Les Tuyaux PVC segmentés sont la solution pour une reconstruction plus résiliente du système d'assainissement après un ouragan majeur

La vulnérabilité de la station d'épuration Main Street Wastewater Treatment Plant (MSWWTP) de Seabrook, au Texas, aux ouragans est devenue une tâche essentielle après l'ouragan Ike qui a dévasté la côte texane en 2008. Avec le risque de dommages importants au système de traitement des eaux usées et d'interruptions de service, la ville a dû trouver une solution pour protéger la station, minimiser les interruptions, maintenir la résilience de l'infrastructure et assurer la continuité du service à ses habitants.

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Localisation

Seabrook , TX

Maître d'ouvrage

City of Seabrook

Entrepreneur

TCH Directional Drilling

Ingénieur

Cobb, Fendley & Associates, Inc.

Secteurs de Marché

  • Municipales

Défi

Seabrook, au Texas, a subi l'impact de l'ouragan Ike lorsque la tempête a touché terre sur la côte texane le matin du 13 septembre 2008. Ce puissant ouragan de catégorie 4 s'est classé au troisième rang des ouragans les plus destructeurs de l'histoire des États-Unis. L'immense puissance du vent a provoqué des ondes de tempête atteignant 25 pieds de haut dans la baie de Galveston. La ville est située à environ 27 miles au nord de la ville de Galveston, sur les rives de la baie de Galveston et à l'embouchure du lac Clear.

L'une des structures critiques touchées par l'onde de tempête de l'ouragan Ike est la station d'épuration de Seabrook. L'usine a été inondée pendant l'ouragan, ce qui a entraîné des dommages d'environ 1,5 million de dollars. Après la tempête, grâce à l'action rapide du service des travaux publics de Seabrook, le service d'égouts a été rétabli dans la station d'épuration et toutes les stations de relevage en seulement cinq jours. Bien que la salle de contrôle et les structures de la station soient en surface et surélevées par rapport aux niveaux d'inondation et d'onde de tempête actuels de la FEMA, l'emplacement actuel présente un certain nombre de difficultés : problèmes d'affaissement, proximité de la baie de Galveston et, en cas de débordement, risque de défaillance structurelle des murs et de débordement associé entraînant le déversement d'eaux usées non traitées dans la baie, autant d'éléments qui soulignent la nécessité d'améliorer l'emplacement de l'installation.

Application

À la suite de l'ouragan Ike, l'une des tâches cruciales a été d'examiner la vulnérabilité de la station d'épuration MSWWTP à des ouragans d'une ampleur similaire. Outre la faible élévation du sol, le principal risque identifié sur le site existant était l'inondation des composants sensibles. Afin de doter la station d'une protection plus durable contre les inondations et autres catastrophes naturelles, plusieurs solutions ont été envisagées par la ville.

La solution privilégiée a été la construction d'une nouvelle station d'épuration à Pine Gulley (PGWWTP). Ce site est situé plus à l'intérieur des terres, à une altitude plus élevée. Actuellement, le sommet des parois du réservoir de la MSWWTP ne se trouve qu'à un pied au-dessus de l'élévation de la crue de base (BFE), alors qu'à la PGWWTP, les parois prévues se trouvent à 20 pieds au-dessus de la BFE. En outre, la nouvelle station d'épuration sera construite selon les normes en vigueur et renforcée contre les ouragans et autres catastrophes naturelles. Idéalement, cette solution bénéficierait d'une aide financière de la FEMA, ce qui permettrait d'achever la construction dans un délai de trois ans. La ville de Seabrook a fait appel aux services de Cobb, Fendley & Associates, Inc. (CobbFendley) pour aider les responsables de la gestion des urgences de la ville dans le processus de demande d'aide fédérale ; une fois le financement approuvé, les projets ont avancé.

L'équipe s'est d'abord penchée sur le processus actuel, dans lequel toutes les eaux usées traitées par la station d'épuration se déversent dans la station de relevage de la station d'épuration. Une option consistait à laisser le système tel quel, en permettant à la totalité du volume d'eaux usées d'atteindre la station de relevage existante de la MSWWTP, puis de pomper les eaux usées vers la nouvelle PGWWTP. Après avoir examiné ce scénario, CobbFendley a proposé une autre option. Il a suggéré d'intercepter les eaux usées de 6 stations de relevage existantes qui sont plus proches de la PGWWTP et de réacheminer le chemin directement vers la nouvelle station au lieu de suivre le processus actuel. Grâce à cette nouvelle approche, environ 50 % de la zone de service ne dépendrait plus d'une seule station de relevage située à proximité de la station d'épuration des eaux usées urbaines, et cette option offrait également une certaine souplesse en matière de construction. L'approche alternative a été approuvée, ce qui a entraîné l'installation de 21 500 pieds de nouvelles conduites de refoulement pour rediriger le flux d'eaux usées vers la nouvelle station d'épuration de Pine Gulley.

Solution

Le Forage Directionnel Horizontal (HDD), une application sans tranchée, a été choisi comme méthode d'installation. Cette méthode permet de perturber le moins possible les structures de surface, de traverser des routes et des allées sans avoir à les fermer et de réaliser une installation efficace dans des emprises encombrées, principalement résidentielles.

Plusieurs options de tuyaux ont été envisagées pour la conduite de refoulement : PEHD soudé bout à bout, PVC soudé bout à bout et PVC à joints restreints segmentaires (RJ). En fin de compte, le tuyau segmentaire en PVC C900 Certa-Lok® RJ de Westlake Tuyaux et Raccords a été choisi comme solution optimale offrant l'option d'assemblage en cartouche ; les options de tuyaux fusionnés envisagées nécessitaient des modifications des tireurs de HDD et ces solutions se sont avérées trop longues et finalement incapables de répondre aux exigences du projet. Le code couleur vert du PVC, qu'il soit fusionné ou segmentaire, était également un avantage pour les profondeurs d'enfouissement relativement faibles, car il permettait d'identifier facilement le système de canalisations d'eaux usées.

L'approche du PVC segmentaire de type cartouche implique l'assemblage du Tuyaux pendant l'opération de tirage. Le tirage s'effectue une tige de forage à la fois et il y a une pause chaque fois qu'une tige de forage est déconnectée et remise en place. Le nouveau joint du Tuyaux segmenté peut être connecté au train de tiges pendant ces pauses et l'opération de tirage peut se poursuivre au rythme habituel. TCH Directional Drilling, l'entrepreneur général, connaissait très bien le produit segmentaire et n'a exprimé aucune inquiétude quant au fait que l'assemblage des Tuyaux ralentissait l'opération de retrait. De plus, cette approche a été préférée pour certains chantiers de forage dirigé.

"La possibilité d'alimenter la cartouche Certa-Lok pendant le tirage sans risquer de compromettre l'intégrité du tube ou des joints est un avantage majeur du Certa-Lok par rapport à d'autres produits de tuyauterie lors de la planification et de l'exécution de HDD dans des zones encombrées comme celles que nous avons rencontrées à Seabrook, où l'espace pour enfiler les tubes est limité", a déclaré Samuel Free, chef de projet chez TCH Directional Drilling. "La rapidité et la facilité d'utilisation du système de couplage de Certa-Lok pour raccorder les joints réduisent considérablement le temps et la main d'œuvre nécessaires aux opérations de forage par rapport à d'autres produits dont l'assemblage nécessite une fusion ou un soudage."

Les Tuyaux PVC segmentaires Certa-Lok sont disponibles en longueurs de 20 pieds ou 40 pieds. TCH Directional Drilling a choisi l'option de 40 pieds pour augmenter l'efficacité et réduire la main d'œuvre. Le choix des longueurs de 40 pieds a également permis d'obtenir une solution plus rentable. En outre, Westlake Tuyaux était disponible sur place pour apporter son soutien pendant le projet.

Tout au long de la phase de planification, la résilience a été une priorité absolue. Pour faciliter la maintenance, des profils moins profonds ont été spécifiés pour les forages HDD au lieu de la profondeur habituelle. Ces profondeurs moindres ont toutefois nécessité des mesures supplémentaires pour faire face à un éventuel retour accidentel des fluides de forage, ce qui a conduit le bureau d'études à exiger plusieurs puits de secours le long de la trajectoire d'installation.

Le contrôle des pentes a également fait l'objet d'une attention particulière. Une vanne de décharge d'air est nécessaire à chaque point haut d'une conduite de refoulement et un mauvais contrôle de la pente peut entraîner des points hauts locaux inattendus. L'utilisation d'un système de contrôle de la profondeur et de la direction d'une foreuse horizontale permet aux opérateurs d'avoir un retour d'information en temps réel et d'ajuster en permanence la direction du forage. TCH Directional Drilling a utilisé un système de suivi de la profondeur de forage de Digital Control Inc. pendant le processus de forage à l'explosif pour s'assurer que la pente était maintenue dans les limites de tolérance.

À la fin du mois de janvier 2023, 10 000 pieds linéaires de Tuyaux de force de 14 pouces C900 Certa-Lok DR18, RJ, PVC ; 5 300 pieds linéaires de Tuyaux de force de 12 pouces C900 Certa-Lok DR18, RJIB, PVC ; et 5 300 pieds linéaires de Tuyaux de force de 20 pouces C900 Certa-Lok DR18, RJ, PVC ou 92% du total de 21 540 pieds linéaires de Tuyaux de force ont été installés. En raison de contraintes extérieures liées à la construction de la station d'épuration, les nouvelles conduites de refoulement ne seront pas mises en service avant le début de l'année 2024. Tous les travaux réalisés par TCH Directional Drilling ont progressé dans le respect du calendrier et du budget.