Les solutions de drainage des eaux de ruissellement en milieu urbain se multiplient et se diversifient. Situés à l'interface de la chaussée et des réseaux, les caniveaux ont beaucoup évolué ces dernières années. Ils sont désormais capables de répondre à des besoins très diversifiés tout en satisfaisant à de multiples critères de performance et de qualité en matière de résistance, de sécurité, de durabilité, de facilité d'accès et d'esthétisme. En s'intégrant pleinement aux projets architecturaux, les caniveaux gagnent leurs lettres de noblesse.
Transfert chronique de polluants par ruissellement, déversements de réseaux d’assainissement par temps de pluie, dysfonctionnement des stations d’épuration, érosion des sols, inondations par ruissellement... Nul ne l'ignore plus : la gestion à la source des eaux pluviales est devenue incontournable pour maîtriser les conséquences liées à l'urbani-
Urbanisation et son corollaire : l’imperméabilisation croissante des sols.
L'eau ne peut plus s'infiltrer ni être stockée naturellement : la part de ruissellement augmente et le cycle de l'eau s’en trouve modifié.
Le problème est quantitatif : les réseaux d’assainissement sont saturés, ce qui provoque des débordements et des inondations. Mais il est aussi qualitatif. À ce risque d’inondation s’ajoutent des enjeux écologiques. L’alimentation naturelle des cours d’eau et des nappes souterraines est perturbée, le lessivage des sols charge les eaux de ruissellement en matières polluantes et les déversements dans le milieu naturel d’eaux non traitées sont plus fréquents.
Or, les réseaux d’assainissement qui concentrent des flux de plus en plus importants ont montré leurs limites. Les travaux curatifs réalisés après une inondation sont plus coûteux que les travaux préventifs. Des solutions alternatives doivent donc être trouvées.
Ces solutions existent. Le maintien d’un couvert végétal contribue par exemple à assurer une protection directe des sols par réduction de l’énergie pluviale, à piéger et à retenir les sédiments, à redistribuer les précipitations par évapotranspiration et infiltration. La réduction des surfaces imperméabilisées dès la conception des projets est une autre piste qui peut être complétée par des solutions d’infiltration, de rétention ou de stockage, proportionnelles à la surface imperméabilisée.
Mais dans tous les cas, pour empêcher le transfert de polluants et/ou créer des zones tampons sur des surfaces imperméabilisées, il faut mettre en place des solutions de drainage efficaces. Drainer pour transporter, drainer pour infiltrer ou drainer pour traiter... C'est à ce stade qu’interviennent les caniveaux, des équipements bien plus techniques qu’on ne l’imagine, dont le rôle et les fonctionnalités se sont considérablement élargis ces dernières années. Situés à l’interface de la chaussée et du réseau, ils ont su évoluer en passant des nécessités induites par la politique du “tout tuyau” qui consistait essentiellement à collecter les eaux pluviales pour les transporter le plus vite possible au réseau puis hors de la ville, aux nouveaux besoins liés aux techniques alternatives qui privilégient désormais l’infiltration, le stockage ou la réutilisation. Plus techniques, les caniveaux savent désormais s’adapter à toutes les contraintes.
Plus techniques, les caniveaux s’adaptent à toutes les contraintes
À grilles ou à fentes, à faible trafic ou à charges lourdes, avec ou sans pente, en béton, acier, résine, inox, thermoplastiques, qu'ils soient préfabriqués, réalisés sur mesure ou coulés en place, les caniveaux sont capables de remplir de nombreuses fonctions en collectant, en évacuant ou en infiltrant toutes les eaux qui s’accumulent sur une surface donnée, qu'il s'agisse d’eaux issues de précipitations atmosphériques ou d’eaux dérivant des activités humaines ou industrielles. Développés notamment par ACO, Birco, Funke, Hauraton, Nicoll, Stradal, Chapsol, Bonna Sabla, Nidaplast, Fraenkische ou encore Sebico, ils savent s’adapter à tous types d’ouvrages, qu’il s’agisse des accotements de routes ou d’autoroutes, de bordures de stationnement, de voiries urbaines, de rues piétonnes, de terrains de sport, etc.
Comme sur la plupart des chantiers, la phase préparatoire est essentielle. « Au-delà de la fabrication même des caniveaux, nous essayons de travailler le plus en amont possible avec le maître d’ouvrage, la maîtrise d’œuvre et les bureaux d’études pour déterminer la solution technique la plus appropriée et définir le cahier des charges le plus précisément possible », explique Olivier Kuhlmann, directeur général chez Birco, qui s’est spécialisé sur les caniveaux en béton, notamment sur les plateformes aéroportuaires. « Sur ce type d’applications, la moindre erreur peut générer des conséquences considérables avec des traductions très concrètes en termes de pertes. »
d’exploitation ».
Pour ce qui concerne les caniveaux hydrauliques, le choix se fait en fonction de critères très précis qui concernent l’environnement immédiat du caniveau, sa destination, la superficie à drainer, et l’esthétique recherchée. « La première étape consiste à vérifier si celui-ci sera sous circulation ou hors circulation, explique Thomas Gaudebert, Chef de marchés marketing génie civil, bâtiment et industrie chez ACO. Pour les caniveaux sous circulation, il faut ensuite s’attacher à définir la classe de résistance puis la section hydraulique. Dans les deux cas, il faudra prendre en compte les conditions de mise en œuvre ce qui suppose d’identifier le domaine d’utilisation et le lieu d’installation du caniveau. En fonction de l’environnement, des contraintes et des sollicitations auxquelles il sera soumis, le caniveau devra répondre à une classification minimum, définie dans la norme NF EN 1433 ».
Cette norme, qui définit des types de zones et la classe minimale pour chaque zone, prend aussi en compte la technique de pose et distingue le caniveau auto-résistant (type I), c’est-à-dire mis en œuvre sans enrobage latéral, du caniveau dont la mise en œuvre repose sur un enrobage béton réalisé sur place qui garantit sa résistance à la charge (type M). Elle est complétée par le marquage CE qui certifie que les produits ont bien été conçus pour respecter les exigences essentielles de sécurité, à savoir la résistance mécanique et la stabilité, l’étanchéité et la durabilité. Ceci déterminé, il faut s’attacher à définir la capacité d’écoulement du caniveau.
La circulaire interministérielle de 1977 découpe le territoire en trois régions et fixe, pour chacune d’elles, l’intensité pluviale à laquelle il faut se référer pour dimensionner les équipements. Ces critères permettent d’établir le profil du caniveau recherché qui sera ensuite disponible en plusieurs matériaux. Pour les corps de caniveaux, le béton tel qu’il est proposé par Stradal, Birco, Hauraton ou Sebico reste très apprécié pour sa résistance à la pression et aux sollicitations en charges et sa stabilité. En ne nécessitant pas la mise en œuvre d’un béton coulé en place pour l’enrobage, il génère des gains de temps ainsi que des gains financiers.
Par ailleurs, son poids, qu’on lui reproche parfois, n’est plus un problème. « Notre gamme Filcoten® associe les qualités du béton à une technologie innovante qui permet de réduire son poids jusqu’à 70 % tout en conservant ses qualités intrinsèques », assure ainsi Olivier Kuhlmann chez Birco.
Mais les thermoplastiques, plus légers à manier comme le polypropylène proposé par Pipelife, le polypropylène et le PVC proposés par Nicoll et les matériaux composites dont le béton polymères proposé par ACO ont d’autres atouts et savent conjuguer résistance et légèreté. Certains fabricants travaillent plusieurs matériaux, exploitant les qualités propres de chacun d’entre eux. C’est le cas d’ACO qui pro-
Pose des caniveaux en polypropylène pour les zones piétonnes, en béton polymères pour les zones circulables ou en inox pour le drainage des bâtiments. De même, pour Hauraton avec le béton fibré et le polyéthylène.
D’une manière générale, l’offre, en matière de caniveaux hydrauliques, évolue vers davantage de technicité avec des développements de produits capables de répondre à des spécificités très particulières, dans des conditions d'utilisation extrêmes, mais en simplifiant la pose : caniveaux fortes capacités, caniveaux sports, sécurisés, lumineux... C'est par exemple le cas de la gamme Kenadrain de Nicoll qui se caractérise par une mise en œuvre simplifiée (pose sans machine, les prédécoupes en sorties permettent un désoperculage avec l'aide d’un simple marteau) via son dispositif de clipsage qui assure l'alignement du caniveau lors de l'emboîtement mâle-femelle, garant d’une mise en œuvre rapide et sécurisée. La simplification de la pose ne se fait pas au détriment de la robustesse grâce à la présence de feuillures en acier galvanisé, quelle que soit la classe de résistance (4 mm d’épaisseur en D 400, 2 mm pour les classes inférieures). C’est aussi le cas, dans un autre registre, de la gamme Qmax d’ACO, un caniveau régulateur à fente, de forte capacité, mis au point pour répondre à la demande de systèmes de drainage destinés aux grandes superficies telles que les parkings, plates-formes logistiques, pistes aéroportuaires, autoroutes. Manuportable, il est fabriqué en éléments de 2 ml et est doté d’un système d’arches breveté préservant la continuité de la dalle (béton et armature) sous la feuillure. Chez Birco, le système de caniveaux à fente Bircosolid assure une étanchéité totale contre les liquides tels que les carburants, les huiles, les lessives alcalines et les graisses. Le corps en béton armé monolithique résiste à des charges et sollicitations extrêmes. Chez Hauraton, la gamme de caniveaux Recyfix Hicap F assure des débits optimaux dans des conditions d’utilisation extrêmes. Les développements concernent aussi les fonctionnalités de ces équipements qui ne se cantonnent plus à la collecte et au transport des eaux de ruissellement mais savent aussi les infiltrer, voire les stocker. C’est le cas de la gamme Infiltration Line chez ACO ou DrainfixClean® chez Hauraton qui permet d'infiltrer directement dans le sol les eaux collectées. Ces fonctionnalités s’élargissent désormais au traitement, qui tend à transformer le caniveau en ouvrage de traitement décentralisé.
Le caniveau, ouvrage de traitement décentralisé
On trouve de nombreux polluants dans les eaux de ruissellement en milieu urbain : des nutriments, avec évidemment du phosphore et de l’azote, de l’ammonium, des matières organiques, des hydrocarbures, des métaux lourds tels que du mercure (Hg), du plomb (Pb), du zinc (Zn) et du nickel (Ni), sans compter de nombreux micropolluants organiques en tous genres comme des pyrènes ou des HAP. Selon les contextes, ce cocktail peut également contenir des particules organiques ou minérales, des micro-organismes, voire des
bactéries et virus comprenant des contaminants fécaux. La première des actions à mener consiste à établir un diagnostic des flux de polluants pour élaborer un plan d’action de réduction à l’échelle d’un quartier ou d’un bassin-versant. Il faut ensuite envisager la mise en place d’ouvrages de dépollution susceptibles de traiter les phénomènes de pollution chronique particulaire véhiculés par les eaux pluviales ayant lessivé les sols et l’atmosphère.
Mais pour traiter la goutte là où elle tombe, certains constructeurs comme Birco, Hauraton ou Funke proposent également des caniveaux épuratoires, combinant un caniveau traditionnel ayant vocation à collecter les eaux pluviales issues de la voirie, à un dispositif épuratoire, le plus souvent un substrat, destiné à dépolluer les eaux de ruissellement. Ces caniveaux constituent un marché embryonnaire mais prometteur. « Le marché des caniveaux de prétraitement est évalué entre 3 et 8 millions d'euros par rapport à un marché global qui se situe autour de 80 millions d’euros », indique Olivier Kuhlmann, Birco. Ils peuvent être étanches, assurant ainsi un écoulement gravitaire vers un exutoire, mais ils peuvent aussi comporter un dispositif de stockage ou bien être perforés pour permettre une infiltration.
C’est le cas du D-Rainclean® de Funke qui associe un caniveau en polypropylène avec un substrat épuratoire capable d’éliminer les polluants par filtration, adsorption, fixation, échange d’ions, précipitation et décomposition biologique. « Cet équipement filtre les matières en suspension et décompose les hydrocarbures grâce à la vie microbienne qui s’y développe en contact avec l’air et la lumière et fixe les métaux par des phénomènes d’adsorption », explique Raphaël Vite, directeur de Funke France.
Le substrat D-Rainclean®, d’une durée de vie de 15 à 20 ans, se compose d’une matrice poreuse et perméable, maintenue constamment humide pour préserver la vie microbienne, via une réserve d’eau située au fond du caniveau. « Après un temps de passage suffisant à travers le substrat, l’eau débarrassée des polluants organiques et des métaux lourds s’infiltre directement dans le sol, sans transport vers un point de sortie, grâce aux 16 trous prévus par mètre linéaire » précise Raphaël Vite.
Lancé en 2004 le D-Rainclean® a connu plusieurs évolutions. Le media a vu sa composition modifiée pour améliorer le coefficient de perméabilité kf (de 5x10-4 m/s à 9x10-4 m/s). Sa composition a également évolué pour optimiser l’efficacité épuratoire. La géométrie du caniveau a également évolué. Un cylindre dépassant légèrement en hauteur pour jouer un rôle de bypass intermédiaire, contenant du substrat, a été intégré dans chaque élément, pour améliorer le traitement en cas de fortes pluies. « Cet élément permet d’introduire au sein du D-Rainclean® une différenciation du niveau de sollicitation, explique Raphaël Vite, chez Funke. En cas de forte sollicitation, l’eau bypassée fera également l'objet d’un traitement. Le gros avantage de ce système, c’est qu’il permet, en fonction de son dimensionnement, de traiter le niveau de pluie souhaité par le maître d’ouvrage ».
Funke revendique plus d’un millier de chantiers, en voiries, lotissements, zones d’activités, parkings… etc avec plus d’une centaine de kilomètres posés en Europe depuis 2006.
Le Drainfix®Clean de Hauraton repose sur un mécanisme analogue, à savoir un média filtrant à teneur en carbonates élevée pour en optimiser la durée de vie. « Avec un
Coefficient de perméabilité kf de 4×10⁻⁵ m/s et des conditions de précipitations comparables à celles de la ville de Nîmes, les eaux de pluie collectées par un bassin-versant de 7,5 m² (asphalte/béton) peuvent être évacuées et traitées avec 1 mètre de Drainfix®Clean », indique-t-on chez Hauraton. L’eau traitée est collectée via un drain en PEHD enveloppé d’un géotextile puis acheminée vers un dispositif de collecte ou d’infiltration. La mise en œuvre de ce dispositif est possible sous une voie de circulation.
Bircopur de Birco, développé en partenariat avec 3P Technik, repose sur un fonctionnement différent. Un bac de sédimentation effectue une préfiltration en retenant les éléments les plus grossiers tels que gravillons, feuilles… L’eau ainsi dégrillée traverse un sac filtrant composé d’un ensemble charbons actifs/granulats en céramique absorbant ainsi les polluants organiques et inorganiques tels que les métaux lourds, hydrocarbures et huiles dissoutes. L’eau ainsi traitée s’écoule ensuite par les alvéoles du support métallique du sac filtrant pour être récoltée dans le fil d’eau du caniveau et être infiltrée, déversée ou réutilisée. La durée de vie du sac filtrant est de dix ans. Bircopur permet de traiter une surface de 20 m² par mètre linéaire de caniveau. Il a été conçu sur la base d’un caniveau de sécurité Bircoseir DN 300 sollicitable jusqu’à la classe F900 kN, ce qui le rend adapté pour le drainage linéaire de zones de trafics intenses ou d’espaces publics. Par ailleurs, et pour prolonger les intervalles entre chaque maintenance, Birco a développé Bircotwinpack®, un système qui associe une fonction de prétraitement par décantation avec un drainage via un canal dédié. Le caniveau, monobloc, répond à toutes les classes de résistances.
« En récupérant 80 % des matières en suspension, il répond à une problématique simple mais très concrète », assure Olivier Kuhlmann.
La décantation repose sur une cartouche avec filtre intégré rehaussée capable de traiter 40 m² par mètre linéaire. L’intervalle de maintenance est porté à quinze ans.
Ces systèmes, seuls à pouvoir être mobilisés à cette échelle spatiale, constituent le point ultime de la gestion décentralisée des eaux de ruissellement. Ils présentent l’avantage de pouvoir être mis en œuvre sans nécessiter de fortes concentrations de pollution et permettent de s’affranchir des réseaux tout en ne nécessitant que peu d’entretien. Mais quelle est l’efficacité épuratoire de ces systèmes ?
Olivier Kuhlmann, Birco, souligne que « ces caniveaux ne se substituent pas aux ouvrages centralisés, seuls capables de faire face à des phénomènes exceptionnels tels qu’une pollution accidentelle, par exemple. Par contre, ils assurent une gestion quotidienne liée à des pluies régulières en retenant efficacement les hydrocarbures et certains métaux lourds ».
Raphaël Vite, Funke, rappelle que le D-Rainclean® bénéficie d’un avis technique qui atteste des résultats avancés à savoir un abattement en termes de métaux lourds et d’hydrocarbures oscillant entre 90 et 99 %.
Au-delà de ces développements fonctionnels, un élément a également notablement évolué ces dernières années jusqu’à modifier le statut même du caniveau : la grille, qui fait du caniveau un élément architectural clé.
Le caniveau, un élément architectural clé
Quoique indispensables à tout projet de voirie quel qu’il soit, les caniveaux ont appris à s’intégrer aux projets architecturaux. « La dimension esthétique joue désormais un rôle essentiel, souligne Thomas Gaudebert chez ACO. Les espaces publics répondent à des besoins précis en termes d’aménagement et de perception visuelle. Le design général des sols doit être préservé, voire même suggéré, par des systèmes de drainage capables d’associer esthétique et discrétion, résistance à la charge et évacuation optimale des eaux pluviales. » Pour donner aux architectes les moyens d’expression adaptés à leur créativité, les fabricants de caniveaux, et certains fabricants de pièces de voirie tels EJ et Saint-Gobain PAM, ont rivalisé d’imagination, ouvrant de nouvelles perspectives en matière de performances et d’esthétisme.
ACO s’est attaché à rendre le drainage esthétique en développant de nouvelles générations de grilles capables de se
fondre dans tous les contextes. Ces grilles se déclinent quasiment à l’infini en acier inoxydable, en acier galvanisé, en fonte ou encore en composites, grâce à la personnalisation qui permet aux architectes ou aux maîtres d’ouvrage de faire montre de créativité tout en étant durable dans le temps. Pour simplifier le choix et éviter tout problème de compatibilité, ACO a rationalisé ses process de manière à ce que chaque type de grille puisse être adapté indifféremment sur les corps de caniveau Multidrain en béton polymère ou Xtradrain en polypropylène. « Chaque grille est désormais adaptable sur les deux gammes », souligne Thomas Gaudebert. Parmi les 6 nouveaux modèles récemment présentés par ACO, la grille personnalisable Freestyle (classe de résistance D400) en fonte confère un style propre à chaque lieu, public ou privé, centres commerciaux ou sièges sociaux d’entreprises. Chacun peut ajouter au projet une haute valeur esthétique, en créant un motif décoratif de son choix qui sera moulé lors de la fabrication des grilles Freestyle.
Birco travaille également le design en partant d'une gamme standard assez large. « Nous proposons jusqu’à 12 types de grilles différentes pour chaque dimension nominale, assure Olivier Kuhlmann. Chaque grille peut faire l’objet d’une personnalisation et nous pouvons également réaliser à la demande une grille complètement customisée ».
Hauraton propose de son côté des caniveaux à fente sur mesure pour drainer de façon élégante et discrète les eaux de ruissellement. Du coup, jadis à vocation exclusivement utilitaire, le caniveau se joue désormais de ses matériaux pour s’insérer efficacement et esthétiquement dans les réalisations les plus prestigieuses. Au Mont Saint-Michel, ACO habille la nouvelle passerelle d’avaloires affleurant en inox parfaitement intégrés, susceptibles d’être fermés pour empêcher tout risque de pollution, tandis que pour la station balnéaire de la Grande Motte, Birco crée spécialement un design de grilles pour correspondre à l’environnement maritime architectural de l’arête centrale (Voir En n° 391). Hauraton habille de son côté de prestigieuses places publiques et espaces architecturaux en Allemagne, Autriche, Grande-Bretagne, etc. Chez Stradal, la grille à fente en forme de “T” inversé du caniveau Urban-I s'intègre parfaitement au sol (qu'il s’agisse de béton, de pavés ou de dalles) et se fond totalement dans les paysages urbains.
L’attention portée à l’esthétique ne s'est pas faite au détriment des exigences liées à la sécurité. Pour des applications spécifiques telles que les prisons ou les écoles, des solutions se développent pour que les grilles ne puissent pas être enlevées sans outil approprié. Les grilles savent aussi se faire antidérapantes, accessibles aux personnes à mobilité réduite et permettre le passage de talons fins (grilles Inguard). Birco a même développé une grille de caniveaux en fonte spécialement conçue pour l’orientation des personnes malvoyantes et aveugles : large de 30 cm, elle se divise en 4 rainures dans lesquelles la canne se place idéalement. Des dessins et reliefs indiquent le chemin à suivre, sa fin, ses ruptures et les embranchements de caniveaux. Des grilles anti-réflexion permettent par ailleurs aux personnes malvoyantes de percevoir des éléments de couleurs pour distinguer le contraste entre les pavés ou les asphaltes et le caniveau. Pour ce faire, selon la luminosité de l'environnement, la grille peut être entièrement laquée en noir ou de couleur zinc. La sonorité de la fonte permet également de reconnaître le caniveau du pavé.
