Marteau vibrant hydraulique coopérant avec une perceuse rotative pour la méthode du tubage sur pieux entier et la méthode des pieux sécants.

Les marteaux vibrants hydrauliques ont été largement utilisés dans la construction de fondations sur pieux, en particulier dans l'installation et l'extraction de palplanches en acier. En fait, une autre application majeure des marteaux vibrants hydrauliques est la construction de pieux tubulaires, en particulier pour divers types de pieux tubulaires en acier. Ces appareils sont souvent associés à des foreuses rotatives pour réaliser la construction d'un tubage complet et la construction de pieux sécants. Dans les pays développés et dans certains pays du Moyen-Orient, les pieux forés soutenus par du coulis ne sont pas autorisés, ce qui nécessite l'utilisation de méthodes de tubage complet pour la plupart des opérations de forage rotatif. Alors que la Chine met de plus en plus l'accent sur la protection de l'environnement et le contrôle de la qualité des pieux, la méthode du tubage complet gagne en popularité et les marteaux vibrants hydrauliques sont plus fréquemment utilisés avec les machines de forage rotatives dans les projets de fondations sur pieux.

I. Pieux forés :
Les pieux des fondations sur pieux sont généralement divisés en pieux forés et en pieux préfabriqués. Actuellement, les pieux forés représentent environ 70 à 80 % des fondations sur pieux en Chine, avec une partie complétée par des foreuses rotatives et une autre partie par des foreuses à circulation positive et inverse. En Chine, les machines de forage rotatives utilisent généralement des méthodes de formation de trous à base de boue, mais cette pratique est interdite dans les pays développés, où les méthodes de tubage complet (également connues sous le nom de Benoto) sont généralement adoptées.

II. Méthodes de protection des murs :
Les foreuses rotatives utilisent généralement du coulis pour protéger le mur lors du perçage, mais il est nécessaire d'installer un caisson en acier dans les premiers mètres pour assurer le guidage et la verticalité du trou. Les principales fonctions du tubage sont : un positionnement précis, un guidage du forage, une protection de l'ouverture du trou, une prévention des débris de sol de tomber dans le trou, une isolation de l'eau à l'extérieur du trou, un maintien du niveau d'eau de boue (pression) pour éviter l'effondrement, un contrôle du sommet du pieu. élévation, empêchant les sédiments de refluer pendant le forage et maintenant le niveau d'eau à l'intérieur du trou plus élevé que le niveau d'eau de construction pour stabiliser le mur. Selon la longueur du tubage et les conditions géologiques, il existe plusieurs méthodes de mise en place et d'extraction du tubage :

(A) Méthode d’auto-pression de la tête motrice de la perceuse rotative
(B) Méthode du pilote de boîtier
Pour les tubages en acier dépassant 10 m avec des exigences strictes de verticalité, un pilote de tubage relié à la perceuse rotative est généralement utilisé en assistance. En général, les perceuses rotatives nationales sont rarement équipées d'entraînements de tubage, tandis que les marques étrangères telles que Bauer, Soilmec et Casagrande peuvent être équipées d'entraînements de tubage sur demande. Actuellement, les fabricants nationaux comme Sunward Intelligent et Jintai proposent également des perceuses rotatives avec entraînements de tubage. Cependant, dans des conditions géologiques difficiles ou lorsque le diamètre du tubage dépasse 2 mètres, le moteur de tubage peut avoir des difficultés à fonctionner efficacement. De plus, en raison de la capacité limitée de couple et de pression du pilote de tubage lui-même (la machine de forage nécessite 100 tonnes-mètres de couple supplémentaires pour chaque augmentation de 10 cm du diamètre du trou), elle peut avoir des difficultés à fonctionner dans des couches géologiques extrêmement dures et à extraire le enveloppe.

(C) Méthode du marteau d'excavatrice
(D) Méthode du marteau vibrant et de la machine de levage de tuyaux :
Lorsque les machines de forage rotatives rencontrent des conditions géologiques boueuses, sablonneuses, à forte teneur en eaux souterraines ou karstiques, elles peuvent adopter la méthode de tubage complet pour la construction, également connue sous le nom de méthode Benoto pour les pieux forés.

La méthode de construction de pieux Benoto, également connue sous le nom de méthode de tubage complet, utilise un dispositif de secouage (ou un dispositif rotatif) pour réduire considérablement la résistance de frottement entre le tubage en acier et la couche de sol. Lorsque le tubage est secoué (ou tourné), il est enfoncé dans le sol tandis que la benne preneuse est utilisée pour excaver le sol jusqu'à ce que le tubage atteigne la couche portante au bas du tas. Après excavation, la profondeur est mesurée et la couche portante est confirmée. Le sol meuble du fond est ensuite dégagé. Une fois le trou formé, la cage de renfort est placée, et un tuyau tremie est érigé au centre du trou. Enfin, le béton est coulé pour former le pieu. La méthode Benoto est essentiellement une méthode de forage avec suivi de tubes à benne preneuse. L'équipement utilisé pour cette méthode est appelé machine de forage de tubage complet.

Introduction à la méthode :
En raison de ses excellents effets de protection de l'environnement (faible bruit, vibrations minimales, pas de pollution ou de rejet de boues) et de son chantier de construction civilisé, la méthode des pieux Benoto est largement adoptée au niveau national et international. À Hong Kong, ce type de pieux représente environ 45 % de part de marché. À Kunming, Wenzhou et Pékin, plus de dix chantiers de construction ont utilisé avec succès ce type de pieux. Depuis 2001, dans 13 stations de métro de Shenzhen, Nanjing, Hangzhou et Tianjin, la méthode Benoto utilisant des machines de forage à tubage complet domestiques a réussi à remplacer les parois moulées souterraines, réduisant considérablement les coûts de construction pour les maîtres d'ouvrage.

Avantages de la méthode :
Par rapport au forage sur boue, au forage à percussion et à d'autres méthodes de construction de pieux forés de grand diamètre, la méthode de tubage complet présente les avantages suivants dans la formation de trous et la construction de pieux :
A. Excellente protection de l'environnement : faible bruit, vibration minimale ; pas d'utilisation de boue,

Matériel de construction

Pour la construction de pieux avec tubage complet, l'approche générale peut consister à utiliser la machine de battage de pieux (également connue sous le nom de batteur de pieux à vis) et le marteau vibrant en combinaison avec des foreuses rotatives. Ci-dessous, nous nous concentrerons sur l’introduction de la machine de battage de pieux et de l’équipement de marteau vibrant.

1. Machine d'entraînement de tubage de pieux, également connue sous le nom de perceuse à tubage complet ou de foreuse Benoit
   Cet équipement a été initialement développé et fabriqué par la société française Benoit au début des années 1950. Plus tard, le Japon, l’Allemagne, le Royaume-Uni, l’Italie et d’autres pays l’ont introduit et développé. En décembre 1997, le Japon avait produit 770 perceuses à caisson complet à bascule et 433 perceuses à caisson complet à rotation complète. Selon une enquête menée par la Japan Infrastructure Association en 1993 sur 101 000 pieux coulés sur place par 31 entreprises de construction, la méthode du tubage complet représentait 26 %. Actuellement à Hong Kong, diverses entreprises de construction de fondations possèdent pas moins de 300 machines de forage à tubage complet, et la part de marché de la formation de pieux est d'environ 45 %. La Chine a commencé à introduire cet équipement dans les années 1970 et, au milieu des années 1990, une entreprise de fondations sur pieux de Kunming a développé pour la première fois la série MZ de foreuses à caisson complet à bascule, également connues sous le nom de rectifieuses de pieux. Plus tard, l'Institut de technologie d'exploration, l'Académie chinoise des sciences géologiques de Pékin Sanyi et d'autres sociétés ont commencé à développer des machines de battage de pieux. Cependant, en raison du prix élevé de cet équipement, il n’a pas été largement utilisé en Chine continentale.

Perspective:
La Chine a commencé à introduire des foreuses à caisson complet à bascule dans les années 1970, mais en raison de leur prix élevé, les entreprises de construction les ont rarement adoptées. Cependant, pour la géologie particulière des reliefs karstiques du sud-ouest de la Chine et la construction de fondations sur pieux dans les vastes villes côtières du sud de la Chine, cette méthode est effectivement nécessaire pour réaliser des pieux forés de haute qualité. De plus, avec le développement des équipements de fondation sur pieux et des méthodes de construction, les exigences de la Chine en matière de sécurité de construction, de protection de l'environnement et de qualité sont de plus en plus élevées, et la méthode à tubage complet connaîtra une bonne tendance de développement.

2. Adaptabilité stratigraphique et caractéristiques du marteau vibrant pour l'installation du tubage
   Adaptabilité stratigraphique :
   Pour l'argile boueuse sujette au retrait, les strates de remblai diverses en vrac sujettes à l'effondrement, les couches de sable et les strates très perméables, des cuvelages longs ou des cuvelages complets doivent être utilisés pour la protection des murs. Généralement, un marteau vibrant est utilisé pour installer le boîtier.

Étapes de construction pour l'installation du caisson avec un marteau vibrant : Utilisez un camion-grue ou une grue sur chenilles pour suspendre le marteau vibrant électrique ou hydraulique qui maintient le caisson. Grâce à des vibrations à haute fréquence, le sol autour du tubage est liquéfié et sous l'action de la gravité du tubage, le tubage est inséré dans la couche de sol.

Équipement de marteau vibrant : L’équipement de marteau vibrant a été largement popularisé en Chine. À Hong Kong et à Taiwan, les marteaux vibrants hydrauliques ont été largement utilisés en raison de leur poids léger, de leur faible bruit, de leur force d'excitation élevée, de leurs faibles vibrations et de leur absence de besoin d'électricité. En Chine continentale, en raison de l'absence de normes de construction obligatoires de la part des instituts de conception et de considérations de coûts de la part des entreprises de construction, les marteaux vibrants hydrauliques n'ont pas été bien promus et les marteaux électriques sont plus souvent utilisés. Pour les carters plus courts, des marteaux d'excavateurs peuvent être utilisés directement pour le battage et l'extraction (le carter ne peut généralement pas dépasser 10 mètres). Pour les tubages de plus de 10 mètres ou les strates géologiques dures, des grues sur chenilles doivent être utilisées pour suspendre le vibromasseur lors de la construction.

Avantages de cette méthode :
A. Équipement : L’équipement du marteau vibrant hydraulique est relativement flexible dans son application. En plus d'être suspendu pour la construction par des grues sur chenilles ou des camions-grues, il peut également être installé sur les glissières des perceuses rotatives, des batteurs de pieux à trois points et d'autres équipements pour assurer la verticalité pendant la construction.
B. Installation et extraction rapides des tubages, permettant la formation de trous secs ou réduisant les coûts de boue en utilisant de l'eau naturelle pendant la formation des trous. Il faudra cependant veiller à ajuster la verticalité du caisson lors de l’installation initiale.
C. Faible coût de construction : L'équipement de marteau vibrant hydraulique est relativement léger et peut être associé à des grues sur chenilles plus petites. Si elle est associée à des grues sur chenilles pour la construction, il n'est pas nécessaire de modifier la foreuse rotative ou de compter sur sa puissance hydraulique (la machine d'entraînement de tubage de pieux doit être installée sur la foreuse rotative et nécessite la puissance hydraulique de la foreuse rotative) .
D. Vitesse de construction extrêmement rapide et forte adaptabilité géologique.
E. Forte capacité d'extraction de pieux.
D'une manière générale, pour les cuvelages de pieux d'une longueur