EXTRACTION

Pendant l'exécution d'un forage, il est nécessaire, au fur et à mesure du travail, de garnir les parais des puits d'un revêtement résistant, qui prévienne les éboulements et l'obstruction du trou. Les tuyaux de retenue , pu colonnes de garantie , ont donc pour but de maintenir les terrains sans consistance, et de s'opposer ainsi à l'obstruction du trou de sonde par les éboulements qui arrivent fréquemment dans les couches meubles, les sables, les marnes, les argiles, etc.

Ces tuyaux se font en bois ou en tôle. Les tuyaux de retenue en bois étaient autrefois les seuls en usage. On leur donnait la forme quadrangulaire, ou hexagonale, et on armait la base de la colonne, d'un sabot en fer à quatre ou six branches, rivées solidement sur les faces de la caisse. On chassait ces tubes de bois dans le trou de sonde au moyen du mouton.

Les tubes en bois sont aujourd'hui d'un usage très- restreint, comme colonnes de garantie, attendu qu'ils s'enfoncent moins facilement que les tubes en fer. Cependant ils sont encore conservés en certains pays.

On trouvera la description de l'établisse-

ment d'une colonne de garantie en bois, dans un ouvrage remarquable, qui fit longtemps autorité sur la matière, dans le Traité des puits artésiens de F. Garnier (1), livre qui a longtemps servi de guide aux constructeurs et ingénieurs pour l'art du forage. L'ouvrage de MM. Degousée et Laurent, publié postérieurement, lorsque l'art du sondage a pris de grands développements, a remplacé le traité classique de Garnier, par suite de la marche naturelle du progrès.

Nous ne reproduirons pas les détails dans lesquels F. Garnier entre sur la fabrication des coffres de bois, c'est-à-dire de ce que Ton nomme aujourd'hui les colonnes de garantie. Les tuyaux de bois ont été conservés pour fabriquer les tubes d'ascension des eaux artésiennes. C'est donc en parlant de l'établissement de ce tubage définitif en bois, que nous entrerons dans quelques détails sur le mode de fabrication et d'enfoncement de ce genre de tuyaux.

C'est avec des tubes de tôle que l'on établit aujourd'hui les colonnes de garantie. La tôle doit être d'excellente qualité, pouvant fléchir ou se bossuer, mais non se déchirer. L'épaisseur du métal doit s'accroître proportionnellement au diamètre des tuyaux; elle est calculée de telle sorte que ceux-ci ne se déforment point sous l'effort d'une pression normale.

Les tubes de tôle sont introduits dans le trou du forage par longueurs de 6, 7 et 9 mètres. Il faut raccorder ces diverses fractions les unes avec les autres. Ce raccordement s'accomplit au moyen de manchons également en tôle, et dans lesquels les tubes sont posés bout à bout sur la même ligne verticale, comme le représente la figure 367.

La hauteur des manchons est proportionnée au diamètre des tuyaux; plus elle

(l) Traité sur les puits artésiens ou sur les différentes espèces de terrains dans lesquels on doit rechercher des eaux souterraines , par F. Garnier. Paris, 1S26, in-â, avec planches*

est grande, plus la jonction est facile et solide. Chaque manchon est rivé par moitié sur

Fig. 367. — Tuyau muni de son manchon '

les deux bouts de tuyaux qu'il a pour fonction de réunir, lorsque ceux-ci sont descendus à une petite profondeur dans le sondage. Cette opération s'exécute comme nous allons le décrire.

ÀBCD (fig. 368) est l'excavation par laquelle on a commencé le sondage , et sur laquelle repose la chèvre. EE, est un plancher de manœuvre, sur lequel se tiennent les hommes chargés de la conduite et de la surveillance du travail; HH, un second plancher, soutenu par deux madriers solidement fixés, et situé aussi bas que possible à l'intérieur de l'excavation ; enfin TT est un troisième plancher établi dans la chèvre.

On descend un premier bout de tuyau dans le puits, en le prenant par le haut, au moyen d'un collier en fer, ou simplement à l'aide d'un cordage passé sous le manchon, et par lequel on tient le tube suspendu verticalement. Le manchon étant arrivé à 50 ou 60 centimètres du plancher EE, on arrête le tuyau au moyen du collier L, qui le serre comme un étau. Le chef sondeur descend alors sur le plancher inférieur HH, et s'occupe, conjointement avec un ouvrier resté sur le plancher de manœuvre, EE, d'obtenir une parfaite verticalité du tube. A cet effet, il observe attenti veulent la direction d'un fil à plomb a tenu par T ou-

LES PUITS ARTÉSIENS

vrier, et il indique à celui-ci de quel côté et dans quelle proportion il doit pousser le collier L, pour que le tuyau soit dans un plan

Fig. 368. — Tubage d'un puits.

bien vertical. L'opération est ensuite répétée pour une génératrice du tube diamétralementopposée àla première. Le chef sondeur, s'étant ainsi assuré que le fil à plomb Arase

T. IV

le tuyau sur toutes ses faces, ordonne à l'ouvrier de fixer le collier L, à l'aide de quatre tasseaux préparés d'avance.

On procède absolument de la même façon pour poser le second tuyau M qui doit venir s'emboîter dans le manchon K, à la suite du premier; c'est dans ce but qu'est établi le troisième plancher HH.

Il est important de ne négliger aucune des précautions que nous venons d'indiquer. Si l'on s'en écarte, on court le risque de réunir les bouts de tuyaux obliquement l'un par rapport à l'autre.

La position de deux tubes consécutifs étant parfaitement assurée, il reste à river le manchon sur chacun d'eux, afin de donner à l'ensemble une solidité à toute épreuve. Los trous de jonction, préalablement percés, étant placés bien exactement l'un vis-à-vis de l'autre, on descend successivement les rivets en regard de chaque trou. Ces rivets sont en fer doux, à tête plate , et se terminent par un 'crochet qui sert à les mettre en place.

Il peut arriver qu'on se trouvé contraint d'agrandir le diamètre d'une colonne, lorsqu'il est impossible d'en faire exécuter une neuve, dans le pays où se pratique le sondage. On y parvient aisément en ôtant les rivets de la colonne, et en fermant l'intervalle qui sépare les bords par des bandes de tôle, préalablement cintrées selon la courbure voulue, puis abattues longitudinalement en chanfrein. Pour empêcher les rivets de tomber dans le trou de sonde pendant l'opération du dérivage, on laisse glisser dans l'intérieur du tuyau, au moyen d'une ficelle, un petit panier en corde, dans lequel sautent les rivets chassés par le poinçon.

La descente des colonnes de garantie se fait au fur et à mesure de l'avancement du forage. Elle ne s'exécute pas sans efforts, surtout dans les terrains empâtés, tels que les marnes et les argiles. Pour les forcer à descendre, on agit sur elles par pression ou par rotation, suivant les cas.

Le premier mode, c'est-à-dire l'enfoncement, consiste à faire descendre les tuyaux au moyen d'un mouton en fonte ou en bois, pesant environ 250 kilogrammes, et dont la hauteur de chute est d'environ 2 mètres. On tampon en bois d'orme D [fig. 369) entre

Fi g. 369. — Descente d'une colonne de garantie àu moyen du mouton.

en partie dans le premier tube C, tandis que son sommet élargi B dépasse le tube. C'est sur cette tête de Turc que frappe le mouton À, qu'on laisse tomber à la manière ordinaire d'une hauteur variable selon la pression qu'il s'agit d'exercer.

On enfonce de cette manière des colonnes d'une longueur médiocre ; mais dès qu'elles

sont un peu longues , il faut avoir recours a d'autres moyens. On comprend en effet que, dans ce cas, le choc ne peut plus se transmettre à l'extrémité de la colonne, et qu'il n'ait d'autre résultat que d'ébranler les jonctions, ou de produire çà et là des affaissements fâcheux.

On emploie alors un système de vis de pression qui exercent une action continue, et très-énergique, sur la colonne tout entière. Voici en quelques mots la description de l'appareil.

A l'extrémité supérieure de la colonne est placé un manchon, C, à oreilles (fig. 370) qui repose à la fois sur le manchon précédent qui est attenant au tube et sur le tube luimême. Aux oreilles D, D' sont des écrous supportant par les tringles verticales T, T', deux solides étriers E, E', et ces étriers supportent à leur tour un collier H, qui se compose de deux pièces de bois dur. La colonne de retenue passe dans l'intérieur de ce collier, lequel est relié à deux pièces de bois P,P', solidement fixées sous le plancher de manœuvre, par deux vis filetées, g, g, qui s'adaptent dans les chapes de deux boulons traversant chacune des pièces P, P' de part en part. Les vis F, F, se terminent au-dessus du collier par des écrous i^i qui sont, pour ainsi dire, l'âme de l'appareil.

En effet, si l'on tourne ces écrous à l'aide de clefs, ils appuient sur des plaques en fer forgé qui recouvrent le collier H, et par suite sur le collier lui-même qui s'abaisse nécessairement, les pièces de bois P. P étant immobiles. Mais ce collier est rattaché au manchon C, par les tiges T, T' qui pendent des oreilles, et ce manchon appuie lui-même sur la colonne. Les tuyaux doivent donc être entraînés dans le mouvement de descente du collier, et pénétrer aussi dans le puits en forçant ses parois.

Ce système permet seul de vaincre les grandes résistances. lia, d'ailleurs, l'avantage délaisser la colonne de tubes complètement

LES PUITS ARTESIENS.

libre à l'intérieur pendant la descente. On peut donc y faire manœuvrer Jes instruments

Fîg. 370, — Appareil à vis pour enfoncer les tuyaux

de retenue. -,

propres à dégager la base des tubes, et par conséquent à accélérer le travail.

Malgré tous les efforts, il arrive assez souvent qu'une colonne de garantie refuse de descendre jusqu'à la limite inférieure des terrains qu'elle doit maintenir, quoique le trou de sonde ait été tout fraîchement alésé au calibre voulu. Gela provient, ou de ce que les terres se sont éboulées pendant l'ajustage de la colonne, ou de ce que la colonne ellemême a dégradé les parois du sondage, ou bien de ce qu'elle est arrêtée par un fragment

de roche faisant saillie dans l'intérieur du forage. Suivant le cas, on fait manœuvrer la cuiller ou un outil élargisseur, pour déblayer les obstacles qui s'opposent à. la descente. Si l'obstacle résulte de l'accumulation de débris non résistants , on nettoie le trou au moyen de la cuiller à soupape ou d'une tarière, et la colonne s'abaisse par son propre poids, à mesure que s'opère l'extraction des matières. Si le débris est, au contraire, très-résistant, on fait descendre un outil élargisseur, qui détruit le fragment solide, cause de l'arrêt de la colonne*

Quand cet obstacle avance beaucoup dans l'intérieur du trou de sonde, on commence par l'entamer avec le trépan , puis l'outil élargisseur achève la besogne.

Il y a deux sortes d'outils élargisseurs : ceux qui agissent par rotation, et ceux qui sont mus par percussion. On réserve les premiers pour les couches très-tendres et peu profondes ; on emploie les seconds dans les terrains solides, ou lorsque les tiges ne peuvent supporter l'elïort de la torsion.

Le cadre de cette Notice ne nous permet pas d'entrer dans l'examen des outils élargisseurs ; d'ailleurs ces descriptions n'offriraient qu'un médiocre intérêt. Disons seulement que leurs formes sont variées et appropriées chacune aux circonstances diverses qui se présentent dans les sondages.

Dans les forages profonds, on se trouve souvent en présence de ce fait : La sonde a traversé une longue suite de terrains solides et n'exigeant aucune colonne de garantie, 100 ou 200 mètres, par exemple; après quoi, elle attaque une couche éboulante, plus ou moins épaisse., donnons-lui 25 mètres pour fixer les idées. En cette Circonstance, on a quelquefois recours à un mode de tubage, dit tubage en colonne perdue, qui consiste à descendre dans la couche éboulante, une colonne de .25 mètres de long, et à laisser sans tubes de retenue les 200 mètres des terrains supérieurs. On réalise ainsi une

notable économie de tuyaux; mais les colonnes perdues ont tant d'inconvénients, qu'il vaut souvent mieux, même au point de vue de la dépense, descendre dans le forage une colonne entière de 225 mètres.

Pour descendre une colonne perdue, on rive à son extrémité supérieure, un manchon aussi épais que possible, qui porte deux entailles longitudinales où viennent se fixer les oreilles d'un outil introduit dans la frette. L'outil et la colonne étant solidement adaptés -l'un à l'autre, on laisse filer le tout avec la sonde* Lorsque la colonne est arrivée à destination, on tourne l'outil dans un certain sens pour le dégager des entailles qui le retiennent prisonnier, et on le remonte.

On emploie les colonnes perdues dans les argiles, les marnes et les sables très-gras. Elles y descendent très-bien ; et si elles sont arrêtées dans leur mouvement, il suffit de mettre en œuvre une cuiller ou un outil élargisseur, pour qu'elles soient entraînées par leur propre poids . ^

Toutefois l'opération exige toujours beaucoup d'attention et d'expérience. Dans les sables fluides et remontants, ce mode de tubage doit être absolument écarté, en raison des accidents auxquels il donne lieu, et dont le plus grave est l'arrêt absolu de la colonne par les sables qui s'élèvent dans le sondage et retombent derrière les tuyaux. Dans ce cas, nonseulement la colonne ne peut être chassée plus loin, mais on éprouve les plus grandes difficultés à la retirer. Il y a donc économie réelle à n'employer les colonnes perdues que dans les circonstances où leur descente peut s'effectuer sans difficultés. Ce n'est guère que vers la fin d'un forage, alors que le travail sera terminé dans quelques jours, qu'il convient d'appliquer ce mode de tubage.

Lorsqu'un sondage est terminé,que la nappe jaillissante a été atteinte et qu'il ne s'agit plus de poser le tuyau qui doit servir à l'ascension de l'eau, il faut retirer du puits les tubes de.

garantie dont il vient d'être parlé. Il serait, en effet, inutile de laisser dans le forage des tubes qui feraient double emploi avec le tuyau d'ascension, et qui peuvent être utilisés ailleurs. On ne conserve que les parties des tubes de retenue qui retiennent des terrains très-éboulants, lesquels pourraient presser la colonne d'ascension et y produire des avaries.

Bien souvent aussi, dans le cours d'un sondage, on se trouve contraint de retirer une colonne de garantie, soit parce qu'elle refuse de descendre et qu'il faut la remplacer par une autre, d'un moindre diamètre, soit par suite de tout autre accident. Cette opération, qu'il nous reste à décrire, offre parfois autant de difficultés que la descente des colonnes.

Pour retirer une colonne de garantie, on agit de différentes façons, suivant la résistance qu'elle oppose à la traction. On la saisit et on la retire par sa partie supérieure, ou par sa base; ou bien on l'attaque à la fois par le haut et par le bas. Dans les cas les plus difficiles, on se résigne à la couper çà et là, et à l'arracher par morceaux.

Les nombreux engins employés pour accomplir cette besogne, ont reçu le nom arrache-tuyaux et de coupe-tuyaux.

Pour extraire une colonne par son extrémité supérieure, on se contente d'y amarrer solidement des cordages, qu'on tire ensuite au moyen du treuil ou de leviers.

\J arrache- tuyau le plus simple , pour prendre une colonne par la base, consiste en un crochet a(fig. 371), qu'on secoue de façon à l'engager entre la paroi du tuyau et celle du sondage. 11 a l'inconvénient de ramener la tôle vers le centre de la colonne par l'effort de la traction, et de le déformer d'une manière fâcheuse.

La figure 372 représente un instrument composé de deux crochets, c, c, mobiles autour d'un même axe. Lorsqu'il descend, les crochets se relèvent en bb; mais, arrivés audessous de la colonne, ils retombent, et

LES PUITS ARTÉSIENS

cm remontant accrochent la tôle. Cet instrument ne doit être employé qu'avec la plus

Fig. 371.

Amiche-tuyau .

Fig. 372.

Arrache-tuyau à crochets mobîïes.

grande réserve; car il ne peut être remonté, si la colonne résiste à la traction.

Le suivant {fig. 373) a le même défaut : il consiste, comme on .voit, en deux tiges C, D qui, descendues sous la colonne, s'écartent par leur propre élasticité, et saisissent la tôle à l'aide des crochets D D qui les terminent. Lorsque le diamètre de la colonne le permet, on y introduit une bague E, terminée par une tige F. Si la colonne refuse de remonter, on peut néanmoins retirer Tarrachetuyau, dont on ferme les branches à l'aide de la bague E.

L'outil représenté par la figure 374 est fondé sur le même principe que le précédent : on en comprend aisément la manoeuvre. La traverse AB, mobile autour du point B, tient les deux tiges écartées, pour permettre aux crochets a, d de saisir la base de la colonne.

Lorsqu'on veut les rapprocher et ramener l'instrument au sol, il suffit de tirer la tige CE.

Fig. 373.

Arrache-tuyau à deux branches.

Fig. 374.

Autre arrache-tuyau à deux branches.

Les coupe-tuyaux consistent en des tiges

terminées par des lames tranchantes ou par une lime en acier. On les emploie lorsque.

les colonnes opposent à la traction une résistance telle que les instruments ordinaires déchireraient la tôle sans l'arracher. On fait alors un certain nombre de sections dans la colonne, et Ton retire successivement les différentes longueurs de tuyaux.