Congélation


Qu’est ce que la Congélation ?

La congélation des terrains aquifères instables est un procédé ancien, à caractère provisoire, employé pour le creusement de fouilles, de puits ou de galeries, qui permet également le « sauvetage » d’ouvrages à la suite d’incidents (renard, débourrage). Elle rend le sol étanche et résistant. Le schéma de principe du procédé est le suivant :

  • exécution de forages encaissant l’ouvrage à construire, sur la hauteur des couches aquifères, espacement des forages voisin de 1 m,
  • mise en place de tubes réfrigérants (sondes) : fermés à leur base, ils contiennent des tubes plus petits ouverts à leur partie inférieure,
  • mise en circulation d’un liquide à basse température arrivant par le tube intérieur et remontant dans l’espace annulaire en empruntant la chaleur au terrain encaissant,
  • congélation progressive des couches autour des sondes, obtention d’une paroi de terrain gelé dur et imperméable,
  • maintien de cette paroi durant les travaux de génie civil.

Il existe plusieurs méthodes :

  • la méthode ouverte, à l’azote liquide ;
  • la méthode fermée, à la saumure ;
  • la méthode dite combinée ;

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Méthode ouverte et méthode fermée

La méthode ouverte

Le liquide réfrigérant est l’azote liquide. Il est transporté au chantier par des camions-citernes spéciaux où il est maintenu à une température de – 196°C sous une pression de 5 bars environ.

Cette pression sert à assurer la circulation de l’azote dans les sondes. A l’aval de la dernière sonde une vanne libère l’azote devenu gazeux dans l’atmosphère, à une température de -60°C environ. Le rejet dans l’atmosphère de l’azote gazeux n’est pas une nuisance, même en ville.

Le rendement cryogénique est de 39 kcal/l pour la chaleur spécifique de vaporisation et de 27 kcal/l pour le passage de -196°C à -60°C.

La mise en froid du terrain encaissant est rapide : 2 à 3 jours. Ensuite, on assure simplement l’entretien. La résistance du sol ainsi congelé est généralement élevée : écrasement sous 30 à 50 bars en compression simple.

L’inconvénient principal est le coût élevé de la fourniture en azote liquide. La méthode est bien adaptée aux chantiers de courte durée.

La méthode fermée

Un circuit frigorifique primaire, au moyen de compresseurs et de condensateurs, liquéfie le fluide. En se vaporisant, ce fluide assure le refroidissement du liquide réfrigérant qui circule dans les sondes, en circuit fermé.

Le fluide primaire peut être l’ammoniaque ou le fréon.

Le liquide réfrigérant est généralement une saumure ayant une température d’utilisation variable entre -25 et – 30°C.

Dans ce cas, les sondes ont un diamètre plus grand qu’avec l’azote. Cependant, la mise en froid demande souvent 3 à 4 semaines.

La méthode combinée

Elle consiste à rendre complémentaires les méthodes précédentes, en utilisant les mêmes tubes congélateurs. On combine ainsi une mise en froid rapide (azote) et un entretien économique (saumure).

Préparation du terrain

Souvent, il est nécessaire d’assurer un traitement préalable du terrain par injection. Il s’agit de faire un traitement léger qui a pour objet de fermer les vides ou les circulations importantes, et de consolider un peu le sol. L’avantage est double : économie de frigories (moins de pertes) et sécurité accrue.

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