➜ pathologie Halte à l’eau ! Illustration n° 1 (Thierry Bel d’après un schéma du DTU 20.1): dans un sol perméable, l’eau s’infiltre rapidement et ne stagne pas le long de l’ouvrage. Illustration n° 2 (Thierry Bel d’après un schéma du DTU 20.1): dans un sol peu perméable, l’eau s’accumule dans le remblai des fouilles si celui-ci est perméable. Systèmes de drainage Qu’ils soient traditionnels ou couverts par la procédure de l’Avis Technique, les systèmes de drainage des soubassements associent systématiquement une composante verticale et horizontale. En effet, pour assainir réellement le sol, il faut s’assurer que l’eau est dirigée vers un exutoire naturel ou un réseau de collecteurs. C haque fois qu’une paroi est enterrée, il est indispensable d’envisager les risques liés à la présence d’eau. Les soubassements doivent être protégés contre les infiltrations. Le niveau de protection à adopter dépend d’abord des caractéristiques du site : hauteur de la nappe phréatique ; pente du terrain ; imperméabilité du sous-sol… La perméabilité d’une couche de terre résulte de la taille des éléments qui la compose. On parle de « courbe granulométrique ». Schématiquement, plus les particules fines sont rares, plus les vides sont nombreux. L’eau peut alors naturellement se disperser dans le sol. Les ouvrages enterrés sont ainsi moins exposés à la stagnation d’humidité. 40 Qualité Construction • N° 98 • septembre-octobre 2006 Comment apprécier les risques ? La norme NF P10-202 (DTU 20.1) fixe des recommandations. Dans sa partie 2 relative aux « Règles de calcul et dispositions constructives minimales », le chapitre 6 souligne que les prescriptions doivent non seulement prendre en compte le terrain, mais également la nature des locaux enterrés. Trois configurations constructives différentes sont définies, auxquelles correspondent trois niveaux d’exigences : ■ cas de figure le plus simple (appelé « troisième catégorie ») : les murs périphériques de terre-plein ou de vide sanitaire, pour les- quels la migration d’humidité sur le parement intérieur ne pose pas de problème d’usage ; ■ cas intermédiaire (deuxième catégorie) : les locaux « techniques » (chaufferie, garage, caves…), où des infiltrations limitées peuvent être acceptées ; ■ cas le plus restrictif (première catégorie) : les locaux habités, où aucune trace intérieure d’humidité ne doit transparaître. Le DTU est complété par une annexe consacrée aux « Ouvrages associés », et notamment au drainage. En guise d’introduction, ce texte reconnaît qu’il « est difficile d’indiquer les cas où un réseau de drainage est nécessaire». Cela étant, il conseille malgré tout de drainer « chaque fois que le bâtiment est fondé sur une couche peu — halte à l’eau ! ➜ pathologie Systèmes de drainage Illustrations° 3 et 4 (Thierry Bel d’après un schéma du DTU 20.1): cas des terrains sensiblement plats et des terrains en pente. perméable surmontée par un sol perméable ». Car, «les eaux de ruissellement peuvent alors venir au contact des murs du sous-sol suffisamment longtemps pour pénétrer dans le bâtiment », précise-t-il (voir les illustrations n° 1 et 2). Dans un tel contexte, en l’absence de drainage, les flux d’eau souterrains présentent même un risque aggravé. Ils sont susceptibles de porter préjudice à l’assise des fondations, donc à la stabilité du bâtiment, avec toutes les conséquences que cela peut impliquer en terme de fissurations. À l’inverse, l’annexe du DTU souligne que « le drainage n’est pas une technique convenant dans tous les cas ». Dans la proximité d’une nappe phréatique, il est ainsi conseillé de mener une étude spécifique pour savoir s’il ne vaut pas mieux recourir à un cuvelage. Organisation des réseaux À partir du moment où il a été décidé de protéger les soubassements par des drains, il convient aussitôt d’engager une réflexion globale sur les modalités de collecte et d’évacuation des eaux souterraines. En effet, quelle que soit la technique de drainage adoptée, elle doit être « bidirectionnelle ». Illustration n° 5 (Thierry Bel d’après un schéma du DTU 20.1): solution de drainage: dans un terrain imperméable, il faut installer un drain rempli de matériaux très perméables. Il faut canaliser l’humidité à travers deux composantes indissociables : ■ le drainage vertical, qui facilite l’écoulement de l’eau jusqu’au niveau des fondations ; ■ et le drain horizontal, qui éloigne l’eau de l’assise des bâtiments. Constitué par une canalisation ou non, l’élément de drainage horizontal ne peut pas déboucher n’importe où. Il doit forcément aboutir à un exutoire naturel (étang, rivière, puits d’infiltration…), ou être raccordé à un collecteur soit superficiel, soit enterré. Dans le premier cas, il peut s’agir d’un caniveau ou fossé. Dans le second, il faut prévoir le branchement sur un réseau d’assainissement collectif compatible. À l’évidence, lors de l’aménagement d’un lotissement ou d’un nouveau quartier, le drainage – lorsqu’il s’avère nécessaire – participe à la viabilité du terrain. Il doit donc être pris en compte en amont de la construction des bâtiments. D’ailleurs, lorsque l’eau est très présente, il peut même être envisagé de « quadriller » le site par un drainage systématique. Celui-ci est susceptible de compléter ou remplacer le drainage individuel de chaque bâtiment. L’implantation des collecteurs doit respecter la topographie du site. Comme le montrent les illustrations n° 3 et 4 ci-dessus, extraites du DTU, il peut être nécessaire de prévoir un drai- nage périphérique bouclé (terrain plat) ou simplement partiel (terrain en pente), en fonction de la déclivité du sol. Le plus souvent, le dispositif de drainage est positionné contre les murs enterrés, au niveau des semelles de fondation, et jamais plus bas. Mais il peut aussi en être écarté, jusqu’à une distance d’environ 2 m, par exemple, pour être placé en pied d’un talus. Il faut veiller à sa profondeur : si elle est trop importante, elle peut constituer un risque d’affouillement et d’affaissement avec tassement différentiel. Tranchées drainantes Autre recommandation d’ordre général énoncée par l’annexe du DTU 20.1 : il est conseillé d’installer des regards de visite, notamment au point le plus haut du réseau et au droit de chaque raccordement. Ceux-ci peuvent être constitués par de simples tuyaux verticaux, et sont particulièrement utiles pour déboucher les drains horizontaux colmatés. Le texte envisage deux technologies de drainage vertical : la tranchée drainante traditionnelle ou avec non-tissé synthétique. Dans le premier cas (voir illustration n° 5 ci-dessus), le flux d’eau descendant est « canalisé » par la mise p Qualité Construction • N° 98 • septembre-octobre 2006 41 — halte à l’eau ! ➜ pathologie Systèmes de drainage Photo Bidim: tranchée drainante, avec géotextile de filtration et séparation, réalisée autour des soubassements d'une maison individuelle, mais pas directement au pied des murs enterrés, en respectant un écartement d'environ 2 m. en œuvre de trois couches successives de matériaux de remplissage dont la granulométrie augmente avec la profondeur. La norme donne un exemple d’ouvrage composé de la manière suivante : ■ une couche superficielle en sable de 0/3 mm; ■ une couche intermédiaire en gravillons de 5/15 mm ; ■ une couche basse en cailloux de 30/60 mm. L’entourage immédiat du drain horizontal peut être réalisé avec des pierres de plus fortes dimensions. Cette tranchée drainante traditionnelle présente l’inconvénient d’être exposée à un risque de colmatage. En effet, puisque les matériaux des couches supérieures sont de taille plus réduite, ils peuvent être entraînés dans les interstices des couches inférieures. C’est la raison pour laquelle le DTU fait état d’une solution Photos Afitex: membrane d'étanchéité avec géotextile drainant et filtrant, complétée en partie basse par un drain horizontal annelé. alternative: la tranchée avec agrégats drainants enveloppés dans un géotextile non-tissé. Le remplissage est alors effectué en deux temps. La partie inférieure est constituée d’une couche de cailloux enfermée dans un non-tissé synthétique imputrescible. Celui-ci joue un rôle de filtre et protection : il laisse passer l’eau en empêchant que les particules fines du sol environnant ne viennent perturber le drainage vertical. La couche de recouvrement, en partie supérieure de la tranchée, n’est pas soumise à des exigences particulières. À noter : les géotextiles font l’objet d’une certification délivrée par l’Asqual (voir encadré ci-dessous). Ils sont euxmêmes exposés à un risque de colmatage. Pour le prévenir, ils doivent être sélectionnés en fonction de la courbe granulométrique du sol. Membranes ou blocs drainants ? Un certain nombre de fabricants d’étanchéité, et/ou de nappes de protection à excroissances, proposent aujourd’hui des solutions alternatives : les membranes drainantes verticales. Celles-ci reposent sur la mise en œuvre de nappes en polyéthylène appliquées sur les soubassements et fixées « à l’envers », c’est-à-dire avec têtes de plots (excroissances) côté remblai. Leur recouvrement par un géotextile de filtration et de séparation permet d’aménager un vide de drainage (voir article intitulé « Les membranes drainantes », publié dans le n° 94 [janvier-février 2006] de Qualité Construction). Cette technologie est couverte par la procédure de l’Avis Technique. Le procédé Somdrain T5, qui associe drainage et étanchéité, s’apparente CERTIFICATION DES GÉOTEXTILES L’Asqual est le partenaire privilégié des professionnels du textile, de l’habillement et des géosynthétiques. Cette association sans but lucratif a, en effet, été créée par des centres techniques pour assurer une double mission : la certification des produits et la promotion de la qualité. Les géotextiles non-tissés sont plus particulièrement utilisés dans le domaine du génie civil et des travaux publics. Les produits sont conçus pour répondre à plusieurs fonctions : filtration et sépa42 Qualité Construction • N° 98 • septembre-octobre 2006 ration des sols, mais aussi parfois drainage, ainsi que protection, renforcement ou encore stabilisation des couches de terre. Principales caractéristiques contrôlées et certifiées par l’Asqual : ■ la masse surfacique et l’épaisseur des voiles (mesurée sous une pression de 2,20 ou encore 200kPa), la résistance à la traction avec mesure des déformations à la force maximale, la résistance au poinçonnement et à la perforation dynamique; ■ mais aussi la porométrie ou ouverture de filtration mesurée en micron (taille de la plus grosse particule capable de traverser le géotextile) et la courbe de répartition des «pores» du non-tissé, ainsi que la perméabilité, c’est-à-dire la vitesse de passage de l’eau au travers du géotextile. Par ailleurs, lorsque le produit joue un rôle de drain, les tests permettent de valider la transmissivité ou capacité de drainage : vitesse de transit de l’eau à l’intérieur du matériau. — halte à l’eau ! ➜ pathologie Systèmes de drainage à cette famille, même s’il remplace la nappe à excroissance par un géotextile (voir l’offre produits à la page 44). Autre solution, également sous Avis Technique: le système Clipcen de la société Diaxis. Il s’agit d’une variante, originale et innovante, de la tranchée drainante. Dans ce cas de figure, la couche habituelle de granulats est remplacée par un bloc de polystyrène expansé dont les faces latérales et supérieures sont striées. Ce massif drainant à section carrée de 30 x 30 cm est enveloppé dans un géotextile thermosoudé et agrafé. Partiellement évidé, il constitue un drain horizontal de 10 cm de diamètre. Protégées par le non-tissé filtrant, les rainures supérieures et latérales canalisent l’eau jusque vers des percements horizontaux de 25 mm de diamètre, situés en partie basse, qui pénètrent le polystyrène sur les deux côtés et déversent l’eau collectée dans le drain central longitudinal. D’une longueur unitaire de 1 m, les blocs drainants sont raccordés les uns aux autres par des manchons en PVC qui assurent la continuité et l’étanchéité du drain. Ils peuvent être posés bout à bout, ou en angle à 90 °, sans raccord spécifique. L’ouvrage doit être mis en œuvre avec une hauteur de remblai de 70 cm minimum et 3 m maximum. Un drainage vertical est recommandé en cas de remblai en forte pente. En outre, il est obligatoire de prévoir un drainage sous dalle lorsque les blocs en polystyrène sont placés sur les fondations. Drains horizontaux partiellement perforés D’une manière générale, la composante horizontale des drainages de soubassement est aujourd’hui assurée par des canalisations perforées en matériau plastique. Elles sont implantées au pied des murs enterrés, sur les semelles ou juste à côté. Dans ce dernier cas, elles reposent sur une forme en béton, légèrement au-dessus de l’assise des fondations Photos Diaxis: blocs drainants disposés sur semelles de fondation, au pied de murs enterrés avec étanchéité et isolation par l'extérieur. de manière à éviter les risques d’affouillement. Le DTU 20.1 indique que « le diamètre du drain se détermine en fonction de la quantité d’eau à évacuer ». Il faut toutefois prévoir un diamètre minimum de 10 cm, avec une pente comprise entre 3 et 10 mm par mètre. La norme précise que « la pente du drain ne peut être choisie au hasard : trop faible, elle permet le dépôt dans le drain des particules fines (…) ; trop forte, elle provoque l’érosion du terrain avoisinant. » Sur les chantiers, on constate beaucoup trop souvent que les entreprises posent du drain agricole annelé en PVC. Ces canalisations flexibles, vendues en rouleaux, présentent l’intérêt d’être commercialisées par tous les marchands de matériaux à des prix très compétitifs. Inconvénients: elles offrent une résistance incertaine car elles sont a priori conçues pour être enterrées sous des épaisseurs de terre réduites ; de plus, elles ne possèdent pas une cunette basse lisse et sont perforées sur la totalité de leur circonférence. Autrement dit, elles «arrosent» le sol périphérique des fondations… Les professionnels soucieux de l’étanchéité des soubassements préfèrent donc recommander la pose de drains type « routier », conformes à la norme NF P16-351. Ces canalisations fabriquées en PVC ou en polyéthylène sont perforées uniquement en partie supérieure et latérale. D’une largeur d’environ 1 mm, les ouvertures sont généralement pratiquées sous forme de stries disposées perpendiculairement à l’axe longitudinal. En partie basse, une cunette lisse non perforée facilite le transport de l’eau vers un exutoire naturel ou un collecteur d’assainissement collectif. ■ Alain Sartre CERTIFICATION DES GÉOTEXTILES (SUITE ET FIN) Les non-tissés sont fabriqués avec des filaments de polyester ou polypropylène d’environ 40 à 50 microns de diamètre. Liées thermiquement et mécaniquement, ces fibres permettent de composer des voiles d’homogénéité variable plus ou moins fins. Les produits sont couramment disponibles dans différentes épaisseurs : à partir de 0,5 mm et jusqu’à 8 mm. La taille maximale des ouvertures ou « pores » va de 30 à 200 microns. En dessous de 2 mm, les géotextiles sont a priori destinés à une simple fonction de filtration et séparation. Les voiles drainants, plus épais, sont très souvent composites. Ils se présentent sous la forme d’une géogrille en fils de polyéthylène qui sert de support à une ou deux épaisseur(s) de non-tissé collé. Attention : lors de la pose, il est important de recouvrir les produits dès que possible. On réduit ainsi les risques de dégradation: vieillissement accéléré par exposition aux UV, perfora- tions sous l’effet du vent ou par les engins et matériels de chantier. En outre, en cas de pluie ou de présence de boue, il faut éviter tout dépôt de particules fines susceptible de former une pellicule imperméable en surface. Pour en savoir plus : www.asqual.com. Zoom sur deux produits>>>>> Qualité Construction • N° 98 • septembre-octobre 2006 43 — halte à l’eau ! ➜ pathologie Systèmes de drainage Zoom sur deux produits Membranes drainantes à base de géotextiles Les géotextiles sont utilisés pour un usage simple de filtration et séparation des sols, mais aussi pour jouer un rôle de drainage vertical ou horizontal. La société Afitex a développé deux procédés adaptés à la protection des parties enterrées de bâtiment, qui font l'objet de deux Avis Techniques distincts. Procédé Somdrain T5 – Avis Technique n° 7/03-1366*V1 Ce premier géocomposite assure une double fonction d'étanchéité et de drainage des parois verticales enterrées. Il se compose de trois couches successives. Tout d'abord, une membrane en PVC plastifiée de 620 g/m2 et 0,5 mm d'épaisseur : appliquée contre les soubassements, elle en constitue l'étanchéité. Ensuite, un géotextile non-tissé contrecollé formant une nappe drainante : d'une masse de 600 g/m2, il présente une épaisseur de 6 mm et se caractérise par des «pores» d'un diamètre maximum de 200 microns. Enfin, un géotextile non-tissé de 140 g/m2 et 1,2 mm d'épaisseur : il procure séparation et filtration, avec une ouverture maximum de 90 microns. Bien entendu, en pied de fondation, il faut disposer un drain horizontal pour évacuer les eaux collectées. Procédé Somtube FTB – Avis Technique n° 16/05-501 Ce second géocomposite est conçu pour constituer un drainage horizontal sous dallage bas. Le béton est ainsi coulé sur un complexe à trois couches. En partie supérieure, un film polyéthylène de 120 microns d'épaisseur permet de contenir la laitance du ciment lors du coulage. Il recouvre un géotextile de 7 mm d'épaisseur qui assure la fonction de nappe drainante horizontale (masse surfacique de 700 g/m2). En partie inférieure, ce non-tissé est également protégé par un géotextile filtrant de 1,5 mm d'épaisseur (masse surfacique de 200 g/m2 et porométrie de 80 microns). Des mini-drains annelés sont disposés régulièrement (avec un écartement de 25, 50 ou 100 cm) entre les deux couches de géotextile en fibres de polypropylène D'un diamètre de 20 mm, ces canalisations comportent deux perforations par gorges, d'une ouverture de 1,5 mm, disposées à 90 ° en partie supérieure. Reportage Photos Afitex Remarque : cette technologie de drainages sous dalle fait l'objet d'une mise en observation de la part de la C2P (voir communiqué n° 58 sur le site www.qualiteconstruction.com). Le texte de la commission apporte la précision suivante: « Assimilables à un rabattement permanent de nappe phréatique, leur fonctionnement est impérativement lié à l'évacuation de l'eau en aval. Or, aucun dispositif n'est prévu (…) pour compenser un éventuel dysfonctionnement de ces évacuations. » 44 Qualité Construction • N° 98 • septembre-octobre 2006