Créer un vide sanitaire

La création d’un vide-sanitaire (partiel ou total, ce dernier assurant généralement une meilleure protection) à la base d’un bâtiment permet de créer un volume d’air tampon dans lequel les polluants volatils provenant de la subsurface vont pouvoir se diluer, diminuant d’autant les polluants pénétrant à l’intérieur du bâtiment. Cette dilution ne peut évidemment avoir lieu qu’avec un vide-sanitaire suffisamment ventilé.

En prévoyant de surcroît un accès à ce volume, il sera possible d’ajouter ultérieurement (ou dès le stade de la construction du bâtiment) d’autres mesures constructives dans ce vide-sanitaire (Système de Dépressurisation Sous Membrane (SDSM) ou Améliorer l'efficacité d'un vide sanitaire), en cas de dégradation de la situation, d’abaissement des valeurs de références utilisées dans l’étude de risque sanitaires pour les polluants concernés, ou si ce vide-sanitaire, ventilé naturellement, n’apportait finalement pas une protection suffisante.

Généralités

Le vide sanitaire permet de créer un matelas d’air, ventilé ou non, entre le sol et le plancher bas du bâtiment. Il est constitué par le volume compris entre la ceinture en murs maçonnés périphérique (ou soubassement), le plancher (la dalle en partie supérieure) et le sol.

Il est généralement ventilé pour :

• Des raisons de salubrité, en renouvelant l’air humidifié ;
• Réduire les condensations sur les parois froides ;
• Réduire les concentrations en gaz du sol (ex : radon).

De nombreux types (ou plutôt configurations) de vide sanitaire existent. Il peut être enterré, semi-enterré, aérien (hors sol) ; intégral (en couvrant l’ensemble de la surface du bâtiment) ou partiel (sous une seule partie du bâtiment) ; d’un seul tenant ou compartimenté ; comprendre des galeries ou non. Ces caractéristiques auront une influence sur la ventilation du vide sanitaire et par conséquent, sur l’efficacité du vide sanitaire en tant que mesure constructive.

Sa mise en place, réalisable uniquement dans le cas de nouveaux bâtiments, est notamment prévue dans la circulaire de février 2007si la construction d’un établissement sensible sur un ancien site industriel pouvant notamment présenté une pollution volatile ne peut pas être évitée.

Dans le domaine de la construction, le vide sanitaire est également envisagée dans les cas suivants :

• Sols argileux, sujets aux mouvements de terrain (gonflements, dilatations, retraits), …
• Terrains :
  • En pente (talus) avec des risques de déplacement de construction, pente > 4%,
  • Constitués de remblais,
  • En banquette avec risques de tassements différentiels,
  • En cuvette qui recevrait des eaux de ruissellement,
  • Hétérogènes avec là-aussi des risques de tassement différentiels,
• Pour tenir compte de problèmes d’humidité ou liés aux nappes phréatiques et à l'inondabilité.

Un vide sanitaire est réputé accessible, s’il présente l'ensemble des caractéristiques suivantes (voir DTU 65.10) :

• Accès de surface minimale de 0,60 m², la plus petite dimension étant au moins égale à 0,6 m,
• Hauteur libre minimale. On distingue les deux cas suivants :
  • En maison individuelle, cette hauteur libre est de 0,60 m minimum,
  • En habitat collectif et autres bâtiments (tertiaire, hôpitaux, ...), la hauteur libre générale est de 0,60 m minimum ; elle est de 1,30 m au droit des canalisations. Cette hauteur libre peut être ramenée à 1,0 m sous des saillies linéaires du gros œuvre ne supportant pas des canalisations sous-jacentes.
• hauteur libre maximale : 1,80 m (sinon cela devient une pièce habitable).

La trappe d’accès pourra être placée soit à l’intérieur (en général horizontalement dans une pièce de service), soit à l’extérieur (horizontalement ou verticalement). Dans le cas d’une mesure constructive, la trappe sera dans la mesure du possible installée en extérieur, afin de limiter les voies préférentielles. Si ce n’est pas envisageable, l’étanchéité de la trappe devra être étudiée et particulièrement soignée.

Un vide sanitaire inaccessible aura, quant à lui, une hauteur de l’ordre de celle de deux blocs superposés hourdés au mortier, c’est-à-dire de l’ordre de 0,40 à 0,45 m le plus souvent, avec une hauteur minimum de 0,20 m. Son intérêt reste limité, car aucune intervention n’est possible en cas de problème dans le vide sanitaire (par exemple, en cas de fuite sur une canalisation d’eau).

Lors de la conception de mesures constructives associées à un projet d’aménagement, il est préférable de privilégier un vide sanitaire accessible dès le stade de la conception, afin de pouvoir y accéder facilement et y installer éventuellement un Système de Dépressurisation Sous Membrane (SDSM). Une hauteur de 0,6 m constituera donc un minimum, l’objectif étant de faciliter l’éventuel futur travail d’opérateurs dans ce vide sanitaire. Préalablement à l’entrée dans le vide sanitaire (espace confiné), toutes les mesures de sécurité doivent être prises (vérification du taux d’oxygène, d’explosivité, de la présence de gaz, etc.).

Lors de la réalisation du vide sanitaire, le sol est généralement décapé et aplani en surface. Il doit également être exempt de tous dépôts ou matières combustibles, susceptibles d’engendrer des moisissures ou d’être à l’origine d’émissions de composés volatils.

Normes de ventilation des vides sanitaires

Une ventilation, a minima naturelle, du volume du vide-sanitaire est nécessaire, y compris en dehors de toute problématique de sites et sols pollués. Aucun texte réglementaire (sauf le DTU 61.1 spécifique à la présence d’un chauffage au gaz) ne semble exister dans ce domaine. Ainsi, elle doit répondre à quatre exigences majeures, non seulement en fonction du type de « toit » du vide sanitaire et de l’humidité apparente du sol qui le porte, mais aussi et surtout pour assurer sa pérennité et son rôle. Ces exigences définissent différentes sections de ventilation, issues de méthodes de calcul dont les valeurs et les notions sont directement liées aux raisons qui les motivent.

• La condition de durabilité, l'hygiène et la salubrité. Pour cette première exigence, un vide sanitaire sera considéré comme ventilé si la surface totale des bouches de ventilation est au moins égale à 0,05% de la surface du vide sanitaire (soit 5 cm²/m²) (exemple : pour 100 m², la surface de ventilation sera de 500 cm²).
• La condition thermique. La lame d'air, que constitue le vide sanitaire, possède une résistance thermique au même titre que les murs et les planchers constituant le vide-sanitaire. Le renouvellement de l'air du vide-sanitaire par de l'air provenant de l'extérieur aura une influence directe sur les déperditions thermiques engendrées par ce renouvellement. Ainsi, par exemple, pour une lame d'air d'épaisseur 30 cm, la prise en compte de ces déperditions thermiques aboutit à considérer un vide sanitaire comme fortement ventilé si la surface de ventilation est supérieure à 15 cm²/m². Il est faiblement ventilé si la surface de ventilation est comprise entre 5 et 15 cm²/m². Pour des vide-sanitaires plus haut, des calculs complémentaires sont nécessaires. Dans tous les cas, le recours à un thermicien est fortement recommandé pour s'assurer de l'adéquation de la ventilation envisagée (pour gérer la problématique d'intrusion de vapeurs) avec les limites acceptables en termes de déperditions énergétiques.
• L'utilisation du gaz naturel, comme source d'énergie principale ou secondaire du bâtiment pour le chauffage d’un bâtiment ou l’alimentation d’une gazinière. Le passage de canalisations de transport de gaz dans un vide sanitaire est réglementé par la norme NF DTU 61.1 Parties 2 et 3. Les exigences sont les mêmes que pour l’exigence de durabilité.
• La fonction anti-radon, pour les zones concernées (31 départements en France métropolitaine). Dans ce cas, un vide sanitaire devra être ventilé par un flux d’air d’un débit compris entre 1,5 et 5 m³/h et par m². Ainsi, pour un vide sanitaire de 100 m², le débit sera compris entre 150 et 500 m³/h.

L’INERIS préconise par ailleurs dans son rapport de 2005 un taux de ventilation de 1,1 vol/h pour un vide sanitaire. Ce débit est un minimum mais sera peut-être à augmenter en fonction du dégazage existant.

Il convient de noter que certains conduits verticaux existent et peuvent assurer un renouvellement d’air de 1 à 1,5 volumes par heure (principe comparable au tirage naturel d’une cheminée). Leur efficacité augmente avec la hauteur de la ventilation haute. Dans tous les cas, lors de la mise en place d’un vide sanitaire, il faut prendre garde à ne pas laisser de zone morte, non ventilée, notamment en cas de cloisonnement. Néanmoins, la ventilation naturelle d’un vide-sanitaire par conduits verticaux reste encore rarement rencontrée dans la pratique. 

Compte tenu de ces éléments, dès lors que la mise en place d’un vide sanitaire est envisagée dans le cadre d’une problématique Sites et Sols Pollués, il conviendra de se rapprocher, dès le stade de la conception, d’une société spécialisée (entreprise de travaux, architecte, bureau d’étude ventilation ou/et thermique …) pour assurer le bon dimensionnement de l’ouvrage ainsi que la prise en compte de toutes les contraintes : ventilation, volet thermique, accessibilité, …

Dans le cas d’un vide sanitaire enterré/semi-enterré, une ouverture périscopique sera nécessaire (voir ci-dessous). 

Dans le cas d’un vide sanitaire aérien, une ou plusieurs ouvertures latérales pourront être réalisées dans les murs (de part et d’autre du bâtiment) afin de ventiler le sous-sol. 

Dans le cas d’un SDSM, la mise en place d’une membrane d’un seul tenant sera privilégiée afin de limiter les risques de faiblesses d’étanchéité à l’interface de deux lès. A défaut, une attention particulière sera portée à l’étanchéité au niveau des jonctions entre les lés : un recouvrement minimal de 15 à 20 cm est préconisé. Bien que la jonction de la membrane puisse être réalisée à l’aide d’un scotch double-face adéquat après nettoyage des surfaces à coller, il est fortement recommandé que la jonction soit réalisée par soudure thermique, étant donné qu’aucun contrôle ultérieur ne pourra être réalisé après réalisation de la dalle. Il faudra être vigilant vis à vis des préconisations du fabricant afin de ne pas endommager la membrane lors de cette soudure et pratiquer un contrôle des soudures (ces opérations de pose, soudure et contrôle sont réalisées par des entreprises spécialisées et disposant des agréments nécessaires).

Un contrôle qualité lors de l’installation est essentiel pour assurer une bonne étanchéité de l’installation. L’étanchéité des soudures peut être vérifiée par mise en pression du canal qui sépare les deux cordons de soudure (doubles soudures) et l’étanchéité globale en injectant sous la membrane de la fumée ou un gaz traceur (par exemple un mélange d’Azote et d’Hélium) facilement détectable à l’aide d’appareil de mesures spécifiques.

Échantillonnage et analyses chimiques

Afin de déterminer si des mesures constructives doivent être mises en œuvre, des analyses de gaz de sol au droit (ou à proximité immédiate) du bâtiment à construire doivent être réalisées. Les paramètres recherchés devront être adaptés aux polluants susceptibles d’être présents dans les gaz de sols. En ce qui concerne les modalités de caractérisation des gaz de sol et de l’air intérieur, le lecteur est invité à se reporter au guide BRGM/INERIS (2016) et à la norme NF ISO 18400-204 (juillet 2017).

Idéalement, un suivi de l’installation à distance est recommandé afin de limiter la gêne pour les occupants du bâtiment.

Dans le cas d’un vide sanitaire accessible et suffisamment ventilé :

Mise en place d'un bilan quadriennal intégrant :

• Contrôle du fonctionnement et entretien du système de ventilation à faire par une société spécialisée selon les préconisations du fabricant ou/et de l'installateur,
• Contrôle de la qualité de l'air (vide-sanitaire, niveau sus-jacent et rejet) tous les 6 mois la première année, puis possibilité d'adaptation de la fréquence en fonction de l'évolution des résultats (stabilité ou baisse).

Dans le cas de la mise en place d'une membrane d'étanchéité dans le vide sanitaire (revêtement, membrane en spray, …) (système passif)

Mise en place d'un bilan quadriennal intégrant :

• Contrôle de l'intégrité de la géomembrane à chaque visite ou inspection.
• Contrôle de la qualité de l'air dans la partie inférieure du bâtiment (vide-sanitaire, niveau sus-jacent et rejet) tous les 3 mois la première année, puis possibilité d'adaptation de la fréquence en fonction de l'évolution des résultats (stabilité ou baisse).

Dans le cas de la mise en place d'une membrane d'étanchéité dans le vide sanitaire (revêtement, membrane en spray, …) couplé à un extracteur (système actif)

Mise en place d'un bilan quadriennal intégrant :

• Contrôle de l'intégrité de la géomembrane à chaque visite ou inspection (test de fumée par exemple),
• Contrôle du fonctionnement et entretien du système d'extraction (extracteur, relevé du temps de fonctionnement, vérification de la dépression sous-membrane et du débit total d'aspiration, rejet, ...) à faire par une société spécialisée selon les préconisations du fabricant ou/et de l'installateur,
• Contrôle de la qualité de l'air (vide-sanitaire, niveau sus-jacent et rejet) tous les 3 mois la première année, puis possibilité d'adaptation de la fréquence en fonction de l'évolution des résultats (stabilité ou baisse).

Aucune limitation en terme d’applicabilité ne semble exister a priori puisqu’il s’agit d’adapter le projet à la problématique rencontrée.

En fonction du dégazage mesuré ou estimé sur la base des résultats des analyses de gaz de sol réalisées, il conviendra de dimensionner la ventilation du vide sanitaire afin de garantir une ventilation suffisante, l’idéal (le plus sécuritaire) étant de parvenir à obtenir dans le vide sanitaire un niveau de concentration inférieur à l’objectif recherché dans l’air intérieur. A défaut, il conviendra de démontrer que des concentrations supérieures dans le vide-sanitaire permettront malgré tout d’atteindre les objectifs recherchés dans l’air intérieur du bâtiment.

A titre informatif, il faut signaler qu’une modélisation informatique étudiant l’influence de différentes hypothèses de construction d’un vide sanitaire sur l’efficacité de sa ventilation a été réalisée par Partners In Technology (1997).

Les différentes hypothèses modélisées ont été les suivantes :

• Création d’un volume vide, ne présentant pas d’obstacles à l’intérieur,
• Présence de polystyrène sous le plancher de l’étage supérieur,
• Mise en place d’une membrane de drainage constituée d’une double couche étanche de 40 mm d’épaisseur,
• Remplissage du vide avec des matériaux granulaires drainants, avec ou sans réseau de drainage (tuyaux crépinés).

Dans le cas de bâtiment à construire, peu de facteurs limitants sont identifiés puisque le projet pourra être adapté en conséquence.

Remarque : Pour certaines techniques, le retour d'expérience est faible ou inexistant en France. Les tarifs en dollar généralement rencontrés aux USA ont été convertis en euros (conversion $/€ datant du début de l'année 2014). Il est possible que les tarifs indiqués ne représentent pas fidèlement les tarifs du marché français.

Bibliographie

ACS Lining LTD
Sub-SLAB Ventilation of Methane CO₂ & Hydrocarbons
http://www.acslining.co.uk/sub-slab_venting_soil_gas_ventilation.html
(consulté le 04/12/2019)

BRGM (Août 2014) 
Guide relatif aux mesures constructives utilisables dans le domaine des SSP
Leprond H., Lion F., Colombano S. avec la collaboration de Windholtz J.(2014)
Rapport final BRGM/RP-63675-FR,172p., 26 fig., 19 tabl., 5 ann.
http://ssp-infoterre.brgm.fr/guide-relatif-aux-mesures-constructives
http://infoterre.brgm.fr/rapports/RP-63675-FR.pdf

BRGM - INERIS (2016)
Guide pratique pour la caractérisation des gaz du sol et de l’air intérieur en lien avec une pollution des sols et/ou des eaux souterraines
BRGM RP-65870-FR - Rapport INERIS-DRC-16-156183-01401A
http://ssp-infoterre.brgm.fr/guide-pratique-caracterisation-gaz-du-sol-et-air-interieur 

DTU 65.10 (mai 1993)
Canalisations d'eau chaude ou froide sous pression et canalisations d'évacuation des eaux usées et des eaux pluviales à l'intérieur des bâtiments - Règles générales de mise en oeuvre - Cahier des clauses techniques
Indice de classement : P52-305-1)
https://www.cjoint.com/13fe/CBrk5j9q0eF_nf_p52-305-1__dtu65-10__05-1993_.pdf

INERIS (2005)
Etude des modèles d'évaluation de l'exposition et des risques liés aux sols pollués Modélisation du transfert de vapeurs du sous-sol ou du vide sanitaire vers l'air intérieur
N° INERIS DRC-05-57278-DESP/R03a
https://www.ineris.fr/sites/ineris.fr/files/contribution/Documents/etude__risques.pdf

ITRC (2007)
Vapor Intrusion Pathway: A Practical Guideline
Technical and Regulatory Guidance.VI-1
ITRC (Interstate Technology & Regulatory Council).
Washington, D.C.: Interstate Technology & Regulatory Council, Vapor Intrusion Team
https://www.itrcweb.org/Documents/VI-1.pdf

JOHNSON R. (2001)
Protective measures for housing on gas-contaminated land
ISBN 9781860814600 , 70 p.
IHS BRE Press

NF ISO 18400-204 (Juillet 2017)
Qualité du sol - Échantillonnage - Partie 204 : lignes directrices pour l'échantillonnage des gaz de sol
https://www.boutique.afnor.org/norme/pr-nf-iso-18400-204/qualite-du-sol-echantillonnage-partie-204-lignes-directrices-pour-l-echantillonnage-des-gaz-du-sol-/article/842404/fa184952

Partners In Technology (1997)
Department of the Environment, Transport, and the Regions
Passive Venting of Soil Gases Beneath Buildings
Reserach Report - Guide for Design Volume 1
ARUP

US EPA (2008)
Enginnering Issue: Indoor Air Vapor Intrusion Mitigation Approaches
Science Applications International Corporation.
U.S. Environmental Protection Agency, Washington, DC, EPA/600/R-08/115, 2008.
https://cfpub.epa.gov/si/si_public_record_report.cfm?Lab=NRMRL&dirEntryId=191565