[PGRN] [Programme de recherche départemental]

Projet CG38 - PGRN piloté par le Cemagref ETNA

Titre du projet

Qualification d'une machine à forer sur fortes pentes

Type d'aléa
Glace, neige et avalanches
Année

1989

Mots-clés
Ouvrages de protection - Génie paravalanche - Machine à forer sur fortes pentes - Qualification - Recherche pré-normative
Champs disciplinaires
Géotechnique, automatique / robotique (reconnaissance semi-automatique du terrain par caméra)


1) Organismes et auteurs


Organisme pilote
Cemagref
Organisme(s) associé(s)
RTM - indus. (Daniel Mancheron) - Commune de Lavaldens
Coordonnateur
Gérard BRUGNOT
Participants
François RAPPIN, Gérard VERGES


2) Contexte du projet


Site(s) d'étude
Test de la machine à forer sur un chantier de pose de filets paravalanche sur la commune de Lavaldens et installation de filets paravalanches à Saint-Pierre de Chartreuse
Contexte de l'étude

Un industriel dont l’entreprise était installée près du Cemagref d’Aix-en-Provence avait pris contact avec des opérateurs et des communes pour proposer au réseau local une machine à forer télécommandée pour la réalisation de forages en terrain difficile (fortes pentes, où la manip est dangereuse). D’autres applications concernaient la progression en terrain dangereux (déminage…). Ce partenariat s’est arrêté assez vite car l’entreprise a disparu.

Ce projet avait pour objectif la sécurisation et la fiabilisation de la télécommande de l’engin, avec pour application deux types d’ouvrages paravalanches : d’une part les ouvrages rigides sur pentes, qui reportent les efforts en compression sur sol ; d’autre part les filets, ouvrages beaucoup plus souples (qui plient sous le poids de la neige), qui exercent d’énormes efforts en traction sur le sol. Or il est plus difficile d’encaisser les efforts en compression qu’en traction. Le consensus scientifique était alors de réserver les ouvrages en compression aux substrats rocheux. Les ancrages en terrain meuble posaient alors problème.

Un technicien du Cemagref a eu l’idée du pieu explosé, qui fonctionnait alors de manière empirique. Il s’agissait d’expliquer ce fonctionnement de manière théorique. L’idée était de mettre en œuvre ce procédé dans des pentes fortes, en effectuant des recherches scientifiques et techniques pour comprendre comment ça tenait, afin de normaliser le procédé de fabrication. Il s’agissait de définir des axes de recherche bien précis, orientés vers des processus de réalisation industriels, dans le cadre d’une recherche pré-normative, financée majoritairement par l’ANVAR (Agence Nationale de Valorisation de la Recherche).

Programme plus vaste
*
Initiation du projet
Participation du PGRN
Montant du financement (k€)
8,994 k€ (59 kF)
Part du CG38 - PGRN
~ 5 %
(Co)-Financements
Majoritaire : ANVAR
Appréciation du rôle du financement CG38 - PGRN
Contribution financière et scientifique (autres labos intéressés : 3S…) ; encouragement à la mise au point. Financement d’amorçage (au moment des essais, personne ne croyait à la possibilité d’ancrer les filets paravalanches en sol meuble en forte pente…). Il a servi à faire face au surcoût lié à la nouveauté du procédé.


3) Objectifs, méthodes et résultats

Objectifs
Réaliser des essais pour la qualification d’une machine à forer sur une forte pente.

Obtenir une amélioration des performances techniques sans augmentation de coût à terme par rapport aux méthodes existantes.

Rendre la machine à forer plus autonome en améliorant la reconnaissance semi-automatique du terrain (contrôlée par l'opérateur).

Méthodologie
Test en vraie grandeur sur un chantier de pose de filets paravalanche, dans des conditions de travail particulièrement difficiles (pentes de 40 à 45°, soit 80 à 100%).

Le compte-rendu de chantier détaille le plan des ouvrages réalisés, les rapports journaliers des opérations de foration ds ancrages amont, réalisés avec la machine à tester, un tableau rendant compte à titre de comparaison de la foration des ancrages aval, réalisés au wagon-drill, et l’attestation de conformité délivrée par le Chef de Service RTM de l’Isère (Yves Tachker).

Pour les ancrages aval, la profondeur de foration était de 2,50 m, c’est-à-dire jusqu’à la limite du rocher ; les ancrages réalisés avec la machine CM1 ont mobilisé en moyenne de l’ordre de 3,50 m de rocher.

Résultats
Au plan technique :

La machine utilisée permet, dans le contexte de chantier considéré (pente de 40 à 45°) des performances de forage jamais atteintes, à la fois sur le plan de la profondeur obtenue (6,10m) et sur celui e l’angle réalisé (20° sous l’horizontale).

La valeur nominale de résistance à la traction, soit 300 kN, est en réalité très largement dépassée. Un des problèmes qui se posent et qui devait faire l’objet d’une étude approfondie est celui du dispositif d’essai de tels ancrages, qu’il faudrait tester jusqu’à au moins 500 kN.

La possibilité de réaliser de tels ancrages est extrêmement encourageante et elle va contribuer à faire considérablement évoluer les techniques de génie paravalanche.

Au plan économique :

Compte tenu que la machine mise en œuvre est très sophistiquée sur le plan technique, la possibilité de gain peut être considérée sur le plan de l’économie de main d’œuvre et surtout l’économie de temps.

Les comparaisons directes sont difficiles à faire avec les matériels existants, qui ont des performances inférieures. On ne peut guère faire que des comparaisons globales, c’est-à-dire portant sur le coût global du chantier. On peut aussi analyser les temps d’opération et considérer quels devraient être les gains pour aboutir aux mêmes coûts que les procédés existants, par ailleurs moins fiables dans le long terme, car ils ne permettent pas de donner aux ancrages une direction satisfaisante. A cet égard, le temps moyen d’une foration aété de l’ordre de 55 mn (calculé sur 27 cas) ; le temps moyen de déplacement de 30 mn (calculé sur 19 cas). A titre de comparaison, le temps moyen de foration est de l’ordre de 25 mn pour les ancrages aval.

Le coût de l’ouvrage posé serait de l’ordre de 5000 FHT, ce qui serait compétitif avec les coûts de l’époque ; il s’en suivrait un progrès sur le plan du rapport coût avantage, puisque le nouveau procédé de forage testé à Lavaldens est supérieur sur le plan technique aux procédés de l’époque, dans la mesure où il permet de réaliser des ancrages beaucoup plus résistants. Ces objectifs sont tout à fait réalisables, ce qui justifie pleinement les essais entrepris.



4) Débouchés du projet

Utilisateurs finaux potentiels
Maîtres d’œuvre d’ouvrages de protection en montagne (RTM…),
Collectivités, entreprises de travaux acrobatiques
Production scientifique
- Méthodologie innovante
- Production de connaissances pratiques / opérationnelles
Produits délivrables
 
Partenariats
- Préexistant (RTM)
- Initié par ce projet (avec l'industriel)
- Qui se ne se poursuit pas (son entreprise a disparu)
Retombées du projet
Une présentation de la machine a été faite devant des élus du département de l’Isère sur le site du Manival (commune de Saint-Ismier), pour une démonstration sur terrain plat.
La machine à forer a été utilisée pour l'installation de filets sur un autre chantier (à Saint-Pierre de Chartreuse) et de râteliers (sur la commune de Lavaldens). Suite à des difficultés pour tester les ancrages en forage profond, les tests en sol meubles (pieux explosés) ont débouché sur la mise au point d’une norme AFNOR (cf. François Rappin) concernant la construction des ancrages ainsi que leur mise en place (qui sont en général effectuées par des entreprises différentes).
La machine à forer n’a pas eu de suite en elle-même mais le procédé d’ancrage est au point et normalisé. Cette invention a débordé très largement la recherche française.

Les recherches sur les pieux explosés ont été poursuivies dans le cadre des travaux d’Etienne Flavigny sur le torrent du Manival (cf. projet 3S 1991/92).

L’entreprise à l’origine de ce travail et les opérateurs impliqués ont ensuite proposé un projet européen sur les nouvelles technologies, en association avec des partenaires anglais, mais le projet n’a pas été retenu après avoir tout de même franchi le premier stade de sélection.



5) Valorisation du projet

Publications et communications
 
Pages Web
 

 

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