Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
CA 02425459 2003-04-07
Système auto-nivelant
Description
La présente invention se rapporte à un système auto-nivelant qui empêche
l'endommagement de la chaussée environnante aux puisards de rue et aux regards
d'égouts. Contrairement au regard d'égout et au puisard de rue conventionnel
ainsi
qu'aux différents concepts qui ont déjà été inventés, le système auto-nivelant
ne
nécessite pas de structure en béton fixe car le cadre est supporté par la
fondation de la
rue.
Pour un regard d'égouts existant et paur un puisard de rue conventionnel, la
structure
en béton fixe consiste en une base sur laquelle s'assoient plusieurs anneaux
de
rehaussement jusqu'à une hauteur déterminée. La base est située sous la ligne
de gel
et assise sur un coussin granulaire très bien compacté afin de s'assurer
qu'elle ne
bouge pas avec les années pour respecter l'élévation initiale. Un cadre est
déposé sur
la partie supérieure de la structure en béton fixe. Une telle installation
fixe
définitivement le niveau du cadre. La fondation de la rue faite de matériaux
granulaires
ainsi que les couches de pavage sont compactées tout autour. Cette manière
bien
conventionnelle de faire les choses présente toutefois des inconvénients. Pour
le
pavage, deux problèmes se présentent. Premièrement, avec les années, il y a un
tassement significatif de la fondation de la rue qui se traduit par une baisse
du niveau
de la chaussée. Comme la structure en béton est fixe, le cadre ne peut pas
suivre à la
baisse le nouveau niveau de la chaussée et se retrouve donc plus haut .
Deuxièmement, avec le gel que nous connaissons à chaque période hivernale, il
y a un
effet de gonflement de la fondation de la rue qui soulève la chaussée. La
structure en
béton fixe n'étant pas influencée par ce gel ét<~nt donné sa profondeur, le
cadre
demeure toujours au même niveau et se retrouve alors plus bas que la chaussée.
Ce
mouvement de va-et-vient annuel du sol (gel à l'hiver et dégel au printemps)
génère
une importante détérioration autour du regard existant et du puisard de rue
conventionnel.
La structure en béton fixe sous-jacente est aussi une source de problèmes pour
la
fondation de la rue environnante à cause des anneaux de rehaussement qui sont
soulevés lors du gel. Ce soulèvement d'anneaux créé un vide où se logent de
petites
roches provenant du sol environnant lesquelles roches empêchent les anneaux de
rehaussement de retourner à leur position initiale lors du dégel. Cette
ouverture dans
la structure en béton fixe sous-jacente occasionne une infiltration de sable
et de gravier
qui résulte en une cavité dans la fondation de la rue et affaissement de la
chaussée
environnante. La présence de ces petites roches créé aussi des poinçons qui
fractionnent les anneaux de rehaussement sous l'effet des charges, d'où une
détérioration accélérée de la structure en béton fixe sous-jacente. On doit
aussi parlé
des dommages occasionnés aux véhïcules municipaux lorsqu'on parle de
déneigement
2
CA 02425459 2003-04-07
des rues (en accrochant les cadres avec les charrues à neige et les
niveleuses), de
l'inconfort des usagers et de certains dommages aux véhicules privés. Les
cadres qui
se retrouvent plus bas que le niveau de la chaussée sont aussi une source de
déplaisantes vibrations dans les résidences avoisinantes au passage de poids
lourds
tels les autobus.
Des brevets antérieurs proposent certains concepts. Les brevets canadiens no.
2,151,069 (US Pat. No. 5,470,172) et no. 1,287,247 (US Pat. No. 4,906,128)
ainsi que
le brevet américain US Pat. No. 3,858,998 présentent des cadres pour des
regards
d'égouts et des puisards de rue qui sont toujours assis sur une structure en
béton fixe
sous-jacente qui absorbe les charges. De plus, les ajustements du cadre
doivent se
faire par intervention humaine.
Le brevet canadien no. 1,270,138 présente une bande périphérique pour un trou
d'homme (regard d'égouts) qui est appuyée sur un moyen d'assise lequel est
directement assis sur une structure en béton fixe sous-jacente. La couronne
métallique
3 soulève le couvercle 1 lors de gel avec l'expansion du sol 25 et retourne à
son niveau
initial au dégel. Nous sommes encore là en présence d'une structure en béton
fixe
sous-jacente qui absorbe directement les charges et d'un cadre qui se
retrouvera trop
haut par rapport au pavage lorsque le tassement de la fondation de la rue aura
eu lieu
après années. II y a aussi le fait que le gel soulèvera la bague 15 avec son
rebord 17,
ce qui aura pour conséquence de créer un vide entre le rebord 17 et le dessus
du tuyau
de béton vertical 13. Le gravier s'infiltrera dans ce vide et empêchera la
bague 15 de
redescendre alors la couronne métallique 3 et le couvercle 1 se retrouveront
plus haut
que la chaussée. Cette infiltration est similaire aux infiltrations entre les
anneaux de
béton et créera une cavité dans la fondation de la rue et affaissement de la
chaussée
environnante. La présence de ces petites roches crée aussi des poinçons qui
fractionnent le béton sous l'effet des charges, d'où une détérioration
accélérée du
dessus du tuyau de béton vertical 13.
Le brevet canadien no. 1,172,050 présente un élément de support 8 pour un trou
de
visite (regard d'égouts) ou un avaloir d'égout (puisard de rue) qui est retenu
par une
section tubulaire 6 laquelle se retrouve directement assise sur une structure
1 par les
parois 10 et 11. Le cadre 2 est soulevé par l'élément de support 8 lors de gel
avec
l'expansion du sol et retourne à son niveau initial au dégel. Ä cause des deux
parois 10
et 11 qui longent la paroi de la structure 1, ce système a l'inconvénient de
ne pas
pouvoir étre installé dans une chaussée en pente où on retrouve un angle entre
la
surface du sol et l'axe du tuyau. Ce système ne peut pas non plus répondre au
mouvement axial du sol.
Le brevet canadien no. 2,222,954 pour regard d'égouts et puisard de rue ainsi
que le
brevet canadien no. 2,212,401 (US Pat. No. 6,109,824) pour puisard de rue
présentent
un cadre encastré dans la fondation de la rue avec une section ou une tête
permettant
un mouvement vertical et angulaire du cadre. Ces pièces sont conçues pour
s'adapter
à une structure en béton fixe sous-jacente. Toutefois, dans plusieurs cas, ces
pièces
3
CA 02425459 2003-04-07
ne peuvent pas toujours étre utilisées pour remplacer des regards d'égouts
existants ou
des puisards de rue conventionnels qui sont installés depuis bon nombre
d'années,
donc là où les problèmes mentionnés sont les plus évidents, car il est
constaté sur un
grand nombre d'entre eux que la hauteur disponible entre le dessus de la base
et la
chaussée n'est pas suffisante pour y placer les pièces en question et le cadre
ou
encore pour avoir l'espace nécessaire à leur bon fonctionnement. Cette
situation est
aussi constatée sur un bon nombre de puisards de rue conventionnels dans des
projets
domiciliaires plus récents où la profondeur minimale permettait des économies
en
anneaux de rehaussement. II est primordial pour le bon fonctionnement de ces
inventions que le cadre ne touche jamais la section ou la téte car il ne
serait plus libre
de descendre. II faut aussi que la hauteur disponible ne soit pas être trop
restreinte car
le cadre se retrouvera supporter seulement par le sol au dessus de la base au
lieu de
la fondation de la rue. L'importance de l'expansion du sol par le gel étant en
fonction
de l'épaisseur, le sol entre le dessus de la base et le cadre apportera un
différentiel
vertical moindre que l'épaisseur plus grande de la fondation de la rue se
trouvant sous
le pavage. Afin d'augmenter t'espace disponible entre la base et la chaussée,
ü faut
procéder à l'abaissement de la base, ce qui augmente de beaucoup les coûts
d'installation et il faut aussi tenir compte de la présence de roc. En ce
faisant pour les
puisards de rue, on doit aussi s'assurer de conserver une pente adéquate pour
la
conduite de raccordement ce qui signifie un excédant d'excavation donc
d'autres coûts.
Pour le brevet no. 2,212,401 (US Pat. No. 6,109,824), il y a un problème
d'accès à la
cloche qu'on retrouve dans la base 6 de presque tous les puisards de rue et
qui a pour
fonction d'empêcher les débris flottants de se retrouver dans la conduite
principale
d'égout pluvial et par la suite dans les cours d'eau. II faut en effet que la
position de la
conduite d'évacuation 9 permette un accès direct à cette cloche pour les
équipes
d'entretien mais la particularité de cette invention qui est l'excentricité de
l'ouverture de
la tête 5 ne tient aucunement compte de cet accès mais seulement de la
facilité accrue
du positionnement du cadre 3 par rapport au trottoir ou à la bordure. Cette
invention
comporte aussi une problématique due à la non similitude des parois 37 et 38,
lesquelles ne permettent pas un même support de chaque côté du cadre 3 sur le
sol
sous-jacent, d'où danger que le cadre 3 bascule.
Le brevet canadien no. 2,394,898 présente un cadre possédant une paroi externe
qui
transfère les charges au sol de sorte que le cadre soit supporté par la
fondation de la
rue.
Le présent concept apporte une amélioration à ce brevet canadien no. 2,394,898
alors
que le cadre ne se retrouve plus seulement supporté par la paroi extérieure
horizontale
ou inclinée de sa partie supérieure mais aussi par une surface de support. II
devient
tout aussi "flottant" sur la fondation de la rue au même titre que le pavage.
~e cadre
est alors autant assuré de suivre les mêmes fluctuations que le pavage et ce,
de façon
simple, automatique et naturelle sans aucune intervention humaine. Les
mouvements
simultanés du cadre et du pavage permettent d'éviter la détérioration du
pavage autour
de la nouvelle structure.
4
CA 02425459 2003-04-07
Pour le puisard de rue, cette amélioration permet d'utiliser soit une grille
plus petite ou
une section tubulaire de plus grand diamètre sans avoir une grille d'une
grandeur
démesurée. Aussi, de ce fait, la cuve devient presque équivalente en volume
que celle
d'une structure en béton conventionnelle sans besoin de modifier le profil du
tuyau,
modification qui est très dispendieuse au point que le produit devient non
concurrentiel
sur le marché. Pour le regard d'égouts, cette amélioration permet d'utiliser
soit un
couvercle plus petit ou une section tubulaire de plus grand diamètre sans
avoir un
couvercle d'une grandeur démesurée. Une section tubulaire de plus grand
diamètre
permet une meilleure visibilité à l'intérieur et un meilleur accès aux
conduites
souterraines.
Comme pour le brevet canadien no. 2,394,898, la structure en béton fixe sous-
jacente
n'est plus nécessaire n'ayant aucune pièce à supporter et elle est remplacée
par une
section tubulaire. Son extrémité supérieure est engagée dans la partie
inférieure du
cadre. Le déplacement angulaire du cadre par rapport à la section tubulaire
est permis
grâce à l'inclinaison de la paroi de sa partie inférieure. L'insertion d'un
collet de
caoutchouc entre la paroi de la section tubulaire et la partie inférieure du
cadre
empêche les infiltrations. Le cadre est libre de se déplacer le long de la
paroi de la
section tubulaire.
Cette manière de faire épargne main d'oeuvre, coût et complexité des travaux.
Il n'y a
plus de lourde structure en béton à manipuler, le coût de la section tubulaire
est
moindre que celui de la structure en béton fixe et la compaction autour de la
section
tubulaire est plus facile et plus efficace en ayant un plus petit diamètre et
aucun cadre
pour nuire aux équipements de compaction. La hauteur disponible entre la
chaussée
et la conduïte de raccordement pouvant étre très restreinte, ce nouveau
concept peut
étre utilisé pour de vieilles installations de puisards de rue où la conduite
de
raccordement est peu profonde. II ne s'agit que d'ajuster la longueur de la
section
tubulaire en conséquence. Dans le cas de réhabilitation de vieux puisards de
rue et
tout dépendant des dimensions et de la profondeur, il est possible de laisser
la vieille
base en place en y déposant tout simplement l'extrémité inférieure de la
section
tubulaire ou en raccordant l'extrémité de la section tubulaire sans cuve à la
conduite de
raccordement existante déjà en place, ce qui facilite encore davantage le
travail et évite
des coûts. L'espace restant dans la base est rempli avec du matériel
granulaire et
compacté.
CA 02425459 2003-04-07
Relativement aux images et aux dessins qui illustrent le concept que
j'apporte,
la figure 1 montre une coupe d'un regard d'égouts avec système auto-nivelant,
- la figure 2 montre une coupe d'un puisard de rue avec système auto-nivelant,
- la figure 3 montre une coupe d'un cadre avec système auto-nivelant,
la figure 4 montre une vue en plan du cadre.
Pour l'installation d'un puisard de rue ou d'un regard d'égouts avec système
auto-
nivelant tel que montré aux figures 1, 2 ou 3, la section tubulaire 5 est
installée dans la
fondation 4. Lors de cette étape, l'extrémité supérieure de la section
tubulaire 5
dépasse le niveau final de la fondation 4 afin d'éviter l'infiltration de
matériaux
granulaires dans la section tubulaire 5. Une fois la fondation 4 bien
compactée, une
petite excavation respectant la forme et les dimensions de la partie
inférieure du cadre
1 est faite manuellement autour de la section tubulaire 5 pour y placer le
cadre 1. Le
cadre 1 y est déposé en engageant la partie supérieure de la section tubulaire
5 à
l'intérieur de la partie inférieure 3 jusqu'à ce que la surface de support 6
soit bien assise
sur la fondation 4. Le collet 8 permet l'étanchéité entre la section tubulaire
5 et le cadre
1. Une fois le cadre 1 bien assis sur la fondation 4, l'extrémité supérieure
de la section
tubulaire 5 est coupée afin de placer le couvercle 2 ou la grille 9. Les
couches de
pavage 7 sont ensuite posée et compactée.
La figure 3 montre que compte tenu des dimensions des couvercles et des
grilles, la
forme du cadre 1 peut différer en fonction du diamètre de la section tubulaire
5. II peut
donc arriver que la partie supérieure 12 présente une paroi extérieure 10 qui
s'appuie
sur la fondation 4. Cette paroi extérieure 10 permet alors un certain support
sur la
fondation 4 mais toutefois la surface restreinte de cette paroi extérieure 10
n'est pas
suffisante pour permettre de supporter adéquatement la charge. Une surface de
support 6 doit étre ajoutée. La surface de support 6 permet aussi l'ajout
d'ailettes 11
qui stabilise la partie supérieure 12 du cadre 1.
6
