Les abrasivité du sol Cela a une influence directe sur l'usure de la tête de coupe, des disques, des pics, des racleurs, des dents, des protections et des éléments d'excavation d'un tunnelier. Plus le sol est abrasif, plus l'usure des outils, la consommation de pièces de rechange, le couple de coupe, les arrêts pour maintenance et le risque de perte de rendement peuvent être importants lors du forage ou du microtunnelage.
Dans les projets de le fonçage de tuyaux, le microtunnelage dans les applications terrestres et souterraines o Traversées d'infrastructures, l'abrasivité doit être évaluée dès la phase géotechnique afin de choisir correctement la foreuse, de concevoir la tête de coupe et de prévoir les accès, les pièces de rechange, la maintenance et les interventions éventuelles.
Pourquoi l'abrasivité est-elle un facteur crucial dans le microtunnelage ?
Dans un chantier SANS tranchée, l'accès direct au front de taille peut être limité, voire inexistant, en particulier dans le cas de boucliers fermés. Si l'usure du sol est plus importante que prévu, cela peut entraîner des baisses de rendement, une augmentation des poussées, des écarts par rapport au programme, des arrêts prolongés ou la nécessité de changer d'outils dans des conditions difficiles.
C'est pourquoi l'abrasivité n'affecte pas seulement l'outil de coupe. Elle influe également sur :
- Production quotidienne.
- Usure des outils.
- Maintenance préventive.
- Paire de coupe.
- L'élan nécessaire.
- Coût des pièces de rechange.
- Planification des arrêts.
- Risque de blocage ou de perte d'avance.
- Choix entre un bouclier ouvert, un EPB ou un hydro-bouclier.
Les choix du tunnelier Il convient de prendre en compte l'abrasivité ainsi que la résistance du sol, la granulométrie, la présence de roches, de blocs rocheux, le niveau de la nappe phréatique et la stabilité du front de taille.
Quelles données permettent d'évaluer l'abrasivité ?
Pour évaluer le risque d'usure, on examine principalement :
Type de terrain ou de roche :
Les sables siliceux, les graviers, les quartzites, les granites, les roches dures ou les sols à forte teneur en quartz ont tendance à accroître l'usure.
Granulométrie et minéralogie :
La taille des particules, la forme des grains et la présence de minéraux durs influencent l'abrasion sur la tête de coupe.
Résistance de la roche ou du sol cimenté :
Les matériaux plus résistants ou cémentés peuvent nécessiter des outils spécifiques et des efforts de coupe plus importants.
Présence de boles ou de blocs :
Les bosses peuvent entraîner des chocs, une usure irrégulière, la rupture d'outils ou des pics de couple.
Essais d'abrasivité :
Lorsque le projet l'exige, des essais spécifiques peuvent être réalisés pour estimer l'usure potentielle et faciliter le choix des outils.
Niveau de la nappe phréatique et système de pompage :
La présence d'eau et le transport des matériaux excavés peuvent influencer le comportement des fines, le nettoyage de la chambre et l'usure des composants.
Comment le choix des outils influe-t-il ?
En fonction de l'abrasivité et du type de terrain, différentes configurations peuvent être sélectionnées :
Disques de coupe : couramment utilisées dans la roche ou les sols durs, où il est nécessaire de fracturer le matériau.
Pioches, dents ou rippers : utilisés sur des sols durs, des matériaux cimentés ou des terrains mixtes.
Racleurs et scrapers : elles contribuent à nettoyer, à évacuer et à acheminer les matériaux excavés vers le système d'extraction.
Protections anti-abrasion : plaques, renforts, blindages ou matériaux résistants à l'usure destinés à protéger la tête de coupe et les zones exposées.
Outils combinés : utiles sur des terrains mixtes, où se succèdent terre, roche, blocs rocheux ou matériaux hétérogènes.
Sur les terrains très abrasifs, le choix ne doit pas se fonder uniquement sur la capacité à “ tailler le terrain ”, mais aussi sur le maintien de la production, la limitation des arrêts, la protection de la machine et la garantie que le système puisse fonctionner en toute sécurité jusqu’à la fin du tronçon.
Quels sont les risques liés à une sous-estimation de l'abrasivité ?
Sous-estimer l'abrasivité peut entraîner :
- Usure prématurée des outils.
- Augmentation du couple de coupe.
- Vitesse d'avancement réduite.
- Consommation d'énergie plus élevée.
- Augmentation des poussées.
- Arrêts imprévus.
- Difficulté à maintenir l'alignement.
- Dommages au niveau de la tête de coupe ou de la caméra.
- Surcoûts liés aux pièces de rechange et aux interventions.
- Risque de ne pas pouvoir terminer le tronçon selon la configuration prévue.
Sur les chantiers avec EPB TBM o hydro-shield pour les terrains gorgés d'eau, cette analyse revêt une importance particulière car les interventions au niveau de la tête de coupe peuvent s'avérer plus complexes que dans les systèmes à accès direct.
Comment gérer le risque d'usure
Pour gérer l'usure, il est recommandé de :
- Prévoir des essais d'abrasivité dans le cadre de la campagne géotechnique lorsqu'il existe un risque.
- Vérifier la minéralogie, la granulométrie, la résistance et la présence de quartz.
- Choisissez une tête de coupe adaptée au terrain.
- Prévoir des pièces de rechange et définir une stratégie de maintenance.
- Définir les points ou les procédures d'intervention si le tronçon l'exige.
- Surveiller le couple de coupe, la poussée, l'avance et la consommation d'énergie pendant le creusement.
- Ajuster les paramètres d'avance, de pression et d'extraction en fonction du comportement réel du sol.
Liste de contrôle minimale pour évaluer l'abrasivité : type de sol ou de roche, teneur en quartz, granulométrie, résistance, blocs rocheux, abrasivité mesurée, niveau de la nappe phréatique, longueur d'enfoncement, diamètre, type de tunnelier, outillage prévu, accessibilité au front de taille, pièces de rechange, couple de coupe prévu et plan de maintenance.
Demander un contrôle technique de l'abrasivité, de l'usure et du choix des outils de coupe avant de choisir la foreuse ou de finaliser l'offre technico-commerciale.
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