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Cavités et désordres en surface

DISSOLUTION DE GYPSE : UN PHÉNOMÈNE ALÉATOIRE
01/11/2018

DISSOLUTION DE GYPSE : UN PHÉNOMÈNE ALÉATOIRE


Centrale de fabrication de coulis à l’extérieur avec un silo pour stocker le ciment.
Minéral de gypseparfaitement cristallisé,translucide, avec unepartie qui avait commencéà subir une dissolution.
Foreuse réalisant les forages pour permettre l’injectionde coulis dans la zone de dissolution du gypse.
Extrait d’une carte de carrières de gypse.
Légende de la carte de carrières de gypse.

L’évolution aléatoire du gypse qui se dissout sous l’effet de l’eau dans les profondeurs du sol peut gravement menacer la stabilité des édifices en surface. Comment prévenir, détecter et traiter cette dissolution ?

Il est difficile d’établir un lien entre un gypse cristallisé, pur, translucide, une carrière de gypse à l’allure de cathédrale et une poche remplie d’un magma boueux de gypse antéludien à l’état de dissolution. La confusion règne parfois également entre les carrières de gypse dont l’extraction sert à fabriquer le plâtre, et ces poches de dissolution qui créent des désordres en surface depuis les entrailles terrestres. Un préjugé que confirme Léonardo Pereira, de SBPC, maître d’oeuvre spécialisé dans les sous-sols : « Quand on parle de gypse, on pense au plâtre, à quelque chose de très friable. Alors que le gypse est très dur. Dans les carrières, il est attaqué à la fraise. » Mais cette pierre dure est un matériau évolutif et sensible. Les voûtes des carrières de gypse sont ainsi tenues par des poutrelles fixées en partie haute, car elles sont fragiles et la pierre s’érode avec l’eau. Pour s’en convaincre, contrairement aux carrières de calcaire, les carrières de gypse ne sont pas visitables, à de rares exceptions, même par les professionnels. Claude Marcie, directeur de Geolia, maître d’oeuvre spécialisé, témoigne : « En 30 ans de maîtrise d’oeuvre spécialisée, je suis descendu deux fois dans une carrière de gypse, alors que je suis toutes les semaines dans les carrières de calcaire. »
Dans son guide consacré à la dissolution de gypse, l’Ineris explique que « dans tous les contextes où du gypse est présent dans le sous-sol, une dissolution naturelle ou occasionnée par des activités anthropiques peut se mettre en place et créer des vides souterrains de dimensions plus ou moins importantes ». Le risque de désordres en surface peut alors avoir des conséquences sur les bâtiments ou les infrastructures, et doit être appréhendé et traité rigoureusement pour les futures constructions.
Claude Marcie explique comment les régions les plus industrielles d’Île-de-France sont devenues des zones très touchées par la dissolution de gypse : « Les pompages mis en place pour refroidir les machines des usines ont généré un apport massif en eau dans le sol. Cela a accéléré les phénomènes de dissolution. » Il souligne que si l’enjeu carrières de calcaire est « à 90 % bien cerné, la dissolution de gypse reste un enjeu aléatoire, évolutif et diffus ». D’où la limitation de la validité des études de sol fixée à 5 ans par l’IGC de Paris, dans les périmètres à risques.
En pratique, au terme d’une étude de sol au-dessus des couches de gypse, la conclusion est simple : injection ou pas ? Ces travaux se font le plus communément dans deux types de configuration : sur un bâti existant ou une parcelle vierge. « Dans la très grande majorité des cas, l’intervention se fait avant construction ou démolition-reconstruction, sur des plateformes relativement simples », commente Patrice Bonneau, de l’entreprise Soleffi TS. « On fait un plan de la parcelle et on positionne les forages en fonction du maillage édicté par les notices de l’IGC. On installe le matériel pour réaliser les forages, et l’on crée un lien entre la surface et les poches de dissolution en profondeur. Une fois l’atelier de forage en place, un équipement à l’intérieur du forage va nous permettre d’injecter un coulis de comblement gravitaire, ce qui implique la mise en place d’un second atelier pour les centrales de fabrication du coulis. Par l’intermédiaire des forages, les coulis vont être envoyés en profondeur
dans les terrains. Dans ce que l’on connaît dans le Bassin parisien, on fait des forages jusqu’à 60 m
maximum, le plus souvent entre 30 et 55 m. »
Il ajoute que « les interventions sur le bâti existant sont plus compliquées ; il faut par exemple utiliser
des engins à gabarit très réduit pour aller dans des sous-sols d’immeubles ou des petites cours intérieures, et les équipes mobilisées doivent être spécifiquement formées pour intervenir sur un univers existant ».
Trois familles de coulis vont être successivement employées dans deux tubes différents disposés
dans le même forage. Guillaume Douheret, de Soletanche Bachy, explique que « les modalités du
forage sont déterminées en fonction de plusieurs paramètres : la vitesse d’avancement, la poussée
sur l’outil, la pression d’injection du fluide de forage. La variation de ces paramètres permet de détecter la présence de vides ou de terrains décomprimés. En région parisienne, le forage est réalisé à l’aide d’un tricône monté à l’extrémité d’un train de tige. L’ensemble est entraîné par une tête de rotation et des tiges supplémentaires sont ajoutées au fur et à mesure de la perforation, jusqu’à atteindre la profondeur souhaitée. Puis, on élève des barrages sur les extrémités de la parcelle lorsque les vides se prolongent au-delà de la surface à traiter, pour ne pas aller combler le champ du voisin ».
Entreprises et maîtres d’oeuvre décrivent le même processus d’injection : un premier coulis de
comblement, avec des dosages spécifiques en ciment, sablon et bentonite (une variété d’argile)
va s’écouler à travers un tube dit crépiné, partout où il peut passer, en remplissant gravitairement
toutes les poches ; lorsque le coulis commence à faire prise dans le forage, on repasse quelques
heures après et l’on nettoie le tube, l’eau ne chassant pas le coulis dans cette phase.
Comme ces mortiers ne sont pas tout à fait stables et se décantent, on réalise une semaine plus tard un clavage, au sens de clé de voûte, pour bloquer le toit, avec une composition semblable au premier
coulis, mais cette fois avec de la pression.

Pendant la phase d’étude de sol, les diagraphies du forage ont mesuré différents éléments qui permettent de déterminer le caractère décomprimé du terrain. Si ces diagraphies ont révélé des vides et des terrains décomprimés, il faut réaliser une consolidation après le comblement gravitaire et le clavage pour améliorer les caractéristiques mécaniques et la portance du sol. Cette deuxième étape est nommée traitement. Elle se fait dans un autre trou, en utilisant un tube avec des manchettes qui servent de clapets antiretours. Ce n’est plus du mortier qu’on injecte, mais du coulis, c’est-à-dire presque la même chose, mais sous pression et sans la charge minérale du sable.
Dans la très grande majorité des cas, les entreprises fabriquent elles-mêmes leur coulis avec leur centrale qu’elles installent sur le chantier. La taille de la centrale varie en fonction de la taille de la parcelle à traiter et du type de surface, vierge ou occupée. Le conditionnement des matières premières est choisi en fonction du terrain disponible : silos pour le ciment et sablon en vrac sur un grand espace, matériaux conditionnés en sacs pour une surface moindre ; et lorsqu’elle est encore plus réduite, le ciment est remplacé par un autre produit… plus cher. Ou encore, l’entreprise recourt à du coulis prêt à l’emploi, livré en toupie, avec un coût supérieur et une dépendance vis-à-vis d’un autre opérateur.
Dans le même forage, le tuyau de comblement avec sa gueule de brochet et le tube à manchettes pour le traitement sont côte à côte, noyés dans le coulis. Après 28 jours de séchage, l’entreprise géotechnique vérifie que la problématique de départ a disparu à l’aide de forages destructifs. L’entreprise remet alors son rapport au maître d’oeuvre, ou directement au maître d’ouvrage, s’il n’y en a pas. Le maître d’oeuvre fait la synthèse du DOE (dossier des ouvrages exécutés) et du rapport de contrôle qu’il complète de son analyse. À Paris et la petite couronne, le rapport est envoyé à l’IGC, qui informe le service urbanisme qu’il n’a plus d’observation sur le caractère de dissolution de gypse et la délivrance du permis de construire ou d’aménager.
Sur les zones du périmètre de l’IGC de Paris, bien que la base de données soit solide et réactualisée régulièrement, des zones d’incertitudes subsistent. Les vérifications à l’aide de sondages géotechniques sur le Bassin parisien restent nécessaires. Les deux maîtres d’oeuvre interrogés – Claude Marcie, de Geolia, et Léonardo Pereira, de SBPC – ont tous deux été confrontés à des opérations de logements à la limite des périmètres, à Saint-Ouen et Saint-Denis. Forts de leur connaissance du terrain, ils ont convaincu leurs maîtres d’ouvrage respectifs de réaliser une étude de sol, bien qu’elle ne fût pas obligatoire. L’étude a mis à jour, dans chacun des cas, des dissolutions entre 30 et 50 m, et conclu à la nécessité de réaliser des travaux d’injection en suivant les recommandations des notices de l’IGC.
Dans les carrières comme dans le gypse, le coût des travaux d’injection peut être dissuasif. Les promoteurs le savent et fixent des conditions suspensives à ce motif dans leurs actes d’achat. Mais le foncier se faisant rare, il est de plus en plus fréquent d’intégrer les coûts de ces études et travaux au prix de vente du bâtiment, et par conséquent de réaliser des travaux de comblement.
Si les bureaux d’études de sol et les maîtres d’oeuvre peuvent être en prise directe avec les atermoiements des maîtres d’ouvrage sur l’impact financier et de délais que la dissolution de gypse fait peser sur la poursuite ou non de leur projet, les entreprises d’injection ne rencontrent que les maîtres d’ouvrage qui ont franchi ce cap d’une commande de travaux de comblement et de traitement.
Les chantiers sur lesquels intervient une entreprise familiale telle que Soleff TS s’élèvent entre 10 000 € pour une petite intervention chez un particulier, et 3 à 4 M€ sur un quartier complet. Un chantier d’une telle ampleur est mené au rythme de différents phasages, étalés sur plusieurs mois, voire plus. Il faut intégrer les coupures de voies, les autorisations de voirie, l’information aux riverains…
À cette échelle, l’un des enjeux est de ne pas interférer avec les réseaux souterrains existants. Les forages sont réalisés en tenant compte de l’implantation de tous ces réseaux, sur la base des éléments connus et d’un important travail de préparation en amont, pour ne pas provoquer de sinistre !
La qualité des études de sol est primordiale, en amont, pour ne pas passer à côté d’un vide, d’une poche, ou en contrôle pour vérifier l’absence de vides résiduels. Car la dissolution de gypse réserve plus de mauvaises surprises que de bonnes… Et si les procédures de traitement et le maillage sont finalement standardisés, leur bonne mise en oeuvre repose sur l’entrain des équipes face à des conditions extérieures souvent éprouvantes.


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