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Wikigeotech:Sondage à la tarière

De Wikigeotech

Le sondage de la tarière consiste à visser dans le sol (pression et rotation) une hélice ou une cuillère (godet délimité par des arêtes coupantes) et à l’arracher régulièrement pour échantillonner le sol retenu entre les spires ou arêtes.


Sommaire

Matériel et mise en œuvre

Les hélices peuvent être mises en œuvre, soit manuellement, tarière à main (Figure 1), soit à l’aide d’un moteur de faible puissance, tarière mécanique légère (Figure 2) ou d’engins de grande puissance, tarière mécanique lourde (Figure 3).
Les deux premiers modes ne permettent que des investigations superficielles, avec des prélèvements de faible volume et doivent être réservés aux zones non accessibles aux véhicules lourds.

figure 1 : tarière à main[1]
figure 2 : Tarière mécanique légère avec barre anti-couple (source – MDS)


Bien que le nombre de machine en service ait considérablement diminué, l’intérêt de la tarière mécanique lourde pour les études de terrassement justifie que l’on détaille ce matériel.
Une barre (crémaillère ou Kelly) inclinable est levée perpendiculairement au terrain à explorer et appuie sur celui-ci l’outil de forage en l’entraînant en rotation. Le sol ainsi prélevé est remonté sur l’outil par le mouvement vertical de la barre et peut être expulsé après l’échantillonnage, grâce à un mouvement de rotation rapide. Une bonne stabilisation du camion porteur améliore sensiblement la qualité du sondage. Le système peut être associé à une toile percée en son centre qui récupère les terrains foisonnés et permet, grâce à un treuil, le rebouchage du forage.
La robustesse du matériel, les efforts développés et les profondeurs d’investigation (entre 4 et 12 mètres selon les Kelly) autorisent des cadences de sondages élevées dans les sols (jusqu’à 6 sondages par jour à 6 mètres de profondeur) et permettent des prélèvements en quantité suffisante pour les essais de laboratoire (identification, essai Proctor, CBR).

Les principaux types de tarières utilisées

Les mèches simples

Les mèches simples comprennent de 1 à 4 spires et ont des diamètres compris entre 250 à 600 mm (Figure 3). Elles permettent des volumes de prélèvements importants mais leur emploi est limité par la tenue des parois du forage (en présence de nappe ou de terrain sans cohésion) et par la profondeur d’investigation restreinte à la longueur du Kelly de la sondeuse lourde (l’utilisation de ce type d’outil à l’extrémité d’un train de tige, par des machines de gabarit restreint, est peu concevable au regard des efforts développés et des nombreuses manipulations à réaliser dans des délais courts).

Les mèches hélicoïdales continues à âme pleine

De 1,00 à 1,50 m de longueurs courantes et de 63 à 254 mm de diamètre, les mèches sont assemblées les unes à la suite des autres par des clavettes et constituent à la fois l’outil de forage et le train de tiges (Fig. n°X). Elles sont munies à leur extrémité d’un outil d’attaque à griffes ou doigts. Elles permettent de reconnaître les sols meubles cohérents ou non avec ou sans nappe phréatique jusqu’à 15, 20 voire même 30 m de profondeur. La précision de la coupe est de l’ordre de 0,50 mètre.

Figure n°X : Tarière simple de 250mm de diamètre (source – LR Saint-Quentin)

Figure n°X : Tarières continues : assemblage et phase de prélèvement (source – Bonne Espérance – LR Saint-Quentin)

Les mèches hélicoïdales continues à âme creuse

L’âme de ces tarières est constituée par un tube à l’intérieur duquel on peut descendre un train de tiges. A la base des mèches creuses, on fixe une couronne et à la base des tiges un outil pilote (Fig. n°X). Leur utilisation est rapide en tant que tubage et on peut ainsi mettre en place des piézomètres dans des terrains boulants, en évitant tout colmatage.


Tariere nancy.jpgTariere highway St Quentin.pngAPPAFORT 3.jpgTariere continue st quentin.png

Figure 3 : tarière simple diamètre 400 et 250 mm (respectivement LR Nancy et St Quentin) - tarière continue diamètre 63 et 250 mm (respectivement LR Blois et St Quentin)

Figure n°X : Schéma d’une tarière creuse (source – Bonne Espérance)

Applications

Les sondages à la tarière permettent en premier lieu d’identifier la succession des couches de sols, leur profondeur et leur nature.

De plus, les matériaux prélevés entre les spires constituent des échantillons utilisables pour des essais de caractérisation de certaines propriétés des sols du site : échantillons de classe 4 voire 3 permettant de caractériser la granularité, la teneur en eau, l’argilosité et les teneurs en matières organiques. Pour ce faire le diamètre de l’outil doit être adapté aux caractéristiques des sols à prélever : la norme NF EN ISO 22475-1[2] spécifie que la taille des plus gros éléments présents doit être inférieure au 1/3 du diamètre intérieur de l’outil.

Enfin, les tarières constituent un moyen de forage adapté, dans certain type de sol, pour la pose d’équipement : exemple type de la mise en place de piézomètre à l’abri de tarrière creuse.

Difficultés - Malfaçons

Le principal paramètre susceptible de perturber la qualité des informations et des échantillons issue de sondage à la tarière est la fréquence de remontée du train de tige : le vissage de l’outil induit un foisonnement des sols et pour obtenir une coupe de terrain représentative et minimiser le remaniement des échantillons, il est recommandé de limiter les longueurs des passes de sondage à 1m.

De plus, la technique de forage utilisée (rotation et fonçage) et les puissances limitées des matériels classiquement utilisés pour réaliser ce type de sondage peuvent se traduire par des refus prématurés en présence de blocs. La détermination des limites des couches est alors rendue délicate et il peut être nécessaire de multiplier les points de sondage.

Lorsque les résultats de sondage sont utilisés pour orienter les modalités d’extraction, on veillera à la bonne adéquation entre le type d’outil d’attaque, la puissance de la machine utilisés et la nature des terrains.


Référentiel technique et normatif

  1. guide "reconnaissance géologique et géotechnique des tracés de routes et autoroutes" 1982
  2. NF EN ISO 22475-1 "Reconnaissance et essais géotechniques − Méthodes de prélèvement et mesurages piézométriques − Partie 1 : Principes techniques des travaux." mars 2007
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