Avec des coûts s’inscrivant dans la rentabilité globale d’un projet, ce système a sa place dans les techniques de réparation ponctuelles.
Que ce soit en termes d’amélioration de la gestion de la ressource en eau ou à des fins de limitation des dysfonctionnements des réseaux d’assainissement, il devient de plus en plus nécessaire de développer une politique de réhabilitation des ouvrages d’adduction et d’évacuation. Les anomalies de fonctionnement dans des réseaux d’évacuation d’eaux usées ou pluviales peuvent en effet être la cause :
- de refoulements, d'inondations, de ravinements, qui causent parfois des dégâts importants en surface (tassement, détérioration de la chaussée, mouvements de sol par affouillement...)
- de pollutions diverses ponctuelles, au niveau de la nappe phréatique et des cours d'eau.
Ce besoin d'investir dans des études de diagnostic des réseaux et dans des travaux de réhabilitation est général (on estime qu’un linéaire de 8000 km de réseaux non visitables nécessite une réhabilitation au plan national). Des moyens d’investigation spécifiques sont même utilisés au moment de la réception des travaux neufs.
Les procédés actuels évoluent fortement : de nouvelles techniques apparaissent, que ce soit au niveau du diagnostic (radar, thermographie infrarouge, échographie à ultrasons,...) ou à celui des travaux de réhabilitation (cape tender pour le tubage à éléments vissés, superaqua, reddlock,...) les solutions envisageables dépendant, bien entendu, de la dimension des réseaux à améliorer et à restructurer (visitables ou non).
Les techniques de réhabilitation
Plusieurs procédés se trouvent en compétition pour l’exécution de travaux de réhabilitation des réseaux.
Les techniques traditionnelles nécessitent ouverture de la chaussée et des fouilles pour opérer le changement des canalisations.
En site urbain, cette solution induit des coûts annexes de détérioration de la voirie ainsi que les nuisances dues à la durée du chantier. Dans cette solution, les coûts augmentent fortement en raison de la présence fréquente d'autres réseaux.
Les techniques nouvelles correspondent à des solutions de tubages ou de gainage, lesquelles offrent une alternative efficace dans le cas de réseaux fortement dégradés. Elles deviennent moins compétitives pour réparer des tronçons de faible longueur, et onéreuses, face à certains types de problèmes qui apparaissent là où l'adhérence n'est pas parfaite (problèmes de résines).
Les techniques de réparation ponctuelle, quant à elles, ont pour objet de remédier aux défauts les plus fréquents de dysfonctionnement : perforations, racines, joints ouverts ou décalés, fissures circulaires ou longitudinales, dépôts, branchements.
Si la structure de la canalisation est saine ou peu altérée, il peut être efficace d’essayer de traiter ponctuellement ces défauts.
Cette technique offre le meilleur compromis en termes de coûts et de rapidité d’intervention. En effet, elle ne nécessite pas d’ouverture de fouilles et donc supprime les gênes à la circulation et des détériorations de la voirie, et elle offre la possibilité de traiter de 5 à 8 défauts par jour. On constate ainsi que moins la canalisation est endommagée, et plus cette technique est compétitive, ce qui ouvre des perspectives pour la réparation de réseaux neufs dont la réception par le maître d’ouvrage est refusée en raison de malfaçons isolées.
L’opération de Montpellier
Une expérimentation a été menée au printemps de 1992 sur le réseau d’assainissement de la ville de Montpellier, en vue d’y procéder à des réparations ponctuelles exécutées à l'aide d’un outil mixte téléguidé, permettant l’auscultation et la réhabilitation de canalisations défectueuses de dimensions.
[Photo : Robot d’usinage par tête fraiseuse]
variables, sans procéder à des travaux de génie civil.
Cette opération subventionnée par le Centre Régional d'Information et de Transferts de Technologie (Verseau) dans le cadre d’un plan État-Région, correspond à une expérimentation qui s’est déroulée au printemps 1992 sur divers collecteurs choisis à cet effet, présentant des défections et des défauts représentatifs (branchements défectueux, cassures, déboîtements, ...). Elle s’inscrit dans un programme de l'Institut National du Génie Urbain de Lyon, sous le titre « La maintenance des réseaux techniques urbains au moyen de robots : le cas de l’assainissement ».
Le système « Erica »
Ce système entend répondre aux besoins de techniques de réparations ponctuelles, en offrant la meilleure solution sur les plans du coût et de la technicité aux différents acteurs impliqués dans l'amélioration de la gestion de la ressource en eau et des réseaux d'assainissement.
Il comporte un ensemble de réfection et d’intervention dans les canalisations comprenant deux outils :
- • un robot d’usinage par fraisage,
- • un système d’injection et de colmatage.
Avec ses équipements annexes, caméra d'inspection, cordon ombilical et régie de contrôle-commande, treuil de halage, ce système, qui est mobilisé dans un fourgon, nécessite la présence de trois opérateurs.
L’originalité essentielle du système réside dans le robot d’usinage (figure 1).
Celui-ci fonctionne à l'énergie hydraulique, étant alimenté à partir d'une centrale de puissance installée dans le véhicule-atelier. Il est composé de deux compartiments reliés par une articulation :
- • le chariot hydraulique, qui supporte l’outil et permet les mouvements nécessaires aux usinages (découpe, fraisage, ponçage...) ;
- • le compartiment électronique de commande-contrôle, assurant la télécommande de l'engin (figure 2).
Ses dimensions sont réduites : diamètre : 170 mm, longueur d’introduction : 800 mm, longueur du robot : 1 200 mm ; son poids est de 110 kg.
Le chariot hydraulique
Ce chariot comprend un corps monté sur roues permettant la translation dans la canalisation. À sa partie supérieure, un système de bridage permet d'immobiliser le robot dans le conduit pendant l'usinage ; ce compartiment contient un moto-réducteur hydraulique assurant la rotation du porte-outil, le codeur de position de ce porte-outil, les électrovannes de commande, un collecteur-tournant électrique et un joint-tournant hydraulique pour transmettre la puissance au porte-outil.
Un système permet d’envoyer de l'air comprimé ou de l'eau pour nettoyer le porte-outil pendant les opérations d’usinage.
[Photo : Ensemble des équipements de contrôle, intégrés dans le véhicule-atelier]
L’injection de la résine
L'usinage réalisé, un chariot d’injection est mis en place, équipé de coffrages pneumatiques. Il permet la réalisation de colmatages (résines embarquées) ou d’injection (gel poussé depuis la surface).
Ce robot (figure 3) comporte un module gonflable (d'un diamètre adapté à celui de la canalisation) et un pupitre de contrôle du dispositif d'injection. Dans le cas de fissures, le module gonflable obstrue la canalisation de part et d’autre de la partie à réparer ; la partie centrale reçoit la résine sous pression, laquelle colmate la fissure. L'opération achevée, le déplacement du module gonflable assure le lissage de la partie réparée.
La mise en œuvre de ce système (figure 4) montre qu'il est essentiel de bien déterminer le cadre de ses interventions, qui influe sur la maîtrise de son fonctionnement et sur la configuration du système à employer. Il est notamment nécessaire de procéder à une telle inspection en amont de l’opération afin
[Photo : Schéma de fonctionnement du module d’injection de résine. Légende : Injecteurs – 1. Module d’injection de résine ; 2. Joint gonflable d'injection ; 3. Système autonome de visualisation ; 4. Régie de contrôle commande vidéo ; 5. Pupitre de contrôle injection]
[Photo : Fig. 4 – Schéma de la mise en œuvre. Configuration d’introduction dans le regard de la canalisation : 1 — Véhicule atelier ; 2 — Attelage remorqué ; 3 — Robot de réfection ; 4 — Treuil de halage avec câble de traction ; 6 — Treuil tensionneur d’ombilical ; 7 — Potence de manutention ; 8 — Console de pilotage ; 9 — Ombilical ; 10 — Connectique véhicule/remorque]
Dans le cas de l’opération de Montpellier, deux systèmes ont été utilisés à cet effet :
- • un système léger de prédiagnostic, qui permet d’effectuer une vision globale sur 30 m environ depuis un regard, par une seule personne, sans introduire caméra et chariot ;
- • un système plus élaboré, à tête rotative, pour l’inspection des joints des branchements pénétrants, etc., et le relevé de la position des dysfonctionnements.
Ces systèmes sont complémentaires : le premier identifie les canalisations à problèmes (visite de nombreux sites par une seule personne en une heure en moyenne), le second diagnostique les opérations à exécuter. Les obstacles dans le réseau montpelliérain étaient constitués le plus fréquemment par des racines mobiles et des branchements pénétrants, de 150 mm de diamètre, dans des canalisations de 300 à 500 mm. La durée moyenne d’une intervention s’est située, pour l’usinage, entre 10 et 20 mn et, pour la résection des racines, à 20 mn. Ces dernières ont nécessité une approche différente dans la mise en œuvre, leur consistance obligeant à les attaquer par portions, ce qui augmente la durée de l’intervention.
Conclusion
L’expérimentation-pilote menée à Montpellier a répondu aux contraintes des sites ; au-delà de la satisfaction des différents acteurs de cette opération, elle a présenté des avantages en termes de limitation des gênes, suppression des contraintes d’accès, respect de l’environnement, sécurité, possibilité de programmation sans contraintes extérieures, ainsi qu’une minimisation des nuisances liées au seuil de tolérance des citadins, s’ajoutant aux avantages des méthodes de réhabilitation des réseaux d’assainissement.
À la différence des autres systèmes, le procédé Erica permet d’atteindre les objectifs généralement visés :
- • amélioration des conditions hydrauliques d’écoulement et d’étanchéité (techniques non structurantes) ;
- • restauration de la structure de l’ouvrage, en lui rendant une résistance mécanique compatible avec les sollicitations auxquelles il est soumis (technique structurante).
Les résultats techniques obtenus à Montpellier sont significatifs à plus d’un titre : Montpellier, ville en forte expansion, est représentative du contexte méditerranéen et dispose en certains quartiers de réseaux anciens, dégradés, mal connus, sous des chaussées sollicitées par des circulations importantes.
À ces avantages compétitifs s’ajoute celui de la rentabilité globale d’un projet où les responsables techniques, prestataires de services et maîtres d’ouvrages sont impliqués, chacun à un niveau différent, dans la réalisation d’ouvrages de réhabilitation.
Que ce soit par ses avantages directs et indirects, cette méthode constitue une alternative aux systèmes plus sophistiqués, dont chacun subit à son échelle les impacts :
- • coût de l’acquisition ;
- • coûts sociaux induits par la société qui les met en œuvre ;
- • coûts directs supportés par le maître d’ouvrage.
En considérant ces différents aspects, cette solution devrait trouver un écho grandissant auprès d’utilisateurs comme des maîtres d’ouvrages, puisqu’elle répond simplement à l’objectif visé : « Remettre un réseau en état de fonctionnement pour lui permettre de collecter et de transporter des effluents de façon satisfaisante ».
