guide reseaux polyethylene

8/17/2019 Guide Reseaux Polyethylene

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RésO-PE

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Guide d’étude des Réseauxen Polyéthylène

E ition2011-2012


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• SOMMAIRE •

Domaines d’application ..........................................4

Le polyéthylène ............................................................51- Historique du polyéthylène..............................................51ère synthèse : Hans von Pechmann (Allemagne)...........................51ère synthèse industrielle du polyéthylène......................................51ère synthèse haute pression reproductible de polyéthylène...........51ère production industrielle...........................................................5Développement de plusieurs types de catalyse..............................53ème type de système catalytique....................................................6

Développements de nouveaux systèmes à « site unique »............6

2- Les caractéristiques du polyéthylène...........................6 Trois types de polyéthylène...........................................................6Deux méthodes de polymérisation sont mises en œuvre...............7Histoire du PE pour tubes pression...............................................9

3- Matière première et propriétés........................................9La légèreté.....................................................................................9Flexibilité et installation .................................................................10Flexibilité, élasticité et opération....................................................11Exemple du tremblement de terre à Kobe (J apon).........................12La soudabilité du polyéthylène et l’absence de fuites ....................12

4- Les propriété mécaniques................................................12a-La courbe de régression.............................................................13b-La Propagation Rapide de Fissures(RCP, Rapid Crack Propagation)....................................................14c-La Propagation Lente de Fissure (SCG, Slow Crack Growth)......16

5- Les modes de fabrication des tubes et accessoires....17L’extrusion de tubes ......................................................................17

Les avantages du polyéthylène ...........................21Types de PE utilisés................................................................21Propriétés chimiques .............................................................21Corrosion.......................................................................................21

Perméation....................................................................................21Vieillissement à la lumière- résistance aux U.V. : ..........................21Propriétés mécaniques..........................................................21Comportement aux chocs..............................................................21Comportement au fluage...............................................................21Résistance à la fissuration.............................................................21Résistance à l’abrasion..................................................................22Résistance aux coups de béliers....................................................22Ductibilité et flexibilité: ..................................................................22Autobutage................................................................................22

Environnement .............................................................23La longévité du produit..........................................................23

Lʼempreinte carbone...............................................................23La production des tubes................................................................23Le transport des tubes de l’usine au chantier................................24

La pose..........................................................................................24Le cycle de vie..........................................................................24Le recyclage..............................................................................24Les enjeux sanitaires..............................................................24

Normes et réglementations...............................25La normalisation......................................................................25

La certification..........................................................................25La Marque NF............................................................................25Ne pas confondre norme NF et marque NF......................25La Marque NF 114 – tubes en Polyéthylène .....................26Comparatif marque NF et norme NF...................................28La conformité à la norme NF EN 12201-2......................................28La Marque NF114..........................................................................28La réglementation : la conformité sanitaire(Arrêté du Ministère du 29 mai 1997) ...........................................28

Produits ............................................................................30Conditionnement ......................................................33

Manutention et stockage......................................34Règles générales.....................................................................34Transport et livraison .............................................................34Réception...................................................................................34Déchargement et stockage...................................................35

Tubes en longueurs droites ...........................................................35 Tubes en tourets............................................................................35Raccords .......................................................................................35Stockage sur chantier....................................................................35

Signalisation, protection & détection desconduites et fluides présents dans le sous-sol ..36

Les dispositifs avertisseurs.................................................36Les exigences et objectifs de la norme NF EN 12613« Dispositifs Avertisseurs »..................................................36La protection mécanique des conduites...........................37Les étapes et étages de la protection des canalisationsprésentes dans le sous sol...................................................37La détection des conduites non conductrices................38

Accessoires.....................................................................39Les raccords .............................................................................39Les accessoires de canalisation.........................................40

Les modes de raccordements .............................41

La Polyfusion ou soudure bout-à-bout..............................41Description....................................................................................41Le principe.....................................................................................41


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• DOMAINES D’APPLICATION •

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Réseau et branchement d’eau potable

Distribution Gaz

Irrigation et micro irrigation

Assainissement, évacuation d’effluents divers

Réseau d’incendie

Réseau d’air comprimé

(canon à neige arrivée d’air)

Transport de fluides corrosifs (Industrie)

Réhabilitation

Emissaire en mer

Protection des câbles (fibres optiques,

énergie)

Protection des canalisations (gaz, eau)

Protection des câbles en acier (dont câblesde précontrainte des ponts)

Etc…


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1 - Historique du polyéthylène

1ère synthèse : Hans von Pechmann (Allem agne) - 1898Réalisée par accident pendant le chauffage de diazométhane. Eugen Bamberger and Friedrich Tschirneront caractérisé cette substance blanche et cireuse constituée de longues chaines à motif -CH2- et l’ontnommé « polyméthylène ».

1ère

synthèse industrielle du polyéthylène - 1933Réalisée à nouveau par accident chez ICI Chemicals : Eric Fawcett et Reginald Gibson appliquent une trèshaute pression de quelques centaines d’atmosphères sur un mélange d’éthylène et de benzaldéhyde. Laréaction est alors initiée par une contamination sous forme de traces d’oxygène, ce qui explique la difficultéde reproduire l’expérimentation au début.

1ère synthèse haute pression reproductible de polyéthylène - 1935Réalisée par un chimiste d’ici, Michael Perrin. Les bases de la synthèse industrielle du polyéthylène bassedensité (LDPE) sont établies.

1ère production industrielle - 1939

Développement de plusieurs types de catalyse(polymérisation d’éthylène à des conditions de températures et pressions plus modérées).

•1ère catalyse basée sur le trioxyde de chrome – 1951Réalisée par Robert Banks et Paul Hogan chez Phillips Petroleum, tous deux inventeurs du polypropylènesemi-cristallin et du polyéthylène haute densité (HDPE).Ces 2 plastiques furent vendus sous la marque commerciale MARLEX®.

• POLYÉTHYLÈNE •

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Paul Hogan Né le 7 août 1919 Polymers and Production Thereof HDPE and Polypropylene Plastics Patent Number(s) 2,825,721

Robert Banks Né le 24 novembre 1921Décédé le 3 janvier 1989 Polymers and Production Thereof HDPE and Polypropylene Plastics Patent Number(s) 2,825,721


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•1953 : Karl Ziegler développe un système de catalyse basé sur des halogénures de titane et un orga-noaluminium, travaillant à des conditions encore plus modérées que celles de la catalyse Philips.Il faut cependant noter que la catalyse Phillips est moins coûteuse et plus aisée à mettre en œuvre. Lesdeux systèmes persistent dans l’industrie à ce jour .

A la fin des années 1950, les deux types de catalyse, Philips et Ziegler sont utilisées pour la productionde HDPE. Phillips avait initialement des difficultés pour produire un HDPE de qualité uniforme et a remplides entrepôts de produits hors spécifications.

3èm e type de système catalytique : les métallocènes - 1976 - Walter Kaminsky et Hansjörg Sinn(Allemagne).

Développements de nouveaux systèmes à « site unique » (single-site) post-métallocène. Ils offrentune plus grande maîtrise de la structure du polymère que les métallocènes.Fujita chez Mitsui Corporation, a démontré que certains complexes iminophenolates de groupe IV métal-liques présentent une plus grande activité que les métallocènes.

2- Les caractéristiques du polyéthylène- Composé uniquement de carbone et d’hydrogène.- Matériau thermoplastique, fait à partir du monomère éthylène (C2H4).- Plus léger que l’eau (masse volumique entre 0.90 et 0.96 g/cm³).- Polymère semi-cristallin.- Thermo-fusible.- Brûle entièrement en rejetant du CO2 et de l’eau.- Non toxique et inerte.

Trois types de polyéthylène• Le polyéthylène basse densité (PEbd ou LDPE) qui est un polyéthylène pur. Samasse volumique se situe entre 915 et 935 kg/m3. On observe des branchements

longs de 1000 à 10000 carbones.


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• Le polyéthylène basse densité linéaire (PEbdl ou LLDPE) qui est un copoly-mère. Sa masse volumique se situe entre 900 et 935 kg/m3. On observe en-viron 10 à 20 branchements courts (copolymères) tous les 1000 carbones.

• Le polyéthylène haute densité (PEhd ou HDPE) qui est un homopolymère ou plus souvent légèrementcopolymérisé.Sa masse volumique se situe entre 935 à 965 kg/m3.On observe environ 0 à 10 branchementscourts tous les 1000 carbones.

Nota : la dénomination PEmd (polyéthylène moyenne densité) est parfois utilisée pour l’intervalle demasse volumique de 930 à 940 kg/m³.

Deux mé thodes de polymérisation sont mises en œuvre

•Polymérisation du PEbd :

- Haute pression (2000 bar)- Hautes températures (200 - 300°C)- Initiation par radicaux libres (ROOR)- Pas de comonomère

•Polymérisation du PEbdl et du PEhd :

- Basse pression (20 bar)- Basses températures (70-100°C)- Catalyseurs métaux de transition- ComonomèreC4 – ButèneC6 – Hexène

C8 – Octène

•La copolymérisation du polyéthylèneElle est « contrôlée » par le catalyseurqui possède des sites actifs.


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•Le polyéthylène bimodalIl est obtenu en mélangeant deux types de synthèses.

On obtient alors deux types de chaînes macromoléculaires de polyéthylène :

Ce type de produit présente quelques propriétés intéressantes :


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Histoire du PE pour tubes pression

3 - Matière première et propriétés

Par rapport aux matériaux traditionnels, le polyéthylène offre plusieurs avantages :- Légèreté,- Flexibilité et élasticité,- Installation rapide et facile,- Pas de corrosion,- Bonne résistance chimique,- Pas de fuites,- Faible friction / faible perte de charges,- Meilleure qualité de l’eau transportée,- Facilité d’installation des connexions et des branchements,- Pas d’encrassement.

Grâce à ces propriétés, de nombreux pays ont adopté le PE comme la solution idéale pour les réseaux dedistribution eau et gaz.

La légèretéElle permet une manutention facile de produits et par conséquent une main d’œuvre réduite, moins de

machines et les tubes polyéthylène flottent.


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Flexibilité et installationElle permet de suivre le terrain, de diminuer le nombre de connexions et de rendre le tracé du réseauplus facile.


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Poids par métre de tube pression (PN 10)


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La flexibilité des tubes permet de les transporter et de les stocker en tourets. On peut enrouler jusqu’à200 m de tube, permettant ainsi d’avoir de grandes longueurs. Les avantages résultants sont :- De grandes longueurs,- Moins de connexions et soudures,- Moins de manipulations et manutention,- Moins de risques de fuite,- Suit la forme du terrain,- Moins d’engineering,- Ceci représente un gain de temps et d’argent et une amélioration de la fiabilité.

Cette propriété permet égalementl’utilisation de techniques d’installa-tion récentes :- Narrow trenching- U or C-lining- Swage lining- Slip lining- Pipe bursting- Directional drilling

Flexibilité, élasticité et opérationElle contribue à la durée de vie des tubes car elle procure :- Une excellente résistance aux variations de pression, aux coups de bélier, …- Une relaxation de contrainte liée aux contraintes internes (charges constantes ou trafic routier par exemple),- Une résistance aux mouvements de terrain, tremblements de terre,- Une résistance aux chocs (machines,…).


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Exemple du tremblement de terre à Kobe (Japon)A l’issue du grand tremblement de terre à Kobe, le 17 janvier 1995, l’ex-pertise a dénombré 26 459 ruptures de tubes. Les matières utiliséesétaient le polyéthylène, le PVC, la fonte ductile, l’acier, le béton.Le nombre de ruptures sur le tube PE s’élève à ZERO !

La soudabilité du polyéthylène et l’absence de fuitesUne connexion mécanique =un risque de fuite.

Pour garantir un réseau sans fuite, il y a deux méthodes :- Limiter le nombre de connexions, ce qui est réalisable avec les tubes polyéthylène qui peuvent être ins-tallés en grandes longueurs.- Éviter les connexions mécaniques en réalisant des soudures entre les tubes polyéthylène.

4 - Les propriété mécaniquesIl existe 3 propriétés mécaniques essentielles pour caractériser le PE :a : la courbe de régressionb : la propagation rapide de fissure (RCP)c : la propagation lente de fissure (SCG)


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Soudure bout à bout Soudure par manchon électro-soudé

Propagation lente de fissure(Résistance à l’entaille)

Propagation rapide de fissure


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Evolution des grades PE pour tubes : augmentation de la tenue à la pression

Les nouvelles révisions des normes ISO et EN interdisent la présence d’un genou à 80°C avant 5000

heures.

La classification M RS (mi nimum required strength) :

b-La Propagation Rapide de Fissures (RCP, Rapid Crack Propagation)Sous des conditions sévères telles qu’une pression élevée et/ou une température basse, un impact sur untube sous pression peut conduire à une fissuration rapide pouvant se propager sur plusieurs centaines demètres, dans le cas de canalisation rigides de types métalliques.

La mesure du RCP peut s’effectuer selon deux types de tests :- Le full scale testing (FST) ou essai pleine échelle,- Le test S4 (Small Scale Steady State).


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Full Scale Testing (FST) :Le test est réalisé sur de grandes longueurs de tubes. De grands réservoirs de gaz sont requis.

Le test est cher et complexe à réaliser mais il est très proche de la réalité.


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Test RCP Full Scale

Rupt ur e d ’ une c anal i sat i on pa

r RC P


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Test S4 (Sma ll Scale Steady State) :Ce test est réalisé typiquement sur un tube de 110 mm de diamètre et de SDR11.La cage de confinement et les déflecteurs internes entrainent des conditions plus sévères de test.

Le test S4 est moins cher etplus facile à réaliser. Il est éga-lement plus sévère que le testFull Scale.

c-La Propagation Lente de Fissure (SCG, Slow Crack Growth)C’est un processus de vieillissement de la résine à long termeconduisant à une rupture dite fragile. Ce processus est accélérépar les rayures et pierres en contact avec le tube.

Elle peut être mesurée en attendant l’apparition du genou dansla courbe de régression, réaliste mais cher et très long, ou àl’aide du test notch (test sur tube entaillé). L’ESC est accélérépar la concentration des contraintes dans l’entaille.


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5 - Les modes de fabrication des tubes et accessoires

L’extrusion de tubesLa ligne d’extrusion est globalement constituée de 4 zones.

• Profils de température standards pour le polyéthylène des tubes

Les températures maximales recommandées sont :Zone d’alimentation 50 °CFourreau 180 - 205 °C Tête 205 - 210 °CFilière 205 - 220 °C Température de masse 200 - 220 °C

Lorsqu’un fourreau est équipé d’une culasse rainurée, la température doit être maintenue à 50°C ou moinsdans la zone d’alimentation. La différence de température de la matière fondue entre le bout de la vis etla filière ne doit pas excéder 10°C.

Le phénomène de saggingA cause de la faible conductivité thermique du polyéthylène, la surface interne ainsi que le cœur de l’épais-seur des tubes épais restent à l’état fondu pendant un temps important. Le matériau en fusion peut alors

s’écouler à l’intérieur de la paroi du tube.


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Ce flux gravitationnel de polyéthylène fondu s’appelle “sagging” ou fléchissement. Le résultat est une dif-férence parfois importante d’épaisseur en différents endroits de la paroi.

Pour les grades PE100 classiques, le phénomène apparaît pour des épaisseurs de paroi à partir de40-50 mm.

Les facteurs influençant le sagging sont :

• Sur la matière première :- La tenue en fondu du grade polyéthylène (PE) considéré ( viscosité à faibles gradients de vitesse),- La cristallinité ( chaleur de fusion ou de cristallisation),

- L’épaisseur du tube considéré.

• Sur le procédé de fabrication :- La température (impact sur la viscosité en fondu),- L’excentricité de la filière (pour compenser l’augmentation d’épaisseur vers le bas),- Le taux d’étirage durant l’extrusion (rapport entre le diamètre du tube et le diamètre de la filière),- L’influence du refroidissement dans le bain est relativement faible.

L’injection des accessoires (raccords) en PE100

- La machine d’injection : La matière est transportée et fondue dans l’unité d’injection.

Une pression est appliquée sur la vis pour faire avancer la matière fondue. Le mouleest maintenu fermé durant l’injection et le refroidissement. Ensuite le moule est ouvertet la pièce moulée éjectée.


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- Le cycle d’injection : Il se compose de 4 étapes de moulage principales : remplissage du moule, main-tien en pression, refroidissement et plastification de la matière pour le cycle suivant, ouverture du moule,éjection de la pièce et de fermeture du moule.

1ère étape - Le remplissage du mouleC’est une phase dynamique où la vis effectue un mouvement vers l’avant avec une vitesse du flux de ma-tière imposée, soit constante, soit avec un profil. La vis joue alors le rôle de piston.A environ 95 % du remplissage complet de l’empreinte du moule, il y a commutation, c’est-à-dire passagede la phase dynamique à la phase de maintien appelée également phase statique.

2ème étape – La phase de maintien et de compactageUne forte pression (300 à 1000 bar) reste imposée sur la matière pour permettre d’en rajouter dans lacavité de moulage (=empreinte) pour compenser le retrait dû au refroidissement de la matière et à lacristallisation du polyéthylène.

Le maintien se termine lorsque la solidification est complète au niveau du seuil d’injection.

3ème étape – Le refroidissementIl démarre en même temps que le remplissage du moule. Son temps est évalué à environ 2,5 fois l’épais-seur pièce élevée au carré. La plastification pour préparer le prochain cycle démarre quand la phase demaintien est achevée. La vis exécute un mouvement de rotation et recule vers l’arrière.

La vitesse de vis est fonction du diamètre de vis et de la masse injectée en une fois. Une contre-pressionest exercée simultanément sur la vis pour assurer une bonne homogénéisation de la matière.

4èmeétape - Mouvement du moule et éjection des piècesLe moule s’ouvre, la pièce est éjectée et le moule se referme pour réaliser le prochain cycle.


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Type d’écoulement de la matière


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Résumé du cycle d’injection


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• AVANTAGES DU POLYÉTHYLÈNE •

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Types de PE utilisésPour les applications courantes, les PE 80 et 100 sont les plus utilisés.

Propriétés chimiquesLe PE résiste bien à de nombreuses substances chimiques. En règle gé-nérale, cette résistance est évaluée par un gonflement des éprouvettesou leur allongement à la rupture. Elle est d’autant meilleure que la masse

volumique et la masse moléculaire sont élevées.Pour connaitre la tenue du PE aux substances chimiques, se reporter àla norme NFT 54-070 ou l’ISO-TR 10358.

Corrosion : Le PE est inerte chimiquement. Il est imputrescible et ne se cor-rode pas. Un tube PE est insensible à une corrosion chimique ou électrique.

Perméation : De par leurs caractéristiques, les tubes PE présentent une bonne résistance à la perméationde la plupart des produits chimiques. Dans le cas de la présence dans le sol d’une forte pollution de com-posés aromatiques, un gainage du réseau est recommandé.

Vieill issement à la lumiè re- résistance aux U.V. : De par la présence d’antioxydants résistant spé-cifiquement à l’action des UV et de l’incorporation de noir de carbone bien sélectionné et correctementdispersé, on peut estimer une durée de vie de 20 ans en exposition continue en climat tempéré.

Propriétés mécaniques

Comportement aux chocs : Les PEHD et PEMD ont une excellente résistance aux chocs et sont capa-bles de dissiper une partie de l’énergie transmise au cours du choc par des mécanismes de déformation.

Comportement au fluage : Le phénomène de fluage qui désigne l’évolution au cours du temps de la

matière soumise à charge constante est une des manifestations de la nature viscoélastique des matièresplastiques. Cette propriété doit nécessairement être prise en compte dans le dimensionnement des tuyauxqui sont soumis à contrainte et destinés à des applications de longue durée.

Résistance à la fissuration : Les nouvelles générations de PE présentent un excellent comportementà la fissuration des tubes. En plus de la pression interne, d’autres charges peuvent être exercées sur untube lors de son installation ou lorsqu’il est en service comme par exemple des poinçonnement et desdéfauts de surface causés par une pose peu précautionneuse.

Une haute résistance à la propagation lente de fissures est dès lors importante pour atteindre la durée devie calculée. Différents tests permettent de s’assurer de cette tenue à la fissuration, le plus connu est

l’essai sur tube entaillé (NF EN ISO 13479).


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• AVANTAGES DU POLYÉTHYLÈNE •

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Résistance à l’abrasion : La structure du PE lui assure in coefficient de frictionfaible, permettant dans certaines limites un frottement à sec avec les métaux.

La résistance à l’abrasion des tuyaux en PE est remarquable et ces tuyaux se révèlent supérieursà l’acier pour le transfert de substances abrasives en suspension.

Résistance aux coups de béliers : La nature de la matière limite les efforts du coup de bélier par un

effet d’amortissement rapide. La longévité du réseau s’en trouve améliorée.Ductibilité et flexibilité : La ductibilité du PE permet aux réseaux de bien résister aux vibrations etcontraintes liées aux mouvements de terrain. Le tube est flexible; ainsi il s’adapte parfaitement à desconditions de pose nécessitant des changements de direction et des tracés difficiles. Le tube PE s’adapteaussi au mouvement du sol.

AutobutageLes réseaux en PE, de part l’aptitude du matériau à être conditionné en grande longueur, permettent delimiter les points d’ancrage du réseau.


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• ENVIRONNEMENT •

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La production de tous les plastiques ne nécessite que 4% de la production mondiale de Pétrole. Par leurapport sur notre vie quotidienne (légèreté des véhicules, isolation, remplacement de métal, etc ...) ils per-mettent une économie énergétique de 25%. La balance est donc très largement positive et ils contribuentainsi à la préservation des ressources énergétiques.Le transport des résines polymères se fait par voiemaritime et fluviale, ou par le train, ce qui réduit la facture énergétique de l'approvisionnement. Son faibleprélèvement sur la ressource pétrolière et sa recyclabilité font du PEHD une ressource quasi-inépuisable.Le Polyéthylène est précieux, c'est pour quoi on le recycle.

La longévité du produitL’eau est au centre des préoccupations de notre nouveau millénaire. La raréfaction des sources d’eau po-table et la distribution auprès des populations sont des sujets essentiels. Il n’y a plus de place pour legaspillage. Les réseaux d’adduction d’eau sous pression doivent de plus en plus répondre à des normesde qualité exigeantes en termes de propriétés physiques dans le temps et organoleptiques, mais aussien terme d’adaptabilité à l’environnement en milieu urbain ou rural.

Le polyéthylène haute densité (PEHD), utilisé depuis plus de 50 ans, a fait ses preuves et continue à offrird’innombrables perspectives grâce à l’évolution constante des techniques de fabrication des matièrespremières, des tubes, raccords et accessoires. Des normes internationales, telle que la norme ISO/TR9080, permettent, à partir de mesures mécaniques en température, d’extrapoler la durée de vie jusqu’à100 ans !

Lʼempreinte carboneLes tubes en polyéthylène constituent une excellente réponse au regard des critères du développementdurable, avec un bilan Carbone très favorable, de la production de tubes, au transport de l’usine au chantierpuis à la mise en œuvre de techniques modernes de pose.

La production des tubesDes études montrent par rapport à un matériau traditionnel une nette différence en faveur du polyéthylènePEHD lorsqu’on raisonne en mètre linéaire de tube à diamètre nominal (DN) caractéristiques de pressionnominale (PN) équivalentes. Exemples :

- Pour un tube DN 160 (PN16) :PEHD 3,4 kg d’équivalent Carbone / m de tube fabriqué,Fonte 13,8 kg d’équivalent Carbone / m de tube fabriqué.

- Pour un tube DN 800 ( PN16) :PEHD 83,3 kg d’équivalent Carbone / m de tube fabriqué,Fonte 132,5 kg d’équivalent Carbone / m de tube fabriqué.


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• ENVIRONNEMENT •

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Le transport des tubes de l’usine au chantierLe poids d'un tube PE est 4 à 10 fois inférieur au poids d'une fonte par exemple, ce qui permet un trans-port beaucoup plus économique en carburant.Par exemple, pour un tube DN 100 et PN 16, la quantité d’équivalent Carbone émise est divisée globale-ment par 4 par rapport à la fonte.

La pose

La légèreté relative du polyéthylène permet de minimiser l'utilisation des engins de chantier. Lors dunepose traditionnelles, la réduction d’émission de gaz à effet de serre peut atteindre 20 %. Avec les tech-niques sans tranchées, elle atteint 80 %.

Le cycle de vieLa production de tubes et canalisations polyéthylène PEHD n'émet aucun rejet dans l'environnement.100% des rebuts de production sont recyclés sur site et l'eau servant au refroidissement des canalisationsproduites circule en circuit fermé. En conséquence, aucun rejet n'est à craindre pour l'environnement.La fiabilité du polyéthylène PEHD en terme d'étanchéité surclasse tous les autres matériaux. Sa flexibilitélui permet de s'adapter à tous les terrains, sans risque de casse ou de fuites. Le réseau soudé, son taux

de défaillance est proche de ZERO, même sous contraintes. C'est un matériau extrêmement résistant, cequi explique son expansion sous tous les climats et permet de préserver de manière considérable la res-source en eau. Le Polyéthylène est le matériau le plus utilisé au monde pour sa fiabilité.cf : site de TEPPFA-étude EPD (www.teppfa.org/epe-pe.asp)

Le recyclageLe polyéthylène PEHD est un matériau 100% recyclable et sans retraitement spécifique en fin de vie. Ilpeut être broyé et utilisé dans d’autres applications.Il peut également être valorisé par incinération avec récupération d’énergie.

Les enjeux sanitairesLe PEHD, en tant que matériau, est considéré comme neutre vis-à-vis de l’eau. Pour le transport de l’eaupotable, les matières premières et les canalisations répondent à des critères stricts :

- Délivrance d’ACS (Attestation de Conformité Sanitaire ) par des laboratoires agrées par le ministère dela Santé. Une harmonisation européenne est en cours pour mettre en place un système d’homologationdes matériaux en contact avec l’eau potable (EAS, European Acceptance Scheme).

- Tests organoleptiques réguliers.


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• NORMES ET RÉGLEMENTATIONS •

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La normalisation

Les canalisations d’eau potable exigent des propriétés nécessitant un suivi à chaque étape de leur fabri-cation, de la maîtrise de la composition de la matière de base à la fabrication des tubes. Ces exigencessont précisées dans des normes élaborées par des commissions de normalisation regroupant tous lesacteurs économiques concernés et définissant :

- Les caractéristiques générales des produits,- Les spécifications auxquelles ils doivent satisfaire,- Les méthodes d’essais permettant de les évaluer.

Les normes les plus utilisées sont les suivantes :- NF EN 1555 : Systèmes de canalisation plastique pour la distribution de combustibles gazeuxPolyéthylène (PE).

- NF EN 1220 1 : Systèmes de canalisation plastique pour l’alimentation en eauPolyéthylène (PE).

- NF EN 1324 4 : Systèmes de canalisation plastique pour l’industrie et eau non potable.- NF T 54-965 : Systèmes de canalisation plastique pour la distribution de combustibles gazeuxPolyéthylène.

Spécifications pour le conditionnement, le stockage, la manutention et le transport des tubes.

La certificationC’est une preuve de conformité aux normes apportée par une tierce partie qui a suivi une procédure decontrôle définie et donné l’assurance écrite que le produit est conforme aux exigences spécifiées.

La Marque NFC’est une démarche de certification volontaire du fabricant qui souhaite apporter des preuves supplé-

mentaires de la sécurité et de la qualité de son produit.La marque NF s’appuie sur la vérification systématique de l’aptitude à l’emploi, des performances et dela sécurité du produit, ainsi que sur l’évaluation du système qualité. Elle atteste la conformité des produitsaux normes françaises, européennes ou internationales les concernant.

Ne pas confondre norme NF et marque NF- La norme est un document de référence qui fixe des caractéristiques et des critères de performance.Elle est élaborée collectivement.- La certification est une preuve de conformité. Dans ce cadre, la Marque de qualité délivrée par un orga-

nisme certificateur indépendant est attribuée après contrôle du produit et de l’organisation du fabricant.


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La Marque NF 114 – tubes en Polyéthylène

Elle concerne les producteurs de matières et les extrudeurs.Les référentiels sont :• Règles de Certification Marque NF 114 – Tubes en polyéthylène pour réseaux de distribution de gazcombustibles, réseaux de distribution d’eau potable, irrigation et applications industrie, eau non potableet assainissement sous pression – qui distingue 4 groupes :

- Groupe 1 - Applications gaz combustibles- Groupe 2 - Applications eau potable- Groupe 3 - Applications irrigation- Groupe 4 - Applications industrie, eau non potable et assainissement

• Norme de référence : NF EN 12201-2 (2003) – Systèmes de canalisations en plastiques pour l’alimen-tation en eau – Polyéthylène (PE) – partie 2 : tubes,• Spécifications pour les compositions de base et de repérage (tableau I des RC),• Méthodes d'essais complémentaires (§ 2.1.2. des RC),• Spécifications pour les tubes (tableau III des RC).

Caractéristiques et méthodes d’essais

DimensionsDiamètre, épaisseurs,

ovalisations

Diamètre, épaisseurs, ovalisations,conditionnementsPE 80 : 20 à 125

PE 100 : 90 à 1000

Indice de fluidité à 190°C, 5 kg(g/10 min) (NF EN ISO 1133)

+/- 20 % valeur mesuréesur la composition de base

+/- 10 % valeur mesuréesur la composition de base

Dispersion du noir de carbone

(ISO 18553 / § 2.1.2) /

Note ≤ 3

Retrait à chaud(NF EN ISO 2505 / § 2.1.2) /

≤ 3 %, aspect conservé

Traction(NF EN ISO 6259-1et ISO 6259-3 / § 2.1.2

Contrainte au seuild’écoulement

Allongementà la rupture

/

≥ 350 %

PE 80 > 15 MPa

PE 100 > 19 MPa

≥ 500 %

Stabilité à l’oxydation à 200°C(NF EN 728 / § 2.1.2)

T ≥ 20 min

Conformité normeNF EN 12201-2

ConformitéMarque NF 114


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RésO-PERésO-P



27

Résistance à la pressionhydraulique (NF EN ISO

1167-1et 1167-2 / § 2.1.2)

/Seuil ≤ 3

Propriétés organoleptiques(NFT 54-951 / § 2.1.2)

/v ≤ 10 mm/ jour

Résistance à la propagation lente de fissure,tube e ≤ 5 mm, essai à la virole(ISO 13480 / §2.1.2)

/≥ 500 h – 80°C

Résistance à la propagation lente de fissure,tube e > 5 mm, essai sur tube entaillé(NF EN ISO 13479)

/PE 80 ≥ 0,95 bar

PE 100 ≥ 3,5 bar

Résistance à la propagation rapide de fissure,test S4 (ISO 13 477), pression critique (Pcs4)à 0°C

Les réglementations

nationales

s’appliquent

Les compositions et tubes doivent être

conformes aux dispositions de l’arrêté

du 25-05-97 relatif aux matériaux

et objets utilisés dans

les installations de production,

de traitement et de distribution

d’eau destinée à la consommation

humaine et ses annexes(JO du 01-06-97) complété par la

circulaire DGSNS4 n° 2000-232

du 27-04-2000

Conformité sanitaire

ISO 4433

Guide résistance chimique ISO TR 10358

Suivant NF EN 12201-5

Contact de produits chimiques

Aptitude à l’emploi

20°C

80°C

≥ 100 h

PE 80 : 10 MPa – PE 100 : 12,4 MPa

≥ 165 h

PE 80 : 4,5 MPa – PE 100 : 5,4 MPa

≥ 1000 h

PE 80 : 4 MPa – PE 100 : 5 MPa

Caractéristiques et méthodes d’essaisConformité norme

NF EN 12201-2

ConformitéMarque NF 114


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RésO-PERésO-P


mises en contact de plusieurs fois 24 heures avec des eaux témoins). Les tubes certifiés sont caractériséspar des filets de repérage de couleur jaune pour le gaz et bleu pour l’eau potable. Ils sont marqués commeindiqué sur la figure ci-dessous.


29

La seule présence de bande bleue ou le marquage CE sur un produit n’est pas un gage de confor-

mité. Le marquage CE est une auto-certification qui garantit uniquement le respect des spécifica- tions propres au fabricant. La réglementation française est parmi les plus sévères en Europe.Malgré les efforts imposés par l’harmonisation européenne, il n’existe pas encore de réglementa-

tion commune. Aussi, la meilleure façon d’être garanti est d’utiliser un produit à la marque NF.

NOTA


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RésO-PERésO-P


• PRODUITS •

30

•Gammes usuelles de tubes- Gaz- Eau- Fluide industriel

ØGaz 4 PE 80

SDR Epai. Poids SDR Epai. Poids SDR Epai. Poids

Gaz 8 PE 100 Gaz 4 PE 100

Gammes usuelles de tubes du groupe 1 : Marque NF gaz

Tube gaz 4 : traits jaunes Tube gaz 8 : double traits jaunes

20 7,4 3,0 0,162

9 3,0 0,210

11 3,0 0,277

11

11

11

11

11

11

11

11

11

11

11

11

11

3,7 0,428

4,6 0,665

5,8 1,050

6,8 1,470

8,2 2,130

10,0 3,150

11,4 4,090

12,7 5,100

14,6 6,700 14,6 6,750

16,4 8,450

18,2 10,400 17,6

17,6

17,6

17,6

17,6

17,6

17,6

11,4 6,800

12,8 8,650

14,2 10,700

15,9 13,500

17,9 16,900

20,2 21,600

22,8 27,400

20,5 13,200

25

32

40

50

63

75

90

110

125

140

160

180

200

225

250

280

315

355

400


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RésO-PERésO-P


• PRODUITS •

31

ØPN 10

SDR Epai. Poids

PN 12,5 PN 16 PN 20 PN 25

Gammes usuelles de tubes du groupe 2 : Adduction eau potable

P E 8 0

P E 1 0 0

SDR Epai. Poids

7,4 3,0 0,162

SDR Epai. Poids

7,4 3,0 0,162

SDR Epai. Poids

7,4 3,0 0,162

SDR Epai. Poids

6

6

6

6

3,4 0,182

9 3,0 0,210 9 3,0 0,210 9

9

9

9

9

9

9

9

9

3,0 0,210 7,4 3,5 0,241 4,2 0,279

11 3,0 0,277 11

11

11

11

11

11

11

11

3,0 0,277 3,6 0,326 7,4 4,4 0,387 5,4 0,456

13,6 3,0 0,361 3,7 0,428 4,5 0,510 7,4 5,5 0,603 6,7 0,705

13,6 3,7 0,550 4,6 0,665 5,6 0,790

13,6 4,4 0,870 5,8 1,050 7,1 1,260

13,6 5,6 1,220 6,8 1,470 8,4 1,770

13,6 6,7 1,750 8,2 2,130 10,1 2,550

13,6 8,1 2,620 10,0 3,150 12,3 3,790

13,6 9,2 3,370 11,4 4,090 14,0 4,880

17

17

17

17

17

17

17

17

17

1717

17

17

17

17

17

17

17

17

5,4 1,47 13,6

13,6

13,6

13,6

13,6

13,6

13,6

13,6

13,6

13,613,6

13,6

13,6

13,6

13,6

13,6

13,6

13,6

13,6

6,7 1,77 11

11

11

11

11

11

11

11

11

11

11

11

11

11

11

11

11

8,2 2,15 9

9

9

9

9

9

9

9

9

99

9

9

9

9

10,1 2,57 7,4 12,3 3,04

6,6 2,19 8,1 2,65 10,0 3,19 12,3 3,82 7,4 15,1 1,55

7,4 2,79 9,2 3,41 11,4 4,13 14,0 4,94 7,4 17,1 5,83

8,3 3,50 10,3 4,17 12,7 5,15 15,7 6,20 7,4 19,2 7,35

9,5 4,57 11,8 5,60 14,6 6,75 17,9 8,7 7,4 21,9 9,58

10,7 5,80 13,3 7,10 16,4 8,55 20,1 10,20 7,4 24,6 12,10

11,9 7,15 14,7 8,70 18,2 10,60 22,4 12,65 7,4 27,4 15,00

13,4 9,05 16,6 11,00 20,5 13,30 25,2 16,00 7,4 30,8 18,95

14,8 11,10 18,4 13,60 22,7 16,40 27,9 19,65 7,4 34,2 23,40

16,6 14,00 20,6 17,00 25,4 20,60 31,3 24,70 7,4 38,3 29,30

18,7 17,70 23,2 21,60 28,6 26,00 35,2 31,20 7,4 43,1 37,10

21,1 22,50 26,1 27,30 32,2 33,00 39,7 39,70 7,4 48,5 47,00

23,7 28,40 29,4 34,60 36,3 42,00 44,7 50,30 7,4 54,7 59,70

26,7 35,90 33,1 43,90 40,9 53,10 50,3 63,70 7,4 61,5 75,60

29,7 44,50 36,8 54,50 54,4 65,50 55,8 78,50

33,2 55,50 41,2 68,00 50,8 82,50

37,4 70,50 46,3 86,00 57,2 104,0

42,1 89,00 52,2 109,0

25

20

32

40

50

63

75

90

110

125

90

110

125

140

160

180

200

225

250

280

315

355

400

450

500

560

630

710

800 47,4 113,00 58,8 139,0


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RésO-PERésO-P


• PRODUITS •

32

ØPN 6,3 PE 80

SDR Epai. Poids

PN 10 PE 80 PN 16 PE 80 PN 6,3 PE 100 PN 10 PE 100

Gammes usuelles de tubes du groupe 4 :Industrie, eau non potable et assainissement sous pression

SDR Epai. Poids SDR Epai. Poids SDR Epai. Poids SDR Epai. Poids

PN 16 PE 100

SDR Epai. Poids

21

21

21

21

21

21

21

21

21

21

21

21

21

21

21

21

21

21

5,3 1,78

6,0 2,27

6,7 2,85

7,7 3,73

8,6 4,69

9,6 5,80

10,8 7,35

11,9 9,00

13,4 11,40

15,0 14,30

16,9 18,10

19,1 23,10

21,5 29,20

23,9 36,00

26,7 45,00

33,9 57,00

38,1 72,50

33,2 92,00

25

20

32

40

50

63

75

90

110

125

140

160

180

200

225

250

280

315

355

400

450

500

560

630

710

800

2,4 0,231

13,6

13,6

3,0 0,361

13,6 3,7 0,550

13,6 4,7 0,870

13,6 5,6 1,220

13,6 6,7 1,750

13,6 8,1 2,620

13,6

13,6

13,6

9,2 3,390

10,3 4,240

11,8 5,550

9

9

9

9

9

9

2,3 0,133

2,8 0,200

3,6 0,327

4,5 0,510

5,6 0,795

7,1 1,270

9 8,4 1,780

26

26

26

26

26

26

26

26

26

26

26

26

26

26

6,9 3,82

7,7 4,74

8,6 5,95

9,6 7,40

10,7 9,20

12,1 11,80

13,6 14,80

15,3 18,80

17,2 23,80

19,1 29,30

21,4 36,70

24,1 46,50

27,4 59,50

30,6 75,00

5,4 1,47

6,6 2,19

7,4 2,79

17

17

17

17

17

17

17

17

17

17

17

17

17

17

17

17

17

17

17

8,3 3,50

9,5 4,57

10,7 5,80

11,9 7,15

13,4 9,05

14,8 11,10

16,6 14,00

18,7 17,70

21,1 22,50

23,7 28,40

26,7 35,90

29,7 44,50

33,2 55,50

37,4 70,50

42,1 89,00

47,4 113,00

11

11

11

11

11

11

11

11

11

11

11

11

11

11

11

11

11

8,2 2,15

10,0 3,19

11,4 4,13

12,7 5,15

14,6 6,75

16,4 8,55

18,2 10,60

20,5 13,30

22,7 16,40

25,4 20,60

28,6 26,00

32,2 33,00

36,3 42,00

40,9 53,10

54,4 65,50

50,8 82,50

57,2 104,00

Les tubes industrie et eau non potable n'ont pas de traits de repérage Les cases grisées en marron peuvent comporter des traits marron pour l'application Assainissement sous pression


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• CONDITIONNEMENT •

33

Longueurs et diamètres standardsLes diamètres standards sont définis à la rubrique «produits »

Couronne Touret

Barre


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• MANUTENTION ET STOCKAGE •

34

Règles généralesLe tube en Polyéthylène est résistant, léger et facile à manutentionner.

Les propriétés du Polyéthylène ne sont pas altérées par le froid. Malgré tout, du fait de leur surface lisse,il conviendra de porter une attention particulière lors des manutentions durant les périodes de pluie oude gel.Les tubes resteront dans leur emballage d’origine ainsi que les bouchons de protection jusqu’à leur mise

en œuvre.Les tubes et les raccords seront stockés à la même température. Ils seront couverts par une bâche durantune longue période de stockage au soleil.

Transport et livraisonLes camions destinés au transport des tubes doivent être appropriés sans parties saignante pouvant bles-ser les tuyaux. Les chargements en hauteur seront bien sécurisés.

Les tubes et raccords ne seront pas stockés à proximité d’une source de chaleur qui pourrait altérer le

polyéthylène. Ils ne devront pas être en contact avec des hydrocarbures.Les manutentions sur chantier se feront à l’aide de sangles Nylon (Polyamide) ou Polypropylène.

Réception Tous les produits livrés feront l’objet d’un contrôle visuel par le destinataire afin de s’assurer qu’il n’y aaucune blessure ou autre altération de la surface du tube. En cas d’un défaut le fabricant sera immédia-tement informé en plus des réserves habituelles sur les documents de transport.


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• MANUTENTION ET STOCKAGE •

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Déchargement et stockage

Tubes en longueurs droitesLes tubes en palette seront déchargés avec une grue et avec une sangle non métallique. Pour les longueurssupérieures à 6 mètres on utilisera un palonnier. L’emploi de chaînes ou de crochets est interdit. Les opé-rations de levage nécessiteront une attention particulière afin de ne pas blesser les tubes ou leurs extré-mités.

Tubes en touretsLes cerclages posés lors de la fabrication ne doivent pas être coupés avant la mise en œuvre du produitafin d’éviter des accidents lors de la pose (effet ressort).Le déchargement et la manutention des tourets se feront avec beaucoup de précautions afin d’éviter toutaccident lors des manœuvre de la grue.

Les tourets métalliques devront être manipulés avec précaution afin de préserver leur état pour faciliterde nouvelles utilisations. Ils seront stockés sur un sol propre et plan et seront calés afin d’éviter tout ac-cident de déplacement qu’ils soient vides ou pleins.

RaccordsLes raccords devront rester dans leurs emballages d’origine, à l’abri des intempéries, jusqu’à leurs misesen œuvre. On appliquera les mêmes précautions de déchargement que pour les tubes.

Stockage sur chantierLes tubes et accessoires devront être protégés du vandalisme et de la pollution.Les zones de stockages devront être balisées afin d’assurer la sécurité des personnes. Les tubes (lon-gueurs droites ou tourets) doivent être calés. Les règles de sécurité de stockage respecteront la signali-sation routière.


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• SIGNALISATION, PROTECTION & DÉTECTIONDES CONDUITES ET FLUIDES PRÉSENTS

DANS LE SOUS-SOL •

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Les dispositifs avertisseurs

Les Dispositifs Avertisseurs ont pour fonction de signaler la présence d’une canalisation ou d’un câblelors de l’ouverture d’une fouille, d’indiquer son orientation et d’identifier (par le coloris code) l’ouvrageprotégé.

Les exigences relatives au matériau ainsi que les exigences mécaniques et fonctionnelles des dispositifs

avertisseurs et méthodes d’essais sont définis et décrits par la norme NF EN 12613 (diapositifs avertis-seurs à caractéristiques visuelles, en ma tière plastique, pour câbles et canalisations enterrés).

La présence du logo NF sur les produits « Dispositifs Avertisseurs » garantit que les caractéristiques duproduit mis en œuvre sont conformes aux exigences Normatives.

La mise en œuvre des Dispositifs Avertisseurs NF répond aux exigences normatives :•NF P 98-331 Chaussées et dépendances Tranchées : ouverture, remblayage, réfection (Article 6.2.6),•NFP 98-332 Règles de distance entre les réseaux enterrés et règles de voisinage entre les réseauxet les végétaux (Tableau 3 : Règles techniques « réseaux souterrains dans le domaine routier »).

Les exigences et objectifs de la norme NF EN 12613« Dispositifs Avertisseurs »

IDENTIFIER L’OUVRAGE PROTÉGÉ

SIGNALER LA PRÉSENCE D’UNE CANALISATION OU

D’UN CÂBLE LORS DE L’OUVERTURE D’UNE FOUILLE

INDIQUER SON ORIENTATION


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37

La protection mécanique des conduites

La mise en œuvre de la plaque de protection est tout particulièrement recommandée contre les éventuellesagressions mécaniques des outils et machines d’excavation :

- Lors d’une intervention d’excavation sur une conduite dite « fragile »- Décaissage de route (évite le dévoiement des réseaux)- Pour la protection des branchements

- Lors de croisement d’ouvrages- Dans une zone à forte densité d’ouvrages enterrés- Lors de traversée d’ouvrages d’art.

De part leur composition et leurs caractéristiques mécaniques, les plaques de protection protègent du-rablement les ouvrages et résistent à l’agression de la majorité du parc des machines d’excavation.

Les étapes et étages de la protection des canalisations présentesdans le sous sol




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38

La détection des conduites non conductrices

La détection électromagnétique est la technique de base permettant de suivre et d’identifier tout réseauprésent dans le sous-sol. De même, il sera possible de réaliser des mesures de profondeur. De nombreuxfabricants et experts de détecteurs électromagnétiques sont présents sur le marché.

Par contre la nature des conduites PE voire des conduites métalliques séparées par un joint d’étanchéité

n’étant pas ou difficilement conducteur diélectrique, il devient impossible de localiser ces ouvrages àl’aide de ces appareils.

Le mode opératoire pour s’affranchir de cette incapacité consiste à mettre en œuvre sur ces ouvrages soit :

- Un dispositif avertisseur détectable (intégrant un fil traceur, dont il sera nécessaire d’assurer la continuitéélectrique avec le rouleau de dispositif avertisseur précédent).

- Un fil traceur spécifique déroulé en fond de fouille à proximité de la canalisation, ou positionné sur lagénératrice supérieure. Le fil traceur sera raccordé à des boîtiers d’accès, autorisant ultérieurement leraccordement direct du générateur du détecteur électromagnétique. Ainsi seul le signal véhiculé par le filtraceur sera identifié sur toute sa longueur même dans les zones encombrées de signaux parasites.




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• ACCESSOIRES •

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Il faut distinguer 2 types d’accessoires :

Les raccords• Compatibilité Types d’assemblages usuels• Gamme raccords existants

- Coudes, T, prises et selles de branchement, réductions, collets, brides, etc.- Expliquer qu’avec PE on a une gamme de raccords identique / matériaux traditionnels

Les accessoires de canalisations• Accessoires pour la sécurité des réseaux (grillages avertisseurs, etc.)• Accessoires pour la protection des réseaux (point haut ventouse, point bas vidange) citer les systèmesde protection existants (catalogue Bayard par exemple)

Les raccordsCe sont des éléments utilisés pour la jonction de deux ou plusieurs tronçons de canalisation. Plusieursmodèles existent dont ceux permettant de modifier la direction de celle-ci.Ils doivent assurer l’étanchéité de la canalisation et garantir son maintien mécanique pour éviter le dé-

boitage des éléments.• La compatibilitéLe polyéthylène étant une matière chimiquement non polaire, il n’est pas possible d’assembler les tubeset les raccords par collage.La méthode appropriée sera le soudage. La matière est fondue au niveau de l’interface des 2 parties à as-sembler, puis refroidie.Les résines de base sont désignées par leur contrainte minimale requise MRS. Les résines PE 63, PE 80 etPE 100, dont les indices de fluidité sont compris entre 0,2 g/10 min et 1,3 g/10 min, sont considérées commecompatibles au soudage entre elles (cf. norme EN 12201-1, fiche technique DVS 2207 – partie 1, …).Il faut prendre en compte ces données pour vérifier la bonne adéquation au soudage d’un élément detuyauterie par rapport à un autre.

• Quelques exemples de raccords usuels :

Coude 45°

Té

Réduction


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Il existe deux types d’assemblages pour raccorder les tubes PE (polyéthylène) :

La soudure, qui peut être exécutée par :- Polyfusion- Electrofusion- Soudure par extrusion

Les raccords mécaniques dont le principe repose sur la compression d’un joint.

La Polyfusion ou soudure bout-à-bout

DescriptionLa soudure bout-à-bout est une méthode simple et rapide de soudure, sans apport de matière, des tubeset des raccords en PEHD de même épaisseur et de même PN (Pression Nominale, ce qui signifie que lesindices de fluidité doivent être compatibles entre eux).Cette méthode de soudage, réalisable à partir des diamètres de 63 mm, est souvent utilisée pour destubes de diamètre supérieur ou égal à 200 mm.

Le principeLa soudure bout à bout peut être divisée en plusieurs étapes :• Les tubes à souder sont coupés au droit. Les surfaces doivent être propres.• Les extrémités des tubes et/ou raccords à assembler sont portées à température de soudage (environ220-230°C) par un outil chauffant, souvent appelé miroir, jusqu'à création du bourrelet. Le chauffage estmaintenu ensuite sans pression.• L’outil chauffant est escamoté.• Les extrémités à souder sont mises rapidement en contact et maintenues en pression pendant le cyclecomplet de refroidissement.

Exécutée dans les règles de l’art, une bonne soudure assure la continuité de la canalisation en termesd’étanchéité et de résistance mécanique qui restent identiques à celles du tube. Par conséquent, elle doitêtre réalisée par un soudeur qualifié.

L’outillage nécessaire• Une machine à souder avec une partie fixe et une partie mobile, des colliers de serrage rapide (mâ-choires), deux vérins hydrauliques pour déplacer les mâchoires, un groupe hydraulique avec mise enpression rapide et précise,• Un dispositif de fraisage (rabot),• Un miroir chauffant thermorégulé,• Une source d'énergie électrique,• Des rouleaux pour supporter les tubes,• Un coupe-tube pour adapter la longueur des tubes,

• LES MODES DE RACCORDEMENT •

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• Un enlève-bourrelet extérieur pour vérifier la qualité de la soudure,• Une tente de protection pour protéger la zone de soudure contre les mauvaises conditions atmosphériques,• Des bouchons pour obturer les tubes afin d’éviter toute circulation d’air qui pourrait refroidir brutalementla zone de soudure.

La procédure de soudageLe document de référence est la norme ISO 12176-1.

• Préparation de la machine :- Monter les mors au diamètre du tube,- Connecter les câbles,- Monter la température du miroir à 210°C +/- 10°C, sa tempé-rature devant se situer entre 200°C et 230°C,- Aligner les tubes pour faciliter leur positionnement sur la ma-chine,- Fixer les tronçons de tube dans les mâchoires en laissant dé-passer 30 à 40 mm du côté à assembler. Laisser un espace suf-fisant entre eux pour insérer le rabot puis le miroir.

NOTA : les tubes doivent être parfaitement coaxiaux sur la machine. Leur surface de contact doit concor-der. Ils doivent également garder leur mobilité dans le sens longitudinal.

• Préparation au soudage :- Usiner immédiatement avant le soudage les extrémités des tubes à souder à l’aide du rabotassocié à la machine de manière à les rendre parallèles et parfaitement planes. Des tolérancessur le jeu et le parallélisme existent et sont données dans les normes de référence.

- Retirer les copeaux produits, y compris à l’intérieur du tube. Les extrémités à souder doiventêtre propres. Dans le cas contraire, il est nécessaire d’utiliser un nettoyant adapté à la matièreet ne plus toucher les surfaces à souder.

• Réalisation du soudage :


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Elle s’effectue en 5 phases, illustrées graphiquement sur le diagramme ci-dessous :

Les paramètres de soudure sont fonction du diamètre et de l'épaisseur du tube ou du raccord.

1- La phase d’égalisationC’est la première étape du chauffage des deux surfaces à souder.Ces surfaces sont appliquées sur le miroir à une pression P 1,de0,18 à 0,22 MPa. Cette pression est cal-

culée sur la surface totale de contact, le niveau de pression à appliquer sur le groupe hydraulique dépen-dant de la taille du vérin de la machine à souder.

Cette pression est maintenue pendant un temps t1 jusqu'à la formation d'un bourrelet de 0,5 +0,1.e (mm)(e =épaisseur). La régularité et l’épaisseur du bourrelet servent d’indicateurs pour l’appréciation ducontact en tous points entre le tube et le miroir.

Si la température est trop élevée, il y a risque de dégradation de la matière. Une température trop bassepeut entraîner des difficultés liées à l'état insuffisamment fondu de la matière.Il est impératif de vérifier régulièrement la température du miroir.

2- La phase de chauffageLa pression est réduite à un niveau P2 très voisin de zéro, juste suffisante pour que les surfaces à souderrestent en contact avec le miroir.Le temps de chauffe t2 de cette seconde étape est fonction de l’épaisseur du tube et doit être suffisammentlong pour éviter une soudure froide non-conforme. t2 =15.e (mm).

3- La phase d’escamotageLes mors sont écartés et le miroir retiré sans endommager ni salir les surfaces préparées. Les surfacesà souder sont jointes le plus rapidement possible, à pression nulle, pour limiter les risques d’oxydationet de refroidissement des surfaces.Ce temps d’opération t3 doit être le plus court possible.


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t1 temps de chauffage initial sous pressiont2 temps de chauffage initial sous pression réduitet3 temps de retrait du miroirt4 temps de mise en pression

t5

temps de refroidissement en pression


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4- La phase de soudageLes surfaces ramollies sont rapprochées avec une vitesse être presque nulle au moment du contact.La pression est montée linéairement jusqu’à la pression maximale P1 préconisée pour le temps de soudage(0,18 à 0,22 MPa).

5- La phase de refroidissementLa pression de soudage P1 est maintenue constante pendant le temps de refroidissement t5, temps durantlequel l’assemblage ne doit pas subir de contraintes mécaniques.

Un bourrelet uniforme se constitue sur le pourtour du joint. Il peut fournir des indications sur la régularitéde la soudure.

Valeurs types des paramètres de soudure :Ces paramètres s'appliquent pour les conditions suivantes :

• Température de soudure : 200 à 230°C.• Pression P1 : 0,18 à 0,22 Mpa• Pression P2 : Pression de contact

• e =épaisseur de paroi• D =diamètre extérieur (mm)• t1 =temps jusqu'à la formation d'un bourrelet de 0,5 +0,1.e (hauteur en mm)• t2 =15.e (secondes)• t3 =maximun 3 +0,01.D (secondes)• t4 =maximun 3 +0,03.D (secondes)• t5 =10 +0,5.e (minutes)

Lʼélectrofusion

DescriptionCette technique consiste à assembler 2 tubes de même PN (pression nominale) à l’aide de raccords élec-trosoudables dans lesquels a été intégré, dès leur fabrication, une résistance électrique.

Le principeAprès avoir réalisé un montage dans les règles de l’art, décrites dans la procédure ci-après, la résistanceélectrique du raccord est connectée à une source d’énergie électrique. La dissipation par effet J oule dela puissance électrique provoque une fusion de surface des deux pièces à assembler et assure grâce àun mélange intime des polyéthylènes des 2 pièces une cohésion et une étanchéité parfaites.

L’outillage nécessaire• Un désovaliseur pour corriger l’ovalisation du tube dans la zone de soudage.


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- Placer ce tube dans le positionneur.- Présenter le deuxième tube en suivant la même procédure que pour le premier.- Gratter régulièrement toutes les surfaces à souder des tubes (une longueur de manchon sur lepremier tube et une demi-longueur de manchon sur le deuxième tube). L’utilisation de papierde verre, toile émeri, lime, couteau, cutter est interdite. Le grattage est obligatoire.

- Eliminer après grattage les copeaux sur les arêtes intérieures et extérieures des tubes ou piècesmâles lisses.

- Remettre les tubes au rond avec un appareil approprié.- Nettoyer les tubes avec un solvant dégraissant adapté et un tissu de coton blanc propre ou bienavec une serviette de dégraissage spéciale.

- Attendre l’évaporation complète du solvant.- Marquer sur chaque extrémité des tubes, de façon précise, la longueur du demi-manchon(emboîture) avec un crayon ou un marqueur PE. Prendre le manchon (toujours dans sonemballage d’origine) et en nettoyer l’intérieur avec le solvant dégraissant ou la serviette spéciale.

- Attendre l’évaporation complète du solvant.- Placer le deuxième tube dans le positionneur.- Emboîter entièrement le manchon sur le tube qui a été gratté sur une longueur de manchon.- Redresser et aligner les tubes à l’aide du positionneur. L’espace résiduel entre les 2 faces

de tubes doit être le plus réduit possible et au maximum de :

- Faire coulisser le manchon sur le deuxième tube jusqu'à ce qu’il se trouve bien centré entre les2 marques. Dans cette position, le centre du manchon se trouve alors à l’interface des 2 tubes.

NOTA 1 : pour les manchons comportant une butée centrale, placer le manchon en butée sur le premier

tube, puis emboîter ensuite le deuxième tube dans le manchon jusqu’à la butée.

NOTA 2 : les diamètres importants entraînent quelques difficultés d’installation des tubes du fait de leurpoids. Il faut éviter d’endommager les résistances lors de l’emboitement du tube dans le manchon ets’assurer d’un bon alignement du tube et du manchon.

• Soudage- Le cas échéant, vérifier la tension délivrée par le groupe électrogène avant le raccordementélectrique de l’automate de soudage.

- En cas d’utilisation, dérouler complètement la rallonge électrique. Respecter la longueur correctepour la section de cette rallonge (ne pas dépasser 25 m avec un câble 3 x 2,5 mm2).

- Suivre scrupuleusement les instructions affichées par l’automate de soudage.


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- Connecter le manchon aux câbles secondaires de l’automate. Pour un soudage en mode codeà barres ou carte magnétique, lire les données de soudage pour la programmation del’automate(attention : seul le code ou la carte de l’accessoire doit être utilisé).

- Dans le cas d’une utilisation en mode automatique, respecter la procédure affichéepar l’automate et les instructions fournies par le fabricant du manchon.

- Vérifier le bon déroulement du cycle de soudage jusqu'à son terme.- Observer les indicateurs de fusion du manchon et faire une marque pour visualiserleur activation. Indiquer sur le tube, l’heure prévue de fin de refroidissement de l’assemblageautorisant le démontage du positionneur.

- Le temps de refroidissement est défini par le fabricant du manchon.- A l’heure indiquée, démonter le positionneur. On peut procéder aux essais d’étanchéité à l’airou à l’eau suivant le fluide à véhiculer seulement quand les assemblages sont revenusà température ambiante.

- Après avoir vérifié l’étanchéité avec un produit moussant, il est obligatoire de rincer à l’eauclaire les parties concernées et de bien les essuyer.

- Pour un soudage en mode manuel, suivre les instructions de soudage fournies avec le manchon.

Veiller à l’affichage des bons paramètres et à la correction éventuelle du temps de soudage en fonctionde la température superficielle du tube.

Le soudage des thermoplastiques par extrusion

DescriptionCette technique de soudage permet l’assemblage de tubes et plaque polyéthylène avec l’apport d’un cor-don de polyéthylène fondu.

Le principeL’outil, dont la forme s’apparente à une grosse perceuse et qui présente l’avantage d’être très maniablepar rapport à d’autres moyens de soudage, comprend :• Une extrudeuse qui avale un fil thermoplastique entre 3 et 5 mm qu’elle broie et met en fusion à unetempérature contrôlée.• Un flux d’air chauffé au moyen d’une résistance incorporée pour préchauffer les surfaces à souder.En France, le soudage des thermoplastiques par extrusion est défini par la norme NF EN 13 705.


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Principe de soudure par extrusion Détail : dépose cordon PE


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Les raccords mécaniquesConstitués de collets brides, de raccords électrosoudables mixtes ou de pièces de transition PE/cuivre ouPE/acier, ils servent principalement à assurer les raccordements entre le tube PE et la robinetterie en place.

Recommandations d’emploi : utilisables jusqu’au diamètre 63 mm, à proscrire au-delà.


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• FORMATIONS •

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La bonne tenue dans le temps des réseaux polyéthylène passe par le respect des procédures régissantles règles de mise en œuvre. De fait, la formation des équipes de pose s’avère indispensable.

Formations aux techniques de soudages• L’Office International de l’Eau (OIE)

22 rue Edouard Chamberland87065 Limoges cedextél : 05 55 11 47 70

• Institut de soudure90 rue des Vanesses

93200 Villepintetél : 01 49 90 36 00

Formations aux techniques d’essais de la Marque NF 114Laboratoire National d’Essais (LNE)

1 rue Gaston Boissier75724 PARIS Cedex 15

tél : 01 40 43 37 00


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2 types d’installa tion coexistent

Les travaux neufs comprenant :

- Pose traditionnelle• En tranchée• Aérienne

- Travaux sans tranchée• Forage dirigé

• Micro tunnelier• …

La réhabilitation comprenant :

- Pose traditionnelle• En tranchée

- Travaux sans tranchée• Forage dirigé• Micro tunnelier• Eclatement

• Tubage avec ou sans remplissage du vide annulaire• Techniques spéciales (swage, roll down, ….)• …

1 - Recommandations générales pour la mise en œuvre des tubes

La pose en grande longueur, spécifique aux canalisations en polyéthylène, à partir de couronnes et detourets permet une exécution plus rapide du chantier en limitant le nombre de raccordements.

Les tubes PE doivent être soigneusement inspectés avant la pose. Toute couronne, tout tube blessé ouentaillé doit être écarté. Un soin particulier doit être apporté à la mise en fouille pour éviter des contactsbrutaux avec le bord ou le fond de la tranchée.

Ne pas installer les tubes sur des cales provisoires en matériaux durs (bois, briques, parpaings) qui ris-queraient d’être oubliés au moment du remblayage.

Les tubes polyéthylène assemblés par soudage supportent les efforts longitudinaux et ne nécessitentpas, en général, de butées ni d’ancrages au droit des courbes ou des piquages.

Lors des changements de direction, lorsqu’elle est possible, la pose en courbe est à respecter puisqu’ellelimite la perte de charge et les effets des coups de bélier. Pour les tubes, en fonction du SDR, un rayon

de courbure minimum du tube doit être respecté selon le schéma suivant :

• LES TYPES D’INSTALLATION •

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• Coupe des liensAvant de procéder à la coupe des premiers liens, l’extrémité externe du tube, équipée de sa tête de tirage,doit être arrimée au dispositif de traction. Les liens seront coupés couche par couche au fur et à mesuredu déroulage.

L’opérateur chargé de cette tâche se placera obligatoirement à l’arrière de la dérouleuse, face au touret,c’est-à-dire entre le touret et la tranchée.

L’accès aux liens par le côté du touret est formellement interdit. A cet effet, certaines dérouleuses sontmaintenant équipées de carters, latéralement et à l’avant, interdisant cet accès.Le lien assurant la fixation de l’extrémité intérieure du tube sur le touret ne sera libéré qu’à la fin du dé-roulage, après avoir immobilisé le tube.

• Coupe du polyéthylène pour les diamètres au-delà de 90 mmAvant de procéder à la coupe du tube, lorsqu’une partie reste sur le touret, il est nécessaire d’immobiliserle tube de part et d’autre de la coupe afin d’éviter la détente du tronçon restant et le coup de fouet de lapartie libre. Pour ceci, il convient d’utiliser des sangles à cliquet ou un outil de contention.

La mise en œuvre du polyéthylène à des températures inférieurs à 0°C n’est pas recommandée. En cas

de nécessité absolue de pose jusqu’à -5°C, il faudra être très prudent lors de la coupe : l’amorce de lacoupe peut provoquer à basse température la rupture du tube.

Toutes ces règles doivent être respectées, y compris dans le cas d’une pose à la trancheuse. Toutefois,si le déroulage par le dessus est obligé, ces règles devront être adaptées.

Les tubes conditionnés en longueurs droitesDans le cas d’assemblage de longueurs droites en poste fixe, il est indispensable d’utiliser des rouleauxpermettant d’acheminer la canalisation en évitant tout contact avec le sol.

Le maintien des bouchons d’extrémité jusqu’au raccordement est conseillé :- Pour éviter toute intrusion de corps étrangers ou d’animaux,- Pour conserver l’état sanitaire de la canalisation,- Pour éviter tout tirage thermique, en termes plus simples un courant d’air, lors du soudage.

La mise en place de vannes ou autres appareils lourdsEn raison des efforts supplémentaires que la conduite aura à supporter autour de ces pièces, à causede leur poids propre et d’un éventuel couple de torsion à la manœuvre, il convient de les sceller oude les supporter directement.

Dans le cas de l’utilisation de vannes en polyéthylène, cette contrainte est fortement réduite.


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Réal isation de tranchéesLe tracé doit être conforme à celui défini dans le projet. La souplesse naturelle des tubes en polyéthylène(PE) leur permet d’éviter les obstacles du sous-sol et de croiser facilement les autres réseaux.

On distingue la tranchée classique, de 0,30 à 0,60 m et la tranchée étroite, inférieure à 0,30 m. La largeurde tranchée minimale, au fond de fouille, y compris les blindages est déterminée en fonction de :

- de la profondeur de la tranchée,- du type de blindage employé,- du diamètre nominal du tuyau (DN),- du diamètre extérieur (De).

La largeur du fond de fouille doit être déterminée pour permettre le déroulage du tube et le compactagedu remblai. Les sur-largeurs de part et d’autre du tube pour réaliser ce dernier sont données dans le fas-cicule 71 :

- DN 20 à DN 160 : 100 mm,- DN 180 à DN 600 : 300 mm,- DN 600 : 400 mm.

La profondeur minimale de la tranchée est en général de 0,80 m par rapport à la génératrice supérieuredu tube, et de 0,40 m pour les branchements posés en terrain privé sans circulation. Cette profondeurdoit permettre de maintenir la canalisation hors gel.

Le fond de fouille de la tranchée est réglé selon la pente prescrite et compacté si nécessaire de façon àce que chaque tube repose sur toute sa longueur. Lorsque des bancs rocheux ou des maçonneries sontrencontrées, la fouille est approfondie d’au moins 0,10 m est sablée jusqu’à la hauteur initialement prévue.

Si le fond de fouille ne présente pas les caractéristiques de portance suffisante pour assurer l’appui correctdu tube, cet approfondissement est alors de 0,20 m minimum, le lit de pose étant constitué ensuite par

des matériaux rapportés.

Les éventuelles venues d’eau seront épuisées de façon à maintenir le niveau d’eau à un niveau inférieurà celui du fond de fouille pendant la durée des travaux. Si nécessaire, des niches sont creusées à l’em-placement des raccords.

Le rem blayage des tranchéesIl comporte en générale 2 phases principales :- Le remblai d’enrobage,- Le remblai supérieur.


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Le compactageLes objectifs de compactage à atteindre sont fonction de la densité OPN (densité à l’Optimum ProctorNormal).La distance minimale entre la canalisation et l’engin de compactage est de 25 cm. Le compactage estréalisé par couches de 15 cm mini.

Il est cependant conseillé de se reporter aux règles décrites selon les cas dans les fascicules 70 ou 71.

La pose mécaniséeDeux types de machines sont utilisés :

• Les trancheuses à roue pour les terrains nécessitant de cou-per le revêtement, comme la pose de fourreaux le long d’unechaussée d’autoroute. La tranchée est étroite, et un dispositif à l’arrière de la machine permet le mise en place des tubes,du sable et le grillage avertisseur.• Les trancheuses à chaîne où la roue dentée est remplacéepar une chaîne à godets, permettant d’obtenir des tranchéesplus larges et profondes (>2m). Une bande transporteuseévacue les matériaux d’extraction pour les remplacer par un

remblai de granulométrie appropriée.


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Source : Guide SETRA/LCPC de mai 1994

Source : Guide des bonnes pratiques GrDF


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Ces machines sont utilisées lorsque plusieurs tubes sont installés simultanément.

La pose par ces techniques s’effectue avec des tourets de grande longueur pour éviter des arrêts de latrancheuse trop fréquents. Elle permet ainsi de poser chaque jour plusieurs centaines de mètres.Pour des diamètres supérieurs à 160 mm, les tubes polyéthylène (PE) conditionnés en longueur droitesont soudés bout à bout au préalable le long de la zone de pose.

3 - Les techniques sans tranchées

La pose aérienne Gestion de la dilatation : cf. chapitre conception § 3 « Dilatation et points fixes ». Montage : cf chapitre conception § 4 « Supports »

Le forage dirigé

Technique dérivée des forages pétroliers, elle fait appel à un matériel spécifique permettant d’enterrerune canalisation en limitant la gêne pour les riverains et dans le respect de l’environnement. Elle permeten outre de réaliser des travaux impossibles à réaliser autrement ou très coûteux (exemple : passagesous une rivière).

Il est à noter que dans tous les cas, une étude préalable de la composition du terrain est nécessaire, ainsique la localisation des canalisations existantes.

La technique se décompose en deux étapes :

• La réalisation du trou pilote, environ d’une dizaine de centimètres de diamètre, avec une tête de forageadaptée, amenée en rotation et poussée. Simultanément, de la bentonite, mélange thixotropique de boue,argile, eau et plastifiant, est injectée au niveau de la tête de forage. Ceci lubrifie la tête tout en consolidantle trou. Par la suite, elle permettra le passage de l’aléseur en rendant malléable la zone de forage.


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Source : Guide des bonnes pratiques GrDF


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La profondeur, la direction et l’inclinaison de la tête sont communiquées à la surface par une sonde in-corporée à l’outil. L’opérateur dirige le forage en jouant sur l’angle d’inclinaison de la tête directement àpartir de la foreuse.

• L’alésage et le tirage simultané du tube.

Le trou pilote réalisé, un aléseur, 1,2 à 1,5 fois le diamètre de la canalisation à installer, est monté à l’ex-trémité du train de tige. Immédiatement derrière est accroché le tube polyéthylène (PE). Le tout est ramenévers la foreuse en même temps que le trou se fait.

Le mi cro tunnelie rCette technique concerne de petites distances et est idéale pour réaliser de petits branchements sans ou-vrir la chaussée.Une tête de coupe évoluant sous terre et pilotée par des personnes depuis la surface avance en tirantderrière elle le tube au fur et à mesure du forage. Seuls deux puits d’accès sont nécessaires.


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S o u r c e : G u i d e d e s b o n n e s p r a t i q u e s G r D F


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Le remplacement de conduites en lie u et placeCes techniques sont applicables aux tuyaux en fonte grise, amiante-ciment, PVC jusqu’au diamètre 250(voire 300 pour l’éclatement). Elles permettent d’augmenter le diamètre de la conduite existante dans lecas des réseaux sous-dimensionnés et de réhabiliter des tronçons jusqu’à 150 m.Cependant, il est nécessaire de connaître le réseau des autres concessionnaires et il est difficile de lesmettre en œuvre pour des conduites peu profondes.

L’éclatement de conduite

Le procédé « Hydros plus »

Le tubage avec et sans vide annulaireLe tubage consiste à introduire dans une canalisation existante, depuis un puits d’introduction et tiré de-

puis un puits de tirage, un tuyau PE soudé au miroir.


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Le tubage peut être étanche, consolidant et auto-structurant.Il existe deux types de tubage :- Le tubage avec espace annulaire, lorsque le diamètre extérieur du tube PE

guide reseaux polyethylene

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