Remédiation des sols par confinement

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REMÉDIATION DES SOLS PAR CONFINEMENT

I. Introduction

Support des activités agricoles, urbaines et industrielles, les sols sont le plus souvent considérés comme inépuisables et aptes à tolérer des quantités élevées de déchets.

La pollution des sols est due à une très large gamme de substances inorganiques, comme les métaux lourds (e.g. Cd, Hg, Pb) et les métalloïdes (e.g. As), ou organiques, incluant les pesticides, les hydrocarbures et l’ensemble de leurs produits de dégradation. Toutes ces substances ont en commun des propriétés toxiques à dose faible qui menacent la santé des organismes et des écosystèmes.

La gestion des sites contaminés, telle qu’elle est définie par la réglementation, impose de réduire les risques en dessous de seuils acceptables en fonction de l’usage des sites. Elle s’appuie sur la remédiation qui a fait l’objet de développements technologiques importants depuis les années 80. Mais pendant une longue période les opérations de dépollution se limitaient à l’excavation des terres polluées, suivie de leur mise en décharge.

A l’heure actuelle les stratégies de traitement des sols pollués reposent sur des opérations in situ, sur site ou hors site, les deux dernières nécessitant l’excavation des terres préalablement à leur traitement. Les techniques de traitement sont alors destinées à extraire le polluant, à le garder ou à l’immobiliser. Elles utilisent des procédés physiques, chimiques ou biologiques.

Parmi les techniques de remédiation utilisées, on trouve le confinement. Cette technique consiste à empêche la migration des polluants en évitant le lessivage des sols vers les nappes et les rivières. Elle correspond au cas où les matériaux à dépolluer sont laissés sur le site. Le confinement de la pollution dans le sol peut se faire par revégétalisation ou par l’installation de matériaux imperméables.

II. Les différents types de confinement 

On distingue trois grandes familles de confinement, illustrées dans la figure 1 :

• Le confinement de surface, qui consiste en la mise en place d’une couverture imperméable en surface de la zone à isoler ;    
• Le confinement vertical, réalisé par construction d’écrans à faible perméabilité placés en périphérie du site à  isoler ;
• Le confinement horizontal profond, destiné à étancher des zones perméables sous des terrains pollués, afin de stopper des migrations de polluants en profondeur.

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Figure 1 : Principe général du confinement

Le confinement fait appel à des techniques couramment utilisées en travaux souterrains pour des applications de géotechniques, il peut également être associé à  des procédés de traitement de source.

Le principe du rabattement hydraulique ne sera pas décrit dans ce rapport. Il faut cependant souligner que son recours est nécessaire dans la plupart des opérations de confinement, comme dispositif complémentaire de gestion du niveau de la nappe entre l’amont et l’aval de la zone confinée. L’eau de rabattement doit généralement subir un traitement de dépollution avant d’être rejetée dans le milieu naturel. Il peut également s’envisager seul, sans installation de coupure physique étanche. Dans ce cas, il est préconisé comme une mesure provisoire d’isolement d’une zone polluée, en raison de l’importance des volumes d’eau à emporter et à traiter.  

II.1 Le confinement de surface

La couverture de surface est généralement constituée d’un dispositif multicouche composé d’élément superposés qui sont du haut vers le bas (figure 2)

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Figure 2 : Exemple de couverture multicouche

• Une couche de surface
• Une couche de protection
• Une couche de drainage des eaux de pluie
• Une couche d’étanchéité
• Une couche de fondation des éléments supérieurs de la couverture, assurant éventuellement le drainage des gaz.

La couche de surface

Son rôle est de séparer les couches sous-jacentes de la couverture de l’atmosphère. Elle doit résister à l’érosion sous l’action du vent et de l’eau et minimiser l’influence des conditions atmosphériques.

Les matériaux les plus utilisés sont : la terre végétale seule ou renforcée par un géosynthétique, les graviers et les galets, les matériaux de pavage ou encore du béton ou de l’asphalte.

Dans le cas d’une remise en végétation du site, c’est la couche de surface qui doit permettre le développement des espèces sélectionnées pour favoriser le ruissellement et l’évaporation et donc minimiser l’infiltration d’eau.

La couche de protection

Elle doit assurer tout ou partie des objectifs suivants :

• Séparer physiquement le sol pollué des animaux creusant des terriers, des rongeurs et des racines ;
• Minimiser les risques de destruction accidentelle du confinement ;
• Protéger les couches sous-jacentes des cycles hydratation/sécheresse ainsi que du gel ;
• Emmagasiner l’eau qui s’infiltre dans le sol et de ce fait réduire l’infiltration en favorisant l’évapotranspiration.
• Le réemploi de matériaux de site peut être envisagé en particulier lorsque les épaisseurs requises sont conséquentes.

L’emploi de matériaux granulaire est parfois recommandé pour éviter les intrusions animales au sein de la couverture.

La couche de drainage

Une couche drainante est très souvent interposée entre la couche de protection et la couche d’étanchéité. Ceci pour plusieurs raisons :

• Réduire le volume d’eau susceptible d’atteindre la structure d’étanchéité ;
• Drainer la couche de protection ou l’eau météorique risque de s’accumuler ;
• Réduire la charge hydraulique dans la couverture, charges génératrice d’instabilités ou de tassement différentiel.  

La structure drainante peut être simple ou composite. Elle peut être réalisée en sable ou gravier en complément d’un filtre naturel, d’un  géotextile filtrant, ou d’un géotextile possédant la double capacité de filtration et de drainage, un composé géotextile géospaceur.

Elle doit être conçue pour ne pas causer d’agression mécanique vis-à-vis de la couche d’étanchéité. Le recours aux matériaux géosynthétiques peut s’imposer lorsque le poids de la couverture a une action négative sur le comportement mécanique du site.

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