Corrosion par H2S : le chantier exceptionnel de réhabilitation de l’émissaire général du SIAAP

La corrosion par H2S ou « corrosion biogénique » des infrastructures d’assainissement est un problème grandissant pour les maîtres d’ouvrage. Alors que la transmission d’un patrimoine préservé aux générations futures est l’un des nombreux défis qui se posent aux élus, des millions d’ouvrages enterrés se dégradent un peu plus chaque jour sous l’action de l’hydrogène sulfuré (H2S).

Il faut savoir que la situation des réseaux d’assainissement s’est modifiée au cours des 30 dernières années. Entre des citoyens plus conscients de l’importance d’économiser la ressource en eau et le résultat d’années d’efforts pour éliminer les eaux parasites et séparer les eaux pluviales des eaux usées, les effluents sont aujourd’hui plus concentrés. Ajoutez à cela la construction de plus grandes stations d’épuration, plus éloignées des centres-villes, qui augmentent les temps de transport, et la fermeture des réseaux pour maîtriser les mauvaises odeurs. Tous ces facteurs contribuent à des concentrations en H2S de plus en plus élevées qui favorisent la dégradation progressive des infrastructures, autant le métal que le béton, sous l’action des bactéries qui transforment le H2S en acide sulfurique sur les surfaces aériennes des ouvrages.
Lorsqu’il devient nécessaire de réhabiliter un ouvrage corrodé par le H2S, le maître d’ouvrage se doit de choisir une solution la plus durable possible.
Pendant longtemps l’application d’un revêtement en résine synthétique, époxy ou autre, a semblé une solution adaptée, mais les cas de défaillance trop nombreux poussent aujourd’hui les maîtres d’ouvrage à rechercher une alternative.
SewperCoat® est une alternative, combinant une protection extrêmement durable à l’agressivité du H2S à une utilisation simple et sûre de protection des bétons neufs ou très dégradés.
L’exemple du chantier d’envergure décrit ci-après illustre la démarche rigoureuse d’un maître d’ouvrage de premier plan face à un problème de corrosion H2S sévère.

Problématique de corrosion H2S de l’émissaire général

L’émissaire général du Syndicat Interdépartemental d’Assainissement de l’Agglomération Parisienne (SIAAP) est un collecteur majeur construit à la fin du 19ème siècle. Il totalise 28 km de longueur, avec un diamètre variant entre 2 et 3 mètres. Il débute à la station de pompage de Clichy-Sous-Bois et traverse plusieurs communes pour rejoindre ce qui est devenu aujourd’hui la STEP des Grésillons.
Pendant environ un siècle, l’émissaire général a été utilisé à pleine capacité sans montrer de signes de détérioration. Mais au cours des 20 dernières années, la redistribution des flux d’eaux usées entre les différentes stations d’épuration d’Ile de France a réduit le débit dans l’émissaire général de moitié, permettant la déposition de sédiments et l’apparition de corrosion biogénique H2S du béton dans la partie aérienne nouvellement exposée.
En 2006, une première campagne de réhabilitation a été entreprise en utilisant des mortiers standards de l’industrie pour la réhabilitation des collecteurs d’assainissement. Ces réparations se sont dégradées en seulement quelques années ; une campagne de diagnostic, conduite en 2013, a mis en évidence qu’entre 3 et 7 centimètres de béton avait été perdu sous l’action de la corrosion biogénique H2S.
Le SIAAP s’est donc mis à la recherche d’une solution de réhabilitation capable d’assurer la pérennité de l’émissaire général à long terme.

À la recherche d’une solution de réhabilitation pérenne

La recherche du SIAAP pour une solution pérenne de réhabilitation a conduit à identifier la technologie 100?% aluminate de calcium proposée par le mortier SewperCoat®. Cette solution étant peu connue en France, le SIAAP a lancé une démarche complète d’évaluation comprenant la revue de la littérature technique, une mission d’étude chez des opérateurs utilisant cette solution depuis plus de 15 ans et aussi un chantier pilote en 2014. L’ensemble des éléments ainsi rassemblés a convaincu le SIAAP de la durabilité intrinsèque de SewperCoat® face à la corrosion H2S mais aussi de la capacité des entreprises françaises à mettre en œuvre cette solution.
Sur la base de cette évaluation détaillée, un appel d’offres a été lancé en octobre 2015 pour une première phase de travaux visant la réhabilitation d’environ 23.500 m² répartis sur environ 4.500 mètres linéaires.

La méthode de réhabilitation spécifiée était la mise en œuvre d’une couche de 25 mm d’épaisseur de mortier 100 % aluminate de calcium sur le béton sain. La corrosion H2S se produisant uniquement dans le ciel gazeux, le mortier de protection devait être appliqué sur les ¾ supérieurs de la section.
Dans les zones trop profondément corrodées, une première restructuration avec mortier conventionnel et treillis précédait la mise en place de la couche de protection de 25 mm de SewperCoat®.

Une organisation exceptionnelle pour relever le défi d’un calendrier ambitieux

Le SIAAP traite chaque jour les 2,5 millions de m3 d’effluents produits par 9 millions de franciliens en exploitant un réseau de 6 stations d’épuration. Le réseau de transport des eaux usées du SIAAP permet de répartir les flux entre les stations d’épuration et donnait au syndicat la possibilité de mettre l’émissaire général « en chômage » pour une courte période de 4 mois, entre avril et juillet 2016. L’appel d’offres stipulait donc clairement l’impérative nécessité de compléter les travaux dans ce délai non-extensible de 4 mois.

Le groupement d’entreprises SADE-EHTP-SOLETANCHE-CTS, SADE étant mandataire et assurant la mission de direction technique adjudicataire de l’appel d’offres, a donc déployé un dispositif exceptionnel, à la hauteur du défi représenté par le calendrier de réalisation. Le chantier se déployant sur 4,4 km, pas moins de 7 équipes de projection ont été mobilisées pour attaquer les travaux sur autant de fronts en parallèle.

Quelques détails sur la mise en œuvre

La première étape des travaux consistait à enlever le béton corrodé pour exposer un support sain, solide et rugueux permettant un bon accrochage du mortier de protection. Cela a été fait par la technique d’hydro-démolition avec une pression d’au moins 1.500 bars. La qualité du support ainsi préparé était évaluée par sondage au marteau (solide), par la mesure de la teneur en sulfates et du pH (sain) et par l’appréciation visuelle de la rugosité.

Afin d’éviter la problématique de la poussière en milieu confiné, la technique de projection par voie humide basse pression a été choisie, en utilisant SewperCoat® PG25. Le mortier est d’abord malaxé trois minutes pour atteindre une bonne homogénéité. Il est ensuite pompé sur une longueur pouvant atteindre 70 m en tuyauterie de 50 mm de diamètre par une pompe à vis d’une puissance de 22,5 kW. La projection se fait avec une lance de diamètre 35 mm, avec buse de 12 mm.
L’émissaire étant peu enterré sur la majorité de la longueur, le poste machine était positionné à l’air libre, un forage de 120 mm étant effectué pour faire descendre la tuyauterie à l’intérieur du collecteur. La distance maximale de pompage validée par des tests préliminaires pour SewperCoat® PG25 étant de 70 m, un poste machine permettait de travailler sur 120-130 m linéaires, avant d’être déplacée au prochain point d’accès.
Dans le secteur de Maurecourt, l’émissaire général passe sous une colline avec un recouvrement pouvant atteindre 40 mètres. Sur cette section d’environ 400 mètres linéaire, il n’était donc pas possible d’installer le poste machine en surface. Un puits d’accès a été ouvert à la base de la colline permettant de descendre le poste de malaxage/pompage dans le collecteur. Un engin motorisé a permis d’apporter les palettes de mortier, et de déplacer la pompe lorsque nécessaire.

Une performance à la hauteur des attentes

Délais
Une contrainte très stricte de l’appel d’offres était constituée par le respect impératif du délai de 4 mois prévu pour la mise en chômage de l’ouvrage : 1er avril au 31 juillet 2016. Les importants moyens mobilisés par le groupement d’entreprises SADE-EHTP-Parenge se sont révélés tout à fait adéquats et, au final, la réhabilitation des 23.500 m² de parement a été complétée dans le très court délai imparti.

Durabilité
Un objectif essentiel du SIAAP était la mise en œuvre d’une réhabilitation pérenne. Pendant le chantier – au printemps 2016 - il a été possible d’inspecter la section pilote d’environ 60 m² construite en août?2014. Cette section avait été volontairement installée dans une partie de l’émissaire montrant une importante corrosion. Après 20 mois en service, la section pilote est apparue littéralement « comme neuve », ne montrant aucun signe de corrosion biogénique H2S, ni aucun signe de décollement lors du sondage au marteau. Cette absence d’évolution est venue confirmer l’évaluation faite par le SIAAP avant de retenir la technologie 100 % aluminate de calcium.
L’appel d’offres du SIAAP prévoit une inspection détaillée trois ans après la remise en service, soit durant l’été 2019.

Conclusion

Ces travaux dans l’émissaire général sont en fait une première phase qui concernait les sections les plus endommagées. Dans le programme de travaux envisagés par le SIAAP, une seconde phase de réhabilitation est prévue pour 2020.
Le fait que le chantier a été achevé dans des délais très courts montre que cette technique de réhabilitation est parfaitement maîtrisable par les entreprises du domaine de la réhabilitation des réseaux.

Bien que le chantier de l’émissaire général soit exceptionnel par sa taille, la corrosion par H2S concerne tous les types d’ouvrages d’assainissement : regards, puits de pompage, collecteurs et stations d’épurations. Parce que le mortier 100 % aluminate de calcium SewperCoat® PG25 peut s’appliquer sur tout ouvrage visitable en béton, quel que soit sa forme et ses dimensions, cette solution répond aux besoins de réhabilitation pérenne de tous les maîtres d’ouvrage, quelle que soit la dimension de leurs ouvrages.