Exploration des profondeurs : progrès de la technologie de forage et de fondation

Aug 24, 2023

Par Catrin Jones05 juin 2023

L'électrification se produit dans la construction et le secteur du forage et des fondations ne fait pas exception, mais le voyage ne fait que commencer, rapporte Catrin Jones.

L'industrie de la construction construit plus audacieusement, plus haut et plus ingénieusement que jamais. La clé du succès d'un bâtiment réside en grande partie dans la solidité des fondations et des fondations. L'équipement de forage et de fondations doit être capable de relever des défis uniques, tels que le forage dans la roche dure ou l'exploitation dans des conditions météorologiques extrêmes.

Eva-Leena Varpe, chef de produit pour le forage de surface chez Sandvik, connaît l'importance d'un équipement fiable et déclare que Sandvik soumet ses foreuses à des tests rigoureux avant leur mise sur le marché.

"Les tests en usine et sur site font partie intégrante de nos projets de développement de produits. Nous avons d'excellentes installations à l'usine où nous testons tous nos produits au niveau des composants et des produits", déclare-t-elle.

"Dans notre mine d'essai, nous avons des installations pour effectuer des tests de composants, par exemple des tests de durée. Nous utilisons également des tests tiers s'il nous manque des outils ou des méthodes de test, ou si un rapport de test tiers est requis."

Varpe ajoute que les tests de site sont effectués en coopération avec les utilisateurs sur leurs sites. Sandvik sélectionne avec soin les sites d'essai qui présentent des environnements difficiles pour la plate-forme. La phase de test dure plusieurs mois et couvre toutes les saisons et conditions météorologiques tout au long de l'année.

"En plus des tests liés au projet de développement, nous suivons constamment nos engins sur site et recueillons des commentaires. Tous nos engins sont forés dans des conditions réelles de roche à l'usine de Tampere en Finlande avant d'être livrés à l'utilisateur."

Le forage peut avoir un impact significatif sur l'environnement et le paysage urbain environnant - les entrepreneurs et les fabricants d'équipements recherchent de plus en plus des moyens de réduire cela.

« Sandvik suit de près le développement et la mise en œuvre des exigences environnementales et évalue notre conformité à celles-ci. Sandvik s'est, en tant qu'entreprise, engagée dans l'initiative Science Based Targets, qui fournit une voie clairement définie pour réduire les émissions de gaz à effet de serre », ajoute Varpe.

« Cela nous aide à créer des objectifs ambitieux et conformes aux dernières avancées scientifiques et à planifier ce qui se passera à l'avenir. Nous constatons que la durabilité est un concept large et qu'il existe de nombreuses façons d'affecter et de minimiser les impacts environnementaux.

Pour Sandvik, le facteur environnemental le plus important et le plus évident à prendre en compte est les émissions de CO2 émises lors du fonctionnement de la machine. Varpe affirme que l'un des moyens les plus efficaces de réduire les émissions de CO2 est le développement de sources d'énergie alternatives.

"L'électrification est une option et un moyen de progresser vers l'objectif zéro émission. Selon notre vision, la division Sandvik Surface proposera une gamme complète de solutions de forage électrifiées pour toutes les tailles de trous et toutes les applications de forage d'ici 2030."

Liebherr travaille également d'arrache-pied pour développer des solutions électriques – l'engin de battage LRH 100.1 de la société est l'un des derniers modèles de la série non branchée à entraînement électrique.

Équipé d'un marteau H 6 de dernière génération, l'entreprise affirme que l'engin a trouvé son premier chantier en Suède. L'entreprise Hercules Grundläggning AB utilise ce modèle pour enfoncer environ 300 pieux en béton dans le sol.

Liebherr affirme que le LRH 100.1 débranché a une large plage de travail avec un rayon allant jusqu'à 8,7 m, ce qui est avantageux pour les utilisateurs car la machine n'a pas besoin d'être constamment déplacée. La conception du guide permet des inclinaisons allant jusqu'à 18° dans toutes les directions avec la possibilité d'élever ou d'abaisser le guide de 4 m, augmentant ainsi la flexibilité de la machine.

Pour les travaux de battage, Hercules Grundläggning AB a équipé le LRH 100.1 débranché d'un marteau Liebherr type H 6. Le marteau modulaire peut être utilisé avec des poids de chute compris entre 3 000 kg et 6 000 kg, selon les besoins.

Sur un chantier à Karlstad, en Suède, des pieux sont enfoncés dans le sol avec un poids de 5 000 kg à partir d'une hauteur de chute de 40 cm.

« Ici, nous utilisons un marteau à chute libre, c'est-à-dire qu'il n'est pas accéléré. Nous ne compensons la perte de puissance qu'avec les vérins. Cela a l'avantage, en particulier lors de l'enfoncement de pieux en béton, que ceux-ci ne sont pas autant endommagés que lors de l'utilisation de marteaux accélérés », explique Michael Rajek, chef de produit chez Liebherr.

Selon la longueur du pieu, entre 800 et 1 500 coups de marteau sont nécessaires pour chacun. Rajek déclare : « Le système de commande est conçu de manière à ce que l'opérateur puisse désormais régler l'énergie de battage et le nombre de coups indépendamment l'un de l'autre, et ainsi s'adapter idéalement aux conditions.

Le marteau utilisé par Hercules Grundläggning AB appartient à la dernière génération de Liebherr dans la série. "Nous avons plus ou moins changé toute l'architecture du marteau H 6 existant. La nouvelle construction en acier est spécialement conçue pour la rigidité, la longévité et la fiabilité", ajoute Rajek.

En raison de la refonte du marteau, les émissions sonores auraient été réduites de 35 %.

Liebherr affirme que l'entraînement électro-hydraulique du LRH 100.1 débranché a les mêmes spécifications de performances que la version conventionnelle. Les deux fonctionnent de la même manière, ce qui peut être pratique pour les opérateurs de machines s'ils doivent passer d'une machine à l'autre.

Comme la machine est équipée d'un entraînement électrique, elle n'émet aucune émission et est extrêmement silencieuse, ce qui la rend adaptée aux régions sensibles au bruit ou aux chantiers urbains. La batterie est chargée à l'aide d'une alimentation électrique de chantier conventionnelle, mais le fonctionnement peut continuer normalement pendant la charge.

Une autre entreprise développant ses produits pour l'avenir est le groupe allemand Bauer Maschinen - l'entreprise produit une large gamme d'équipements d'ingénierie de fondation. Le Dr Ruediger Kaub, PDG de Bauer Maschinen, estime que l'énergie électrique est la clé de l'avenir des équipements de construction, mais affirme qu'il faut davantage d'incitations gouvernementales pour encourager l'industrie à faire le changement.

"Nos clients sont vraiment sérieux au sujet de la durabilité. Il n'y a aucun doute. Mais ils doivent calculer leurs projets, et ils doivent gérer leurs projets de manière rentable. Et une machine comme ça [électrique] coûte beaucoup plus cher et ce n'est pas si facile à utiliser sur un chantier de construction normal, car c'est encore relativement nouveau", explique Kaub.

"Gérer un câble comme celui-ci sur un chantier de construction normal implique des efforts supplémentaires, et donc des coûts supplémentaires. Certaines entreprises font passer la durabilité à l'étape suivante, mais elles doivent en voir les avantages."

Marcus Leü, chef de produit mondial chez Epiroc, convient que la réglementation sera un moteur clé de la poussée vers les solutions électriques. "Nous voyons très clairement que pour entrer dans les villes aujourd'hui, nous devons réduire le bruit et réduire la poussière", dit-il.

"Il y a des villes où vous n'êtes pas autorisé à entrer sans kits de réduction du bruit. Nous avons développé de nouveaux kits de réduction du bruit qui ont un poids plus léger et une conception plus solide pour répondre aux exigences de ces villes."

Epiroc a récemment lancé le SmartROC T25 R, une plate-forme radiocommandée construite sur une nouvelle plate-forme. La machine sera initialement lancée sur les marchés suédois et norvégien, mais il est prévu de la déployer à l'échelle mondiale plus tard dans l'année, le marché nord-américain devant générer une grande partie des ventes.

Leü dit à International Construction que l'entreprise avait à l'esprit quatre valeurs principales lors de la conception de la plate-forme : aptitude au terrain et stabilité ; Polyvalence; numérisation et environnement.

Il dit que le nouveau modèle a jusqu'à trois fois plus de zone de couverture que le modèle précédent et est également plus polyvalent, permettant à un entrepreneur de passer du forage de tranchées au dynamitage des fondations ou au déblai de route.

Une nouvelle technologie a également été intégrée à la machine. "La machine est télécommandée ; elle vous offre toutes les fonctionnalités des engins. Vous avez un écran de surveillance à bord. Vous êtes libre de tout contrôler et de tout contrôler depuis la télécommande."

Cette technologie n'est pas nouvelle, mais la quantité de données que l'opérateur peut surveiller est bien plus importante qu'auparavant, Lei affirmant avoir "amélioré les informations et le contrôle".

La numérisation croissante des équipements de forage et de fondation ainsi que des technologies telles que les télécommandes, ainsi que des machines qui émettent moins d'émissions, ne fera qu'augmenter à l'avenir.

Une façon d'encourager plus de machines électriques est de développer des subventions pour réduire les coûts pour les entreprises qui choisissent de faire électrifier au moins un pourcentage des équipements de construction. Même avec cela, le changement prendra du temps – cela ne se fera pas du jour au lendemain.

"L'industrie prendra du temps pour vraiment intervenir de plus en plus dans l'électrification. Mais cela viendra, qu'il s'agisse de batterie, d'entraînement électrique direct, de pile à combustible alimentée à l'hydrogène. Nous verrons toutes sortes de combinaisons, nous verrons certainement cette transformation, mais cela prendra des années", déclare Kaub. Il ajoute que les machines sont désormais des « outils de données ».

"Ma grande vision est qu'en fin de compte, nos machines doivent fonctionner entièrement télécommandées, pour la plupart automatisées", dit-il. "Nous travaillons sur de plus en plus de ces systèmes d'assistance… notre vision est que nous emmenons l'opérateur et peut-être qu'il est assis dans un bureau, et qu'il a un grand écran qui regarde trois machines. Nous avons toujours besoin que l'être humain regarde."

En ce qui concerne la direction du voyage en matière de technologie, Leü déclare : "La tendance est claire ; la demande pour plus de données de forage augmente."

Il ajoute qu'à l'avenir, "Nous verrons une demande croissante d'automatisation. Nous le voyons déjà du côté de la mine. Le côté de la construction a des années de retard parce que c'est plus compliqué, plus de machines, plus de gens. Mais c'est sûr qu'il y aura des plates-formes autonomes dans le futur. Cinq ans, 10 ans, 20 ans, je ne sais pas. Mais nous sommes prêts."

Bien que la durabilité et l'électrification des équipements de construction soient des sujets brûlants dans l'industrie, il faudra du temps pour développer pleinement les solutions nécessaires sur le chantier de construction du futur. Ce dont il ne fait aucun doute, c'est que les changements sont déjà en cours.

La plate-forme de battage a installé quatre pieux de 30 mètres de profondeur lors d'un essai réalisé en collaboration avec l'entreprise de pieux et d'ingénierie du sol de Skanska, Cementation Skanska, la société de carburant à l'hydrogène ULEMco et le Business Research Establishment.

Le projet, financé dans le cadre du concours BEIS Phase 1 Red Diesel Replacement, utilise un système à double carburant qui permet de mélanger du diesel et des biocarburants (HVO) avec de l'hydrogène. Cela remplace le carburant par de l'hydrogène, ce qui réduit les émissions de CO2 et la consommation de carburant.

HS2 fait état d'une réduction de 36 % de l'utilisation de combustibles traditionnels grâce à la plate-forme d'empilage à double combustible à l'hydrogène. De plus, 19 sites HS2 sont devenus entièrement sans diesel.

Andrea Davidson, responsable des sciences de l'environnement pour HS2, a déclaré : « HS2 continue de conduire un changement positif dans le secteur de la construction et fournit un environnement important pour développer l'utilisation réelle de la technologie de l'énergie hydrogène.

"Le développement de systèmes à double carburant pouvant être utilisés pour adapter les équipements existants afin qu'ils puissent fonctionner avec des sources d'énergie plus propres et à faible émission de carbone, pourrait changer la donne dans le secteur de la construction."