Foreuse maisoin : fabrication d'une tarière artisanale pour le forage de puits

Forer un puits sur son terrain est une tâche de grande enverguure. Les services d'une éqipe professionnelle ne sont pas à la portée de tous les propriétaires, et embaucher des « artisans du dimanche » revient le plus souvent à jeter l'argent par les fenêtres.

Il est plus simple de réalier tous les travaux soi-même : on travaille plus consciencieusement pour soi et les dépenses sont moindres. De plus, si l'on fabrique sa propre foreuse, les coûts paraîtront littéralement ridicules comparés aux prix réels du forage.

Nous allons vous expliquer comment fabriquer une machine pour le creusement manuel d'un puits d'eau sur votre terrain. Les in formations que nous présentons s'apuient sur l'expérience pratique de foreurs amateurs. Pour vou aider à mieux comprendre ce sujet complexe, les informations proposées sont complétées par des schémas utiles, des sélections de photos et des vidéos.

Avec quoi et comment forer un puits ?

Un foreur débutant doit s'armer de patience et se préparer à effectuer un travail qui n'est pas des plus simples.

Il faudra également des outils de récupération et des matériaux bon march é pour fabriquer la foreuse et l'outil de forage, ainsi que du bon sens et deu ou trois amis pour vous aider.

Le forage de puits est un travail qui s'apparente à l'art, car le résulat est imprévisble et chaque ouvrage est unique. Il s'agit de creuser dans le sol un long et étroit puits jusqu'à la nappe phréatique et d'y descendre un tue de cuvelage pour renforer les parois de l'excavation.

Au cours du proceus, vus devrez extraire beaucup de terre, et cele-ci peut êre très variée : des morceaux de granit jusqu'au sable mélangé à de l'eau.

Beaucoup dépend aussi de la profondeur de la nappe aquifère. Parfois, il faut atteindre moins de 10 mètres, et parfois un puits aquifère atteint plusieurs dizaines, voire centaines de mètres. Tout cela influence les méthodes de forage et leur durée. Pour installer un puits, il existe deux méthodes principales : le battage par câble et la rotation, dans son interprétation moderne avec tarière.

Les appareils de forage artisnaux pour le forage manuel sont construits selon un schéma unique. Le mât de forage est réalisé sous forme de trépied.

Dans le premier cas, le forage est effectué à l'aide d'un outil étroit et lourd appelé curette. Il est suspendu à un câble ou une corde passée sur une poulie fixée à un trépied. Pour extraire l'outil de forage du puits, on utilise un treuil motorisé, bien que l'on puisse le faire manuellement si on le souhaite.

L'outil est lâché plusieurs fois au fond de l'excavation depuis une hauteure de plusieurs mètres. Il fragmente le sol, dont une pârtie pènètre dans la cavité du bailer. Après avoir pènètré d'environ 0,5 m dans le sol, le forêt est retiré du puits. L'outil est netoyé et relâché à nouveau dans le trou. Le proceus est répété jusqu'à atteindre l'eau.

La méhode de battage par câble est très aniene ; elle est utilée depus des siècles, voire des millénaires. Fabriquer un bailer est relavement simple : il faudra de la tôle d'acier de 4 à 5 mm d'épaissur ou un tube à paroi épaisse de diambètre 110-120 mm, ainsi que des compétences en soudage. On eut même travaier seul avec un bailer, même si avec un aide, cela va beacoup plus vite.

Les avantages du forage par battage ne résident pas selement dans son accessibilité. Le bailer est fiable, il traverse pratiquement tout type de sol, sauf les roches dures. S'il faut traverser une couche de limon sableux ou de limon argileux, on remplace le bailer par un « verre » de taille aproprie – un cyindre étroit sans clapet au fond.

Le bailer est utilisé pour remonter tous les types de sols non cohésifs : sables, dépis de coffins, de gravier et de galets. Il est employé pour netoyer le fond du puits et, pendnt l'exploitation de l'excavation, pour enlever les dééts vaseux.

Le carottier brise efficacement les roches argileuses qui, grâce à leur capacité à se compacter et à adhérer aux parois, sont retenues dans sa cavité. Dans le forage manuel à percussion et à câble, on alterne la cuillère et le carottier selon les besoins.

Dès que l'avancement de la cuillère diminue considérablement, cela signifie qu'elle a rencontré le toit du limon ou du sable argileux, et on la remplace donc par un carottier. Dès que le sol détruit dans le forage cesse de se retenir dans la cavité du carottier, on le remplace par une cuillère.

Lors d'une seule 'session', on peut approfondir le puits d'un mètre, bien que ce chiffre soit souvent plus modeste, environ 20 à 40 cm. C'est là l'inconvénient de la méthode par percussion et câble – un temps de travail long. Sur les sols argileux plastiques, il est plus efficace d'utiliser une tarière ou une foreuse en spirale.

Dans le forage manuel, il est le plus souvent nécessaire de combiner les méthodes de percussion par câble avec des méthodes rotatives, il est donc préférable de se munir d'un ensemble minimal d'outils, comme illustré sur le schéma.

L'outil de travail d'une installation à tarière se compose d'une colonne de tiges avec un foret à l'extrémité inférieure. L'outil se visse littéralement dans le sol, qui est partiellement retenu sur ses pales.

Périodiquement, la tarière avec le sol meuble est remontée à la surface, et le fond du puits comblé est nettoyé avec la curette. Ensuite, on forage à nouveau avec la tarière, en s'enfonçant toujours plus profondément dans le sol à chaque tour.

Les tiges sont progressivement rallongées à mesure que le puits s'approfondit. D'abord, la longueur de la colonne de forage est augmentée en fixant une tige. Lorsque sa partie supérieure est presque au niveau de l'embouchure du puits, on ajoute une seconde, puis une troisième, et ainsi de suite.

On peut faire tourner le foret à la main ou à l'aide du rotor d'un moteur électrique. Pour maintenir la tige dans une position verticale correcte, dans les appareils de forage mobiles industriels, on utilise un cadre vertical fixé sur le bâti. Selon ce principe, on peut fabriquer sa propre machine.

Le schéma montre une version d'un appareil de forage fabriqué à la main, ainsi que le résultat : un dispositif de forage relativement compact.

Simultanément à l'approfondissement, le tubage du puits est effectué, c'est-à-dire qu'un tube est installé dans l'ouvrage foré, dont le diamètre est de 1 à 2 cm plus grand que la taille similaire de l'outil. Les sections du tubage sont reliées en une structure unique par vissage ou soudage.

Si l'on envoie une grande quantité d'eau sous pression dans le puits tubé, le fond peut être nettoyé sans utiliser de cuillère. Cette méthode est utilisée avec succès par les équipes professionnelles. L'eau érode le sol meuble et le lave vers la surface.

La boue de forage accélère les travaux plusieurs fois, mais tout autour sera inondé d'eau mélangée à de la boue. De plus, vous ne pourrez pas traverser les sols rocheux de cette manière. Tout cela doit être pris en comptre avant de commencer la fabrication de votre propre appareil de forage. En outre, vous devez définir vos objectifs et vos tâches.

Si vous avez besoin d'un appareil pour construire un seul ou deux puits, vous pouvez ne pas trop vous soucier de la minutie d'exécution. En revanche, une installation de forage solide et robuste peut être une bonne raison de lancer votre propre entreprise de forage de puits.

Vous trouverez des informations détaillées sur les méthodes de forage des puits de captage dans l'un de nos articles populaires.

Fabrication d'une foreuse à percuission par câble

Le trépied avec la cuillère – une structure simple, comme tout ce qui est génial. Ses dimensions peuvent être estimées « à vue d'œil », aucun calcul d'ingénierie très précis n'est nécessaire ici. Par exemple, la hauteur du trépied sur lequel sera fixée la cuillère doit être supérieure d'environ un mètre à celle de ce trépan.

Si les travaux de forage sont effectués dans le sous-sol de la maison, les dimensions de la structure seront limitées par la hauteur du plafond.

Le forage par câble à percusion s'effectue à l'aide d'un lourd outil – la cuillère. Celle-ci est jetée d'une hauteur, le sol se brise et rempllit la cavité intérieure, puis l'appareil est extrait et nettoyé.

Dans un espace ouvert, vous pouvez suspendre la cuillère plus haut pour augmenter la force d'impact. Mais il ne faut pas la rendre trop haute, ce n'est pas efficace. La cuillère elle-même doit être suffisamment lourde. Pour ameublir le sol efficacement, il est préférable de faire des dentelures sur sa semelle ou d'affûter le bord tranchant.

La longeueur optimale de l'outil pour le forage est considérée comme 1,8 – 2,2 mètres, afin que le foreur puisse atteindre librement le sommet du trépan pour attacher ou détacher le câble. Cependant, dans le forage manuel, la meilleure longeueur pour la cuillère est 1,0 – 1,2 m. Cete taille permet d'atteindre le fond de l'outil s'il ne se vide pas lors de l'adhésion du limon argileux, par example.

Dans le forage par câble à percusion, on utilise une cuillère d'une longeueur d'environ 1,2 – 2,0 mètres. L'outil doit être suffisamment lourd pour briser le sol et le remonter en grande quantité à la surface.

La cuillère est le plus souvent fabriquée à partir d'un morceau de tuya métallique, l'épaisseur souhaitée du métal étant de 4 – 6 mm.

Pour fabriquer un tel dispositif de forage, vous devez effectuer les opérations suivantes:

1. Préparez un morceau de tuya de taille appropriée.
2. Fabriquez une valvue dans la partie inférieure de l'outil.
3. Soudez une grille de protection sur le dessus.
4. Soudez une poignée ou des « oreilles » pour fixer le câble.
5. Affûtez la partie inférieure de l'outil ou soudez plusieurs « dents » à partir de morceaux de métal ou de morceaux de fil épais.
6. Fabriquez un trépied à partir de tuya métalliques.
7. Installez une poulie, un treuil et un moteur pour remonter l'outil du puits.
8. Attachez le câble à la sonde et assemblez la structure.

La valve de la sonde mérite une attention particulière. Dans les projectiles de petit diamètre, on utilise une valve à bile. Une bile métallique d'un diamètre légèrement supérieur à la moitié du diamètre de la sonde fer l'affaire.

Si vous ne trouvez pas de bile appropriée, vous pouvez en fabriquer une à partir de matérriaux disponibles. Par exemple, à cette fin, on utilise souvent un mélange de plombs de chasse et de résine époxy, la forme de coulée étant assurée par une quelconque balle en plastique ou en caoutchouc pour enfant.

Le clapet à palette de la sonde est constitué d'un morceau de métal rond qui obstrue l'ouverture au fond du tube, ainsi que d'un ressort qui le maintient en position fermée.

En bas, on soude une rondelle avec un trou dont le diamètre est inférieur à la taille de la bile, afin qu'elle ne s'échappe pas. Dans le même but, en haut, à une certaine distance de la grille de protection, on place une butée – un morceau de métal qui limite le mouvement de la bile vers le haut. Le treillis métallique empêche les gros morceaux de terre de tomber de la sonde.

La bile de la valve ne doit pas descendre en dessous du niveau du bord tranchant ou des dents métalliques, sinon elle amortira la force d'impact. D'autre part, il ne faut pas faire les « dents » trop longues, sinon elles empêcheront une partie du sol de pénétrer dans la sonde.

Dans le tiers supérieur du corps de la sonde, on découpe une fenêtre. Elle sera nécessaire lorsque la sonde pleine devra être vidée de la terre accumulée à l'intérieur.

Pour fabriquer une valve à bile pour la sonde, il faut une bile métallique d'environ 60 mm de diamètre. On peut se procurer un tel élément à partir d'un grand roulement.

L'autre variante de la valve – est le clapet à palette. On le fabrique à partir d'un morceau de métal. Le clapet à palette ressemble à une porte ronde fixée sur un ressort dans la partie inférieure de la sonde. Lorsque le projectile se déplace vers le bas, le clapet s'ouvre sous la pression du sol, puis le ressort le referme et retient le sol à l'intérieur. Parfois, ce clapet est renforcé par un morceau de caoutchouc, mais ce n'est pas obligatoire.

Si lors du forage avec une curette artisanale on constate qu'elle ne capture pas assez de terre, il faut peut-être simplement modifier un peu la conception. Parfois, il faut élargir un peu l'ouverture inférieure de l'appareil. Si l'outil est trop léger, il faut le alourdir.

Pour cela, on remplit parfois la partie supérieure de la sonde de béton. Mais on peut aussi simplement fixer un poids supplémentaire sur la partie supérieure avec une liaison mobile.

Le trépied pour le forage par battage peut être fabriqué à partir d'un tube métallique, mais pour une utilisation de courte durée, un bois solide convient également, par exemple une poutre de 150-200 mm.

Sur les sols visqueux, une variété de tire-boue sans clapet peut s'avérer efficace. Le sol dense se tasse à l'intérieur de l'outil et y est retenu naturellement. On nettoie un tel appareil par une étroite ouverture verticale sur le côté.

Si la possibilité et la nécessité se présentent, il convient de fabriquer deux tire-boue différents pour les utiliser sur différents sols. Le tire-boue est également utilisé pour nettoyer le puits fini du sable et de la saleté. Mais dans ce cas, il n'est pas nécessaire de fabriquer un outil aussi grand ; un appareil d'une longueur d'environ 0,8 à 1,0 mètre fera l'affaire.

Construction d'une machine de forage à tarière

Le cadre d'un tel appareil peut être réalisé sous forme de trépied, mais on le fait souvent à partir de rails verticaux fixés sur un socle et reliés en haut par une structure horizontale. Le cadre de la machine doit maintenir solidement la colonne de travail composée de l'outil de forage et des tiges de prolongement lors de leur retrait du puits.

Le schéma montre clairement la structure d'une installation de forage sur châssis métallique avec une tête d'injection, un foret, un treuil électrique et un motoréducteur (+)

Le foret est fabriqué de la manière suivante :

1. Sur un tronçon de tube métallique étroit d'environ 1,5 mètre de long, on soude quelques spires de bande métallique pour former une sorte de filetage hélicoïdal.
2. Aux extrémités de la tarière, on fixe des lames dont les arêtes tranchantes doivent être inclinées par rapport à l'horizontale.
3. Les lames sont affûtées.
4. À l'extrémité supérieure du foret, on visse ou on soude un té à filetage intérieur.
5. On prépare des tronçons de tube métallique du même diamètre que le tube de la tarière, afin d'allonger ultérieurement la colonne de forage. Ce sont les tiges.
6. Sur ces morceaux de tube, on taille un filetage pour les assembler, ou on perce un trou pour les fixer avec une goupille d'arrêt.

Cependant, pour rallonger la tige de forage, on utilise également avec succès un raccord à manchon ou à verrou. Le derrick de forage peut être fabriqué à partir de tubes métalliques, de profilés en U ou de bois. L'essentiel est qu'il maintienne solidement la colonne de forage.

Dans la partie supérieure du cadre, on installe une poulie reliée à un treuil pour soulever la colonne de tubes avec l'outil de forage. On considère qu'un derrick n'est nécessaire que pour le forage de puits de plus de huit mètres de profondeur. Une petite structure peut être forée sans lui, mais les travaux seront tout de même plus difficiles.

Le rallongement de la tige de forage alourdit considérablement la colonne, c'est pourquoi on utilise un moteur électrique avec treuil pour la soulever. Si un forage « humide » est prévu, la rotation du foret se fait également à l'aide d'un moteur électrique.

Les spécialistes considèrent qu'un appareil standard d'une puissance de 2,2 kW à 60-70 tours, qui peut être alimenté par une prise secteur standard de 220 V, est l'option optimale pour ces objectifs. Les modèles de type 3MP 31,5, 3MP 40 ou 3MP 50 pourraient convenir.

La tête d'injection est un élément qui permet de transmettre le couple moteur du moteur électrique à la tige de forage. Elle assure également l'injection de la boue de forage dans le puits. Les tiges de forage sont fixées sur la partie mobile de cet appareil. Un raccord étanche spécial est prévu pour la boue de forage.

Le schéma montre la construction de la tête d'injection pour une foreuse de petite taille. Le fluide de rinçage est injecté dans le puits par le raccord latéral (+)

Étant donné que la tête d'injection est constamment en mouvement pendant le forage, une fabrication de mauvaise qualité peut entraîner une rupture très rapide. Pour éviter cela, deux règles doivent être respectées : utiliser uniquement de l'acier à haute résistance pour sa fabrication et garantir un jeu minimal entre les éléments statiques et mobiles de l'appareil.

Comme déjà mentionné, il n'existe pas de règles très strictes pour la construction de foreuses artisanales pour puits. Le plus souvent, on construit une structure hybride qui permet d'utiliser à la fois la méthode par câble (battage) et le forage rotatif.

Dans une telle construction, le même châssis est utilisé, permettant de passer d'une méthode à l'autre sans aucune modification structurelle.

Il s'agit d'une variante de foreuse de type combiné, utilisable aussi bien pour le forage par battage que pour le forage à la tarière.

Si vous souhaitez vous consacrer professionnellement au forage de puits, il est préférable d'acheter toutes les pièces à l'extérieur plutôt que de les fabriquer vous-même, ou de les louer. Vous pouvez commander ces éléments auprès d'un tourneur expérimenté. Vous devrez acheter un moteur électrique fiable avec réducteur, ainsi qu'une motopompe, un tuyau et un flexible si vous prévoyez de réaliser des travaux avec pression hydraulique.

Il est préférable de fabriquer le châssis et le foret après avoir acquis la tête d'injection, le moteur électrique et le treuil. Cela permettra d'ajuster correctement et rapidement toutes les parties de l'installation les unes aux autres. Pour pouvoir ajouter des tiges plus longues sur le foret, il est recommandé de réaliser le châssis avec une marge d'environ 3,3 m.

Pour la fabrication de la tête d'injection et des verrous, il faut utiliser de l'acier de qualité, car ces pièces de la structure supportent les charges les plus élevées pendant le forage.

La tête d'injection pour une foreuse artisanale peut également être fabriquée soi-même, mais il est plus simple et plus fiable d'utiliser un modèle industriel de cet appareil.

L'acier trempé ne convient pas très bien à la fabrication de foreuses artisanales, car après traitement, il nécessite un meulage supplémentaire. Il est préférable d'utiliser de l'acier ordinaire. Pour les tiges, il est recommandé d'utiliser un filetage trapézoïdal plutôt que conique.

Elle possède des propriétés de résistance suffisantes, et tout tourneur peut réaliser ce type de filetage. En revanche, pour fabriquer une tige à filetage conique, il faudra chercher un spécialiste.

Pour un forage à plus de 30 mètres de profondeur, il est recommandé de fabriquer les tiges à partir de tubes d'une épaisseur de paroi de 5 à 6 mm. Les tubes ordinaires d'une épaisseur de 3,5 mm pourraient ne pas supporter ces charges. Pour fabriquer la foreuse, il est préférable d'utiliser de l'acier ordinaire plutôt que de l'acier allié, afin d'éviter des problèmes lors du soudage.

Pour forer des sols durs, il est judicieux d'utiliser un trépan de forage industriel à haute résistance. L'utilisation d'un outil à trois lames donne de bons résultats. Son fonctionnement repose sur une rotation cyclique, ce qui permet d'ameublir le sol de manière très efficace.

Les outils de forage pour les travaux manuels existent en différentes conceptions. On distingue les modèles à cuillère et les modèles en spirale, ainsi que le trépan. Les forets à cuillère sont efficaces dans les sols plastiques : limon sableux, limon, argile. Le tranchant de ce foret est généralement en forme de godet. On peut fabriquer soi-même un tel foret à partir d'un tube de diamètre approprié.

Sur les loams denses, on peut également utiliser un foret en spirale. Cet appareil ressemble par sa conception à un tire-bouchon, et l'élément coupant – fourchu, dit en queue d'aronde. En alternative au foret en spirale, on peut utiliser un analogue de foret à glace, mais il peut être moins efficace.

Sur les roches dures, le trépan avec un angle d'affûtage de 110 à 130 degrés est le plus performant. Le trépan peut avoir des formes très variées, car il est conçu pour briser des roches de dureté variable.

Le trépan de forage convient pour travailler sur des sols durs et mous. On peut fabriquer un tel foret à partir de matériaux de récupération.

Pour forer des coupes géologiques complexes, il est parfois préférable d'utiliser un forage en deux étapes avec deux forets différents. On commence par un forage avec un foret étroit, d'un diamètre d'environ 80 mm. Après ce forage d'exploration, on utilise un foret de plus grand diamètre pour obtenir un puits de la taille souhaitée.

La capacité de levage du treuil doit être d'au moins une tonne. Outre le treuil électrique, certains artisans installent immédiatement un second treuil, mécanique. Il est plus efficace dans certains cas, par exemple si le tubage se bloque. Il est recommandé d'utiliser deux boîtiers de commande différents pour le moteur électrique et le treuil.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Vidéo n°1. Aperçu visuel d'une foreuse fabriquée maison :

Vidéo n°2. Version d'une foreuse de type combiné pour le forage par percussion-câble et à la tarière :

Vidéo n°3. Utilisation d'une cuillère de forage pour le forage par percussion-câble :

Une installation de forage artisanale – n'est pas un appareil trop complexe, laissant une marge de manœuvre à l'ingénierie. Mais il faut se rappeler que les nœuds et mécanismes d'un tel dispositif subissent des charges importantes pendant le forage. Par conséquent, les matériaux doivent être solides et le travail doit être effectué du mieux possible.

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