Comment réaliser la pose de tuyaux par la méthode de perforation : règles techniques et conseils d'experts

Si les réseaux souterrains traversent une route ou des voies ferrées, le démantèlement de ces ouvgages peut être extèmement difficile, voire immpossible. La pose de tuyaux par la méthode du poinçonnage permet de résoudre ce problema. Cette méthode est netement plus simple et moins coûteuse à mettre en œuve.

Pour ceux qui souhaitent savoer comment les tuyaux sont posés dans le sol sans endommager les revêtements de surface, sans démolir de bâtiments ni déplacer d'objets mobiles, nous vous dévoilerons les spécificités de la technologie. Vous apprendrez ici quel équipment est utilisé lors des travaux et de quelle manère les poinçonnages sont effectués.

Outre la méthode principale, nous avons décrit des alternatives de pose de tuyaux dans le sol par la technologie sans tranchée, et avons joint des schémas, des sélections de photos et des vidéos.

En quoi consiste la méthode du poinçonnage ?

La méthode du poinçonnage désigne une technique permettant d'obtenir un trou sans excavation ni extration du sol, en le compactant.

Cette méthode convient à la pose de structures en acier. Le diamètre peut varier de 100 à 500 mm, la longueur du trou de 30 à 50 m. Le poinçonnage sous une route est l'une des méthodes de pose sans tranchée les plus demandées.

C'est ainsi que sont installées les branches souterraines de l'adduction d'eau, de l'assainissement, et que l'on amène jusqu'au terrain le gaz de réseau.

Le poinçonnage dirigé est utilisé pour la pose :

• réseaux en métal et en plastique ;
• des fourreaux dans lesquels on place ensuite les tuyaux de gaz et d'eau ;
• des fourreaux pour câbles électriques, téléphoniques, etc.

Le poinçonnage n'est pas utilisé uniquement dans les cas où il est nécessaire de traverser sans dommage une route ou des voies ferrées.

Cette méthode convient pour percer des trous vers un puits (à condition que son diamètre soit d'au moins un mètre et demi), vers le sous-sol d'une maison, ou pour faire passer des câbles sous un objet relativement petit, etc.

Le plus souvent, la perforation dirigée est réliée dans une couche de sol argileux sous divers types de routes, par exemple sous une autoroute ou une voie férrée. Pour cela, on utilie un groupe de pousée à vérin hydraulique, par exemple une instalation telle que Ditch Wich P80.

De plus, un emsemble d'alésieurs, de tiges, de tétes et d'autes outils nécéssires aux travux de forage sera réquis.

Une centale hydraulique est obliatoirement utilée. L'effort nécéssire est fourni par un vérin hydraulique ; la puisance acéptable de l'unité est d'envion 36 tonns. Le fonctonement de la centale doit être asuré par un mouteur à combuston interne. Pour surveiler le déroulement des travux dans la couche de sol, des dispositis de locaisation sans fil sont employés.

À tire d'exempe, on peut examier le fonctonement du disositif de locaisation Eclips. Une sonde est placée dans la tête de forage, qui transmet des informations sur le déroulement des travux de forage.

La perforation dirigée est l'une des méthoes les moins coûteuses de pose de canalisasions sans tranchée sous une route ou d'autes structurs similaires – (+)

Les informations parvienent au locaisateur. Là, les donéés sont anylisées, ce qui permet de détermier la position excate de l'outil de forage dans la couche de sol, l'angle d'inclinaison de la tête de forage, la conformité de son movement par rappot au plan de travail éabli au préalable. En même temps, l'état de la pile de la sonde qui transmét les informations est contrôlé.

La tête de forage est conçue de telle sote qu'une partie de sa surface est inclinée. Cela améliore la producivité, mais a un impat sur la qualité des travux.

En raison du biseau, lors de la progression dans la couche de sol, la position de la tête s'écarte constamment de la direion de l'effort. L'opérateur doit constamment corriger la trajecoire de la tête en se référant aux résultats de la localisation.

Pour que l'outil se déplace strictement en ligne droite, il est nécessaire de le faire tourner à une vitesse constante. La première étape de la perforation commence dans la fosse de départ et se termine dans la fosse de réception. Ici, au lieu de la tête de forage, on fixe un élargisseur conique sur l'appareil.

Ce dispositif traverse le forage horizontal formé en sens inverse, ce qui permet de l'élargir et de compacter ses parois.

Pour effectuer la pose de tuyaux sans tranchée par la méthode de perforation, il est nécessaire de réaliser au préalable deux fosses : une fosse de départ et une fosse d'arrivée (ou de réception).

Ensuite, on insère dans le long trou ainsi obtenu un tuyau du diamètre nécessaire ou un fourreau pour la pose des réseaux. Selon la situation, on peut poser plusieurs tuyaux au lieu d'un seul. Les étapes suivantes consistent à poser ces réseaux et à les raccorder au système général.

Pendant les travaux préparatoires, il est également nécessaire de prévoir un lieu de stockage des tuyaux, qui doit se trouver à proximité du lieu de forage.

Généralement, une aire de stockage pour les tuyaux est prévue à côté du trou de départ. Les dimensions de cette aire dépendent de la longueur des tuyaux, qui peut atteindre six mètres. Il est souhaitable que les tuyaux choisis pour la pose soient stockés à l'horizontale. Cela facilitera le montage et réduira le risque d'endommagement de la structure.

De plus, il faut assurer des voies d'accès à la fosse de départ afin de pouvoir acheminer sans entrave les matériaux et les engins nécessaires aux travaux.

La méthode de perforation dirigée permet de poser avec succès dans un fourreau métallique aussi bien des tuyaux en plastique que des tuyaux métalliques. On effectue d'abord une perforation pilote, puis un compactage en sens inverse, l'introduction du fourreau, puis la pose des tuyaux.

Tout d'abord, on effectue une reconnaissance préliminaire du lieu des travaux sur le terrain. Les spécialistes utilisent pour cela la documentation du projet, sur la base de laquelle, ainsi que des résultats de l'analyse de l'objet, un plan d'exécution de la perforation est établi.

S'il est nécessaire d'effectuer une perforation sous un objet soumis à des charges de transport importantes (voies de tramway, autoroute, chemin de fer, métro, etc.), les tuyaux sont posés dans des fourreaux spéciaux.

S'il est nécessaire de poser plusieurs câbles sous la route, on commence par poser un tuyau ou un fourreau dont le diamètre permet de contenir tous les réseaux nécessaires.

Un tel fourreau doit avoir un diamètre supérieur d'environ 15 à 20 cm à celui des tuyaux. On place d'abord le fourreau, puis on y monte les tuyaux, et l'espace entre ces canalisations est remplit d'un mortier pour lequél on peut utliser du ciment M-100 bon marchée. Les fourreaux réduisent les charges sur les canalisations souteraines et dimunent le risqué de les endomager.

Hydro-poinçonnage, vibro-poinçonnage et refoulement

On distingue l'hydroperçage et le vibroperçage. Dans le premier cas, on utlise comme outil de refoulement du sol un jet d'eau qui, sous une fortr pression, jaillit d'un embout spécial.

Cette méthod est particulièrement effcace sur les sols sablueux non cohésifs, facilment érodables sous l'acton du jet. Elle permet de réaliser un trou d'environ 50 cm de diamètre en un temp minmal. Cependt, la lonugeur maxmale du forag pour l'hydroperçage est de 30 m.

Le vibroperçage, comme son nom l'indique, est réalisé à l'aide d'une acton vibratoire. L'appareil utlisé pour le perçage emloie des instaltons de battag-vibrage-enfoncemnt avec des excitateurs de vibratons lonitudnales dirigées.

L'enfoncmnt statique est combiné à l'acton d'impulsons de choc du vibromarteau sur le sol. Cette méthod est utlisée sur les sols sablueux saturés en eau et peu humides, aussu bien pour la pos de tuyaux que pour leur extracon. Le diamètre du forag peut atindre 50 cm et sa lonugeur 60 m.

La méthod de refoulement est réalisée à l'aide de vérins, tout com le perçage. Mais dans ce cas, le tuyau est dirigé dans le sol avc une extréité ouverte. Au fur et à mesur de l'avncmnt de la structur, un bouchon de sol dnes se forme dans le tuyau, qui est ensuit retiré.

Pour réaliser ce type de travux, on utlise de deux à huit vérins hydrauliques pussants (de 200 à 400 tonns), pour le fonctonnmnt desquels il est nécesaire d'instaler une paroi de butée avc un cadre et un casq.

Le refoulement du sol – est une méthode de pose de tuyaux sans tranchée, réalisée à l'aide d'installations hydrauliques spéciales de haute puissance.

En une seule équipe, ce dispositif peut parcourir jusqu'à 10 mètres de sol, et la longueur totale du forage ne dépasse gnéralemnt pas 80 mètres. Si une tracée pls longe est nécessaire, elle est divisée en sectons distincts de 80 mètres maximm.

Cette méthod necessite également la réalisation de puits de départ et d'arrivée, dans lesquels on instale la hydraulique nécessaire.

Le percment de chaque section est effectué deu fois : dans le sens aller, puis dans le sens retr. Le contrôle du fonctonnmnt des mécanismes et de la qualité du refoulement est assuré par un opérateur situé dans l puit.

Techniquemnt, cette méthod est plus complexe qu'un simple perçage, mais elle peut être appliquée sur pratiquemnt tous les sols. Le diamète de la structur peut atindre 172 cm. L'extracton du carotte formé à l'intérieur du tuyau peut être effectuée à la main ou par des moyens mécanisés.

Avantages de la méthode du poinçonnage

La popularité de la méthode du forage dirigé s'explique par ses avantages significatifs par rapport aux autres options de réalisation de ce type de travaux. Par exemple, le forage est réalisable à tout moment de l'année, les températures élevées ou basses de l'air extérieur et du sol n'ont pas d'importance majeure.

L'un des avantages du forage dirigé est que les travaux peuvent également être réalisés sur des terrains à niveau élevé de nappe phréatique

Le fonctionnement de l'installation ne nécessite pas l'utilisation de boue bentonitique, d'injection d'eau ou de boue de forage dans le puits. C'est un appareil compact et puissant, doté d'un système de sécurité électrique fiable. Il est facile à transporter sur le site et à installer. De plus, sa taille compacte ne l'empêche pas de fonctionner avec des performances élevées.

Les méthodes de pose de canalisations sans tranchée, comme le forage dirigé, peuvent être utilisées avec succès aussi bien en été qu'en hiver

Les délais de travaux sont également plus courts qu'avec d'autres méthodes. Même si le terrain où le forage est effectué présente un niveau élevé de nappe phréatique, il n'est pas nécessaire de mettre en œuvre des mesures de drainage.

Lors du passage du cône d'élargissement, le compactage des parois de la tranchée est également effectué, ce qui évite des travaux supplémentaires à cet égard.

Réalisation du poinçonnage sur différents sites

La complexité et la vitesse de ce type de travaux dépendent largement des conditions, c'est-à-dire du terrain et des caractéristiques de l'objet sous lequel le forage est réalisé. Pour un forage sous une voie ferrée, des formalités assez importantes sont généralement nécessaires. Il faut d'abord obtenir l'accord d'un certain nombre de services ferroviaires.

L'utilisation du forage dirigé en milieu urbain permet de préserver l'intégrité des voiries, afin de minimiser les coûts et de ne pas perturber la circulation

En Russie, il faut s'adresser aux services ECh, ShCh, RTS NODG, PCh et autres services de l'OAO «RJD». Les contrats de maîtrise d'œuvre technique et pour l'installation de paquets de sécurité sont obligatoirement conclus. Toute la documentation d'exécution doit être approuvée et remise aux autorités ferroviaires.

Un dossier de documents est remis à la direction de la voie à la fin du cycle de travaux de pose de canalisations. En ville, le forage sous la route est très demandé pour la pose de nouveaux réseaux, en particulier dans les zones abritant des monuments historiques.

Cette méthode permet non seulement de maintenir la circulation normale sur les routes, mais aussi d'éviter la destruction de la chaussée ancienne lorsqu'il est nécessaire de poser des tuyaux sous ces zones.

La restauration d'un tel objet peut être complexe, voire impossible. Dans les lotissements de maisons de campagne, la pose des réseaux par la méthode de perforation permet d'effectuer tous les travaux avec des dommages minimes aux objets déjà existants : routes, clôtures, etc.

Évaluation des alternatives

Outre la méthode du forage dirigé, il existe d'autres options pour l'installation de réseaux dans le sol sans creuser de tranchées. Parfois, une alternative peut s'avérer plus appropriée que le forage, tout dépend de la situation spécifique.

Le forage dirigé horizontal, également appelé forage incliné dirigé, est utilisé pour la pose de conduites sous pression et sans pression. Le forage par cette méthode s'effectue depuis la surface du sol. Le diamètre du trou doit être de 30 à 50 % plus grand que les dimensions des tuyaux que l'on prévoit d'y installer.

Le trou n'est pas élargi immédiatement, mais en plusieurs étapes. On utilise une boue bentonitique qui se mélange au sol meuble et facilite son évacuation du puits. De plus, ce fluide de travail sert à refroidir l'outil de forage et, par la suite, il forme une couche sur les parois du puits qui les protège de la destruction.

Pour pomper la boue bentonitique usagée, on utilise un aspirateur de boue. Après le pompage, la boue inutile doit être transportée à la décharge pour une élimination ultérieure. Si les travaux sont correctement exécutés, on obtient un puits propre aux parois solides.

Les foreuses pour ce type de travaux possèdent différentes caractéristiques, telles que le couple de torsion et l'effort de traction. La longueur des tuyaux qui seront posés dans l'épaisseur du sol en dépend, et peut atteindre 1000 mètres.

Le diamètre admissible des tuyaux – 120 cm. Le forage dirigé horizontal permet de poser aussi bien des tuyaux métalliques que des tuyaux en plastique.

Le forage est effectué selon une trajectoire pré-calculée, le mouvement de l'outil de forage est contrôlé à l'aide d'un système de localisation. L'angle d'entrée peut varier entre 26 et 34 degrés.

Un autre indicateur important lors de l'utilisation du forage dirigé horizontal – la courbure des tiges, qui peut être de 6 à 12 %, cela dépend de leur type. Une autre méthode populaire de pose de tuyaux sans tranchée – le forage à la tarière. Pour l'exécuter, on utilise une unité hydraulique spéciale agissant comme un vérin.

On commence par creuser les fosses de départ et d'arrivée. La profondeur de chacune doit être d'un mètre de plus que le niveau de pose de la canalisation. Dans la fosse de départ, on descend l'unité hydraulique qui fait tourner la tarière et les tubes de refoulement. En conséquence, une partie du sol est évacuée et on obtient un puits pour le tuyau.

Ensuite, on installe les tuyaux, les fourreaux, etc. à l'intérieur. La longueur maximale de pose n'est généralement que de 100 mètres, mais le diamètre des canalisations peut atteindre 172 cm, les indicateurs dépendent largement du type de sol sur lequel le forage est effectué.

La méthode de poussée des fourreaux en acier est souvent utilisée lorsqu'il est nécessaire de poser des tuyaux ou des fourreaux de grand diamètre par des méthodes sans tranchée

Pour contrôler le déroulement des travaux lors du forage à la tarière, on utilise un laser qui garantit l'angle d'inclinaison correct de la tarière et permet de suivre la direction du forage avec une grande précision. Une fois que la tarière atteint la fosse d'arrivée, on la retire du puits formé dans l'ordre inverse.

Le microtunnelage – est une méthode de pose de canalisations sans tranchée de haute précision, réalisée à l'aide d'un bouclier de tunnelier spécial.

Pour déplacer l'appareil, on utilise une station de vérinage de haute puissance. Elle agit sur la colonne de tuyaux en béton armé qui sont reliés au bouclier. Progressivement, la longueur du puits est augmentée, donc la longueur de la colonne est augmentée en ajoutant des éléments en béton armé.

Pour la pose de tuyaux en béton armé et en acier, on utilise la méthode de microtunnelage. Elle est réalisée à l'aide d'un bouclier de tunnelier spécial qui désagrège le sol.

Cette méthode nécessite également la préparation préalable de deux fosses, la distance entre elles pouvant varier de 50 à 500 mètres. L'installation de vérinage doit être descendue dans la fosse de départ à une profondeur correspondant au niveau de pose des canalisations. Si la longueur du puits dépasse 200 mètres, on utilise généralement une station de vérinage intermédiaire.

Le bouclier de tunnelier désagrège le sol, qui est ensuite évacué par de l'eau ou une solution de bentonite arrivant par les conduites d'alimentation. Le liquide usé, mélangé aux particules de sol, est transporté vers un bassin de décantation par les conduites d'évacuation. Une fois que le bouclier de tunnelier atteint la fosse d'arrivée, les travaux peuvent être considérés comme terminés.

Les méthodes de pose de canalisations sans tranchée sont réalisées à l'aide d'un équipement spécial de haute puissance. Le respect précis de la technologie garantira un puits fiable.

L'équipement est démonté et retiré. La méthode du microtunnelage permet d'installer non seulement des tuyaux en béton armé, mais aussi des tuyaux en acier. Un système de navigation composé d'un laser, d'une cible et d'une roue de mesure est utilisé pour contrôler la bonne exécution des travaux.

Pour les tronçons longs (plus de 200 m), un système laser électronique équipé d'un niveau hydrostatique est considéré comme efficace, car il fournit des informations précises sur la profondeur de pose des tuyaux indépendamment de la température de l'air à l'intérieur de la structure.

Les subtilités du choix de la méthode appropriée

Le mode de pose des réseaux par forage horizontal est choisi dès la phase de conception du processus spécifique. Si la pose de canalisations sans tranchée est réalisée dans le cadre de la construction d'un ouvrage, par exemple d'un immeuble résidentiel, les travaux peuvent faire partie du projet de construction global.

Lors de la conception, les informations suivantes sont prises en compte :

• la longueur des réseaux à poser sans tranchée ;
• le diamètre du fourreau ou du tuyau ;
• le matériau dont sont faits les réseaux ;
• la profondeur à laquelle les tuyaux doivent être posés ;
• le type de canalisation (sous pression ou gravitaire) ;
• la possibilité de réaliser des puits de départ et d'arrivée d'une profondeur appropriée ;
• les voies d'accès au site des travaux ;
• la présence d'une zone suffisamment spacieuse pour le stockage des matériaux, des engins, etc. ;
• le niveau de la nappe phréatique ;
• les autres caractéristiques géologiques du site ;
• le plan de localisation des réseaux déjà existants sur le site.

Au cours de la construction, il est parfois nécessaire de modifier le projet déjà établi. Cela peut être dû à la volonté de réduire les coûts en utilisant, par exemple, des tuyaux en plastique au lieu de tuyaux en acier. De plus, le plan d'implantation des réseaux souterrains sur le site n'est pas toujours suffisamment précis.

Le diamètre du tuyau – est l'un des indicateurs pris en compte lors du choix des méthodes de pose sans tranchée des réseaux. Le forage doit être légèrement plus grand

Lors de l'exécution des travaux, des tuyaux ou câbles non pris en compte peuvent être découverts. Tous ces points peuvent nécessiter des modifications du projet, ce qui peut également affecter la décision concernant la méthode de forage.

Si la profondeur de pose des réseaux est faible, il existe un risque d'affaissement de la couche supérieure du sol, surtout si une boue bentonitique a été utilisée lors du forage. Dans ce cas, il est préférable d'opter pour le forage horizontal à la tarière.

Très souvent, la méthode de forage est déterminée par le type d'équipement dont dispose l'organisation qui exécute la commande.

Par exemple, si les constructeurs disposent de vérins ou d'une foreuse dirigée horizontale, cette méthode sera préférée au poinçonnage. Le plus souvent, ces changements sont dictés par des considérations de rentabilité économique.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Le processus de fonctionnement de l'appareil de poinçonnage dirigé est présenté visuellement dans la vidéo suivante :

Le poinçonnage dirigé – est une méthode de haute précision et relativement peu coûteuse pour poser des réseaux sous une route ou un autre ouvrage. Il est important de bien concevoir tous les travaux et de respecter scrupuleusement la technologie.

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