Valorisation des sols contaminés suite à leur traitement ... · Boudreault et al. Atelier national sur les infrastructures maritimes, 3 février 2016 PARTIE I: Introduction sur

Valorisation des sols contaminés suite à leur traitement par stabilisation et

solidification

Exemple d'optimisation de la chaussée portuaire au secteur Viau du port de Montréal

JEAN-PHILIPPE BOUDREAULT, ING. ÉCOLE DE TECHNOLOGIE SUPÉRIEURE JEAN-SÉBASTIEN DUBÉ, ING., PH.D. ÉCOLE DE TECHNOLOGIE SUPÉRIEURE HUGO BRASSARD, ING. ADMINISTRATION PORTUAIRE DE MONTRÉAL

PLAN DE PRÉSENTATION

Boudreault et al. Atelier national sur les infrastructures maritimes, 3 février 2016

PARTIE I :

Introduction sur le traitement par stabilisation et solidification (S/S)

PARTIE II :

Projet réalisé au secteur Viau du port de Montréal PARTIE III :

Optimisation de la conception de la chaussée par l’intégration de la plus-value du traitement par S/S

CONCLUSIONS


PARTIE I : INTRODUCTION SUR LE TRAITEMENT

PAR STABILISATION ET SOLIDIFICATION

INTRODUCTION SUR LE TRAITEMENT PAR S/S


TRAITEMENT PAR S/S •  Consiste à incorporer un liant d’inertage (p. ex. ciment), de l’eau et

des additifs au matériau contaminé afin de le rendre sécuritaire d’un point de vue environnemental (immobilisation des contaminants)

DOUBLE PROTECTION ENVIRONNEMENTALE •  Stabilisation : modifications chimiques qui entraînent une diminution

de la solubilité des contaminants •  Solidification : modifications physiques menant à l’encapsulation du

sol dans une matrice cimentaire, à la réduction de sa conductivité hydraulique et à une augmentation de sa résistance

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TRAITEMENT S/S EST UTILISÉ DEPUIS PLUS DE 50 ANS •  Années 1950 pour traitement de déchets radioactifs; •  Années 1970 pour traitement de déchets dangereux.

TRAITEMENT S/S EST DÉMONTRÉ POUR PLUSIEURS TYPES DE MATRICES •  Sols, sédiments, boues, matières résiduelles.

TRAITEMENT S/S EST APPLIQUÉ DANS PLUSIEURS PAYS •  Canada, États-Unis, Europe (France, Royaume-Uni, Pays-Bas, etc.)

TRAITEMENT S/S EST DÉMONTRÉ POUR PLUSIEURS TYPES DE CONTAMINANTS •  Contamination en métaux (principale utilisation); •  Hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP); •  Organiques persistants: biphényles polychlorés (BCP), dioxines et furannes; •  Goudron, certains résidus de raffinerie, etc.

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SUPERFUND – É.-U. De 1982 à 2008 : 22 % des projets de traitement

réalisés ont eu recours à la stabilisation et solidification

Source : USEPA, 2010

Classé par l’Agence américaine pour la protection de l‘environnement (USEPA) comme « Best Demonstrated Available Technology » pour la contamination inorganique

TRAITEMENT S/S : PROCÉDÉ IN SITU


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TRAITEMENT S/S : PROCÉDÉ EX SITU


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Processus de traitement par étape

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Étude de traitabilité Laboratoire

Essai pilote sur site

Traitement pleine échelle

Caractérisation du site



Programme de contrôle de qualité

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§  Résistance à la compression §  Résistance à la flexion §  Durabilité (cycles gel/dégel ou

séchage/mouillage) §  Conductivité hydraulique §  Compacité relative §  Masse volumique et teneur en eau §  Absorption et densité des particules §  Analyses granulométriques

Essais physiques Essais chimiques

§  Concentrations extractibles totales §  Lixiviation statique (TCLP milieu

acide acétique, SPLP pluies acides, à l’eau)

§  Lixiviation dynamique (diffusivité) §  Solubilité des contaminants §  Capacité de neutralisation

de l’acidité §  Analyses minéralogiques


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PARTIE II : PROJET RÉALISÉ AU SECTEUR VIAU DU PORT DE MONTRÉAL

RÉAMÉNAGEMENT DU SECTEUR VIAU, PORT DE MONTRÉAL


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Mise en contexte du projet

  Besoin : -  Augmenter la capacité en entreposage

de conteneurs au Port de Montréal pour supporter la demande croissante

  Objectif : -  Requalifier le secteur Viau en un secteur

d’entreposage de conteneurs d’une capacité de 150 000 EVP (équivalent vingt pieds)

  Travaux : -  Projet global de 30,6M$ -  Superficie de l’ordre de 90 000 m2

-  Projet divisé en trois phases de travaux



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Sommaire des travaux

PHASE 1 : Consolidation des sols   Démolitions des bâtiments et

infrastructures existants

  Reconstruction d’infrastructures principales (réseau électrique et conduites maîtresses)

  Compaction de surface pour la zone au-dessus des caissons

  Compaction dynamique



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PHASE 2 : Relocalisation de voies ferrées

  Construction des nouvelles voies de

stockages des wagons pour le terminal céréalier

  Construction d’un nouveau lien avec le réseau ferroviaire existant



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PHASE 3 : Aménagement du site   Construction des infrastructures

souterraines : égout pluvial, aqueduc, réseau électrique

  Construction de la nouvelle structure de chaussée

  Construction des pistes de roulement et zones de manœuvre

  Aménagement de nouvelles tours d’éclairages au DEL



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ÉPAISSEUR DE LA CHAUSSÉE •  Coûts très élevés pour la construction de la nouvelle chaussée

portuaire

-  Coûts liés à l’excavation des sols

-  Coûts liés à l’enfouissement des sols contaminés

-  Coûts liés à l’importation d’une quantité considérable de matériaux granulaires

SOLUTION PROPOSÉE : Réutilisation des sols contaminés comme matériau de sous-fondation suite à un traitement par stabilisation et solidification (S/S)

Problématique



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Traitement des sols contaminés par S/S Étape 1 : Construction d’une pile de réserve des sols contaminés



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Traitement des sols contaminés par S/S Étape 2 : Malaxage dans une usine mobile « pugmill »



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Traitement des sols contaminés par S/S Étape 3 : Transport et mise en place des sols traités



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Traitement des sols contaminés par S/S Étape 4 : Compactage et cure humide des sols traités



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Traitement des sols contaminés par S/S Étape 5 : Contrôle de la qualité (carottage et confection d’éprouvettes)



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Monolithe S/S recouvert pendant la cure

Monolithe S/S découvert après la cure

Traitement des sols contaminés par S/S Vues générales du site (travaux S/S en cours)



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•  DURÉE DU TRAITEMENT S/S : •  3 semaines (jour et nuit)

•  VOLUME TOTAL DU MASSIF MONOLITHIQUE S/S : •  19 000 m3 (superficie de l’ordre de 65 000 m2)

•  CONTRÔLE DE LA PERFORMANCE : •  44 séries de contrôle (~1 série/500 m3) et carottage additionnel sur

site

•  QUANTITÉ DE SOLS TRAITÉS : •  35 000 t.m. de sols contaminés qui ont fait l’objet d’un traitement S/S

Traitement des sols contaminés par S/S Traitement S/S grande échelle



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TEST CRITÈRE DU PROJET CRITÈRE MDDEFP

TESTS PHYSIQUES Résistance à la flexion (à 28 jours) > 1,8 MPa -

Résistance à la compression (à 28 jours)

> 3,5 MPa > 3,5 MPa

Conductivité hydraulique < 10-7 cm/s < 10-7 cm/s

Altération physique < 10 % perte de matériel à 21 cycles (gel/dégel)

< 10 % perte de matériel à 12 cycles (au choix)

TESTS CHIMIQUES

Lixiviation SPLP < critères de potabilité < critères de potabilité

Lixiviation à l’eau < critères de potabilité < critères de potabilité

Diffusivité (indice de lixiviabilité) > 9 > 9

Critères de performance spécifiques au projet

Traitement des sols contaminés par S/S


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PARTIE III : OPTIMISATION DE LA CONCEPTION D’UNE CHAUSSÉE PAR

l’INTÉGRATION DE LA PLUS-VALUE DU TRAITEMENT S/S

Tiré de la présentation réalisée dans le cadre du 49e Congrès annuel de l’Association québécoise des transports (Boudreault et al., 2014)

EXEMPLE D’OPTIMISATION DE LA CHAUSSÉE


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PONT ROULANT SUR PNEUS CHARGEUR FRONTAL

  Nombre de passages visés pour la nouvelle chaussée portuaire : -  Pont roulant sur pneus : 200 000 passages sur 20 ans -  Chargeur frontal : 80 000 passages sur 20 ans -  Camion-remorque : 3 000 000 passages sur 20 ans

CAMION-REMORQUE

Réaménagement du secteur Viau du Port de Montréal

Charges de trafic


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Réaménagement du secteur Viau du Port de Montréal

Structure globale (entreposage et manutention des conteneurs)

Structure préliminaire de 975 mm d’épais Structure optimisée de 810 mm d’épais

Matériau granulaire MG 20

Enrobé bitumineux 210 mm

300 mm

300 mm

Nappe phréatique

Sol support

Monolithe S/S

810

mm



Enrobé bitumineux 225 mm

300 mm

450 mm

975

mm


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Réaménagement du secteur Viau du Port de Montréal Analyse structurale de la chaussée

Comparaison des structures globales de chaussée

CHARGE

Pont roulant sur roues

Chargeur frontal

Camion-remorque

Nombre de passages

admissibles

152 000

200 000

4 194 000

Design préliminaire (975 mm)

Nombre de passages

admissibles

62 000

117 000

3 414 000

Design optimisé avec S/S (810 mm) et dégradation

Nombre de passages

admissibles

256 000

322 000

4 377 000

Design optimisé avec S/S (810 mm)

nombre de passages admissibles = durabilité de la chaussée

x 161 %

x 168 %

x 104 %


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Réaménagement du secteur Viau du Port de Montréal Modélisation des contraintes transmises au monolithe S/S

CHARGE

Pont roulant sur roues

Chargeur frontal

Camion-remorque

Contrainte à la base du monolithe

S/S

0,7 MPa

0,9 MPa

0,2 MPa

Design optimisé avec S/S (810 mm)

Sert à l’établissement d’un critère physique de performance


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Réaménagement du secteur Viau du Port de Montréal Système de drainage de la chaussée


Enrobé bitumineux

Monolithe S/S

Drain perforé raccordé au puisard

Ouverture dans le monolithe S/S au point bas

Écoulement de l’eau

LE TRAITEMENT S/S PERMET DE RÉALISER


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- DES ÉCONOMIES CONSIDÉRABLES SUR L’ENSEMBLE D’UN PROJET -  Estimées à environ 2,1M$ par le port de Montréal (sur phase du projet d’environ 5M$)

pour le réaménagement du secteur Viau

- LA CONSTRUCTION D’UNE CHAUSSÉE DURABLE -  Augmentation de la résistance structurale de la fondation de la chaussée

portuaire par rapport à une chaussée conventionnelle

-  Augmentation de la durée de vie de la chaussée (nombre accru de passages admissibles)

- LA GESTION DURABLE DES SOLS CONTAMINÉS

-  Revalorisation sécuritaire sur le site des sols contaminés

-  Contrôle à long terme des risques de migration de la contamination

-  Réduction du transport et de l’enfouissement hors site de sols contaminés

-  Minimisation de l’importation de matériaux propres (et/ou granulaire) pour le remblayage

-  Réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) liées au transport

MERCI!

JEAN-PHILIPPE BOUDREAULT, ING. [email protected]

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