EP0230918A2 - Dispositif pour drainer des sols en profondeur - Google Patents

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EP0230918A2
EP0230918A2 EP87100467A EP87100467A EP0230918A2 EP 0230918 A2 EP0230918 A2 EP 0230918A2 EP 87100467 A EP87100467 A EP 87100467A EP 87100467 A EP87100467 A EP 87100467A EP 0230918 A2 EP0230918 A2 EP 0230918A2
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Jean-Claude Gress
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D19/00—Keeping dry foundation sites or other areas in the ground
    • E02D19/06—Restraining of underground water
    • E02D19/10—Restraining of underground water by lowering level of ground water
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/02—Improving by compacting
    • E02D3/10—Improving by compacting by watering, draining, de-aerating or blasting, e.g. by installing sand or wick drains
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/2713—Siphons
    • Y10T137/2842—With flow starting, stopping or maintaining means

Definitions

  • the present invention relates to a device for draining the soil at depth, by siphoning off the water collected by one or more drains placed in the ground.
  • the drainage is carried out, either by pumping by filtering points connected to a vacuum pump or by wells equipped with pumps, or by gravity evacuation when it is possible by subhorizontal drains, trenches, walls or draining spurs, the waters possibly being able to be pumped in the case of trenches or walls if gravity evacuation is not possible.
  • Draining trenches are only possible for a maximum depth of four meters.
  • the draining walls, variants of the trenches, require an implementation technique equivalent to that of the molded walls and are therefore very expensive and the draining spurs have a very limited effectiveness.
  • the present invention aims to overcome the drawbacks of the state of the art which has just been commented on by proposing a drainage device by siphoning, capable of operating permanently and autonomously without risk of defusing, and therefore not requiring d '' repeated interventions or systematic monitoring.
  • the drain of Figure 1 is vertical, but any inclination of the vertical to the horizontal is possible without the principle operation being changed.
  • the drain is either placed in a preliminary drilling, or beaten, vibrated or launched according to known techniques.
  • It essentially consists of a tube, for example made of plastic material suitable for this use.
  • This tube comprises over the greater part of its length a part 1 provided with perforations and forming a strainer and representing by its function the drain proper. At its lower end, it is closed and its walls are full to form a bowl or tank 2.
  • It is further surmounted by a tubular part with solid walls 4 open upwards.
  • This upper part 4 further comprises at least one lateral duct 5 and opens out at the top in a manhole.
  • a siphoning pipe 6 plunges permanently by its lower end 3 into the bowl 2, rises inside the drain to exit therefrom through the lateral duct 5 and, after a possible intermediate section 11 which may be close to the horizontal, for the road crossing, descend to an outlet at its end 8 located at altitude at the upper edge of the bowl 2 so that the siphon effect can play without this bowl 2 can be emptied by the siphon effect.
  • the siphon tube 6 is constantly submerged in the bowl 2 which can never empty, the siphon can in no case be defused on this side, even when the ply 9, 10 has been folded down at the upper edge of the bowl 2, or for example in the dry period, it has fallen to a lower level.
  • the siphon will obviously no longer be active since there will be no more water to drain, but will automatically resume its activity as soon as new infiltrations occur in the drain and the water level tends to go back up there.
  • the siphon can be doubled or tripled by tubes mounted in parallel side by side but of different diameters, one replacing the other according to local and / or momentary circumstances.
  • the siphon tube or tubes from their exit from the drain by the lateral conduit 5, that is to say in the intermediate part 11 and the downward part 12, will be housed in a protective sheath itself protected in the trench by conventional sanding.
  • the drain is filled by adding water to a level higher than the highest point of the siphon tube 6, or else a suction is carried out by the outlet 8 of the siphon, or , preferably, water is injected from outlet 8, which has the advantage of expelling all the air present in the siphon.
  • siphon drains according to the invention When the siphon drains according to the invention are placed in the ground in the dry period, they can be primed immediately by filling, as already said, and they will be ready to flow without further intervention, as soon as, in the wet period, the level of the sheet will be raised above that of the upper edge of the bowls 2, which has a considerable advantage over the conventional siphoning technique.

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Abstract

Chaque drain comprend un tube muni de perforations dans sa partie médiane (1), à parois pleines et bouché à sa partie inférieure pour former une cuvette (2), et à parois pleines et ouvert à sa partie supérieure (4). Un tuyau de siphonnage (6) plonge à sa partie inférieure (3) en permanence dans la cuvette (2), remonte dans le tube (1) pour ressortir par un conduit latéral (5) et redescendre vers une sortie d'exutoire (8). La sortie (8) est au même niveau que le bord supérieur de la cuvette (2) si bien que l'extrémité (3) du tuyau (6) est toujours immergée et que le siphon ne peut se désamorcer même en période sèche et ne nécessite pas d'intervention.

Description

  • La présente invention concerne un dispositif permettant de drainer les sols en profondeur, en siphonnant l'eau captée par un ou plu­sieurs drains placés dans le terrain.
  • Traditionnellement, le drainage est effectué, soit par pompage par des pointes filtrantes reliées à une pompe à vide ou par des puits dotés de pompes, soit par évacuation gravitaire quand elle est possible par des drains subhorizontaux, tranchées, parois ou éperons drainants, les eaux pouvant éventuellement être pompées dans le cas des tranchées ou parois si l'évacuation gravitaire n'est pas possible.
  • Ces solutions présentent toutes de sérieux inconvénients. Ainsi le pompage assujettit aux contraintes du dispositif d'exploitation néces­saire. Les drains subhorizontaux posent des poblèmes d'accessibilité des engins de forage, du fait de la pente nécessaire et de la situation sub-­horizontale, la pénétration de la formation aquifère est peu efficace, et en outre, les surfaces de glissement du terrain coupent ces drains qui sont cisaillés.
  • Les tranchées drainantes, elles, ne sont envisageables que pour une profondeur maximale de quatre mètres. Les parois drainantes, variantes des tranchées, demandent une technique de mise en oeuvre équivalente à celle des parois moulées et sont donc très chères et les éperons drainants ont une efficacité très limitée.
  • Dans le brevet FR 737 965, sans qu'un exemple en soit représen­té ou même véritablement décrit, a été envisagé de substituer aux drains subhorizontaux, quand leur forage présente trop de difficultés, des drains ou trous verticaux qui seraient évacués par siphonnage. Les siphons évoqués doivent se terminer en vue de l'amorçage par des soupapes permettant la sortie d'eau mais non la rentrée d'air et l'amorçage, ou le réamorçage,nécessite le raccordement à un dispositif d'aspiration par pompe à eau ou à vide et, lorsque l'évacuation a atteint un certain degré, le siphon se désamorce automatiquement et devra être réactivé régulièrement (quotidiennement) par du personnel muni de pompes à main à postes fixes ou portatives, à moins qu'un dispositif de pompe motorisée ne soit installe à demeure pour fonctionner en permanence. Cette technique provoque une alternance de descentes et de remontées d'eau, ce qui va à l'encontre de la recherche de la stabilité même du terrain. Par ailleurs, les trous de drainage à siphonner pouvant se trouver dans des sites très variés, souvent difficiles d'accès, les besoins en matériel et en person­nel d'intervention et de surveillance sont considérables, aussi cette technique a-t-elle été abandonnée au profit des solutions évoquées plus haut, relativement moins dispendieuses malgré leur coût très élevé.
  • La présente invention vise à surmounter les inconvénients de l'état de la technique qui vient d'être commenté en proposant un dispo­sitif de drainage par siphonnage, susceptible de fonctionner en permanence et de façon autonome sans risque de désamorçage, et ne nécessitant donc pas d'interventions répétées ni de surveillance systématique.
  • Les caractéristiques de l'invention qui font l'objet des revendications et certains avantages apparaitront à la lumière de la description qui suit et pour l'intelligence de laquelle on se référera aux dessins, dont :
    • - la figure 1 illustre en coupe très schématique le principe d'un dispo­sitif de drain-siphon selon l'invention,
    • - la figure 2 montre en coupe et perspective un exemple de mise en oeuvre du dispositif selon l'invention pour le drainage en amont d'une route sur un site en dévers.
  • Dans ce qui suit, l'invention est exposée en prenant l'exemple du drainage du côté amont d'une route sur un site en dévers où le terrain est susceptible de glisser. Il est clair que cet exemple n'est nullement limitatif et que l'invention peut trouver son application dans bien d'au­tres cas,comme cela apparaitra clairement à l'homme du métier.
  • Le drain de la figure 1 est vertical, mais toute inclinaison de la verticale à l'horizontale est possible sans que le fonctionnement de principe en soit changé. Le drain est soit placé dans un forage préalable, soit battu, vibré ou lancé selon les techniques connues. Il est essentiel­lement constitué par un tube, par exemple en matériau plastique approprié à cette utilisation. Ce tube comporte sur la plus grande partie de sa longueur une partie 1 munie de perforations et formant crépine et repré­sentant par sa fonction le drain proprement dit. A son extrémité inférieure, il est fermé et ses parois sont pleines pour former une cuvette ou réservoir 2. Il est en outre surmonté par une partie tubulaire à parois pleines 4 ouverte vers le haut. Cette partie supérieure 4 comporte en outre au moins un conduit latéral 5 et débouche en haut dans un regard de visite,fermé comme il est usuel,par un couvercle 7 formant avantageu­sement bouche à clé conventionnelle. Les eaux d'infiltration en provenance de la nappe aquifère amont 9 (figure 2) pénétrent le drain par la partie crépinée 1 et le remplissent jusqu'à un certain niveau supérieur au bord supérieur de la cuvette 2 en rabattant la nappe (référencée par 10 en aval).
  • Dans le tube, un tuyau de siphonnage 6 plonge en permanence par son extrémité inférieure 3 dans la cuvette 2, monte à l'intérieur du drain pour en ressortir par le conduit latéral 5 et, après une section intermédiaire éventuelle 11 qui peut être proche de l'horizontale, pour la traversée de route, redescendre vers un éxutoire à son extrémité 8 située en altitude au niveau du bord supérieur de la cuvette 2 pour que l'effet de siphon puisse jouer sans que cette cuvette 2 puisse être vidée par l'effet de siphon.
  • Compte tenu de la pression atmosphérique, des pertes de charge dans le tube de siphonnage 6, et autres phénomènes de cavitation et de dégazage, on veillera, pour un fonctionnement fiable, à ce que les diffé­rences d'altitude entre le point le plus haut du tube 11 et respectivement le niveau supérieur de la cuvette 2 et l'extrémité d'éxutoire 8, ou le niveau d'eau d'un puits ou bassin où se trouverait cette extrémité 8, n'excède pas 9 mètres.
  • De ce qui précède, il est clair que l'extrémité 3 du tube siphon 6 étant constamment immergée dans la cuvette 2 qui ne peut jamais se vider, le siphon ne peut en aucun cas se désamorcer de ce côté, même lors­que la nappe 9, 10 a été rabattue au niveau du bord supérieur de la cuvette 2, ou par exemple en période sèche, elle est tombée à un niveau inférieur. Dans ce cas, le siphon ne sera évidemment plus actif puisqu'il n'y aura plus d'eau à drainer, mais reprendra automatiquement son activité dès que de nouvelles infiltrations se produiront dans le drain et que le niveau d'eau aura tendance à y remonter.
  • Un problème d'entrée d'air dans le tube siphon 6 par son extré­mité d'éxutoire 8 pouvant se poser , on évitera cet incident en donnant à cette extrémité 8 une forme relevée, par exemple en crosse comme représenté aux dessins. De même, cette extrémité 8, toujours placée en un site où la topographie permet d'assurer la dénivelée requise, comme évoqué plus haut, pourra être disposée dans un puits du type connu comme puits de trop-plein ou dans un puisard dont le niveau peut être éventuellement maintenu par pompage classique.
  • Comme déjà évoqué plus haut, des phénomènes de cavitation et de dégazage pourraient dans des conditions extrêmes, se produire dans le tube siphon 6 et engendrer des poches à la partie haute de celui-ci et nuire au bon fonctionnement. Ces phénomènes dépendent en grande partie de l'état de surface interne du tube siphon 6 et du débit de siphonnage. Aussi utilisera-t-on de préférence des tuyaux en matériaux plastiques, par exemple du type connu sous la dénomination RILSAN qui semblent donner d'excellents résultats.
  • En outre, selon le régime des eaux souterraines propre au sol, on pourra doubler ou tripler le siphon par des tubes montés en parallèle côte à côte mais de différents diamètres, l'un suppléant l'autre selon les circonstances locales et/ou momentanées.
  • Avantageusement, de plus, le ou les tubes siphons, depuis leur sortie du drain par le conduit latéral 5, c'est-à-dire dans la partie intermédiaire 11 et la partie descendante 12, seront abrités dans une gaine de protection elle-même protégée en tranchée par un calage au sable conventionnel. La profondeur d'enfouissement dans la tranchée, de même que la profondeur des conduits latéraux 5 ou de la sortie d'éxutoire 8 par rapport à la surface du sol, seront suffisantes pour constituer une garde au gel.
  • On notera que la technique qui vient d'être décrite permet de mettre en oeuvre les drains de façon isolée, ou en parallèle vers un éxutoire commun,éventuellement dans un puits de trop-plein, ou encore, en cascade, un drain amont étant siphonné dans un drain aval, ces montages pouvant être combinés de toute manière localement appropriée y compris en coopération avec des drains subhorizontaux classiques.
  • Comme déjà dit, on a toujours un niveau d'eau résiduel dans la cuvette 2, ce qui empêche le siphon de se désamorcer et le remet en débit dès que des infiltrations se présentent pour faire remonter ce niveau.
  • Pour le premier amorçage, trois solutions sont indiquées : on remplit le drain par apport d'eau jusqu'à une cote supérieure au point le plus haut du tube siphon 6, ou bien on procède à une aspiration par la sortie 8 du siphon, ou,de préférence, on injecte de l'eau à partir de la sortie 8, ce qui a l'avantage de chasser tout l'air présent dans le siphon.
  • Lorsque les drains siphons selon l'invention sont mis en place dans le terrain en période sèche, on peut les amorcer immédiatement par remplissage, comme déjà dit, et ils seront prêts à entrer en débit sans autre intervention,des que, en période humide, le niveau de la nappe sera remonté au-dessus de celui du bord supérieur des cuvettes 2, ce qui présente un avantage considérable par rapport à la technique de siphonnage classique.

Claims (7)

1.- Dispositif pour drainer les sols en profondeur par siphon­nage de l'eau captée par des drains placés dans le terrain, caractérisé par le fait que chaque drain comprend un tube muni de perforations dans sa partie médiane (1), à parois pleines et bouché à sa partie inférieure pour former une cuvette (2) et à parois pleines et ouvert à sa partie supérieure (4), cette partie supérieure (4) étant munie d'un conduit latéral (5), au moins un tuyau de siphonnage (6) plongeant en permanence par son extrémité inférieure (3) dans la cuvette (2), remontant à l'intérieur du tube (1) pour sortir par le conduit latéral (5) et redes­cendre (11, 12) vers un exutoire (8) situé,en altitude,au niveau du bord supérieur de la cuvette (2).
2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie supérieure (4) du drain est surmontée d'un couvercle formant regard de visite (7).
3.- Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par le fait que l'extrémité d'exutoire (8) du tuyau de siphon­nage (6, 11, 12) est relevée en forme de crosse.
4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'extrémité d'exutoire (8) du tuyau de siphon­nage baigne dans un puisard ou puits de trop-plein.
5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la différence d'altitude entre le point le plus haut du tuyau de siphonnage (6) et respectivement le bord supérieur de la cuvette (2) et la sortie d'exutoire (8) est au plus égale 9 mètres.
6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que pour un même drain, il comporte plusieurs tuyaux de siphonnage (6) de diamètres différents.
7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la partie du ou des tuyaux de siphonnage (11, 12) entre le conduit latéral (5) et la sortie d'exutoire (8) est abritée dans une gaine de protection.
EP19870100467 1986-01-20 1987-01-15 Dispositif pour drainer des sols en profondeur Expired - Lifetime EP0230918B1 (fr)

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