Un modèle hydrogéologique a été construit de manière à reproduire les écoulements de nappe
avant mise en oeuvre de ces pompages, et à évaluer ensuite les débits de pompage nécessaires
aux rabattements demandés pour les différents secteurs réalisés. La modélisation inclut les deux
nappes présentes : la nappe du Lutétien dans les calcaires grossiers et la nappe de l’Yprésien dans les sables de Cuise. La nappe concernée par le rabattement de nappe est celle de l’Yprésien qui se trouve captive et sous-pression sous les calcaires grossiers.
Le rabattement de nappe mis en place a plusieurs objectifs : le premier est de permettre le creusement
du puits Gambetta ouest et des tunnels en toute sécurité vis-à-vis des sous-pressions de la nappe de l’Yprésien ; le second est d’abaisser provisoirement la nappe pour le terrassement de la gare du CNIT.
La conception du rabattement de nappe a débuté en 2013 avec la réalisation de 2 piézomètres et
2 puits de pompage. Les essais grandeur nature réalisés avec ce système, ainsi que les modélisations hydrogéologiques, ont permis de tester les ouvrages de rabattement de nappe et le comportement de la nappe.
L’étude hydrogéologique menée par le maître d’oeuvre confirme que le rabattement de nappe permet de réaliser les ouvrages profonds en méthode traditionnelle. Pour cela, un ensemble de 8 puits de pompage au niveau du puits Gambetta est modélisé. (Fig. 1).
Pour atteindre les débits d’exploitation de 80 m3/h en moyenne et de 130 m3/h en pointe prévus par la modélisation, les puits de pompage projetés sont profonds de
58 m, scellés au coulis dans les calcaires grossiers et crépinés dans l’horizon des sables supérieurs pour assurer un pompage sélectif dans la nappe de l’Yprésien uniquement. Le système de rabattement étudié et mis en place, permet de rabattre provisoirement la nappe de 11,50 m (de la cote + 24NGF actuelle à 13,50NGF). (Fig. 2).

RÉALISATION DES PUITS

En anticipation du début du marché génie civil, la MOA a décidé de passer un marché dédié à la réalisation des puits de rabattement de nappe par le marché POM DEF. Une fois les puits exécutés, développés et équipés, le groupement de génie civil (GC-DEF1) en prend la responsabilité et assure la collecte et l’évacuation des eaux pompées.
Le marché POM DEF comprend la réalisation de 8 puits de pompage, de 7 piézomètres et de leur équipement. Les puits de pompage sont équipés d’une pompe de relevage, d’une cave et d’un
système de contrôle localisé. Les piézomètres sont équipés de capteurs automatiques de niveau d’eau. Le marché POM-DEF élaboré en février 2015 est confié à l’entreprise Cotrasol. Les travaux sont réalisés entre mai 2016 et janvier 2018. Ils prennent place en site urbain, sur des emprises très contraintes.
Les travaux de forage ont été réalisés à la boue bentonitique (méthode Rotary). 3 foreuses ont été utilisées pour ces travaux (3 forages réalisés pendant le même laps de temps). Leurs caractéristiques sont les suivantes :
Les forages sont télescopés (isolements des terrains sus-jacents par cimentation). La foration a ensuite été reprise dans l’aquifère en diamètre inférieur, et équipé d’une colonne captante crépinée.
Les remblais et les formations alluvionnaires de la Seine ont été forés au Rotary à la boue bentonitique en Ø 610 mm. Ces terrains ont été isolés par la pose d’un tubage acier plein Ø extérieur 508 mm, de 7,10 mm d’épaisseur. Puis ils ont été cimentés sous la pression.
Après séchage du ciment, l’aquifère a été foré au Rotary à la boue bentonitique en Ø 311 mm, puis les trous ont été réalésés en Ø 444 mm. Chaque forage a été équipé d’une colonne de captage crépinée Inox (304L) de 244,5 mm de diamètre intérieur, composée de haut en bas :

• d’un tube plein avec des centreurs diélectriques entre les tubages acier et Inox de 6 m ;
• d’un tube crépiné à fil enroulé avec un slot de 0,75 mm et des centreurs Inox de 9 m tous les    5 m ;
• d’un tube plein de 2 m ; d’un tube crépiné à fil enroulé ; et d’un tube plein muni d’un bouchon de fond de 2 m à la base de la colonne captante.

L’annulaire a ensuite été complété par la mise en place de bas en haut d’un massif filtrant en billes de verre calibré Ø 1,00-1,30 mm par une méthode gravitaire de 34 à 56 m.

FONCTIONNEMENT DU RABATTEMENT

Concernant l’installation du rabattement, à la fin du marché POM DEF, les équipements réalisés de façon anticipée sont réceptionnés par l’entreprise de génie civil qui doit alors assurer l’étude et les travaux des équipements permettant le fonctionnement de l’ensemble du système de rabattement de nappe. L’installation complète est constituée des équipements de pompage, du réseau de collecte des eaux, leur traitement avant rejet, l’évacuation de l’eau vers une exhaure et le pilotage de l’ensemble. 
Le pompage des eaux de la nappe est assuré par les 8 puits de pompage équipés par le marché
POM-DEF (n°1 sur le schéma). Ces travaux sont soumis à la délivrance d’une autorisation temporaire au titre de l’article L.214-3 du Code de l’environnement.
Le rejet se fera pendant 4 ans environ via le réseau de la SUC ou en cas d’urgence dans le réseau
d’assainissement départemental. Les conditions d’utilisation de ces deux réseaux ont fait l’objet d’un
accord spécifique entre SNCF-Réseau et la SUC, et entre SNCF-Réseau et le CG 92, propriétaires
de ces réseaux.
Les eaux du pompage sont collectées via une conduite en fonte DN 400 (n°2 sur le schéma). Cette
conduite forme une boucle, ce qui permet d’isoler un éventuel tronçon endommagé sans réduire
la capacité de pompage du système.
L’eau collectée dans la boucle se rejette dans la zone de traitement des eaux (n°3 sur la photo). Cette
zone est constituée de 4 bacs décanteurs lamellaires, répondant aux prescriptions de la police de l’eau pour leur dimensionnement en abattant les charges de matières en suspension. Cette zone est complétée par un ensemble d’analyseurs automatiques de l’eau permettant de contrôler de manière continue la qualité de l’eau rejetée.
L’eau de la nappe est ensuite acheminée jusqu’à l’intérieur de la centrale de production d’eau glacée Gambetta (usine de climatisation Suclim) via une canalisation aérienne enjambant l’avenue Gambetta et traversant la place des Vosges à Courbevoie. Cette usine assure la climatisation d’immeubles de La Défense par des échangeurs thermiques utilisant l’eau de la Seine. Pendant la durée du chantier, l’eau de la Seine est partiellement remplacée par l‘eau de pompage du projet, qui arrive dans l’usine à environ 16 °C, donc plus froide que la Seine l’été.
La condition d’utilisation de cette eau est que sa qualité soit au moins égale à la qualité de l’eau de la Seine qui est normalement utilisée. Les paramètres de l’eau envoyée à l’usine sont donc mesurés
en continu par des analyseurs (mesurant entre autres le pH, la charge en matières en suspension,
le Redox…).
L’ensemble du fonctionnement du rabattement de nappe est supervisé par 2 automates redondants
qui pilotent les pompes, les vannes automatiques et les analyseurs d’eau (n°5 sur la photo au-dessus).
En cas de défaut sur un des éléments, une astreinte est alertée et le chantier réagit immédiatement.
La canalisation aérienne enjambant l’avenue Gambetta est un des organes sensibles du système
de rabattement de nappe. En cas d’avarie sur cet exutoire, le chantier peut rejeter ces eaux dans
l’égout unitaire du conseil général des Hauts-de-Seine (CG 92). La maîtrise d’ouvrage SNCF-Réseau a passé une convention avec le CG 92, le SIAAP et SEVESC pour pouvoir assurer ce rejet. De son côté, l’entreprise a mis en place une procédure de rejet de secours très précise et testée en grandeur nature avec les partenaires impliqués.

SÉCURISATION DU RABATTEMENT

Le rabattement de nappe est un organe important pour le bon fonctionnement du chantier. En plus de la sécurisation du rejet des eaux pompées, tous les organes du rabattement de nappe sont sécurisés. On citera, entre autres, le dimensionnement du nombre de puits de pompage, des pompes de relèvement des eaux et d’alimentation électrique.
La modélisation initiale du rabattement de nappe montre que 7 puits sur les 8 exécutés suffisent à maintenir le niveau de nappe. Le dysfonctionnement d’un des puits de pompage n’aurait pas d’impact
sur le comportement de la nappe et les opérations de maintenance peuvent être menées sans difficulté.
Le système de pompage a été fiabilisé par le choix de pompes à moteur industriel, rendant les pompes plus endurantes. Et le marché POM-DEF tient 2 pompes de remplacement à disposition du marché
de génie civil en cas de défaillance. L’alimentation de l’installation électrique est sécurisée.
Elle est assurée par un double raccordement au réseau et renforcée par un groupe électrogène.
La conception d’un système de rabattement nécessite à la fois des études de modélisation et des essais in situ. Pour une utilisation longue du rabattement de nappe (durée de 4 ans), la conception doit être robuste pour assurer la durabilité du système.

Arnaud Taillandier, responsable puits et tunnels projet
Eole – MOE SED – Secteur La Défense pour Setec TPI
Jean Sousa, directeur de projet Eole – MOE SED –
Secteur La Défense pour Setec TPI