Brevet FR2185534A1 — publié le 19740104

La présente invention concerne un dispositif d'amarrage, en site maritime, de corps flottants tels que les navires. La technique actuelle de travaux maritimes utilise de plus en plus des bateaux et engins flottants qu'il est nécessaire d'amarrer en pleine mer sans avoir pour le faire d'installations de type portuaire, telles que des murs de quai, des ducs d'Albe, etc... C'est le cas, par exemple, de l'industrie de recherche et d'exploitation de gisements de pétrole en site marin. Un moyen d'amarrage couramment utilisé consiste à déposer,sur le fond marin, un corps mort constitué, par exemple, par un bloc en béton auquel est fixée la chaîne d'amarrage du bateau. Ce système est devenu onéreux avec l'augmentation de la jauge des navires, qui entraîne l'utilisation de corps morts de plus en plus volumineux. La présente invention a pour objet un dispositif d'amarrage plus économique au moins pour les amarrages soumis à de grands efforts, car il fait intervenir, pour y résister, une partie du poids du terrain constituant le sol sous-marin et sa cohésion pour créer la réaction nécessaire pour résister à l'effort exercé sur le lien d'amarrage. Le dispositif d'amarrage selon l'invention comprend au moins un tirant dont une extrémité est ancrée au fond d'un forage ménagé dans le sol sous-marin et dont l'autre est reliée au point d'amarrage du lien d'attache du corps flottant. Pour la simplicité d'exécution, la direction du forage peut être verticale. De préférence, le point d'amarrage est constitué par un massif de béton appuyé sur le sol sous-marin, massif équipé d'un organe d'attache dudit lien d'amarrage, une chaîne par exemple. Le tirant ancré au fond du forage peut être libre dans celui-ci. De préférence, le forage est rempli de mortier de ciment sur toute sa hauteur. Pour éviter tout déplacement du massif d'ancrage contre le fond sous-marin ou tout déplacement longitudinal du tirant dans son forage, ce tirant peut etre tendu entre son ancrage inférieur et le massif d'amarrage avant injection du forage avec du mortier. Dans ce cas, le mortier de ce forage est mis au moins partiellement en état de précontrainte. Dans une forme avantageuse de réalisation de l'invention, le massif d'amarrage comprend un noyau préfabriqué avec les organes d'ancrage du tirant et d'amarrage du corps flottant et ce noyau est entouré sur place par une collerette d'appui au sol exécutée en béton coulé sur place, collerette qui assure l'isolation du forage. En général, un site sous-marin comprend une couche de sédiments meubles recouvrant, sur une épaisseur plus ou moins grande, un substratum résistant. Dans ces conditions, la partie de forage correspondant aux sédiments meubles peut être tubée et le tirant peut être ancré dans la partie correspondant au substratum. On peut aussi injecter de béton la couche de sédiments meubles afin de la stabiliser avant de procéder au forage, ou bien exécuter un premier forage, le garnir de béton et exécuter un second forage à caractère définitif dans ce remplissage de béton durci. Chaque tirant peut être composé d'un ou plusieurs fils ou torons. De plus, un même corps ou massif d'amarrage peut être fixé à plusieurs tirants eux-mêmes simples ou composites disposés dans des forages juxtaposés dont les directions peuvent ou non être parallèles. Pour l'ancrage dans le forage, le tirant peut être épanoui, d'une manière quelconque, a son extrémité engagée dans ledit forage. A cette fin, chacun des brins peut être recourbé ou enroulé en spirale, ou rendu solidaire d'un élément transversal (barreau, plaque, boule) formant ancrage dans le béton d'injection du forage. De préférence, lorsque le tirant comporte plusieurs brins, ces brins, initialement rectilignes, parallèles et répartis à la périphérie d'un cylindre, sont, à intervalles plus ou moins réguliers, rassemblés par des bagues qui les entourent et, entre deux bagues consécutives, écartés les uns des autres par une couronne ou un disque rigide inséré dans l'espace libre entre ces brins. Chaque brin prend ainsi, dans le plan, radial par rapport à l'axe du tirant, qui le contient, une forme en zigzag. Dans les réalisations de dispositif d'amarrage selon l'invention, la résistance à l'arrachement sous un effort de traction vertical correspond sensiblement au poids du sol sous-marin inclus dans le cône de révolution renversé dont le sommet est le fond du forage, l'axe le forage lui-même et l'angle au sommet l'angle de frottement sur elle-même de la matière constitutive de ce sol. On peut ainsi, avec un forage suffisamment profond, obtenir des dispositifs particulièrement résistants à la traction des chaînes d'amarrage. On remarquera qu'il n'est pas indispensable que les forages soient rigoureusement rectilignes pourvu qu'il soit possible d'y mettre en place les tirants et d'y injecter du mortier. On notera enfin qu'il est connu, en site terrestre, afin d'augmenter le poids apparent d'un ouvrage, par exemple pour en accroître la stabilité, d'ancrer dans des forages du sol l'extrémité inférieure de tirants, de tendre ceux-ci et d'ancrer l'extrémité supérieure de ces tirants sur ledit ouvrage. Dans ce cas, le tirant est tendu au voisinage de sa limite élastique pour reporter a l'ouvrage un poids apparent maximal. Dans l'invention, au contraire, le tirant n'est pas nécessairement tendu. Pour que le tirant puisse conserver, dans le temps, cette résistance, il convient qu'il résiste à la corrosion. A cette fin, le tirant peut être réalisé en métal inoxydable, de préférence en acier, ou être revêtu d'une ou plusieurs couches de protection appropriées (zinc, brai ...). On peut aussi assurer la conservation du métal du tirant par protection cathodique. Enfin, le tirant peut être protégé par un enrobage de mortier de ciment réalisé par injection, soit directement dans le forage, soit dans un tubage qui emprisonne le tirant. Les dessins annexés montreront comment l'invention peut être mise en oeuvre. La figure 1 est une vue en élévation et coupe verticale d'un fond marin comportant un poste d'amarrage selon l'invention pour un navire. La figure 2 représente agrandie une partie de la figure 1 détaillant le dispositif d'ancrage. La figure 3 montre une variante du bloc d'amarrage dans le cas où le tirant est tendu. Le fond marin visible sur la figure 1 au-dessous de la mer indiquée par la référence A, comprend un sol de faible consistance B recouvrant le sol solide C. Dans ce fond est ménagé un forage vertical 1 contenant un tirant 2. Ce tirant est ancré dans la partie de sol C. Il peut être libre dans la partie B ou bien y être enrobé par une injection de mortier. Comme le montre plus en détail la figure 2, le tirant 2 est formé d'une pluralité de fils ou de torons 3 qui, alternativement, dans la partie C, sont maintenus a distance les uns des autres par des écarteurs 4 et rapprochés par des bagues 5. Chaque fil acquiert ainsi un tracé en zigzag favorable à son ancrage dans la matière pâteuse durcis sable 6 qui remplit le fond du forage 1. Cette matière est avantageusement un mortier de ciment mis en place comme indiqué plus loin. La partie de tirant qui traverse la couche B de sol marin aboutit à un massif d'amarrage portant un dispositif d'attache 8 auquel est fixée une chaîne 9 retenant, par exemple, un navire 10. En l'absence de ce navire, l'extrémité de la chaîne, venue en 9a, est amarrée à une bouée 11. Comme montré en détail sur la figure 2, à la traversée de la couche B, le tirant est enfermé dans une gaine 12 qui, pour la résistance à la corrosion, peut être en matière plastique épaisse, par exemple en polyuréthane. Cette gaine, à sa base, est obturée par un bouchon 13, par exemple en résine époxyde, traversé par les fils 3 et le tube 14 servant à l'injection du mortier. L'extrémité supérieure de ces fils 3 est engagée dans les trous d'une plaque 15 contre laquelle ces fils sont ancrés, par exemple au moyen de blocs 16 fixés par coins, par serrage transversal, par soudure, par vissage ou par tout autre moyen, aux fils 3. Après fixation des fils, la plaque 15 est noyée dans un bloc de béton préfabriqué 17 qui forme le noyau du massif d'amarrage 7. Ce bloc comporte latéralement des cavités 18 et des armatures en attente 19 pour la liaison avec la collerette 20 coulée sur place autour du bloc 17. L'organe d'amarrage est schématisé en 8. La plaque 15 et le bloc 17 sont traversés par le tube 14 qui s'étend jusqu'en 21 au fond du forage 2, par un second tube 22 qui descend dans la gaine 12 sensiblement ius- qu'en 23 près du bouchon 13 et par un troisième tube 24 qui se termine en 25 près de la plaque 15. Un quatrième tube 26 traverse un canal ménagé dans le bloc 17 pour aboutir en 27 dans le forage à l'extérieur de la gaine 12. Ces quatre tubes sont de longueur suffisante pour atteindre la surface de l'eau lorsque le bloc 17 est au fond de celle-ci. Après l'exécution du forage, la réalisation du dispositif d'amarrage nécessite la descente du bloc 17 avec le tirant et l'engagement de celui-ci dans le forage. Ce tirant comprend alors les fils 3 avec les écarteurs, les bagues, la gaine 12 avec son bouchon 13 et les tubes d'injection. La collerette 20 est coulée sous l'eau après la mise en place du tirant et du bloc. On procède ensuite à l'injection du forage par le tube 14, le tube 26 servant d'évent et de contrôle du remplissage. On remplit ainsi la base du forage et l'espace annulaire compris dans ce forage autour de la gaine 12 jusqu'au contact de la face inférieure du bloc 17. On peut ensuite procéder à l'injection de la gaine 12 avec du mortier grâce aux tubes 22 et 24, le second servant d'évent. Le remplissage est poursuivi jusqu'à la face inférieure de la plaque 15. Lorsque l'on désire laisser le tirant libre dans la gaine 12, la matière qui y est injectée est choisie pour rester au moins relativement plastique. Cette matière peut être de la graisse, du brai, etc... La gaine 12 peut d'ailleurs être remplie avec cette matière non durcissable à l'avance, c'est-àdire avant la mise en place du tirant dans son forage. On peut aussi mettre le tirant en état de tension dans son forage. Dans ce cas, ce tirant met en état de précontrainte le mortier qui entoure la gaine ainsi que le sol environnant. Les brins de ce tirant sont alors de préférence en acier à haute limite élastique. La mise en tension du tirant est effectuée sous l'eau à l'aide d'un vérin 33 connu en soi, comme il est schématisé sur la figure 3, avant l'injection de l'intérieur de la gaine 12. Ces brins sont ancrés par un coin 32 dans un cône 30 appuyé sur une plaque 31, ou par tout autre dispositif connu dans la technique du béton précontraint. Les organes d'accrochage 34 de la chaîne d'amarrage sont disposés de façon à laisser libre la place du vérin. Après la mise en tension du tirant, les brins de celui-ci sont recepés et l'ancrage est cacheté. Pour l'injection du mortier dans la gaine 12, le bloc d'ancrage est muni des tubes 23 et 24, lesquels sont prolongés jusqu'à la surface de l'eau après la mise en tension. La mise en précontrainte du tirant permet de limiter son allongement et, par conséquent, de réduire ou d'éviter la fissuration du mortier d'enrobage, ce qui est favorable à la conservation du tirant. L'invention s'applique à l'établissement, dans un site marin, de points d'amarrage robustes, spécialement pour l'installation d'engins de travail sous-marin. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif sous-marin d'amarrage pour un corps flottant comprenant un organe scellé au sol, caractérisé en ce que cet organe est constitué par au moins un tirant dont une extrémité est scellée au fond d'un forage du sol sous-marin et dont l'autre est reliée au point d'amarrage du lien d'attache du corps flottant. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le point d'amarrage est un massif de béton appuyé sur le sol sous-marin, massif qui porte un organe d'attache pour le lien et des moyens de fixation du tirant. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le forage est rempli sur toute sa hauteur de matière durcissable, en particulier de mortier de ciment. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque tirant est un faisceau formé d'une pluralité d'éléments allongés. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les extrémités des éléments allongés tournées vers le fond du forage sont séparées et aménagées pour être individuellement scellées dans une matière durcissable au fond du forage. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les portions d'éléments allongés occupant le forage depuis l'orifice jusqu'au scellement de ces éléments au fond du forage sont parallèles et enfermées dans une gaine. 7. Dispositif selon les revendication 2 et 5, caractérisé en ce que le massif d'ancrage comprend un noyau en béton préfabriqué comportant un canal de passage du tirant et, autour de ce canal, une surface d'appui pour un organe d'ancrage de l'ensemble des éléments du tirant. 8. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une chaîne d'amarrage est fixée à demeure au massif de béton, l'autre extrémité de cette chaîne étant fixée à un flotteur en l'absence de corps flottant à amarrer. 9. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que, pour leur scellement au fond du forage, les éléments allongés sont alternativement rapprochés par des bagues qui les entourent et séparés par des écarteurs insérés entre eux, de façon que chacun ait un tracé en zigzag. 10. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'espace compris entre la paroi du forage et la gaine est rempli de matière durcissable, en particulier de mortier de ciment. 11. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'espace intérieur à la gaine est rempli de matière durcissable, en particulier de mortier de ciment. 12. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les éléments allongés sont tendus avant fixation au point d'amarrage. 13. Dispositif selon les revendications 10 et 12, caractérisé en ce que la tension des éléments allongés est reportée, par un organe d'ancrage, au béton extérieur à la gaine, et elle est suffisante pour placer ce béton en état de précontrainte. 14. Dispositif d'injection avec de la matière durcissable du dispositif d'amarrage selon les revendications 1, 5 et 6, à partir d'un engin flottant équipé pour fournir ladite matière sous une pression au moins égale à la pression hydrostatique régnant au fond du forage, caractérisé en ce qu'il comprend, à partir du niveau de cet engin, un conduit passant à l'intérieur de la gaine du câble et débouchant dans le fond du forage servant à remplir la partie basse de scellement du câble et l'espace entre la gaine et la paroi du forage, un conduit débouchant en haut du forage, à l'extérieur de la gaine, servant d'évent pour cette injection, un conduit passant à l'intérieur de la gaine du câble et débouchant dans le fond de celle-ci, servant a injecter l'espace libre à l'intérieur de la gaine, un conduit débouchant à l'intérieur de la gaine et en haut de celle-ci servant d'évent pour cette dernière injection.