TECHNIQUES SANS TRANCHÉE
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Fonçages
Forage Horizontal Dirigé
Direct Pipe®
Microtunnelage
Tunnelage
Pourquoi privilégier les méthodes de pose sans tranchée ?
Dans un environnement de plus en plus peuplé, nous devons minimiser chacun de nos impacts.
L’installation de réseaux énergétiques et utilitaires souterrains par des techniques sans tranchée est de plus en plus mis en avant pour faciliter la densification des réseaux tout en préservant les zones les plus sensibles. Les techniques de pose sans tranchée permettent en effet de préserver le patrimoine existant et d’installer les réseaux de manière plus pérenne y compris dans des zones jusqu’alors inaccessibles.
Choisir la technique la plus appropriée est déterminant dans la réussite d’un projet.
Les différentes techniques sans tranchée
Chaque traversée sans tranchée est unique. Plusieurs techniques de franchissement existent, chacune avec ses spécificités et ses avantages.
Fonçages
Forage Horizontal Dirigé
Direct Pipe®
Microtunnelage
Tunnelage
Le choix de la technique se fait en fonction des besoins du client, des spécificités de l’ouvrage à installer, de la règlementation en vigueur ainsi que des contraintes géologiques et géotechniques du site. Après une analyse approfondie par des spécialistes, une technique se dégage, soit techniquement, soit économiquement.
Fonçage / forage horizontal
Des techniques efficaces pour des linéaires réduits
Les techniques de fonçage, qui permettent un gainage du trou à l’avancement, peuvent paraître plus rudimentaires mais sont très efficientes dans certains terrains et contextes. Elles permettent de franchir un obstacle en réalisant un tracé droit entre deux fouilles. Pouvant être équipées de systèmes de guidage basiques, ces techniques restent ainsi destinées à des ouvrages rectilignes, de longueur maximale de l’ordre de 120m.
Il existe trois principales techniques
Le fonçage à la tarière
Le fonçage au marteau fond de trou
Le battage
Fonçage à la tarière
Utilisé dans les terrains meubles, le fonçage à la tarière est une technique qui consiste à pousser depuis une niche de lancement un tube acier dans le terrain, tout en excavant les sols en place à l’aide d’une tarière hélicoïdale.
La progression est réalisée par un outil situé à l’avant des tubes, au front de taille, et qui excave les terrains par rotation.
L’essentiel du fonçage à la tarière
Avantages
Linéaires réduits
Trou foré maintenu à l’avancement
Terrains adaptés
Terrains meubles
Roche tendre
Terrains grossiers (avec matériel adapté)
Dimensions
Diamètres de 300mm à 1400mm
Longueurs inférieures à 140m
Fonçage au marteau fond de trou
Pour les formations rocheuses ou à la blocométrie importante, la « tête de forage » classique est remplacée par un marteau pneumatique qui broie les terrains devant lui.
Ce broyat est ensuite évacué par une tarière jusqu’à la niche de lancement. Le creusement progresse tube après tube jusqu’à atteindre la niche de réception.
L’essentiel du fonçage au marteau fond de trou
Avantages
Linéaires réduits
Franchissement de terrains rocheux ou contentant des blocs
Trou foré maintenu à l’avancement
Terrains adaptés
Graves à galets et blocs
Roches
Dimensions
Diamètres de 350mm à 1200mm
Longueurs inférieures à 120m
Battage
Plus basique et non guidée, cette méthode consiste à frapper depuis la niche de lancement un tube à front ouvert dans le terrain.
Cette technique est néanmoins assez pertinente dans des configurations de faible linéaire et potentiellement en présence de nappe. Au fur et à mesure de sa progression, le tube se rempli du terrain en place jusqu’à atteindre la niche de réception.
Le tube est ensuite vidé du terrain, par des méthodes hydrauliques ou mécaniques, laissant en place un fourreau acier prêt à accueillir le réseau / la canalisation.
L’essentiel du battage
Avantages
Coût moindre
Trou foré maintenu à l’avancement
Terrains adaptés
Sols meubles et fins
Sols meubles et graveleux
Dimensions
Diamètres de 300mm à 1400mm
Longueurs inférieures à 80m
Forage Horizontal Dirigé (FHD)
Une technique d’exécution rapide avec un impact environnemental limité
Le Forage Horizontal Dirigé (FHD) a, généralement, pour avantage d’être rapide à mettre en œuvre et intéressant d’un point de vue économique. Le FHD est une technique très répandue pour franchir des obstacles tels que des rivières ou des routes, et consiste à forer directement depuis la surface du sol, selon un tracé prédéfini en forme d’arc inversé.
Le Forage Horizontal Dirigé se déroule généralement en 3 étapes
Le trou pilote qui construit le profil du forage, tige après tige, permettant de relier le point d’entrée au point de sortie,
Les alésages qui permettent d’élargir le diamètre du trou en une ou plusieurs passes, jusqu’à ce que son diamètre soit de 30% à 50% plus grand que le réseau et / ou la conduite à installer. Si le diamètre du trou pilote est suffisant, il est possible qu’aucun alésage ne soit nécessaire.
Le tirage qui est la phase d’installation dans le trou alésé du réseau et / ou de la conduite, préalablement assemblée en surface, en une seule section.
Les fluides de forage
Un fluide de forage est systématiquement injecté dans le trou foré à chaque étape d’un FHD (trou pilote, alésage et tirage final). Ce fluide permet de lubrifier et refroidir les outils de forage, de stabiliser le trou foré, et surtout de transporter les débris de sol en dehors du trou foré.
Le fluide est injecté sous pression par le biais d’un train de tige et ressort à l’intérieur du trou au niveau des outils de forage. Il s’agit généralement d’un mélange d’eau douce et de bentonite, mais sa composition, quantité et densité peuvent être adaptés en fonction des caractéristiques du sol et des contraintes du site.
Il existe également des fluides de forages plus élaborés, à base de polymères ou encore d’eau de mer, qui peuvent être très utiles sur des projets d’atterrage.
L’essentiel du Forage Horizontal Dirigé (FHD)
Avantages
Rapidité d’exécution
Installation directe de la canalisation
Travaux réalisés depuis la surface
Impact environnemental limité
Terrains adaptés
Sables (<2 mm)
Limons
Argiles
Roches homogènes non fracturées
Dimensions
Diamètres de 50mm à 1400mm
Longueurs de 10m à 5000m
Direct Pipe®
Une technologie innovante pour les traversées complexes
Le Direct Pipe®, de Herrenknecht AG, est une technique innovante qui combine les avantages du forage dirigé et du microtunnelage. Il permet de travailler depuis la surface sans terrasser de puits profonds aux extrémités, et de bénéficier pour le creusement de la technologie du microtunnelage, qui permet de passer dans quasiment tous types de terrains avec une précision inégalée.
Cette technique est particulièrement bien adaptée aux projets d’atterrages car elle limite au minimum les besoins en moyens offshore. Elle est également pertinente sur les traversées traditionnelles où les conditions géologiques ne permettent pas d’envisager la mise en œuvre d’un forage dirigé.
Installation directe des tubes par Pipe Thruster
Le Direct Pipe permet l’installation directe de tubes acier (nus ou revêtus) selon un profil en arc inversé, du même type que ceux réalisés en forage dirigé. L’outil de creusement connecté en tête du tube acier est un microtunnelier de type AVN, tandis que la force de poussée nécessaire à sa progression lui est transmise par le tube acier, lui-même poussé depuis la surface par un Pipe Thruster. Situé au niveau du point d’entrée en terre, le Pipe Thruster saisit le tube acier, par tranche de 5m, par le biais de « mâchoires circulaires » et permet d’appliquer sur le tube une force de poussée longitudinale pouvant aller jusqu’à 750 tonnes sans l’endommager. En cas de besoin, plusieurs Pipe Thrusters peuvent être mis en série afin de multiplier la force de poussée.
Le tube acier est assemblé à la surface en une ou plusieurs sections, selon les conditions du site, l’idéal étant de limiter le nombre de soudures intermédiaires pendant le creusement. Ainsi, un Direct Pipe® de grande longueur peut être installé sans que l’on dispose de tout le linéaire en recul du franchissement. Chaque tronçon de tube acier doit être équipé au préalable de toutes les connexions nécessaires pour opérer le microtunnelier fixé au-devant (énergie, conduites de marinage, lubrification, communication…).
Enfin, le tube acier installé par Direct Pipe peut constituer l’ouvrage définitif, mais peut également servir de gainage pour des réseaux qui seront installés à l’intérieur.
L’essentiel du Direct Pipe®
Avantages
Travaux réalisés depuis la surface
Grande force de poussée
Adaptabilité à tous types de terrains
Stabilité de l’ouvrage
Emprise réduite
Terrains adaptés
Tous types de terrains
Dimensions
Diamètres : DN750 à DN1500 (30’’ à 60’’)
Longueur : 400m à 2000m
Microtunnelage
Une technique de creusement précise et adaptable
Technique de creusement la plus sophistiquée, la technique du microtunnelage est applicable dans une grande variété de formations géologiques et permet un contrôle très précis des principaux paramètres mécaniques ou hydrauliques du creusement mais aussi de la trajectoire du tir. Cette technique présente notamment l’intérêt de maintenir mécaniquement la galerie creusée à l’avancement et offre une grande flexibilité sur la géométrie, dans les trois dimensions, des ouvrages.
La machine employée, le microtunnelier, est dans la grande majorité des cas de type AVN : une machine à marinage hydraulique qui permet à la fois le contrôle de la pression hydraulique au front de taille et la circulation des déblais vers la surface.
Les terrains creusés maintenus à l’avancement
Le microtunnelage consiste à creuser une galerie à partir d’un puits de lancement et de foncer à la suite du microtunnelier, à son avancement, des buses en béton, en PRV ou en acier. Au fur et à mesure du creusement, c’est donc l’ensemble du microtunnel qui est mis en mouvement par un banc de poussée installé dans le puits de lancement.
Un fluide de lubrification, injecté à l’extrados du microtunnel, permet la lubrification de son ensemble afin de limiter les efforts de friction entre la galerie et le terrain creusé.
L’essentiel du microtunnelage
Avantages
Précision et possibilité de réaliser des géométries complexes
Terrains creusés maintenu à l’avancement
Ouvrages étanches et potentiellement visitables après achèvement
Pertinence pour les réseaux gravitaires
Terrains adaptés
Applicable dans la quasi-totalité des conditions géotechniques
Dimensions
Diamètres de 500mm à 4000mm
Longueurs pouvant atteindre 2000m
Tunnelage
Une technique adaptée aux ouvrages de grand diamètre et de long linéaire
Similaire à la technique du microtunnelage dont cette dernière est dérivée, le tunnelage permet de creuser des ouvrages de plus gros diamètre. Cette méthode permet également l’emploi de plusieurs technologies de machines pour une plus grande maîtrise du creusement et permet de limiter encore plus les interactions sol – structure.
Contrairement au microtunnelage, des éléments préfabriqués appelés « voussoirs » sont posés à l’avancement du creusement et par l’intérieur de l’ouvrage pour constituer le corps du tunnel. Cet assemblage de voussoirs, plutôt que le fonçage d’anneaux complets, facilite considérablement la construction de tunnels de gros diamètres.
Le tunnelier prenant ensuite directement appui sur la partie de l’ouvrage déjà construite pour assurer son avancement, cette technique permet également la construction d’ouvrages de très grands linéaires.