Construction de réseaux de services publics souterrains en utilisant des méthodes sans tranchée. Construction de pipelines sans tranchée

Utilisation : remplacement et réparation de canalisations souterraines. L'essence de l'invention : lors du remplacement sans tranchée d'un pipeline par un raccord de réparation, l'ancien pipeline est retiré du puits d'installation à l'aide d'un mécanisme d'impact, avec sa destruction et la formation d'un puits d'un diamètre dépassant le diamètre extérieur de l'ancien. pipeline. Ce dernier est retiré en partie jusqu'au raccord de réparation à partir de deux puits de montage opposés. Le retrait de la partie restante de l'ancien pipeline et le retrait du raccord dans un puits libre sont combinés avec l'installation d'un nouveau pipeline. 3 malades.

L'invention concerne industrie de construction et peut être utilisé pour le remplacement sans tranchée d'anciennes canalisations souterraines, pour la réparation et la reconstruction de souterrains communications techniques. Il existe une méthode connue de remplacement sans tranchée des communications souterraines (brevet RF N 2003911 C1), qui consiste à casser le pipeline à remplacer, à enfoncer ses fragments dans la masse de sol pour former un puits et à y tirer un nouveau pipeline à l'aide d'un impact pneumatique. mécanisme. L'inconvénient de cette méthode de remplacement est la nécessité d'effectuer des travaux d'excavation supplémentaires si un raccord métallique de réparation est placé sur la surface extérieure de l'ancien pipeline, ce qui nécessite des efforts énergétiques importants pour le retirer. Le mécanisme de frappe pneumatique n'est pas toujours capable de le couper. Également dans la méthode de remplacement d'une canalisation souterraine (brevet RF N 2003909), qui consiste à découper des rainures longitudinales sur l'ancienne canalisation et à appliquer des forces destructrices concentrées sur ses parois à l'aide de nervures coupantes situées sur le corps de l'outil de frappe pneumatique, en présence d'un raccord métallique de réparation sur l'ancien pipeline, un outil se coinçant en raison de la structure du raccord entièrement en fonte métallique. En pratique, dans ces cas, le sol est creusé à l'emplacement du raccord, il est enlevé, puis les travaux de remplacement se poursuivent. Cela entraîne des pertes de temps et des coûts importants. travail physique. Le plus proche de essence technique est une méthode de remplacement sans tranchée d'une canalisation souterraine (brevet RF N 2003918), qui consiste à retirer l'ancienne canalisation en cours de remplacement sous l'influence d'une charge de choc et à compacter ses fragments dans le sol, suivi de la rétraction d'une nouvelle canalisation. L'inconvénient de cette méthode de remplacement est que si le mécanisme d'impact rencontre l'accouplement métallique de réparation et qu'une charge de choc importante est appliquée, le mécanisme d'impact peut être forcé de s'arrêter au moment où il entre en contact avec l'accouplement métallique de réparation, ce qui entraînera la nécessité de travaux d'excavation à ciel ouvert et ralentir le processus de remplacement. Le problème technique résolu par cette invention est d'accélérer le procédé de remplacement d'un pipeline. La méthode de remplacement proposée, qui comprend le retrait de l'ancien pipeline et le retrait d'un nouveau pipeline à partir des puits d'installation, consiste à retirer l'ancien pipeline jusqu'au raccord de réparation de chacun des puits, puis à retirer le raccord. dans l'un des puits d'installation. Lors du retrait de l'ancien pipeline du côté du puits dans lequel le raccord est percé, il est conseillé de former un puits d'un diamètre supérieur au diamètre du raccord. Le remplacement d'un pipeline à l'aide de cette méthode accélère considérablement le temps de remplacement, car il élimine le besoin de creuser une section du tracé à l'emplacement du raccord et de l'enlever à l'aide d'un travail physique. En figue. La figure 1 montre une coupe longitudinale du pipeline remplacé par l'un des options possibles dispositifs pour la mise en oeuvre du procédé proposé. L'essence de la méthode proposée est illustrée à l'aide d'un exemple spécifique. Le dispositif mettant en œuvre ce procédé est situé à l'intérieur de l'ancienne canalisation 1 en cours de remplacement du puits d'installation 2, et est constitué d'un mécanisme de frappe 3, par exemple un poinçon pneumatique. Dans la partie tête du mécanisme d'impact 3 se trouve un expanseur 4 à section conique dont le diamètre est supérieur au diamètre interne de l'ancienne canalisation 1 et supérieur au diamètre extérieur de la canalisation nouvellement posée 5. Un câble 6 est fixé à la partie avant du boîtier du mécanisme de percussion 3, passant à l'intérieur de l'ancienne canalisation 1 et relié au mécanisme de traction 7 (par exemple, un treuil) situé dans le puits opposé 8. Sur la surface extérieure de l'ancienne canalisation 1, il y a un raccord de réparation 9. Pour mettre en œuvre ce procédé, le dispositif est placé dans le puits d'installation le plus proche du raccord de réparation 9 situé sur la canalisation 1. Méthode mise en œuvre comme suit. Sous l'action des impulsions de choc du mécanisme (poinçon pneumatique) 3 et de la force du mécanisme de traction (treuil) 7, transmises par le câble de traction 6, l'appareil se déplace le long de l'ancienne canalisation 1 jusqu'au raccord de réparation 9, cassant le l'ancien pipeline 1 avec le détendeur 4, en enfonçant ses fragments dans le sol. Après creusement de cette section du tracé, le dispositif et le mécanisme de traction 7 sont démontés et la pénétration s'effectue de la même manière avec une nouvelle canalisation qui y est fixée depuis le puits d'installation 8 jusqu'au raccord de réparation 9 (Fig. 2). Après contact avec le raccord, la pénétration se poursuit jusqu'à ce que le raccord de réparation 9 soit poussé dans le puits 2 et remplacement complet l'ancienne canalisation sur toute la section (Fig. 3). Le forage de cette section est aisé, puisque le diamètre du raccord est inférieur au diamètre du puits du côté du premier puits. Ensuite, du fait que le puits a un diamètre plus grand par rapport au diamètre de l'ancien pipeline 1 et du raccord 9, ce dernier s'enfonce facilement dans le puits d'installation 2.

6.1. FORAGE DIRECTIONNEL

Les méthodes de tranchées les plus courantes pour la construction de traversées de pipelines sous-marines, ainsi que leurs avantages, présentent un certain nombre d'inconvénients importants et ne répondent pas pleinement aux exigences modernes - le niveau requis de fiabilité structurelle et de protection de l'environnement. Les principaux inconvénients de la méthode des tranchées sont le grand volume de travaux d'excavation et de plongée à forte intensité de main-d'œuvre, la nécessité de charges lourdes et encombrantes ou d'autres moyens pour maintenir le pipeline dans la position de conception dans une tranchée inondée. Développement mécanisé couches inférieures le sol des sections côtières et du lit des rivières des traversées, notamment en combinaison avec le dynamitage, endommage l'état écologique des réservoirs. Des dégâts importants sont causés lors de la construction des croisements des principaux pipelines traversant de grandes rivières.

Une fois la construction des passages terminée, il arrive souvent que le lit des rivières ne soit pas restauré, que la plaine inondable soit inondée, que les berges s'effondrent et que le régime hydrologique soit perturbé. Les grands fleuves jouent quant à eux un rôle important. Il s'agit de frayères, d'aires d'alimentation pour les poissons et de routes de navigation.

Compte tenu de tous ces facteurs, l'une des tâches principales et de plus en plus urgentes auxquelles sont confrontés les constructeurs de pipelines principaux au cours des 20 dernières années est devenue la tâche de créer des méthodes et des technologies qui garantissent le moins de perturbations pour l'environnement, réduisent l'intensité du travail. , et réduire le temps nécessaire à leur réalisation. Ces méthodes comprennent le forage directionnel et le microtunnelage.

En Russie, l'idée de la méthode de forage incliné est née dans les années 30

années du XXe siècle. Il a été mis en œuvre lors de la pose de communications sous les routes.

Aux États-Unis, une méthode de construction de pipelines principaux répondant aux exigences modernes a été développée et mise en œuvre. Le fondateur de la méthode est l'ingénieur américain Martin Cherrington (photo 7, 8 sur l'encart couleur).

En 1971, sous le fleuve. Pejeiro en Californie, en utilisant la méthode de forage incliné, la Cherrington Corporation a posé un pipeline d'un diamètre de 115,3 mm et d'une longueur de 231,6 m. Après cela, la voie a été ouverte pour une mise en pratique généralisée de cette méthode. des passages à niveau avaient été construits, leur diamètre était passé à 1 200 mm, la longueur maximale du passage à niveau atteignait 1 800 m et la longueur totale des passages à niveau construits dépassait 800 km. À cette époque, 75 % des passages à niveau aux États-Unis étaient construits à l'aide de nouvelles technologies. .

En Russie, les constructeurs de gazoducs ont été les premiers à utiliser cette technologie, appelée forage directionnel (DND).

En 1996, en utilisant la méthode discontinue, Transneft AK a construit un passage à travers la rivière. Korjenets mesure plus de 400 m de long et 1 020 mm de diamètre.

Avantages de la méthode NNB :

la sécurité environnementale, la préservation du fond, des berges et du régime hydrique du fleuve en raison de l'exclusion des excavations sous-marines et côtières, des forages et des dynamitages, de la protection des berges et d'autres travaux ;

aucune interférence avec l'expédition ; volume minimum de sol excavé ; réduction significative du temps de construction ; réduction des coûts d'exploitation; durabilité;

une protection fiable contre les dommages mécaniques externes, y compris l'impact de la glace et des ancres des navires résultant d'une pose plus profonde du pipeline ;

il n'y a aucun risque que le pipeline soit exposé en raison de l'érosion du lit des rivières ;

possibilité de construction : à températures négatives,

sur des zones limitées UN zones de construction UN d À ah, dans des conditions exiguës,

sous les ouvrages hydrauliques et les communications profondes, dans le pergélisol.

Les inconvénients de la méthode NNB qui limitent son utilisation comprennent :

coûts ponctuels importants pour l'achat d'équipement ;

la nécessité de réaliser des forages géotechniques et des études hydrogéologiques en profondeur (jusqu'à 40 m du fond) ;

la difficulté d'excavation dans les sols de galets, de blocs, limoneux et karstiques ;

exigences accrues en matière de stabilité des pentes côtières.

Malgré toutes ses lacunes, la méthode NNB est l'une des plus progressistes dans la construction de traversées sous-marines.

Pour évaluer la possibilité et la faisabilité d'utiliser NNB, les facteurs suivants sont pris en compte :

les résultats des levés techniques, qui comprennent des levés géodésiques, des levés géologiques, hydrogéologiques, hydrométriques, hydrométéorologiques, géocryologiques, environnementaux, une évaluation de l'état du fond magnétique ;

la présence et les caractéristiques des infrastructures économiques dans la zone où se situe la transition, l'état et les conditions d'exploitation des ouvrages hydrauliques, les conditions d'influence mutuelle des différents ouvrages lors de leur exploitation ; éléments caractéristiques de la région.

Pour la construction de pipelines utilisant la méthode HDD, les rivières les plus favorables (avec la largeur accessible et la géologie du canal et des berges) ont des types de processus de canal à crêtes en ruban, à méandres latéraux et limités, ainsi que des canaux à plusieurs branches, où le canal les processus dans les branches se développent selon le même type. Il existe des problèmes associés à l'utilisation du NNB sur des rivières qui présentent des types de processus de canal sous la forme de méandres libres, de méandres incomplets et de multibranchements de plaines inondables. Ces conditions sont caractérisées par des déformations planifiées importantes et difficiles à prévoir, des plaines inondables larges et basses et des pentes côtières de différentes hauteurs, ce qui pose de grandes difficultés pour la construction non conventionnelle. Dans ces conditions, l'utilisation de filets de sécurité non conventionnels n'est autorisée que dans les cas où les paramètres du lit des rivières sont insignifiants (largeur, hauteur, état des berges, taux de leur érosion, etc.), avec prévision ultérieure des conditions. pour leur développement ultérieur et le développement de mesures supplémentaires pour les stabiliser et prévenir les processus dangereux du lit des rivières.

L'utilisation du NNB est également limitée dans les sections de rivières dont le lit et les berges sont composés de roches dépassant la catégorie de résistance IV ou de sols à forte teneur en galets (plus de 30 %) d'une granulométrie de 5 à 10 mm et de rochers.

Il existe d'autres limitations qui doivent être prises en compte lors de la décision d'utiliser ou non DNB. Par exemple, la présence de karsts, de sables inondés, de limon et de glissements de terrain dans le sol le long du tracé du pipeline.

La construction de traversées de pipelines sous-marines par méthode HDD, en fonction des caractéristiques des barrières d'eau, du type d'appareils de forage utilisés, de la technologie de forage, des paramètres de conception de l'équipement de forage et du pipeline tiré (longueur de la section courbe, diamètre, etc. ), s’effectue selon diverses schémas technologiques avec certaines différences.

L'essence de la méthode est qu'un puits est foré le long du point de passage sous le lit de la rivière, le long duquel un pipeline est tiré d'une rive à l'autre.

Ce qui est commun à tous les schémas technologiques est :

forer un puits pilote ;

expansion du puits en une ou plusieurs étapes dans différentes directions - avant et arrière ;

tirer le pipeline dans le puits développé.

La tête de forage de l'appareil NNB est inclinée de telle manière que la rotation constante de la tige de forage, combinée à la pression, crée un trou droit. Le résultat est un puits d'une courbure donnée. Une pression sans rotation fait dévier la tige de la direction spécifiée.

Lors du forage dans la roche, la rotation et la pression peuvent être combinées à l'impact du marteau. L'énergie hydraulique des jets pulsés à haute pression générés par un moteur de fond est utilisée pour extraire la roche et d'autres formations solides.

Il existe des unités de forage directionnel qui ne nécessitent pas de fluide de forage pour fonctionner, ce qui les rend particulièrement intéressantes lorsque l'espace de travail est limité.

Le dispositif de contrôle du processus de forage est situé derrière le trépan du train de tiges. Lors de vos déplacements dans un puits, les informations obtenues grâce à son aide permettent de suivre la trajectoire et la direction du forage. Ces informations sont enregistrées en permanence par un système informatique au sol. Dans un deuxième temps, dans le sens inverse ou avant, le puits pilote est agrandi par forage. L'expansion est effectuée autant de fois que nécessaire pour agrandir le puits jusqu'au diamètre de la conduite à poser. Dans le cas d'un alésage direct, la tige de forage est fixée à la fois devant et derrière l'alésoir. L'expanseur est tiré à travers et un dispositif (tracteur, poseur de canalisations) maintient la traction du côté sortie tandis que le couple et la rotation sont appliqués du côté entrée. L'élément d'alésage pour forage par jet est placé devant l'élément d'alésage et permet de maintenir le puits ouvert pour la circulation du fluide de forage. Pour aléser un trou pilote à un grand diamètre, un stabilisateur non rotatif est placé derrière l'alésoir pour centrer correctement la tige de forage dans le trou. Les tiges de forage sont alternativement étendues pendant le processus de forage, et le chariot de la machine fournit un mouvement de translation et de rotation au train de tiges. Un émerillon est fixé à l'extrémité de sortie du train de tiges ; il est nécessaire d'assurer la traction. Dans le cas d'un alésage inversé, l'appareil de forage tire l'alésoir dans la direction de l'entrée du puits et applique une force de traction et de rotation.

Avant de tirer le pipeline, si nécessaire, le puits est calibré (nettoyage et renforcement des parois) à l'aide d'un détendeur cylindrique. Le diamètre final du puits préparé doit être d'au moins 25 % supérieur au diamètre du pipeline tiré. Le pipeline est tiré dans la tranchée préparée. Avec des parois de puits stables, l’étape de tirage peut être combinée avec la dernière étape d’expansion. Le duker est assemblé à l’extrémité de sortie du puits et soudé en une seule unité. Une tête spéciale est reliée au siphon puis fixée au train de tiges. Le train de tiges est retiré à l'aide d'un appareil de forage et les tiges de forage sont retirées au fur et à mesure que le siphon est tiré.

Les principaux paramètres du mécanisme d'alimentation de la plate-forme de forage, qui caractérisent son efficacité, sont la force d'alimentation vers l'avant et vers l'arrière. Le principe de fonctionnement de l'appareil de forage est la rotation et le mouvement alternatif du train de tiges.

Dans le tableau 10 montre les paramètres de certaines installations fabriquées aux USA

Jusqu'en 1979, des installations de première génération existaient. Les principales différences entre les technologies NCD de première et de deuxième génération sont les suivantes.

La technologie de première génération comprend une série de processus en constante évolution, collectivement appelés technologie en deux étapes - « technologie de train de tiges de forage et de lavage 1 », basée sur l'utilisation de deux chaînes : un train de tiges de forage et de lavage. Un train de tiges de petit diamètre (73 mm) équipé d'une petite turboforeuse fait avancer le train de tiges jusqu'à la distance maximale possible ou jusqu'au point où le taux de pénétration diminue lorsqu'il devient impossible de donner la direction requise au turboforeuse. À ce stade, le tubage ou le train de tiges de rinçage est poussé dans le puits autour du train de tiges. La colonne de lavage est poussée vers le turboperceur. Puis l'avancée du train de tiges reprend et la pénétration s'effectue par avance télescopique.

Le rinçage ou le tubage est utilisé pour réduire la charge sur le train de tiges, éliminer la possibilité de coincement du train de tiges et empêcher le train de se plier sous l'influence de la pression axiale. Plus tard, la colonne de rinçage a été utilisée pour agrandir le puits et passer à travers le pipeline.

L'utilisation de turboforets puissants de grand diamètre est impossible en raison de l'effondrement des roches dans les parois du puits dû aux vibrations.

La technologie de deuxième génération repose principalement sur l’utilisation d’un train de tiges modifié et est appelée technologie du train de tiges de travail. Dans ce cas, le forage est réalisé en une seule étape ; élimine le besoin de deux colonnes.

Cherrington Corporation a développé un train de tiges à circulation externe qui permet de forer sur de longues distances (plus de 1 200 m) sans utiliser de train de tiges de circulation. C'est une bonne description du train de tiges.

Pour surmonter les problèmes d'effondrement des parois du forage, une partie de guidage (les 30 premiers m du train de tiges) constituée d'un alliage antimagnétique à haute résistance a été développée. Le problème des vibrations provoquées par le turboforet a été résolu en le remplaçant par un trépan hydraulique, qui détruit la roche devant lui et garantit que l'outil de travail avance sans rotation. De plus, la configuration et l'emplacement des buses sur le trépan ont été modifiés, ce qui a permis d'obtenir une destruction maximale de la roche en utilisant une quantité minimale de fluide de forage. Les turboforeuses sont encore utilisées, mais uniquement dans les roches dures, où le sol peut supporter des turboforeuses de grand diamètre qui transmettent un couple élevé, avec un poids mort de 450 kg.

Ce nouvelle technologie a conduit à de nouveaux progrès, notamment le fait que le forage dirigé peut désormais être utilisé dans diverses roches, telles que le gravier, la pierre concassée, le calcaire et le granit, avec une dureté allant jusqu'à 150 000 kg/cm 2.

Le processus de forage avec une installation sans forage comprend quatre étapes (photo 9) :

forer un puits pilote ; expansion du puits vers l'avant ou vers l'arrière ; bien calibrage ; tirant le siphon vers l'arrière.

Dans un premier temps, un puits pilote est foré, dont le diamètre est inférieur au diamètre du siphon.

Le diamètre du puits pilote ne dépasse pas 20 cm. Le forage peut être réalisé à l'aide, par exemple, d'un jet cutter, qui utilise l'énergie hydraulique du fluide de forage pour éroder les roches. Lors du forage pilote, différents systèmes de navigation sont utilisés pour guider le puits le long d'une trajectoire donnée depuis son entrée jusqu'à sa sortie.

La deuxième étape consiste à agrandir le puits jusqu'à la taille requise. Le diamètre du puits doit être 30 à 50 % plus grand que le diamètre du pipeline. Pendant le forage, il ne devrait pas y avoir de situation dans laquelle le diamètre de tout appareil passant à travers le puits serait égal au diamètre du puits. La taille de ces appareils doit être nettement inférieure au diamètre du puits. L'expansion peut se faire de deux manières :

1) expansion vers l’avant. Avec cette méthode, l'alésoir de forage est poussé de l'entrée du puits jusqu'à sa sortie à l'aide d'un train de tiges. L'expanseur, situé du côté de l'entrée, coupe les roches lors de sa rotation, augmentant le diamètre du puits et sa circularité par rapport au plan de face ;

2) expansion vers l’arrière. Avec cette méthode, l'expandeur est déplacé de la sortie à l'entrée à l'aide d'un appareil de forage.

La troisième étape du forage est l'étalonnage. Une fois que le puits a été agrandi jusqu'au diamètre requis, un tambour d'alésage ayant le même diamètre que le pipeline est tiré à travers le puits. Le puits sera ensuite calibré et débarrassé de toute interférence pouvant exister dans le puits agrandi. Il y a des couteaux aux deux extrémités de l'alésoir qui permettent à l'alésoir de couper et d'éliminer les explosions qui peuvent rendre difficile le déplacement de l'alésoir dans le puits.

La quatrième étape consiste à tirer le pipeline. La tête du dragueur est reliée aux tiges de forage descendant du puits jusqu'à l'appareil de forage. Le corps de traînage est doté d'un connecteur pivotant qui permet à la tête de se plier afin que le pipeline puisse passer dans le puits. De plus, le dragger est équipé d'une tête de coupe à l'avant, de sorte que lorsqu'il rencontre un obstacle à l'intérieur du puits élargi, les tiges de forage peuvent tourner et la tête de coupe peut éliminer l'obstacle et ouvrir la voie pour tirer le pipeline à travers le Bien.

Le système de poussée du pipeline se compose d'une pince de serrage, d'un dispositif d'ancrage, d'un système de support de pipeline, d'un système de poulie et d'un treuil. Ce système est situé du côté de la sortie du puits et est conçu pour faciliter le fonctionnement de l'appareil de forage lors du déplacement du pipeline à travers le puits. Le système de poussée peut être utilisé pour différents diamètres de tuyaux.

Une solution de bentonite est utilisée comme mélange de forage qui élimine les particules de la roche développée sous forme de suspension, qui peut ensuite être filtrée dans un système de régénération. La solution bentonite remplit les fonctions suivantes :

érosion du sol et retrait du puits ; refroidissement et lubrification des outils de coupe; renforcer les parois du puits pendant la réalisation des travaux ; réduction du frottement du pipeline de travail contre les parois du puits et lors de son passage ;

réduisant le risque d'endommagement possible du revêtement isolant du pipeline lors de son passage.

Pour préparer le fluide de forage, on utilise de la bentonite, une roche constituée de matériaux argileux. Pour une utilisation dans NNB, une argile ayant une structure lamellaire et cristalline est requise. Cette condition est mieux remplie par la montmorillonite de sodium (bentonite). Ce matériau est utilisé car il possède la capacité unique d’absorber de l’eau jusqu’à 5 fois sa propre masse et de gonfler jusqu’à 12 fois son volume d’origine. Pour être utilisée dans le forage, la bentonite doit répondre à certaines exigences de qualité, qui sont obtenues par un traitement et un nettoyage appropriés.

Pour maintenir l'intégrité du puits et améliorer le glissement lors du forage et du tirage, il est nécessaire d'effectuer trois simples, mais très règles importantes: contrôle de l'eau utilisée ; contrôle de la viscosité ; contrôle de la perte de liquide; contrôle de la viscosité du fluide de forage.

L'eau utilisée pour préparer le fluide de forage doit avoir un pH compris entre 8,0 et 8,5.

A toutes les étapes de durcissement, il est nécessaire de maintenir la viscosité requise pour renforcer efficacement le sol et préserver le forage de la destruction.

La perte excessive d’eau provenant du fluide de forage est à l’origine de nombreux problèmes lors du forage des puits. Plus la perte en eau est importante, plus le risque de fragilisation du sol est grand, jusqu'à sa destruction et la formation d'un bouchon (colmatage du puits).

Le résultat optimal de l'utilisation de la bentonite dans un fluide de forage est obtenu en la mélangeant soigneusement avec de l'eau, qui a un pH de 8,0 à 8,5, une faible teneur en calcium et une température d'au moins 4 °C. Pour obtenir les propriétés requises, du carbonate de calcium et des additifs polymères sont utilisés. La quantité de fluide de forage et d'additifs polymères est ajustée en fonction du type de sol et du type d'équipement de forage.

Les additifs polymères sont utilisés pour : augmenter le rendement de la solution ; stabilisation du processus de forage; créer un gâteau de filtration ; améliorer les propriétés lubrifiantes; réduire la résistance; augmenter la force;

atteindre le niveau de viscosité requis ; atteindre un niveau de filtration contrôlé ; obtenir une suspension lors du forage dans du sable et du gravier lourds ;

augmentant la longueur du forage avant et arrière. La gamme d'appareils de forage proposés par les fabricants est très large : depuis les appareils compacts conçus pour forer des puits de petit diamètre sur de courtes distances, jusqu'aux appareils capables de poser des conduites de diamètre important sur des distances de plusieurs centaines de mètres.

Une gamme tout aussi large de systèmes de contrôle, de têtes de forage, d'alésoirs et de divers outils et dispositifs associés est proposée.

Le choix du type d'appareil de forage en fonction des paramètres techniques est effectué par l'organisme de conception, en tenant compte des conditions de construction d'une traversée sous-marine spécifique : la longueur de la section courbe, le diamètre et l'épaisseur de la paroi de la canalisation, les caractéristiques géologiques les conditions sur le site de franchissement, l'ampleur des forces de traction requises pour tirer le pipeline dans le puits et d'autres conditions.

Le matériel de forage (Fig. 24) est sélectionné en fonction des conditions : assurer le forage d'un puits pilote et son expansion dans des sols variés (y compris rocheux) ;

la possibilité de réutiliser le fluide de forage grâce à son épuration et sa régénération ;

utilisation d'équipements permettant son fonctionnement sans problème et son stockage ouvert sur des sites dans des conditions climatiques spécifiques.

L'ensemble des équipements de forage dirigé comprend :

appareil de forage; pompe à boue; Unité de puissance; Bloc de contrôle ;

système de préparation et de régénération des fluides de forage ; train de tiges;

outil de fond de trou ;

pousseur de tuyaux;

équipement du système de navigation.

La base de l'appareil de forage est le châssis et le chariot de forage. Le châssis avec le chariot de forage est souvent fabriqué séparément de l'unité motrice, ce qui élargit les possibilités d'utilisation de l'appareil de forage dans diverses conditions de construction.

Les pinces hydrauliques permettent de fixer les tiges de forage lors de leur raccordement et démontage. Le chariot de forage est équipé de moteurs qui entraînent le mouvement d'avance du chariot de forage vers l'avant et vers l'arrière. Un mécanisme contenant une crémaillère et un pignon permet au chariot de perçage de monter et descendre pour créer la force d'avance requise. L'angle d'inclinaison du lit lors du forage d'un puits peut être réglé de 0° (position horizontale) à valeur maximumà 20°.

L'appareil de forage doit être protégé des mouvements au sol pendant le processus de forage lors de l'alimentation en avant ou en arrière. A cet effet, un système d'ancrage est utilisé, qui est monté sur l'appareil de forage dans sa partie inférieure.

Afin d'augmenter la force de traction, un dispositif d'alimentation inverse supplémentaire peut être fixé à l'appareil de forage.

La pompe à boue fait partie de l’installation ODU côté entrée ; il fournit de l'énergie hydraulique au processus de forage, érode la roche avec un trépan à jet ou élimine les produits de coupe lors de l'utilisation d'un trépan tricône pour la roche dure. La pompe à boue optimise la pression et le débit du fluide de forage pendant le processus de forage. La possibilité de laver les produits de forage du bas vers la surface permet de garder le puits propre.

En règle générale, un moteur diesel est utilisé comme moteur principal d'une plate-forme de forage, qui l'alimente ainsi que les équipements auxiliaires en énergie électrique et hydraulique.

L'unité de commande est conçue de manière à fournir au foreur une vue d'ensemble de l'espace de forage. La cabane dispose d'une grande fenêtre et d'un toit pour la protéger de la pluie. Il est possible de voir le cadre avec le chariot de forage et le mécanisme de connexion et de dévissage des tiges de forage. L'unité de contrôle des grandes installations offre un espace permettant à un spécialiste de produire boîte son relevé et ses calculs de trajectoire du puits en cours de forage.

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canalisation, stockage

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Le processus de forage directionnel utilise plusieurs configurations de train de tiges différentes. Parmi elles, on distingue trois configurations principales : « puits pilote 1 », « expansion », « tirage du siphon ». La combinaison des différentes pièces pour la configuration du train de tiges utilisée dépend de plusieurs facteurs : le type de roche forée ; diamètre et longueur du siphon ; expansion directe ou inverse;

la nécessité d'un pré-nettoyage du puits ; type de connexion siphon pour tirer.

Les trois configurations principales utilisent les mêmes composants. Cependant, chacune des configurations possède des fonctionnalités spécifiques propres à une opération spécifique.

En fonction des propriétés et de la structure du sol, les outils suivants sont utilisés comme outil de fond :

pour le forage de sols meubles (limon sableux, limoneux, argileux, sable) - buses de récurage hydrauliques de type éjecteur (turbo-foreuses), qui développent le fond du trou avec du fluide de forage sous une pression de 4 MPa ou plus ;

pour forer dans des sols moyennement durs - forets de différents types ;

pour forer dans des sols rocheux durs - trépans multi-cônes.

Pour contrôler la direction de forage d'un puits pilote, il existe un système de navigation ou une unité de contrôle. Le système comprend : une sonde de fond, un ordinateur, des instruments indiquant la position dans le puits, dans certaines installations il y a un câble reliant l'outil de fond à l'ordinateur de surface. Ce bloc est placé à l’intérieur du train de tiges dans une chambre de transfert amagnétique.

Dans les cas où des pipelines en acier, des pieux ou d'autres objets métalliques provoquant une distorsion du champ magnétique terrestre passent à proximité des points d'entrée et de sortie du puits, leur utilisation devient impossible. Dans ces cas, on utilise un circuit placé le long du trajet du puits pour créer un champ magnétique artificiel, qui est mesuré par un magnétomètre sensible à champ magnétique, et si vous connaissez la position exacte du contour, vous pouvez alors déterminer avec précision la position de l'unité de mesure dans le puits par rapport au contour.

Les informations de sortie générées par l'unité de contrôle de direction affichent l'azimut, qui détermine l'angle entre l'axe du puits et la direction du méridien magnétique, la position du fouet dans le trou de forage par rapport à la verticale et l'angle d'inclinaison de la direction. du champ magnétique terrestre par rapport à la verticale. Le système mesure la force du champ magnétique terrestre et affiche l'heure, la date et la température de l'élément de détection dans le puits. Ces informations peuvent être affichées à distance sur le panneau d'affichage.

Principales fonctions du système de préparation et de régénération des fluides de forage :

restaure le fluide de forage pour une réutilisation future ;

maintient les caractéristiques requises du fluide de forage ;

exerce les fonctions de préparation, de stockage et de nettoyage des fluides de forage ;

fournit une réserve de fluide de forage en cas d'urgence lorsqu'il est nécessaire d'introduire une grande quantité de fluide de forage dans le puits.

Le système ne pollue pas l’environnement car tous les fluides utilisés lors du forage sont stockés dans des réservoirs. Tous les équipements auxiliaires sont situés à l’intérieur du corps du réservoir de boue pour faciliter le transport.

L'équipement pour la préparation et la régénération du fluide de forage contient des pompes, des réservoirs pour le fluide de forage, un générateur qui fournit de l'énergie aux pompes pompant le fluide de forage à travers le système, des filtres et un système de tamis vibrants.

Le système de régénération fonctionne comme suit : le fluide de forage provenant du puits passe à travers un tamis vibrant, ce qui élimine les grosses particules. Le fluide de forage passe ensuite à travers des filtres grossiers et fins, qui éliminent la plupart des plus petites particules du fluide de forage, après quoi le fluide de forage pénètre à nouveau dans le réservoir de préparation de boue.

La cuve de préparation de la solution est équipée d'un agitateur, d'un entonnoir à jet et d'une pompe.

Il existe certaines particularités lors de la construction de pipelines à l'aide de la méthode HDD.

Avant de commencer à travailler sur un projet complexe dans une zone problématique spécifique, il faut prendre le temps de planifier et de préparer correctement des mesures préventives coûteuses. Trois règles simples mais souvent négligées permettront de maintenir l'intégrité du puits et d'améliorer le glissement lors du forage et du tirage du pipeline :

1) contrôle de l’eau utilisée ;

2) contrôle de la viscosité du fluide de forage ;

3) contrôle de la perte d'eau du fluide de forage.

La perte de stabilité de forme d'un pipeline traîné peut survenir en raison d'une combinaison de contraintes de traction causées par une charge axiale, de contraintes de flexion dues à la courbure du puits et de contraintes dues à la pression du liquide ou du gaz transporté à travers le pipeline. En conséquence, des ondulations forment voire aplatissent la section transversale, ce qui entraîne la destruction du pipeline. Lors de la conception de canalisations construites par forage dirigé, des études doivent être réalisées sur une éventuelle perte de stabilité de forme, la sélection des caractéristiques physiques et mécaniques des canalisations et le calcul des forces et contraintes lors de leur traction et de leur exploitation ultérieure.

Pour ballaster un pipeline dans un puits, le tuyau traîné est rempli d'eau. Ce tuyau ne bouge pas avec le pipeline, il semble en sortir. Le remplissage s'effectue uniquement dans des tuyaux de grand diamètre, mais de manière à ce que le pipeline ne devienne pas trop lourd. Parfois, un tuyau en polyéthylène est placé dans le pipeline, qui est rempli d'eau et le traverse progressivement. S'il est nécessaire d'appliquer une force supplémentaire, un dispositif de traction de tuyau, appelé cadre en A, est utilisé. Lorsque vous travaillez avec un châssis en A, le début de la traction doit provenir de l'appareil de forage.

L'opérateur de l'appareil de forage applique la force initiale requise, la maintient constante pendant un certain temps (50 % de la force nominale maximale), puis envoie un signal au châssis A par radio. Le tirage commence et une fois le tuyau déplacé, un signal est donné à l'appareil de forage. Dans ce cas, la force exercée sur l'appareil de forage n'augmente pas, puisque le tuyau doit se déplacer uniformément. Ceci est également fait pour garantir que la composante verticale de la force de traction ne soulève pas fortement le tuyau vers le haut du puits.

Lorsque vous travaillez avec des extenseurs sur les deux rives, la synchronicité du travail doit être respectée. Le dispositif de traction (tracteur, installation, treuil) ne doit fonctionner que lorsque le tuyau est en rotation. Chaque cycle de travail doit se terminer à un moment opportun. Il peut s'agir par exemple d'une distance égale à la longueur de la tige de forage (9 m).

Le couple de réaction apparaît dans le tuyau et est dirigé contre le sens de rotation du tuyau. Un moment particulièrement critique survient lorsque l’opérateur de la plate-forme souhaite changer rapidement la direction du forage. Lorsque l'opérateur a déjà arrêté de tourner, le tuyau tourne toujours en raison des forces de torsion. Lorsqu'on travaille avec un tuyau à l'extrémité opposée, les personnes doivent savoir clairement si le tuyau en entier s'est effondré. Ceci est enregistré par l’appareil de l’opérateur foreur. Même avec un faible couple, des accidents peuvent survenir. L'opérateur dispose de deux manières pour supprimer le couple réactif : 1 - faire pivoter le tuyau vers l'arrière 1-2

chiffre d'affaires; 2 - avancer progressivement le tuyau dans le puits.

Le déroulement est particulièrement dangereux lorsque l'on travaille avec un étau du côté opposé (dont les longs manches peuvent provoquer des blessures).

Plus les roches sont tendres, moins il devrait y avoir d'arrêts. Souvent, lors du passage, vous devez vous arrêter pour souder la section suivante. Pendant l'arrêt (au moment de l'arrêt), toutes les lectures des instruments sont enregistrées - lors du forage d'un puits pilote et de son expansion.

Un échec de forage peut survenir pour diverses raisons. Les plus typiques d'entre eux :

valeur de pH incorrecte ;

viscosité incorrecte du fluide de forage ; le fluide de forage n'est pas utilisé dans les deux processus - forage d'un trou pilote et retrait ;

ajouter du polymère à l'eau avant d'ajouter de la bentonite ;

injection de solution avant son épuisement complet ;

mélanger et pomper la solution « en vol », c'est-à-dire avant qu'il ne soit complètement prêt ;

reculer trop rapidement ; la solution ne sort pas du puits, c'est à dire pas de circulation ;

courbure excessive de la tige de forage ;

trajectoire de forage trop inégale avec beaucoup de virages et de virages qui créent des frictions ;

utiliser un extenseur de diamètre trop petit ;

utilisation d'un expanseur pour sols denses dans des sols meubles.

Les traversées sous-marines construites selon la méthode HDD ont une durée de vie allant jusqu'à 50 ans. Par conséquent, le revêtement isolant des canalisations posées selon la méthode HDB doit être de type renforcé. Les conditions de traînage l’exigent également. La conception du revêtement (épaisseur, matériaux) est choisie en tenant compte des caractéristiques du sol, de la fonction du pipeline et des conditions dans lesquelles l'isolant est exposé aux forces de friction lorsqu'il est tiré à travers le puits.

La protection des pipelines contre la corrosion, basée sur d'éventuelles modifications des conditions de corrosion au cours de la longue durée de vie des oléoducs, doit être réalisée de manière globale : revêtements protecteurs et isolants et moyens de protection électrochimique.

Les propriétés physiques et mécaniques du revêtement isolant (résistance aux chocs, au pelage et au cisaillement, résistance à la traction, etc.) après son application sur les tuyaux en usine et l'isolation des joints soudés des torons sur le terrain doivent répondre aux exigences de GOST. R51164-98.

En plus de protéger le pipeline de la corrosion à l'aide d'un revêtement isolant, une protection électrochimique est également utilisée.

Pour concevoir et construire des traversées sous-marines selon la méthode HDD, une étude approfondie des conditions naturelles de la zone de construction est nécessaire afin d'obtenir les matériaux nécessaires et suffisants.

Les levés techniques lors de la construction ou des réparations majeures de traversées sous-marines utilisant la méthode HDD comprennent : les levés géodésiques, géologiques, hydrologiques, hydrométriques, hydrométéorologiques, géocryologiques, environnementaux et le traitement documentaire des données obtenues.

Les matériaux obtenus à la suite d'études techniques et traités doivent être suffisants pour que l'organisme de conception puisse sélectionner l'option de construire un franchissement de pipeline à l'aide de la méthode HDD.

Une attention particulière doit être portée aux zones présentant des conditions géologiques défavorables. Ces conditions comprennent : la discontinuité et les ruptures de couches, la présence de roches ou de grandes quantités de gravier, la présence de roches karstiques et de glissements de terrain, d'intenses déformations de canaux et de côtes, la présence de nombreux canaux et îles. Dans ces zones, ainsi que dans les sections courbes de la transition proposée, les puits d'exploration doivent être forés à une distance ne dépassant pas 100 m les uns des autres.

Quelle que soit la fréquence de forage des puits d'exploration, il existe un risque de « ne pas remarquer » des obstacles tels que des rochers, des vides, des failles, des failles ou des couches de sol contaminées par des produits chimiques.

Il existe des technologies d'enquête qui affichent une image des conditions souterraines tout au long du parcours.

L'efficacité des puits d'exploration augmente considérablement lorsque des instruments géophysiques y sont placés et que des études de l'espace souterrain entre les puits sont effectuées à l'aide de diverses méthodes géophysiques.

Les méthodes sismiques et électromagnétiques nécessitent des sources de vibrations à haute fréquence et des instruments qui enregistrent la résonance, la réflexion et la réfraction des ondes dans le sol. L'examen de l'onde réfléchie permet d'identifier les obstacles. L'inconvénient des méthodes est qu'il existe des interférences sonores d'origine anthropique et une forte absorption d'énergie sismique sur les failles, les failles et les environnements multi-vides.

L'arpentage magnétométrique est une méthode simple et non pénétrante de recherche d'objets souterrains présentant une caractéristique magnétique.

La mesure de la résistivité du sol vous permet d'identifier les objets et les vides souterrains.

Lors des tests géophysiques de gaz souterrains, des échantillonneurs de gaz sont placés à la surface dans un certain ordre. S'il y a des sols contaminés dans le massif, les gaz qu'il dégage atteignent rapidement la surface, et la limite de leur dégagement correspond strictement à la superficie du sol contaminé. Les différences dans la composition chimique des gaz permettent de déterminer le type de pollution.

Réaliser des études géologiques est possible à l'aide d'instruments géophysiques placés dans un puits horizontal pré-foré ou dans un pipeline existant situé dans la zone d'intérêt.

Lors de la sélection préliminaire des options pour l'emplacement des sections de transition, les facteurs suivants doivent être pris en compte :

emplacement à proximité des colonies, des entreprises industrielles, des bâtiments et structures individuels, des voies ferrées et des autoroutes et d'autres objets indiqués dans les documents ;

les exigences ministérielles sur les distances minimales entre les structures et l'oléoduc ;

la nature des contours côtiers de la barrière d'eau ; durée prévue de la transition ; état de fond magnétique ; données d'enquête technique.

La sélection finale du site de traversée est effectuée par une commission créée par le client. Dans ce cas, les facteurs suivants sont pris en compte et analysés :

topographie, environnement bâti et perspectives de développement de la zone et du plan d'eau adjacent au passage à niveau ;

caractéristiques géologiques compilées selon les options de franchissement des sections ;

paramètres de la barrière d'eau, état et prévision de l'évolution des processus chenaux et côtiers sur le site de traversée ; fiabilité structurelle de la transition ;

la faisabilité technique et la permissivité environnementale de la construction d'un passage à niveau sur le site prévu ;

indicateurs techniques et économiques de la construction du passage à niveau.

6.2. MICROTUNNELAGE

Le microtunnelage est la deuxième méthode la plus courante de construction de pipelines sans tranchée. Cette méthode est basée sur la construction d'un tunnel à l'aide d'un bouclier tunnel télécommandé (Fig. 25).

Un bouclier tunnelier en forme de tête de travail conique, équipé d'un système de dents, de poings et de saillies d'écrasement, traite mécaniquement le sol et perce ainsi un trou à travers lequel il sera foré. les enfers le pipeline sera ouvert. À mesure que le bouclier avance, la terre s'accumule dans la partie avant ouverte, où le bouclier conique du concasseur l'écrase et la déplace dans la chambre de mélange avec le lavage de l'appareil de forage. Le transport des terres stériles s'effectue sous la forme d'un mélange de lixiviation à travers des canalisations technologiques jusqu'au puits de travail. La partie avant du bouclier est reliée de manière articulée à l'unité d'élimination des déchets et les vérins de puissance qui relient les deux parties permettent d'orienter l'installation dans n'importe quelle direction. Le contrôle de l'itinéraire et de la direction du forage est effectué à l'aide d'un laser contrôlé en permanence par un ordinateur. L'installation avec les tuyaux posés est réalisée

Riz. 25. Schéma de pose d'un pipeline par la méthode du microtunnelage :

t - forer un puits pilote, 6 - expansion progressive du puits;

V- tirer une chaîne de pipeline en état de marche ; 1 - appareil de forage,

2 - colonne de forage de tiges de rinçage, 3 - tiges pilotes, 4 - trajectoire du trou pilote, 5 - tête de forage, 6 - pivot, 7, 8, 9, 10 - alésoirs de différents diamètres, 11 - pipeline, 12 - tête de traction , 13 - support à rouleaux, UN - angle de perçage 6°, (3 - angle de sortie 5°

Il est généré par un bloc de vérins de puissance installé dans le puits de travail au fur et à mesure de la progression du forage. Les performances des vérins de puissance et la vitesse de leur mouvement sont synchrones avec le traitement du sol par la tête de forage. La surveillance continue par l'opérateur de la pression au sol, du couple de la tête de forage et des paramètres de mouvement du fluide de forage permet une surveillance continue du processus de pose du pipeline. La tête de forage est dotée d'un système de buses haute pression qui permettent de soutenir le processus de forage en lavant hydrauliquement le sol avec du fluide de forage.

Le bouclier tunnel fonctionne à partir d'un arbre de départ pré-préparé dans une direction droite ou courbe donnée. Le bouclier est retiré de l'arbre de réception.

Le microtunnelage peut être utilisé dans toutes les conditions du sol et quel que soit le degré de teneur en eau du sol.

Le processus de construction du microtunnel est contrôlé depuis une cabine située en surface. L'emplacement et l'orientation du bouclier sont contrôlés à l'aide d'un système laser.

Les machines à microtunnels sont principalement utilisées dans la construction de tunnels courts (100 à 300 m), cependant, dans la pratique de la construction de passages sous-marins de divers pipelines, des projets ont été mis en œuvre là où la longueur du tunnel était d'environ 3 000 m. est le diamètre. Les fabricants modernes proposent des installations d'un diamètre de 200 mm à 14 m.

Pour l'excavation des microtunnels, des boucliers de différentes tailles et dispositions sont utilisés. Il est possible, par exemple, de placer le bloc d'alimentation à l'intérieur du bouclier, ou à la surface de la terre. De plus, en fonction de la catégorie de sol, le type et la dureté des arêtes de coupe du corps de travail changent. Diverses méthodes sont également utilisées pour transporter la roche du tunnel vers la surface. Si le sol n'est pas gorgé d'eau, un bouclier doté d'un dispositif à vis sans fin peut être utilisé pour transporter les déchets de minerai à la surface. Si les sols sont gorgés d'eau ou risquent de le devenir pendant le processus de travail, utilisez un bouclier chargé hydrauliquement. Dans cette méthode, une solution eau-bentonite est pompée à travers des pipelines, ramenant le minerai épuisé à la surface.

Un tunnel ainsi construit peut être utilisé comme égout, conduite d'eau ou un pipeline en acier transportant du pétrole, du gaz ou tout autre produit peut y être posé.

Tout comme pour le DNB, avec le microtunnelage, le volume des travaux d'excavation n'est insignifiant que pour la construction des puits de départ et d'arrivée. Si nécessaire, tournez UN d À et une section longue ou courbe du pipeline, des puits intermédiaires sont construits. Les avantages du microtunnelage sont les mêmes que ceux du forage directionnel.

Lors de l'utilisation de microtunnelages, les conditions géotechniques et hydrologiques doivent être prises en compte. L'équipement est choisi en fonction de ces conditions et

diamètre du pipeline. Par exemple, les sols tels que les sables et les argiles de densité moyenne sont faciles à traiter et ne nécessitent pas de boucliers (têtes) de forage spéciaux. Le limon disponible localement sous forme plastique solide ne pose aucun problème ; il nécessite simplement l’utilisation d’additifs spéciaux dans le fluide de forage. Si une roche homogène est rencontrée sur le chantier, alors sa dureté est déterminée selon l'échelle de Mohs, sa densité et une évaluation générale de la qualité de la roche est donnée sur le lieu des échantillons. Le nombre de puits de surveillance forés dépend de la longueur prévue du tunnel et de la complexité de la structure géologique. Si la longueur de forage doit être d'environ 100 m, il suffit généralement de forer un puits au début et à la fin de la section. Si les résultats des tests de forage exploratoire montrent qu’il existe une structure de sol uniforme aux deux extrémités, aucune enquête plus approfondie n’est nécessaire. En cas d'écarts, de discontinuité des couches géologiques, de présence de roches ou d'accumulation importante de gravats, il est nécessaire d'effectuer des forages d'exploration supplémentaires.

Une installation de microtunnel est un complexe d'unités qui interagissent lors de la construction d'un microtunnel. L'installation comprend les unités suivantes :

tête de forage composée d'un bouclier de forage, d'un concasseur à cône et d'une chambre de mélange. La tête contient : un moteur électrique, une pompe hydraulique, un moteur hydraulique pour entraîner le bouclier de forage, trois vérins de puissance de commande, un panneau de commande, des fils électriques, des fils de commande, un pipeline d'alimentation et un pipeline d'indentation, une pompe de lavage qui pompe le sol de la tête dans la tige de départ ;

station de pressage principale, composée d'un châssis et de deux vérins hydrauliques ;

unité hydraulique qui alimente les stations de pressage principales et intermédiaires.

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THÈME N°4. CONSTRUCTION DE RÉSEAUX D'INGÉNIERIE SOUTERRAINS

Méthodes sans tranchée

1. Construction de pipelines par méthode de ponction du sol.
2. Installation de pipelines par méthode de poussée.
3. Installation de pipelines par forage horizontal.
4. Construction de tunnels utilisant des tunnels blindés.
5. Méthodes prometteuses pour la pose de réseaux de services publics souterrains.

1 CONSTRUCTION DE PIPELINES PAR MÉTHODE DE PONCTION DU SOL

Dans les rues et places à fort trafic de transports urbains, à l'intersection des voies de tramway, d'automobiles et les chemins de fer, ainsi que dans les zones sous-développées de la ville avec grandes profondeurs(plus de 5 m), des méthodes de pose de pipelines fermées (sans tranchée) doivent être utilisées.

Actuellement, quatre méthodes d'installation sans tranchée de réseaux souterrains sont utilisées. Selon le mode de réalisation des travaux, on les distingue : pénétration avec boucliers, poinçonnage, perforation, perçage horizontal.

Les travaux sur la méthode de pose sans tranchée des réseaux souterrains sont précédés d'études géologiques et géodésiques, ainsi que de l'élaboration d'estimations de conception et d'un aménagement horizontal et vertical minutieux sur site conformément au projet approuvé.

Une perforation est une méthode de pénétration dans laquelle un trou pour un tuyau est formé en raison du compactage radial du sol, sans son développement.

Grâce à la méthode de perforation, des tuyaux d'un diamètre allant jusqu'à 500 mm peuvent être posés dans des sols compressibles (argiles, limons). La longueur de pénétration est de 30 à 40 m et pour les tuyaux de petit diamètre (150 à 200 mm), en tenant compte de la courbure longitudinale des tuyaux, de 20 à 25 m. La vitesse de pénétration lors de l'utilisation de vérins hydrauliques puissants est de 2 à 3 m/h. .

Le perçage peut être effectué à l'aide de vérins, treuils, tracteurs, leviers et autres mécanismes capables de développer des forces de 25 à 300 tf.

La force est transmise au tuyau posé via des raccords à pression passant par l'extrémité arrière. Les conduites sous pression sont des sections de conduites d'une longueur égale à la course de la tige du vérin. Les brides sont soudées à leurs extrémités à l'aide de goussets. Le vérin, à travers le tuyau sous pression et le revêtement, s'enfonce directement dans l'extrémité du tuyau. Après avoir enfoncé le tuyau dans le sol sur la longueur de la course de la tige du vérin (par exemple 1 m), la tige revient à sa position d'origine et un autre tuyau de double longueur est inséré dans l'espace résultant. Ainsi, en utilisant une combinaison de conduites sous pression de 1 et 2 m de long, le premier maillon de conduite est pressé. Ensuite, le deuxième lien de tuyauterie est posé et soudé au précédent. Ensuite, les processus sont répétés jusqu'à ce que la pénétration atteigne la longueur prévue.

Pour installer des mécanismes de perçage sur le tracé, une fosse d'une largeur de 1,2 à 2,5 m est aménagée. La longueur de la fosse est déterminée de telle sorte qu'un lien de tuyaux en cours de pose, un joint de support, un vérin et une butée puissent facilement s'adapter. Un espace libre de 0,8 à 1 m est également prévu, de sorte que la longueur totale de la fosse est d'environ 10 m (avec une longueur de liaison de 6 m). La profondeur de la fosse est déterminée en fonction de l'emplacement du pipeline.

Une butée est installée sur la paroi arrière de la fosse. Avec de faibles forces de perçage, la butée peut être en bois. Pour les gros efforts, il est conseillé d’installer une butée d’inventaire métallique.

Pour réduire la résistance du tuyau (forces de frottement) lors du perçage du sol, on utilise une pointe conique dont le diamètre de la base est de 25 à 35 mm plus grand que le diamètre extérieur du tuyau. L'augmentation de la base de la pointe conique réduit la force de frottement de la surface latérale des tuyaux sur le sol.

2 CONSTRUCTION DE PIPELINES PAR METHODE DE POUSSER

Le poinçonnage est une méthode de pose sans tranchée de réseaux de distribution dans laquelle des maillons de tuyaux individuels sont successivement enfoncés dans le sol, reliés les uns aux autres lors du soudage, avec développement d'une face à l'intérieur du tuyau et élimination de la terre à travers le tuyau en cours de pose. Cette méthode permet de pousser des tuyaux d'un diamètre de 200 à 3 600 mm ou plus.

Le plus répandu pour pousser des tuyaux, des installations avec des vérins hydrauliques à grande course de tige et grande vitesse pressage. La pression est transférée au tuyau à l'aide de tuyaux sous pression d'une longueur égale à la course de la tige du vérin ou à deux fois la longueur de la tige.

Le poinçonnage est possible avec des méthodes d'excavation manuelles et mécanisées.

Lors de l'excavation manuelle du sol (pour les tuyaux d'un diamètre supérieur à 800 mm), les ouvriers se trouvent à l'intérieur du tuyau et, à l'aide de pelles à manche court, chargent le sol dans un chariot qui est retiré du tuyau en étant posé par un câble et remontés à la surface. Pour les tuyaux d'un diamètre allant jusqu'à 700 mm, l'excavation du sol est réalisée à partir de la fosse de travail à l'aide d'écopes dont les poignées augmentent à mesure que la longueur de pénétration augmente.

Avec la méthode mécanisée, il est possible d'utiliser une installation avec une excavation cylindrique du sol à l'aide d'une navette. Il est utilisé pour les tubes en acier (boîtiers) d'un diamètre de 529 à 1420 mm.

3 CONSTRUCTION DE PIPELINES PAR METHODE DE FORAGE HORIZONTAL

La méthode de forage horizontal est utilisée pour la pose sans tranchée de tuyaux d'un diamètre de 325 à 1 220 mm et d'une longueur de 40 à 60 m, et est utilisée pour le développement de roches dures.

Des unités de perçage horizontales de type UGB peuvent être utilisées. Dans le même temps, un maillon du tuyau en cours de pose avec une tête de coupe et des tarières est placé dans la fosse de travail sur des supports à rouleaux. Une machine est fixée à l'arbre de la tarière qui, pendant l'installation et le fonctionnement, est suspendue au crochet du poseur de canalisations. Dans la fosse de travail au début du puits, une poutre de poussée avec poulies est renforcée. Le tuyau est avancé à l'aide d'un treuil qui enroule le câble de la poulie. Pendant le fonctionnement, lorsque le tuyau avance, le poseur de canalisations se déplace dans la même direction, soutenant la machine. Les couteaux sont installés sur la tête de coupe. La tête de coupe est équipée de lames pliantes qui vous permettent d'augmenter le diamètre du puits de 30 à 40 mm par rapport au diamètre du tuyau à poser. Retirez les tarières et dirigez-vous à travers le tuyau en pliant les lames et en tournant la tête dans la direction opposée.

4 CONSTRUCTION DE TUNNELS PAR FORAGE DE BOUCLIER

Le tunnelage bouclier est un tunnel souterrain dans lequel l'excavation du sol et la construction des parois du tunnel sont réalisées sous la protection de l'enveloppe cylindrique du bouclier.

Le perçage à l'aide d'un bouclier s'effectue dans l'ordre suivant. Le bouclier inséré dans la face est enfoncé dans le sol dans le sens horizontal (le long de l'axe du tunnel) à l'aide de vérins.

Lorsqu'elle est pressée, la terre pénètre dans la partie coupante, qui a la forme d'un coin cylindrique. Le sol pressé à l'intérieur du bouclier est excavé manuellement ou mécanisé et chargé sur des chariots qui roulent le long du tunnel. Dans la partie avant du bouclier se trouve une visière saillante qui sert à empêcher la terre de tomber dans le bouclier (en cas de sols faibles). Une fois que la terre pressée dans le bouclier est complètement développée et retirée, le bouclier avance à nouveau.

Le bouclier est avancé avec l'insertion de sa partie coupante dans le sol à l'aide de vérins hydrauliques situés le long du périmètre du bouclier. Le revêtement en blocs de l'excavation sert de support aux vérins. Après avoir avancé le bouclier et enlevé la terre dans la partie arrière du bouclier, des blocs de revêtement sont posés le long de son périmètre sous la protection de la coque arrière du bouclier.

Pour construire le revêtement des tunnels, on utilise des blocs : céramique, béton et béton armé.

Le sol peut être travaillé manuellement à l'aide de pioches, de pieds-de-biche et de pelles à baïonnette, ainsi que mécanisé. Les terres excavées sont chargées dans des chariots et transportées hors du tunnel.

Les pénétrations de panneaux pour les réseaux d'adduction d'eau et d'assainissement sont réalisées avec des panneaux d'un diamètre extérieur de 2,1 à 5,63 m.

04/09/2013 De plus en plus populaire partout dans le monde construction de pipelines en utilisant la méthode sans tranchée, lorsque l'ouverture du sol n'est pas du tout nécessaire. Cette méthode de forage permet d'effectuer la majeure partie des travaux sous terre, ce qui élimine un certain nombre de conséquences, telles que la nécessité de restaurer la chaussée, les problèmes de communications existantes, le blocage de la chaussée, les perturbations des sols, les dommages environnementaux, etc.

Les méthodes de forage traditionnelles sont environ trois fois moins rentables que les méthodes sans tranchée, car la restauration des routes et la construction de tranchées nécessitent la part du lion budget alloué à la construction du pipeline par la méthode des tranchées. La méthode sans tranchée nécessite un petit nombre de personnel et de courtes périodes de travail.

Méthodes de base de construction de pipelines sans tranchée

Parmi toutes les méthodes de construction de pipelines, il convient de souligner le perçage et le forage horizontal.

La méthode de forage directionnel horizontal a été utilisée pour la première fois dans les années 70 en Californie et a immédiatement gagné en popularité. De nos jours, dans les pays civilisés, on ne voit presque plus d'asphalte découvert, car s'il y a méthodes modernes, creuser des tranchées est déjà perçu comme de la barbarie.

Le principe de la technologie est très simple : à une extrémité du pipeline proposé, un équipement spécial est installé, qui fore un puits pilote le long de la trajectoire prévue avec une grande précision. Ensuite, à l'aide d'un rimmer, le puits est agrandi jusqu'au diamètre requis. Le processus utilise un fluide de forage spécial pour lubrifier la tête de forage et renforcer les parois du puits lui-même.

Avec cette approche, construction de pipelines présente de nombreux avantages. En particulier, le forage ne touche pas aux communications en cours de route, ce qui permet d'éviter des accidents à grande échelle et des dépenses inutiles. De plus, la composante environnementale du processus reste élevée, puisque les espaces verts ne sont pas du tout affectés et la couche fertile du sol n’est pas perturbée. Pas plus de quatre personnes participent aux travaux.

Une méthode telle que le perçage n'est utilisée que dans les cas où le diamètre des tuyaux ne dépasse pas 150 mm. Le procédé se déroule comme suit : un cône est posé sur le tuyau lui-même destiné à la perforation. Pour pousser le tuyau, on utilise les forces de machines à vibro-impact ou à impact pneumatique, ainsi que des bulldozers et même des tracteurs. Lorsque vous poussez le tuyau, le sol est écarté à l'aide d'un cône et compacté, et le tuyau se déplace plus loin.

Face à des défis complexes en matière de construction de pipelines, le choix de méthodes sans tranchée vous permettra d'économiser beaucoup de temps et d'argent.

Lors du fonctionnement des canalisations de communication, au fil du temps, des moments surviennent où la ligne perd de sa résistance, est sujette à l'usure et doit être réparée ou reconstruite. Auparavant, de tels travaux étaient problématiques car il fallait creuser le sol, retirer les tuyaux, les réparer et les enterrer à nouveau. Le volume des travaux de construction et d'installation a entraîné des embouteillages dans les rues de la ville, des décharges dispersées et a été assez coûteux en termes monétaires. Désormais, tout cela peut être évité grâce à l’utilisation croissante des technologies sans tranchée.

Les pipelines sont pour la plupart situés dans le sol. Là, ils ne créent pas d'obstacles à la vie citadine, sont protégés et ne nécessitent pas d'isolation thermique supplémentaire. Cependant, l'accès à ces canalisations est difficile et la réparation ou la reconstruction devient un problème sérieux. Il existe aujourd'hui des options pour vérifier l'étanchéité des raccords de canalisations, comme un détecteur de fuite à l'hélium.

Les BT permettent également d'effectuer des travaux de construction et d'installation depuis une fosse ou directement depuis un puits sans préparer de tranchées tout au long du parcours. Cela économise des ressources techniques, économise le budget et permet d'effectuer les travaux dans des délais plus courts.

De nombreuses options de mise en œuvre technologique ont été développées dans le segment BT. Le choix dépend du degré d'usure, du budget et des caractéristiques techniques de la communication. Souligner:

– méthode de serrage d'un manchon souple en polymère ;

Méthode d'application du revêtement CPP ;

Regarnissage ;

Éclatement ;

Méthode d'application des revêtements locaux (spirale, feuille, spot, calibré).

Pour les tuyaux présentant une usure importante, les techniques d'éclatement sont pertinentes (il s'agit d'une méthode dans laquelle l'ancien tuyau défectueux est détruit et un nouveau est tiré. ... L'ancien tuyau est détruit à l'aide de couteaux destructeurs spéciaux, un expanseur spécialisé est tiré à l'intérieur, qui enfonce des fragments de l'ancien tuyau dans le sol) et le regarnissage (une méthode d'assainissement et de restauration des canalisations sans tranchée, lorsqu'un nouveau pipeline est posé à l'intérieur de l'existant sans ouverture (ou avec ouverture partielle), ainsi que sans démonter l'ancien pipeline). Une option consiste à poser de nouvelles canalisations dans l’ancienne canalisation. En général, ce sont 2 méthodes similaires. Leur travail préparatoire est le même. Les canalisations doivent être nettoyées, leur accès doit être prévu (excavation), ouvert et le matériel installé. Vient ensuite le processus technique principal, qui détermine le type de technique. Lors du regarnissage, un tuyau PVP de plus petit calibre est tiré dans le tuyau en cours de réparation à l'aide d'un câble de treuil. Le pipeline principal reste enterré, mais ne remplit désormais qu'une fonction de protection (tubage). La substance est ensuite transportée par un tuyau PVP. Lors de l'éclatement, l'ancienne conduite est d'abord détruite à l'aide d'un équipement spécial. Ensuite, un tuyau PVP est posé dans le canal résultant. Il est relié à la ligne principale par des raccords. De ce fait, la section endommagée est restaurée dans les mêmes conditions, avec le même calibre, avec le seul remplacement du type canalisation.

Les deux techniques peuvent être utilisées sur différents types communications. Cela offre de grands avantages. En regardant la technologie, on peut dire que ces méthodes sont simples et économiques. La ligne peut retrouver toutes ses fonctionnalités dans les plus brefs délais. Ceci est pratique dans les environnements urbains, où les temps d'arrêt du service pour les consommateurs devraient être minimes.