Brevet FR2446894A1 — publié le 19800814

L'invention concerne un procédé de construction de plateformes marines destinées à être placées sur des fonds marins de grande profondeur, et constituées d'éléments préfabriqués assemblés à flot. La réalisation de ces structures se heurte à des problèmes pratiques de construction, tels que le creusement d'une souille suffisamment profonde pour la construction de l'embase, puis le lancement de I'embase et la poursuite de la construction de la structure à flot. Un des inconvénients de cette méthode est que la construction des divers éléments est successive : les éléments ne pouvant être construits que les uns après les autres. Diverses solutions ont été proposées pour diminuer la taille de la souille et pour réaliser simultanément plusieurs éléments de la structure. Le procédé courant de construction consiste à édifier dans un seul dock ou souille simultanément les flotteurs et la structure, puis dans une aire séparée, le pont, qui sera mis en place sur la structure terminée, après immersion de celle-ci dans un site de profondeur approximativement égale à sa hauteur, à l'aide de pontons grues ou de--barges. L'assemblage des divers éléments nécessite des grues très puissantes pouvant lever des charges importantes à grande hauteur ou bien des pontons de grandes dimensions. Par exemple, les barges grues ont des capacités de levage de l'ordre de 2000 tonnes et les pontons, des dimensions de l'ordre de 150 x 36 x 10 m. L'inconvénient de cette méthode de construction est non seulement dû à l'importance des moyens devant être mis en oeuvre pour effectuer les opérations d'assemblage, mais aussi à la durée de l'assemblage lui-mme. Cette opération est très longue du fait des multiples ajustages nécessaires à la réalisation de la structure en treillis à partir de longueur de tubes. Le procédé, selon l'invention, se propose l'utilisation de barges de relativement faibles capacités par la réduction des éléments à manipuler et la diminution du temps d'assemblage par l'emploi de pièces préfabriquées. Ces pièces, pour être assemblées, ne nécessitent pas l'utilisation d'un dock ou d'une souille, mais simplement d'un site abrité de faible profondeur d'eau. Un autre avantage du procédé est de permettre de passer progressivement d'une situation d'assemblage provisoire,avec attaches ne constituant que des encastrements imparfaits et créant peu de moments sur les éléments en phase de montage, à la situation d'assemblage fini rigide dont les éléments occupent leur emplacement final et peuvent prendre toutes les forces et moments dus à l'action des éléments (houle, vent, courant) que la structure rencontrera après installation sur le site final. Le procédé de construction d'une plateforme marine, selon l'invention, destinée à être piacée sur le fond d'une nappe d'eau, maintenue à flot pendant l'assemblage par des flotteurs soutenant une structure composée d'éléments portant un pont où sont installés les équipements de travail, est remarquable en ce que : on ancre séparément les flotteurs par faible profondeur, on relie les flotteurs entre euxpar des traverses comportant des colonnes supports verticales, on amène au-dessus des traverses l'élément supérieur de la plateforme ou pont, on fait reposer ledit élément sgr les colonnes supports, on lève ledit élément pour permettre le passage de l'élément immédiatement inférieur, on repose ledit élément inférieur sur les colonnes supports, et l'élément supérieur sur l'élément inférieur, puis on place dans l'ordre de leur position en hauteur décroissante les éléments composant la structure, le dernier desdits éléments portant les éléments précédemment mis en place étant à chaque fois levé pour permettre à l'élément suivant de passer-au-dessous et de se placer sur les colonnes supports, on solidarise au fur et à mesure de leur pose les éléments, enfin on relie mécaniquement le dernier élément aux colonnes supports. Les explications et figures, données ci-après à titre d'exemple6, permettront de comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue en perspective d'un exemple de structure assemblée selon le procédé de l'invention. La figure 2 est une vue partiellement en coupe d'un dispositif de guidage des éléments. Les figures 3 à 6 représentent la suite des opérations ayant pour but l'assemblage des flotteurs et la présentation du pont. La figure 7 montre le dispositif de centrage des colonnes. Les figures 8 à 15 représentent les différentes phases de l'assemblage de la plateforme pour une structure à 4 éléments et un pont et la mise en place des éléments de travail. La figure 16 est une vue en perspective de l'élément 10 de la figure 8. La figure 17 est une vue de dessus selon XVII XVII de la figure 15. La figure 18 représente schématiquement en coupe au niveau des flotteurs, une structure à quatre flotteurs. Dans la description qui va suivre, on suppose la base de la structure triangulaire, mais il est entendu que le procédé décrit peut s'appliquer à toute autre forme et notamment à une base à quatre flotteurs ou plus. La figure 1 est une vue simplifiée en perspective d'une structure comportant trois flotteurs 1 qui, dans cet exemple de réalisation, sont constitués de deuxvolùrnes cylindriques coaxiaux superposés la et lb, équipés des dispositifs nécessaires au réglage de leur flottabilité. Les flotteurs sont reliés par des traverses 2 qui portent des colonnes supports 3. Sur la surface latérale des flotteurs la sont placés des rails de guidage 4, des groupes de vérins de levage 5 supportés par des potences 6. Une structure treillis 7 est fixée sur les flotteurs et Supporte le pont 8 portant les éléments de travail 9 constitués, par exemple, d'un derrick et de module 9. La structure treillis est composée de quatre éléments 10, 11, 12 et 13 empilés. La figure 2 montre un dispositif de guidage constitué par un rail de guidage 4 dans lequel vient s'engager l'extrémité 12c de la barre l2a de la structure. Les vérins de levage 5, dont le nombre dépend de la charge à soulever et de leur puissance nominale, sont suspendus à la potence 6, elle-même solidaire de la partie supérieure la du flotteur. Des passerelles et des échelles non représentées permettent l'accès aux vérins de levage pour faciliter le travail de mise en place et d'enlèvement des tiges de levée au fur et à mesure de leur passage à travers le vérin. A chaque course des vérins, la pièce 72c est bloquée par les goupilles 14 passant à travers les trous 15 prévus dans les rails de guidage 4 avec un espacement identique à la course des vérins. Ce dispositif de levée est connu et couramment utilisé pour le levage de fortes charges. le procédé de construction de la plate forme est montré sur les figures 3 à 15 qui représentent une vue en élévation de l'une des faces de la structure. On construit les parties lb des flotteurs jusqu'à une certaine hauteur h dans une cale sèche ou un dock flottant, puis on les- amène en flottaison jusqu'au site de construction où elles sont ancrées par des cibles 17 et 17a, diamétralement opposés, la surface de flottaison étant en 16. La traverse de liaison 2, comportant des colonnes supports verticales 3, portée par une barge 18 (figure 6) est mise en place et fixée entre les flotteurs par tout moyen approprié, tels que, par exemple, boulons ou cannes d'ancrage. Les cibles d'ancrage 17a sont alors supprimés. La meme opération de mise en place et de fixation est répétée entre chacun des deux flotteurs déjà reliés et le troisième flotteur.Quand les trois flotteurs sont reliés par les traverses 2, leur stabilité hydrostatique est suffisamment élevée pour permettre de terminer la construction des flotteurs sur toute leur hauteur, comme représenté à la figure 5. Les rails de guidage 4, ainsi que les accessoires 5 et 6, sont disposés sur la face latérale de la partie la des flotteurs, de manière qu'ils soient dirigés selon les cotés du triangle équilatéral formé par les trois flotteurs et dont les sommets sont sur leur axe longitudinal. Dans l'exemple décrit, il suffit que deux flotteurs aient un seul rail de guidage, tandis que le troisième porte deux rails disposés selon les deux cotés du triangle équilatéral (voir figure 17). Selon une forme de réalisation dans laquelle les flotteurs sont en béton, la construction est menée à sonterme par l'utilisation de coffrage glissant. Dans les réalisations métalliques, les flotteurs sont entièrement finis avant d'strie remorqués, car ils sont plus légers et ont alors un tirant d'eau faible compatible avec la profondeur des docks existants. Après la finition des flotteurs, ceux-ci sont immergés (figure 6) afin de permettre la présentation du pont 8 porté par la barge 18. Le pont 8 porte des amorces de colonnes 20 qui viendront se centrer et se poser sur les extrémités des colonnes supports 3. La figure 7 représente un système de centrage constitué par une amorce de colonne 20 portant un cône de centrage 21 qui viendra se centrer dans un anneau torique 22 soudé au tube des colonnes supports 3. Une fois le pont centré et supporté par les colonnes supports, on soulève celui-ci à l'aide des vérins 5 à une hauteur telle qu'il y ait assez d'espace entre les amorces de colonne 20 du pont et les extrémités des colonnes supports 3 pour permettre le passage d'un élément 10 amené par la barge 18 (figure 8). L'élément 10 repose, par des systèmes de centrage identiques à ceux équipant le pont, sur les colonnes supports 3. Des pattes 10a, prévues aux angles de l'élément 10, reçoivent les goupilles de fixation des consoles 12a. Ces consoles, formées de deux barres, sont mises en place à l'aide de treuils disposés sur le pont 8. L'extrémité 12e des consoles est placée dans les rails de guidage 4. Le pont est descendu et posé sur l'élément 10.Les tiges de levée des vérins 5 sont alors fixées aux points de levage 23 des consoles 12a, et pendant cette opération, on procède au soudage des amorces 20 de colonnes du pont sur la partie supérieure 10b des colonnes de l'élément 10. La disposition des pattes 10a est montrée sur la figure 16. L'élément 10, qui se présente sous la forme d'un parallélépipède, est disposé de manière qu'unie de ses faces (la face avant étroite dans cet exemple) coincide avec un côté du triangle équilatéral tracé à partir des centres des flotteurs. Les pattes 10a sont disposées aux angles de cette face de manière que les consoles et la face avant de l'élément soient dans un meme plan. Les pattes fixées sur la face arrière sont dirigées de manière que les consoles qui y seront fixées soient dans des plans concourants passant par les côtés du triangle équilatéral. Selon la réalisation représentée, la largeur des faces avant et arrière de l'élément parallélépipédique a été prise égale au 1/3 du côté du triangle équilatéral déterminé par les centres des flotteurs. Les références portées à la base de l'élément correspondent à celles de la figure 17 et seront ultérieurement précisées. La figure 9 montre l'ensemble du pont et de l'élé- ment 1G déjà assemblés relevé par les vérins 5 pour laisser passer l'élément de structure 11. La hauteur d'immersion des flotteurs par rapport à la surface de l'eau est maintenue par déballastage des flotteurs. L'élément de structure 11 amené par la barge 18 est posé sur les colonnes supports 3. Comme l'élément 10, il est muni de pattes lita. Les câbles 25 des treuils 24, montés sur le pont, sont fixés aux consoles 12a. Les goupilles de fixation des consoles 12a aux pattes 10a de l'élément 10 sont enlevées et les consoles sont descendues pour venir se placer à la hauteur de l'élément 11 comme montré sur la figure 10. Pendant cette opération, l'ensemble formé par le pont 8 et l'élément 10 repose sur l'élément 11, celui-ci reposant sur les colonnes supports 3. On effectue la soudure entre les colonnes des éléments aux points de jonction llb, les colonnes se trouvant centrées par un dispositif semblable à celui de la figure 7. La figure 10 montre la phase suivante. Les consoles 12a ont été descendues par les treuils 24 et fixées sur les pattes 11a de l'élément 11. Les extrémités inférieures des tiges de levée des vérins de levage 5 ont été attachées aux points 23 des consoles 12a. Sur la figure 11, ltensemble formé par le pont 8, l'élément 10 et l'élément Il a été levé par les vérins 5 dégageant ainsi un espace libre sous l'élément 11 dans lequel vient se placer l'élément 12 porté par la barge 18. L'élément 12 vient stappuyer sur les colonnes supports 3. On descend ensuite l'ensemble formé par le pont 8 et les éléments 10 et 11 jusqu a ce que les extrémités inférieures de liélément 11 viennent se centrer et entrer en contact en 12b avec les extrémités supérieures de l'élément 12. On réalise la soudure en 12b des éléments Il et 12. On procède éventuellement au découpage des pattes 10a de l'élément 10. La figure 12 montre la descente des consoles 12a à l'aide des treuils 24 après enlèvement des goupilles qui les fixaient aux pattes lIa de l'élément 11. Les consoles 12a aescendent, toujours engagées dans les rails de guidage 4, et viennent prendre leur position finale sur l'élément 12 auquel elles sont soudées de façon définitive. L'élément 12 et les consoles 12a forment une seule pièce que l'on désignera par la suite sous la référence 12 La figure 13 représente l'ensemble formé par le pont 8 et les éléments 10, 11 et 12 qui ont été levés par les vérins 5 pour permettre le positionnement de l'élément 13 porté par la barge 18. L'élément 13 prend appui sur les colonnes supports 3, puis les vérins 5 descendent l'ensemble formé. par le pont 8 et les éléments 10 Il et 12 jusqu'à ce qu'il vienne prendre appui-sur élément 13.On procède alors aux soudures en 13a et 13b, puis les extrémités des éléments 12 et 13 qui étaient engagées dans les rails de guidage 4 sont soudées aux rails 4 aux points 23a (figure 14). L'élément 13 est représenté vu de dessus à la figure 17. Afin de réduire le plus possible les opérations de soudage sur place, l'élément 13 peut se présenter à sa base sous la forme d'un treillis d'extrémités 30, 31, 32, 33, 34 et 35. Les traverses 30, 30a; 31, 31a; 33, 33a et 34, 34a font partie de consoles disposées de manière semblable à celles utilisées dans le montage des éléments 10 et 11. Il est évident que des passages doivent être prévus dans les rails se trouvant devant les extrémités 30, 31, 33 et 34 des consoles. Il suffira de placer et de souder les barres 32, 32a et 35, 35a pour fixer l'élément 13. Ces barres pourront etre fixées en 32a et en 35a directement dans la paroi du flotteur, que celui-ci soit en béton ou métallique. Pour assurer une parfaite répartition des efforts au niveau des éléments -directement fixés aux flotteurs, on place des consoles dont les barres inférieures sont représentées par 31a, 32; 32, 33a; 34a, 35; 30a, 35. En outre, des diagonales reliant les éléments 12 et 13, sont prévues en 32 et 35. Les treuils, vérins et potences sont alors démontés. La structure est alors immergée par ballastage jusqu'à un niveau, tel que le pont 8 soit un peu au-dessus du niveau de l'eau 16 (figure 15). La barge, équipée d'un support de glissement 26, porte un des équipements 9a qui sera chargé sur le pont par simple glissement. La charge 9a arrimée aux cibles 25 de deux treuils 24 est amenée en place sans le secours d'engins de levage. La base de la plateforme formée par les trois flotteurs est maintenue horizontale, pendant l'opération, par ballastage des flotteurs opposés. La structure reste quasi verticale, car à cette immersion, le bras de levier de redressement est très grand. Lorsque la plateforme a reçu tous les équipements lourds, elle est remontée par déballastage pour obtenir le tirant d'eau de remorquage lui conférant une bonne stabilité et réduisant en même temps la traînée. La platef orme est alors remorquée sur le site final d'installation où elle est immergée par remplissage des flotteurs 1. Dans le procédé de construction précédemment décrit, l'utilisation de dispositifs de centrage des colonnes, conforme à celui qui est représenté figure 7, permet de souder deux tubes bout à bout, perpendiculairement à leur axe sans avoir à procéder à des ajustages de longueur ou de position. Ce type d'assemblage, qui constitue l'une des dispositions remarquables de la présente invention, évite toute soudure de chantier difficile à réaliser hors d'atelier sur des traverses diagonales. La figure 18 montre schématiquement en coupe une structure à 4 flotteurs. La base définie par les flotteurs peut être carrée ou rectangulaire et plus généralement, de forme quadrangulaire. Dans cet exemple, chaque flotteur porte un seul rail 36 de guidage et les consoles sont disposées dans les plans des faces parallèles de l'élément parallélépipédique. Le procédé de construction avec 4 flotteurs est en tout point semblable à celui avec 3 flotteurs. REVENDICADIONS 1. Procédé de construction d'une plateforme marine destinée à être placée-sur le fond d'une nappe d'eau, maintenue à flot pendant l'assemblage par des flotteurs soutenant une structure composée d'éléments portant un pont où sont installés les équipements de travail, caractérisé en ce que on ancre séparément les flotteurs par faible profondeur, on relie les flotteurs entre eux par des traverses comportant des colonnes supports verticales, on amène au-dessus des traverses l'élément supérieur de la platef orme ou pont, on fait reposer ledit élément sur les colonnes supports, on lève ledit élément pour permettre le passage de 11 élément immédiatement inférieur, on repose ledit élément inférieur sur les colonnes supports, et l'élément supérieur sur l'élément inférieur, puis on place dans l'ordre de leur position en hauteur décroissante les éléments composant la structure, le dernier desdits éléments portant les éléments précédemment mis en place, étant à chaque fois levé pour permettre à l'élément suivant de passer au-dessous et de se placer sur les colonnes supports, on solidarise au fur et à mesure de leur pose les éléments, enfin, on relie mécaniquement le dernier élément aux colonnes supports. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pendant les opérations de levage, les éléments sont maintenus transversalement par des dispositifs de guidage placés au moins en partie sur les flotteurs. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments de structure comportent des consoles servant au levage et au guidage,susceptibles d'etre démontées. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les opérations de levage sont effectuées à l'aide de vérins disposés à la partie haute des dispositifs de guidage et fixés sur les flotteurs par des potences. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les éléments de structure et/ou le pont comportent des dispositifs de centrage, la partie du dispositif de centrage disposée à la partie basse de l'élément ou du point coopérant avec l'autre partie du dispositif disposé à la partie haute de l'élément suivant. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les éléments de structure, le pont et les traverses portant les colonnes supports sont construits à terre et mis en place entre les flotteurs à l'aide d'une barge. 7. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les opérations de manutention pour le montage et le démontage des consoles sont effectuées à l'aide de treuils placés sur le pont. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le chargement des équipements à installer sur le pont est fait à l'aide d'une barge pourvue d'un support sur lequel sont placés les équipements, on fait glisser les équipements à l'aide de treuils installés sur le pont, la barge étant maintenue à tirant d'eau et assiette constante par ballastage et transfert-d'eau entre les ballasts de la barge.