Comment s'effectue la pose de canalisations sans tranchée : particularités de la méthode + exemple de travail

Lors de la construction de nouvelles canalisations, ainsi que lors de la réparation ou du remplacement d'anciennes lignes de communication, la pose sans tranchée est activement utilisée.

La diversité des méthodes permet de choisir la solution optimale en fonction de la complexité du terrain ou de la densité du bâti.

Dans cet article, nous vous présentons en détail les méthodes de pose sans tranchée des canalisations et leurs caractéristiques distinctives.

Avantages et spécificités de la pose sans tranchée

Les avantages évidents par rapport aux travaux de terrassement lors du creusement de tranchées sont les aspects suivants :

• réduction des délais d'exécution ;
• minimisation des coûts de remise en état ;
• maintien du fonctionnement normal des infrastructures ;
• réduction de l'impact sur les zones écologiquement sensibles.

Le choix de la méthode de pose sans tranchée de la canalisation dépend du diamètre du puits nécessaire, des caractéristiques du paysage et des sols, du matériau des tuyaux posés, de la présence ou non de réseaux existants.

Les plans d'eau naturels, les infrastructures de surface et souterraines, les espaces verts et les constructions ne sont pas affectés si les travaux de construction de canalisations sont effectués par la méthode sans tranchée.

Il existe de nombreuses options de mise en œuvre, mais on peut distinguer quatre méthodes principales : la réhabilitation, le fonçage et le forage de sol, le forage horizontal dirigé.

Rénovation et remplacement de canalisations par la méthode de réhabilitation

La méthode de réhabilitation est utilisée dans les cas où l'inspection a révélé la nécessité de remplacer totalement ou partiellement la canalisation existante.

Grâce à la réhabilitation, les problèmes suivants sont efficacement résolus :

• l'encrassement des tronçons de canalisation et la formation de fissures ;
• la destruction des embranchements locaux par les racines d'arbres ;
• la menace de rupture des tuyaux due à la corrosion.

Selon l'état des canalisations et les objectifs fixés, on recourt à la technologie du relining ou de la rénovation.

Technologie du relining ou “tube dans le tube”

Le relining est une variante de réhabilitation utilisée pour les canalisations dans lesquelles une réduction légère du diamètre est possible. Si la durée de vie réelle des tuyaux métalliques est épuisée et que l'on craint qu'ils fonctionnent jusqu'à la prochaine rupture, ils sont d'abord nettoyés des dépôts de calcium, de rouille et de sable.

On prépare une gaine en polyéthylène ayant l'apparence d'un manchon, qui est d'abord remplie intérieurement d'une composition polymère répartie uniformément sur toute sa longueur. Ce bas polymère est déployé à l'intérieur du tuyau sous pression d'eau ou d'air, tout en le retournant sur lui-même pour que la composition préalablement appliquée adhère aux parois de la canalisation.

Une fois que le manchon a rempli tout le segment de la canalisation usée, sous l'effet de la température, on réalise le processus de polymérisation. Il en résulte une augmentation à la fois de la résistance des canalisations et de leur capacité de débit.

Une autre technique de rechemisage implique la pose de nouveaux tubes en polypropylène à l'intérieur des anciens existants. Cette méthode permet de remplacer les canalisations en acier, céramique, amiante-ciment, fonte, béton et béton armé d'un diamètre de 200 à 315 mm.

Le relining – une méthode rapide et économique pour rénover les canalisations et augmenter leur débit, malgré une légère réduction du diamètre intérieur des tuyaux.

Il faut cependant tenir compte du fait qu'au niveau des raccords de tubes en PVC, un joint d'environ 15 mm se forme, et à partir de celui-ci, il est nécessaire de mesurer l'écart entre le diamètre intérieur du tuyau ancien et la surface extérieure du nouveau tuyau.

Grâce à la faible résistance hydraulique des tuyaux en plastique, la capacité de débit ne se détériore pas malgré la réduction du diamètre.

Renouvellement des canalisations par la technologie de rénovation

Une autre option de réhabilitation est la rénovation. Elle diffère du relining par une approche beaucoup moins respectueuse des réseaux existants, qui sont détruits et compactés dans le sol, créant ainsi une enveloppe protectrice pour la nouvelle canalisation, qui a souvent un diamètre plus grand.

Lors de l'utilisation de la technologie de rénovation, les segments usés de l'ancienne canalisation sont détruits et enfoncés dans le sol, créant ainsi une enveloppe protectrice supplémentaire pour les nouvelles canalisations.

Pour une telle pose de canalisations sans tranchée, un équipement spécialisé est nécessaire — on utilise une machine à percussion pneumatique avec un cône d'expansion muni d'arêtes de coupe. La vidéo sous l'article montre clairement comment le cône traite un tuyau en acier de 6 mm d'épaisseur.

Le mécanisme de travail est fixé à un câble de traction, puis les modules de tuyaux en PVC sont assemblés par étapes, dont la longueur peut varier de 600 à 1000 mm — en fonction de la largeur du puits. Le tuyau pneumatique est connecté au compresseur, puis, avec le câble de sécurité, il est passé à travers les modules assemblés.

L'entrée de la canalisation à remplacer est élargie et la machine à percussion pneumatique y est introduite. En se déplaçant dans les réseaux, elle les brise tout en tirant derrière elle le matériau de pose.

Méthodes de fonçage de sol

Le refoulement du sol est également réalisé avec un grand nombre de variantes. Il s'agit de la technique de microtunnelage, de l'utilisation de marteaux pneumatiques, du forage dirigé à la tarière, du perçage dirigé et non dirigé.

Chacune de ces méthodes de pose sans tranchée est demandée et pertinente en fonction de l'emplacement des réseaux.

Fourreau pour tuyaux ou méthode de forage non dirigé

Dans cette méthode, le tube de gaine est enfoncé dans le sol, tandis que le sol est extrait simultanément. Le plus souvent, des tarières sont utilisées pour l'extraction, plus rarement de l'air comprimé ou un lavage à l'eau.

Le perçage non dirigé s'applique à tout type de sol, bien que des difficultés puissent survenir dans le cas de sols non cohérents et en présence de grosses pierres, lorsque le tube de gaine est comprimé par le sol ou que sa progression est bloquée.

Lors de la phase de préparation des travaux, le tube de revêtement est positionné dans la fouille exactement sur l'axe du forage. En raison d'éventuels obstacles, la trajectoire peut être corrigée en utilisant deux tubes, dont l'un est choisi d'un diamètre plus grand que nécessaire, et à l'intérieur duquel on pose une ligne de tubes du diamètre requis.

Le tube extérieur sert en quelque sorte de gaine et protège le pipeline actif, ce qui est pertinent dans les cas où la pose est effectuée sous des voies ferrées ou de tramway, ainsi que sous des autoroutes à forte charge.

L'une des installations les plus courantes pour la pose sans tranchée de lignes de tubes de petit diamètre. Les avantages de l'installation – compacité et facilité de transport.

La différence de diamètre est généralement de 150 à 250 mm, et l'espace entre les tubes doit être comblé par un mortier ciment-sable. Cela réduit la pression du sol sur le tube actif, diminue la charge due au trafic, et assure également une protection contre l'influence d'autres réseaux situés à proximité.

La longueur des segments de tubes de revêtement varie de 3 à 12 mètres ; lors de la pose, ils sont soudés successivement.

Différences du forage dirigé

Cette méthode se distingue du forage non dirigé par l'utilisation supplémentaire de déflecteurs — des plaques en acier fixées à l'avant du tube de revêtement. Elles sont soulevées à l'aide de vérins hydrauliques, corrigeant ainsi la direction du forage.

L'installation de forage dirigé du sol UPGK-40U peut être utilisée dans des puits d'un diamètre allant jusqu'à un mètre avec un couvercle de regard jusqu'à 600 mm.

Dans les deux cas, une boue bentonitique est utilisée pour réduire le frottement ; après la pose du pipeline, elle est pompée et, après filtration, peut être réutilisée.

Plus de détails sur la technologie de pose de tubes par forage peuvent être lus dans cet article.

Utilisation de marteaux pneumatiques dans les sols denses

L'utilisation de marteaux pneumatiques pour le forage du sol est la méthode la moins chère, la plus rapide et la plus efficace, grâce à la précision relativement élevée du passage sans tranchée.

Cette méthode ne nécessite pas la fabrication de butées supplémentaires pour les vérins hydrauliques, elle utilise un équipement petit et facile à transporter, et impose des exigences minimales pour la préparation du chantier.

Un marteau pneumatique d'une telle puissance est utilisé pour percer des trous d'un diamètre de 155 mm sans élargisseur à 245 mm avec l'utilisation d'un élargisseur.

Grâce à l'air comprimé, une énergie de frappe suffisante est développée, sous l'effet de laquelle un tube en acier ouvert d'une longueur allant jusqu'à 80 mètres est enfoncé dans des sols à haute résistance. La vitesse moyenne de pose est de 15 mètres par heure. Après la pose, les tubes sont nettoyés du sol à l'eau et à l'air comprimé. Les tubes de grand diamètre sont nettoyés manuellement.

Avantages de la technologie de microtunnelage

Le processus de microtunnelage est entièrement automatisé. Les tubes de revêtement et de travail sont fabriqués non seulement en acier, mais aussi en céramique, en fibre de verre, en fonte et en béton armé. La distance moyenne de creusement sans repositionnement de la station de vérin est comprise entre 100 et 250 mètres.

Les complexes de microtunnelage permettent de poser des gaines en acier et en béton armé d'un diamètre allant jusqu'à 1700 mm dans des sols contenant des blocs rocheux et des inclusions rocheuses.

La distance de forage varie en fonction du type de sol, de la puissance du cadre de poussée dont est équipé le complexe de microtunnelage, ainsi que du matériau des tubes utilisés — selon la force de compression que le tube peut supporter.

Utilisation d'installations de forage directionnel à vis

L'utilisation d'installations de forage à vis constitue une alternative peu coûteuse au microtunnelage. Ces installations permettent de poser des tubes de revêtement avec une grande précision et dans le respect de la pente prévue, ce qui est pertinent pour les réseaux gravitaires.

Les sables mouvants et les grosses inclusions solides du sol peuvent constituer une limitation à l'application. La distance de creusement ne dépasse généralement pas 80 mètres.

La longueur maximale du forage avant le repositionnement de l'équipement de forage à vis – environ 80 mètres. La distance dépend également de la résistance du tube de revêtement.

L'utilisation de vis à arbre creux permet d'effectuer le forage sans excavation d'une fosse de réception.

Méthode de forage horizontal dirigé

Il s'agit probablement de la méthode la plus coûteuse parmi toutes celles existantes en matière de pose de canalisations sans tranchée, mais aussi la plus haute technologie.

On recourt au forage horizontal dirigé non seulement lorsqu'il est nécessaire de forer sur de longues distances et de poser des tubes de grand diamètre, mais aussi dans les cas où l'on doit poser un petit tronçon de canalisation de faible diamètre à proximité immédiate de propriétés privées ou d'objets de valeur culturelle.

Au cours du processus, on utilise un fluide de forage qui assure la réduction du frottement lors du tirage de la conduite, le maintien du sol excavé en suspension pour éviter l'écrasement du matériau posé, le refroidissement et la lubrification de l'équipement, ainsi que l'évacuation du sol excavé vers la surface.

La boue de forage est préparée en diluant dans l'eau de la bentonite — un minéral naturel avec un ensemble d'additifs spéciaux. La suspension obtenue empêche l'effondrement des canaux, élimine la nécessité d'un pompage partiel ou total des eaux souterraines, car elle peut remplir ses fonctions même dans les sols perméables.

Le forage dirigé horizontal dans des sols saturés en eau nécessite un contrôle précis de la pression et du débit de la boue de forage, ainsi que l'utilisation d'additifs spéciaux dans sa préparation.

Comme l'eau pour la préparation de la boue est prélevée dans des plans d'eau situés à proximité immédiate, il est nécessaire de tenir compte de la présence de sels minéraux et du pH des eaux souterraines, car ces paramètres peuvent affecter la stabilité de la suspension. Cette approche permet d'éviter une érosion non contrôlée.

La réalisation des travaux de forage dirigé horizontal peut être divisée en plusieurs étapes :

• planification de la trajectoire de forage ;
• préparation du site de travail ;
• réalisation du trou pilote ;
• étape d'élargissement du trou ;
• tirage inversé ;
• restauration du site.

Examinons chaque point du plan.

Phase de planification et calcul de la trajectoire du puits

Avant le début du forage, il est nécessaire de calculer et de planifier la trajectoire de passage du trou.

Prendre en compte non seulement la longueur et la profondeur du trajet, mais aussi les obstacles probables, tels que :

• la compactibilité du sol, sa porosité et son adhésivité ;
• la teneur en humidité et le niveau des eaux souterraines ;
• la présence de grosses pierres et de roches ;
• les structures souterraines adjacentes à la zone de forage.

Les risques possibles sont déterminés et des notifications sont envoyées aux services d'urgence et à la Direction de la sécurité routière (GIBDD).

Même lors de la pose de canalisations sur une courte distance, il est nécessaire de calculer avec précision la trajectoire du trou et de prendre en compte les risques possibles.

Un dessin de la trajectoire de forage est réalisé ou un marquage est effectué directement sur la surface du site. Dans une approche d'ingénierie sérieuse, les angles d'entrée et de sortie de la foreuse sont pris en compte, ainsi que les rayons de courbure minimaux admissibles de la tige de forage.

La plus grande charge sur l'installation se produit lors de l'élargissement simultané du trou pilote et de la pose du pipeline, c'est pourquoi les calculs sont effectués en tenant compte de la puissance de l'équipement.

Organisation du site de forage horizontal dirigé

L'ensemble de forage dirigé horizontal (FDH) est livré sur site, déchargé et positionné sur le lieu de travail. Il est nécessaire de vérifier l'angle d'inclinaison du châssis de forage et de procéder à l'ancrage de l'installation.

Sans un tel ancrage, la foreuse elle-même, son entraînement et le châssis de forage s'usent plus rapidement, il ne faut donc pas négliger la fixation. Ensuite, il convient d'effectuer un test de démarrage du mélangeur de suspension et des moteurs de l'installation, et de vérifier la stabilité des raccords des flexibles du système hydraulique.

Réalisation du puits pilote

Le forage pilote consiste à parcourir toute la longueur de la trajectoire du puits avec un petit diamètre, suffisant pour tirer la tige de forage. Le premier segment est chargé dans la tige de guidage, le raccord fileté est abondamment lubrifié et connecté à la tête de forage — un dispositif composé d'un émetteur du système de localisation, de la pale de forage elle-même, ainsi que d'un filtre d'alimentation en suspension.

Ensuite, on procède à l'injection de la solution de bentonite et au réglage de la pression — cela est nécessaire pour s'assurer que la suspension passe à travers les flexibles dans la tige de forage, pénètre dans le puits, le filtre et les buses de la tête de forage, puis ressort avec la pression souhaitée.

L'opérateur de la machine réalise l'orifice d'entrée perpendiculairement à la surface du sol par rapport à l'axe longitudinal de la tête de forage, puis effectue le forage en allongeant progressivement la tige de forage.

Une petite équipe d'opérateurs, un minimum d'intervention sur le paysage existant, une vitesse élevée de construction de pipelines – des arguments de poids en faveur du forage horizontal dirigé (HDD).

L'opérateur du système de localisation relève les positions, la profondeur et l'angle de forage, vérifie par rapport à la trajectoire prévue et reporte sur le plan la trajectoire réelle, si une réorientation est nécessaire. Une fois que la tête de forage apparaît au point de sortie, le forage pilote est terminé.

Étapes de l'élargissement du puits et de la pose du tunnel

Au cours du forage pilote, un puits d'une largeur de 75 à 100 mm est formé, ce qui est généralement suffisant pour la pose de canalisations de petit diamètre. Si le diamètre du puits est plus étroit que nécessaire, on tire un alésoir (reamer) dans la direction opposée.

Souvent, cette étape est combinée avec la pose des canalisations, alors on installe un pivot (swivel) derrière l'élargisseur rotatif pour éviter que le matériau posé ne se torde.

Dans certains cas, compte tenu des efforts nécessaires pour le tirage, l'élargissement du puits est effectué séparément de manière à ce que la taille du tunnel permette la pose du matériau du diamètre requis.

Le tirage en retour est également effectué avec injection de fluide de forage afin de réduire le frottement du matériau contre les parois du puits. Au fur et à mesure que la tige est tirée sur la longueur d'une barre, l'opérateur HDD arrête l'injection de suspension, stoppe la rotation et déconnecte la barre, puis reprend le fonctionnement de la machine.

La procédure est répétée jusqu'à ce que l'élargisseur apparaisse à l'orifice d'entrée du puits.

Achèvement des travaux et restauration des espaces verts

Une fois la pose sans tranchée du pipeline achevée, le moteur de la machine est éteint, la tige de communication posée est déconnectée, les connecteurs, le pivot et le filtre sont retirés.

Tous les accessoires sont nettoyés de la terre, traités avec un lubrifiant résistant à l'eau. Les résidus de suspension sont pompés, la fosse est comblée et, si possible, le paysage naturel ou proche du naturel est restauré.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Forage d'un puits avec des moyens de fortune sur une propriété privée :

Vidéo sur l'application de la méthode de relining :

Principe de rénovation – destruction de la conduite en acier :

Instructions pas à pas pour l'utilisation de l'installation compacte de forage directionnel :

L'application des méthodes de pose de canalisations sans tranchée implique l'utilisation d'équipements spécialisés et de certains accessoires. Toutefois, sur de courtes distances, on peut forer un trou de 50 à 100 mm de diamètre avec des appareils électriques ordinaires. L'important est d'effectuer les calculs correctement.

Si vous avez encore des questions, si vous avez trouvé des lacunes dans notre contenu ou si vous pouvez le compléter avec des informations précieuses, veuillez laisser vos commentaires dans la section sous l'article.