Assainissement routier

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Assainissement Routier
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Société des Etudes Techniques Sétif
Nehaoua Adel
juin 2011

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Assainissement routier

  1. 1. 22 Juin 2011 Assainissement Routier P A R : N E H A O U A A D E L Société des Etudes Techniques Sétif 1
  2. 2. Sommaire  Introduction  LA ROUTE ET L’EAU  1 - les eaux superficielles  2 - les eaux d'infiltration  3 - l'assainissement de la route  1 -Conception technique des ouvrages  1.1 -Rétablissement des écoulements naturels  1.2 -Assainissement de la plate-forme  1.3 -Drainage routier  1.4 -Lutte contre la pollution routière  2 -Progression des études  2.1 -Études préliminaires  2.2-Études d'avant projet sommaire (APS)  2.3 -Études de projet  2.4-Dossiers Loi sur l'eau (DLE) ou dossier police de l'eau  3 -Annexes techniques générales  3.1 -Éléments d'hydrologie générale  3.2-Éléments d'hydraulique générale 2
  3. 3. 1 . I N T RO D U C T I O N 2 . L A RO U T E E T L' E AU 3 . L E S C H AU S S E E S 4 . L E S AC C OT E M E N T S 5 . L E S F O S S E S 6 . L E S AU T R E S O U V R AG E S D'A S SA I N I S S E M E N T 7 . L E S E XU TO I R E S 8 . E X P L I C AT I O N D E S M OT S T E C H N I Q U E S Préambule 4
  4. 4. INTRODUCTION  L'hydraulique routière couvre  le rétablissement des écoulements naturels,  l'assainissement des platesformes de chaussée,  le drainage  la lutte contre la pollution routière.  C'est avant tout un outil qui aide à la conception des ouvrages d'assainissement pour les projets routiers neufs et aux études de réhabilitation des routes existantes.  Cette formation propose une démarche méthodologique pour la conception technique des ouvrages au niveau du  rétablissement des écoulements naturels,  de l'assainissement de la plate-forme,  du drainage interne  de la pollution d'origine routière.  elle constitue également une aide pour l'établissement d'un projet d'assainissement et pour l'application de la démarche qualité au niveau des études.  Il faut préciser que seul le cas des petits rétablissements d'écoulements naturels est traité ici (superficie du bassin versant inférieure à une centaine de kilomètres carrés). Pour les bassins versants plus importants, ou lorsque se posent des problèmes hydrauliques spécifiques, le concours d'un spécialiste est nécessaire.  Il appartient au projeteur de coordonner les différentes thématiques à prendre en compte dans la conception des ouvrages (la sécurité routière, la signalisation, les ouvrages multi-fonction ... ) 5
  5. 5. S O M M A I R E 1 - L E S EAUX S U P E R F I C I E L L E S 2 - L E S EAUX D' I N F I LT R AT I O N 3 - L'A S SA I N I S S E M E N T D E L A RO U T E 4 - L' E N T R E T I E N E T L'A S SA I N I S S E M E N T D E L A RO U T E 1- LA ROUTE ET L’EAU 6
  6. 6. 1- LA ROUTE ET L’EAU Introduction  Maintenir en bon état de fonctionnement de la route c'est concourir à :  assurer la sécurité des usagers laquelle peut être compromise par une stagnation ou un écoulement d'eau sur la chaussée,  maintenir en bon état la chaussée et ses abords qui peuvent être affectés par une teneur en eau trop élevée dans les assises et le sol support.  assurer l'efficacité des ouvrages de traitement et la préservation des milieux environnants.  Les dispositifs d'assainissement ont pour but de collecter et d'éloigner l'eau de la chaussée. Ils doivent être correctement situés et bien dimensionnés. 7
  7. 7. 1- LA ROUTE ET L’EAU 1 - LES EAUX SUPERFICIELLES On distingue :  1.1 Les eaux superficielles SUR la chaussée Ce sont les plus dangereuses pour l'usager car :  l'eau que les pneus n'arrivent pas à évacuer peut provoquer un phénomène de glissement du véhicule sur la chaussée (aquaplanage) ;  les projections provoquées par les roues des véhicules (surtout les camions) entraînent des pertes de visibilité pour ceux qui suivent ;  en période hivernale, l'eau gèle et l'adhérence des pneus est presque nulle sur la glace. II faut donc que l'eau puisse quitter rapidement la surface de la chaussée et s'en éloigner facilement 8
  8. 8. 1- LA ROUTE ET L’EAU 1 - LES EAUX SUPERFICIELLES (suite) 1.2 Les eaux superficielles A COTE de la chaussée Elles sont constituées de :  l'eau provenant de la chaussée,  l'eau dont le cours naturel est contrarié par la route (eau des champs, des ruisseaux, des nappes ) II faut collecter, faire transiter et évacuer rapidement ces eaux car :  elles trouveront naturellement, par gravité, un chemin parfois néfaste à la chaussée  elles attaqueront les talus de déblais, saperont les remblais, s'infiltreront sous la chaussée  elles recouvriront parfois la chaussée. La route ne doit pas gêner l’écoulement car cela peut entrainer des dégradations Il est donc nécessaire de : • trouver pour l'eau des cheminements qui seront faciles et suffisamment résistants à l'érosion, •veiller à ce que rien ne vienne perturber cet écoulement 9
  9. 9. 1- LA ROUTE ET L’EAU 2- LES EAUX D'INFILTRATION On distingue : 2.1 Les eaux d'infiltration DANS le corps de chaussée  Dans le corps d'une chaussée souple bien détrempée, l'eau réduit la cohésion entre les éléments. La chaussée devient plus fragile.  Quand elle gèle, l'eau se dilate et altère le corps de chaussée. Cette action est très sensible en cas d'alternance de gels et de dégels.  En outre, l'eau, et surtout la saumure, peut lessiver le corps des chaussées traitées et enlever les constituants indispensables à sa tenue. Ce phénomène est heureusement peu fréquent. Il faut empêcher l'eau de pénétrer dans la chaussée : •en imperméabilisant sa surface, •en collectant et éloignant rapidement les eaux de la chaussée 10
  10. 10. 1- LA ROUTE ET L’EAU 2- LES EAUX D'INFILTRATION(suite) LES EAUX D'INIFILTRATION NE SE VOIENT PAS  Sons eau, la chaussée souple diffuse les pressions.  En présence d'eau, la diffusion des pressions est moins bonne car les frottements entre les matériaux diminuent La chaussée est donc plus sensible aux poids lourds d'où une fatigue prématurée de la structure (déflexion, désordres, etc.). 11
  11. 11. 1- LA ROUTE ET L’EAU 2- LES EAUX D'INFILTRATION(suite) 2.2 Les eaux d'infiltration SOUS le corps de chaussée L'eau détrempe les sols qui supportent le corps de chaussée et les ramollit. On dit que la portance du sol support diminue. La chaussée fatigue alors davantage que sur un sol porteur :  les chaussées rigides peuvent casser,  les chaussées souples se déformer. Ce phénomène est amplifié et accéléré au moment du dégel après une longue période de froid :  le gel pompe l'eau et forme des lentilles de glace;  le dégel transforme ces lentilles de glace en eau qui sature complètement le sol support et en réduit sa portance. C'est la raison pour laquelle on pose des barrières de dégel destinéesà limiter la circulation lourde sur les chaussées afin d'éviter les dégradations. Il faut réduire la présence d'eau dans le sol support : •en veillant à ce que les eaux superficielles ne pénètrent pas sous la chaussée • en soutirant, collectant et évacuant les eaux profondes qui sont parvenues à s'infiltrer ou qui circulent dans le sol support. 12
  12. 12. 1- LA ROUTE ET L’EAU 2- LES EAUX D'INFILTRATION(suite)  L'eau ramollit les sols supports de chaussé L'eau ne doit pas :  s'arrêter sur la chaussée,  passer à travers la chaussée. Sol sec portant Sol humide non portant 13
  13. 13. 1- LA ROUTE ET L’EAU 3 - L'ASSAINISSEMENT DE LA ROUTE L'assainissement de la route a pour but d'éloigner l'eau de la chaussée en vue d'assurer de bonnes conditions de viabilité et de sauvegarder l'ouvrage routier tout en préservant les milieux récepteurs de ces rejets.. Il est constitué d'un ensemble de dispositifs complémentaires permettant :  de collecter l'eau  les couches de roulement drainantes (enrobés drainants) absorbent l'eau superficielle avant de l'écouler latéralement  les caniveaux et autres fils d'eau collectent et conduisent les eaux superficielles vers des avaloirs et autres ouvrages d'évacuation souterrains  les drains recueillent les eaux d'infiltration (ils les écoulent également)  de faire transiter l'eau  les saignées conduisent les eaux superficielles, perpendiculairement à la route, au travers d'un accotement surélevé  les fossés écoulent les eaux superficielles parallèlement à la route  toutes le canalisations enterrées (dont les drains et les traversées) assurent l'écoulement des eaux.  de traiter l'eau si la qualité des milieux récepteurs l'exige.  d'évacuer l'eau  les exutoires recueillent l'eau ou l'évacuent en dehors du domaine public. Lors de leur construction, les ouvrages d'assainissement doivent être correctement dimensionnés pour évacuer rapidement toute l'eau qu'ils reçoivent. 14
  14. 14. 1- LA ROUTE ET L’EAU 3 - L'ASSAINISSEMENT DE LA ROUTE FosséSaigné Entrée riveraine Têtes de traversé exutoireFossé avaloirDrain Accotement dérasé Fossé traversé traversé traverséPente 15
  15. 15. S O M M A I R E 1 - L E S EAUX S U P E R F I C I E L L E S 2 - L E S EAUX D' I N F I LT R AT I O N 3 - L E S C H AU S S E E S D R A I NA N T E S 2-LES CHAUSSÉES 16
  16. 16. Les chaussée - Introduction  L'assainissement sert à collecter et à éloigner l'eau de la route.  Mais il faut d'abord limiter la présence les hauteurs d'eau sur la chaussée et l'infiltration dans le corps de chaussée.  C'est pourquoi la chaussée constitue elle même un élément du réseau d'assainissement. 17
  17. 17. Les chaussée - 1 - LES EAUX SUPERFICIELLES  L'eau doit trouver un cheminement naturel sur la surface de chaussée.  Celle-ci doit donc présenter une pente suffisante pour assurer le ruissellement.  Pour éviter la stagnation d'eau, on veillera à maintenir les caractéristiques :  du profil en travers (pente transversale, dévers),  du profil en long (pente longitudinale). II faut maintenir l'écoulement naturel de l'eau lorsque l'on exécute des reprofilages ou des rechargements localisés. 18
  18. 18. Les chaussée 2 - LES EAUX D'INFILTRATION  Quelle qu'en soit la nature, le revêtement de la surface d'une route n'est jamais totalement étanche.  Sa perméabilité croît avec son vieillissement : les infiltrations augmentent avec le temps.  Il faut donc réimperméabiliser la surface en renouvelant régulièrement le revêtement.  Cette opération répond également à des objectifs de sécurité (amélioration de la sécurité et de l'uni). L'imperméabilisation de la chaussée constitue le premier élément d'efficacité de l'assainissement de la route. 19
  19. 19. Les chaussée 2 - LES EAUX D'INFILTRATION  Les rives, qui constituent la jonction entre la chaussée et les dépendances, sont particulièrement sensibles aux infiltrations : l'eau qui s'écoule le long de l'accotement et séjourne en rive pénètre facilement dans le sol.  Une déformation des rives révèle souvent un problème d'assainissement.  La portance de la chaussée généralement plus faible au droit de ses rives, ne peut compenser la perte de portance du sol gorgé de l'eau provenant :  soit de l'infiltration en rive  soit d'un drainage insuffisant de l'accotement (mauvais fonctionnement du fossé, par exemple).  Ce phénomène est particulièrement sensible en hiver lorsque l'eau d'infiltration contient de la saumure. 20
  20. 20. Les chaussée 3 - LES CHAUSSEES DRAINANTES La chaussée peut aussi constituer un ouvrage d'écoulement des eaux : Les revêtements drainants  absorbent les eaux superficielles et les évacuent vers les rives. Les projections par temps de pluie sont ainsi grandement limitées. De plus, on constate une atténuation du niveau sonore de la circulation.  Quelques précautions doivent toutefois être respectées :  l'étanchéité du support de l'enrobé drainant doit être particulièrement soignée  il faut prévoir la réception et l'évacuation des eaux collectées par le revêtement,  il faut prêter une attention particulière aux points bas et aux obstacles à l'écoulement (raccordement avec les sections limitrophes, îlots directionnels,...)  pour éviter des résurgences d'eau sur la chaussée  les revêtements drainants sont à déconseiller dans les sections abritées par des arbres ou soumises à des salissures fréquentes (sortie de carrières, transport de betteraves ). Les pores d'absorption de l'eau pourraient s'obstruer rendant inefficaces les qualités drainantes du revêtement. 21
  21. 21. Les chaussée 3 - LES CHAUSSEES DRAINANTES La chaussée "réservoir" (corps de chaussée drainant)  Actuellement testée à titre expérimental. L'ensemble du corps de chaussée absorbe l'eau de ruissellement et l'évacué vers les rives. Il faut alors prévoir un système de drainage efficace pour que l'eau rejoigne le réseau d'assainissement. 22
  22. 22. S O M M A I R E 1 - L E S SA I G N E E S 2 - L E D E R A S E M E N T D'ACCOT E M E N T 3 - L A STA B I L I SAT I O N D'ACCOT E M E N T 3- LES ACCOTEMENTS 23
  23. 23. Les accotements -LES SAIGNEES Généralités Définition :  les saignées sont des abaissements localisés d'un accotement surélevé.  On peut aussi les considérer comme un dérasement localisé de l'accotement dans l'attente d'un dérasement généralisé. Rôle :  les saignées permettent à l'eau qui s'écoule sur la chaussée de rejoindre le fossé.  La saignée est orientée perpendiculairement à la chaussée.  Elle constitue donc un danger pour tout véhicule qui s'engage sur l'accotement. 24
  24. 24. Les accotements -LES SAIGNEES (2) Caractéristiques :  pour réduire les risques à l'égard des piétons, des engins d'entretien et des véhicules en perdition, on adoptera, de préférence, un profil en travers évasé (pente 20%) et une largeur de fond de saignée comprise en 30 et 70 cm.  Pour faciliter l'écoulement de l'eau, la pente du fond de la saignée doit être régulière et prendre une valeur supérieure à 5 cm par mètre. Une saignée mal faite peut favoriser la rétention d'eau en bord de chaussée et provoquer un affaissement de rive par infiltration. 25
  25. 25. LES ACCOTEMENTS LES SAIGNEES (3) 26
  26. 26. LES ACCOTEMENTS LES SAIGNEES (3)  L'implantation d'une saignée n'est jamais définitive car sa position dépend de l'état de la route.  Or, la chaussée évolue : des tassements et des déformations entraînent l'apparition de flaques d'eau en bord de chaussée.  De nouvelles saignées sont nécessaires alors que d'autres, anciennes, deviennent inutiles.  Un déplacement de saignées peut également se justifier à la suite de travaux de revêtement ou de déflachage.  Mais attention, abandonner une saignée au profit d'une autre demande au préalable un repérage en période de fortes précipitations. 27
  27. 27. LES ACCOTEMENTS 1-LES SAIGNEES (3)  Retenons quelques principes :  La route présente une pente longitudinale très faible : L'eau s'écoule lentement. Les saignées seront très rapprochées pour réduire le temps de présence de l'eau sur la route.  La route présente une pente longitudinale très forte :  L'eau s'écoule rapidement. Là encore, les saignées seront très rapprochées mais pour éviter l'érosion de la rive de chaussée. La saignée présentera un grand angle vis à vis de l'écoulement 28
  28. 28. LES ACCOTEMENTS 1-LES SAIGNEES (4)  C'est donc quand la pente longitudinale de la route est moyenne (3 à 6 %) que les saignées seront les plus espacées.  La route présente un dévers unique :  bien entendu, les saignées sont inutiles en haut du dévers, sauf en cas de déformations importantes en rives.  Par contre, les saignées seront rapprochées en bas du dévers car elles devront écouler l'eau de la totalité de la surface de la route.  La route présente une section rectiligne :  pour une chaussée de 7 m de large avec un profil en travers en toit, l'écartement moyen des saignées peut être de l'ordre de 25 à 30 m. 29
  29. 29. LES ACCOTEMENTS 2 - LE DERASEMENT D'ACCOTEMENT (1) Généralités Définition :  le dérasement d'accotement consiste à enlever la terre en excès sur la partie surélevée de l'accotement pour araser celui-ci au niveau de la chaussée. Rôle :  le dérasement d'accotement poursuit trois objectifs :  • améliorer l'assainissement de la route en facilitant l'écoulement transversal des eaux,  • supprimer, pour l'automobiliste, un obstacle longitudinal surélevé et continu,  • faciliter les opérations ultérieures d'entretien (fauchage, déneigement, absence temporaire de saignées,... ). Le dérasement d'accotement améliore l'assainissement de la route. 30
  30. 30. LES ACCOTEMENTS 2 - LE DERASEMENT D'ACCOTEMENT (2) MAIS ATTENTION :  tous les accotements ne doivent pas être dérasés :  • dans les virages de faible rayon, des bordures et des saignées sont mieux adaptées,  le dérasement d'accotement sur route étroite favorise le rapprochement des véhicules du bord de la chaussée; des déformations de rive peuvent alors apparaître,  par excès d'eau d'infiltration, le dérasement d'accotements étroits peut déstabiliser la tenue du corps de chaussée  De plus :  l'accotement dérasé reste fragile pendant un an; les infiltrations réduisent la portance du sol et favorisent l'orniérage  l'accotement ne reste pas définitivement dérasé; la surélévation réapparaît progressivement (8 mm par an en moyenne), des saignées devront être crées  des dérasements trop rapprochés chassent la faune dont l'accotement est souvent le dernier refuge et éliminent la flore dont la durée de croissance est importante; de plus ils limitent les possibilités de piégeage, sur place, de la pollution routière..  LES AVANTAGES DU DERASEMENT D'ACCOTEMENT  Pour la chaussée  • libre écoulement des eaux vers le tosse.  Pour l'automobiliste  absence temporaire de saignées,  moins d'effets de parois.  stationnement possible sur l'accotement.  manœuvres de rattrapage possibles.  Pour l'entretien  fauchage plus facile.  déneigement plus aisé.  pas de saignées à entretenir. Le dérasement d'accotement doit résulter d'une décision soigneusement réfléchie pour éviter des inconvénients réduisant les avantages qu'il procure. 31
  31. 31. LES ACCOTEMENTS 2 - LE DERASEMENT D'ACCOTEMENT (3)  Règles générales :  réussir un dérasement, c'est :  limiter les inconvénients propres à la technique dont, en particulier,  l'infiltration d'eau (ornières, pentes nulles ou inverses, etc..)  cylindrer efficacement le sol dérasé pour favoriser sa stabilisation  dans les régions où les chutes de neige sont fréquentes, diriger la pente transversale de l'accotement vers l'extérieur (fossé) quel que soit le dévers de la chaussée. Le moraine de neige ne doit pas, à la fonte, s'écouler vers la route. Le pente de l'accotement dérasé sera toujours dirigée vers l'extérieur même dans les courbes 32
  32. 32. LES ACCOTEMENTS 3- LA STABILISATION DES ACCOTEMENTS  Stabiliser un accotement consiste à remplacer une partie des terres de cet accotement par des matériaux appropriés. Ainsi traité, l'accotement reste plan et ne se surélève pas.  Cette opération présente les avantages suivants :  sécurité accrue vis-à-vis des écarts éventuels de véhicules,  possibilité de stationnement des véhicules et facilité de cheminement des piétons  meilleur maintien du corps de chaussée  écoulement des eaux plus aisé  réduction des opérations d'entretien (limitation du fauchage et du désherbage des pieds de panneaux, inutilité du dérasement, absence de saignées,...).  Un soin particulier doit être apporté :  au choix des matériaux d'apports : ils sont souvent plus perméables que la terre végétale. Il faut donc veiller à leur qualité et à leur granularité (0/20, 0/31,5) et imperméabiliser la surface  à la mise en œuvre des matériaux : leur épaisseur doit tenir compte des qualités du sol support et du poids des véhicules susceptibles de stationner sur l'accotement (épaisseur minimum : 10 cm).  Le réglage et le compactage doivent être effectués avec soin  au drainage du fond de l'accotement stabilisé : pente de 4% minimum vers le fossé, forme régulière et plane, communication fréquente avec le fossé (voire avec un système de drainage), compactage énergique du fond de forme  à l'entretien ultérieur : l'imperméabilisation de la surface doit être renouvelée en même temps que celle de la chaussée. Entre temps, des emplois partiels à l'émulsion pourront s'avérer nécessaires car la structure est plus fragile que celle de la chaussée. Un accotement mal conçu peut être source d'un entretien ultérieur très coûteux. 33
  33. 33. S O M M A I R E 1 – G E N E R A L I T E S 2 - L A C R EAT I O N E T L A S U P P R E S S I O N D E FO S S E S 4. LES FOSSÉS 34
  34. 34. LES FOSSÉS 1 - GENERALITES  Définition : Un fossé est une fosse creusée parallèlement à la route pour faciliter l'écoulement des eaux.  Rôles : les fossés ont un rôle principal : recueillir les eaux de ruissellement de la surface de chaussée et les évacuer pour qu'elles ne nuisent pas à la chaussée, aux utilisateurs de la route et autres ouvrages (remblais, talus de déblais,...). Le fossé doit conserver son gabarit et ne pas présenter de points bas qui entraîneraient des stagnations d'eau..  Les fossés ont souvent aussi un rôle important d'interception des eaux de l'environnement extérieur à la route.  Ils ont également un rôle secondaire : assainir le corps de chaussée voire, pour partie, le sol support (collecter les eaux des drains naturels ou artificiels, couper les arrivées d'eaux souterraines).  Dans ce cas, le fossé doit être suffisamment profond (il peut alors être dangereux).  Ce rôle est souvent illusoire car les temps de parcours de l'eau dans le sol sont très importants.  Très souvent, le fossé sert également à protéger les accotements des riverains (délimitation nette des emprises).. 35
  35. 35. LES FOSSÉS 1 - GENERALITES  Attention : le fossé est nécessaire pour la route mais il peut être dangereux pour l'usager. Il constitue un obstacle pouvant guider les véhicules vers les têtes de buses.  Il ne faut pas non plus créer des fossés s'ils ne sont pas nécessaires.  Pour assurer les fonctions qui lui sont dévolues, le fossé doit être :  • correctement dimensionné  • entretenu régulièrement en respectant les caractéristiques 36
  36. 36. LES FOSSÉS 1 - GENERALITES Caractéristiques:  un fossé est caractérisé par :  son emplacement,  son profil,  sa pente,  sa profondeur,  la présence ou non d'un revêtement.  On distinguera ainsi :  SELON L'EMPLACEMENT  les fossés de bord de plate forme (écoulent les eaux de ruissellement de la chaussée)  les fossés de crête de talus ou de déblais (évitent aux eaux riveraines de parvenir jusqu'à la chaussée)  les fossés de pied de remblais (inversement, évitent aux eaux de la chaussée d'entrer dans les propriétés riveraines).  SELON LA FORME  les fossés en "U«  les fossés en "V«  les fossés de trapézoïdaux  SELON LA PROFONDEUR  les fossés peu profonds appelés cunettes quand leur forme est en "U" ou en "V" très évasé  les fossés courants (40 à 60 cm de profondeur)  les fossés profonds (profondeur supérieure à 60 cm).  SELON LA PRESENCE OU NON D'UN REVETEMENT  les fossés revêtus de béton (préfabriqué, coulé en place) d'enrobés bitumineux ou de géomembranes.  les fossés non revêtus. 37
  37. 37. LES FOSSÉS 2 - LA CREATION ET LA SUPPRESSION DE FOSSES 38  La création de fossés doit correspondre à une réelle nécessité parce que le fossé constitue un obstacle vis-à-vis de l'usager et que sa création est onéreuse.  L'opération se justifie lorsque des problèmes d'assainissement sont à redouter à la suite de modifications de l'écoulement des eaux (travaux sur chaussée ou chez le riverain, imperméabilisation de l'accotement,...).  La création de fossés sur des sections importantes nécessite des études préalables :  connaissance des bassins versants et de l'environnement,  relevé des réseaux préexistants (PTT, EDF, eau potable,...)  relevé des profils en travers (chaussée et dépendances jusqu'aux limites d'emprise)  report du fossé projeté,  rétablissement des accès aux propriétés riveraines,  prises en compte de la sécurité routière (pose de buses, de drains),  recherche d'exutoires en se préoccupant des formalités réglementaires,  reconnaissance de difficultés d'extraction.  Les travaux sont assez comparables à ceux du curage. Le volume de terres extraites est toutefois plus important (de l'ordre de lm3 par ml de fossé).  Inversement, on peut être amené à supprimer un fossé :  soit parce qu'il est devenu inutile à la suite d'une modification de l'écoulement des eaux (changement de pente de la chaussée, pose de bordures ou canalisations,...)  soit parce qu'il présente un réel danger pour la circulation. Dans ce cas, il faudra le remplacer par un dispositif d'assainissement permettant d'écouler l'eau dans les mêmes conditions qu'auparavant.  La décision de supprimer un fossé doit faire l'objet d'études préalables pour vérifier l'absence de problèmes d'assainissements ultérieurs.
  38. 38. S O M M A I R E 1 - L E S AVA LO I RS 2 - L E S T R AV E RS E E S 3 - L E S D R A I N S 4 - L E S D E S C E N T E S D' EAU 5 • L E S O U V R AG E S D I V E RS 5. LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 39
  39. 39. LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 1 - LES AVALOIRS Généralités Définition : un avaloir est un ouvrage qui permet à l'eau s'écoulant sur la chaussée (le plus souvent le long d'un caniveau) de descendre dans un ouvrage situé à un niveau inférieur et généralement enterré (collecteur, buse de traversée,... ). 40
  40. 40. LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 1 - LES AVALOIRS L'avaloir doit remplir toutes ses fonctions sans atteinte à la sécurité des usagers. Rôle :  les fonctions principales d'un avaloir sont de :  capter toute l'eau superficielle d'écoulement,  descendre l'eau à un niveau inférieur,  faciliter l'engagement de l'eau dans l'ouvrage suivant.  On peut distinguer des fonctions annexes mais importantes :  arrêter les déchets, feuilles, branches,... emportés par l'eau,  laisser les particules fines (sables fins, terres, ... ) se déposer quand l'avaloir est équipé d'un décanteur,  éviter la remontée d'effluves d'un réseau d'assainissement unitaire grâce à la mise en place d'un siphon.  L'entonnement de l'avaloir peut être :  situé dans le même plan que la chaussée. Il est alors recouvert d'une grille métallique destinée à arrêter les corps étrangers et à permettre le passage des véhicules,  encastré dans une file de bordures de trottoir. 41
  41. 41. LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 1 - LES AVALOIRS Attention ! L'orientation de la grille est dangereuse 42
  42. 42. LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 1 - LES AVALOIRS Aménagements de sécurité  Pendant longtemps, les avaloirs ont été mis en évidence par des structures agressives pour que les ouvrages soient vus des automobilistes et que les terres ou objets divers soient maintenus écartés.  Il faut tendre à diminuer cette agressivité tout en veillant :  au bon fonctionnement de l'ouvrage,  à sa visibilité par les automobilistes et par les équipes d'entretien (fauchage,...).  Il faut donc :  diminuer la hauteur des murets de retenue des terres,  éviter les parois verticales,  mettre en place un repérage particulier dans les secteurs à enneigement fréquent.  Dans le même esprit, lorsqu'il est impossible de positionner les fentes des grilles perpendiculairement à la circulation, on sera amené :  à remplacer les grilles lorsqu'elles ont une forme de "V" évasé,  à les desceller et à réorienter leur support (grilles plates rectangulaires). 43
  43. 43. Généralités Définition :  les traversées sont des canalisations enterrées en travers d'une route ou d'une entrée de riverains (on les appelle aussi aqueducs ou buses). 44 LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 2 - LES TRAVERSEES
  44. 44. Généralités Rôle :  les traversées permettent le maintien du réseau hydrographique naturel (au droit des grosses arrivées d'eau, on permet aux eaux diffuses collectées par les fossés de franchir la chaussée en souterrain) . 45 LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 2 - LES TRAVERSEES
  45. 45. Aménagements destinés à faciliter l'entretien  Ces aménagements concernent par exemple :  la création de marches d'escalier après déboisement éventuel pour accéder aux extrémités de la traversée,  • l'agrandissement des entonnements,  • la pose d'équipements favorisant les visites (échelles,... ).  D'une manière générale, on s'attachera à changer les ouvrages en pierre dont aucune partie n'est visible par des ouvrages, en béton plus faciles à entretenir.  Par contre, on conservera tous les autres ouvrages en pierre en les considérant comme des petits ouvrages d'art et en les entretenant comme tels. 46 LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 2 - LES TRAVERSEES
  46. 46. Aménagements destinés à faciliter l'entretien  Avant d'aménager une traversée, il faut vérifier que le problème rencontré ne se résout pas par des améliorations du réseau à l'amont.  Il peut notamment suffire :  • de nettoyer les dépendances,  • d'arrêter une érosion anormale,  • de construire des barrages, des bassins de décantation, des fossés en surprofondeur,  • de mettre en place des grilles supplémentaires en amont (sans compromettre la sécurité des usagers). 47 LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 2 - LES TRAVERSEES
  47. 47. Aménagements de sécurité des têtes d'ouvrage  Les chocs frontaux sur obstacle sont, de loin, les plus dangereux.  Il faut tendre à réduire l'agressivité de l'obstacle ou, mieux, le supprimer.  Les aménagements de sécurité des tètes d'ouvrage visent à conférer une meilleure sécurité à l'usager. 48 LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 2 - LES TRAVERSEES
  48. 48. LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 2 - LES TRAVERSEES 49 Aménagements de sécurité des têtes d'ouvrage  traversées perpendiculaires à la route  On pourra abaisser les murets existants, voire les remplacer par un garde-corps léger, ni rigide, ni saillant. A défaut, pour esquiver l'attaque frontale, on peut introduire le muret par un pan incliné de pente maximale 1/5. En cas de réfection complète de la traversée ou de la tête d'ouvrage, on s'attachera à supprimer tout obstacle (il devient parfois nécessaire de signaler la tête effacée par une borne en plastique).
  49. 49. LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 2 - LES TRAVERSEES 50 Aménagements de sécurité des têtes d'ouvrage  Traversées parallèles à la route  Elles sont essentiellement constituées des traversées d'entrées riveraines.  Lorsque la suppression de l'obstacle n'est pas possible (couverture du fossé avec mise en place d'une canalisation enterrée, regroupement des accès riverains et donc réduction du nombre d'ouvrages de tête), on pourra :  réaliser, à chaque franchissement, un pan incliné de pente maximale 1/3 (des ouvrages préfabriqués à couverture amovible en béton existent sur le marché),  dévier le fossé vers l'arrière au droit de, la propriété riveraine. Dans la partie déviée, les parois du fossé doivent être bétonnées pour éviter les ravinements.  Sauf motif de sécurité bien précis, l'aspect des parties visibles des traversées  ne doit pas changer aux limites de la brigade ou de la subdivision muret supprimé ou de saillie minimale et préfabriqué si possible dalle en béton armé ou grille galvanisée de pente maxi 1 / 3
  50. 50. Généralités Définition :  un drain est une canalisation souterraine dont les parois sont perméables à l'eau. Rôle :  un drain sert à capter et à évacuer l'eau en excès dans le sol. 51 LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 3 - LES DRAINS
  51. 51. LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 3 - LES DRAINS Généralités Différents types de drains : on distingue les drains :  SELON LEUR EMPLACEMENT :  drains de plate-forme en bord de chaussée, sous le fossé, en fond  de purge,  drains sous les remblais,  drains dans les talus de déblais (soit parallèles, soit perpendiculaires aux talus).  SELON LEUR NATURE :  tubes :  en béton, terre cuite ou matière plastique,  poreux, perforés, à fentes ou à joints ouverts,  tranchées remplies de matériaux drainants,  écrans de rive : dispositifs drainants, préfabriqués ou construits sur  place, installés en bord de chaussée. 52
  52. 52. LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 3 - LES DRAINS 53
  53. 53. LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 3 - LES DRAINS Généralités Drains et fossés :  Le drain sert à épuiser les eaux internes : nappes, eaux d'infiltration.  Le fossé évacue les eaux superficielles : plate-forme, bassin versant.  Le rôle drainant du fossé est souvent illusoire.  Le rôle de l'un et de l'autre est donc spécifique mais complémentaire.  Le drain sera plus particulièrement utilisé pour résoudre des problèmes locaux d'excès d'eau interne.  Les eaux de surface ne devront jamais transiter dans un drain (problèmes de pollution et de colmatage). 54
  54. 54. LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 3 - LES DRAINS 55 Généralités Un drain :  ne consomme pas de place,  n'est pas agressif vis à vis de l'usager,  peut être placé près de la chaussée,  n'est pas envahi par les produits de fauchage.  Mais :  il ne se voit que ponctuellement (regards),  il peut se colmater et perdre son efficacité,  par suite de défauts, il peut fonctionner à l'envers et renvoyer l'eau dans le sol.
  55. 55. Généralités Définition :  une descente d'eau est un ouvrage préfabriqué mis en place à la surface d'un talus ou enterré. Rôle :  les descentes d'eau permettent de canaliser les eaux provenant du haut du talus et de les écouler vers un ouvrage situé en Contrebas. 56 LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 4 - LES DESCENTES D'EAU
  56. 56. Généralités Différents types de descentes d'eau : on distingue les descentes d'eau :  SELON LEUR ROLE ET LEUR EMPLACEMENT:  descentes d'eau de talus de remblais. Ce sont les plus fréquentes. Elles permettent à l'eau collectée en bord de chaussée de rejoindre un fossé ou un autre ouvrage situé en contrebas du remblais,  descentes d'eau de talus de déblais. Elles permettent aux eaux collectées en haut des talus de déblais de s'écouler dans les ouvrages d'assainissement qui bordent la route,  autres descentes d'eau. Très semblables aux précédentes, elles permettent de descendre de l'eau sur une pente naturelle (cascades, sources, par exemple).  SELON LEUR NATURE  descentes d'eau de surface. Elles sont constituées d'éléments emboîtés (tuiles) ou d'éléments en arc de cercle (tôle ondulée galvanisée). En plus de la partie descendante, elles comprennent un ouvrage de tête (entonnement) et un ouvrage de raccordement avec l'ouvrage inférieur (généralement fossé). Cet ouvrage sert, en outre, de butoir et de calage pour les descentes d'eau,  descentes d'eau enterrées. Elles sont constituées d'une canalisation avec un avaloir à la partie supérieure et un ouvrage de raccordement à la partie inférieure. Un regard intermédiaire permet d'assurer la jonction entre la canalisation et l'ouvrage de raccordement. 57 LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 4 - LES DESCENTES D'EAU
  57. 57. Généralités Différents types de descentes d'eau : on distingue les descentes d'eau : 58 LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 3 - LES DRAINS LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 4 - LES DESCENTES D'EAU
  58. 58. Généralités Différents types de descentes d'eau : on distingue les descentes d'eau : 59 LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 3 - LES DRAINS LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 4 - LES DESCENTES D'EAU
  59. 59. Généralités Evacuation des eaux en pied d'une descente 60 LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 3 - LES DRAINS LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 4 - LES DESCENTES D'EAU
  60. 60. Les autres ouvrages utilisés en assainissement sont nombreux. Parmi ceux-ci, on attachera un soin particulier au fonctionnement des dispositifs suivants :  Les caniveaux  Les caniveaux sont des ouvrages préfabriqués ou maçonnés (et soigneusement jointoyés) destinés à recueillir et écouler les eaux superficielles le long de la chaussée.  Ils sont soit indépendants, soit jumelés à une bordure de trottoir. 61 LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 5 - LES OUVRAGES DIVERS
  61. 61. 62 Les caniveaux LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 5 - LES OUVRAGES DIVERS
  62. 62. Les autres ouvrages utilisés en assainissement sont nombreux. Parmi ceux-ci, on attachera un soin particulier au fonctionnement des dispositifs suivants : Les caniveaux à grilles  Les caniveaux à grilles sont des ouvrages préfabriqués ouverts à leur parte supérieure et recouverts d'une grille en métal ou en béton.  Ils assurent à la fois le rôle d'avaloirs longilignes et d'ouvrages de transport  Ils remplacent les fossés pour recevoir les eaux de surface de la chaussée mais ils ne drainent pas.  On les installe aussi parfois à l'entrée de propriétés riveraines bâties pour éviter l'écoulement des eaux du domaine public vers le domaine privé ou vice-versa.  Les grilles sont justifiées par la nécessité d'arrêter les corps étrangers et de permettre le passage occasionnel d'un véhicule.  Il est conseillé de souder les grilles entre elles pour éviter les risques de vol.  La résistance des caniveaux doit être adoptée aux charges qu'ils sont susceptibles de supporter. 63 LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 5 - LES OUVRAGES DIVERS
  63. 63. 64 les caniveaux à grilles LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 5 - LES OUVRAGES DIVERS
  64. 64. Les autres ouvrages utilisés en assainissement sont nombreux. Parmi ceux-ci, on attachera un soin particulier au fonctionnement des dispositifs suivants : Les barbacanes des dispositifs de retenue en béton  II s'agit des perforations situées à la base des dispositifs de retenue en béton destinées à l'écoulement de l'eau.  Ces barbacanes doivent être maintenues en parfait état de fonctionnement pour éviter toute accumulation d'eau en amont de l'ouvrage en béton. 65 LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 5 - LES OUVRAGES DIVERS
  65. 65. 66 les barbacanes des dispositifs de retenue en béton. LES AUTRES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT 5 - LES OUVRAGES DIVERS
  66. 66. S O M M A I R E 1 - L E S D I S P O S I T I F S D E T R A I T E M E N TS D E S EAUX 2 - L' E VAC UAT I O N D E S EAUX 67 6. LES EXUTOIRES
  67. 67. Généralité  L'exutoire constitue le lieu où sont finalement évacuées les eaux d'assainissement de la route.  Il s'agit donc soit du domaine privé, soit du domaine public fluvial ou maritime; mais il peut aussi s'agir du domaine public routier quand les eaux sont évacuées par infiltration.  L'évacuation des eaux pluviales dans le domaine privé est assujettie à des dispositions d'ordre réglementaire.  Par contre, la réglementation est peu contraignante à l'égard de la qualité des eaux rejetées; notamment, les rejets dans les cours d'eau ne sont pas soumis au régime de l'autorisation.  Il importe toutefois de veiller à la qualité des eaux rejetées et de se prémunir contre une pollution ou une inondation accidentelle.  Selon le risque, le volume d'eau évacué, son débit, la qualité du milieu d'accueil, la construction d'un ou plusieurs des ouvrages suivants pourra s'avérer utile :  • bassin de stockage,  • bassin de décantation  • bassin déshuileur,  • bassin filtrant.  Ces ouvrages doivent alors être entretenus au même titre que les autres dispositifs d'assainissement. 68 6 - LES EXUTOIRES
  68. 68. Les bassins de stockage  Définition :  ce sont des bassins généralement étanches dont l'évacuation est assurée par une canalisation de faible diamètre. On les appelle aussi bassins tampons, bassins de retenue, bassins d'orage, bassins écrêteurs de crue.  Rôle :  ils recueillent l'eau de ruissellement des bassins versants et les eaux d'assainissement de la route.  La canalisation de rejet régule le débit d'évacuation des eaux.  Ainsi l'eau provenant brutalement d'un gros orage sera stockée rapidement puis écoulée pendant plusieurs jours.  Ces bassins peuvent également jouer un rôle de décantation 69 6. LES EXUTOIRES 1 - LES DISPOSITIFS DE TRAITEMENTS DES EAUX
  69. 69. 70 BASSINS DE STOCKAGE. COUPE 6. LES EXUTOIRES 1 - LES DISPOSITIFS DE TRAITEMENTS DES EAUX
  70. 70. 71 BASSINS DE STOCKAGE. VUE EN PLAN 6. LES EXUTOIRES 1 - LES DISPOSITIFS DE TRAITEMENTS DES EAUX
  71. 71. LES BASSINS DÉSHUILEURS  Définition :  ce sont des bassins équipés d'une ou plusieurs cloisons siphoïdes. Ils sont souvent accompagnés d'un bassin de décantation.  A l'amont, une grille destinée à arrêter les gros éléments peut compléter le dispositif.  Rôle :  il est double :  arrêter, par siphon, les liquides (huiles, carburants,...) et particules plus légers que l'eau  réduire le débit de l'eau 72 6. LES EXUTOIRES 1 - LES DISPOSITIFS DE TRAITEMENTS DES EAUX
  72. 72. 73 LES BASSINS DÉSHUILEURS SCHEMA DE PRINCIPE D'UN DESHUILEUR A LAME 6. LES EXUTOIRES 1 - LES DISPOSITIFS DE TRAITEMENTS DES EAUX
  73. 73. LES BASSINS FILTRANTS  Définition :  ce sont des bassins remplis de matières filtrantes (le plus souvent du sable). L'évacuation est assurée par un drain situé sous le bassin. Ils sont généralement associés à un bassin décanteur et déshuileur.  Rôle :  ils assurent la filtration des particules les plus fines restées en suspension après décantation et déshuilage. 74 6. LES EXUTOIRES 1 - LES DISPOSITIFS DE TRAITEMENTS DES EAUX
  74. 74. 75 LES BASSINS FILTRANTS 6. LES EXUTOIRES 1 - LES DISPOSITIFS DE TRAITEMENTS DES EAUX
  75. 75. EXPLICATIONS DES MOTS TECHNIQUES Aquaplanage : perte d'adhérence d'un véhicule due à la présence d'une mince pellicule d'eau entre la chaussée et les pneus Bassin versant : ensemble des pentes naturelles convergeant vers un point bas Buse : canalisation Collecteur : canalisation Dévers : pente transversale de la chaussée Eaux d'infiltration : eaux présentes dans et sous le corps de chaussée Eaux superficielles : eaux présentes à la surface du sol Entonnement : partie supérieure d'un ouvrage (avaloir, descente d'eau,...) destinée à favoriser l'écoulement de l'eau dans l'ouvrage lui-même Faucardage : coupe de la végétation aquatique Portance : aptitude du corps de chaussée à supporter les charges de la circulation Profil en long : coupe longitudinale de la route Profil en travers : coupe transversale de la route Regard : ouvrage préfabriqué ou maçonné" permettant l'accès à une canalisation souterraine Uni : planéité de la surface de chaussée 76
  76. 76. BIBLIOGRAPHIE 77  Recommandation pour l'assainissement routier. SETRA-LCPC, 1982  Aide au choix des solutions d'assainissement sur routes existantes (ACSARE). SETRA, 1991.  Attention : ponceaux, fossés, têtes d'aqueducs, DANGER ! Note d'information série Circulation Sécurité Equipement Exploitation n° 19. Bagneux : SETRA, 1986  Ecrans drainants en rives de chaussées. Guide technique. LCPC-SETRA, 1992  CCTG - ouvrages d’assainissement - fascicule 70.  Titre I : réseaux – titre II : ouvrages de recueil, de restitution et de stockage des eaux pluviales – novembre 2003.  Drainage routier – Guide technique Sétra –2006  Guide L’eau et la route - Sétra - 1994 à 1999.  Volume 1 : problématique des milieux aquatiques ;  volume 2 : l’élaboration du projet ;  volume 3 : la gestion de la route ;  volume 4 : les atteintes aux milieux aquatiques ;  volume 5 : lois et réglementation sur les ressources en eau ;  volume 6 : la pollution accidentelle sur les grandes infrastructures ;  volume 7 : dispositifs de traitement des eaux pluviales.  Réhabilitation des voies rapides urbaines : thème assainissement – Guide technique Sétra – 2001-  Traitement des obstacles latéraux – Guide technique Sétra – 2002 –  Buses métalliques : recommandations et règles de l’art – Guide technique Sétra/LCPC – septembre 2001 –  L’entretien courant de l’assainissement de la route. Guide pratique Sétra – 1998 –  Traitement de la pollution routière – Guide technique Sétra  Ouvrages routiers et inondations : « des idées pour mieux gérer les écoulements dans les petits bassins versants » – note d’information Sétra n°56 – économie environnement conception – juin 1998
  77. 77. Sommaire 1.1 -Rétablissement des écoulements naturels 1.2 -Assainissement de la plate-forme 1.3 -Drainage routier 1.4 -Lutte contre la pollution routière 78 1 -Conception technique des ouvrages
  78. 78. 1 -Conception technique des ouvrages Rappel L’ assainissement routier concerne les volets suivants :  le rétablissement des écoulements naturels ;  la collecte et l’évacuation des eaux superficielles dans l’emprise de la route ;  la collecte et l’évacuation des eaux internes c’est-à dire le drainage ;  la lutte contre la pollution routière. 79
  79. 79. 1.1 - Rétablissement des écoulements naturels (bassins versants < 100 km2)  Le rétablissement des écoulements naturels consiste à assurer la continuité des écoulements superficiels des bassins versants interceptés par la route.  Ce rétablissement doit être adapté aux enjeux (inondation, érosions ou atterrissements *, pérennité de l’infrastructure, sécurité des usagers et respect du milieu aquatique) qu’il convient d’identifier et doit être conçu dans le respect des réglementations en vigueur.  La route peut constituer un obstacle préjudiciable à l’écoulement naturel et réciproquement, celui-ci peut générer des dommages à la route.  Les ouvrages hydrauliques de rétablissement des écoulements naturels devront donc être correctement dimensionnés pour limiter les risques :  d’inondation et de submersion ou de dégradation de la route dans des seuils admissibles ;  d’inondation en amont de la voie ;  de rupture de l’ouvrage routier. 80 1 -Conception technique des ouvrages
  80. 80. 1.1 - Rétablissement des écoulements naturels (bassins versants < 100 km2)  On peut distinguer trois cas d’interaction entre un cours d’eau et la route : 1. l’empiètement du tracé dans le champ d’inondation (lit majeur) d’un cours d’eau important. Une étude spécifique est nécessaire,.  le franchissement d’un cours d’eau important, ou qui pose des problèmes hydrauliques spécifiques. Là encore, une étude faite par un spécialiste s’impose.  le franchissement de cours d’eau dont la superficie du bassin versant n’excède pas une centaine de kilomètres carrés, sans enjeu particul. Au-delà de ce seuil, l’étude nécessite l’intervention de spécialistes en matière d’hydrologie*, d’hydraulique* et d’hydrogéomorphologie*. 81 1 -Conception technique des ouvrages
  81. 81. 1.1 - Rétablissement des écoulements naturels (bassins versants < 100 km2) •Initialement, le point de concentrations des eaux se trouvait à l’aval du point A •La ralisation de l’infrastructure à déplacer ce point en amont au point B 82 1 -Conception technique des ouvrages
  82. 82. 1.1 - Rétablissement des écoulements naturels (bassins versants < 100 km2) 1.1.1 - Éléments de doctrine  Le rétablissement hydraulique des écoulements naturels constitue l’une des contraintes fortes des projets routiers notamment sur le profi l en long.  En conséquence, il importe de s’en préoccuper dès le stade des études d’Avant-Projet Sommaire (APS).  Outre l’aspect réglementaire qui est à vérifier, les différentes étapes pour déterminer l’ouvrage hydraulique à mettre en place sont :  l’estimation du débit de projet en fonction d’une période de retour et d’un débit exceptionnel ;  le dimensionnement, le choix et le calage de l’ouvrage hydraulique (contrôles de la hauteur d’eau amont, des vitesses d’écoulement, du tirant d’air, de l’impact hydraulique et de la prise en compte s’il y a lieu de la libre circulation de la faune piscicole). 83 1 -Conception technique des ouvrages
  83. 83. 1.1 - Rétablissement des écoulements naturels (bassins versants < 100 km2) 1.1.1 - Éléments de doctrine Choix de la période de retour* (T)  La période de retour* T à prendre en compte doit dans chaque cas, faire l’objet d’une analyse mettant en regard le coût d’investissement de l’infrastructure avec les conséquences d’un débordement pour l’usager, les riverains, les ouvrages routiers (perturbations locales et temporaires de la circulation et situations à risques) et enfin l’impact sur le milieu naturel.  Dans tous les cas, la connaissance de la réglementation et la consultation des services d’hydraulique s’avèrent nécessaires.  En l’absence de ce type d’analyse, il est recommandé d’adopter les valeurs suivantes pour les périodes de retour* :  • sous autoroutes : 100 ans ;  • sous routes ou rétablissements de communications : 100 ans, 50 ans, voire 25 ans pour les bassins dont les crues seraient limitées dans le temps et moyennant une incidence du débordement faible, voire nulle selon les cas ;  • routes et autoroutes en zone inondable : le calage de l’infrastructure doit prendre en compte les enjeux liés à la zone inondable.  Pour chaque type d’infrastructure, les conditions d’écoulement et l’effet d’une crue exceptionnelle doivent être appréciés. 84 1 -Conception technique des ouvrages
  84. 84. 1.1 - Rétablissement des écoulements naturels (bassins versants < 100 km2) 1.1.1 - Éléments de doctrine Hauteur d’eau amont* (HAM) et vitesse d’écoulement (Ve) dans les ouvrages hydrauliques  Le niveau de la hauteur d’eau amont* doit être compatible avec le calage altimétrique de l’infrastructure et l’aléa inondation.  Dans tous les cas, la hauteur d’eau amont* ne doit pas excéder 1,2 fois la hauteur de l’ouvrage pour le débit de projet, pour les ouvrages d’ouverture ≤ 2 m.  Les vitesses doivent respectées les critères suivants vis-à-vis de la durabilité des ouvrages :  ouvrages en béton : ≤ 4 m/s ;  ouvrages métalliques : ≤ 2,5 m/s  Pour la prise en compte de la faune piscicole, des vitesses plus faibles doivent être vérifiées (vitesse approximative de 1m/s).  En cas d’impossibilité de satisfaire à ces conditions, il conviendra de prévoir des dispositifs de protection. 85 1 -Conception technique des ouvrages
  85. 85. 1.1 - Rétablissement des écoulements naturels (bassins versants < 100 km2) 1.1.1 - Éléments de doctrine Tirant d’air* (TA) de l’ouvrage hydraulique  Le tirant d’air correspond, en toute rigueur, à la hauteur libre entre la ligne d’eau et la génératrice supérieure de l’ouvrage .  Dans notre cas, il est mesuré par rapport à la hauteur d’eau fictive  (ye + HAM)/2  Pour une ouverture ≤ 2,00 m : à apprécier en fonction de la nature du bassin versant.  Pour une ouverture > 2,00 m : TA de 0,50 à 1,50 m.  Le taux de remplissage de l’ouvrage hydraulique pour le débit de projet* ne doit pas excéder 0,75. 86 1 -Conception technique des ouvrages
  86. 86. 1.1 - Rétablissement des écoulements naturels (bassins versants < 100 km2) 1.1.1 - Éléments de doctrine 87 1 -Conception technique des ouvrages
  87. 87. 1.1 - Rétablissement des écoulements naturels (bassins versants < 100 km2) 1.1.1 - Éléments de doctrine Impact de l’ouvrage hydraulique  L’exhaussement de la ligne d’eau en amont de l’ouvrage hydraulique par rapport à la situation existante et la vitesse d’écoulement en sortie d’ouvrage sont à apprécier en fonction des enjeux locaux. L’écoulement à surface libre dans l’ouvrage hydraulique doit être assuré pour le débit de projet. 88 1 -Conception technique des ouvrages
  88. 88. 1.1 - Rétablissement des écoulements naturels (bassins versants < 100 km2) 1.1.1 - Éléments de doctrine Implantation de l’ouvrage hydraulique  En plan, l’ouvrage hydraulique est généralement implanté dans l’axe du lit mineur du cours d’eau * ;  son ouverture doit être égale au moins à celui du lit mineur.  Il peut néanmoins être nécessaire de rectifier le tracé naturel de l’écoulement sous l’infrastructure pour réaliser une traversée plus directe.  Il s’agit de s’assurer de sa faisabilité tant sur le plan environnemental que réglementaire.  La continuité de l’écoulement hydraulique doit être respectée et les zones sensibles à l’érosion doivent faire l’objet de protection.  En profil en long, le calage de l’ouvrage hydraulique de traversée est fortement conditionné par la topographie du terrain naturel et des conditions d’écoulement (pente du lit).  Dans la mesure du possible, l’ouvrage hydraulique devra être calé suivant la pente du lit naturel du cours d’eau. 89 1 -Conception technique des ouvrages
  89. 89. 1.1 - Rétablissement des écoulements naturels (bassins versants < 100 km2) 1.1.1 - Éléments de doctrine Évaluation du débit de projet et du débit exceptionnel  Dans le chapitre suivant, il est proposé des méthodes simples qui permettent d’évaluer les débits de projet.  Le débit exceptionnel à prendre en compte est au moins égal à 1,5 fois Q100.  Une évaluation de son impact (avec l’ouvrage hydraulique dimensionné pour  le débit projet) sur la sécurité des usagers, la pérennité de l’infrastructure et sur l’environnement doit être menée en vue d’apprécier les mesures à prendre. 90 1 -Conception technique des ouvrages
  90. 90. 1.1 - Rétablissement des écoulements naturels (bassins versants < 100 km2) 1.1.2 - Détermination du débit de projet  Le débit de projet correspond au débit de pointe pour une période de retour donnée, dimensionnant l’ouvrage hydraulique.  Les méthodes de calcul proposées ci-après utilisent les formules « rationnelle » et « crupédix » ainsi qu’une formule de « transition » permettant de faire le lien entre les 2 formules.  Elles sont simples et applicables aux Bassins Versants Naturels (BVN).  Elles ont été mises au point par des experts pour la  réalisation du TGV Méditerranée.  Il en est de même pour le coefficient de ruissellement, du temps de concentration et la formule de transition. D’autres méthodes justifiées pourront être également appliquées.  Quelle que soit la méthode retenue, les résultats de calcul des débits de projet de Bassin Versant Naturel (BVN) sont entachés d’incertitudes (valeur des précipitations, complexité des phénomènes…).  Une enquête sur le terrain doit être effectuée pour s’assurer de la cohérence des résultats de calcul. 91 1 -Conception technique des ouvrages
  91. 91. 1.1 - Rétablissement des écoulements naturels (bassins versants < 100 km2) 1.1.2 - Détermination du débit de projet  Le débit de projet correspond au débit de pointe pour une période de retour donnée, dimensionnant l’ouvrage hydraulique.  Les méthodes de calcul proposées sont déjà sujet d’autre formation  Une enquête sur le terrain doit être effectuée pour s’assurer de la cohérence des résultats de calcul. 92 1 -Conception technique des ouvrages
  92. 92. 1.1 - Rétablissement des écoulements naturels (bassins versants < 100 km2) 1.1.3 - Conception des ouvrages hydrauliques  On distingue généralement 5 familles d’ouvrages : 1. les buses circulaires, 2. les dalots*, 3. les buses arches*, 4. les ouvrages à voûte cintrée, 5. et les ouvrages d’art.  Dans la mesure du possible, les produits industrialisés seront à rechercher plutôt que des ouvrages coulés en place plus coûteux.  Les ouvrages en béton armé, sous réserve de dispositions constructives soignées, présentent d’excellentes garanties de solidité et de longévité.  L’étude structurelle des ouvrages projetés relève d’un bureau d’études spécialisé en ouvrage d’art. 93 1 -Conception technique des ouvrages
  93. 93. 1.1 - Rétablissement des écoulements naturels (bassins versants < 100 km2) 1.1.3 - Conception des ouvrages hydrauliques Facteurs influençant le choix des ouvrages hydrauliques Le choix des ouvrages est guidé par le souci permanent de la pérennité de la route, de la sécurité des usagers, du coût d’investissement et des modalités d’entretien ultérieur de l’ouvrage. Les facteurs influençant le choix sont :  l’importance du débit à évacuer qui fixe la section d’écoulement et le type de l’ouvrage ;  les caractéristiques hydrauliques de l’ouvrage : coefficient de rugosité (K), coefficient d’entonnement (Ke ) créant une perte de charge à l’entrée, forme de la section d’écoulement ;  la largeur du lit. Un ouvrage unique adapté au débit à évacuer et à la largeur du lit du cours d’eau est généralement préférable à des ouvrages multiples qui augmentent les pertes de charges et rendent plus difficile le passage des corps flottants ;  la hauteur disponible entre la cote du projet et le fond du talweg* ;  les charges statiques et dynamiques qui sollicitent l’ouvrage hydraulique ;  les conditions de fondation des ouvrages ;  la rapidité et la facilité de mise en œuvre : les produits industrialisés approvisionnés en éléments transportables et montés sur place peuvent constituer une solution intéressante pour réduire les délais d’exécution et dans le cas où l’accès au chantier est difficile ;  la résistance aux agents chimiques ;  la résistance au choc : les ouvrages massifs résistent mieux aux chocs et à l’abrasion par le charriage de matériaux solides. 94 1 -Conception technique des ouvrages
  94. 94. 1.1 - Rétablissement des écoulements naturels (bassins versants < 100 km2) 1.1.3 - Conception des ouvrages hydrauliques Protections des ouvrages hydrauliques  Il peut être envisagé de caler le radier* de l’ouvrage hydraulique à au moins 0,30 m sous le fond du lit du cours d’eau pour permettre la reconstitution d’un fond naturel dans l’ouvrage (remontée de poissons).  La surélévation du niveau amont des écoulements et l’accroissement des vitesses en sortie d’ouvrage nécessitent le plus souvent des protections en amont et en aval des ouvrages.  Toute rectification du tracé nécessitera :  la continuité de l’écoulement hydraulique ;  la protection efficace des berges aux changements de direction par des techniques pérennes relevant prioritairement du génie végétal « Protection des berges de cours d’eau en techniques végétales ». Les techniques de renforcement par enrochements et gabions* devront être réservées aux sections fortement sollicitées par la vitesse de l’écoulement, si les enjeux sont importants en terme de sécurité des personnes et des biens à fortes valeurs ajoutées ;  les écoulements en pente importante p = 4% posent des problèmes spécifiques (détermination de la hauteur d’eau amont, vitesse dans les ouvrages…) qui ne sont pas traités dans ce guide. 95 1 -Conception technique des ouvrages
  95. 95. 1.1 - Rétablissement des écoulements naturels (bassins versants < 100 km2) 1.1.3 - Conception des ouvrages hydrauliques  Calcul des ouvrages  Le calcul des ouvrages ne peut se faire qu’après avoir disposé des contraintes de l’écoulement naturel en aval recueillies jusqu’à au moins 100 m de l’ouvrage hydraulique.  Par ailleurs, les ouvertures des ouvrages hydrauliques de rétablissement sont généralement inférieures à la section courante du ruisseau ou du talweg* pour des raisons de coûts.  Ce rétrécissement hydraulique n’est pas neutre pour son fonctionnement et notamment en période d’évacuation du débit de crue.  La méthode présentée est une méthode simplifiée (théorème de Bernoulli simplifié).  Elle fait appel à des notions de base de l’hydraulique* (prise en compte des régimes d’écoulement).  Les données de base nécessaires à la compréhension du mode calculatoire figurent en annexe 4.2.1.  Le principe de la méthode consiste à déterminer en premier lieu le régime de l’écoulement à l’aval de l’ouvrage projeté pour calculer la hauteur d’eau à l’amont HAM de l’ouvrage :  • si l’écoulement est en régime fluvial*, l’ouvrage projeté doit être calé en régime fluvial (application des abaques 1 à 5 – cf. annexe 4.2.2) ; 96 1 -Conception technique des ouvrages
  96. 96. 4.3 - Glossaire 97  Assainissement routier : Ensemble des dispositifs constructifs contribuant à assainir la route dans trois domaines à savoir :  - la collecte et l’évacuation des eaux de surface,  - le drainage des eaux internes,  - le rétablissement des écoulements naturels.  Atterrissement : Amas de terre, de sable, de limon, formé par les cours d’eau ou par la mer. Alluvion, sédiment.  Bassin versant : Surface aménagée ou naturelle telle que toute l’eau reçue sur sa surface s’écoule vers un point unique : l’exutoire du bassin versant (bassin versant naturel et bassin versant routier).  Bassin de contenance : Terme générique désignant un ouvrage installé en série ou en parallèle d’un réseau et destiné à stocker temporairement les eaux de ruissellement. Autres termes usités : bassin d’amortissement, de rétention, de stockage ou tampon et bassin écrêteur.  Berme : Partie non roulable de l’accotement  Bief de confinement : Ouvrage linéaire de capacité destiné à confi ner des pollutions accidentelles.  Bourrelet fi l d’eau : Dispositif constructif linéaire de petites dimensions en crête de talus de remblai généralement en béton ou en enrobé destiné à guider latéralement une lame d’eau vers une descente d’eau.  Buse-arche : Ouvrage hydraulique en béton ou métallique utilisé pour le rétablissement des écoulements naturels et caractérisé par sa portée et sa fl èche.  Caniveau : Famille d’ouvrages de collecte et de transport longitudinal des eaux de ruissellement de la route (cf. Acsare).  Coefficient d’entonnement K e : Paramètre lié à la forme de l’entonnement de l’OH pour la détermination des pertes de charge en amont du dispositif.  Coefficient de rugosité K ou de Manning Strickler : Coefficient traduisant l’aptitude à l’écoulement d’un ouvrage hydraulique.  Coefficient de ruissellement : Théoriquement fraction du débit ruisselé de la pluie nette par rapport au débit de pluie brute. En première approximation, il s’agit du rapport de la surface imperméabilisée sur la surface totale d’un bassin versant (coefficient d’imperméabilisation).  Cours d’eau : Aucun critère technique. L’existence d’un cours d’eau n’est reconnue que si les 3 conditions suivantes sont réunies :  - permanence d’un caractère naturel du lit ;  - un certain débit qui dépend des conditions climatiques locales, sans pour autant être un débit permanent ;  - affectation à l’écoulement normal des eaux.  Crue : Phénomène caractérisé par une montée plus ou moins brutale du niveau d’un cours d’eau, lié à une croissance du débit jusqu’à un niveau maximum. Ce phénomène peut se traduire par un débordement du lit mineur. Les crues font partie du régime d’un cours d’eau. On caractérise aussi les crues par leur période de récurrence ou période de retour. La crue centennale correspond ainsi à une crue de récurrence de 100 ans.  Cunette : Fossé peu profond engazonné ou revêtu et aux formes douces pour améliorer la sécurité des usagers.
  97. 97. 4.3 - Glossaire 98  Dalot : Ouvrage hydraulique enterré de section rectangulaire préfabriqué ou coulé en place et à forte capacité.  Débit capable : Débit maximal que l’on peut faire transiter par un ouvrage coulant à plein.  Débit de projet : Valeur du débit dimensionnante pour les ouvrages hydrauliques. Généralement, débit centennal pour les OH de rétablissement des écoulements naturels et décennal pour la plate-forme routière.  Écoulement à surface libre : Terme se rapportant à un écoulement à ciel ouvert dont la surface en miroir est en contact avec l’air.  Écoulement en charge : Par analogie à l’écoulement à surface libre, ce terme désigne par exemple un écoulement à pleine section dans une canalisation, c’est à dire sans volume d’air résiduel.  Effet de bord : Mouvement d’eau latéral dans le sol au bord de la partie revêtue de la route.  Exutoire : Généralement, point de rejet des eaux hors de l’emprise routière. Désigne également l’extrémité aval d’un ouvrage d’assainissement.  Fossé : Ouvrage hydraulique rustique, longitudinal et de collecte des eaux de ruissellement creusé dans le terrain au-delà de l’accotement, caractérisé par sa section courante et sa pente.  Gabion : Ouvrage constitué d’une cage ou panier en treillis métallique rempli de cailloux ou blocs de faibles dimensions, utilisé pour consolider les berges d’un cours d’eau.  Géomembrane : Produit adapté au génie civil, mince, souple, continu, étanche au liquide même sous les sollicitations en service.  Hauteur d’eau amont : HAM, hauteur de la ligne d’eau à l’entrée de l’ouvrage hydraulique.  Hauteur d’eau aval : HAV , hauteur de la ligne d’eau à l’aval immédiat de l’OH. Sa valeur est fonction du régime à l’aval de l’ouvrage. (cf. 4.2.1 Rappels sur les théories des écoulements).  Hauteur d’eau critique : Valeur théorique déterminée à partir d’abaque pour définir le régime d’écoulement (fluvial, torrentiel ou critique).  Hauteur d’eau normale : Idem ci-dessus.  Hydraulique : Étude de l’écoulement des liquides et en particulier de l’eau.  Hydrogéomorphologie : Discipline scientifique qui consiste à étudier finement la morphologie des plaines alluviales et à retrouver sur le terrain les limites physiques associées aux différentes gammes de crues qui les ont façonnées.  Hydrogéologie : Discipline scientifique qui s’ intéresse à la circulation des eaux souterraines et au comportement des nappes.  Hydrologie : Discipline scientifique qui s’intéresse au cycle de l’eau.  Hydroplanage : Phénomène de perte de contact par interposition d’eau en couche épaisse entre le pneu et la chaussée.  Impluvium : Surface recevant la pluie, synonyme de bassin versant.  Noue : Terre grasse et humide – extrémité des bras morts.  Plate-forme : Au sens géométrique, surface de la route qui comprend les chaussées et les accotements
  98. 98. 4.3 - Glossaire 99  Dalot : Ouvrage hydraulique enterré de section rectangulaire préfabriqué ou coulé en place et à forte capacité.  Débit capable : Débit maximal que l’on peut faire transiter par un ouvrage coulant à plein.  Débit de projet : Valeur du débit dimensionnante pour les ouvrages hydrauliques. Généralement, débit centennal pour les OH de rétablissement des écoulements naturels et décennal pour la plate-forme routière.  Écoulement à surface libre : Terme se rapportant à un écoulement à ciel ouvert dont la surface en miroir est en contact avec l’air.  Écoulement en charge : Par analogie à l’écoulement à surface libre, ce terme désigne par exemple un écoulement à pleine section dans une canalisation, c’est à dire sans volume d’air résiduel.  Effet de bord : Mouvement d’eau latéral dans le sol au bord de la partie revêtue de la route.  Exutoire : Généralement, point de rejet des eaux hors de l’emprise routière. Désigne également l’extrémité aval d’un ouvrage d’assainissement.  Fossé : Ouvrage hydraulique rustique, longitudinal et de collecte des eaux de ruissellement creusé dans le terrain au-delà de l’accotement, caractérisé par sa section courante et sa pente.  Gabion : Ouvrage constitué d’une cage ou panier en treillis métallique rempli de cailloux ou blocs de faibles dimensions, utilisé pour consolider les berges d’un cours d’eau.  Géomembrane : Produit adapté au génie civil, mince, souple, continu, étanche au liquide même sous les sollicitations en service.  Hauteur d’eau amont : HAM, hauteur de la ligne d’eau à l’entrée de l’ouvrage hydraulique.  Hauteur d’eau aval : HAV , hauteur de la ligne d’eau à l’aval immédiat de l’OH. Sa valeur est fonction du régime à l’aval de l’ouvrage. (cf. 4.2.1 Rappels sur les théories des écoulements).  Hauteur d’eau critique : Valeur théorique déterminée à partir d’abaque pour définir le régime d’écoulement (fluvial, torrentiel ou critique).  Hauteur d’eau normale : Idem ci-dessus.  Hydraulique : Étude de l’écoulement des liquides et en particulier de l’eau.  Hydrogéomorphologie : Discipline scientifique qui consiste à étudier finement la morphologie des plaines alluviales et à retrouver sur le terrain les limites physiques associées aux différentes gammes de crues qui les ont façonnées.  Hydrogéologie : Discipline scientifique qui s’ intéresse à la circulation des eaux souterraines et au comportement des nappes.  Hydrologie : Discipline scientifique qui s’intéresse au cycle de l’eau.  Hydroplanage : Phénomène de perte de contact par interposition d’eau en couche épaisse entre le pneu et la chaussée.  Impluvium : Surface recevant la pluie, synonyme de bassin versant.  Noue : Terre grasse et humide – extrémité des bras morts.  Plate-forme : Au sens géométrique, surface de la route qui comprend les chaussées et les accotements

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