Garantir notre accès à l’eau grâce à la technologie sans tranchée

Avec le vieillissement de nos infrastructures et l’accès de plus en plus incertain aux ressources en eau, nous avons besoin de méthodes novatrices, économiques et les moins perturbatrices possible pour protéger notre approvisionnement en eau. La technique sans tranchée permet la mise à niveau des infrastructures vieillissantes avec un minimum de perturbations.

La population est en forte croissance et se concentre de plus en plus dans les grandes villes. Mais notre compréhension accrue des questions et de la protection environnementales nous permet de trouver un meilleur moyen d’offrir des services de gestion de l’eau et des eaux usées. Nos infrastructures vieillissent et l’accès aux ressources hydriques devient de moins en moins assuré, ce qui fait que nous avons besoin de méthodes de protection de l’alimentation en eau novatrices, économiques et les moins perturbatrices possibles.

L’eau constitue l’une des ressources les plus importantes sur terre. Y accéder et la transporter reste un défi dans les pays développés comme dans les pays en développement. Les villes et communautés dépendent de l’accès à cet or bleu, qui repose entièrement sur le bon fonctionnement d’un « système circulatoire » : des systèmes d’adduction transportent l’eau et les eaux usées des points de collecte aux stations de traitement, puis jusqu’aux lieux d’utilisation ou d’évacuation. Les tunnels d’approvisionnement, les aqueducs, les ouvrages de captage et de rejet, les intercepteurs, les conduites principales et les conduites de drainage sont des composants majeurs du système de distribution de l’eau. Les stations de pompage et les installations de régulation du débit, de relâche de surpression, de collecte, de stockage et d’évacuation sont aussi nécessaires au bon fonctionnement du système.

Il est toutefois pénible d’accéder à la majeure partie de ces infrastructures essentielles aux fins d’entretien et de réparation. Le vieillissement s’avère maintenant un problème grandissant, surtout quand les tronçons à remplacer ou à restaurer sont enterrés et rendus difficiles d’accès parce que des routes, des installations pour les services publics et d’autres infrastructures se sont souvent superposées par‑dessus depuis la construction initiale.

Dans de telles situations, la façon de faire habituelle, avec tranchée à ciel ouvert, ne convient pas nécessairement pour plusieurs raisons :

  • Sous‑sol de l’emprise publique trop encombré
  • Gestion de la circulation en pleine zone urbaine
  • Dommage à la chaussée et cout prohibitif de sa restauration
  • Travail à faire sous des pistes ou voies de circulation ne pouvant être fermées
  • Pertes financières directes et indirectes pour les commerces
  • Risque de contamination des sols

Dans ces cas‑là, la technologie sans tranchée est la solution à privilégier puisqu’elle cause moins de dommages au terrain et de perturbations. Elle présente de nombreux avantages et différentes méthodes peuvent être utilisées.

 

Tunneliers

L’une des méthodes consiste à utiliser des tunneliers pour creuser des tunnels en limitant les perturbations dans la zone concernée. Par rapport à l’approche traditionnelle, cela a moins de répercussions sur la circulation et l’environnement urbain. Les tunneliers sont capables de forer partout, dans le sable comme dans la roche dure.

Pour les longs tunnels en profondeur en zone urbaine ou traversant de vastes étendues d’eau, il vaut mieux choisir un tunnelier à front pressurisé, qui pourra passer au travers de tous les types de sols. Le tunnel est formé petit à petit derrière le tunnelier par des voussoirs en béton préfabriqué. La sélection et la conception de ces voussoirs, qui constituent le soutènement structurel et contribuent à l’étanchéité du tunnel, sont primordiales dans la réussite de l’entreprise.

Pour les terrains meubles, il existe deux principaux types de tunneliers : les machines à pression de terre et les machines à pression de boue. Le premier type est plus performant en terrain limoneux alors que le second est idéal pour les terrains granulaires et aquifères. On peut tout de même élargir le champ d’action de chaque machine en injectant les bons agents modificateurs de sol. Les tunneliers se sont grandement perfectionnés au cours des 15 dernières années, ce qui nous permet de creuser des tunnels plus larges et plus longs, plus profondément et en terrains plus difficiles.

WSP a utilisé cette technique dans plusieurs de ses projets, notamment : Doublement du collecteur principal ouest (municipalité régionale de Peel) avec un tunnelier de 3 m de diamètre et collecteur sanitaire principal au coin de Bathurst et Langstaff (municipalité régionale de York) avec un tunnelier de 2,7 m de diamètre.

Tunnelier utilisé pour le doublement du collecteur principal ouest (3 m de diamètre)

Tunnel avec voussoirs au coin de Bathurst et Langstaff (2,7 m de diamètre)

Microtunneliers

Les microtunneliers constituent une solution sans tranchée pour forer des tunnels de faible diamètre, ce qui s’avère particulièrement pratique quand il faut passer sous des routes très fréquentées, des voies ferrées ou des cours d’eau. Cette méthode réduit les perturbations à la surface par rapport à la technologie traditionnelle avec tranchée à ciel ouvert, et les opérations peuvent se faire sans la présence de personnel dans le tunnel.

Cette technique consiste à installer des conduites en béton à l’aide de structures de fonçage ou de forage dirigé horizontal installées dans le puits de départ. Un microtunnelier est rattaché à l’avant de la conduite, qui avance dans le tunnel à mesure que celui‑ci est creusé. On peut utiliser cette machine dans divers types de terrain; il suffit d’installer la tête de forage adaptée aux conditions du site.

WSP a utilisé cette technique dans plusieurs de ses projets, notamment : Collecteur sanitaire principal de la Don ouest (ville de Toronto), phase 2 du collecteur sanitaire principal du quartier de Courtice (municipalité régionale de Durham), émissaire d’évacuation de la Don nord (municipalité régionale de York) et collecteur principal de la rue Douglas (district régional du Grand Vancouver).

Microtunnelier utilisé pour le collecteur sanitaire principal de la Don ouest

Microtunnelier utilisé pour la phase 2 du collecteur sanitaire principal du quartier de Courtice

Réhabilitation des canalisations grâce à la technologie sans tranchée

Pour la restauration d’aqueduc et d’égout, la technologie sans tranchée implique normalement l’installation d’une gaine de chemisage ou l’application au pistolet d’un revêtement à l’intérieur de la conduite abimée. Ainsi, on peut sceller les fuites et les imperfections sans avoir à creuser. La réhabilitation se fait souvent par chemisage, par tubage, par gainage ajusté ou au moyen de polymère renforcé de fibres de carbone.

Pour choisir la méthode à privilégier, il faut tenir compte de ce qui suit :

  • Matériau des canalisations, corrosion et tuberculisation internes, non‑étanchéité des joints et corrosion externe
  • Facteurs liés à l’exploitation, y compris la qualité de l’eau et les limitations concernant l’adduction
  • Condition de la fondation de la conduite, profondeur de cette dernière et de la nappe phréatique
  • Exigences relatives à la pression hydraulique de service et à la pression transitoire
  • Nombre et type de raccords, y compris les connexions avec les conduites secondaires et conduites de service, les valves, les bornes‑fontaines et les manchons de réparation
  • Durée et importance des interruptions de service, prestation de services temporaires
  • Conditions sur le site, y compris les services publics
  • Circulation

WSP a utilisé cette technique dans plusieurs de ses projets, notamment : Programme de réhabilitation de l’aqueduc (ville de Toronto), réhabilitation de l’intercepteur au coin de King et Strachan (ville de Toronto) et regarnissage du collecteur sanitaire ouest et des conduites latérales dans le quartier de Thornhill (ville de Markham).

Programme de réhabilitation de l’aqueduc de la ville de Toronto

Réhabilitation d’un intercepteur

Construction de puits

Les puits sont généralement creusés depuis la surface, selon des méthodes classiques de fonçage. Toutefois, en terrain rocheux, il est possible de creuser par forage ascendant les puits qui ne serviront pas d’accès principaux. On commence par percer un avant‑trou depuis la surface jusqu’à la profondeur voulue. Ce trou servira de guide pour creuser le puits jusqu’à son diamètre final à l’aide d’un trépan d’alésage.

Avant l’excavation, des mesures de soutènement sont mises en place depuis la surface : p. ex. congélation du sol, palplanches d’acier et parois de boue, de pieux sécants ou d’injections de coulis de ciment. Des ouvrages de soutènement additionnels sont installés pendant l’excavation, comme des plaques de recouvrement en acier ainsi que des voussoirs en fonte ductile et en béton préfabriqué.

Parmi les méthodes de soutènement de type hybride, on retrouve la paroi berlinoise, constituée de pieux et de garnissage. Les pieux sont installés avant le début de l’excavation alors que le garnissage en bois d’œuvre ou en ciment est placé pendant celle‑ci. Lorsqu’on a recours à ces deux dernières méthodes ou aux voussoirs et plaques de recouvrement, il est souvent nécessaire d’assécher les lieux.

Il est possible, pour certains puits, d’utiliser des voussoirs en fonte ductile et en béton préfabriqué comme revêtement définitif. Avec les autres méthodes de soutènement, il faut généralement un revêtement définitif en béton coulé en place, mais celui‑ci peut, dans certains cas, être remplacé par un revêtement en béton projeté.

WSP a utilisé ces techniques dans plusieurs de ses projets, notamment : Doublement du collecteur principal ouest (municipalité régionale de Peel), collecteur sanitaire principal ouest du quartier de Whitby (municipalité régionale de Durham), collecteur sanitaire principal au coin de Bathurst et Langstaff (municipalité régionale de York).

Collecteur sanitaire principal de Whitby ouest

Doublement du collecteur principal ouest

Conclusions

La technologie sans tranchée est un outil crucial si l’on veut garantir l’accès à l’eau dans l’avenir. Elle limite les dérangements à la surface et permet une plus grande exactitude lors des installations – deux qualités particulièrement importantes dans les centres urbains très peuplés, où les chamboulements et les embouteillages ont de grandes répercussions. Les entreprises, les routes, les voies ferrées et les voies piétonnes peuvent généralement rester ouvertes pendant les travaux, qui durent d’ailleurs moins longtemps en surface. Compte tenu de ses faibles perturbations et répercussions environnementales, la technologie sans tranchée nous permet de protéger nos infrastructures et notre approvisionnement en eau des changements à venir tout en réduisant les effets collatéraux des travaux requis.


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