Brevet FR2418838A1 — publié le 19790928

L'invention se rapporte d une plate-forme du type "poids" c'est-à-dire maintenue par gravité sur le fond d'une nappe d'eau, et concerne notamment une plate-iorme reposant sur le fond d'une nappe d'eau de faible profondeur. Les platee-iormes classiques comportent une structure, généralement en forme de tour, qui repose sur le fond par une embase et supporte, au-dessus de la surface de l'eau, un pont supportant lui-même des installations industrielles ou soien- tifiquee, par exemple des équipements de forage ou de produotion de puite d'hydrocarbures. La construction d'une telle plateforme exige un vaste chantier et des opérations longuee et compliquées.En outre, de telles plates-iormee ne sont guère ex sensibles, de sorte que si les prévisions faites lors de la construction d'une plate-forme sont dépassées, il faut, soit remplacer la plate-iorme par une plus grande, soit lui sdjoindre une seconde plate-forme. Un des buts de l'invention est de permettre la réa libation d'une plate-forme qui soit facilement extensible. Un autre but est de permettre la réalisation d'une plate-forme dont la construction n'exige qu'un emplacement de dimensions modérées et des opérations simples et relativement rapides. Un autre but encore, est de permettre la réalisation d'une plateforme susceptible d'autre construite à partir d'élémente préfabriqués et pouvant par conséquent outre exécutée facilement en béton précontraint. La plate-forme selon l'invention comprend une pluralité de travées disposées longitudinalement et supportées par des piles faites chacune d'un petit nombre de poteaux alignés transversalement, reposant sur une semelle commune et eupportant une poutre transversale, chaque travée comportant une oe- sature de poutres longitudinales reposant à leurs deux extrémités sur lesdites poutres transversales. De préférence, l'ossa- ture comprend aussi dee poutrelles transversales formant avec les poutres longitudinales un quadrillage qui peut etre recouvert au moins partiellement par un plancher ou des éléments de plancher. L'invention comprend aussi un procédé de construction consistant à préparer chaque pile sur un rivage, à la transpor- ter jusqu'à un site de pose et à la faire reposer sur le fond, à soulever ensuite divers points de la semelle et à régler leur hanteur au-dessus du fond de manière placer la semelle en position horizontale, et à la caler dans cette position horizontale, par exemple en coulant du béton sous le socle, puis à préparer chaque travée sur le rivage, à la transporter juequ'au site de pose et à la mettre en place sur deux piles voisines. De préférence, la préparation des piles comprend la fixation provisoire des poutres transversales au sommet des poteaux, et, avant la mise en place des travées, on règle la position dee poutres transversales de manière à placer leurs surfaces supérieures dans un même plan horizontal, et on lee cale et fixe définitivement aux poteaux dans cette position. our transporter les piles jusqu'au site de pose et les poser sur le fond, on les munit avantageusement de flotteurs bailastables et on les place sur une barge à surimmersion, c'est à-dire une barge dont on peut faire varier 1' immersion en la lestant plus ou moins. Sur le site de pose, on leste la barge de façon qu'elle s'enfonce jusqu'à ce que la pile qu'elle traneporte se mette à ilotter, après quoi la barge eet remorquée vers le rivage et on ballaste les flotteurs de la pile de façon qu'elle se pose sur le fond. Cette particularité du procédé et la barge à surimmersion font partie de 1' invention. Les travées une fois en place, on équipe la plateforme. L'équipement peut comprendre des "risers", c'est-à-dire des tuyauteries reliant au fond le pont de la plate-forme, qui passent en abord. Pour protéger ces "risers" contre les chocs, on emploie avantageusement une défense comprenant des gaines verticales dans lesquelles passent des pieux enfoncés dans le eol subaquatique. Le montage se fait en posant la défense sur le fond et en utilisant lee gaines comme guides pour foncer les pieux ou pour forer des trous dans lesquels on engage ensuite les pieux. Une telle défense et son procédé de montage font aussi partie de l'invention. La description qui va suivre en regard des dessins annexée, donnés à titre d'exemple non limitatif, permettra de bien comprendre lee avantages de l'invention et l'art de la réaliser, toutes particularités qui ressortent tant des figures que du texte rentrant, bien entendu, dans le cadre de ladite invention. La figure 1 est une vue en plan d'une plate-forme selon l'invention. La figure 2 est une vue en drupe selon la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 est une vue en soupe selon la ligne III-III de la figure 2. La figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 1. La figure 5 est une vue en élévation illustrant le chargement d'une pile sur une barge à surimmersion. La figure 6 est une vue en bout montrant la pile à flot et la barge en position de surimmersion. La figure 7 est une vue analogue à la figure 3, montrant à plus grande échelle la semelle d'une pile munie de vé rins de réglage. La figure 8 est une vue en coupe selon la ligne VIfI-VIII de la figure 7, illustrant le nivelage de la semelle. La figure 9 est une vue schématique, à une autre échelle, illustrant le calage de la semelle. La figure 10 est une vue analogue à la figure 4, illustrant à plus grande échelle le nivelage et le calage d'une poutre transversale. La figure Il ést une vue en coupe selon la ligne x de la figure 10. La figure 12 est une vue analogue à la figure 2, illustrant à plus grande échelle la mise en place d'une travée. La figure 13 est une vue en plan selon la flèche xlii de la figure 12. La figure 14 est une vue analogue à la figure 4, illustrant le montage d'une défense. La plate-forme représentée sur les figures 1 à 4 est installée en mer, au large des côtes, sur un fond de 12 mètres environ, en vue de l'exploitation de puits de pétrole préalablement forés. Elle comprend une pluralité de travées 1, disposées longitudinalement et supportées par des piles 2, faites chacune de trois poteaux 3, 4, 5 alignés transversalement, reposant sur une semelle commune 6 et supportant une poutre transversale 7. Chaque travée 1 comporte une ossature faite de quatre poutres longitudinales 8, 9, 10, 11, formant avec des poutrelles transversales 12 un quadrillage qui peut outre recouvert, au moins partiellement, par un plancher ou des éléments de plancher tels que 13. Les poutres longitudinales de chaque travée reposent à leurs deux extrémités sur les poutres transversales 7 de deux piles voisines.L'ossature des travées est destinée à supporter des appareils de production (pompes, séparateurs, compresseurs, etc.) qui ne sont représentés que partiellement. Les piles 2 sont fabriquées à terre, de préférence en atelier, ce qui permet de les exécuter facilement en béton précontraint sans utiliser l'appareillage compliqué qui est nécessaire pour mettre les armatures en tension sur un chantier. Les poteaux 3, 4, 5 de chaque pile sont solidaires de sa semelle 6, mais la poutre transversale 7 est fixée provisoirement au sonnnet des poteaux. La figure 5 illustre le chargement d'une pile sur une barge à surimmersion 14 comportant (voir aussi figure 6) un plateau 15 supporté par deux flotteurs tubulaires 16, 1 6a fixés à chaque extrémité à une paire de flotteurs tubulaires en U 17, dont les branches sont dirigées vers le haut. Des dispositifs de ballastage, non représentés, permettent d'inç troduire de l'eau dans les flotteurs 16, 16a et 17 et de l'en évacuer afin de faire varier l'immersion de la barge. On munit la pile 2 de flotteurs 18 constitués par des cylindres creux fixés verticalement contre les poteaux 3, 4, 5 et comportant également des dispositifs de ballastage non représentés, et on place la pile ainsi équipée sur un quai 19 (position représentée en trait interrompu sur la figure 5). On place la barge 14 contre le quai 19, et on introduit dans ses flotteurs 16, 16a et 17 la quantité d'eau nécessaire pour amener son plateau 15 au niveau du quai 19. On pousse alors la pile 2 sur le plateau 15, en le faisant glisser ou rouler sur des rouleaux non représentés.On remorque alors la barge 14 jusqu'au site de pose de la plate-forme, on ballaste de nouveau les flotteurs 16, 16a et 17 de façon que la barge 14 s'enfonce jusqu ce que la pile 2 soit supportée à flot par ses flotteurs 18, puis on évacue la barge 14 et on la remorque vers le rivage pour charger une autre pile. La pile 2 est alors amenée à la verticale de son emplacement définitif, et les flotteurs 18 sont ballastés progressivement jusqu'à ce que la semelle 6 vienne se poser sur le fond 20 de la mer.On remarquera que les flotteurs 17 de la barge émergent au-dessus de l'eau lorsque celleci est en position de surimmersion (figure 6) et que la hauteur des flotteurs 18 est supérieure à la profondeur de la mer au site de pose, de sorte que ces flotteurs 18 émergent encore au-dessus de la surface 21 de la mer lorsque la demelle 6 repose sur le fond 20 (voir figure 4). La barge 14 et la pile 2 munie de ses flotteurs 18 flottent donc de façon stable pendant l'exécution des opérations qui viennent d'être décrites. Le fond de la mer n'est généralement pas bien horizontal, et les figures 7, 8 et 9 illustrent les moyens empoyés afin que la pile soit néanmoins supportée sur le fond avec sa semelle 6 horizontale et par conséquent les poteaux 3, 4, 5 bien verticaux. Â chaque extrémité de la semelle 6 sont partie culés les cylindres 22a de quatre vérins 22; à l'extrémité de la tige 22b de chacun de ces vérins est articulée une pièce d'appui 23, comportant une plaque 23a dont la surface inférieure est pourvue d'une boche 23b destinée à s'ancrer dans le sol -sous-marin.A la périphérie de la semelle 6 sont prévus des rouleaux 24 sur lesquels sont enroulées des feuilles poreuses 25, fabriquées sous le nom de la marque FILTER-X par la firme américaine CARTIlAGE MILS iNC., Cincinnati (Ohio) (EUX) et dis triquées en Prance par la Société INDIC, 16 rue Jean Mermoz, Paris 8bme. Ce sont des feuilles de matière plastique poreuse retenant les particules de dimension supérieure à 0,088 mm dans un courant d'eau turbulent, et des particules encore plus fines dans un courant d'eau laminaire; de telles feuilles poreuees sont utilisées couramment pour permettre le drainage des fondations de construction à terre en évitant les affouillements. Les cylindres 22a des vérins peuvent être alimentés en fluide hydraulique par des canalisations souples (non représentées) suffisamment longues pour permettre d'actionner les vérins à partir de la surface de la mer. La semelle 6 étant po sée sur un fond incliné représenté schématiquement en 20 sur la figure 9, on actionne les vérins 22 à partir d 'une embarcation non représentée flottant à la surface de l'eau, de manière à placer la semelle en position horizontale. Une équipe de plongeurs déroule alors les feuilles poreuses 25 et fixe leurs ex trémités au fond 20 de la mer, de façon à enclore l'espace 26 compris entre la semelle 6 et le fond 20. On injecte ensuite du béton dans cet espace 26 au moyen d'une tuyauterie aboutissant à l'embarcation (-non représentée).La feuille poreuse 25 laisse passer l'eau qui est éventuellement présente en surplus dans le béton, mais maintient celui-ci en place jusqu'à ce qu'il ait fait prise. On peut alors récupérer les vérins 22. Lorsque toutes les piles 2 ont été ainsi réglées, les poutres transversales 7 sont bier horizontales, mais elles ne sont généralement pas au meme niveau. La face supérieure de chacun des poteaux 3 et 5 est pourvue de deux échancrures symétriques 27, 28 (voir figures 10 et il) et dans chacune de ces échancrures est disposé un vérin hydraulique 29, qui agit entre le fond de cette échancrure et la surface inférieure 7a de la poutre 7. On défait les fixations provisoires (non représentées) qui relient la poutre 7 aux sommets des poteaux et on agit sur les vérins 29 par des moyens connus non représentés, de manière à placer les surfaces supérieures 7b de toutes les poutres transversales 7 dans un même plan horizontal.On maintient les poutres 7 dans cette position au moyen de cales 30, on enlève les vérins 29, qu'on peut récupérer pour une utilisation ultérieure, et on fixe définitivement la poutre 7 aux sommets des poteaux, par exemple au moyen d'une injection de béton, comme on l'a représenté en trait interrompu au sommet du poteau 5. Les travées 1 sont préparées à terre, par exemple en béton précontraint comme les piles 2 puis chacune d'elles est posée sur le quai 19 (position non représentée) et poussée de là sur un support en treillis 31 posé sur une barge 32 pourvue de flotteurs ballastables non représentés qui permettent de régler son immersion (voir figures 12 et 13). La travée I est placée transversalement sur la barge 32, dont la largeur est inférieure à l'espacement compris entre deux piles 2 voisines, de sorte que les extrémités de la travée dépassent de part et d'autre de la barge. On remorque la barge jusqu'au site de pose, on règle son immersion de façon que les surfaces inférieures des poutres longitudinales 8, 9, 10, il se trouvent à un niveau légèrement plus élevé que celui des surfaces supérieures 7b des poutres transversales 7, on amène la barge 32 entre les deux piles voisines de façon que la travée 1 vienne se placer au-dessus de la position qu'elle doit occuper définitivement, et on ballaste la barge 32 de façon que la travée vienne se poser sur les poutres 7 dans cette position, après quoi on peut évacuer la barge 32 et la remorquer vers la côte pour charger une autre travée. Lorsque la construction de la plate-forme est terminée, on procède à la pose des planchers ou des planchers par tiels tels que 13 et à l'équipement de la plate-forme. Cet équipement n'est représenté que sur la travée de droite dee figures 1 et 2. Cet équipement de la travée de droite comprend des "risers" (c'est-à-dire des tubes reliant le fond au pont de la plate-forme) 33. Ces "risers" 39 sont protégés par une défense 34 constituée par un treillis de barres 34a reliant des gaines verticales 35 par lesquelles passent des pieux 36 enfoncés dans le sol sous-marin. La figure 14 illustre le montage de cette défense.La structure en treillis est posée sur le fond 20, à la verticale de l'emplacement qu'elle doit occuper, et on fore dans le sol sous-marin des trous 37 au moyen de tiges 38 actionnées à partir d'un équipage 39 placé en porte à-faux sur le pont de la plate-forme et mobile le long de celleci. On met ensuite en place les pieux 36 dans les trous 37 et il ne reste plus qu'à remonter la structure 34 au niveau de la surface 21 et à la fixer dans cette position. il va de soi que le mode de réalisation décrit n'est qu'un exemple et qu'on pourr8it le modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. En particulier, au lieu d'employer une barge 32 à immersion réglable, on pourrait employer une barge pourvue d'un système de levage ou de vérins permettant de régler le niveau des travées 1. RSTENDICATIONS 1. Plate-forme reposant sur le fond d'une nappe d'eau, caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité de travées dieposées longitudinalement et supportées par des piles faites chacune d'un petit nombre de poteaux alignés ---------=-- ~ ~ ~ ~~reposant sur une semelle commune et supportant/une poutre transversale, chaque travée comportant une ossature de poutres longitudinales reposant à leurs deux extrémités sur lesdites poutres transversales. 2. Plate-forme selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ossature comprend aussi des poutres transversales formant avec les poutres longitudinales un quadrillage qui peut être recouvert, au moins partiellement, par un plancher ou des éléments de plancher 3. Procédé de construction d'une plate-forme selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'on prépare chaque pile sur un rivage, qu'on la transporte jusqu'à un site de pose et qu'on la fait reposer sur le fond, qu'on soulève ensuite divers points de la semelle et qu'on rè- gle leur hauteur au-dessus du fond de manière à placer la semelle en position horizontale et qu'on la cale dans cette position horizontale, par exemple en coulant du béton sous la semelle, puis qu'on prépare chaque travée sur le rivage, qu'on la transporte jusqu'au site de pose et qu'on la met en place sur deux piles voisines. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la préparation des piles comprend la fixation provin soire des poutres transversales au sommet des poteaux, et qu'avant la mise en place des travées on règle la position des poutres transversales de manière à placer leurs surfaces supérieures dans un même plan horizontal, puis qu'on les cale et fixe définitivement aux poteaux dans cette position. 5. Procédé selon la revendication 3, ou la revendication 4, caractérisé en ce que pour transporter les piles jusqu'au site de pose et les poser sur le fond, on les munit de flotteurs b2llastables et qu'vu les place sur une barge à surimmersion, c'est-à-dire une barge dont on peut faire varier l'immersion en la lestant plus ou moins, puis qu'on leste la barge sur le site de pose de façon qu'elle s'enfonce jusqu'à ce que la pile qu'elle transporte se mette à flotter, après quoi on évacue la barge et on ballaste les flotteurs de la pile de façon qu'elle repose sur le fond. 6. Une barge à surimmersion pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte des flotteurs tubulaires ballastables en forme de U dont les branches sont dirigées vers le haut. 7. Une défense de protection d'une plate-forme selon la revendication 1 ou la revendication 2, comprenant une structure fixée à des gaines verticales dans lesquelles passent des pieux enfoncée dans le sol subaquatique. 8. Procédé de montage d'une défense selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on pose la structure sur le fond et qu'on utilise les gaines comme guides pour foncer les pieux ou pour forer des trous dans lesquels on engage ensuite les pieux