LE PROCÉDÉ WELLPOINT dans l’excavation

En présence de nappes phréatiques, il faut une bonne gestion de l’eau sur le chantier. Différents procédés sont utilisés en fonction de la nature du sol. Rolf Jakob, responsable du département «Abaissement de la nappe phréatique» chez Stump ­ B TE AG, connaît la matière.

Nous voulons construire dans n’importe quel terrain. Des sondages préalables doivent fournir les informations géologiques nécessaires sur la nature du sol et les mesures de fondation à prendre. «Mais souvent, même dans le cas de grandes fouilles, seuls quelques forages exploratoires sont réalisés», explique Jakob. Ça conduit à des défis et à des surprises, car le sol est parfois stratifié différemment dans un coin et dans l’autre.

Outre les terrains difficiles, la présence d’eaux souterraines et d’eaux de pente peut également poser des problèmes. Des abaissements temporaires de la nappe phréatique pendant la construction permettent de maîtriser ce défi. «En raison de la nature changeante des sols en Suisse, différents systèmes sont utilisés pour abaisser les eaux souterraines», explique l’expert.

Une Suisse géologiquement diversifiée

En regardant une carte géologique de la Suisse, on est étonné de la diversité des sols sur un si petit territoire. Il y a des sols lacustres, des sols tourbeux, des sols graveleux, des gisements rocheux, des blocs ératiques et bien d’autres choses encore, et ce n’est souvent qu’au début de l’excavation que l’on voit où une zone se transforme en une autre. La nature du sol est déterminante pour le choix de la gestion des eaux souterraines, explique Jakob. Souvent la présence d’une nappe phréatique est déjà suspectée au préalable. Quand on construit près d’un ruisseau ou d’un lac, ou le nom du terrain révèle des informations géologiques, le rabattement de la nappe phréatique devrait être intégré comme poste budgétaire dans la planification.

Systèmes ouverts et fermés

Différents systèmes sont utilisés en fonction de la nature du sol. Si un chantier se trouve sur une pente ou si l’eau pénètre dans la zone d’excavation à travers des couches de sol perméables, il peut être question d’un drainage ouvert via conduite d’infiltration et pompe. L’eau est collectée et évacuée ponctuellement dans un puits. Mais en cas d’humidité excessive, il faut souvent prendre des mesures supplémentaires. Dans ce cas, la pose de palplanches peut être un sujet ou justement l’abaissement de la nappe phréatique par un système fermé, c’est-à-dire un puits filtrant ou un procédé sous vide.

Tout dépend du sol

Dans un sol très argileux à grain fin, l’eau reste bloquée dans les capillaires. Si l’on veut obtenir une excavation stable et éviter que le terrassier ne doive travailler péniblement dans la boue, une évacuation de l’eau souterraine par le vide, comme cela se fait sur le chantier de Borna (chantier du mois), peut être la solution. Les filtres sont disposés à une distance d’environ 1,50 à 2,50 m sur une profondeur de 5 à 9 m tout autour de la fouille et doivent en tout cas être plus profonds que la fouille n’est creusée. Dans la partie supérieure, le filtre est un tuyau fermé normal, raccordé à la conduite circulaire et à la pompe à vide. Un vide est créé pour que l’eau puisse être aspirée à travers le sol à pores fins.

80–130 filtres

par pompe

Tous les mètres et demi un filtre s’enfonce dans le sol. Les filtres ne doivent en aucun cas être placés trop près les uns des autres, sinon ils se gêneraient mutuellement, prévient Jakob. Les spécialistes placent les filtres à l’aide d’une foreuse à la profondeur nécessaire et les revêtent d’un manteau filtrant en gravillons ou en sable. Celui-ci offre des conditions optimales pour la filtration. Si 80 à 130 filtres ne suffisent pas, il est aussi possible d’installer des systèmes de filtration et des pompes supplémentaires dans une excavation. Dès qu’il s’agit d’aller en profondeur, le procédé Wellpoint a des limites physiques.

«On ne peut pas creuser l’étape d’excavation à n’importe quelle profondeur. Selon la loi de Newton sur la gravitation terrestre, le procédé Wellpoint est limité à 9,81 m. Pour le Plateau, avec des altitudes comprises entre 300 et 500 m, on arrive ainsi à un potentiel d’affaissement de 8,5 à 9 m», explique Jakob. Dans la plupart des cas, cela suffit pour un sous-sol. Si ce n’est pas le cas, on a la possibilité de faire une installation Wellpoint à plusieurs niveaux, en creusant la fouille en plusieurs étapes.

Procédure sous vide ou puits filtrant?

Contrairement aux puits filtrants, les procédés Wellpoint sont utilisés lorsque le sol est composé de grains fins/de sable du haut en bas et qu’une excavation stable est nécessaire. Ils sont aussi utilisés sur les terrains en pente, lorsque l’eau est présente. Les puits filtrants permettent de pomper l’eau souterraine par gravité. Contrairement au procédé Wellpoint, ils conviennent surtout aux sols graveleux perméables. Leur efficacité est ponctuellement très élevée. Selon la taille de l’excavation, plusieurs puits filtrants sont nécessaires à certains intervalles pour évacuer l’eau présente. «Avec le puits filtrant, on peut descendre beaucoup plus bas qu’avec le Wellpoint», explique Jakob. Le puits filtrant peut être alimenté par une pompe immergée puissante. De plus, les puits filtrants sont principalement utilisés dans des excavations fermées avec un afflux important d’eau souterraine. Au système Wellpoint, la fermeture de la fouille n’est pas toujours nécessaire.

Installation et mise en service

Les filtres Wellpoint sont posés dans le sol soit avec des forages tubés, soit rincés. «Dans le projet Borna, nous avons rincé les filtres en 6 à 7 jours de travail. Ensuite ont suivi les travaux de montage pour raccorder les filtres à la conduite circulaire». Le vide établi est mesuré par manomètre. Pour une réussite, le vide doit être adapté à la profondeur de filtre introduite. Quand les filtres fonctionnent et pompent l’eau souterraine dans un bassin de décantation, il faut un certain temps (de quelques jours à deux semaines) pour que le niveau de la nappe phréatique descende jusqu’à l’objectif de décantation souhaité.

Mesures régulières au moyen de piézomètres

Pour mesurer la progression des piézomètres (points de surveillance) sont installés dans l’excavation et à l’extérieur. La hauteur de la nappe phréatique peut y être mesurée à l’aide d’un fil à plomb ou d’une sonde de niveau. «On installe les piézomètres dans la même opération que le rinçage des filtres. Avant le début de l’exploitation, il y a une mesure 0. Cela surveille la progression et détermine quand l’entrepreneur peut commencer l’excavation.»

Avec 1 à 2 piézomètres à l’extérieur de l’excavation, on mesure jusqu’où le procédé Wellpoint agit. «Si l’on procède à des abaissements de la nappe phréatique dans une excavation ouverte, ceux-ci agissent aussi en dehors de l’excavation. Il ne faut pas oublier: Chaque abaissement de la nappe phréatique a une influence sur le sol en place. Si l’on retire de l’eau du sol, le volume des pores se modifie et des tassements non désirés, par exemple de dalles de jardin, peuvent se produire». Le piézomètre situé à l’extérieur de l’excavation sert donc de preuve en cas de demande de dommages sur le terrain voisin.

Évacuation de l’eau et système de contrôle

Le système Wellpoint fait partie des systèmes fermés. Aucune eau n’est pompée de la surface, seule l’eau souterraine est évacuée. L’eau pompée est donc d’excellente qualité et peut être évacuée via un bassin de décantation (pour que les solides résiduels restent) dans un lac, un ruisseau ou, à défaut, dans les égouts.

Le fonctionnement du système de vide est surveillé en tout temps. En cas de chute de pression ou de panne de courant, une alarme est générée et envoyée par SMS au service de piquet. «Dans ce cas, nous devons nous y rendre immédiatement», explique Jakob. «Le niveau de la nappe phréatique doit rester bas en permanence, jour et nuit.»

Stump-BTE AG

Stump-BTE AG est une entreprise de génie civil spécial dans les domaines du rabattement de nappe, des puits d’eau douce et des forages exigeants. Elle fait partie du groupe Marti Soleure. Avec un savoir-faire de près de 70 ans, Stump-BTE est une des entreprises les plus compétentes et les mieux équipées de la branche.

Rolf Jakob dirige le département Abaissement de la nappe phréatique. Il est conducteur de travaux de formation, titulaire d’un master en gestion de la construction et travaille depuis 26 ans dans l’entreprise. Avec son équipe, Rolf Jakob gère des chantiers dans toute la Suisse.

PLUS D’INFORMATIONS: www.stump-bte.ch/fr