Le eau souterraine dans les puits d'attaque et de réception Le contrôle s'effectue en combinant des études hydrogéologiques, la conception des ouvrages de soutènement, l'imperméabilisation, le pompage contrôlé, les traitements du sol, les obturations des entrées et sorties, la surveillance piézométrique et l'auscultation. L'objectif est d'éviter les infiltrations incontrôlées, l'entraînement des fines, le siphonnage, le soulèvement du fond, l'instabilité des parois et les répercussions sur les services ou les infrastructures voisines.
Dans les projets de puits d'entraînement vertical et microtunnelier, le fonçage de tuyaux y le microtunnelage dans les applications terrestres et souterraines, il convient de définir les mesures de contrôle de l'eau avant de creuser le puits, en particulier si le tracé traverse des sols perméables, des sables, des graviers, des remblais, des zones côtières, des lits de cours d'eau ou des zones où la nappe phréatique est élevée.
Pourquoi l'eau souterraine est-elle essentielle dans un puits ?
Lors du creusement d'un puits, l'eau peut s'infiltrer par les parois, les joints, le fond, les discontinuités du sol ou les points de raccordement avec la future structure enfoncée. Si ce phénomène n'est pas maîtrisé, il peut entraîner :
- Débit entrant dans le puits.
- Érosion des particules fines et perte de sol.
- Aspiration ou ébullition du fond.
- Relevage de base par sous-pression.
- Instabilité du soutien.
- Colonies de surface.
- Atteintes aux réseaux souterrains ou aux structures avoisinantes.
- Difficultés pour monter la foreuse de tunnel, le châssis de poussée ou le joint de sortie.
- Retards, surcoûts et conditions de travail dangereuses.
C'est pourquoi l'eau souterraine ne doit pas être considérée uniquement comme un problème de pompage, mais comme un facteur géotechnique, structurel et opérationnel du puits.
Méthodes courantes de contrôle de la qualité de l'eau
| Méthode | Fonction principale | Quand utiliser |
|---|---|---|
| Pompage contrôlé | Pompage de l'eau du puits ou abaissement de la nappe phréatique | Lorsque le sol permet le pompage sans entraînement de fines ni tassements inacceptables |
| Puits d'assèchement ou « wellpoints » | Abaisser le niveau de la nappe phréatique autour du puits | Sols perméables, sables ou graviers présentant des débits prévisibles |
| Écrans, pieux de drainage ou palplanches | Réduire l'entrée d'eau par le côté | Puits profonds, urbains ou pour lesquels il est nécessaire de limiter les déformations |
| Injections d'étanchéité | Colmater les fissures, les points de contact ou les zones perméables | Sols fissurés, remblais ou infiltrations localisées |
| Jet grouting ou sol-ciment | Créer des blocs traités à faible perméabilité | Entrée/sortie d'une foreuse de tunnel, fond de puits ou zones critiques |
| Bouchon de fond | Éviter le soulèvement de la couche de fond, le siphonnage ou l'infiltration par le fond | Puits situés sous le niveau de la nappe phréatique avec dépression ou sur des sols perméables |
| Drains et filtres | Contrôler le débit et éviter l'entraînement des fines | Systèmes de pompage présentant un risque d'érosion interne |
| Contrôle piézométrique | Mesurer les niveaux et les pressions d'eau | Chantiers impliquant des aquifères, des installations de pompage ou des infrastructures à proximité |
Comment choisir la solution la plus adaptée ?
La stratégie de contrôle de l'eau dépend de la profondeur du puits, de son diamètre, du niveau de la nappe phréatique, de la pression de l'eau, de la perméabilité, de la granulométrie, de la stabilité de la base, du système de soutènement et de l'environnement.
Pour la déterminer, on analyse :
- Niveau de la nappe phréatique mesuré et variation saisonnière.
- Pression d'eau prévue.
- Perméabilité du sol.
- Risque d'entraînement des fines.
- Granulométrie et type de sol.
- Profondeur et géométrie du puits.
- Système de soutien prévu.
- Risque de siphonage ou de soulèvement du fond.
- Proximité des bâtiments, des routes, des voies ferrées ou des services.
- Nécessité d'assurer l'étanchéité à l'entrée ou à la sortie du tunnelier.
- Débits prévus et capacité de pompage.
- Autorisations de rejet, de traitement ou de gestion des eaux prélevées.
Sur les terrains inondés, la solution doit être coordonnée avec la choix du tunnelier, surtout si l'enfoncement nécessite EPB TBM o hydro-shield pour les terrains gorgés d'eau.
Pompage contrôlé : quand est-ce suffisant et quand ne l'est-ce pas ?
Le pompage peut s'avérer suffisant lorsque le débit est gérable, que le sol ne perd pas de particules fines, que les tassements induits sont acceptables et que le puits conserve sa stabilité pendant l'excavation.
Cependant, il n'est pas toujours judicieux de se contenter de pomper. Un pompage excessif ou mal conçu peut entraîner une baisse du niveau de la nappe phréatique dans les environs, un tassement des sols meubles, un affaissement de la surface, l'entraînement des fines, une instabilité du fond ou des dommages aux structures voisines.
Lorsque le risque hydraulique est élevé, le pompage doit être associé à des barrières d'étanchéité, des bouchons de fond, des filtres, des puits extérieurs, une auscultation ou des traitements préalables du sol.
Contrôle de l'eau à l'entrée et à la sortie du tunnelier
La zone d'entrée et de sortie du tunnelier est particulièrement sensible, car elle établit une connexion entre le puits et le sol. En présence d'une nappe phréatique ou d'une pression d'eau, il convient de vérifier :
- Cachet d'entrée ou de sortie.
- Traverses et cadre d'étanchéité.
- Aménagement du terrain autour de la zone de départ ou d'arrivée.
- Pression du front pendant la transition.
- Risque de fuite autour de la canalisation.
- Contrôle des débits et de la turbidité.
- Procédure d'urgence en cas d'infiltration d'eau.
À ces endroits, il est possible d'utiliser des joints d'étanchéité, des injections, le jet grouting, un double joint d'étanchéité, un pompage localisé ou des blocs traités afin de réduire la perméabilité et d'améliorer la stabilité.
Quels sont les éléments surveillés pendant la construction ?
Au cours de la réalisation des puits, les éléments suivants sont contrôlés :
- Niveaux piézométriques.
- Débits pompés.
- Turbidité et présence de particules fines dans l'eau.
- Fuites au niveau des parois, des joints ou du fond.
- Déformations du soutènement.
- Sièges en surface.
- Stabilité du fond du puits.
- Pression de l'eau.
- Comportement des traitements d'étanchéité.
- Conditions de sécurité relatives à l'accès, au montage et à l'exploitation.
Au Traversées d'infrastructures, dans les environnements urbains ou les zones abritant des services critiques, ces contrôles doivent être intégrés au plan de surveillance et aux seuils d'alerte du projet.
Risques liés à un contrôle insuffisant
Une gestion inadéquate des eaux souterraines peut entraîner des infiltrations soudaines d'eau, une érosion interne, un affaissement du terrain, un tassement, une instabilité de la base, une déformation du soutènement, des défaillances au niveau des joints d'étanchéité d'entrée ou de sortie, l'impossibilité d'installer des équipements, des retards et des surcoûts.
C'est pourquoi la gestion de l'eau doit être prévue dès la phase de conception et vérifiée avant le début du creusement du puits, et non pas être réglée uniquement pendant les travaux.
Liste de contrôle minimale pour la surveillance des eaux souterraines dans les puits : niveau phréatique, pression de l'eau, perméabilité, granulométrie, risque de fines, profondeur du puits, système de soutènement, pompage prévu, bouchon de fond, étanchéité, piézomètres, débits, rejet, traitement de l'eau, entrée/sortie de la foreuse, auscultation et plan d'urgence.
Demander un révision technique du contrôle des eaux souterraines dans les puits d'attaque et de réception avant de définir les notions de soutènement, de pompage, d'étanchéité ou de démarrage de la foreuse.
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