Comment les géosynthétiques permettent l’expansion verticale des sites d’enfouissement

Pourquoi l’expansion verticale est-elle importante?

Lorsqu’un site d’enfouissement atteint sa capacité maximale, les exploitants doivent soit en planifier la fermeture, soit investir dans de nouveaux emplacements, souvent coûteux. Avec la poursuite de la croissance urbaine et la raréfaction des terrains disponibles, la pression s’accentue pour optimiser la capacité des sites existants sans procéder à de nouvelles acquisitions foncières. L’expansion verticale, qui consiste à accroître la capacité en construisant vers le haut plutôt qu’en s’étendant latéralement, permet aux sites d’enfouissement existants de recevoir un volume supplémentaire de déchets en augmentant leur hauteur, à condition de garantir la stabilité structurelle et la protection de l’environnement. Outre la préservation des terres, cette pratique, également appelée « enfouissement superposé (piggyback) », réduit les contraintes liées à l’obtention des autorisations d’aménagement, ainsi que les impacts environnementaux associés à l’agrandissement de l’emprise des installations.

Le rôle des géosynthétiques

Les géosynthétiques permettent de relever les défis liés à la construction sur un site d’enfouissement existant. Ils optimisent l’expansion verticale en renforçant et en protégeant les structures du site, tout en assurant la stabilité des pentes, un élément essentiel lorsque l’on cherche à maximiser la hauteur d’enfouissement.

Géomembranes texturées

Les géomembranes constituent un élément essentiel dans la conception de solutions de confinement fiables, offrant une barrière efficace avec des valeurs de perméabilité très faibles. Cependant, les sources potentielles de rupture de pente dans un site d’enfouissement se situent entre les composants géosynthétiques et/ou entre le géosynthétique et le sol de fondation. L’utilisation d’une géomembrane à surface texturée peut améliorer le frottement entre les deux membranes dans les systèmes multicouches et entre la membrane et le sol de fondation. Les géomembranes texturées offrent un angle de frottement et une résistance au cisaillement supérieurs à ceux des géomembranes lisses, propriétés essentielles pour l’expansion verticale des sites d’enfouissement.

Solmax a conçu une option extra-rugueuse (XXRT) pour sa géomembrane GSE^MD, pour être utilisée avec le géosynthétique bentonitique BENTOLINER^MD, créant ainsi un système capable de repousser les limites supérieures de la résistance au cisaillement et de la stabilité des pentes. L’option extra-rugueuse (XXRT) permet d’augmenter la résistance au cisaillement de 20 à 30 pour cent par rapport aux géomembranes texturées classiques.

Des essais sont généralement réalisés pour déterminer la combinaison critique entre charge appliquée et angle de pente. La note technique intitulée « Résistance au cisaillement à l’interface des matériaux géomembranes » présente un exemple type d’essai au cisaillement direct.

En plus de procurer une meilleure performance, les géomembranes texturées offrent aux installateurs une surface de marche plus sécuritaire et plus stable sur les pentes abruptes.

Géosynthétiques bentonitiques

Comme mentionné précédemment, les géosynthétiques bentonitiques sont couramment utilisés dans les systèmes de revêtement des sites d’enfouissement afin de fournir une barrière à faible perméabilité, empêchant les lixiviats de s’infiltrer dans le sol et les eaux souterraines. Ils sont constitués de bentonite, un matériau capable de s’hydrater et de gonfler rapidement pour former une barrière efficace.

Cependant, la bentonite seule ne procure pas la résistance au cisaillement requise dans les sites d’enfouissement soumis à de fortes charges et dans les projets d’expansion verticale. Dans ces cas, un géosynthétique bentonitique à haute résistance au pelage est nécessaire. Un géosynthétique bentonitique à haute résistance au pelage se caractérise par une forte une résistance d’adhérence par aiguilletage (ASTM D6496) entre le support et le géotextile de couverture. Par exemple, BENTOLINER NW est un géosynthétique bentonitique composite renforcé par aiguilletage, composé d’une couche uniforme de bentonite sodique granulée encapsulée entre un géotextile non tissé et un géotextile non tissé renforcé par grille, assurant une stabilité dimensionnelle. Un nombre plus élevé de fibres de renforcement est directement corrélé à une résistance au cisaillement interne supérieure, permettant la conception de pentes plus abruptes et une meilleure performance sous des contraintes élevées. Cela permet de réaliser des conceptions plus verticales et plus profondes, sans nécessiter d’opérations de remplissage particulières.

Systèmes de drainage géosynthétiques

Les géosynthétiques composites de drainage sont utilisés dans les systèmes de revêtement des sites d’enfouissement afin de prévenir l’infiltration des lixiviats dans les eaux souterraines. Dans certains cas, l’expansion verticale peut entraîner une élévation du niveau des lixiviats sous la charge excessive, ce qui provoque une instabilité des pentes et une diminution de la résistance au cisaillement. De même, sans ventilation adéquate, la migration des gaz dans les déchets existants peut avoir le même effet. L’installation d’un système de géosynthétique de drainage sous la couche passive permet de favoriser une évacuation efficace des gaz et de réduire la pression hydrostatique. Cette réduction de pression soutient l’intégrité structurale de la section agrandie du site d’enfouissement.

L’utilisation d’un système de géosynthétique de drainage dans un projet d’expansion verticale permet également d’optimiser le volume utile du site, augmentant ainsi sa capacité d’enfouissement. Traditionnellement, une couche de drainage primaire de 12 po de sable ou de granulats est requise dans les applications d’enfouissement. Un géosynthétique de drainage peut toutefois remplacer cette couche, réduisant jusqu’à 98 pour cent le volume d’espace occupé par le matériau drainant. Pour plus de détails, consultez la note technique « Les géosynthétiques de drainage remplacent les matériaux de drainage naturels ».

Géogrilles et structures en terre mécaniquement stabilisée

Un facteur clé dans l’expansion verticale des sites d’enfouissement est la capacité à augmenter le volume utile. Des murs ou des bermes en terre mécaniquement stabilisée sont utilisés pour accroître l’espace du site d’enfouissement vers le haut plutôt que de l’agrandir latéralement. Ces bermes sont construites en renforçant le sol compacté avec des géogrilles, ce qui assure la stabilité des pentes tout en supportant des charges supplémentaires.

Lorsque le site d’enfouissement de Cherry Island à Wilmington, dans le Delaware, a dû augmenter sa capacité pour prolonger sa durée de vie de 25 ans, l’expansion verticale constituait la seule option possible, car le site est entouré de rivières et d’autoroutes inter-États. Une combinaison de géogrilles MIRAGRID^MD 20XT et MIRAGRID Miramesh a permis de construire une berme en terre mécaniquement stabilisée de 75 pieds de hauteur, qui est l’une des plus grandes bermes renforcées par géosynthétiques jamais construites dans le cadre d’un projet d’expansion de site d’enfouissement.

L’utilisation d’une berme en terre mécaniquement stabilisée renforcée par géosynthétiques dans un projet d’expansion verticale permet d’accroître la capacité à l’intérieur de l’emprise existante du site, de réduire les coûts par rapport aux remblais traditionnels en terre et d’accroître la capacité sans augmenter les coûts de fermeture.

Conclusion

L’expansion verticale constitue une stratégie judicieuse pour les exploitants de sites d’enfouissement confrontés à des contraintes d’espace. En tirant parti des géosynthétiques, les ingénieurs peuvent concevoir des solutions sécuritaires, stables et respectueuses de l’environnement qui maximisent la capacité sans accroître l’emprise au sol.