Brevet FR2372277A1 — publié le 19780623

L'invention est relative à des moyens pour assurer une liai sqn sûre entre une structure, notamment une structure sous-marine telle que embase d'une plate-forme ou colonne off-shore, et les pieux la traversant. Il est connu de recourir à des pieux enfoncés ou forés pour clouer une telle structure sur un sol sous-marin. La solidarisation a eu lieu, jusqu'à présent, soit par soudure, laauelle doit s'effectner hors de l'eau lorsaue cela est nossible, soit par collaye, apresmise en place des pieux, entre ceux-ci et la structu rye a l'aide de ciments ou autres produits. On a également proposé, dans le cas de forage de pieux dans une structure reposant sur le sol et percée de guides pour leur traversée, d'assurer par verrouillage mécanique la fixation de la tête des pieux sur l'embase, concurremment avec un collage par ciment entre celle-ci et lesdits pieux. Mais la pratique montre qu'il peut rester un jeu entre la tête des pieux et l'embase, d'où une possibilité de battements de celle-ci qui en compromettent l'ancrage. On prévoit, conformément A l'invention, d'agencer les moyens de fixation, entre pieux et structure, de façon telle que soient interposés, dans l'intervalle entre chaque pieu et le fourreau qu'il traverse, des moyens dilatables tels nue des sortes de sabots, soumis à une expansion sous l'effet d'une nression de liquide commandée à distance, ce qui assure une friction s'opposant à tout mouvement relatif. Cette pression de liquide peut s'exercer avantageusement à l'aide de vérins plats ou autres à naroi déformable, agencés de façon à provoquer, par gonflement, l'extension des sabots. Pour ce nui est du Drocessus de mise en place des pieux, on les enfonce, par exemple par forage, à partir d'un navire en surface, en ayant préalablement monté, sur la tête desdits pieux, les sabots avec leurs vérins, puis, le forage étant termine et la tête supérieure du Pieu mise en place par rapport à l'intérieur de la structure, on met en action, à travers les canalisations reliant les vérins au navire, la pression de gonflement, ce qui immobilise l'ensemble. De préférence on choisit, pour le fluide sous pression destiné à assurer le gonflement des vérins, un liquide faisant prise dans un délai assez court, par exemple une résine svnthétiue po lymrisable. Le choix de la résine est effectué en fonction de la température rencontrée au fond de la mer. Enfin, bien entendu,on prévoit comme d'ordinaire l'injection de ciment entre la partie active du pieu et les parois traversées par forage, et, si nécessaire, on cimente également l'espace connu laire entre pieu et structure. L'invention comprend, mises à part ces dispositions, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après. Elle vise,plus particulièrement,certains modes d'application (notamment celui pour lequel on l'applique au clouage des embases des colonnes ou nlates-formes off-shore),ainsi que certains modes de réalisation,desdites disnositions; et elle vise,plus particu lièrement encore et ce à titre de produits industriels nouveaux, les moyens du genre en question comportant application de ces mêmes dispositions,ainsi que les éléments spéciaux propres à leur établissement,et les installations pétrolières ou autres utilisant de tels moyens. Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit,ainsi que des dessins ciannexés, lesquels complément et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication. La fig.1,de ces dessins,montre en coupe verticale partielle l'ensemble d'un pieu foré et d'une structure destinée à être fixée par pieux sur un sol sous-marin, ladite figure représentant le pieu au moment ot sa tête supérieure s'engage dans le fourreau prévu sur la structure. La fig.2 montre le même ensemble dans la position définitive. Les fig. 3 et 4 montrent ledit ensemble avec plus de détails et à plus grande échelle,en coupes par III-III fig.2 et IV-IV fig.3. Selon l'invention, et plus spécialement selon celui de ses modes d'application, ainsi que selon ceux des modes de réalisation, de ses diverses parties,auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant par exemple d'assurer par des pieux le clouage d'une embase 1 (métallique ou en béton) d'une colonne off-shore,sur le sol sous-marin, cette embase étant munie de guides ou fourreaux 2 destinés à permettre la traversée desdits pieux, on s'y prend comme suit ou de façon analogue. On fait en sorte que chaque pieu, dans sa position d'enfoncement pour laquelle sa butée supérieure 3 vient s'appuyer contre la surface supérieure de l'embase, soit fixé à celle-ci par des moyens dilatables introduits dans un intervalle annulaire 5 prévu entre chaque guide 2 et la paroi extérieure corresnondante du pieu. Sur les figures, on a représenté un pieu de forme tubulaire 4, portant à sa partie inférieure une tête de forage 6 (figure 1), l'ensemble étant introduit dans le guide 2 et étant mis en rotation, par exemple à partir d'un navire en surface, à l'aide de tiges de forage 9, pour assurer la pénétration de ladite tête dans le sol 7, comme connu, le forage étant terminé lorsque la butée 3 de la partie supérieure du pieu vient en contact avec la face supérieure 8 de l'embase. En ce qui concerne plus spécialement les susdits moyens dilatables, propres à venir exercer leur action dans l'intervalle 5, on les constitue par exemple par des sortes de sabots A propres à venir, Par expansion, s'appuyer contre les surfaces respectives du guide 2 et du pieu 4. De tels sabots peuvent être réalisés de multiples manières, de même que les moyens propres à assurer leur expansion. Toujours à titre d'exemple, on a représenté sur les dessins des sabots constitués par plusieurs éléments propres à être écartés les uns des autres par des vérins ou analogues. On voit sur les figures 1 à 4 qu'est prévu, tout autour de la tête supérieure de chaque pieu, en dessous de la butée 3, un groupe de tels sabots A (en métal ou autre matière résistante), par exemple au nombre de trois répartis radialement, chacun de ces sabots comportant, par exemple encore - trois éléments dont deux 10 sont délimités, côté pieu 4 et côté guide 2, par des surfaces cylindriques de courbures correspondant à celles desdits pieu et guide, tandis qu'est prévu entre eux un élément intermédiaire 11 de forme avantageusement plane, ainsi que les surfaces en regard des deux premiers, - les susdits vérins étant prévus pour permettre d'écarter ces trois éléments vers l'extérieur. Et, pour ce qui est desdits vérins, on les constitue avantageusement par des sortes de disques creux extensibles 12, d'un type connu, convenablement positionnés entre les éléments 10 et 11 des sabots, lesdits vérins comportant notamment sur leur pourtour un élément torique I3 venant se loger dans une gorge correspondante de l'élément 10 en regard, le volume intérieur de ces vérins étant relie à la surface du navire par des canalisations 14 qui peuvent suivre, par exemple, les tiges de forage 9(fig.3 et L'ensemble de ces sabots et de leurs vérins est convenablement fixé à la surface extérieure du pieu, près de son sommet 3, par exemple en soudant l'élément intérieur 10 en 15 (figure 4) ou par tous autres moyens de fixation, tandis que les deux élé- ments 10 sont reliés l'un à l'autre par des liens 16 (figure 4) qui peuvent se rompre ou se détacher au moment où l'on exerce la pression destinée à provoquer l'extension des vérins. On complète le tout par des moyens de guidage pour faciliter l'entrée correcte des sabots dans les fourreaux 2 destinés à les recevoir, moyens constitués avantageusement par des sortes d'ailettes 17, à bords inclinés 18,fixEs, au montage, en dessus et en dessous des sabots. De préférence, on prévoit plusieurs séries de sabots superposés, par exemple deux, comme visible en A, A, sur les figures 1 et 2, des ailettes de guidage 17 étant également prévues entre ces deux séries (figures 1 et 2). En suite de quoi, quel que soit le mode de réalisation adopté, on peut réaliser le clouage d'une embase de la façon suivante. Cette embase étant en place sur le fond sous-marin, on procède au forage des pieux, par une opération de type connu, la tête de forage de chaque pieu étant introduite dans le fourreau correspondant 2, par les méthodes de repérage usuelles,et les tiges 9 étant mises en rotation. Au fur et à mesure du forage, le pieu pénètre dans le sol et sa tête supérieure se rapproche de la surface supérieure 8 de la structure de l'embase, comme le montre la figure 1. Grâce aux moyens de guidage 17, les sabots A pénètrent à leur tour dans l'intervalle demeurant libre entre fourreau 2 et pieu, jusqu'à ce que la butée 3 vienne contacter la surface 8 (fig.2). A ce moment, on fait intervenir le fluide sous pression à travers les canalisations 14 menant aux vérins 12, 13, ce qui presse fortement les sabots contre les surfaces en regard du fourreau 2. Si l'on utilise, pour ce fluide sous pression, un liquide destiné à faire prise au bout d'un certain temps, relativement court, on est sur que les positions relatives de la tête du pieu et du fourreau 2 de la structure resteront alors immuables, la butée 3 restant donc en contact avec la paroi 8. On peut cependant, avantageusement, prévoir ensuite un remplissage de ciment entre les parois 2 et 4. Si le fluide de compression ne fait pas prise, on effectuera ce remplissage de ciment aussitôt après la mise en pression, de sorte que la fixation de l'ensemble ait lieu dans la position initiale de venue en contact de la butée 3 avec la paroi 8. Bien entendu, un verrouillage mecaniaue complémentaire peut être prévu entre butée 3 et paroi 8. Dans le cas où on utilise un liauide faisant prise, ce liquide fera prise également dans les conduits d'amenée qui devront être traités comme des conduits perdus. Si l'on voulait économiser liquide et canalisations, on pourrait se borner à utiliser le liquide polymérisable seulement dans les vérins et à proximité de ceux-ci, tandis que l'extension serait faite avec un autre fluide s'exerçant à travers lesdites canalisations 14. Enfin, comme d'ordinaire, l'espace entre la paroi 4 des pieux et le sol après forage sera également rempli par injection de ciment. On voit que, de toute façon, l'invention permet de réaliser une fixation sûre entre l'embase et la tête du pieu, sans qu'aucun jeu ne puisse se produire sous l'effet des efforts appliqués à la colonne, efforts qui, dans le cas de colonnes articulees comportant des flotteurs créant une pression hydrostatique (pour maintenir la colonne verticale), sont dirigés de bas en haut et tendent donc à extraire les pieux. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. -REVENDICATIONS 1. Système pour assurer une liaison sûre entre une structure, notamment sous-marine, et des pieux la traversant, par exemple pour une embase de colonne off-shore, notamment avec articulation entre embase et colonne, caractérisé par un agencement tel que soient interposés, dans l'intervalle entre chaque pieu et le fourreau qu'il traverse, des moyens dilatables tels que des sortes de sabots, soumis à une expansion sous l'effet d'une pression de liquidecommandee à distance, ce qui assure une friction s'opposant à tout mouvement relatif. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que sont disposés, autour du. pieu, à sa partie supérieure, au moins un groupe de plusieurs sabots dilatables. 3. Système selon la revendication 1 ou 1 et 2, caractérisé par le fait que les vérins propres à assurer la dilatation des sabots sont agencés sous forme de vérins plats interposés entre au moins deux éléments comportés par lesdits sabots. 4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les sabots sont constitués par trois éléments dont deux d'entre eux sont propres à épouser les surfaces en regard du pieu et du fourreau qu'il traverse, avec en outre un troisième élément disposé entre les deux premiers et de préférence de forme plane. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé par le fait que deux vérins plats sont respectivement disposés entre l'élément intérieur et les deux éléments respectifs en regard. 6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les vérins plats sont délimités, à l'extérieur, par des éléments toriques dans lesquels s'effectue l'introduction de la pression d'expansion, et qui viennent se loger dans des gorges correspondantes des parties en regard. 7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le fluide, propre à assurer l'expan- sion des vérins,est constitué,au moins en partie par un liquide faisant prise de sorte que les éléments, une fois dilatés, conservent la même position une fois effectuée cette prise. 8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que des moyens tels que des ailettes sont prévus nour assurer le guidage de le tête du pieu et des sabots à travers le fourreau que traverse le pieu. 9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 avec des sabots constitués de plusieurs éléments susceptibles d'être écartés les uns des autres, caractérisé par le fait qu'un de ces éléments est fixé sur le pieu, tandis que les autres sont réunis provisoirement par des moyens qui ne s'opposent pas à l'expansion sous l'effet des vérins. 10. Système selon l'une quelconaue des revendications 1 et suivantes, avec des sabots répartis autour du pieu, caractérisé par le fait qu'au moins deux groupes de sabots sont prévus, avec interposition entre eux de moyens de guidage. Il. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait qu'après fixation de la tete du pieu sur la structure, par l'effet de la dilatation des sabots, un ciment est injecté dans le reste de l'intervalle séparant pieu et fourreau traversé par celui-ci. 12. Système selon la revendication 11, caractérisé par le fait que l'injection de ciment est prévue, comme d'ordinaire, entre le pieu et les parois du sol qu'il a traversé.