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techniques et méthodes des laboratoires des ponts et chaussées Guide technique

techniques et méthodes des laboratoires des ponts et chaussées Guide technique Les structures alvéolaires ultra-légères (SAUL) pour la gestion des eaux pluviales Les structures alvéolaires ultra-légères (SAUL) pour la gestion des eaux pluviales Guide technique Décembre 2011 Institut français des sciences et technologies des transports, de l'aménagement et des réseaux 14-20, boulevard Newton Cité Descartes - Champs-sur-Marne 77447 Marne-la-Vallée CEDEX 2 Au 1er janvier 2011, le LCPC (Laboratoire central des ponts et chaussées) a fusionné avec l'INRETS (Institut national de recherche sur les transports et leur sécurité) pour former un nouvel institut de recherche, l'Ifsttar (décret 2010-1702 du 30 décembre 2010 portant création de l'Institut français des sciences et technologies des transports, de l'aménagement et des réseaux). La production de cet ouvrage dans les collections du LCPC inter- venant au moment de la fusion, il est fait référence parfois au LCPC, parfois à l'Ifsttar. Cet ouvrage est téléchargeable sur le site internet du syndicat STORM : http://www.storm-info.org/ Ce document est propriété de l’Ifsttar et ne peut être reproduit, même partiellement, sans l'autorisation de son Directeur général (ou de ses représentants autorisés) © 2011 - LCPC ISSN 1240-0769 ISBN 978-2-7208-2600-9 DOI/Crossref 10.3829/gt.tmsalv-fr Ce guide technique a été rédigé par un groupe de travail associant : - des spécialistes du Réseau Scientifique et Technique du Ministère de l’Écologie, de l’Énergie, du Développement Durable et de la Mer (MEEDDM) : CETE, Certu, CSTB, LCPC ; - des fabricants de Structures Alvéolaires Ultra-Légères (SAUL) ; - des spécialistes de l’Agence de l’Eau Seine-Normandie. Animateur du groupe de travail : - Nathalie LE NOUVEAU, CETE de l’Est puis Certu Membres du groupe de travail : - Nadine AIRES, Nicolas NEVEU, Agence de l’Eau Seine-Normandie - Richard FILIPPI, AS2C - Éric VALLA, Certu - Dominique ORDITZ, CSTB - Hubert PERRIER, Aurélie GEROLIN, Michel MONTAUT, CETE de l’Est - Yann NEDELLEC, Julien PERY, Jérome BIRKLE, FRANKISCHE - Raphaël VITE, FUNKE - Yves BEZAULT, HAMON - Hervé ANTONI, HAURATON France - Jean-Pierre MAGNAN, Bertrand SOYEZ, LCPC devenu Ifsttar - Richard FILIPPI (représentant), NIDAPLAST - Fabien YVAI, Stéphane KUGENER, Guillaume BUFFARD, NICOLL - Fabrice BLANDIN, POLYPIPE - Dominique ANCEAUX, REHAU - Frédéric LAFITTE, SOGEMAP - Olivier LAGARRIGUE, Christian GANDER, Luc MANRY, WAVIN Relecteurs : Philippe AGENET (Agence de l’Eau Loire-Bretagne), Jean-Daniel BALADES (consultant expert), Michel BENEDETTI (Groupe NGE/EHTP), Florent COTIN (POYRY Environnement), Etienne FAURE (PUM Plastiques), Stéphane PINEY (CETE Normandie-Centre), Robert RAVON (Sodaf Géo Étanchéité). Ouvrage réalisé avec la collaboration du CERTU Les structures alvéolaires ultra-légères (SAUL) pour la gestion des eaux pluviales Page 3 / 168/ SOMMAIRE 1 NÉCESSITÉ D’UNE GESTION INTÉGRÉE ET DURABLE DES EAUX PLUVIALES.... 6 1.1 ENJEUX ET OBJECTIFS D’UNE GESTION INTÉGRÉE DES EAUX PLUVIALES................................ 6 1.2 STRATÉGIES ET SOLUTIONS TECHNIQUES DE GESTION DES EAUX PLUVIALES....................... 12 1.3 LES CLÉS DE LA RÉUSSITE, DE LA DÉFINITION DES BESOINS À L’EXPLOITATION DE L’OUVRAGE............................................................................................................................... 20 2 LES SAUL POUR LA GESTION DES EAUX PLUVIALES................................................. 23 2.1 DES PRODUITS D’ABORD DÉVELOPPÉS EN TECHNIQUES ROUTIÈRES..................................... 23 2.2 INTÉRÊTS DES SAUL POUR LE STOCKAGE DES EAUX PLUVIALES......................................... 24 2.3 DES DOMAINES D’EMPLOI MULTIPLES................................................................................... 25 2.4 PRINCIPES GÉNÉRAUX DE FONCTIONNEMENT DES OUVRAGES DE STOCKAGE EN SAUL ...... 26 2.5 CARACTÉRISTIQUES DES SAUL DISPONIBLES POUR LA GESTION DES EAUX PLUVIALES...... 27 2.6 POINTS DE VIGILANCE INDISPENSABLES................................................................................ 31 3 DÉMARCHE D’ÉTUDE DE PROJET..................................................................................... 35 3.1 PROPOSITION D’UNE DÉMARCHE GÉNÉRALE......................................................................... 35 3.2 ANALYSE DU SITE ET DE SON ENVIRONNEMENT.................................................................... 36 3.3 DÉFINITION D’UNE STRATÉGIE DE GESTION DES EAUX PLUVIALES....................................... 43 3.4 CONCEPTION DU SYSTÈME DE GESTION DES EAUX PLUVIALES INTÉGRANT LES SAUL........ 50 3.5 OPTIMISATION DU DIMENSIONNEMENT DE L’OUVRAGE EN SAUL ET DE SES ÉQUIPEMENTS 84 4 JUSTIFICATION DE LA TENUE MÉCANIQUE DES SAUL DANS LES PROJETS...... 86 4.1 INTRODUCTION...................................................................................................................... 86 4.2 JUSTIFICATION DU MASSIF DE SAUL .................................................................................... 88 4.3 DIMENSIONNEMENT DES STRUCTURES PORTÉES PAR LES SAUL........................................ 106 4.4 STABILITÉ DES TERRAINS AUTOUR DES SAUL.................................................................... 112 4.5 SYNTHÈSE............................................................................................................................ 114 5 MISE EN ŒUVRE DES SAUL ............................................................................................... 118 5.1 CARACTÉRISTIQUES DE LA MISE EN OEUVRE ET SPÉCIFICITÉS............................................ 118 5.2 TERRASSEMENT DE L’OUVRAGE ET PRÉPARATION DU FOND DE FORME ............................. 119 5.3 MISE EN PLACE DU GÉOTEXTILE OU DU DISPOSITIF D’ÉTANCHÉITÉ PAR GÉOMEMBRANE .. 122 5.4 MISE EN ŒUVRE DES SAUL ET REMBLAIEMENT................................................................. 123 5.5 REMBLAI INITIAL ET COUCHE DE FORME............................................................................. 126 5.6 AUTRES POINTS DE VIGILANCE............................................................................................ 128 6 ORGANISATION DES CONTRÔLES PRÉALABLES À LA RÉCEPTION ET DÉMARCHE QUALITÉ.................................................................................................................. 131 6.1 ENJEUX, OBJECTIFS ET SPÉCIFICITÉS................................................................................... 131 6.2 ORGANISATION ET ACTEURS DE L’ASSURANCE-QUALITÉ ................................................... 132 Les structures alvéolaires ultra-légères (SAUL) pour la gestion des eaux pluviales Page 4 / 168/ 6.3 PORTÉE DES EXAMENS PRÉALABLES À LA RÉCEPTION........................................................ 134 6.4 MÉTHODES DE CONTRÔLES PRÉALABLES PAR PERFORMANCES.......................................... 135 6.5 PHASAGE ET RÉPARTITION DES TÂCHES.............................................................................. 139 6.6 DOSSIER DE RÉCOLEMENT DE L’OUVRAGE.......................................................................... 140 7 MAINTENANCE ET EXPLOITATION DES OUVRAGES................................................ 142 7.1 PRINCIPES GÉNÉRAUX ......................................................................................................... 142 7.2 SUIVI DES PERFORMANCES DES ÉQUIPEMENTS.................................................................... 143 7.3 GESTION DES SOUS-PRODUITS............................................................................................. 147 8 LOGIGRAMME DE SYNTHÈSE........................................................................................... 149 9 CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES .................................................................................. 150 LISTE DES SIGLES ET ACRONYMES........................................................................................ 151 RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES........................................................................................ 153 ANNEXE 1 : PARAMÈTRES DE CARACTÉRISATION DES PERFORMANCES D’UN DRAIN................................................................................................................................................ 158 ANNEXE 2 : OUTIL DE SIMULATION DES CONDITIONS D’ÉCOULEMENT DANS UN DRAIN................................................................................................................................................ 160 ANNEXE 3 : NATURE ET FONCTIONS PRINCIPALES DES GÉOSYNTHÉTIQUES........ 161 ANNEXE 4 : SAUL - NORMES ET CERTIFICATIONS ............................................................ 163 ANNEXE 5 : CRÉDITS PHOTOGRAPHIQUES.......................................................................... 166 Version Les structures alvéolaires ultra-légères (SAUL) pour la gestion des eaux pluviales PRÉAMBULE Page 5 / 168/ PRÉAMBULE Pour une gestion durable des eaux pluviales en zones urbaines, des stratégies et solutions techniques se sont développées afin de répondre à la diversité des contextes et des enjeux associés, qu’ils soient environnementaux, sociaux ou économiques. Ainsi, la maîtrise du ruissellement dans les aménagements nécessite très souvent de recourir à la réalisation d’ouvrages de recueil, stockage et restitution des eaux pluviales, encore appelés techniques alternatives. Pour la réalisation d’ouvrages enterrés, les Structures Alvéolaires Ultra-Légères (SAUL) constituent une famille de matériaux de stockage qui s’est largement développée ces dernières années. Les SAUL répondent en effet à des besoins adaptés aux milieux urbains denses, soumis à de très fortes contraintes foncières et à des exigences de maîtrise de l’étalement urbain. Elles sont ainsi employées tant au niveau des parcelles privées que des espaces publics. L’utilisation des SAUL en assainissement pluvial a fait l’objet d’un premier guide technique publié par le Certu et le LCPC en 1998, traitant de la caractérisation, de la conception et de la mise en œuvre des deux premiers produits alors disponibles sur le marché. L’évolution des exigences de gestion durable des eaux pluviales conjuguée à la large diversification des produits disponibles, près d’une vingtaine début 2009, a fait émerger de nouveaux besoins chez les différents acteurs. C’est dans ce contexte que le LCPC a entrepris la refonte du guide de 1998. Cette nouvelle version du guide vise à apporter des éléments pour l’aide à la décision, la conception, le dimensionnement hydraulique et mécanique, la réalisation et l’entretien des ouvrages de stockage en SAUL. Il s’appuie sur les vingt années de recul favorable disponibles sur les premiers produits et des retours d’expériences réalisés auprès de maîtres d’ouvrages, bureaux d’études et entreprises. Ce guide de recommandations, reflet des connaissances disponibles en 2009, s’adresse ainsi principalement aux maîtres d’ouvrage et à leurs maîtres d’œuvre, aux bureaux d’études, entreprises et exploitants d’ouvrages en structures alvéolaires ultra-légères. Les structures alvéolaires ultra-légères (SAUL) pour la gestion des eaux pluviales La gestion intégrée des eaux pluviales Page 6 / 168/ 1 1 Nécessité d’une gestion intégrée et durable des eaux pluviales 1.1 Enjeux et objectifs d’une gestion intégrée des eaux pluviales 1.1.1 Le contexte et les enjeux : pourquoi une approche intégrée ? Photo 1.1 : Ruissellement sur chaussée La conception de l'assainissement pluvial a longtemps consisté à optimiser la collecte et l'évacuation rapide vers l'aval des eaux précipitées sur la ville, avec la technique du « tout réseau ». Si elle a pu donner pleinement satisfaction à son origine, la combinaison d’une telle approche avec l'explosion de l'urbanisation des cinquante dernières années a conduit à de multiples conséquences, parfois désastreuses : insuffisances et débordements des réseaux d’assainissement, modifications du régime hydrologique des bassins versants, inondations (figure 1.1) ; chocs de pollution ou pollutions chroniques des milieux aquatiques, dégradation des milieux naturels, atteinte à la biodiversité ; ceci malgré des investissements considérables réalisés par les collectivités. Photo 1.2 : Voirie submergée par des eaux de ruissellement Figure 1.1 : Effets de l’imperméabilisation sur les écoulements Les structures alvéolaires ultra-légères (SAUL) pour la gestion des eaux pluviales La gestion intégrée des eaux pluviales Page 7 / 168/ 1 Pour y remédier, a été développée une approche adaptée, fondée sur des considérations plus environnementalistes qu'hydrauliques et préconisant de recourir à une gestion intégrée de l'eau dans la ville. L'assainissement n'est plus une fonction considérée isolément, mais bien un maillon d'un ensemble plus général constitué par le cycle de l'eau. Il s’agit de gérer la partie urbaine de ce cycle, de façon globale et transversale aux disciplines de l'aménagement et de l'ingénierie. Photo 1.3 : La Ville et son assainissement Toutes les implications sont largement décrites dans l'ouvrage de référence uploads/Management/ guide-saul.pdf