Les plates-formes de forage rotatives sont des machines de construction adaptées aux opérations de formation de trous-dans l'ingénierie des fondations de bâtiments. Ces dernières années, ils sont devenus le pilier de la construction de fondations sur pieux dans la construction de ponts en Chine. Les appareils de forage rotatifs, lorsqu'ils sont utilisés avec différents outils de forage, conviennent aux opérations de formation de trous à sec (tarière courte), humides (godet rotatif) et dans la roche (carottage)-. Ils se caractérisent par une puissance installée élevée, un couple de sortie élevé, une pression axiale élevée, une maniabilité élevée, une efficacité de construction élevée et une multifonctionnalité-. La puissance nominale des appareils de forage rotatifs est généralement de 125 à 450 kW, le couple de puissance de sortie est de 120 à 400 kN•m, le diamètre maximal du trou peut atteindre 1,5 à 4 m et la profondeur maximale du trou est de 60 à 90 m, ce qui peut répondre aux exigences de divers projets de construction de fondations à grande échelle.prix de la foreuse au sol
Dans la construction de ponts dans des zones à géologie dure, les méthodes de construction de fondations sur pieux couramment utilisées sont l'excavation manuelle et le forage à percussion. L'excavation manuelle est progressivement abandonnée en raison de son long cycle de construction, de sa technologie obsolète et des risques de sécurité importants associés aux opérations de dynamitage. Le forage à percussion présente également des problèmes, principalement sa vitesse de forage extrêmement lente dans les formations de roche dure, entraînant parfois aucun progrès. Dans les zones où la topographie karstique-est bien développée, les blocages de forage sont fréquents, nécessitant souvent 1-3 mois, voire plus, pour achever un seul pieu foré. L’utilisation d’appareils de forage rotatifs pour la construction de fondations sur pieux augmente considérablement la vitesse de construction, réduit les coûts et démontre une qualité supérieure. Par exemple, dans le tronçon Shenyang du chemin de fer à grande vitesse Harbin-Dalian, plus de 95 % de la construction des fondations sur pieux par le neuvième bureau des chemins de fer chinois a été réalisée par forage rotatif. Malgré de sévères contraintes de temps de construction dues à des problèmes de déménagement, la construction du pont principal a été achevée un an avant la date prévue.
Les appareils de forage rotatifs sont étroitement intégrés à l’ingénierie des fondations sur pieux et à la technologie de construction. Cependant, en raison de l'utilisation généralisée des appareils de forage rotatifs seulement ces dernières années, la Chine manque actuellement de normes de construction complètes pour ces appareils, en particulier pour la construction de pieux forés dans des strates de roche dure, où aucune recherche systématique sur les méthodes de construction n'a été menée. Cet article, basé sur le projet d'échange et d'extension de Gannan Road, un sous-projet du projet Gannan Road et Qinan Line BT entrepris par China Railway Ninth Bureau Group Dalian Construction Co., Ltd., se concentre sur l'introduction de la méthode de construction de pieux forés à l'aide d'appareils de forage rotatifs dans des strates calcaires modérément et légèrement altérées (résistance entre 30 et 50 MPa) avec une roche relativement dure, fournissant une référence pour la construction de pieux de forage rotatif dans des strates similaires.
Caractéristiques de la méthode de construction :
1. Vitesse de forage élevée : La disposition et la structure du trépan de forage de la plate-forme de forage rotative sont conçues sur la base de la théorie de la fracture de la roche, permettant un forage direct dans les strates rocheuses, ce qui entraîne une vitesse de forage élevée et une efficacité de construction considérablement améliorée.
2. **Avantages exceptionnels en matière de contrôle de qualité :** Les plates-formes de forage rotatives sont généralement équipées d'un tubage de forage de 2 m de diamètre (qui peut être allongé si le sol de remblai à l'ouverture du trou de forage est épais). L'appareil de forage lui-même peut également intégrer le tubage, minimisant ainsi l'impact du sol de remblai sur le pieu foré. Les plates-formes de forage rotatives utilisent un processus de coulage de béton trempé sous-marin mature, évitant les effets néfastes de la boue tombant de l'ouverture du trou de forage et des sédiments générés pendant le coulage. En tant que machine de construction de fondations sur pieux intégrant la science et la technologie modernes et avancées, les plates-formes de forage rotatives offrent une haute précision en termes de verticalité, d'inspection de la couche rocheuse inférieure et de contrôle de la longueur des pieux pendant la construction du trou de forage. De plus, le minimum de sédiments au fond du forage facilite le nettoyage, garantissant ainsi la haute qualité de la construction des fondations sur pieux.
3. **Forte adaptabilité aux formations géologiques :** Les plates-formes de forage rotatives sont équipées de différents forets et peuvent être utilisées dans diverses formations géologiques telles que le sable, le sol, le gravier et la roche, sans limitations géographiques.
4. **Mobilité pratique et capacité mobile élevée :** Les plates-formes de forage rotatives utilisent un châssis de pelle sur chenilles, leur permettant de se déplacer de manière indépendante. De plus, les appareils de forage rotatifs peuvent fonctionner de manière indépendante, sont très mobiles, adaptables à des terrains complexes et ne nécessitent aucune installation auxiliaire pour l'installation et le démontage. Ils occupent peu de place et peuvent être actionnés contre un mur.
5. Chantier de construction respectueux de l'environnement et propre : les plates-formes de forage rotatives peuvent fonctionner dans des formations rocheuses sans boue, réduisant ainsi le gaspillage d'eau et évitant la pollution par la boue de l'environnement environnant. Par conséquent, les chantiers de construction d’appareils de forage rotatifs sont propres et provoquent une pollution environnementale minimale.
Champ d'application : Cette méthode s'applique principalement à la construction de pieux forés sur des appareils de forage rotatifs dans des formations rocheuses modérément altérées et légèrement altérées avec des roches relativement dures.
Principe technique :
1. Principe de conception : Basés sur le principe de fonctionnement des plates-formes de forage rotatives, combiné aux propriétés mécaniques de la roche et à la théorie de base de la rupture des roches des plates-formes de forage rotatives, des pieux d'essai ont été forés dans des formations calcaires modérément altérées avec une roche relativement dure. Les paramètres techniques pertinents et les indicateurs économiques des différents processus de forage utilisant des appareils de forage rotatifs ont été analysés statistiquement. Grâce à une comparaison et une analyse techniques et économiques systématiques, la méthode de construction des pieux forés d'une plate-forme de forage rotative dans des formations calcaires modérément altérées avec une roche relativement dure a finalement été déterminée.
2. Le principe de la formation de trous sur les plates-formes de forage rotatives dans les formations rocheuses : en équipant les plates-formes de forage rotatives de différents types de trépans, l'agrandissement des trous par étapes est effectué dans les formations de roches dures. Cela crée une surface libre au fond du trou pour le trépan, améliorant ainsi la capacité de l'appareil de forage à pénétrer dans la roche et, finalement, à obtenir un forage efficace de la roche tout en économisant sur les coûts de construction.
Processus de construction et points de fonctionnement clés :
Pour connaître la technologie de construction détaillée des pieux tubulaires, veuillez vous référer à l'organigramme du processus de construction.
II. Points clés de l'opération de construction :
1. Contrôle de la position du pieu : Pour garantir la qualité du positionnement du pieu, une méthode de mesure précise est adoptée, à savoir le positionnement avec une station totale. Une fois le boîtier installé, une nouvelle mesure est effectuée et un cadre de coordonnées soudé est utilisé pour garantir que le centre du boîtier est cohérent avec le centre de la position du pieu.
2. Contrôle de l'inclinaison du pieu : le boîtier est installé à l'aide d'une méthode en forme de croix aux extrémités supérieure et inférieure de son diamètre intérieur. Le passage par les deux points centraux assure la verticalité du boîtier. L'inclinaison du forage est mesurée en temps opportun pendant le forage pour garantir que le taux d'inclinaison est inférieur à 1 %. Si une inclinaison excessive est constatée, des mesures correctives sont immédiatement prises.
3. Contrôle du diamètre des pieux : La sélection appropriée du diamètre du trépan en fonction des conditions géologiques joue un rôle important dans le contrôle du diamètre des pieux. Le diamètre du trou de forage peut être de 10 à 500 pixels plus grand que le diamètre du foret.
4. Contrôle de la longueur des pieux : Pendant la construction, l'élévation de l'ouverture du tubage doit être correctement convertie en diverses élévations de conception. La longueur de l'équipement doit être mesurée avec précision, y compris la longueur du câble d'acier, en tenant compte de l'allongement sous charge. Toutes les erreurs sont corrigées rapidement. 5. Contrôle du sommet des pieux : lorsque le dernier lot de béton est coulé, déterminez avec précision l'épaisseur des scories et calculez et ajustez le volume du lot final. Après avoir coulé, vérifiez à nouveau la hauteur du sommet du tas. S'il répond aux exigences de conception, retirez le tuyau de guidage ; sinon, ajoutez plus de béton.prix de la foreuse au sol
6. Contrôle de la structure du corps de pieu : La fabrication de la cage d'armature ne doit pas dépasser les erreurs admissibles spécifiées dans les normes, y compris la méthode d'épissure par recouvrement et la longueur de l'armature principale. Toutes les données de la cage d'armature doivent être inspectées et enregistrées comme travaux cachés. Assurez-vous que le tube de guidage est bien scellé. Lors du déplacement du tube de guidage pendant le coulage, ne le soulevez pas excessivement pour éviter des accidents de qualité tels que des inclusions de boue et des bris de tas.
7. Contrôle des matières premières : pour chaque lot de barres d'acier, de ciment, d'adjuvants et d'autres matières premières entrants, vérifiez strictement la qualité, la date de fabrication et les documents de certification des matériaux tels que les rapports de tests en usine, et effectuez des inspections par échantillonnage aléatoire. Seuls les matériaux répondant à tous les indicateurs de performance peuvent être utilisés. L’utilisation de ciment durci de qualité inférieure ou périmé est strictement interdite.
III. Processus de construction principal :
1. Mesure et disposition de la position des pieux : Une station totale est utilisée pour définir la position centrale des pieux. Après l'implantation, des pieux de protection sont mis en place autour du périmètre et la mesure est répétée, l'erreur étant contrôlée à 5 mm près. Sur la base des points de contrôle fournis dans la conception, un réseau de contrôle est mis en place sur-site à l'aide d'une station totale et vérifié. Sur la base des valeurs de coordonnées de l'axe central de la fondation sur pieux, l'axe central et le point central de la fondation sur pieux sont disposés à l'aide de la méthode des coordonnées, et des piquets de marquage sont enfoncés. L'erreur de disposition de la ligne médiane est contrôlée dans les 125 pixels et des piquets de contrôle en forme de croix sont définis pour vérification. Le numéro de mise est marqué sur les piquets.
2. Nivellement du site : Le châssis de la plate-forme de forage ne doit pas être placé directement sur un remblai instable pour éviter un tassement inégal. Pour les sites secs où le niveau de la nappe phréatique est inférieur au niveau du sol d'origine pendant la construction, le site est nivelé, compacté et les débris sont enlevés. Lorsque le site est en eau peu profonde, une île est construite et la plate-forme de forage est placée dessus. Le sommet de l'île se trouve à environ 1,0 m au-dessus du niveau d'eau de construction.. 3. Positionnement de l'appareil de forage : déplacez l'appareil de forage vers l'emplacement du pieu de construction. Lors du positionnement de la plate-forme, l'angle d'inclinaison maximum par rapport au plan ne doit pas dépasser 4 degrés. Ajustez l'angle du mât, faites fonctionner le treuil, alignez le centre du foret avec le centre du trou de forage et ajustez les paramètres de verticalité de l'appareil de forage pour garantir que la tige de forage est verticale.
4. Installation du tubage : L'installation du tubage utilise la méthode d'excavation. Un foret spécial est utilisé pour creuser la couche de sol où le tubage sera installé, puis le tubage est placé à l'intérieur. L'installation doit être précise, horizontale, verticale et stable. Remplissez le tubage avec de l'argile et compactez-le. Les lignes centrales de la tige de guidage de l'appareil de forage, de la table rotative et du boîtier doivent être maintenues en ligne droite. L'écart entre le centre du boîtier et le centre d'emplacement du pieu conçu ne doit pas dépasser 20 mm, et l'écart de verticalité du boîtier en acier ne doit pas dépasser 0,5 %, garantissant ainsi que l'appareil de forage fonctionne sans problème dans la direction verticale de l'emplacement du pieu.
5. Forage rotatif : Pendant le processus de forage rotatif, l'opérateur observe constamment la verticalité de la tige de forage et contrôle la profondeur de forage à l'aide d'un compteur de profondeur. Le forage de pieux forés utilise une méthode d'alésage par étapes : tout d'abord, un carottier de petit -diamètre avec un godet collecteur de sable-est utilisé pour forer à la profondeur conçue. Ensuite, un foret de plus grand -diamètre avec un godet de collecte de sable-est utilisé pour l'étape suivante de l'alésage jusqu'à ce que le diamètre et la profondeur du trou de forage répondent aux exigences de conception, pour finalement terminer le forage par un appareil de forage rotatif.
6. Inspection du trou : Une fois que le trou de forage atteint l'élévation de conception, la profondeur, le diamètre, l'épaisseur de la paroi et la verticalité du trou sont inspectés. Si des défauts sont constatés, des mesures correctives sont prises. La méthode d'inspection dépend du diamètre du trou. Lorsque le forage est sec, un marteau lourd peut être utilisé pour compacter le sol meuble à l'intérieur, et le forage peut être directement mesuré à l'aide d'une corde à mesurer et d'un instrument de mesure du forage. Si de l'eau souterraine est présente dans le trou de forage, une méthode de circulation inverse par aspiration et pompe peut être utilisée pour nettoyer le trou. Dans ce cas, le coulage sous-marin du béton est utilisé pour la mesure des trous de forage.
7. Nettoyage du trou : Les sédiments sont retirés du trou de forage. Avant de couler le béton sous l'eau, l'épaisseur des sédiments au fond du trou ne doit pas dépasser 125 px pour les pieux à colonnes et 500 px pour les pieux à friction.. 8. Transport et -levage sur site de la cage en acier d'armature La cage en acier d'armature doit être protégée de la déformation pendant le transport jusqu'à l'emplacement des pieux. Lors du transport par camion, assurez-vous que des points d'appui sont prévus au niveau de chaque nervure de raidissement, tous les points d'appui étant à hauteur égale. La cage d'armature est soulevée dans le trou de forage à l'aide d'une grue. Une méthode de levage en deux-points est utilisée lors de l'installation. Le premier point de levage est situé au bas de la cage et le deuxième point de levage est situé entre le milieu et le tiers supérieur de la longueur de la cage. Des mesures doivent être prises pour renforcer les points de levage afin d'éviter toute déformation lors du levage. Lors de l'abaissement de la cage d'armature dans le trou de forage, elle doit être alignée sur le diamètre du trou de forage, maintenue verticale et abaissée doucement et lentement. Après l'insertion, il doit être abaissé progressivement, en évitant la rotation à gauche ou à droite et en interdisant strictement tout balancement ou collision avec la paroi du forage. Si une obstruction est rencontrée, la descente doit être arrêtée, la cause recherchée et corrigée. Les levées en hauteur et les abaissements brusques, ainsi que les abaissements forcés, sont strictement interdits. Le positionnement de la partie supérieure de la cage doit être calculé sur la base de l'élévation mesurée du forage pour déterminer la longueur du renfort de positionnement. Pour éviter que la cage d'armature ne tombe ou ne flotte pendant le jointoiement, la cage est positionnée à l'aide de barres d'armature filetées suspendues au caisson en acier. Le centre de la cage d'armature est aligné avec le centre du pieu conçu. Après vérification répétée, il est soudé et positionné sur le boîtier en acier, complétant ainsi l'installation de la cage d'armature. Le béton est coulé dans les 6 heures suivant le positionnement de la cage d'armature pour éviter l'effondrement du forage.
9. Nettoyage secondaire du forage : Une fois la cage d'armature abaissée et fixée en place, le tuyau tremie est immédiatement placé. Il est hissé et étendu section par section à l'aide d'une grue, l'extrémité inférieure du tuyau tremie étant à 500 mm du fond du forage. Après la mise en place du tuyau tremie en béton, si l'épaisseur des sédiments au fond du forage ne répond pas aux exigences de conception, un nettoyage secondaire du trou de forage est effectué à l'aide du tuyau tremie. Après l'inspection et l'approbation sur place de l'ingénieur surveillant-, le coude d'aspiration est immédiatement retiré avant que le coulage du béton sous l'eau puisse commencer.
10. Coulage du béton sur pieux forés : Une fois le coulage du béton commencé, il doit être continu et ininterrompu. La profondeur de la surface du béton dans le trou de pieux est mesurée toutes les 30 minutes (l'intervalle est raccourci à 5 à 15 minutes dans les dernières étapes du coulage et pour les trous peu profonds). Des diagrammes indicateurs de coulage du béton et des courbes théoriques et réelles montrant le volume de coulage du béton en fonction de la profondeur sont rapidement dessinés pour guider le démontage du tuyau de tremie. Lorsque le volume de béton coulé ne correspond pas à la position de la surface supérieure en béton, la cause doit être analysée en temps opportun, le problème doit être identifié et le problème doit être résolu rapidement.prix de la foreuse au sol
