Défauts de construction courants des appareils de forage rotatifs et leurs solutions
En tant qu'équipement essentiel pour le forage de puits en génie civil, les foreuses rotatives sont largement utilisées dans les sols sableux, cohésifs, limoneux et autres strates. Elles sont fréquemment employées dans les travaux de fondation, notamment pour les fondations continues et le renforcement des fondations. Cependant, lors de travaux de longue durée, des anomalies sont inévitables en raison des conditions géologiques, des pratiques d'exploitation et de l'usure du matériel. Cet article récapitule les défauts courants rencontrés lors de l'utilisation des foreuses rotatives et propose des méthodes de traitement ciblées pour une application sur site.
Pannes courantes et méthodes de traitement
(1) Effondrement du forage
Lors du coulage du béton, si le niveau de coulis à l'intérieur du tubage monte brusquement et déborde, puis redescend rapidement avec formation de bulles d'air, un effondrement du forage est à suspecter. On peut le vérifier à l'aide d'un marteau de mesure de profondeur : si le marteau, initialement suspendu à la surface du béton, s'enfonce et ne peut être retiré, ou si la profondeur mesurée diffère sensiblement du niveau réel du béton, l'effondrement est confirmé.
Les principales causes sont les suivantes : une mauvaise étanchéité autour du pied du tubage, entraînant des fuites d’eau et une baisse anormale du niveau d’eau dans le forage ; dans la construction de rivières à marée, la marée montante réduit la différence de hauteur d’eau et ne parvient pas à maintenir la pression hydrostatique d’origine ; et des charges importantes ou des vibrations mécaniques autour du tubage perturbant le sol environnant.
Mesures de traitement : identifier d’abord la cause et prendre des mesures de contrôle ciblées, telles que le maintien ou l’augmentation de la pression d’eau interne, la suppression des charges lourdes à proximité et l’évitement des vibrations, afin de prévenir tout effondrement supplémentaire. Utiliser ensuite une pompe à boues pour retirer le sol effondré du forage. Si l’effondrement cesse, le coulage normal peut reprendre. En cas d’effondrement mineur, remblayer au-dessus de la zone effondrée, optimiser les propriétés du coulis, augmenter la pression d’eau et approfondir l’encastrement du tubage avant de poursuivre le forage. En cas d’effondrement important, remblayer immédiatement la totalité du forage avec du sable ou du gravier fin mélangé à de l’argile, suspendre les travaux, identifier la cause première et ne reprendre le forage qu’après la mise en place de mesures de protection efficaces. Si la zone d’effondrement est superficielle, une méthode de tubage profondément encastré peut être utilisée, le sol environnant étant compacté avant la reprise du forage.
(2) Déviation du forage
Si une inclinaison ou une courbure du forage est constatée, il convient d'en analyser la cause, comme une géologie hétérogène (alternance de terrains durs et mous) ou une charge déséquilibrée sur la tige de forage, puis d'appliquer une correction ciblée. En général, il est possible de maintenir l'outil de forage au niveau de la zone déviée et de procéder à des alésages successifs pour rétablir la verticalité. Si la déviation est importante, il faut remblayer la zone déviée avec un sol cohésif et reprendre le forage une fois le sol tassé et compacté.
(3) Sur-élargissement et rétrécissement
En cas de sur-élargissement ou de striction, il convient de privilégier la prévention de l'effondrement et le contrôle du mouvement de l'outil de forage afin d'éviter toute variation anormale du diamètre. La striction est principalement due à une usure importante du trépan non réparée à temps, ou à la présence de sols meubles et de mudstones argileux qui gonflent au contact de l'eau. Pour les problèmes liés à l'usure, il est recommandé d'inspecter régulièrement le trépan et de procéder rapidement à un rechargement dur. En présence de couches gonflantes, il est conseillé d'utiliser une boue de forage de haute qualité à faible perte de filtration pour la protection des parois. Si une striction s'est déjà produite, il est recommandé de balayer la section stricte à plusieurs reprises en effectuant des mouvements de va-et-vient du trépan jusqu'à ce que le diamètre soit rétabli aux spécifications.
(4) Enrobage et enfouissement des mors
Le bourrage et l'enfouissement du trépan surviennent généralement lors du forage rotatif à circulation directe (y compris avec des appareils submersibles) et du forage à percussion. Dans ces cas, il convient de vérifier rapidement la viscosité du fluide de forage, le débit d'entrée/sortie des déblais, le diamètre intérieur des tiges de forage et l'état du système d'évacuation des déblais, tout en contrôlant la vitesse de pénétration. En cas de bourrage important, il faut interrompre immédiatement le forage, retirer le trépan, nettoyer soigneusement les déblais, puis reprendre l'opération.
(5) Blocage de l'embout
Le blocage du foret est fréquent lors du perçage à percussion. En cas de blocage, il est strictement interdit de forcer l'extraction. Commencez par soulever délicatement. Si cela ne fonctionne pas, utilisez un petit outil à percussion pour frapper la partie bloquée, ou combinez percussion et aspiration pour déloger les déblais autour du foret. Une fois le foret libre, retirez-le lentement.
(6) Bit tombé ou corps étrangers
Si un foret ou un objet tombe dans le trou, utilisez immédiatement des outils de pêche adaptés, tels que des fourchettes, des hameçons et des boucles de corde. Si l'objet est enfoui sous des sédiments, commencez par dégager les sédiments environnants selon les méthodes décrites précédemment, puis procédez à sa récupération une fois que l'outil entre en contact avec l'objet.
Mesures de sécurité sur les chantiers
En aucun cas, le personnel ne doit pénétrer dans un forage non tubé ou sans autre dispositif de protection permettant de gérer les anomalies. Si l'entrée dans un forage tubé ou protégé est inévitable, la présence de gaz nocifs doit être vérifiée au préalable et un équipement de sécurité complet doit être fourni pour prévenir l'exposition à des substances toxiques, les risques de noyade et d'ensevelissement par effondrement. Les opérations ne peuvent débuter qu'une fois la sécurité du personnel pleinement assurée.
La construction d'engins de forage rotatifs est une technique relativement récente, et l'expérience pratique continue demeure essentielle. Les problèmes rencontrés lors de la construction doivent être analysés et documentés de manière systématique afin d'établir des procédures de réponse standardisées pour des situations similaires à l'avenir. À mesure que l'utilisation des engins de forage rotatifs se généralise, les techniques de construction associées gagneront en maturité et les processus de gestion des incidents se standardiseront, contribuant ainsi au bon déroulement des travaux de fondation.
