LE PUITS DU PASSY — APPLICATION DU SYSTÈME KIND

Le succès du forage de Grenelle avait démontré péremptoirement la possibilité d'obtenir des eaux jaillissantes dans l'intérieur même de Paris. Les vues théoriques des géologues avaient reçu, en fait, une éclatante confirmation. La couche perméable de sables verts qui vient affleurer dans les environs de Troyes, à un niveau supérieur au sol de la capitale, doit fournir, en ce dernier lieu, une colonne d'eau jaillissante : voilà ce qu'avait dit la science, et elle ne s'était pas trompée.

Lors donc qu'on eut résolu de transformer le bois de Boulogne en un parc agrémenté de lacs, de rivières et de cascades, on songea à creuser dans son voisinage, un nouveau puits artésien, capable de suffire à cette énorme consommation d'eau.

Sur ces entrefaites, un ingénieur saxon, M. Kind , inventeur d'un système perfectionné de sondage, offrit d'exécuter ce travail dans des proportions beaucoup plus grandioses que celles du puits de Grenelle, et à des conditions fort avantageuses pour la ville. M. Kind promettait de creuser un puits quatre ou cinq fois plus large que le premier, dans le délai d'un an, moyennanl la somme de 350,000 francs.

Le système de M, Kind consistait à employer des barres de bois pour remplacer les tiges de fer qui sont habituellement en usage pour opérer le creusement des puits, et à n'agir, à toutes les profondeurs, que par percussion, au moytn d'un trépan, qu'un déclic venait faire tomber au moment voulu, et qui creusait le sol par sa chute. Ce système avait réussi entre les mains de M. Kind dans tous les forages qu'il avait exécutés jusque-là.

Le il juillet 1855, sur F avis favorable d'une commission composée de notabilités scientifiques et d'ingénieurs, un traité, dont voici les principaux articles, fut passé entre le préfet de la Seine et M. Kind :

« Le puits percé d'après les procédés de M. Kind, sous la surveillance de l'ingénieur des ponts et chaussées chargé de la direction du service des promenades et plantations de la ville de Paris , aura dans toute sa profondeur une section minimum de 0m,60de diamètre intérieur (0m,43 de plus que le puits de Grenelle, celui-ci ne mesurant que 0m,17 à la base).

« Il sera descendu de 25 mètres au moins dans la couche aquifôre des grès verts, située, en moyenne, à 460 mètres au-dessous du sol de la plaine de Passy, et devra être garni d'un cuvelage en bois de chêne formant tube de retenue.

« Un tube ascensionnel de 23 mètres de hauteur environ au-dessus du sol de l'orifice du puits élèvera

LES PUITS

les eaux à 76m,49 au-dessus du niveau de la mer hauteur nécessaire aux différents services du bois de Boulogne.

« Les travaux du puits, dont ladépense est évaluée à un chiffre maximum de 350,000 francs, doivent être terminés dans le courant d'une année, à partir du 18 juillet 184b, date de l'acceptation de la soumission de M. Kind. »

Le forage ne commença, en réalité, que le 15 septembre 18S5. Jusqu'à cette époque, on s'occupa des travaux d'installation, consistant dans la construction de plusieurs hangars, dont l'un muni d'un tour, et dans rétablissement d'une machine fixe à vapeur au fond d'une excavation de il mètres de hauteur, péniblement creusée à bras d'homme. Il fallut aussi régler la marche de la machine et des appareils, et mettre les ouvriers au courant de leur besogne.

La machine à vapeur était de la force de 25 à 30 chevaux et à deux cylindres. La tige du piston de l'un de ces cylindres était reliée à un énorme balancier en bois, garni de fer, dont l'autre extrémité supportait la sonde, par l'intermédiaire d'une grosse chaîne. La vapeur, en agissant sur le piston, relevait le balanciei qui, à son tour, soulevait la sonde jusqu'à ce que, l'entrée de la vapeur dans le cylindre étant supprimée, tout le système retombât par son propre poids.

La sonde se composait, comme toujours, d'une série plus ou moins nombreuse de tiges, terminées par l'instrument perforateur qui était un trépan , seulement ces tiges étaient en bois. Au-dessus du trépan, était le déclic, pièce fondamentale du système.

Les tiges en bois de sapin {fig. 382) étaient carrées, et avaient 10 mètres de longueur sur 9 à 10 centimètres de côté ; elles étaient assemblées au moyen de frettes en fer se vissant les unes dans les autres et solidement fixées par des goupilles. Grâce à leur faible poids, qui ne dépassait guère celui de l'eau contenue dans le forage et qui provenait des infiltrations des couches supérieures, ces tiges flottaient en quelque sorte à l'intérieur

du puits. Ainsi portée, pour ainsi dire, par Teau, la sonde n'était plus un obstacle par son poids, arrivée à de grandes profondeurs, ou du moins la force nécessaire pour soulever la sonde augmentait dans une bien moindre proportion que la profondeur du trou, avantage qu'on n'eût pas réalisé en employant des tiges en fer.

Le trépan pesait i ,800 kilogrammes ; il était à oreilles, et armé de sept dents en acier fondu, fixées par des chevilles en fer, ce qui permettait de les retirer facilement dès qu'elles étaient usées ou brisées. Chacune de ces dents avait 0m,25 de longueur et pesait 8 kilogrammes. Afin que l'outil attaquât le terrain sur tous les points de sa surface, les dents étaient irrégulièrement distribuées dans sa masse ; de cette façon elles frappaient en des endroits différents, à mesure qu'on tournait le trépan dans l'intervalle de deux chutes successives.

La figure 383 représente le trépan, surmonté de son déclic.

Le déclic est formé d'un clapet circulaire ee, ou chapeau, en gutta-percha, de 0m,60 de diamètre, mobile le longdela lige/, qui glisse entre deux platines enfer, F,F, parallèles entre elles, reliées en haut par les clavettes, en bas par le boulon G. C'est entre ces platines que se trouvent serrées les branches hy h de la fourche ou pince à déclic, ainsi que la tête o de la tige LL qui supporte le trépan MHH, par l'intermédiaire de la tige NN.

Portons- nous, pour expliquer le mécanisme du déclic à la figure 384, faite à une plus grande échelle que la précédente, et dans laquelle on a supposé l'une des platines GF enlevée, pour laisser voir l'intérieur de l'appareil.

On Yoitle clapet en gutta-percha, ee, ainsi que la fourche ou pince à déclic RR, entre les branches delaquelle gîisselatigerectiligneJ, qui descend le long des plaques F, F. Les brasde la fourche R, R portent, à leur partie supérieure, un renflement k qui arrête le

clapet ee, au bas de sa course. Ils sont boulonnés et fixés en leur milieu //,etleur extrémité

FiS- »82. Fjg. 383.

T]£0 de suspension en bois. Trépan avec son déclic.

inférieure hh saisit la tête o de la tige LL, qui supporte elle-même le trépan par le pas de vis m.

Fig. 384. - Détail de l'appareil du déclic.

Ceci posé, voici comment fonction ne le mécanisme du déclic. Quand la sonde est descendue par son propre poids, la pression de

LES PUITS ARTÉSIENS

Fig. 385. — Coupe longitudinale du- bâtiment pendant le travail de forage du puits de Passy.

[, chaudière à vapeur et ses accessoires; A, machine à vapeur commandant les divers treuils pour la manœuvre soit du trépan, soit de la cuiller i soupape; B, B', câbles soutenant les outils à employer ; C, grand treuil manœuvrant les tiges de sondage; D, autre treuil commandé à Tolontë par la même machine à vapeur A> et servant à amener Le chariot F au-dessus du puits lorsqu'il doit recevoir la cuiller à soupape qui a cessé de fonctionner; E, poulie du chariot F; F, chariol recevant la cuiller lorsqu'elle cesse de servir; G, cuiller prête à descendre dansl; . puits ; H, ti ge du cylindre à vapeur commandant le balancier K, destiné à imprimer aux tiges de sondage et par suite.aux outils qui y sont suspendus, un mouvement de haut en bas alternatif; I, tourne-à-gauche pour faire varier à chaque oscillation des tiges la position du trépan; J, orifice du puits dans lequel descendent les tiges de sondage ; T T, tiges de rechange prêtes à être ajoutées à mesure que le travail avance.

l'eau, s* exerçant de bas en haut, le chapeau en gutta-percha ee est soulevé le long de la

tige /, et la tige J se dégage de l'extrémité de la fourche KK, qui la retenait par sa partie

supérieure k. Dès lors, les deux branches KK sont forcées de se rapprocher par le haut, et nécessairement aussi de s'écarter par le bas, en pivotant autour des boulons /,/. Elles laissent donc échapper la tête o de la tige à coulisse qui porte le trépan, et le trépan, abandonné à lui-même, est précipité au fond du sondage. La sonde venant à redescendre, la pince se trouve de nouveau en contact avec la tête o. Au moment où le balancier de la machine à vapeur relève les tiges, l'eau presse de nouveau sur le chapeau de guttapercha, de haut en bas ; les branches de la pince se rapprochent et saisissent la tête 0, et le trépan remonte avec les tiges.

Ainsi, cet organe remarquable venait alternativement saisir et relâcher, un énorme trépan pesant 1,800 kilogrammes. Soulevée jusqu'à une hauteur de 60 centimètres, cette masse retombait le long des glissoires, et à chaque oscillation du balancier de la machine à vapeur, elle venait frapper le sol. Aucune roche n'aurait pu résister à ce choc puissant, s'exerçant plusieurs fois par minute.

Dans le système Kind, la chute du trépan s'opère donc tout à fait indépendamment de celle des tiges, et les inconvénients des sondes rigides à de grandes profondeurs disparaissent complètement. Nous avons dit comment M. Mulot, faute d'un procédé de ce genre, avait été contraint de renoncer à la méthode de percussion, dès la profondeur de 341 mètres ; dans le forage de Passy, on put se servir du trépan jusqu'à la rencontre de la nappe jaillissante. La coulisse d'OEynhausen, que nous avons décrite plus haut (page 860, figure 358) était un acheminement vers cet appareil ; mais elle ne réalisait qu'imparfaitement les conditions de la chute libre, car son emploi ne provoque pas la séparation réelle de l'instrument perforateur et des tiges ; M. Kind a donc le premier, résolu complètement ce problème.

Ce n'est pas à dire que son appareil soit sans défauts. Parfait de tous points dans les

terrains solides, où l'alésage est régulier et où le chapeau de gutta-percha fonctionne aussi bien qu'un piston dans le cylindre d'une machine à vapeur, il laisse à désirer dans les couches tendres, où le remous de l'eau dégrade les parois du trou de sonde et l'élargit de telle sorte, que l'eau, pouvant se frayer un passage autour du clapet, cesse d'exercer sur celui-ci une pression suffisante pour le soulever et ouvrir la pince à déclic. Il arrive donc assez souvent que la sonde monte et descend sans lâcher le trépan.

Le mécanisme imaginé par M. Kind n'en reste pas moins très-remarquable. Il fonctionne assez rapidement pour que le trépan tombe environ 20. fois par minute, d'une hauteur de 0m,60, lorsque le trou de .sonde est alésé bien régulièrement ; dans le cas contraire, le nombre de coups ne dépasse pas 12 ou 15 (1).

Aussi longtemps que dure le battage, deux ouvriers, placés sur le plancher de manœuvre, sont occupés après chaque coup, l'un à tourner vers le haut la vis qui soutient la sonde, afin d'augmenter la longueur des tiges à mesure que le trou s'approfondit, l'autre à faire tourner cette tige elle-même d'un huitième de circonférence, en agissant sur la barre transversale, afin d'amener les dents du trépan sur tous les points de la roche.

La figure 385, avec sa légende, donnera au lecteur une idée exacte des différentes phases qu'avait à parcou rir le travail de la machine et des ouvriers dans le forage du puits de Passy.

La quantité de travail utile accomplie par l'outil perforateur, à Passy, variait nécessairement avec la nature des couches à traverser. Pendant les quatre premiers mois, chaque séance de battage, dont la durée était de six heures environ, produisit un avancement moyen de lm,28; pendant cer-

(1) MM.Degousée etLaurentont perfectionné ce système de déclic, et l'emploient avec avantage dans leur travaux. Leur appareil étant fondé sur le même principe que celui de l'ingénieur saxon, nous nous dispenserons de lé décrire.

LES PUITS ARTÉSIENS

tains jours Ton creusa jusqu'à Im,50 et même 2 mètres.

Lorsque le trépan avait rempli sa besogne quotidienne, c'est-à-dire travaillé pendant sept à huit heures, on s'occupait d'enlever les débris au moyen d'une cuiller au cylindre à soupape. Pour cela, il fallait en retirer les tiges et le trépan, puis y introduire une cuiller à soupape , propre à remonter les débris.

Cette double opération s'accomplissait à l'aide de deux câbles plats passant sur deux poulies situées au sommet de la tour du hangar principal (fig. 385), et s'enroulant sur un treuil mû par le second cylindre à vapeur* On procédait de la manière suivante.

Le battage étant terminé, on décrochait la chaîne du balancier, et l'on reportait celui-ci en Arrière au moyen de rouleaux ; puis on faisait descendre alternativement chacun des câbles plats pour prendre une longueur de tiges qui n'était pas moindre de 30 mètres, ce nombre représentant précisément la hauteur de la tour, au sommet de laquelle se tenait un homme, occupé à détacher le câble après chaque ascension et à mettre les tiges de côté, au fur et à mesure de leur sortie. Quant au trépan, dès qu'il était arrivé à l'orifice du puits, on le suspendait à un chariot mobile sur des rails de fer et spécialement disposé pour ce transport ; puis on l'écartait momentanément*

La cuiller employée pour nettoyer le trou de sonde consistait (ftg. 386), en un tube de tôle T de 0m,80 de diamètre sur 1 mètre de hauteur, muni à sa partie inférieure de deux soupapes V, V s'ouvrant de dehors en dedans. Elle était amenée au-dessus de l'orifice du puits de la même manière que le trépan, à l'aide d'un chariot roulant sur des rails, puis ancrée à l'extrémité d'un &àh\e rond de 0m,04 de diamètre, qui passait sur une poulie folle et allait s'enrouler sur un treuil mis en mouvement par le second cylindre à vapeur. On laissait ensuite filer ie câble, et la cuiller descendait en vertu de

son poids. Au fond du puits, les soupapes

s'ouvraient par la résistance de l'eau, le cylindre se remplissait de débris, et, dès qu'où

Fig. 386. — Cuiller du puits de Passy.

le remontait, les soupapes se refermaient par le poids des terres. Revenue à l'orifice du sondage, la cuiller était prise par le chariot et conduite au-dessus d'un canal de déversement, où on la vidait.

D'après le traité passé avec la ville de Paris, le puits de Passy devait être terminé le 18 juillet 1856. Mais on avait compté sans les difficultés de percement des couches éboulantes qui surmontent la craie. On rencontra de tels obstacles dans les sables, et surtout dans les argiles, qu'on dut placer des tuyaux de retenue depuis l'orifice supérieur du puits jusqu'à la craie. Ces tubes étaient en tôle de 5 millimètres d'épaisseur, leur diamètre était de im,i-0, On eut beaucoup de

peine à lea enfoncer. Il fallut les charger d'un poids de 32,000 kilogrammes, et mettre eif œuvre des outils élargisseurs à la base de la colonne.

Le 31 mars 1857, on avait atteint la profondeur de 528 mètres ; et certes, quoique le délai d'un an fût dépassé, c'était là un beau résultat. Encore quelques jours, et l'eau allait jaillir. Tout à coup un accident funeste vint anéantir les espérances légitimes d'un succès prochain. La colonne de garantie qui soutenait les argiles, fut écrasée à 30 mètres seulement au - dessous du sol. Ce sinistre eut des conséquences lamentables. 11 retarda de plusieurs années l'achèvement du forage, et augmenta les dépenses de plus du triple'.

Fig. 3ST. — M. Kind.

M. Kind se trouvait dans l'impossibilité de remplir les conditions de son traité. La ville de Paris, usant de son droit strict, annula le marché, et décida de continuer l'opération avec le secours de ses ingénieurs, en lais-

sant toutefois la direction des travaux à M. Kind.

Pour opposer une digue infranchissable à la poussée des argiles, les ingénieurs de la ville de Paris décidèrent de creuser un puits énorme à travers les couches dont l'accident du 31 mars 1857 avait révélé les dangers, c'est-à-dire dans la partie supérieure, composée d'argiles et qui s'était éboulée en écrasant le tube de retenue, et de revêtir ce puits d'une maçonnerie.

On donna à ce puits un diamètre inusité. Il mesurait 3 mètres de diamètre dans les deux premiers tiers , et im,70 dans le dernier. Le 13 décembre 1859, ce puits, long de 57 mètres, était terminé. Il était construit, partie en fonte avec maçonnerie intérieure, et partie en tôle. L'opération fut longue, rebutante, et même si dangereuse, que plus d'une fois les ouvriers refusèrent de continuer le travail. C'est ainsi seulement que Ton put arriver à dégager le tube de retenue qui s'était écrasé à 30 mètres au-dessous du sol.

On procéda ensuite au tubage définitif de toute la partie forée du trou de sonde. La colonne de tubage se composait d'une série de tuyaux en bois, dont les derniers n'avaient pas plus de 0m,78 de diamètre, le tout se terminant par un tubage en bronze, de 12 mètres, percé de fenêtres sur toute sa longueur, pour faciliter rentrée de l'eau, dès qu'on aurait atteint la nappe jaillissante.

La colonne de tubage refusa de descendre au delà de 550 mètres, à cause de la résistance des marnes. Comme on savait que l'on était très-rapproché de l'eau, on ne se découragea pas. On pratiqua un sondage d'essai de faible diamètre, et à 577m,50, on eut le bonheur de rencontrer l'eau. Cette nappe était la même que celle de Grenelle ; cependant elle ne jaillit pas; elle s'arrêta à quelques mètres au-dessous du sol.

On voulait un résultat plus complet. On continua donc le sondage, avec la certitude de trouver, un peu plus bas, une ou plusieurs

LES PUITS ARTÉSIENS

Fig. 388. — Le puits artésien de Passy

autre? nappes jaillissantes. Un dernier tube en tôle, de 0m,70 de diamètre, sur 52 mètres de long, fut introduit dans le précédent, et poussé aussi loin que possible : il s'arrêta dans les marnes. On agrandit alors le sondage d'essai au diamètre de 0m,70, et on le continua sans interruption.

Enfin, le 24 septembre 1861, à midi, après six ans de travail, la couche des sables verts contenant l'eau jaillissante, fut atteinte, à la profondeur de 586 mètres. Au premier coup de sonde , il sortit 15,000 mètres cubes d'eau par 24 heures. Bientôt le volume de l'eau épanchée chaque jour s'éleva à 20,000 mètres cubes, et il ne descendit pas au-dessous de i7,000, tant que se fitl'écoulement*à la surface du sol.

La température de l'eau fournie par le puits artésien cte Passy, est de 28 degrés centigrades. Comme celle du puits de Grenelle,

T. IV

elle est parfaitement limpide et propre a tous les usages domestiques.

Le'débit du puits de Passy dans les premiers temps fut énorme. Il était en vingt-quatre heures de 20,000 mètres cubes, déversés à fleur du sol. Mais il ne tarda pas, après les travaux définitifs du tubage, à subir une réduction tout aussi énorme. Le puits de Passy ne débite aujourd'hui, par vingt- quatre heures, que 8,000 mètres cubes d'eau. On les réunit aux eaux des réservoirs de Chaillot.

Voici, d'après MM. Poggiale et Lambert ia composition de l'eau du puits artésien de Passy, pour un litre d'eau.