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Articles techniques

Tranchée, lit de pose et remblai pour tube PEHD : le sol est la moitié de la structure

Un tube rigide porte la charge dans sa paroi. Un tube polyéthylène la porte en s’appuyant sur le sol qui l’entoure : l’équipe qui met le remblai en place termine le calcul. Voici ce qu’elle doit faire, dans l’ordre, avec les chiffres.

Rédigé par Li Jun, Responsable fabrication, HDPE Factory12 min de lecture
Tube PE100 noir posé dans une tranchée ouverte sur un lit préparé, les flancs en cours de remplissage

Presque tous les tubes PE enterrés qu’on a déterrés parce qu’ils s’étaient déformés, avaient fissuré à un raccord ou ovalisé au-delà de la limite avaient le bon tube. Ce qui leur manquait, c’était le bon sol autour. Le polyéthylène est un tube flexible : sous charge, il se déforme un peu, pousse latéralement contre le sol au niveau des flancs, et le sol pousse en retour. Ce système tube–sol porte le trafic et la couverture. Retirez l’appui du sol — un vide sous les flancs, un remblai de mottes d’argile, un passage d’engin avant compactage — et le tube porte la charge seul, ce pour quoi il n’a jamais été conçu.

Ce guide est écrit pour l’équipe et le contrôleur. Il suit la tranchée de bas en haut, donne à chaque couche les chiffres qui comptent et dit de quelle norme ils viennent, afin qu’on puisse les confronter au cahier des charges. Là où l’ASTM et l’EN diffèrent, les deux sont donnés.

Cross-section of a trench with a flexible pipe: from the bottom, bedding of 100 to 150 millimetres, the embedment and haunch zone up to the springline compacted in 150 mm lifts, initial backfill to 150 to 300 mm over the crown, and final backfill of native material to the surface. The haunch zone is highlighted as the layer that carries the load.trench width = OD + 300 to 600 mmFinal backfill — native material, no stones > 75 mmInitial backfill — 150–300 mm over the crownEmbedment / haunch — Class I–II, lifts of 150 mm, ≥ 90 % ProctorBedding — 100–150 mm, 150 mm over rockspringlineThe pipe leans on the yellow zone. Leave it hollow and the pipe carries the road alone.
Les cinq zones d’une tranchée pour tube flexible. La zone des flancs est là où les poses échouent : la plus difficile à remplir et celle qui porte la charge.

Pourquoi un tube flexible se soucie du sol et un tube rigide non

La charge sur un tube enterré vient de la colonne de sol au-dessus et de tout ce qui circule en surface. Un tube rigide résiste par la seule résistance de sa paroi et se calcule avec un facteur de pose. Un tube flexible se déforme sous cette charge ; en s’aplatissant, ses flancs se déplacent vers l’extérieur dans le sol d’enrobage, et la résistance passive du sol reprend l’essentiel de la charge. Dans un enrobage granulaire bien compacté, le sol porte la majorité de la charge verticale et la rigidité annulaire du tube compte relativement peu. Dans un enrobage mal mis en œuvre, le tube porte bien plus que sa part.

Deflection ≈ (K · W) / (0.149 · PS + 0.061 · E′)

la formule de l’Iowa sous sa forme la plus simple : K est une constante de pose (environ 0,1), W la charge par unité de longueur, PS la rigidité du tube et E′ le module de réaction du sol. Pour le tube PE, le terme E′ domine — c’est la qualité du sol, pas la rigidité du tube, qui fixe la déformation.

Largeur et profondeur de tranchée

La tranchée doit être assez large pour placer et compacter l’enrobage de part et d’autre du tube — pas plus. Une tranchée plus large n’aide pas le tube et coûte à remblayer. Le minimum est dicté par la largeur du matériel de compactage qui doit travailler dans les flancs, d’où un chiffre qui croît avec le diamètre.

Largeur minimale de tranchée pour un tube PE seul
Diamètre nominalLargeur libre minimaleBase
DN ≤ 110DE + 300 mmPlace pour une dame à main de chaque côté
DN 125 – 400DE + 400 mmASTM D2321 : la plus grande de DE + 400 mm ou 1,25 × DE + 300 mm
DN 450 – 9001,25 × DE + 300 mmASTM D2321 ; permet une plaque vibrante de chaque côté
DN > 900DE + 600 mmEN 1610 tableau 1 pour les tubes de plus de 700 mm
Largeurs à la génératrice horizontale, mesurées entre blindages le cas échéant. Si deux tubes partagent une tranchée, ajouter le DE du second tube plus 300 mm entre eux pour le compactage.

La hauteur de couverture est l’autre moitié. Sous champs et trottoirs, 600 mm jusqu’à la génératrice supérieure est le minimum courant ; sous chaussée, elle monte à 900 mm–1,2 m selon l’autorité, car le tube doit être assez profond pour que la charge d’une roue se diffuse avant d’atteindre la génératrice. Une couverture moindre sous trafic est possible avec une dalle béton ou un pont granulaire compacté, mais elle se calcule, elle ne s’improvise pas.

Le lit de pose : 100 à 150 mm, et jamais de roche

Le fond de fouille est réglé en alignement et en niveau, et toute roche, bloc ou point dur est retiré et remplacé. Le lit de pose — 100 mm minimum pour les petits tubes, 150 mm au-delà de DN400, et 150 mm minimum sur roche — est mis en place et compacté avant la pose du tube. Son rôle est de donner au tube un appui uniforme sur toute sa longueur. Un tube qui repose sur deux points hauts avec un vide entre eux est une poutre, et le polyéthylène fait une mauvaise poutre.

  • Matériau : classe I ASTM D2321 (pierre concassée 6–20 mm) ou classe II (sable et gravier propres). Pas d’argile, pas de matière organique, pas de matériau gelé.
  • Taille maximale des grains dans le lit et l’enrobage : 20 mm jusqu’à DN400, 25 mm au-delà. Une grosse pierre sous un tube est une charge ponctuelle qui reste cinquante ans.
  • En présence de nappe, préférer la pierre concassée au sable et rabattre la nappe avant la pose. Du sable placé dans l’eau stagnante ne se compacte pas, il se liquéfie.
Tube PEHD noir stocké dans un parc avant livraison sur chantier
Le tube quitte le parc rond et droit. Qu’il le reste dans le sol dépend des 150 mm de matériau placés dessous.

Flancs et enrobage : la couche qui fait le travail

Une fois le tube sur son lit, la zone des flancs — le coin entre le lit et la génératrice horizontale de chaque côté — doit être remplie et compactée. C’est la partie la plus difficile à bien faire, car l’espace sous la courbe du tube est malaisé à atteindre, et la plus importante, car c’est le sol sur lequel le tube s’appuie. Les vides laissés ici sont la cause la plus fréquente de déformation excessive.

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    Mettre en place par couches de 150 mm

    Pousser le matériau à la pelle sous les flancs pour remplir le coin, puis compacter chaque couche à la dame à main ou à la plaque vibrante étroite. Ne pas déverser toute la hauteur et compacter par le dessus ; le matériau ponte au-dessus des flancs et laisse un vide.

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    Travailler les deux côtés ensemble

    Monter l’enrobage des deux côtés du tube par les mêmes couches. Remplir un côté d’abord pousse le tube hors de son alignement et peut le soulever du lit.

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    Monter l’enrobage à 150–300 mm au-dessus de la génératrice supérieure

    Le remblai initial dépasse le dessus du tube d’au moins 150 mm (ASTM D2321), ou 300 mm si un matériel de compactage lourd suit, pour protéger la génératrice du compacteur et des pierres du remblai final.

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    Compacter à l’objectif, pas au jugé

    85 % du Proctor normal (ASTM D698) est le minimum pour l’enrobage sous champs ; 90 % est la pratique courante ; 95 % sous chaussée et partout où le cahier des charges l’exige. Un contrôle au gammadensimètre tous les 50 m de tranchée est une assurance bon marché.

Remblai initial et remblai final

Classes de matériaux d’enrobage et de remblai (ASTM D2321) et où chacune est admise
ClasseMatériauLit et flancsRemblai initialRemblai final
IPierre concassée anguleuse, 6–20 mmPréféréeOuiOui
IISable et gravier propres, < 12 % de finesOui, compactéOuiOui
IIISable et gravier avec 12–50 % de finesSeulement avec teneur en eau et compactage contrôlésOuiOui
IVALimons et argiles peu plastiquesNonSeulement à sec et avec compactageOui
IVB / VArgiles très plastiques, matières organiques, sol geléNonNonNon
Le remblai final au-dessus du remblai initial peut être le déblai, à condition qu’il soit exempt de pierres de plus de 75 mm, de mottes d’argile, de matières organiques et de gravats, et mis en place par couches de 300 mm au plus.

Le remblai final n’a aucun rôle structurel envers le tube ; il rétablit la surface. C’est pourquoi le déblai y convient en général et pourquoi la limite granulométrique se relâche. Ce qu’il ne doit pas faire, c’est déposer un bloc sur 150 mm d’enrobage au-dessus de la génératrice. Là où le déblai est inadapté — argile humide, gravats —, le coût d’un remblai granulaire importé pour toute la tranchée est faible face à celui de déterrer le tube.

Roche, nappe, chaussées et chaleur

  • Tranchée en roche : surcreuser de 150 mm sous le tube et poser sur pierre de classe I ; ne jamais poser directement sur la roche ni sur un fond d’où elle affleure.
  • Nappe : rabattre sous le lit avant la pose, utiliser un enrobage en pierre concassée drainant et envisager un géotextile entre l’enrobage et le sol en place là où les fines pourraient migrer et laver l’appui.
  • Sous chaussée : couverture au minimum de l’autorité, 95 % Proctor dans tout l’enrobage et le remblai final, et aucune traversée laissée avec remblai lâche sous une voie circulée, même une nuit.
  • Chaleur : le PE se dilate et se contracte d’environ 0,18 mm par mètre et par °C. Un tube posé au soleil à 40 °C et remblayé tirera sur ses raccords quand le sol le ramènera à 15 °C. Serpenter légèrement le tube dans la tranchée, remblayer aux heures fraîches si possible et ne jamais bloquer les deux extrémités avant que le tube soit à la température du sol.
Une ligne de drainage en cours de pose : tranchée ouverte, lit mis en place, tube assemblé, flancs remplis et compactés avant la fermeture. L’ordre compte plus que la vitesse.

Tester avant de fermer la tranchée

Pour le tube sous pression, l’épreuve hydrostatique se fait joints découverts et fût remblayé — l’enrobage retient le tube contre le mouvement sous pression, les joints à nu laissent voir une fuite. Pour le tube gravitaire, une jauge de déformation ou un mandrin à 95 % de l’alésage tiré après remblai prouve la pose ; un mandrin qui bloque dit où le flanc est resté creux, ce qui coûte bien moins à apprendre maintenant qu’à la réception.

Couronnes de tube PE de petit diamètre cerclées sur palettes dans l’entrepôt
Le tube en couronne réduit les joints dans la tranchée mais exige le même lit que les barres — et une couronne posée en courbe pousse plus fort à l’extérieur du virage.

Sources et normes

Questions fréquentes

Puis-je remblayer avec le déblai ?
Pour le remblai final, en général oui, à condition qu’il soit exempt de pierres de plus de 75 mm, de mottes d’argile, de matières organiques et de matériau gelé. Pour le lit et les flancs, seulement s’il est de classe I ou II — un granulaire propre. De l’argile ou du limon excavé dans les flancs est la cause la plus courante d’un tube déformé au-delà de la limite.
Quelle largeur pour la tranchée ?
Assez large pour compacter de chaque côté du tube et pas plus : DE plus 300 mm pour les petits tubes, jusqu’à 1,25 × DE plus 300 mm pour DN450–900 selon l’ASTM D2321 et DE plus 600 mm au-delà selon l’EN 1610. Toute largeur supplémentaire n’apporte rien au tube et augmente le volume à placer et compacter.
Quel compactage autour d’un tube PEHD ?
85 % du Proctor normal est le plancher pour l’enrobage sous champs ; 90 % est la norme ; 95 % sous chaussée et partout où la spécification l’exige. Compacter par couches de 150 mm autour du tube et de 300 mm au-dessus, des deux côtés ensemble, et garder les compacteurs à l’écart de la génératrice tant que 300 mm de couverture ne sont pas en place.
À quelle profondeur enterrer un tube PEHD ?
600 mm jusqu’à la génératrice sous champs et trottoirs comme minimum courant, 900 mm à 1,2 m sous chaussée selon l’autorité, et sous la ligne de gel là où le tube transporte de l’eau en climat froid. Une couverture moindre sous trafic exige une dalle de pontage calculée.
Pourquoi le tube PE bouge-t-il après remblai ?
Contraction thermique. Le PE change de longueur d’environ 0,18 mm par mètre et par °C : 100 m de tube remblayés à 40 °C et refroidis à 15 °C veulent être plus courts de 450 mm. Serpenter le tube dans la tranchée, remblayer au frais et ne pas bloquer les extrémités avant que le tube soit à la température du sol empêchent ce mouvement de tirer sur les raccords.
Le tube de drainage annelé exige-t-il le même lit que le tube sous pression ?
Les mêmes principes — un tube flexible qui s’appuie sur le sol — avec des chiffres légèrement différents. Le tube à paroi structurée est classé par rigidité annulaire et dépend encore davantage de l’enrobage ; l’ASTM D2321 est écrite pour lui, et ses exigences de flancs et de compactage s’appliquent telles quelles.

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