Forage de petit diamètre pour des travaux de fondations spéciales : prévention des TMS

Agir dès les phases de préparation d’un chantier, en tenant compte des risques associés, permet d’appréhender et d’agir sur les problématiques de TMS. Il sera ainsi possible d’anticiper les phases d’activités qui vont induire des postures pénibles et de la manutention manuelle importante. Le partage de bonnes pratiques à l’ensemble de la profession et la recherche de solutions innovantes, organisationnelles et techniques, permettront de limiter les risques de TMS.

Le foreur pilote les opérations de forage à l’aide d’un pupitre de commande, situé sur la machine, sur un bras articulé ou bien à l’aide d’une radiocommande. Il règle les machines et contrôle les paramètres de forage, comme la vitesse, la profondeur, la pression d’injection, ou l’angle d’inclinaison. Il se situe dans l’environnement proche de la machine. Il assure également la sécurité et la qualité du forage.

Il gère principalement la descente et la remontée du train de tige, ainsi que l’ouverture et la fermeture des mors de serrage et de la cage mécanique protégeant le train de tiges. Par ailleurs, il contrôle le bon déroulement du forage, via l’écran de contrôle de la machine.

L’aide-foreur, quant à lui, prépare et installe le matériel de forage. Il assiste le foreur lors des manœuvres et du montage/démontage des tiges de forage. Il prépare les équipements (tréteaux, tube PVC, colle…), effectue notamment le graissage, la manutention, le nettoyage des tiges et aide à la gestion des sédiments de forage.

Les chantiers de forage nécessitent l'utilisation de différentes machines comme :

• une foreuse électrique ou thermique avec ou sans barillet.
• un groupe électrogène,
• un système d'injection d'eau composé d’une pompe hydraulique (intégrée ou non à la foreuse),
• une pompe à sédiments,
• un tamis,
• un compresseur d'air (si forage à l'air)

Le rechargement des tiges de la foreuse sans barillet se fait manuellement. Ces tiges peuvent être de tailles et de poids différents, allant de 50 cm avec un poids unitaire de 10,9 kg à 150 cm avec un poids unitaire de 23,7 kg, pour des tiges d’un diamètre de 88,9 mm.

Un cycle de forage se déroule de la façon suivante :

Les phases suivantes ont été observées sur un chantier :

Exemple de décomposition d'un cycle de forage

Les phases d'ajout et de retrait des tiges sont développées ci-après :

Cycles de forage

Lors de cette étude, l'analyse des facteurs de risque de TMS à porté plus particulièrement sur le cycle d'ajout de tiges.

1. Stockage des tiges

Pour alimenter la foreuse, il est nécessaire d'utiliser des tiges de forage. Sur les chantiers observés, les tiges utilisées mesuraient soit 75 cm, soit 150 cm. Pour stocker ces tiges, les compagnons utilisent deux types de support :

- Les racks, utilisés pour le transport des tiges et leur stockage temporaire :

 

Figure 1 : racks utilisés pour le transport des tiges

- Les tréteaux, utilisés uniquement pour le stockage temporaire des tiges :

 

Figure 2 : supports tréteaux pour stocker les tiges

Ces deux types de support présentent chacun des avantages :

Toutefois, des facteurs de risques ont pu être identifiés comme ceux liés aux postures pénibles et à la manutention manuelle de charge.

• Postures pénibles

Pour les Racks

On note une posture confortable et performante pour la partie haute du rack, c’est-à-dire quand il est quasiment plein (figure 1) ou bien quand il est utilisé comme ' tréteaux ' car les tiges se trouvent entre la hauteur du coude et la hauteur des hanches (environ 85 à 110 cm du sol) (figure 3).

 

Figure 3 : focus sur la partie haute du rack

Toutefois, pour la partie basse du rack, les postures deviennent vite contraignantes avec une flexion du tronc variant de 30 à > 90°. A cela s'ajoute des facteurs aggravants comme le poids des tiges et la répétition de l'opération (autant de fois que de tiges nécessaires) et cela pour les deux cycles : forage et dévissage.

 

Figure 4 : flexion récupération des tiges

Pour les tréteaux

Les tréteaux concourent à ce que les compagnons adoptent une posture moins impactante car ils permettent de travailler à hauteur d'homme. Néanmoins la capacité de stockage est limitée à une dizaine de tiges (figure 3), ce qui va engendrer des sur-manipulations si le besoin en tiges est supérieur.

 

Figure 5 : stockage à hauteur

• Manutention manuelle de charge

Afin de limiter les manutentions manuelles de charge, l'emplacement du dispositif de stockage est primordial. Ainsi, les compagnons adoptent des stratégies comme disposer le stock tampon à proximité de la foreuse, sans que le dispositif de stockage ne constitue un obstacle à l'ouverture des protecteurs mobiles (les cages mécaniques de protection). Ils prennent également en compte la localisation du forage suivant.

Par ailleurs, si l’accès reste difficile, le chef d’équipe peut décider d’ajouter un compagnon pour assister l’aide-foreur.

Des facteurs aggravants peuvent s'ajouter au port de charge comme l'état du sol (sol irrégulier) et la présence d'obstacles (flexibles…), ce qui va augmenter la distance du déplacement en charge si les obstacles doivent être contournés, et générer également un risque de chute de plain-pied.

 

Figure 6 : état du sol

Afin de limiter le déplacement avec port de charge, une des solutions trouvées par les compagnons est de déplacer le support. Le poids des racks (un rack pèse environ 150 kg à vide et 1 t avec les tiges) ou des tréteaux (un tréteau pèse environ 25 kg) nécessite l'utilisation de moyens de manutention. Mais attention, il est nécessaire de les adapter en fonction de l'environnement de travail.

Ainsi, sur le chantier en extérieur (chantier n° 2), un chariot télescopique a été utilisé pour déplacer le rack. Toutefois, compte tenu des forages passés (tubes PVC qui dépassent) ou à venir (emplacement matérialisé par un piquet), il est nécessaire que le chariot soit guidé pour manœuvrer entre les forages (tous les 3,5 m par exemple).

 

Figure 7 : emplacements de forage

Cette solution présente toutefois des limites ; les compagnons déplacent le rack plus ou moins régulièrement. Cela engendre néanmoins un port de charge sur plusieurs mètres avec un risque de chute de plain-pied.

Sur le chantier en intérieur (chantier n°1), les compagnons ont utilisé un transpalette manuel. Ce moyen de manutention est adapté aux chantiers en intérieur, avec des manœuvres dans un environnement restreint.

Le nombre de tiges va également impacter le port de charge. L'environnement ou le matériel disponible conditionnent certains chantiers, ce qui va engendrer un nombre de manipulations important. Sur le chantier n°1, par exemple, 69 tiges (981 kg) manipulées deux fois pour un seul forage avec l’impossibilité d’utiliser les tréteaux, ce qui a généré 138 allers-retours. Ce qui fait un poids cumulé pour l’aide-foreur de 1 962 kg sur la journée.

Les tiges peuvent être manipulées plus de deux fois chacune. Certaines situations sont donc sources de sur-manipulation :

- le transfert de tiges d'un support en amont (palette, rack) à un support sur tréteaux ;

- le rapprochement des tiges de la machine ;

- la mise à hauteur sur le rack ;

- le nettoyage des tiges ;

- le graissage des tiges ;

- la perte du train de tige…

 

Figure 8 : transfert de tiges

 

Figure 9 : mise au plus près des tiges

 

Figure 10 : mise à hauteur des tiges

 

 

Figure 11 : graissage

En l'absence de moyens mécanisés et bien qu'il présente des limites comme la hauteur de prise en fonction de la quantité de tiges et la facilité de déplacement, le rack semble être le type de support le plus utilisé pour plusieurs raisons :

- la quantité de tiges qu'il est susceptible de stocker ;

- le stockage standard ou au dépôt ;

- la possibilité de mise à hauteur.

2. Ajout manuel de tiges

L'ajout et le retrait manuel de tiges sont réalisés par l'aide-foreur. Cette activité va générer des risques liés aux postures pénibles et aux manutentions manuelles de charge.

La hauteur de dépose, très dépendante de la machine utilisée et donc du train de forage, ainsi que l'environnement de travail (intérieur ou extérieur) vont déterminer la posture adoptée par l'aide-foreur.

• Postures pénibles

- La hauteur de dépose

Lorsque le chantier se fait en intérieur avec une hauteur sous plafond contrainte, il est nécessaire d’utiliser une machine moins haute et des tiges de forage plus courtes. L'aide-foreur peut alors se retrouver avec des flexions dorsales répétées et prolongées lors du vissage (environ 2 secondes) et du dévissage de chaque tige. La contrainte posturale est alors accentuée par le coffrage au sol, destinée à contenir les sédiments.

 

Figure 12 : vissage et dévissage de la tige

Comme évoqué plus haut, les caractéristiques du chantier vont directement influencer les contraintes posturales. La flexion pour déposer ou dévisser la tige dure 4 secondes. Par exemple, pour le chantier n°1, on aurait donc : 4 x 69 tiges = 276 secondes (4,6 minutes) pour l'étape de forage. 276 x 1,5 = 414 secondes pour un cycle entier.

Pour ajouter et retirer les tiges du train de forage, l'opérateur maintient donc une posture en flexion dorsale.

Les foreuses sont équipées de mors inférieurs permettant de maintenir le train de tige présent dans le forage. L’aide-foreur doit maintenir en place la tige rajoutée pour qu’elle soit alignée avec le train de tige et la broche de la tête de rotation pour éviter qu’elle ne tombe. La posture est maintenue plus ou moins longtemps en fonction de la phase de travail. Lors du vissage de la tige, la posture sera tenue plus longtemps que lorsque celle-ci est ouverte.

Extrait de l’ED 6428 de l’INRS

 

Figure 13 : Exemple d'optimisation de la phase d'ajout manuel d'une tige de forage

 

Figure 14 : protecteur mobile ouvert

- L'environnement de travail

Lorsque le forage se fait à la boue, il est souvent nécessaire d'avoir un coffrage au sol avec une pompe ou un flexible d'aspiration relié à la pompe afin de récupérer les sédiments. L’encombrement de la zone liée au coffrage de 15 cm de hauteur (parfois plus en fonction de la quantité de sédiments), à la boue (surface glissante), à la pompe ou son flexible d'aspiration (obstacle supplémentaire mais indispensable) pousse le compagnon à adopter une posture en déséquilibre.

 

figure 15 : coffrage au sol

• Manutention manuelle

L'encombrement de la zone va également avoir pour conséquence des déplacements avec port de charge et la nécessité d'enjamber à de nombreuses reprises le coffrage, avec un risque de chute.

Le choix de support de stockage va également avoir un impact sur le port de charge. Le choix de plus petites tiges va générer davantage d'allers-retours, jusqu'à 140 allers-retours pour un forage, ce qui augmente également le risque de chute.

Exemple : comparaison entre le chantier n°1 et le chantier n°2 en termes de port de charge

Comme déjà évoqué, le métier est soumis aux aléas et certaines situations vont entraîner de la sur-manipulation :

Exemples :

- Si une tige est bouchée, les compagnons doivent retirer toutes les tiges jusqu’à identifier la tige concernée. Cette dernière peut être proche, comme très éloignée. Exemple concret : 29 tiges retirées en 30 min sur le chantier n°1.

- Le foreur peut perdre le train de tige, en particulier lorsqu’il retire les tiges une à une. Les compagnons doivent alors remettre toutes les tiges jusqu’à « retrouver » le train de tige.

La protection des foreuses peut également impacter l'activité. Les cages mécaniques mécanisées sont à privilégier aux cages mécaniques manuelles. Elles demandent moins de manipulations, et aucun effort de maintien en cas de défaillance de l'alignement des deux voltes des cages mécaniques.

 

Figure 16 : différents types de protecteurs mobiles

3. Forage

Le temps de cycle d'un forage est très variable. Il va avoir un impact notamment sur :

- les postures pénibles

Le foreur doit se situer à proximité de la machine pour conserver un contrôle visuel et sonore du bon déroulement du forage et adapter constamment la vitesse et la poussée de la machine. Il produit donc un effort statique prolongé sur l'ensemble de la journée. Cette station debout prolongée est associée à divers effets sur la santé dont l'inconfort, la fatigue, l'insuffisance circulatoire, les douleurs musculosquelettiques (notamment lombaires, plantaires).

 

Figure 17 : foreur et aide-foreur

A cela, s'ajoute le poids de la radiocommande. Elle pèse jusqu'à 4 kg et peut entraîner des douleurs rachidiennes.

 

Figure 18 : radiocommande

En parallèle, des déplacements supplémentaires sont nécessaires pour contrôler l'écran numérique en fonction de la position de l'écran de contrôle des machines.

• Sur le chantier n°1, la foreuse de location a un écran de contrôle placé côté chenilles, ce qui ne permet pas au foreur une prise d’informations visuelles simultanées sur le forage et sur l’écran.
• Sur le chantier n°2, le foreur se déplace vers l’écran quand il en a besoin.
•  

 

Figure 19 : écran machine MC4D

 

 

Figure 20 : écran machine MC8

L'aide-foreur, quant à lui, peut être en attente pour ajouter une tige ou bien réaliser les tâches annexes, comme :

• la commande de l'injection d'eau ou d'air (début et fin de chaque tige),
• la gestion des sédiments (à la pelle pour assister la pompe, ou évacuation d'air),
• le graissage, le lavage de certaines tiges,
• le décrassage du tricône,
• l'installation des cales en bois permettant de stabiliser la foreuse,
• le déplacement des flexibles de boue et éventuellement d'air si forage à l'air,
• la manipulation des sacs de sable pour étanchéifier les coffrages pour la gestion des sédiments,
• l'insertion des tubes PVC dans le sol.

Toutes ces tâches créent un cumul de postures contraignantes.

Parmi ces tâches, la gestion des sédiments est essentielle, car elle permet d'éviter notamment que la pompe ne se bouche. De plus, les conditions d'accès sont difficiles quand il y a un coffrage ou des cages mécaniques mobiles. L'aide-foreur est donc soumis à des flexions dorsales répétées.

Figure 21 : gestion des sédiments

Le graissage constitue également une tâche importante, qui va éviter des difficultés au dévissage des tiges. Ce graissage est réalisé plusieurs fois par jour et va impacter la performance. Le graissage sollicite fortement le dos et le type de support utilisé va d'autant plus impacter la posture ; L'aide-foreur va donc être en flexion dorsale répétée et prolongée autant de fois qu'il y a de tiges à graisser.

 

Figure 22 : graissage tiges - support rack

L'insertion des tubes PVC pour l'injection du coulis ciment expose à des contraintes, principalement liées à la nature du sol (présence de blocs, gonflement des argiles). Les tubes PVC seront alors plus difficiles à insérer. Ils sont souvent longs de plusieurs mètres. Leur mise en place nécessite une élévation répétée des membres supérieurs, et l'utilisation d'outils peut exposer à des risques d’accidents. Des solutions existent, elles sont développées dans le chapitre des préconisations.

 

 

Figure 23 : insertion tube PVC

Les pistes d'action proposées ci-dessous ont été co-construites avec l'entreprise et les compagnons. L'étude ergonomique a permis de lancer ou de relancer des actions favorisant l'amélioration des conditions de travail des compagnons.

Préconisations liées à l'organisation du travail

- Agir sur la composition de l'équipe pour offrir plus de marge de manœuvre. Si l'on compare une équipe composée d'un ou de deux aide-foreurs :

On constate que même si certaines tiges sont manipulées par les deux aide-foreurs, ces derniers gagnent en marge de manœuvre et peuvent s’adapter en fonction de la fatigue, des conditions de manutention, des conditions d’accès, du forage, …

- Proposer une grille d'analyse. Ce type de grille va permettre :

• d’homogénéiser les pratiques et d’anticiper les situations à risque,
• de faire ressortir les éléments que les opérateurs doivent repérer en amont du chantier,
• d'adapter les moyens de prévention en conséquence (prévention primaire).
• de servir d'outil d’aide à la décision.

Ce type d'analyse est souvent mené de façon inconsciente par les équipes mais il peut s'avérer nécessaire de la formaliser et de la généraliser.

Par exemple, la réalisation de cette analyse doit tenir compte du contexte et des éléments spécifiques liés au chantier ainsi qu'aux moyens de prévention associés :

Préconisations liées à la technique

Afin de réduire les manutentions manuelles de charge et les postures pénibles, plusieurs pistes peuvent être explorées :

- Agir sur la taille et le poids des tiges

Si l'on reprend l'exemple des deux chantiers observés et que l'on fait une simulation en faisant varier la taille des tiges :

Avec probablement un gain d’efficacité car moins de changement de tige = moins d’allers-retours = moins d’ouverture de cage…

On peut donc dire qu'augmenter la taille des tiges permet de diminuer le port de charge tout en augmentant l’efficacité mais il faut faire attention aux conditions de manutention.

- Agir sur les éléments de stockage des tiges pour faciliter leur mise à hauteur

Le rack étant un support multifonction très utilisé, il convient de proposer des pistes pour améliorer son utilisation et notamment sa principale limite qui est la hauteur de prise et de dépose des tiges. Les différentes pistes sont :

• L’utilisation d’un gerbeur comme appareil de manutention et de mise à niveau offre des marges de manœuvre supplémentaires par rapport au chariot élévateur. Limite d’utilisation : circulation possible uniquement sur sol plat, CACES. L’utilisation de Minitrucks permet également une charge utile et ils peuvent circuler sur des terrains meubles (https://www.minitrucks-robotics.fr/)
• Des racks avec un fond à hauteur variable. L’objectif étant de conserver une hauteur de prise et de dépose adaptée en toutes circonstances.
• Favoriser l'utilisation des tréteaux en gérant les points de blocage en lien avec de la sur-manipulation. Idéalement, les tréteaux doivent être disponibles sur tous les chantiers. Le support doit permettre de prendre en compte un plus grand nombre de tiges, par exemple avec des butées plus hautes (point de vigilance : prise plus complexe, risque d’écrasement, …). Faciliter la transition d’un forage à un autre. Proposer par exemple, la standardisation d’un modèle plus léger (point de vigilance : plus léger est souvent synonyme de plus fragile).

- Agir sur le coffrage

Le coffrage est un élément déterminant, mais entraîne des postures contraintes ainsi qu'un risque de chute. Il peut être composé de sacs de sable, être plus ' classique ' comme dans le chantier n°1. Le chantier n°2, quant à lui ne présente pas de coffrage puisque l'évacuation des sédiments se fait à l'air.

L'évacuation à l'air est difficilement généralisable car elle est très dépendante de la nature du terrain et de la localisation du chantier (en intérieur ou en extérieur). Un coffrage plus petit nécessiterait une puissance d'aspiration plus grande. La forme actuelle du coffrage (chantier n°1) facilite l'évacuation avec la pelle. A défaut, une corde ou une sangle de manutention permet de faciliter le déplacement des bastaings.

Pour le bac de retenue, l'entreprise est en train de réfléchir à un système clipsable avec une forme arrondie orientable pour libérer plus de place pour l’aide-foreur.

- Agir sur le port de la radiocommande

Comme évoqué plus haut, la radiocommande pèse environ 4 kg. Afin de soulager le port de charge, les foreurs mettent en place des moyens de compensation comme l'utilisation d'un support ' fait-maison ' qui va supprimer l'impact du poids du dispositif et donner la possibilité de placer d'autres commandes.

Figure 24 : support pour radiocommande fait maison

Toutefois, cette solution présente des limites car le foreur est amené à le déplacer fréquemment sur les chantiers.

L'autre solution utilisée est celle du support intégré à la foreuse. Cela présente des limites d’utilisation car il n'autorise qu'une tâche précise, et ne permet pas au foreur de s’éloigner pour diminuer son exposition au bruit et à la poussière, tout en offrant un contrôle visuel limité.

D'autres solutions sont envisagées. Un pupitre peut être utilisé pour poser la radiocommande. L'entreprise a développé un pupitre en aluminium de 10 kg facilement déplaçable et réglable en hauteur.

Figure 25 : exemple de pupitre interne

Actuellement, le port de la radiocommande se fait à l'aide d'une ceinture, bandoulière ou harnais. Le harnais est peu utilisé car il est partagé avec les collègues et nécessite des réglages. Il est envisagé de travailler avec les fournisseurs pour un harnais universel, s’adaptant à tous les modèles de télécommande, qui pourrait faire partie de la dotation de chaque foreur.

- Agir sur l'insertion des tubes PVC

L'insertion des tubes PVC génère des contraintes posturales cumulées avec des efforts, et peut présenter des risques d’accidents du travail. Afin d'aider à maintenir les tubes lors de leur assemblage, une table avec vanne alimentée en eau permet de maintenir le tube PVC sans effort.

Figure 26 : Table avec vanne alimentée en eau

De plus, lorsque le forage se retrouve partiellement obstrué et afin d'éviter l'utilisation de la masse, un enfonce pieux permet de limiter les risques de projection en cas de dommage sur le tube PVC.

 

Figure 27 : Enfonce pieux