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FORAGE HORIZONTAL DIRIGÉ SOUS FORAGE HORIZONTAL DIRIGÉ SOUS LE SAINT-LAURENT LE SAINT-LAURENT (Verdun – Île des Sœurs) (Verdun – Île des Sœurs)

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Texte intégral

(1)

FORAGE HORIZONTAL DIRIGÉ SOUS FORAGE HORIZONTAL DIRIGÉ SOUS

LE SAINT-LAURENT LE SAINT-LAURENT

(Verdun – Île des Sœurs) (Verdun – Île des Sœurs)

Minh Trinh, ing., M.Sc.A., Life M.ASCE INFRA 2007

5 novembre Laval

5 novembre 2007 5 novembre 2007

(2)

REMERCIEMENTS

Je tiens à remercier la Commission des services électriques de Montréal (CSEM) et l'expert-

conseil Dessau-Soprin qui m'ont permis

d'utiliser certaines informations pour la

préparation de cette présentation.

(3)

DÉROULEMENT DÉROULEMENT

1. Contexte

2. Choix des options

3. Description du projet

4. Évaluation technique de la gaine 5. Choix de l'entrepreneur

6. Système de repérage

7. Travaux de forage dirigé

8. Conclusion

(4)

1. 1. CONTEXTE CONTEXTE

 En juillet 2004, la Société des Ponts Jacques-Cartier et Champlain avisait Hydro-Québec qu'elle prévoyait procéder en 2008 et 2009 à des travaux de réfection du pont Champlain.

 La présence de 8 lignes moyenne tension d’Hydro-Québec sur la partie du pont, au niveau de l’Île des Sœurs, entraverait l’exécution des travaux prévus.

 Hydro-Québec devra donc relocaliser ses câbles avant 2008.

 Plusieurs alternatives ont été étudiées par Hydro-Québec en tenant compte de la faisabilité technique, du coût engendré et du délai de réalisation.

 La solution la plus viable et économique est de traverser en sous-fluvial le fleuve Saint-Laurent entre l’Île de Montréal (au niveau de Verdun) et l’Île des Sœurs.

 Comme le projet est situé sur le territoire de la Ville de Montréal, c’est donc la Commission des Services Électriques de Montréal (CSEM) qui va

(5)

2. 2. CHOIX DES OPTIONS CHOIX DES OPTIONS

Options disponibles

Facteurs à considérer:

- Longueur de la trajectoire de forage  1,450 pi - Nombre de conduits à installer: 16 - Le diamètre extérieur du conduit: 5.5 po

Option 1

Tableau 1 *

* CSEM « Construction de conduits souterrains », Contrat n° 1039

Alternative Diamètre extérieur de la

gaine (po) Nombre de conduits disponibles par gaine

1A 18" 4

1B 22" 6

1C 34" 9

(6)

2. 2. CHOIX DES OPTIONS (suite) CHOIX DES OPTIONS (suite)

 Option 2

16 gaines individuelles de 4.5 po de diamètre intérieur donnant un diamètre extérieur de 5.5 po.

 Choix final

L'entrepreneur réalisateur du projet a choisi l'option 2. Il va donc réaliser 16 forages dirigés pour insérer les 16 conduits requis.

(7)

3. 3. DESCRIPTION DU PROJET DESCRIPTION DU PROJET

3.1 Plan de localisation

(8)

3. 3. DESCRIPTION DU PROJET (suite) DESCRIPTION DU PROJET (suite)

3.2 Données du projet

3.2.1 Caractéristiques de la gaine à installer

Tableau 2

Élément Gaine PEHD

Diamètre extérieur 5.5 po Diamètre intérieur 4.5 po

Épaisseur 0.5 po

Poids 3.5 lb/pi

Coefficient DR 11

(9)

3. 3. DESCRIPTION DU PROJET DESCRIPTION DU PROJET (suite) (suite)

3.2.2 Caractéristiques géométriques de la trajectoire de forage

Angle d'entrée et de sortie :  15o

Distance moyenne de forage:  1 450 pi Diamètre du tunnel:  9 po

3.2.3 Caractéristiques de la foreuse

Capacité de la foreuse:  750 000 lb Longueur de chaque tige de forage:  30 pi

3.2.4 Caractéristique du fluide de forage

Il doit répondre aux normes du ministère du Développement durable, de l'Environnement et des Parcs du Québec et être approuvé par la CSEM.

(10)

Schéma du forage horizontal dirigé sous le fleuve Saint-Laurent

3.3 Schéma du forage dirigé

(11)

4. 4. ÉVALUATION TECHNIQUE DE LA GAINE ÉVALUATION TECHNIQUE DE LA GAINE

4.1 Résistance maximale de la gaine

Selon Larry Petroff**, la force de tirage sécuritaire (maximum) est en fonction de la contrainte de tirage permise (tableau 3) et de la section du conduit:

Tableau 3

Contrainte élastique et contrainte de tirage sécuritaire

** « Design Considerations for HDPE Pipe for Trenchless Applications »

Durée Module élastique

(73°F), psi Durée Contrainte de tirage sécuritaire typique, psi

Court terme 110,000 30 min 1,300

10 heures 57,500 60 min 1,200

100 heures 51,200 12 h 1,150

50 ans 28,200 24 h 1,100

(12)

4. 4. ÉVALUATION TECHNIQUE DE LA GAINE (suite) ÉVALUATION TECHNIQUE DE LA GAINE (suite)

4.1 Résistance maximale de la gaine (suite) T

s

=  T

a

D

e2

1/DR - 1/DR

2

 (1)

Dans cette équation:

Ts = Résistance maximale de la gaine (lb).

Ta = Contrainte de tirage permise pour une durée de 24 heures (lb/po2).

De = Diamètre extérieur de la gaine (po).

DR = Coefficient dimensionnel de la gaine

(13)

4. 4. ÉVALUATION TECHNIQUE DE LA GAINE (SUITE) ÉVALUATION TECHNIQUE DE LA GAINE (SUITE)

4.2 Résultats des calculs

(pour une durée de tirage conservatrice de 24 h, Ta = 1,100 psi)

Tableau 4

Élément Gaine de 5.5 po Résistance

maximale (Ts) 8,640 lb

(14)

4.3 Estimation des forces de "Pull-back"

Les forces de « Pull-back» peuvent être estimées en utilisant l’équation générale suivante:

F = e m (m W b L) *** (2)

Dans cette équation:

m = Coefficient de friction

 = Angle d’entrée ou de sortie

W

b

= Poids net de la poussée dans le tunnel (lb/pi)

L = Longueur de la gaine

(15)

Les résultats de calculs des forces de «Pull-back» sont montrés dans le tableau 5 suivant:

4.5 Facteur de sécurité TS > TD  La gaine choisie est adéquate

Point

d’évaluation Force de tirage pour la gaine de 5.5 po en lb

TA 3,000

TB 4,900

TC 6,200

TD 6,400

Tableau 5

4.4 Résultats des forces de "Pull-back"

(16)

5. 5. CHOIX DE L’ENTREPRENEUR CHOIX DE L’ENTREPRENEUR

5.1 Introduction

 Envergure du projet;

 Le choix d’un entrepreneur qui a de l’expérience dans le domaine de forage dirigé est primordial pour assurer la réussite du projet.

 Notion de plus «bas soumissionnaire» n’est pas pertinente.

 Évaluation de la connaissance technique des entrepreneurs soumissionnaires lors de l’octroi du contrat.

(17)

5. 5. CHOIX DE L’ENTREPRENEUR CHOIX DE L’ENTREPRENEUR (suite) (suite)

5.2 Sélection

 Un comité de sélection a été créé pour déterminer dans quelle mesure chaque offre de service répond aux exigences basées sur les critères préétablis.

 Seuls les entrepreneurs dont l'offre de service a globalement atteint un minimum de 70% sur le plan qualitatif verront leur enveloppe « Offre de prix » être ouverte et traitée.

 Les offres de prix seront retournées, sans être ouvertes, aux entrepreneurs dont la note est inférieure à 70%.

(18)

6. 6. SYSTÈME DE REPÉRAGE SYSTÈME DE REPÉRAGE

 Basé sur le logiciel "TrueGyde Steer", développé par la firme Berard & Associés (St-Albert, Alberta) qui sert au repérage d'un forage à distance.

 En passant un courant dans la loupe formée par le câble inséré dans le train de tiges et celui de retour déposé sur le lit du fleuve créant ainsi un champ magnétique temporaire.

 Ce champ magnétique est alors capté par le dispositif de repérage localisé à proximité du trépan et son intensité est transmise à

"TruGyde Steer", ce qui permet au logiciel de localiser la tête foreuse à tous les 5 à 10 m.

 Cette opération est ainsi répétée pour d'autres forages subséquents (16 au total).

(19)

Câble de repérage inséré dans les tiges de forage

Câble de repérage inséré dans les tiges de forage

(20)

7. 7. TRAVAUX DE FORAGE DIRIGÉ TRAVAUX DE FORAGE DIRIGÉ

7.1 7.1 Foreuse Foreuse

(21)

7.2 7.2 Tige pilote Tige pilote

(22)

7.3 7.3 Bassin de récupération du fluide de forage Bassin de récupération du fluide de forage

(23)

7.4 Ajout de tiges de forage

7.4 Ajout de tiges de forage

(24)

7.5 Dessableur

7.5 Dessableur

(25)

7.6 7.6 Sortie de la tête foreuse (côté opposé) Sortie de la tête foreuse (côté opposé)

(26)

7.6 Sortie de la tête de foreuse (suite) 7.6 Sortie de la tête de foreuse (suite)

Diamètre de la tête de foreuse (9“)

(27)

7.7 Angle de sortie ( 7.7 Angle de sortie (   ) )

(28)

7.8 Préparation de l’attache conduit-foreuse 7.8 Préparation de l’attache conduit-foreuse

Préparation de conduit pour le «pull-back»

(29)

7.9 Tirage du conduit dans le tunnel

7.9 Tirage du conduit dans le tunnel

(30)

7.10 Connecteur « BREAKAWAY » 7.10 Connecteur « BREAKAWAY »

Le but est de protéger les conduits contre la force de « Pull-back » excessive durant le tirage de ces derniers dans le tunnel.

Il est installé entre le conduit et le joint tournant.

Dépendant de la force de «Pull-back», le «Breakaway

connector» est conçu de façon à être brisé par une force spécifique.

On peut utiliser entre 1 et 5 goupilles pour créer une combinaison désirée. Par exemple, si une seule goupille de 1 000 lbs est utilisée, le connecteur se détache à 1 000 lbs. Si 3 goupilles de même valeur sont utilisées, le connecteur se détache à 3 000 lbs, etc.

(31)

7.10 Connecteur « BREAKAWAY » 7.10 Connecteur « BREAKAWAY »

Connecteur « Breakaway »

(32)

7.12 Conduits installés

7.12 Conduits installés

(33)

7.13 7.13 Résultats des forages Résultats des forages

(34)

8. 8. CONCLUSION CONCLUSION

Une méthode simple de calcul pour évaluer la capacité mécanique de la gaine en polyéthylène haute densité (PEHD) a été présentée.

Pour un projet d'envergure ayant des longueurs de forage et de diamètre des gaines importants, le forage de plusieurs petits diamètres individuellement semble plus facile à réaliser que de forer un tunnel de grand diamètre.

L'option choisie par l'entrepreneur réalisateur de forer 16 petites gaines a été un bon choix. Ce choix lui a permis non seulement d'assurer la réussite mais aussi d’écourter l'échéancier du projet.

Le fait qu'il n'y ait pas à aléser le tunnel, a aussi contribué à réduire de beaucoup la durée des travaux.

L'entrepreneur n'a pas eu de problème particulier au cours de la réalisation de ce projet.

La réussite du présent projet démontre que la technique de forage horizontal dirigé fonctionne pour les travaux de pose de canalisations souterraines (câbles et/ou conduits) sans ouverture de tranchées.

(35)

Merci de votre attention!

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