Proposition de document. Prix d innovation technologique en infrastructures

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1 Proposition de document Une nouvelle approche pour la réhabilitation non-structurale de conduites d eau potable Présenté à dans le cadre du Prix d innovation technologique en infrastructures Par M. Serge Desjardins Chef de service - hygiène du milieu, Ville de Trois-Rivières

2 Situation Les conduites de distribution d eau potable dans le secteur Cap-de-la-Madeleine sud totalisant 37 km présentent des faiblesses hydrauliques majeures. En résumé, les conduites sont très encrassées : certaines sont même colmatées à plus de 75% de leur diamètre d origine. Nous savons que cette situation n est pas unique à la Ville de Trois-Rivières : elle est commune à la plupart des réseaux en Amérique du Nord à des degrés plus ou moins prononcés. Projet En 2004, nous avons rencontré quelques firmes spécialisées dans la réhabilitation de conduites et suite à un projet pilote exécuté à l automne 2004, nous avons mandaté la firme Exotec pour réhabiliter de façon non-structurale plus de mètres de conduites de fonte de 100mm à 200mm. Le projet, exécuté en août 2005, a fait appel à de l eau pressurisée pour déloger et évacuer les dépôts. Immédiatement après la phase de nettoyage des parois, une passivation des surfaces était réalisée. Une chloration était également effectuée avant de remettre la conduite en service. Résultats Les résultats ont été concluants : nous avons constaté que la presque totalité des dépôts a été enlevée. Il y a eu des améliorations importantes des pressions et des débits aux bornes d incendie témoins. Nous anticipons que ces améliorations seront encore plus remarquables après la réhabilitation d autres conduites avoisinantes. Le nombre limité de plaintes de couleur ou d odeur a démontré l efficacité du procédé de passivation. En moyenne, 175 mètres de conduites ont été réhabilités par jour. Les travaux ont été effectués entre 8:00 et 19:00 et les conduites ont été remises en service la journée même des travaux. Avantages La technique est sans tranchée, ne requiert pas de réseau d eau temporaire et permet de déloger la presque totalité des dépôts. Le coût de la technique est de beaucoup inférieur à celui des autres méthodes comparables sur le marché. Firmes participantes Sans compter la participation de la Ville de Trois-Rivières, le projet a été exécuté conjointement par la firme Exotec, responsable de la mise en oeuvre du projet, et la firme Environor, responsable de la préparation et de l application des solutions de passivation et de chloration. Prix d Innovation Technologique en Infrastructures

3 1. La problématique Lors de la fusion des six municipalités (Trois-Rivières, Trois-Rivières-Ouest, Pointe-du-Lac, Cap-de-la-Madeleine, Sainte-Marthe-du-Cap et Saint-Louis-de-France) formant maintenant le grand Trois-Rivières, nous nous sommes rapidement aperçus qu un des secteurs vulnérable pour la protection incendie était celui du Cap-de-la-Madeleine sud. Nous avons constaté que les débits disponibles à plusieurs bornes d incendie étaient précaires et que le réseau présentait une faiblesse hydraulique due au colmatage excessif des conduites. Les conséquences sont une protection incendie déficiente (loi 112, Débit Incendie Requis), une détérioration importante du patrimoine, ainsi que des désagréments pour les usagers à cause des faibles pressions et de l eau colorée ou de mauvaise odeur. En août 2005, un projet nous a permis d évaluer l efficacité d une nouvelle technologie pour la réhabilitation non-structurale de mètres de conduites en fonte. 2. Réhabilitation structurale ou non-structurale? Les conduites sont très colmatées, comme le démontrent les photos 1 et 2 (rue Mercier, diamètre de 150mm). Certaines conduites sont même colmatées à plus de 75% de leur diamètre d origine. Cependant, les parois de ces conduites ont une condition structurale adéquate et ne présentent qu une très faible trace d érosion extérieure, le sol étant très sablonneux. Ces observations ont dirigé nos efforts vers des techniques de réhabilitation non-structurale plutôt que le remplacement ou la réhabilitation structurale. Le tableau 3, inspiré du Guide National pour des Infrastructures Municipales Durables, suggère un cheminement décisionnel pour la planification de travaux de remplacement ou de réhabilitation de conduites de distribution d eau potable.parce que les nouvelles techniques proposées étaient en expérimentation, nous avons accepté un niveau de performance qui consistait à rétablir le diamètre des conduites à un minimum de 80% de leurs diamètres initiaux. 3. Recherche technologique Après l évaluation des techniques traditionnelles de réhabilitation sans tranchée, une recherche technologique a été entreprise afin de trouver de nouvelles approches susceptibles de mieux répondre aux Prix d Innovation Technologique en Infrastructures

4 attentes techniques et économiques de la ville. Les nouvelles approches de travail qui nous ont été présentées font appels à : De l eau pressurisée à basse pression (photo 4 - insertion d une buse multi-jets dans la conduite); Des matières abrasives, incluant des cubes de glace (projetées dans la conduite à l aide d air comprimé via une borne d incendie); Un trempage d eau chaude (pendant quelques heures pour conditionner les dépôts et par la suite les évacuer avec de l air comprimé); Un trempage d une solution chimique de qualité alimentaire (photo 5 pendant quelques heures pour dissoudre les dépôts et par la suite les évacuer avec de l air comprimé); L utilisation d un gabarit à la borne 1 et d un vacuum à la borne 2 (photos 6 et 7 introduction et aspiration d un gabarit de diamètre déterminé tout au long de la conduite avec l aide d air pressurisé); Air comprimé et traité, de l eau et un surfactant de qualité alimentaire (croquis 8). Nous avons choisi et inclus au devis trois approches parmi celles proposées, soit : a) De l eau pressurisée à basse pression, b) Le gabarit et le vacuum, et c) L air, l eau et le surfactant. Le devis stipulait que le choix de la technique devrait être déterminé par l exécuteur des travaux, soit selon le niveau de colmatage et le type de dépôt. Dans un esprit d économies budgétaires, le type d approche le plus économique devait être privilégié. 4. Exécution des travaux Suite à l analyse et à l inspection des conduites avec caméra à circuit fermé, la technique faisant appel à de l eau pressurisée à basse pression et projetée sur la paroi interne des conduites à plus de psi a été la plus utilisée. Il a été prouvé que cette approche était la Prix d Innovation Technologique en Infrastructures

5 plus performante et la plus économique pour déloger le type de dépôts rencontré dans la plupart de nos conduites. D autres inspections vidéo ont été effectuées pour constater la condition des parois après les travaux de réhabilitation. Nous verrons ces résultats plus loin. Dans le but de faciliter l exécution du projet et de réduire les coûts, nous avons assigné du personnel de la ville au projet. Les tâches assignées incluaient la manipulation des vannes maîtresses et la fermeture des entrées de service, l excavation des puits d accès et le repavage. 5. Passivation des conduites Suite à l élimination des dépôts, les étapes pour la passivation et pour la chloration étaient mises en oeuvre. Une solution performante pour la passivation a été mise au point en collaboration avec la firme Environor (photo 9). Dans le but d enlever tous résidus sur la paroi des conduites suite à l enlèvement des dépôts durcis et prévenir les problèmes de coloration, une passivation rapide des conduites était effectuée avant de remettre ces dernières en service. La technique de passivation consiste en un trempage d une solution chimique pendant une période d environ trois heures. La photo 10 démontre la formation d oxyde de fer accumulée tout autour de la paroi de la conduite. La passivation est la transformation des surfaces métalliques en oxyde de fer gamma très résistant à la corrosion. Cette transformation est initiée par l application d une solution concentrée d inhibiteurs respectant en tout point les normes de qualité pour l eau potable. La chloration des conduites a également été effectuée avant la remise en service du réseau. 6. Coûts Les coûts associés au projet ont attiré l attention des différents groupes impliqués, notamment celui du maire et de ses conseillers. Nous avons constaté que les coûts du projet ont été de beaucoup inférieurs à ceux des autres méthodes offertes sur le marché (tableau 11). Le coût de la technique avec eau pressurisée était de 34 $ du mètre linéaire. Il faut ajouter une moyenne de 35 $ du mètre linéaire pour couvrir les coûts à la ville pour le temps des employés, les excavations et le repavage. Au total, on calcule une somme de 69 $ Prix d Innovation Technologique en Infrastructures

6 pour la réhabilitation non-structurale d un mètre linéaire de conduite, soit un coût totalisant $ pour plus de mètres de conduites. 7. Résultats avant L inspection vidéo des conduites suite aux travaux a permis de constater que la presque totalité des dépôts avaient été enlevés. Cependant, on a pu voir que de légers dépôts étaient toujours présents sur les parois, surtout sur les joints (photo 13). Cela n allait pas à l encontre de la performance escomptée dans le devis qui était de rétablir le diamètre d origine à plus de 80%. Dans les faits, le diamètre d origine des conduites a été rétabli à plus de 90% pour l ensemble des mètres de conduites. après La différence du poids d un échantillon de conduite d une longueur d un mètre avant et après les travaux démontre qu en moyenne, huit kilos de dépôts ont été retirés. Au total, nous pouvons estimer que: 8 kg/m x m = kg de dépôt délogés. La photo 14 illustre un morceau de fer qui a été rejeté des conduites pendant les travaux. À l étonnement de tous, des bouts de bois (photo 16) ont été retrouvés à l intérieur des conduites à quatre reprises. Ces morceaux ont pu être enlevés avec de l eau pressurisée et/ou avec une excavation à l emplacement précis des morceaux. Des augmentations importantes des pressions et des débits ont été observées aux quatre bornes d incendie témoins (tableau 17); les citoyens ont signalé un accroissement significatif de la pression au robinet, spécialement ceux demeurant dans les 2e et 3e étages, et; le Service aux Incendies s est dit réjouit des améliorations hydrauliques. Nous envisageons de poursuivre notre programme de réhabilitation pour les 37 km sur les cinq prochaines années. Prix d Innovation Technologique en Infrastructures