EP1553228B1 - Procédé de réalisation de barrières de contrôle de circulation des eaux souterraines et barrière obtenue par ce procédé - Google Patents
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- EP1553228B1 EP1553228B1 EP04292960A EP04292960A EP1553228B1 EP 1553228 B1 EP1553228 B1 EP 1553228B1 EP 04292960 A EP04292960 A EP 04292960A EP 04292960 A EP04292960 A EP 04292960A EP 1553228 B1 EP1553228 B1 EP 1553228B1
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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
- E02D19/12—Restraining of underground water by damming or interrupting the passage of underground water
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- E02D19/18—Restraining of underground water by damming or interrupting the passage of underground water by making use of sealing aprons, e.g. diaphragms made from bituminous or clay material
Definitions
- the present invention relates to a method for producing groundwater circulation control barriers and a barrier as obtained by the implementation of the method.
- the invention relates to the production of an underground barrier which makes it possible to control the circulation of groundwater in a water flow zone and, more particularly, in the case where this barrier has to be realized. in terrain with karstic rocks with large cracks or hoses with large water circulation.
- the walls may consist of molded walls made of concrete or plastic concrete which are obtained by first making a trench in the ground and filling the trench with concrete, excavated walls or vibrofoncés under self-hardening grout or still the prefabricated walls installed in grout.
- this technique can not be used. Indeed, it is necessary that the walls of the trench ensure the containment of concrete or grout that is put in place. This confinement can not be obtained if the soil consists for example of karstic rocks with large cracks or hoses with large water circulation. It is understood that, because of the significant crevices of the rock, the concrete or grout will immediately flow out of the trench making it impossible to achieve the wall.
- a method of making an underground barrier and such a barrier according to the preamble of claim 7 is disclosed in US 6,554,544 .
- a first object of the present invention is to provide a method for the realization of underground barriers in terrain with significant crevices.
- limited sealing it is meant that the seal is achieved, for example, with concrete or grout, only in the areas of the trench corresponding to its bottom and vertical end walls, and that the sealing means do not fill the entire trench.
- Another advantage of the invention is that, some of the panels having a controllable opening, it is possible to maintain this opening in the open position during the execution of the work, which avoids the accumulation of water in the trench. course of realization of the barrier, this water can flow through the opening made in at least some of the panels.
- At least a portion of the prefabricated panels consist of sheet piles.
- At least a portion of the prefabricated panels consist of prefabricated concrete panels.
- At least a portion of the prefabricated panels consists of plastic sheets, for example high density polyethylene (HDPE) with locks and their seal. These sheets can be reinforced by metal profiles concreted in plastic tubes integrated with said sheets.
- HDPE high density polyethylene
- Another object of the invention is a sealing barrier of the type obtained by the implementation of the method of the type defined above.
- FIG. 1 there is shown a trench 10 in which a control barrier against the flow of water must be made.
- This trench comprises a bottom 12, end side walls 14 and 16 and longitudinal vertical walls 18 and 20.
- the trench is made in such a way that the bottom is in a layer of the soil free of crevices and the vertical end walls 14 and 16.
- the longitudinal vertical walls 18 and 20 comprise crevices allowing an abundant flow of groundwater.
- the trench 10 can be made entirely before the introduction of the panels or, preferably, it is made in sections of length a little longer than the length of the prefabricated panels.
- a panel 22 made for example of reinforced concrete.
- the panel 22 has a lower edge 24, an upper edge 26 and two vertical lateral edges 28 and 30.
- the height H of the panel is equal to the height of the barrier that is to be made, and its width is equal to L.
- the lateral edges 26 and 28 of the panel are provided with mechanical connection and sealing elements constituted, for example, by sheet piles 32 and 34. At least some of the panels 22 are provided with an opening constituting a window 36 equipped with shutter means not shown.
- a first end panel 22 1 is put in place and a seal 40 in which the element 30 is engaged is made along the vertical wall 14 of the trench.
- a seal 40 in which the element 30 is engaged is made along the vertical wall 14 of the trench.
- the panel 22 1 which may consist of several sheet piles.
- a seal 42 of the lower edge 24 of the panel on the bottom of the trench to thereby seal between the panel and the bottom of the trench.
- the different panels 22 2 , etc. are successively put into place by engaging the mechanical and sealing connecting elements 30 and 32 constituted, for example, by sheet piles.
- the last panel 22 n is equipped with a fastening and sealing element 32 'which is embedded in a seal 44 made against the end wall 16 of the trench.
- the trench is filled by any suitable means.
- some panels have an opening 36 provided with controllable sealing means.
- the windows 36 are preferably left open so that the water entering the trench 10 can flow through the openings 36 and not flow into this trench due to the presence of the panels.
- the windows 36 equipped with their shutter means remotely controllable that is to say from the surface of the ground, can be opened or closed or placed in an intermediate position to allow the passage of a controlled flow of groundwater on either side of the barrier formed by the panels 22.
- the prefabricated panels used to make the barrier are elements made of concrete or reinforced concrete. It goes without saying that we can use other materials still corresponding to the definition of prefabricated panels. One could also use at least in part as prefabricated sheet piles engaged with each other. Preferably in this case, some specialized panels for example made of concrete would include openings 36 to allow a controlled flow of groundwater.
- the prefabricated panels could also consist of plastic sheets, for example high density polyethylene (HDPE) with locks and their seal. These sheets can be reinforced by metal profiles concreted in plastic tubes integrated with said sheets.
- HDPE high density polyethylene
- some panels will be prefabricated panels or panels with a concrete metal structure and equipped with an opening provided with closure means.
- FIGS. 3A to 3D show the different stages of the establishment of the end panel 22 '.
- the trench 10 is shown in which the penultimate panel 22 is already fitted with its securing element 32.
- the seal 44 made against the end wall 16 of the trench in which is fixed is also shown.
- the fastening and sealing element 34 is also shown.
- the panel 22 comprises a sheet metal structure which defines two vertical end boxes 54 and 56 provided with a vertical slot 58, 60. This metal structure also defines a window 62 and two vertical rails 64 and 66. The metal structure also comprises two tubular passages 68 and 70 which are connected to a vertical control line 72.
- the panel 22 ' is placed in the trench 10 so that the T-ends 50 and 52 of the fastening elements penetrate the vertical boxes 54 and 56 of the panel through the slots 58 and 60.
- the figure 3C shows that the caissons 54 and 56 are filled with concrete or grout, as well as the volumes limiting the slides 64 and 66. This secures the panel 22 'and makes the seal between this panel and the panel 22. and between this panel and the end wall 16 of the trench.
- a sliding hatch 74 for closing the window 62 is placed in the slides 64 and 66.
- the figure 4 shows the panel 22 'placed in the trench 10. It shows the seal 31 to seal between the bottom 12 of the trench and the lower edge 24' of the panel 22 '. This figure also shows the mobile hatch 74 equipped with a displacement control system 76.
- tubular passages 68 and 70 which pass through the panel 22 'over its entire thickness. These passages 68 and 70 allow a flow of water through the panel. These tubular passages may be closed by a closure rod 78 mounted movably in the vertical tube 72.
- the closure may be provided by one or more inflatable shutters, valves, or any other suitable means, mechanically, hydraulically or otherwise .
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Description
- La présente invention a pour objet un procédé de réalisation de barrières de contrôle de circulation des eaux souterraines et une barrière telle qu'obtenue par la mise en oeuvre du procédé.
- De façon plus précise l'invention concerne la réalisation d'une barrière souterraine qui permet de réaliser le contrôle de la circulation des eaux souterraines dans une zone d'écoulement d'eau et, plus particulièrement, dans le cas où cette barrière doit être réalisée dans un terrain comportant des roches de type karstique avec de grosses fissures ou des boyaux avec des circulations d'eau importantes.
- La réalisation de barrages souterrains pour couper la circulation d'eau dans des terrains perméables fait appel à différentes techniques connues dans le domaine des fondations spéciales. On peut citer parmi celles-ci :
- les injections ;
- le jet grouting (injection sous pression) ;
- les colonnes de sol mixé ; ou
- les parois.
- En ce qui concerne les parois, elles peuvent consister en des parois moulées en béton ou en béton plastique qui sont obtenues en réalisant au préalable une tranchée dans le sol et en remplissant cette tranchée avec du béton, les parois excavées ou vibrofoncées sous coulis autodurcissant ou encore les parois préfabriquées installées dans du coulis.
- Quelle que soit la technique de parois considérée, leur réalisation nécessite le creusement d'une tranchée et le remplissage de cette tranchée avec du coulis ou du béton.
- Dans certains terrains, cette technique ne peut pas être utilisée. En effet, il est nécessaire que les parois de la tranchée assurent le confinement du béton ou du coulis qui y est mis en place. Ce confinement ne peut être obtenu si le sol est constitué par exemple par des roches de type karstique présentant de grosses fissures ou des boyaux avec des circulations d'eau importantes. On comprend en effet que, en raison des anfractuosités importantes de la roche, le béton ou le coulis s'écoulera immédiatement hors de la tranchée rendant ainsi impossible la réalisation de la paroi.
- Un procédé de réalisation d'une barrière souterraine et une telle barrière selon le préambule de la revendication 7 est divulgué dans
US 6 554 544 . - Il existe donc un réel besoin de disposer d'un procédé de réalisation de barrières souterraines qui puissent s'adapter au type de terrains décrits ci-dessus.
- Un premier objet de la présente invention est de fournir un procédé permettant la réalisation de barrières souterraines dans des terrains présentant des anfractuosités importantes.
- Pour atteindre ce but, selon l'invention, le procédé comprend les étapes suivantes :
- on réalise une tranchée dans le sol à l'emplacement où la barrière doit être réalisée de telle manière que le fond de la tranchée soit dans une couche de terrain suffisamment imperméable ;
- on fournit des panneaux préfabriqués, présentant un bord inférieur et deux bords latéraux verticaux équipés de moyens d'étanchéité mutuelle, certains desdits panneaux comportant une ouverture munie de moyens d'obturation commandables ;
- on met en place dans la tranchée lesdits panneaux de telle manière qu'on réalise une solidarisation et une étanchéité entre deux panneaux adjacents ;
- on réalise une première étanchéité limitée entre le bord inférieur de chaque panneau et le fond de la tranchée ; et
- on réalise une deuxième étanchéité limitée entre le bord libre vertical de chaque panneau d'extrémité avec la paroi d'extrémité de la tranchée.
- Par l'expression "étanchéité limitée", on veut dire que l'étanchéité est réalisée, par exemple, avec du béton ou du coulis, uniquement dans les zones de la tranchée correspondant à son fond et à ses parois verticales d'extrémité, et que les moyens d'étanchéité ne remplissent pas l'ensemble de la tranchée.
- On comprend que, grâce à l'invention, le problème lié à l'absence de confinement réalisé par la tranchée est résolu. En effet, les seules étanchéités à réaliser, le plus souvent par scellement avec un béton ou un coulis, concernent l'extrémité inférieure des panneaux et les bords verticaux des panneaux d'extrémité. Or, aussi bien le fond de la tranchée que les parois verticales d'extrémité de cette tranchée sont nécessairement dans des zones du sol dépourvues d'anfractuosités importantes. En revanche, il n'y a aucun scellement à base de béton ou de coulis à réaliser dans les zones susceptibles de comporter des anfractuosités importantes dans les parois verticales longitudinales de la tranchée initialement réalisées. En outre, les ouvertures commandables ménagées dans certains panneaux permettent de contrôler le débit d'eau souterraine à travers la barrière.
- Un autre avantage de l'invention est que, certains des panneaux comportant une ouverture commandable, il est possible de maintenir cette ouverture en position ouverte durant la réalisation des travaux, ce qui permet d'éviter l'accumulation d'eau dans la tranchée en cours de réalisation de la barrière, cette eau pouvant s'écouler par l'ouverture réalisée dans au moins certains des panneaux.
- Selon un premier mode de mise en oeuvre de l'invention, au moins une partie des panneaux préfabriqués sont constitués par des palplanches.
- Selon un deuxième mode de mise en oeuvre, au moins une partie des panneaux préfabriqués sont constitués par des panneaux préfabriqués en béton.
- Selon un troisième mode de mise en oeuvre, au moins une partie des panneaux préfabriqués est constituée par des feuilles en matière plastique, par exemple en polyéthylène haute densité (PEHD) avec des serrures et leur joint d'étanchéité. Ces feuilles peuvent être renforcées par des profilés métalliques bétonnés dans des tubes en matière plastique intégrés aux dites feuilles.
- Un autre objet de l'invention est une barrière d'étanchéité du type obtenu par la mise en oeuvre du procédé du type défini ci-dessus.
- Selon l'invention, la barrière souterraine comprend :
- une pluralité de panneaux préfabriqués disposés côte à côte dans la tranchée et reliés entre eux par des moyens de liaison mécanique et d'étanchéité, certains desdits panneaux comprenant une ouverture munie de moyens d'obturation commandables ;
- des premiers moyens d'étanchéité limités entre le bord inférieur des panneaux et le fond de la tranchée ; et
- des deuxièmes moyens d'étanchéité limités entre le bord vertical libre des panneaux d'extrémité et les parois d'extrémité de la tranchée.
- D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles :
- la
figure 1 est une vue simplifiée de dessus de la réalisation d'une barrière conforme à l'invention ; - la
figure 2 est une vue simplifiée d'un panneau préfabriqué mis en place dans la tranchée ; - les
figures 3A à 3D montrent en coupe horizontale la mise en place d'un panneau préfabriqué comportant une ouverture obturable pour permettre l'écoulement de l'eau ; et - la
figure 4 est une vue en élévation d'un panneau préfabriqué muni d'une fenêtre. - En se référant tout d'abord aux
figures 1 et 2 , on va décrire un premier mode de mise en oeuvre de l'invention. - Sur la
figure 1 , on a représenté une tranchée 10 dans laquelle doit être réalisée une barrière de contrôle contre l'écoulement des eaux. Cette tranchée comporte un fond 12, des parois latérales d'extrémité 14 et 16 et des parois verticales longitudinales 18 et 20. Pour que le barrage soit efficace, il faut bien sûr que la tranchée soit réalisée de telle manière que le fond soit dans une couche du sol dépourvue d'anfractuosités ainsi que les parois verticales d'extrémité 14 et 16. En revanche, les parois verticales longitudinales 18 et 20 comportent des anfractuosités autorisant une circulation abondante d'eaux souterraines. - La tranchée 10 peut être réalisée entièrement avant la mise en place des panneaux ou, de préférence, elle est réalisée par sections de longueur un peu supérieure à la longueur des panneaux préfabriqués.
- Sur la
figure 2 , on a représenté un panneau 22 réalisé par exemple en béton armé. Le panneau 22 comporte un bord inférieur 24, un bord supérieur 26 et deux bords latéraux verticaux 28 et 30. La hauteur H du panneau est égale à la hauteur de la barrière que l'on veut réaliser, et sa largeur est égale à L. Les bords latéraux 26 et 28 du panneau sont munis d'éléments de liaison mécanique et d'étanchéité constitués, par exemple, par des palplanches 32 et 34. Au moins certains des panneaux 22 sont munis d'une ouverture constituant une fenêtre 36 équipée de moyens d'obturation non représentés. - Pour la réalisation de la barrière, après avoir creusé la tranchée 10, on met en place un premier panneau d'extrémité 221 et on réalise le long de la paroi verticale 14 de la tranchée un scellement 40 dans lequel est engagé l'élément 30 de solidarisation du panneau 221 qui peut consister en plusieurs palplanches. En outre, on réalise à l'aide de béton ou de coulis un scellement 42 du bord inférieur 24 du panneau sur le fond de la tranchée pour assurer ainsi l'étanchéité entre le panneau et le fond de cette tranchée. On met en place successivement les différents panneaux 222, etc., en engageant les éléments de liaison mécanique et d'étanchéité 30 et 32 constitués, par exemple, par des palplanches. Le dernier panneau 22n est équipé d'un élément 32' de solidarisation et d'étanchéité qui est noyé dans un scellement 44 réalisé contre la paroi d'extrémité 16 de la tranchée. Enfin, on procède au comblement de la tranchée par tout moyen convenable.
- On obtient ainsi par la présence des différents panneaux et de leurs éléments de liaison mécanique et d'étanchéité un barrage continu s'opposant à la circulation des eaux souterraines. Comme on l'a indiqué, certains panneaux comportent une ouverture 36 munie de moyens d'obturation commandables. Lors de la réalisation de la barrière souterraine, de préférence on laisse ouvertes les fenêtres 36 de telle manière que l'eau pénétrant dans la tranchée 10 puisse s'écouler à travers les ouvertures 36 et ne s'écoule pas dans cette tranchée en raison de la présence des panneaux.
- Lorsque la barrière a été entièrement terminée, les fenêtres 36 équipées de leurs moyens d'obturation commandables à distance, c'est-à-dire depuis la surface du sol, peuvent être ouvertes ou fermées ou mises dans une position intermédiaire afin de permettre le passage d'un débit contrôlé d'eau souterraine de part et d'autre de la barrière constituée par les panneaux 22.
- Dans l'exemple décrit en liaison avec les
figures 1 et 2 , les panneaux préfabriqués servant à réaliser la barrière sont des éléments en béton ou en béton armé. Il va de soi que l'on pourra utiliser d'autres matériaux correspondant toujours à la définition de panneaux préfabriqués. On pourrait également utiliser au moins en partie comme panneau préfabriqué des palplanches engagées les unes avec les autres. De préférence dans ce cas, certains panneaux spécialisés par exemple réalisés en béton comporteraient les ouvertures 36 afin de permettre un écoulement contrôlé des eaux souterraines. - Les panneaux préfabriqués pourraient également être constitués par des feuilles en matière plastique, par exemple en polyéthylène haute densité (PEHD) avec des serrures et leur joint d'étanchéité. Ces feuilles peuvent être renforcées par des profilés métalliques bétonnés dans des tubes en matière plastique intégrés aux dites feuilles.
- Dans ce cas également, certains panneaux seront des panneaux préfabriqués ou des panneaux à structure métallique en béton et équipés d'une ouverture munie de moyens d'obturation.
- En se référant maintenant aux
figures 3A à 3D et 4 , on va décrire un exemple de mise en place d'un panneau préfabriqué équipé d'une fenêtre et monté à une extrémité de la tranchée. - Les
figures 3A à 3D montrent les différentes étapes de la mise en place du panneau d'extrémité 22'. - Sur la
figure 3A , on a représenté la tranchée 10 dans laquelle est déjà mis en place l'avant-dernier panneau 22 avec son élément de solidarisation 32. On a également représenté le scellement 44 réalisé contre la paroi d'extrémité 16 de la tranchée dans lequel est fixé l'élément de solidarisation et d'étanchéité 34. - Sur la
figure 3B , on montre la mise en place du panneau d'extrémité 22'. Préalablement à cette mise en place, on monte sur les éléments de solidarisation 32 et 34 des extensions verticales 46 et 48 qui se terminent par une forme en T 50, 52. - Le panneau 22' comprend une structure métallique en tôles qui définit deux caissons verticaux d'extrémité 54 et 56 munis d'une fente verticale 58, 60. Cette structure métallique définit également une fenêtre 62 et deux glissières verticales 64 et 66. La structure métallique comporte également deux passages tubulaires 68 et 70 qui sont raccordés à une conduite verticale 72 de commande.
- Le panneau 22' est mis en place dans la tranchée 10 de telle manière que les extrémités en T 50 et 52 des éléments de solidarisation pénètrent dans les caissons verticaux 54 et 56 du panneau grâce aux fentes 58 et 60.
- Après cette opération, la
figure 3C montre qu'on remplit de béton ou de coulis les caissons 54 et 56, ainsi que les volumes limitant les glissières 64 et 66. On obtient ainsi la solidarisation du panneau 22' et la réalisation de l'étanchéité entre ce panneau et le panneau 22 et entre ce panneau et la paroi d'extrémité 16 de la tranchée. - Dans l'étape représentée sur la
figure 3D , on met en place dans les glissières 64 et 66 une trappe mobile 74 de fermeture de la fenêtre 62. - La
figure 4 montre le panneau 22' mis en place dans la tranchée 10. On y voit le scellement 31 pour réaliser l'étanchéité entre le fond 12 de la tranchée et le bord inférieur 24' du panneau 22'. Cette figure montre également la trappe mobile 74 équipée d'un système de commande de déplacement 76. - Sur la
figure 4 , on voit également les passages tubulaires 68 et 70 qui traversent le panneau 22' sur toute son épaisseur. Ces passages 68 et 70 autorisent un débit d'eau à travers le panneau. Ces passages tubulaires peuvent être obturés par une tige d'obturation 78 montée mobile dans le tube vertical 72. L'obturation peut être assurée par un ou des obturateurs gonflables, des vannes, ou tout autre moyen adapté, à commande mécanique, hydraulique ou autre.
Claims (10)
- Procédé de réalisation d'une barrière souterraine pour le contrôle de la circulation d'eau dans un sol, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :- on réalise une tranchée dans le sol à l'emplacement où la barrière doit être réalisée de telle manière que le fond de la tranchée soit dans une couche de terrain suffisamment imperméable ;- on fournit des panneaux préfabriqués, présentant un bord inférieur et deux bords latéraux verticaux équipés de moyens d'étanchéité mutuelle, certains desdits panneaux comportant une ouverture munie de moyens d'obturation commandables ;- on met en place dans la tranchée lesdits panneaux de telle manière qu'on réalise une solidarisation et une étanchéité entre deux panneaux adjacents ;- on réalise une première étanchéité limitée entre le bord inférieur de chaque panneau et le fond de la tranchée ; et- on réalise une deuxième étanchéité limitée entre le bord libre vertical de chaque panneau d'extrémité avec la paroi d'extrémité de la tranchée.
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la solidarisation et l'étanchéité entre lesdits panneaux préfabriqués sont assurées au moins en partie par des palplanches.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits panneaux sont constitués au moins en partie par des panneaux préfabriqués en béton, ou métallique, ou encore en PEHD renforcé.
- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'au moins certains desdits panneaux en béton comprennent une fenêtre formant ladite ouverture et une plaque d'obturation montée coulissante dans ladite fenêtre.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que certains desdits panneaux en béton comportent au moins une conduite traversant le panneau de part en part.
- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite conduite est munie de moyens d'obturation commandables.
- Barrière souterraine de contrôle de circulation d'eau dans le sol réalisée dans une tranchée, avec une pluralité de panneaux préfabriqués disposés côte à côte dans la tranchée et reliés entre eux par des moyens de liaison mécanique et d'étanchéité, caractérisée en ce qu'elle comprend :- des premiers moyens d'étanchéité limités entre le bord inférieur des panneaux et le fond de la tranchée ; et- des deuxièmes moyens d'étanchéité limités entre le bord vertical libre des panneaux d'extrémité et les parois d'extrémité de la tranchée, et en ce que certains desdits panneaux comprennent une ouverture munie de moyens d'obturation commandables.
- Barrière selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'au moins certains desdits panneaux préfabriqués sont en béton.
- Barrière selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisée en ce que certains desdits panneaux préfabriqués sont des palplanches.
- Barrière selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée en ce que certains desdits panneaux préfabriqués sont des feuilles PEHD renforcées par des profilés
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