0,2 à 0,4 m – Éliminer végétaux, terre végétale déchets organiques – Récupérer et stocker la terre végétale

et

• Le décapage d’un terrain est un terrassement de faible épaisseur (de 0,20 à 0,40 m) comparativement à la surface considérée • Fréquemment il correspond à l’enlèvement de la couche de terre végétale au droit de l’emprise des bâtiments et des voiries, pour les raisons suivantes: • Éliminer les traces de végétaux, éviter que la couche de terre végétale ne constitue un plan de cisaillement, récupérer la terre végétale afin de la stocker pour son réemploi lors de la création des espaces plantés.

Terrassement : Déblai • Fouilles • travaux de terrassement , de profondeur plus ou moins grande. • Elles sont réalisé au droit des ouvrages, il y a plusieurs configurations. • • • • • •

En pleine masse Superficielles En rigole (h1m, blindage) En puits (pour fondations isolées) En galerie (blindage)

Terrassement : Déblai • Fouilles en pleine masse • sur la totalité de l’emprise des ouvrages afin d’atteindre le niveau le plus bas.

Terrassement : Déblai • Fouilles superficielles – variante des fouilles précédentes dont la profondeur n’excède pas la moitié de la largeur l’ouvrage.

Terrassement : Déblai • Fouilles en rigole (h1m, blindage) • Les fouilles en tranchées ont une plus grandes profondeur que les fouilles en rigole et ont une fonction similaire (fondation de murs, canalisation d’assainissement ou d’alimentation d’eau)

Terrassement : Déblai • Fouilles en puits (pour fondations isolées) • Les fouilles en puits ont des dimensions telle que leurs section (de l’ordre de 1 à 4m²,) est faible par apport à la profondeur qui peut atteindre 10 m ou plus. • Leur emploi est réservé aux fondations ponctuelles des bâtiments ainsi qu’au captage des eaux ou au rejet d’eaux non polluées en milieu naturel.

Terrassement : Déblai • Fouilles en galerie (blindage) Les fouilles en galerie sont exécutées sous terre. De grandes sections, elle nécessitent la pose d’étaiement et de blindage. Lorsqu’elles sont de faibles dimensions, elles sont réalisées à l’aide d’un engin de forage équipé d’une tarière, d’un trépan ou d’une trousse coupante. La mise en place du matériel s’effectue depuis une cheminée d’accès crée à l’une des extrémités.

Terrassement : Déblai • Forage – De 0,1 à 0,5 m – Pour fondations isolées (pieux) – Pour pompage des eaux

Terrassement : Exécution des fouilles • Caractéristique des talutages – Classification selon norme NF P 11-201

Terrassement : Exécution des fouilles • Paramètres à prendre en compte : • Nature de la fouille • Nature et cohésion du sol • Présence éventuelle d’eau

• Protection des parois (éviter l’éboulement – permettre travaux) – Blindage et étaiement – Protection par bâche plastique – Projection de laitance à base ciment – Drainage des eaux d’infiltration – Éviter l’infiltration des eaux – Rabattement de nappe

Terrassement : Les engins • Les engins d’excavation

pneus

– La pelle hydraulique • Cycle de travail : creusement, soulèvement, et déchargement

rotation

chenilles

Terrassement : Les engins – La chargeuse pelleteuse (tractopelle)

Terrassement : Les engins • Les engins de nivellement – Le tracteur à lame ou bouteur ou bulldozer • Terrassement de faible épaisseur • Mise en tas • Réglage des remblais

PRS : plan de référence au sol

Terrassement : Les engins • Les engins de nivellement – La décapeuse (ou scraper) • Arase, racle et transporte les terres sur 500 m (utilisée pour les gros terrassements) • Déchargement en zone de dépôt • Poussée ou autoportée

– La niveleuse (ou grader) • • • •

Pour faibles épaisseurs Finition Lame d’acier de profil incurvé Arase, déplace, répand et nivelle les terres

Terrassement : Les engins • Les engins de chargement – La pelle hydraulique – Le tractopelle – La chargeuse

Terrassement : Les engins • Les engins de transport – Le camion (8 m3) ou le semiremorque à benne (10 à 30 m3) • Permet des transports sur des grandes distances • Vidage par bascule de la benne (vérin)

– Le camion multibenne • Permet de laisser une benne sur place

– Le tombereau ou dumper • Capacité jusqu’à 100 m3

Terrassement : Les engins • Les engins de compactage – Action de roulage complétée par un dispositif de vibrations – Huit groupes de compacteurs (NFP 98-736)

Terrassement : Les engins • Les engins de compactage – Paramètres : • • • • •

Système de guidage – de télécommande Masse opérationnelle ou masse vibrante (kg) Masse linéique sur la génératrice du rouleau ou masse sur roue Pression au sol Largeur et diamètre des cylindres, de l’essieu et des roues

• Les mini-engins – Permet l’accès sur chemin inaccessible aux autres (rue étroite, passage couvert, sous-sol) – Disponibles en mini : minipelles, minitractopelles, minichargeuses, minibouteurs sur chenilles ou sur pneus – M < 4500 kg

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3- Assainissement partie A : principes et dimensionnement

Définition du réseau d’assainissement • Fonction du réseau: – Assurer le transfert des effluents (eaux pluviales, eaux usées et eaux industrielles) dans les meilleures conditions jusqu’au point de traitement sans porter atteinte à la santé et à la sécurité des habitants

Définition du réseau d’assainissement • Etapes préalables: – Évaluer la quantité d’eau à évacuer et à traiter afin de dimensionner les composants du réseau et notamment prévoir des ouvrages de rétention à restitution différée – Évaluer le degré de pollution des eaux de ruissellement, domestiques et industrielles (traitement spécifique) – Connaître le fonctionnement des différents dispositifs de collecte et de traitement – Déterminer la qualité des rejets dans le milieu récepteur (milieu naturel)

Les constituants

• Les organes terminaux et d’accès – – – – – –

Regard interface privé/public Siphon Grilles Caniveaux Avaloirs

• Les ouvrages ponctuels: – – – – – – –

regard de visite changement de direction rupture de pente rétention de débit déversoirs d’orage station de pompage d’épuration..

Les constituants

Principe des réseaux d’assainissement

• Le système unitaire les eaux usées et les eaux pluviales sont collectées dans un collecteur unique (tout à l’égout) • Simple • Surdimensionnement des canalisations et des stations de traitement pour tenir compte des cumuls des eaux usées et des eaux pluviales en période de pointe • Nécessité d’incorporer des déversoirs d’orage afin d’éliminer les eaux excédentaires dues à des pluies anormalement abondantes directement vers le milieu naturel (pollution)

Principe des réseaux d’assainissement • Le système séparatif : les eaux usées et les eaux pluviales sont collectées dans deux réseaux distincts

– Eaux pluviales : • directement rejeté dans le milieu naturel après avoir transité dans un bac dessableur ou dans une unité de dépollution su le ruissellement s’effectue dans des zones polluées (centre urbain, route, zones industrielles…). • Des bassins de rétention sont prévues pour retenir l’eau en cas de pluies importantes.

– Eaux usées • de section moindre, le collecteur est relié à une station d’épuration dont l’importance est inférieure à celle des eaux pluviales. • Débit beaucoup plus régulier que pour les eaux pluviales

Principe des réseaux d’assainissement – Le système séparatif : les eaux usées et les eaux pluviales sont collectées dans deux réseaux distincts • Canalisations en parallèles – Deux regards de branchement pour un immeuble • Pas de surdimensionnement des canalisations • Si les eaux pluviales ne sont pas polluées par le ruissellement, elles peuvent être rejetées directement dans la nature • Station d’épuration dimensionnée en fonction du réseau des eaux usées plus facilement quantifiable • Surcoût non négligeable / réseau unitaire

– Le système pseudo-séparatif : seules les eaux pluviales de ruissellement sont collectées séparément (zone périurbaine) • Un seul branchement par batîment • Station d’épuration de taille moyenne • Si les eaux pluviales ne sont pas polluées par le ruissellement, elles peuvent être rejetées directement dans la nature • Autocurage des canalisations lors des fortes pluies

Principe des réseaux d’assainissement Réseau unitaire

Principe des réseaux d’assainissement Réseau séparatif

Principe des réseaux d’assainissement • Dispositions particulières en cas extrêmes profondeur trop importante relief tourmenté grande longueur à faible pente – Réseau sous vide • Pour eaux usées uniquement • Station de vide regroupant une cuve de stockage maintenue sous vide, une pompe à vide entraînant les effluents • Réseau équipé de vannes d’isolement et de système antirefoulement et de système d’alarme pour prévenir les problèmes

Principe des réseaux d’assainissement

Les eaux pluviales • L’eau de pluie tombe sur un bassin modélisé par : C : Coefficient de ruissellement pondéré I : Pente moyenne du bassin versant A : Aire du bassin (ha) K, a, b, g : facteurs correctifs dépendant de la durée et de l’intensité de la pluie, du temps de concentration…

Les eaux pluviales • Découpement géographique – 3 zones de pluviométrie homogène

• Caractéristiques données – Intensité du phénomène – Temps de parcours entre la chute et l’évacuation à l’éxutoire

• Documents de référence – Instructions techniques 1977

Les eaux pluviales • Modélisation du débit de pointe – Méthode rationnelle : Qp = C.i.A (m3/h) C : Coefficient de ruissellement pondéré i : Intensité moyennes de la pluie (mm/h) A : Aire d’apport (ha) – Méthode superficielle (préconisé par l’arrêté de 1977) Qp = K.Ia.Cb.Ag C : Coefficient de ruissellement pondéré I : Pente moyenne du bassin versant A : Aire d’apport (ha) K, a, b, g : facteurs correctifs dépendant de la durée et de l’intensité de la pluie, du temps de concentration…

Les eaux pluviales • Modélisation du débit de pointe – Le coefficient C tient compte de plusieurs paramètres : • Urbanisation et topographie du site • Perméabilité et Végétalisation des sols • Influence directe sur le temps de concentration

Les eaux pluviales

Les eaux pluviales • Modélisation du débit de pointe – Pour les 3 régions, sur la base d’études statistiques, des formules d’utilisation courante ont été établi pour des périodes de retour de 1, 2, 5, 10 … jusqu’à 100 ans. – Essayer d’anticiper et de prévoir le changement de climat – Pour ne pas surdimensionner les réseaux, on peut prévoir : • De déverser une partie des effluents dans le milieu naturel (une fois le sol lavé) ou de favoriser l’infiltration (sol perméable) • De prévoir des bassins de rétention : diffusion de l’eau à évacuer puis restitution différée

Les eaux pluviales

 Modélisation du débit de pointe • Homogénéisation sur un bassin versant hétérogène

M : allongement du bassin, pouvant amené des corrections sur Qp

Les eaux usées domestiques  Il s’agit d’un effluent pollué qui comprend les eaux ménagères et les eaux vannes provenant des WC. Les agents polluants sont : • La matière en suspensions : volatile, décantable ou non • Les matières dissoutes

 Paramètres de caractérisation : • DBO (mg/l) : Demande Biologique en Oxygène, il s’agit de la quantité d’oxygène dépensée par voie aérobie pour la dégradation des matières organiques. Elle est mesurée à 5 jours / litre d’éffluent DB05 • DCO (mg/l) : demande chimique en oxygène, il s’agit de la quantité d’oxygène nécessaire à la dégradation des matières organiques. Elle représente la teneur totale de l’eau en matière organique • COT : carbone organique total, mesuré par combustion des matières organiques • La teneur en azote organique et oxydé • La présence de matières grasses et de métaux • La présence de micro-organismes, virus et parasites

Modélisation du débit de pointe

Les eaux usées domestiques • Rejet journalier moyen d’un habitant

Les eaux usées domestiques • Quantité d’eau consommée – Dépend de la densité de population • Zone rurale (100 à 150 l/jours) • Zone urbaine (180 à 250 l/jours) • Grand centre urbain (300 à 500 l/jours)

– Tient compte des pertes dans le réseau d’alimentation ou non rejeté à l’égout (ex : lavage de voiture) : 30 % – Consommation pouvant présenter des grandes variations d’un jour à l’autre ou d’une saison à l’autre (ex : station balnéaire), il faut retenir le pic de consommation pour le dimensionnement

Les eaux usées domestiques • Pour le dimensionnement des réseaux, il faut tenir compte d’un débit minimal assurant un autocurage des canalisations

Les eaux usées domestiques • Variation du rejet d’eaux usées au cours de la journée (liée à la variation de consommation)

– Q j (m3/j): débit journalier moyen – Qi (% de Q j) : débit instantanée – Qm (l/s) : débit moyen au cours de la journée – Qp (l/s) : débit de pointe • Qp = Cp.Qm • Cp : coefficient de pointe – Cp = a + b/(Qm)0,5 – a : 1,5 – b : 1 à 2,5 en fonction de Qm – Cp varie entre 1,8 et 4 (norme NF EN 752 4)

Dimensionnement des canalisations • Calculer les diamètres et pentes des tronçons de canalisation en fonction de : – La quantité d’effluent à évacuer

– La nature de l’effluent – Les caractéristiques du matériau constituant les tuyaux – La longueur et les différents accidents du parcours

Dimensionnement des canalisations • Le réseau est constitué d’un certain nombre de rameaux avec des tronçons se rejoignant à des nœuds. •

Après avoir calculé la valeur du débit dans chaque tronçon, on peut calculer la pente et le diamètre des canalisations.

Q Débit

(m3/s)

= S (m²) . V (m/s)

Section transversale de la canalisation occupée par l’effluent

Vitesse de l’effluent fonction de la pente et d’un coefficient de frottement

Dimensionnement des canalisations

Dimensionnement des canalisations • La formule de Chézy est couramment utilisée : – V = C.(R.I)0,5 R : rayon hydraulique (m) (Surface liquide/Périmètre mouillée) I : pente moyenne du tronçon C : coefficient de Bazin C=87/(1+g/R0,5) avec g lié au frottement à la paroi (interaction fluide/rugosité parois)

Dimensionnement des canalisations – Pour des eaux pluviales ou un réseau unitaire (pluviale prépondérante): g=0,46 ce qui donne la formule simplifiée V = 60.R3/4.I0,5 – Pour des eaux usées g=0,16 ce qui donne la formule simplifiée V = 70.R2/3.I0,5 – Lorsque les conduites sont en PVC et que les joints et la surface sont parfaitement lisses, il est admis de majorer de 20% les débits calculées par ces formules

Dimensionnement des canalisations • La formule de Manning strickler est utilisée dans les cas simples : – V = k.R2/3.I0,5 avec k un coefficient d’écoulement • La canalisation ne doit pas être mis en charge • Pour assurer l’autocurage de la canalisation, il faut avoir une vitesse du fluide à section pleine de 1m/s pour une section circulaire et de 0,9 m/s pour un ovoïde • Le diamètre minimal des canalisations est fixé à 20 cm (circulaire de 1977) • Attention, le débit max n’est pas atteint quand la canalisation est pleine!

Dimensionnement des canalisations

• Applications de la formule de Manning calcul de la vitesse et du débit en fonction de la hauteur de remplissage pour une canalisation circulaire en béton Qmax

Vmax

Dimensionnement des canalisations

Dimensionnement des canalisations • Abaque : formule de Bazin pour les eaux pluviales

DiAbaque : formule de Bazin pour les eaux usées mensionnement des canalisations

Dimensionnement des bassins de retenue

Cours de V.R.D. Voirie et Réseaux Divers

3- Assainissement partie B : Composition et technologie des réseaux

• Un réseau d’assainissement a pour objet la collecte des eaux usées et pluviales et pour objectif la protection du milieu naturel. • Les ouvrages d’assainissement comprennent: – Des ouvrages principaux – Des ouvrages annexes

Eléments constitutifs du réseau • Les ouvrages principaux correspondent au développement de l’ensemble du réseau jusqu’à l’évacuation à l’exutoire et l’entrée des effluents dans la station d’épuration. • Ces tuyaux se présentent par tronçons de diamètre croissant de l’amont vers l’aval. • On réserve l’appellation de collecteur visitable aux grands diamètres ou aux sections spéciales.

Eléments constitutifs du réseau • Suivant la grandeur de leur section, on les classe ainsi: • Collecteurs principaux – D > 800 mm et jusqu’à 2,65 m (visitable si cunette + banquette) – De forme ovoïde ou circulaire – Coulés en place ou préfabriquée

• Collecteurs secondaires – D situé entre 400 et 800 mm – Généralement de forme cylindrique

• Collecteurs tertiaires – D inférieur ou égal à 300 mm

Eléments constitutifs du réseau • Les ouvrages annexes: • Ils sont constitués par tous les dispositifs de raccordement, d’accès, de réception des eaux usées ou d’engouffrement des eaux pluviales et par les installations ayant pour rôle fonctionnel de permettre l’exploitation rationnelle du réseau tel que: – Déversoir d’orage – Bassins de stockage …

Eléments constitutifs du réseau • Tous ces ouvrages sont conçus et calculés pour résister aux charges permanentes et aux surcharges roulantes des véhicules circulant sur la voie publique. • Le matériau constitutif des tuyaux doit résister également aux corrosions externes et internes dues à la nature des eaux usées. • Un réseau doit être étanche, tant pour les eaux usées à l’intérieur des canalisations qu’à l’extérieur, afin d’éviter l’introduction dans les canalisations des eaux contenues dans le sol. • Le manque d’étanchéité introduit une surcharge hydraulique qui nuit considérablement à l’efficacité de la station d’épuration et augmente les coûts d’exploitation des station.

Collecteurs et canalisations • Caractéristiques exigées Surcharge de circulation – Résistance à l’écrasement – Résistance à la flexion – Résistance à l’abrasion et à la corrosion – Étanchéité

Collecteurs et canalisations Cunette: Zone d'écoulement au fond d'un collecteur équipé d'une ou de deux banquettes de visite.

Exemple: Égout visitable (c'est à dire d'une hauteur supérieure à 1.80 m) aménagé avec un ou deux quais en béton appelés banquettes et permettant le passage du personnel "à sec".

Collecteurs et canalisations • Matériaux utilisés : – Béton armé à haute compacité (procédé de fabrication adapté : centrifugation, vibration, compaction radiale) – Grés, fonte, PVC, Polyester renforcé de fibres de verre

Collecteurs et canalisations • Critère de choix des matériaux – Nature de la canalisation • • • • •

Résistances mécaniques Résistances à l’abrasion Résistances aux attaques chimiques Étanchéité Masse/mètre linéaire

– Conditions d’utilisation • • • • •

Nature et agressivité des effluents Qualité des sols Pérennité recherchée Coût Facilité de mise en œuvre

Collecteurs et canalisations • Canalisation en béton – Matériau le plus utilisé (aussi vrai pour les regards et autres ouvrages) – Préfabriqué préférable (contrôle + économie du temps de prise) – Importance de la composition qui doit assurer une bonne résistance mécanique mais surtout une porosité très faible assurant une résistance aux agents corrosifs – Prohibée dans le cas d’effluents industriels trop acides (pH < 6) et dans les sols trop acides – Recours aux armatures • Béton non armé pour 150 < D < 600 mm • Cage d’armatures pour 400 < D < 2800 mm • Âme en tôle pour 400 < D < 2400 mm

Collecteurs et canalisations • En béton armé à section circulaire • Pour pouvoir être dit armé, un tuyau doit comporter deux séries d’armatures: – Des barres droites, appelées génératrices – Des spires d’un pas régulier maximal de 15 cm.

• Les fabricants produisent actuellement des tuyaux en BA en plusieurs séries 90 A et 135A, exceptionnellement 165A et 200A correspondant à une charge minimale à l’écrasement rapportée à la surface diamétrale intérieure de 90 à 135 kN/m².

Collecteurs et canalisations • Canalisation en béton non armé à section circulaire: – Ils sont fabriqués mécaniquement par un procédé assurant une compacité élevée du béton – La longueur utile ne doit pas dépasser 2,50 m. – Trois classes de béton : 60B 90B 135B correspondant à une charge minimale à l’écrasement rapportée à la surface diamétrale intérieure de 60,90 ou 135 kN/m². – Les tuyaux non-armés ont une rupture brutale. – Les principaux joints sont de type emboîtement à gorge pour joint élastomère.

Collecteurs et canalisations Canalisation en PVC (polychlorure de vinyle) PVC Compact

PVC Multicouche

PVC Alvéolaire

Les couches externe et interne en PVC-U sont reliées entre elles soit par une couche intermédiaire à base de PVC expansé, soit par des nervures axiales en PVC formant des alvéoles. Les résistances mécaniques sont améliorées en particulier au niveau de la rigidité annulaire et de la résistance à la flexion.

Collecteurs et canalisations – Les produits à parois structurées présentent de meilleures résistances mécaniques – Emboîture à une extrémité + utilisation d’un joint élastomère pour assurer l’étanchéité – Longueur de 3 à 6 m – Pour le PVC, le diamètre nominal DN correspond au diamètre extérieur DE, il s’échelonne de 100 à 1100 mm – Deux types de résistances mécaniques (rigidité annulaire) : • CR 4 > 4 kN/m² • CR 8 > 8 kN/m² – Hauteur de remblaiement à calculer en fonction des charges roulantes et en accord avec le fabricant – Utilisation possible en faible pente – Ne nécessite pas d’engins de levage (42 kg pour un tuyau de 6 m et de diamètre 250)

Regards • Les regards sont implantés conformément aux plans du projet. • Ils ont des fonctions diverses selon leur position au sein du réseau d’assainissement. • Ils se présentent sous différentes forme comme présentées sur les diapositives • Simples, à écoulement direct, avec une réserve en fond assurant la décantation des matières minérales en suspension, siphoïdes afin d’éviter le passage de déchets et la remontée des odeurs, ou recevant un panier pour retenir les matières solides.

Regards • Plusieurs fonctions – – – – –

Accès au réseau Entretien Raccordement des branchements Collecte des eaux Contrôle des débits

• Plusieurs types – – – –

Écoulement direct A recueilli (décantation) Siphoïde (odeurs) A panier (filtres)

• Plusieurs matériaux – – – –

Béton Fonte PVC Polyéthylène

Section:

Les regards • Les regards sont implantés conformément aux plans du projet. • Ils ont des fonctions diverses selon leur position au sein du réseau d’assainissement. • Ils se présentent sous différentes forme comme présentées sur la figure: • Simples, à écoulement direct, avec une réserve en fond assurant la décantation des matières minérales en suspension, siphoïdes afin d’éviter le passage de déchets et la remontée des odeurs, ou recevant un panier pour retenir les matières solides. • Ils sont réalisés soit en béton coulé sur place soit en beton préfabriqué soit en résines de synthèse

Regards • A écoulement direct: – Une réserve en fond assure la décantation des matières minérales en suspension

• Siphoïdes:

A panier

pour retenir les matières solides.

Regards • Regard coulé en place

Regards • Regards en béton préfabriqué – Un fond composé d’un radier avec ou sans cunette – Un ou plusieurs éléments droits – Un dispositif d’obturation (tampon, grilles) – Étanchéité entre éléments par joints caoutchouc ou plastique • Regards PVC ou polyéthylène – Préfabriqué et monobloc – Tampon de même nature – Zone non circulable (ne supporte que des faibles charges)

Regards • Les cheminées de visite (béton armé) – Permet l’accès au réseau d’assainissement pour en effectuer la vérification et/ou l’entretien (curage) que les collecteurs soient visitables ou non – Implantations à intervalles réguliers si collecteurs visitables (100 m) – Implantations à chaque point particulier (jonction, changement de pente..) sinon (distance max : 40 à 50 m) • Dispositifs de fermeture:

regards • La distance entre deux regards de visite ne doit pas excéder 40 à 50 m pour les collecteurs non visitables et 100 m pour les autres. Les cheminées de visite peuvent également servir de regard de branchement. • Sur la figure, on voit le dispositif de fermeture composé d’un cadre de forme carrée ou circulaire et d’un tampon de couverture en béton, en fonte ou en acier.

Regards • Cheminées de visites en béton préfabriqué • un fond composé d’un radier avec une cunette. • une cheminée verticale composée de plusieurs éléments droits équipée d’échelons si la profondeur est supérieure à 1,50 m. • une tête réductrice permettant de réduire la section de la cheminée à celle du passage libre. • un élément supérieur qui supporte le cadre du tampon de fermeture. •L’étanchéité est assurée par l’emboitement des éléments complété à l’aide d’une garniture souple en caoutchouc ou en élastomère, compatible avec la nature de l’effluent.

Regards • Cheminées de visites en béton préfabriqué

Les branchements à l’égout • Il permet de raccorder un bâtiment au réseau unitaire ou séparatif auquel il doit être raccordé.

• Il dépend – Du débit et de la quantité des eaux rejetées – Du type de collecteur et de sa profondeur – Du niveau de sortie du réseau privé – De la présence d’électricité – De la possibilité de desservir plusieurs constructions

Branchement au réseau • L’établissement du premier branchement incombe au propriétaire; • Cette obligation résulte de l’application des dispositions de l’ordonnance n° 58-1004 du 23 octobre 1958. • Les branchements doivent répondre aux prescriptions du règlement sanitaire qui impose que les branchements soient équipés: – De dispositifs étanches – De canalisations capables de résister au moins à la pression résultant de la dénivellation mesurée depuis le niveau de la voie publique. • Le respect de cette prescription est fondamentale: – En cas de mise en charge du réseau public, c’est une garantie contre le risque d’inonder les sous-sols et caves pour lesquels aucune obligation n’est faite à la collectivité de les assainir.

Branchement au réseau • Un branchement particulier comprend 3 parties essentielles: – Le regard de façade – La canalisation de branchement – Le dispositif de raccordement au réseau

Vue en plan

Ouvrages de collectes des eaux pluviales • Les regards en pied de chute – Utilisés pour récupérer les eaux de ruissellement sur les toits en chute de gouttière – Petit ouvrage en béton préfabriqué qui doit être posé sur un sol correctement compacté • Les regards à grilles – Ouvrages ponctuels couverts d’une grille permettant la collecte des eaux – La grille, plate ou à deux versants, doit résister à la charge qu’elle supporte • Série légère pour voie piétonne • Série lourde pour chaussée – Placée au point bas des voies pour recueillir les eaux de ruissellement – Distance entre 2 regards : 30 à 50 m – Surface des vides > 30 % de la grille – fentes entre 10 et 25 mm

• Ces ouvrages de collecte sont destinés à recueillir ou à canaliser les eaux pluviales et les eaux de ruisselement ou de lavage des surfaces revêtues. Ils regroupent les regards en pied de chute, les regards à grille, les avaloirs, les siphons de sol, les caniveaux et les fossés. • Les regards en pied de chute permettent le raccordement d’une chute verticale sur une canalisation à faible pente. Positionnés contre les parois des bâtiments, ils sont généralement posé sur un terrain remblayé. Le sol doit être bien compacté pour éviter tout tassement qui entrainerait un désordre au niveau de la jonction entre la conduite et la paroi du regard.

Ouvrages de collectes des eaux pluviales

• Regard de pied de descente d’EP: arrivée sur le dessus

Ouvrages de collectes des eaux pluviales • Regard de pied de descente d’EP: arrivée latérale

Ouvrages de collectes des eaux pluviales • Regard à grille concave

• Regard simple ou à grille jumelées

Ouvrages de collectes des eaux pluviales Les avaloirs ou bouches d’égout • Généralement en point bas de la voie

Placés le long des bordures de trottoirs Ils sont constitués:  Un radier lisse qui présente une pente soit vers la canalisation d’évacuation soit du côté opposé à celle-ci lorsque la décantation est prévue  Des parois verticales parfaitement lisses avec des angles arrondis aux jonctions entre parois et radier

Ouvrages de collectes des eaux pluviales Les avaloirs ou bouches d’égout •

Un compartiment inférieur éventuel de dessablage ou de décantation muni ou non d’un panier amovible arrêtant les déchets.

•

Un dispositif éventuel formant siphon complété d’un by-pass de ventilation

•

Un cadre supportant le dispositif de fermeture

•

Une bouche d’engouffrement pouvant être munie d’un grille arrêtant les déchets et les feuilles.

Ouvrages de collectes des eaux pluviales • Les avaloirs ou bouches d’égout – Sous trottoir non siphoné

Ouvrages de collectes des eaux pluviales • Les avaloirs ou bouches d’égout – Sous trottoir à sortie arrière siphonné

Ouvrages de collectes des eaux pluviales • Les caniveaux – Ouvrages linéaires qui recueillent les eaux de ruissellement sur une certaine longueur pour les amener au regards puis au collecteur – De part et d’autres de la voie:

Ouvrages de collectes des eaux pluviales • Les caniveaux – Caniveau central:

Ouvrages annexes • Les clapets antiretour – Placés en tête de batîment pour éviter un refoulement • Les siphons disconnecteurs – Pour éviter que de gros éléments entrent dans le collecteur • Les séparateurs (bassin de décantation) – De boue – De graisse – De fécule de pomme de terre – De liquide léger • Les réservoirs de chasse – Pour assurer le curage de réseau où la pente n’est pas suffisante pour l’autocurage

Ouvrages annexes • La station de relèvement – Installées dès que la pente est insuffisante pour atteindre l’unité de traitement – Comprend une fosse en béton ou en matériau de synthèse dans laquelle sont implantées une ou plusieurs pompes. – Des électro-pompes assurent le transfert dans la conduite de refoulement dont le diamètre est déterminé pour recevoir le débit maximal des pompes – Un dégrillage arrête les déchets qui pourraient obstruer le canal des pompes et un bac de dessablage retient les matières minérales afin d’éviter l’abrasion – L’installation est complétée par un tableau de commande électrique, une série de vanne d’isolement pour chacune des pompes et un clapet antiretour.

Ouvrages annexes • La station de relèvement