Le colmatage et le jeu de balle en terre battue Lors du creusement à l'aide d'un tunnelier EPB, ces risques sont évités en évaluant, avant le début des travaux, la plasticité, la minéralogie, l'humidité, la granulométrie et l'adhésivité du sol, puis en ajustant, pendant le creusement, le conditionnement du sol, la mousse, l'eau, les polymères, la pression de la chambre, le couple de coupe, la vitesse d’avancement et l’extraction par vis sans fin. L’objectif est d’empêcher les argiles et les fines de se coller à la tête de coupe, à la chambre, aux outils ou à la vis, formant ainsi des masses collantes qui réduisent le rendement ou bloquent le système.
Dans les projets de le fonçage de tuyaux, microtunnelage y Traversées d'infrastructures, ce risque doit être particulièrement pris en compte lorsque le sol contient des argiles plastiques, des limons argileux, des marnes, des sols cohésifs humides ou des matériaux présentant un comportement visqueux. La EPB TBM Cela nécessite que les matériaux excavés aient une consistance suffisante pour maintenir la pression au front de taille et pouvoir être extraits de manière contrôlée.
Différence entre le « clogging » et le « clay balling »
| Phénomène | Que se passe-t-il ? | Où cela peut-il apparaître ? |
|---|---|---|
| Clogging | Les débris excavés s'accumulent sur les outils, dans les ouvertures, dans la chambre ou sur la vis, et réduisent le passage des matériaux. | Tête de coupe, chambre d'excavation, ouvertures, vis sans fin |
| Jeu de balle en terre battue | L'argile forme des boules ou des masses compactes et collantes qui ne se désagrègent pas correctement | Chambre, tête de coupe, vis, bande ou système d'extraction |
| Adhérence argileuse | La pâte adhère aux surfaces métalliques et aux outils | Pioches, grattoirs, disques, chambre et conduits |
| Obstruction fonctionnelle | Le flux de matière cesse d'être continu | Entrée par chambre, vis sans fin ou décharge |
Ces deux phénomènes sont liés, mais ne sont pas identiques. Le « clogging » désigne l'obstruction ou l'adhérence du matériau au système ; le « clay balling » désigne la formation de boules d'argile qui entravent le creusement et l'extraction.
Quels sont les terrains qui présentent le plus grand risque ?
Le risque augmente lorsque le tracé traverse :
- Argiles plastiques.
- Limes argileuses.
- Margas ou sols cohésifs cimentés.
- Sols à forte teneur en particules fines.
- Sols contenant des minéraux expansifs ou très adhérents.
- Matériaux dont l'humidité est proche de leur limite plastique.
- Frentes mixtes composées d'argile et de graviers.
- Des sols dont la consistance change rapidement.
- Zones contenant suffisamment d'eau pour activer l'adhésivité, mais pas au point de fluidifier le matériau.
Dans ces cas-là, le choix du tête de coupe pour argiles, sables, graviers, roches ou sols mixtes doit être coordonné avec l'aménagement du terrain et avec le système d'extraction EPB.
Comment évaluer les risques avant de procéder à des travaux d'excavation ?
Avant le début des travaux, on examine les essais et les données géotechniques qui permettent d'anticiper le comportement adhésif du sol :
| Donnée ou essai | Utilité |
|---|---|
| Granulométrie | Détermine le pourcentage de fines, de sable et de gravier |
| Limites d'Atterberg | Évaluation de la plasticité et de la plage d'humidité critique |
| Humidité naturelle | Cela permet de comparer le terrain à ses limites plastiques et liquides |
| Minéralogie des argiles | Permet d'identifier les matériaux expansifs ou très adhésifs |
| Indice de plasticité | Évalue le risque d'adhérence et de formation de grumeaux |
| Essais de consistance | Ils permettent de prévoir le comportement devant la caméra EPB |
| Teneur en eau | Conditionnement, mousse, polymère et extraction |
| Essais de conditionnement | Ils permettent de tester des mousses, des polymères ou des additifs avant le chantier |
En cas d'incertitude, il peut être recommandé de réaliser des essais en laboratoire sur le sol concerné et avec différents agents d'amendement.
Mesures de prévention en matière de conception
La prévention commence avant le forage. La conception doit prévoir :
Tête de coupe adaptée :
Réglage des outils, des ouvertures, des racleurs et de la géométrie afin de réduire les accumulations et de faciliter l'écoulement de la matière vers la chambre.
Préparation du terrain :
Sélection de mousses, de polymères, d'eau ou d'additifs destinés à modifier la consistance des matériaux excavés, à réduire leur adhérence, à améliorer leur plasticité et à faciliter leur extraction.
Système d'extraction compatible :
La vis sans fin doit pouvoir transporter le matériau sans se compacter, sans se bloquer et sans perdre sa capacité de régulation de la pression.
Contrôle de la pression frontale :
La pression dans la chambre doit être maintenue dans la plage prévue sans provoquer un compactage excessif du matériau.
Plan de maintenance et d'intervention :
Sur les terrains présentant un risque de colmatage, il convient de prévoir des arrêts, des opérations de nettoyage, des outils de rechange et des procédures d'intervention en cas de colmatage.
Gestion des changements de terrain :
Si le profil alterne entre argiles, sables, graviers ou un front mixte, le conditionnement doit pouvoir être ajusté au fur et à mesure de l'avancement.
Contrôle opérationnel pendant le forage EPB
Au cours du forage, certains paramètres sont surveillés afin de détecter un éventuel colmatage ou la formation de boules d'argile :
- Augmentation du couple de coupe.
- Augmentation de la consommation d'énergie.
- Réduction de la vitesse d'avancement.
- Variations de pression dans la chambre.
- Déchargement irrégulier par la vis sans fin.
- Blocages ou pulsations lors de l'extraction.
- Changements dans la consistance des matériaux excavés.
- Augmentation des poussées.
- Vibrations ou comportement anormal de la tête.
- Différence entre le volume excavé et le volume prévu.
- Consommation de mousse, d'eau ou de polymère.
- Nécessité de nettoyages ou d'arrêts fréquents.
En cas de signes d'obstruction, le dosage du conditionnement, l'avance, la vitesse de rotation, la pression dans la chambre et l'extraction sont ajustés de manière contrôlée.
Risques liés à l'absence de contrôle du colmatage
Une mauvaise gestion du colmatage ou de la formation de boules d'argile peut entraîner :
- Baisse de rendement.
- Arrêts imprévus.
- Blocage des outils ou des ouvertures.
- Augmentation du couple de coupe.
- Surcharge de la vis sans fin.
- Perte de contrôle de la pression frontale.
- Sur-excavation ou manque d'uniformité dans l'excavation.
- Déviations du tracé.
- Usure accrue des outils.
- Augmentation des poussées.
- Risque de tassement.
- Surcoûts et retards.
Dans le cadre de chantiers situés sous des routes, des voies ferrées, des réseaux existants ou dans des zones urbaines, ces effets peuvent également avoir une incidence sur le contrôle des déformations et sur la sécurité des infrastructures voisines.
Informations nécessaires pour la conception ou l'appel d'offres
Pour évaluer et prévenir le colmatage ou la formation de boules d’argile lors d’un creusement avec une foreuse EPB, il convient de fournir les données suivantes : profil géotechnique, pourcentage de fines, limites d’Atterberg, humidité naturelle, minéralogie des argiles, granulométrie, plasticité, consistance, présence de marnes ou d’argiles expansives, le niveau phréatique, la perméabilité, le diamètre de l'excavation, la longueur d'enfoncement, la profondeur, la couverture, le type de tête de coupe, les ouvertures, les outils, couple disponible, configuration de la vis sans fin, pression de chambre prévue, système de conditionnement, mousses ou polymères proposés, essais en laboratoire, sensibilité de l'environnement et critères de contrôle de la production.
Demander un Analyse technique des risques de colmatage et de formation de boules d'argile lors du creusement avec un tunnelier EPB avant de clôturer les travaux de géotechnique, de forage, de préparation du terrain ou la documentation relative à l'appel d'offres.
Español 
English 
Français 