Forage de puits à la tarière: caractéristiques de la technologie et outil de forage manuel et à l'aide d'une installation
Le forage à la tarière des puits d'eau potable est aujourd'hui la méthode de forage la plus populaire sur le territoire des ménages privés. Vous pouvez créer vous-même un aquifère peu profond à l’aide d’une perceuse à terre portative. Pour faciliter le travail, des appareils de forage de petite taille équipés d'un entraînement sont souvent utilisés.
Nous allons vous expliquer pourquoi cette méthode est si populaire. Voyons en quoi elle diffère des autres méthodes de forage et dans quelles situations elle est efficace. L'article décrit en détail la technologie des tarières et la conception des équipements de forage, ainsi que les outils de forage utilisés dans le forage manuel et mécanique.
Le contenu de l'article :
Spécificités du forage à la tarière
Un forage est une excavation cylindrique dans la croûte terrestre qui, malgré sa grande étendue, a une petite section transversale. Son début s'appelle la bouche, la surface latérale s'appelle les murs et le fond de l'excavation s'appelle le front.
La méthode de forage optimale est choisie en tenant compte de l'objectif fonctionnel du puits, du diamètre et de la profondeur requis. Il est important de prendre en compte les propriétés physiques et mécaniques des roches qui doivent être traversées lors du processus de formation d'une excavation de prise d'eau.
La faisabilité technique et économique du forage dans des conditions spécifiques influence également. Il s'agit d'une étape importante dans la conception d'un puits, au cours de laquelle sont déterminées les solutions technologiques de base - le type d'équipement utilisé et les modes de forage.
Lors de la conception puis du forage de puits de captage d’eau, il est nécessaire de se concentrer spécifiquement sur une utilisation à long terme. La capacité de maintenir un débit stable et une perméabilité à l’eau constante de la zone de fond sur une longue période est importante.
Le processus de forage de puits comprend plusieurs étapes de travail :
- La destruction de la roche en face, c'est-à-dire la séparation des particules du massif.
- Transport des déchets terrestres vers la surface.
- Préparer un puits à l'exploitation en nettoyant et en équipant le puits de forage, ainsi que laver le puits de prise d'eau.
L'efficacité du forage dépend directement des propriétés physiques et mécaniques inhérentes à la nature, à savoir : la densité apparente, la porosité, la perméabilité à l'eau des sols non cohésifs et la consistance des roches argileuses cohésives.
Cette méthode ne convient pas au forage de roches caractérisées par la solidité et le type cristallin de connexions entre particules. Plus les grains minéraux sont fermement consolidés dans la roche, plus on travaille à leur destruction.
Avantages et inconvénients de la méthode
L'option forage à la tarière est utilisée dans l'industrie, le génie civil et forage manuel de puits. Sa particularité est l'élimination des roches détruites non pas avec du liquide de lavage ou des mélanges gaz-liquide spéciaux, mais directement avec les parties du projectile à vis sans fin.
Il existe des forages à tarière dirigés verticalement et horizontalement. La première méthode est utilisée lors de la construction de puits aquifères, ainsi que pour former des trous pour les pieux. La seconde est utilisée lors de la pose de services publics sans tranchée.
Cette méthode offre simultanément une vitesse de pénétration élevée dans les sols non rocheux jusqu'à une profondeur de 50 à 80 mètres, vous permettant de former immédiatement les parois de l'excavation en installant un train de tubage.
Un autre avantage est l'extraction des déchets de terre jusqu'à la surface sans soulever l'outil. Et encore une chose : comme le forage à la tarière ne nécessite pas de liquide de rinçage, il est utilisé avec succès dans les régions sans eau et est également utilisé pendant les périodes où prédominent les basses températures.
Aujourd'hui, le forage avec des unités à vis sans fin est utilisé :
- Pour l'installation de puits d'eau individuels ;
- Lors de la construction de fondations à partir de pieux vissés/forés ;
- Pour l'installation de clôtures et de supports en béton armé ;
- Lors de l'installation de communications sans tranchée ;
- Pour la construction de puits et de fosses peu profonds.
Cependant, il existe également des inconvénients. Il est impossible de forer un puits à la tarière dans des roches de grande dureté. Lors du forage dans des limons durs et semi-solides, des argiles avec des couches de calcaire, des complications peuvent survenir, et lors du forage de roches abrasives, la consommation d'équipement de forage est élevée.
De plus, la profondeur d’excavation est limitée.Il est très difficile de construire ainsi un puits de plus de 80 mètres de profondeur.
Technologie de tunnelage vertical
Une tarière est une tige de forage à haute résistance avec une spirale enroulée, qui sert de convoyeur à vis vertical. Sous l'influence d'une charge axiale, la partie active du trépan pénètre dans la roche et la détruit par coupe et desserrage. En même temps, la tarière alimente les déchets sur la spirale de la tarière.
Sous l'influence des forces centrifuges, le sol ameubli monte vers le haut le long des pales du train de tiges. Le soulèvement se produit grâce au glissement en spirale, car le frottement du sol sur la tarière est moindre que sur les parois du puits.
Ainsi, la roche détruite est livrée concassée de la face à la surface et rejetée par la tête de puits. Avec un transport facile, le sol remplit 30 à 40 % du volume total de l'espace entre les tours.
Les paramètres de la colonne de tarière doivent assurer un levage rapide de toute la masse de terre détruite par la tarière. Cependant, lors du forage, une partie du sol ameubli retombe sur le fond. Par conséquent, lors du forage à la tarière, un nettoyage plus intensif du canon est nécessaire et, une fois terminé, un rinçage obligatoire est requis.
Forage à tarière directionnel horizontal
Lors de l'installation de lignes électriques à diverses fins fonctionnelles sous des obstacles (autoroutes, voies ferrées, forêts), un forage à la tarière dirigé horizontalement est utilisé.
Au stade initial des travaux, deux fosses sont creusées : une fosse de départ (de travail) et une fosse de réception.Ils doivent être au même niveau que le puits conçu. Après cela, l'équipement nécessaire est descendu dans la fosse de travail et installé.
Un tel équipement a une grande course d'avance et est équipé d'une tête de forage résistante à l'usure en acier fortement allié. Il dispose également d’une sonde de suivi de forage installée. En recevant des signaux sur le moniteur, l'opérateur contrôle la progression du processus et peut ajuster la direction du mouvement, ainsi que l'angle d'inclinaison de la tête de forage.
Lorsque la tarière entre dans la fosse de réception, c'est-à-dire le point final selon le projet, la foreuse est retirée. Au lieu de cela, l'extenseur et le tuyau sont fixes. Après cela, les pales tournent dans la direction opposée pour tirer le tuyau dans le puits fini. A la fin des travaux de forage, l'installation de la tarière est retirée de la fosse de départ.
La méthode sans tranchée permet de poser des canalisations de communication sous le niveau de la nappe phréatique jusqu'à 80 m de long. De plus, tous les travaux complexes sont réalisés sans tranchée à forte intensité de main d'œuvre, ce qui permet de minimiser le temps d'exécution et de réduire les coûts financiers.
Le forage à la tarière horizontale est utilisé lors de la pose de conduites sous pression et de l'installation de systèmes de communication dans des zones où l'installation par d'autres moyens est impossible. Principal avantage installation sans tranchée – la rentabilité. De plus, il n’est pas nécessaire d’utiliser de la bentonite ou d’autres polymères pour maintenir la stabilité de l’excavation finie.
Caractéristiques du forage dans différentes roches
Les paramètres technologiques de base du forage d'un puits sont la charge axiale et la vitesse de rotation du convoyeur à vis. À mesure que la charge augmente, la vitesse de pénétration augmente certainement, ce qui peut conduire à diverses situations d'urgence.
Il est donc impératif de s’assurer que le volume de roche séparé par unité de temps par la tarière ne dépasse pas la productivité du convoyeur. Sinon, des bouchons se formeront sur les virages.
En règle générale, les roches argileuses plastiques, les sables meubles et de densité moyenne sont forés sans charge axiale forcée. La tarière est insérée dans le sol sous son propre poids, ainsi qu'en raison de la force de réaction qui se produit lors de l'alimentation des stériles jusqu'à l'embouchure d'une ouverture cylindrique.
Des charges axiales allant jusqu'à 5 kN sont généralement créées lors du forage initial d'un puits, lors du forage dans des loams sableux durs, des loams, des argiles, des mudstones et des siltstones. La fréquence de rotation de la colonne ne doit pas dépasser 1,7-3,3 s-1.
À des fréquences plus élevées, des vibrations se produisent à l’intérieur, ce qui peut provoquer le desserrage des maillons du train de tiges. De ce fait, la perceuse restera en bas, il est quasiment impossible de la sortir, ce qui signifie qu'il faudra percer un nouveau travail. Et aux basses fréquences, le transport des déchets vers le haut devient très difficile.
À mesure que la dureté de la roche augmente, les charges axiales augmentent.Le forage dans des sols concassés de gravier et de grus, de loams gelés, de sables saturés d'eau, de siltstones avec inclusions de quartz est effectué avec une charge axiale de 8 à 10 kN par bit et une vitesse de rotation de colonne de 1,3 à 2,2 s.-1.
Les cailloux et les roches contenant des rochers ne sont pas forés à la tarière. Ces fragments de roche arrondis sont détruits au burin et remontés à la surface à l'aide d'une écope.
Le forage dans des sables de densité et de degré de saturation variables en dépôts d'eau, de gravier et de pierre concassée est effectué à des vitesses élevées et en même temps les parois de l'excavation sont renforcées par des structures de tubage.
Pour éviter cela, réduisez la vitesse de forage au minimum possible, parcourez la colonne et ajoutez de l'eau dans le puits. Dans une telle situation également, il est utile de relever périodiquement l'outil de forage à la surface et de le nettoyer du terreau adhérent.
Outil de forage à tarière
Les outils de forage de puits à la tarière selon le type de conception se distinguent par le nombre de tours et la géométrie de la partie coupante. Pour la pénétration dans les loams et loams sableux durs et semi-solides, on utilise souvent des outils de forage dont les bords sont équipés de fraises supplémentaires.
Le plus souvent, pour conduire une excavation de prise d'eau pour les propriétaires privés, une seule tarière de démarrage est utilisée sans aucun ajout, car Les roches sédimentaires cohésives et non cohésives devront être forées. Lors de l'approfondissement, l'outil est simplement rallongé avec des tiges de forage.
Dans ce cas, le projectile est retiré du puits de forage tous les 0,5 à 0,7 m afin de dégager le foret lui-même et le fond de la roche détruite. Il s'agit d'une option de forage plus économique, mais aussi plus exigeante en main d'œuvre.
Pour extraire les rochers et les cailloux que l'on peut trouver dans les sols sédimentaires, ils utilisent la méthode de la corde de choc. En règle générale, un ciseau en acier à outils est utilisé à cet effet. Cette perceuse, pointée vers l’extrémité inférieure, est « lancée » avec force sur le visage jusqu’à ce que la « barrière solide » soit détruite.
Après la destruction d'un galet ou d'un rocher, les fragments sont évacués vers la surface à l'aide d'un verre (tube carotté) ou écope. Ensuite, ils repassent à la méthode des vis. Le plus souvent, pour creuser une mine, il est nécessaire d’utiliser plusieurs méthodes de forage en combinaison.
Lors du forage de sable meuble et de limons mous, des foreuses à tarière sont utilisées avec des lames tournées vers le bas à un angle de 30 à 60º, et pour le forage de roches argileuses cohésives - 90º.
Cette spirale est obtenue en enroulant un ruban d'acier à haute résistance d'un diamètre de 5 à 7 mm sur un mandrin à vis. Il est étiré sur un tube/tige puis soudé.
Plus le diamètre du tube de base est grand, plus la capacité de transport de la tarière est faible. Cependant, le diamètre d'un produit long est limité par la résistance mécanique de la vis, ainsi que par sa technologie de production.
Aujourd'hui, deux types de vis sont fabriqués :
- Avec un trou central, c'est-à-dire creux ;
- Lesté – sans trou.
Pour minimiser l'usure du convoyeur à vis lors du forage dans des roches abrasives, une bande d'acier est vissée sur le bord extérieur ou une couche de métal est fusionnée à la surface.
À des vitesses de forage à la tarière élevées, un adaptateur spécial avec enroulement bidirectionnel de bande d'acier est fixé au-dessus du projectile. Dans ce cas, la majeure partie de la roche tombe sur le convoyeur à vis sans broyage.
A l'extrémité du tuyau en spirale enroulée, les éléments de raccordement doivent être soudés. Il existe deux types de raccords à vis : sans filetage et filetés. Dans le premier cas, les vis sont reliées par des verrous d'accouplement et maintenues par des broches métalliques avec pinces ; dans le second cas, par vissage.
Le raccordement fileté des tarières dans un train de tiges permet de mécaniser leur connexion et leur déconnexion lors des opérations de déclenchement et lors de l'alimentation en fluide du front de taille. Mais il existe également un inconvénient important: dans ce cas, il n'y a aucune possibilité de rotation inverse des vis. C’est pourquoi les connexions sans fil sont devenues plus répandues.
Les appareils de forage spéciaux comprennent généralement un ensemble de tarières de différents diamètres.
Les tarières creuses avec un type de connexion fileté sont utilisées lors du forage avec soufflage, pour pomper de l'eau lors du forage d'ouvertures cylindriques dans la croûte terrestre, pour installer une charge dans des puits géophysiques, pour pomper du béton dans des trous pour pieux. Ils peuvent également être utilisés comme boîtier.
Lors d'un perçage à face continue, le canal central est bloqué avec un outil de perçage sur corde.
Aperçu des appareils de forage
Pour le forage à la tarière, ils utilisent les deux outils manuels, et installations mécanisées. La conception la plus simple est une perceuse à main.Il se compose d'une tige/tube avec une lame en forme de vis et d'un manche en forme de T fixé rigidement.
Ce type d’outil de forage se visse dans le sol à la manière d’un tire-bouchon. Pendant le processus d'excavation, il est élargi avec des tiges. Les foreuses de terre portatives sont pliables pour les rendre aussi pratiques que possible pour leur transport dans des véhicules de tourisme. Cela vous permet également de modifier la longueur du train de tiges de forage.
À l'aide d'outils manuels, vous pouvez percer des trous jusqu'à 2 mètres de profondeur et un diamètre ne dépassant pas 20 centimètres. Il existe également des perceuses à moteur à essence ou à entraînement électrique. Leur conception comprend un convoyeur à vis, c'est-à-dire une vis sans fin, et un moteur avec une boîte de vitesses. La rotation de l'arbre du moteur assure le mouvement de la vis sans fin.
Grâce à l'utilisation d'un outil entraîné et à la présence de tiges de forage pour l'extension, il est possible de forer des puits jusqu'à 25 mètres de profondeur. D'un diamètre allant jusqu'à 30 centimètres, il est utilisé pour installer des poteaux d'éclairage dans la rue, pour installer des poteaux de clôture, des fosses pour inspecter les fondations et les fondations en sol.
Les unités mobiles sont de petites machines équipées d'un moteur électrique ou à essence. Avec leur aide, vous pouvez percer rapidement bien pour une résidence d'été préparer un grand nombre de trous pour les supports à diverses fins fonctionnelles.
Ces appareils de forage se présentent souvent sous la forme d'une remorque pour voitures particulières afin de faciliter le transport jusqu'au chantier.
Dans la construction civile et industrielle, pour former des ouvrages de grande profondeur et de grand diamètre, on utilise des équipements spéciaux à vis, fixés sur des équipements mobiles - camions, tracteurs.
Il est utilisé lors de l'installation de supports pour lignes électriques à haute tension et de poteaux d'éclairage public, lors de l'installation de supports de clôture pour stades, complexes sportifs, installations industrielles et aérodromes. De plus, à l’aide d’appareils de forage à tarière sur équipement mobile, ils construisent des clôtures en palplanches pour les fosses et installent des pieux vissés.
Vidéo utile sur le sujet
Forage à la tarière d'un puits d'eau de 20 m de profondeur sur le territoire d'un ménage privé :
Cette vidéo montre la technologie de forage à la tarière horizontale d'un puits pour l'installation de communications sous une autoroute :
Pose de pieux à l'aide d'une tarière continue de grand diamètre avec un canal central. Pour réaliser les travaux, une foreuse Bauer BG-30 et une pompe à béton stationnaire Liebherr haute performance sont utilisées :
La méthode à la tarière permet des taux de forage de puits élevés. Le développement du puits et l'approvisionnement en terres stériles depuis le front jusqu'à l'embouchure des chantiers se produisent simultanément et en continu, ce qui permet d'économiser à la fois le temps et les efforts des foreurs, ainsi que les fonds investis dans le projet. Par conséquent, la méthode de forage à la tarière est populaire.
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Le forage à la tarière utilisant la technologie est la meilleure option pour les puits peu profonds.Pas étonnant que cette méthode soit populaire. Quant au forage manuel avec une tarière, c'est pour les masochistes, ou quand il n'y a pas d'argent du tout, mais le puits est vraiment nécessaire.
J'aimerais avoir des conseils - il m'est arrivé d'avoir une perceuse pour percer sous les supports de lignes électriques, basée sur une voiture GAZ-66, j'ai l'idée d'adapter cette unité pour forer des puits pour des particuliers. Tout le problème réside dans la courte longueur des tiges de la tarière, car... la distance entre le lecteur et le sol est d'environ 1,2 m. L'attrait de l'idée réside dans cela. que l'unité est mobile, toutes les opérations sont réalisables - rotation, descente et montée, également marche arrière... Où puis-je commander des tiges de tarière, merci de nous aviser. Merci.