Quelles mesures d'urgence sont mises en œuvre en cas de perte de circulation des boues ?

Face à une perte de circulation des boues Dans le cadre d’un microtunnelage avec bouclier hydraulique, les mesures d’urgence visent à stabiliser le front de creusement, à éviter les glissements de terrain, à maintenir le contrôle hydraulique, à réduire la consommation de boue et à prévenir tout impact en surface ou sur l’environnement. Les mesures peuvent consister à interrompre ou à ralentir l'avancement, à ajuster la pression et le débit, à modifier la rhéologie de la boue, à incorporer des matériaux d'étanchéité, à contrôler les retours, à vérifier les débits et les pressions, à renforcer la surveillance et, si la perte persiste, à appliquer des traitements du sol ou à revoir la méthode d'excavation.

Dans les œuvres de microtunnelage, le fonçage de tuyaux, traversées de rivières et de cours d'eau o émissaires sous-marins, la perte de circulation est particulièrement importante lorsqu'on travaille avec hydro-bouclier sur des sols perméables, des graviers, des sables non compactés, des roches fissurées, des formations karstiques, des cavités, des remblais ou des zones présentant une connexion hydraulique.

Que signifie « perte de circulation des boues » ?

Une perte de circulation se produit lorsqu’une partie de la boue d’excavation s’écoule vers le sol, des fissures, des cavités, des remblais ou des voies de passage privilégiées, au lieu de revenir par la conduite de retour vers la station de séparation.

Mesures à prendre immédiatement en cas de perte

La réponse initiale doit donner la priorité à la sécurité, à la stabilité du front et à la maîtrise de l'environnement.

Dimensions habituelles :

• Ralentir ou interrompre temporairement l'avancement.
• Maintenir une pression frontale compatible avec la stabilité du terrain.
• Vérifier le débit d'alimentation et de retour.
• Vérifier la densité, la viscosité et la teneur en matières solides de la boue.
• Réduire le débit si la perte augmente sans que le rendement s'améliore.
• Évitez les manœuvres brusques susceptibles d'élargir la voie d'évacuation.
• Vérifier les pompes, les vannes, les capteurs et les conduites.
• Vérifier si la fuite coïncide avec un changement géotechnique.
• Activer l'auscultation en surface ou sur les structures voisines.
• Vérifier s'il y a des écoulements de boue dans les puits, les canaux, les regards ou à la surface.
• Enregistrer l'heure, la pression, le débit, le volume perdu et la position du tunnelier.

La décision d'arrêter ou de poursuivre les travaux doit reposer sur une analyse comparative de la stabilité du front de taille, de la perte de fluide, du risque d'affaissement et de la sensibilité de l'environnement.

Réglages de la boue et du circuit

Si la fuite est liée à un sol perméable ou fracturé, la composition de la boue peut être modifiée afin de réduire les infiltrations et d’améliorer l’étanchéité.

On peut évaluer :

Ces ajustements doivent être coordonnés avec les propriétés rhéologiques des boues et avec le calcul de pertes de charge dans le circuit des boues.

Traitements en cas de perte persistante

Lorsque la perte ne peut être maîtrisée par des ajustements opérationnels, des mesures supplémentaires peuvent s'avérer nécessaires :

Traitement du sol en surface :
Injections, coulis, microciments, gels, jet grouting ou traitements localisés visant à réduire la perméabilité ou à colmater les fissures.

Traitement depuis le puits ou depuis le front de taille si possible :
Injections localisées, étanchéifications ou interventions spécifiques au niveau des zones d'entrée/de sortie ou des points accessibles.

Modification des paramètres d'excavation :
Réglage de la pression de refoulement, du débit, de la vitesse d'avance, du régime de pompage ou de la densité de la boue.

Auscultation approfondie :
Surveillance topographique, piézomètres, tassements, déformations, débits, turbidité et points de sortie potentiels.

Révision du tracé ou de la méthode :
Si la fuite est liée à un phénomène karstique, à des cavités, à une roche très fracturée ou à une connexion hydraulique critique, une refonte de la conception, un traitement préalable ou une révision de la stratégie de construction peuvent s'avérer nécessaires.

Dans les zones présentant un risque de cavités, formations karstiques ou creux, ces imprévus doivent être pris en compte dès la phase de conception.

Risques à maîtriser

Une perte de circulation non prise en charge peut entraîner :

• Perte de pression frontale.
• Instabilité du sol.
• Infiltration d'eau non maîtrisée.
• Perte de fines.
• Surcreusement.
• Colonies.
• Apparition de boue en surface.
• Atteintes aux cours d'eau, aux systèmes de drainage ou aux réseaux.
• Colmatage des interstices ou des cavités.
• Augmentation de la consommation de bentonite, d'eau et d'additifs.
• Blocages ou dysfonctionnements au niveau de l'installation de séparation.
• Retards et surcoûts.
• Incidents environnementaux.
• Il est nécessaire de mettre fin à l'enfoncement.

Au Traversées d'infrastructures, les cours d'eau, les zones urbaines ou les zones écologiquement sensibles, le seuil d'intervention doit être plus prudent.

Comment enregistrer un événement imprévu

Toute perte de débit doit être consignée afin de garantir la traçabilité technique et contractuelle.

On recense :

• Point du tracé où cela se produit.
• Date et heure.
• Profondeur et couverture.
• Terrain estimé en première ligne.
• Pression frontale.
• Débit de refoulement.
• Débit de retour.
• Volume estimé des pertes.
• Densité et viscosité des boues.
• Additifs incorporés.
• Modifications des paramètres.
• Progressez avant, pendant et après l'incident.
• Observations en surface ou dans le lit du cours d'eau.
• Résultats de l'auscultation.
• Mesures mises en œuvre.
• Résultat de la récupération.
• Conseils pour la prochaine étape.

Cette documentation permet d'évaluer si la perte correspond à une situation géotechnique prévue ou à un écart significatif par rapport à la situation de référence du projet.

Informations nécessaires à l'étude du projet

Pour évaluer les risques liés à une perte de circulation des boues, il convient de fournir les informations suivantes : diamètre de l'excavation, longueur d'enfoncement, profondeur, recouvrement, caractéristiques géotechniques, perméabilité, granulométrie, niveau de la nappe phréatique, pression de l'eau, présence de graviers, de roche fracturée, de karst ou de cavités, débit de boue prévu, la pression frontale, les propriétés rhéologiques, l'installation de séparation, la distance de pompage, les pertes admissibles, la sensibilité environnementale, la proximité de cours d'eau, de réseaux ou de bâtiments, la surveillance prévue, la disponibilité d'additifs, de matériaux d'obturation, d'injections, de traitements du sol, les critères d'arrêt et le plan d'urgence.

Demander un révision technique des plans d'urgence en cas de perte de circulation des boues dans le bouclier hydraulique avant de finaliser les études géotechniques, la formulation de la boue, l'installation de séparation ou la documentation relative à l'appel d'offres.