Brevet FR2482656A1 — publié le 19811120

PROCEDE DE MISE EN COMMUNICATION ENTRE UNE ETENDUE D'EAU ET UN TUNNEL CREUSE SOUS LE FOND DE CETTE ETENDUE D'EAU La présente invention concerne un procédé permettant d'effectuer une liaison entre une étendue d'eau telle que la mer ou un lac et un tunnel creusé sous le fond de cette étendue d'eau. Ce procédé s'applique à toute construction effectuée au fond de la mer ou d'un lac à partir d'au moins un tunnel, notamment-à des fins minières ou pétrolières. On sait qu'il est extrêmement long et coûteux de creuser le fond de la mer ou d'un lac profond à partir d'une structure flottante. L'invention évite tout travail d'excavation effectué à partir d'une structure flottante, en prévoyant un procédé de mise en communication entre une étendue d'eau et un tunnel creusé sous le fond de cette étendue d'eau, dans lequel on creuse, sous la portion extrême du tunnel devant déboucher dans l'étendue d'eau, une fosse souterraine d'une profondeur telle qu'elle présente un volume au moins égal au volume de terrain qui est compris entre l'étendue d'eau et le tunnel au-dessus de cette fosse et qui forme ainsi le toit de celle-ci, et on provoque ensuite l'effon- drement de ce toit. L'effondrement du toit est, de préférence, provoqué par une plura- lité de tirs de mine effectués avec des charges d'explosif faibles placées dans des trous répartis dans ledit toit et forés à partir de l'intérieur du tunnel et/ou de la surface de l'étendue d'eau. Le tunnel peut 9tre unique ou être l'un d'une pluralité de tunnels formant un réseau de tunnels. On peut notamment prévoir ce tunnel ainsi que la fosse pour protéger des matériels, contre l'action d'icebergs ou de glaces par exemple, et/ou pour accéder plus commodément à un emplace- ment immergé déterminé. Avant de provoquer l'effondrement du toit, on installe dans la fosse des constructions utiles pour des travaux à effectuer éventuelle- ment après effondrement du toit. On étudie avantageusement le projet d'installation pour augmenter le nombre d'opérations pouvant être effec- tuées avant effondrement du toit et réduire le nombre de celles devant nécessairement être effectuées après cet effondrement. Souvent, au moins une portion de conduite, telle qu'une conduite de transport d'hydrocarbures, est placée dans le tunnel, et l'invention prévoit alors de disposer des boucliers d'étanchéité entre les parois du tunnel et la portion de conduite souterraine placée dans ce tunnel, avant de faire effondrer ledit toit. On dispose de préférence au moins deux boucliers d'étanchéité et on introduit dans l'espace intermédiaire situé entre les deux boucliers, des conduits de contrôle de l'étanchéité. Les boucliers d'étanchéité sont avantageusement ancrés dans les parois du tunnel. De même, la portion de conduite souterraine est avan- tageusement ancrée dans le tunnel. La fosse sert à recevoir les débris du toit après effondrement de celuici. Mais elle est avantageusement utilisée aussi à l'installation, avant effondrement du toit, comme on l'a dit, de certaines constructions. Ces constructions peuvent notamment consister en un cuvelage for- mant chambre de protection d'organes mis en place préalablement à l'effondrement du toit ou en des supports, tels que des poutres, desti- nés à soutenir des organes placés postérieurement tels qu'une portion de conduite immergée qui sera raccordée à une portion de conduite souterraine placée dans le tunnel. Ce dernier cas se présente notamment lorsqu'on désire disposer une conduite entre des installations terrestres et des installations en-mer alors que le relief du fond marin à proximité de la côte est très mouve- menté et qu'il paraît ainsi préférable de relier par un tunnel la terre à un fond marin plus éloigné ou lorsqu'on veut soustraire une conduite aux dangers créés par les icebergs et les glaces dans certaines régions du globe. Placer une conduite dans un tunnel ne présente évidemment aucune difficulté; on connaît d'autre part diverses techniques de pose de conduites immergées. Mais le problème qui n'a pas encore été résolu est celui de la manière dont on peut faire déboucher le tunnel dans l'étendue d'eau et assurer dans la zone o il y débouche le raccordement d'une portion de conduite immergée et d'une portion de conduite souter- raine disposée dans le tunnel. L'invention résout ces problèmes en combinant des techniques déjà isolément éprouvées par ailleurs, ce qui supprime les aléas techniques, et elle assure à la fois la sécurité du personnel et la protection de l'environnement. D'autres objets et avantages de l'invention ressortiront de la description d'exemples de réalisation de celle-ci donnés à titre non limitatif en se référant au dessin joint dans lequel: - la Figure 1 est une coupe schématique montrant le profil d'un tunnel sous-marin, dans un premier exemple de réalisation - la Figure 2 est une coupe verticale schématique de l'extrémité marine du tunnel de la Figure 1 et de la fosse souterraine, avant effondrement du toit de celle-ci, - la Figure 3 est une coupe selon la ligne 3-3 de la Figure 2, et la Figure 4 une coupe selon la ligne 4-4 de la Figure 2, - la Figure 5 est une vue en perspective à échelle agrandie d'un dispositif de protection d'extrémité de portion de conduite souterraine - la Figure 6 est une coupe longitudinale, à échelle agrandie, d'une portion de tunnel et de conduite montrant notamment les boucliers d'étanchéité, - la Figure 7 est une coupe verticale schématique de la région de la fosse au moment o va débuter l'opération d'effondrement du toit de cette fosse; - la Figure 8 est une coupe analogue à celle de la Figure 7, représentée en cours d'opération d'effondrement du toit de la fosse; - la Figure 9 est une vue en plan de l'emplacement des charges d'explosif utilisées pour faire effondrer le toit, - la Figure 10 est une coupe analogue à celle des Figures 7 et 8 représentée à la fin de cette opération - la Figure Il est une coupe verticale schématique de la région de la fosse montrant le raccordement de portions de conduite souterraine et immergée - la Figure 12 est une vue en plan de cette même région - et la Figure 13 est une coupe longitudinale d'une portion de tunnel et de puits de forage dans un autre exemple de réalisation. Sur la Figure 1, o les proportions ont été modifiées pour facili- ter la lecture du dessin, des installations terrestres doivent être reliées à une portion de conduite 2 immergée au fond de la mer à une profondeur 3 d'une centaine de mètres par exemple et située à une distance d'une v'ingtaine de kilomètres par exemple. La côte 4 étant séparée de la portion de conduite 2 par une dépression 5 de trois cent mètres de profondeur par exemple et par une île 6, il parait souhaitable de relier les installations 1 à la portion de.conduite 2 par une portion de conduite 7 souterraine disposée dans un tunnel 8. Ce tunnel est muni de puits d'aération tels que 9 et 10. Dans cet exemple, on a supposé que l'on effectuait les travaux et installations en terrain dur, et on n'a pas mentionné les différentes techniques de percement et consolidation de tunnels bien connues qui peuvent être adoptées suivant la nature du terrain. Selon l'invention, comme le montre la Figure 2, on prêtoit, à l'extrémité du tunnel 8, du cSté mer et sous ce tunnel, une fosse Il que l'on creuse à une profondeur suffisante pour qu'elle présente un volume de réception au moins égal à celui du terrain compris entre la mer et le tunnel et constituant le toit]2 de la fosse qui doit s'effondrer ensuite dans la fosse. Une rampe d'accès 13 permet de descendre avec des véhicules dans la fosse Il à partir du tunnel 8. On a préu deux évide- ments 14 et 15 dans la paroi du tunnel 8 pour l'encastrement de deux boucliers d'étanchéité 16 et 17 visibles sur la Figure 6. A l'entrée de la fosse Il et au-dessus de celle-ci et du tunnel, on a creuse une chambre supérieure 18 dans laquelle on a monté une poutraison 19 de retenue, qui retiendra le terrain lors de l'effondrement du toit 12. le procédé selon l'invention supprime la nécessité d'évacuer, de dégager et de déplacer des déblais au-fond de la mer à l'endroit du percement. On a installé un ensemble de piliers 20 supportant des poutres 21 qui serviront ensuite de support à la portion de conduite inmmergée 2 et donneront une assise stable et de configuration prédéterminée et préeise. Dans la chambre 18, on installe aussi un dispositif de protectioe de l'extrémité de la portion de conduite 7 disposée dans le tunnel. Ce dispositif, représenté, agrandi, sur la Figure 5, se coapose d'une ossature métallique 22 qui entoure la portion de conduite 7 et d'une toiture inclinée 23 qui assure la protection de cette pa!rtin de conduite contre les blocs de terrain s'éboulant du toit 12 lors de l'effondrement de celui-ci. On a figuré l'emplacement de ce dispositif 22, 23 sur la Figure 1l0et on en a montré la toiture 23 sur les Figures 7 et 8. Ce dispositif de protection peut être enlevé par simple trac- tion depuis la surface après accrochage par des plongeurs à l'aide d'oeilletons idoines. La Figure 6 montre une réalisation des boucliers dt'étanchlété tout autre dispositif de colmatage pouvant être adopté suivant la rature du terrain et du tunnel. On munit la portion de conduite 7, -au droit des évidements 14 et 15 de la paroi du tunnel 8, de surépaisseurs de soudure 24 en métal inoxydable que l'on peut recouvrir d'une résine d'isolement électrique. Entre la surface rugueuse ainsi obtenue et les parois des évidements tels que 14 et 15, on coule, dans un coffrage non représenté, une masse de béton 25. Ensuite, pour mieux assurer l'étan- chéité, on peut effectuer quelques perforations, non représentées, dans le béton et injecter une résine synthétique, par exemple une résine époxy, comme il est d'usage dans ce type d'ouvrage. Le bouclier 16 est installé à une distance de sécurité de la fosse 11, suffisante, par exemple 10 mètres, pour qu'il soit complètement à l'abri des effets des opérations d'effondrement du toit 12 de la fosse II. On a prévu de faire traverser le bouclier 17 par un conduit 26 relié à un manomètre 27 par l'intermédiaire d'une vanne 28 à trois voies qui fait communiquer l'espace 29 entre les boucliers avec l'intérieur du tunnel 8 (pour enlever éventuellement l'air de cet espace), ou avec ce manomètre, et par un conduit 30 relié à une pompe 31 qui permet de mettre l'espace 29 sous pression. On peut, ainsi, faire un essai d'étan- chéité en remplissant l'espace 29 d'un fluide sous pression et en véri- fiant le maintien de la pression dans cet espace 29. Si l'étanchéité. apparaît insuffisante, on ne peut plus alors agir sur le bouclier 16, mais on peut procéder à des injections de résine synthétique dans le bouclier 17. Si l'on n'arrivait pas ainsi à l'étanchéité voulue, on pourrait toujours installer un troisième bouclier d'étanchéité. Les conduits 26 et 30 peuvent ensuite ou être bouchés ou être conservés pendant la marche normale des installations à des fins de vérification permanente de l'étanchéité du bouclier 16. L'ancrage des boucliers 16 et 17 dans les évidements 14 et 15 permet aux boucliers 16 et 17 de résister à la poussée de la mer après effondrement du toit 12 de la fosse 11. Comme la portion de conduite 7 est provisoirement bouchée à son extrémité située du c6té mer, cette portion de conduite est également soumise à la poussée de la mer après effondrement du toit 12. Il est donc judicieux de prévoir un ancrage 32 de la portion de conduite 7. Cet ancrage 32, qui peut être mis en avant ou en arrière des boucliers, est ici formé par deux brides 33, 34 solidaires de la portion de conduite 7, avec un joint d'étanchéité 35 inséré entre elles, et serrées entre deux flasques 36, 37, avec inter- position de pièces d'isolement électrique 38, 39, les deux flasques 36, 37 étant portés par un socle 40 ancré dans le sol du tunnel au moyen de goujons scellés tels que 41, 42. Sur la Ficure 7, avant de Drocéder à l'effondrement du toit 12, on a effectué un perçage de positionnement 43 dans le toit 12, à partir d'un ap'areil de forage flottant non représenté. Les perçages destinés aux crarges d'explosif peuvent être effectués à partir de la surface et/ou deuris l'intérieur avant mise en place des boucliers et avec installa- trn d'une télécommande d'explosion. Le toit étant ici constitué nar du rocher, on effectue, dans la zone 44, au moins un perçage et un tir, avec une faible charge d'explosif, dirigé vers le bas. On continue ensuite, comme le montrent les traits pointillés 45 de la Figure 8, avec de petites charges d'explosifs de manière à dégager de petits blocs qui s'amoncèlent en des éboulis 46 au fond de la fosse 11. On peut effectuer des tirsd'exnlosif suivant diverses méthodes connues en elles-mêxmes. On a représenté sur la Figure 9, par des croix 47, divers emplacements que l'on peut utiliser dans une de ces méthodes pour effectuer des perçages et des tirs. Sur cette figure, un premier perçage, de positionnement, a été effectué en 48, suivi d'un deuxième perçage, de tir, effectué en 49, d'un troisième perçage, de tir, effec-- tué en 50, tandis qu'un perçage 51 est en cours de préparation et permettra d'effectuer le prochain tir, les perçages et tirs suivants devant être effectués aux emplacements marqués. Lorsque tout le toit s'est effondré, les éboulis 46 recouvrent tout le fond de la fosse Il comme le montre la Figure 10. On peut alors remonter à la surface le dispositif de protection 22, 23. On descend ensuite un ensemble préparé en surface et se composant, comme le montre la Figure 11, d'une ossature d'alignement dite "align- ment frame" 52 et d'un tronçon de conduite 53, disposé dans cette ossa- ture et maintenu dans celle-ci par des dispositifs mobiles et verrouil- lables, manoeuvrés par plongeurs, qui doit être raccordé à ses extrémi- tés 54 et 55 avec respectivement la portion de conduite souterraine 7 et le reste de la portion de conduite immergée 2. Un appareil de soudage hyperbare 56 est d'abord mis en position pour réunir par soudure, en 54, le tronçon 53 avec la portion de conduite souterraine 7, puis il est déplacé pour réunir en 55 le tronçon 53 avec un premier tronçon du reste de la portion de conduite immergée 2. L'ossature 52 et le tronçon de conduite 53 ont des configurations correspondant aux particularités du site tel qu'il résulte des travaux effectués précédemment et de l'effondrement du toit 12. Cette ossature est notamment prévue pour s'adapter sur les poutres 21. Elle est simpli- fiée autant que possible car elle reste ensuite de préférence en place de manière définitive au moins en grande partie et constitue donc un organe perdu. Elle comporte tout un entourage de barres de protection 57 formant une cage à l'intérieur de laquelle le personnel peut travail- ler à l'abri des éboulements risquant de se produire. Dans l'exemple de la Figure 13, on retrouve un tunnel 8 avec une conduite 7 qui, en fait, représente à la fois une collecte et des câbles de télécommande et de télésystème pour des connecteurs hydrauliques, des boucliers 16 et 17 ainsi qu'une fosse Il et un toit 12. L'étendue d'eau est une mer 58 fréquentée par des glaces. On doit par exemple-effectuer un forage pétrolier tel que celui indiqué en 59. Tant que le toit 12 est maintenu, donc avant le forage pétrolier, on installe, non seulement la conduite 7, mais aussi un cuvelage de béton 60 formant une chambre de protection des blocs d'obturation et des connecteurs automatiques de tête de puits -sous-marine, surmonté d'un chapeau amovible en acier 61, de forme conique, qui protège l'ensemble des organes contenus dans cette chambre de protection pendanti l'effon- drement du toit 12 et qui est ensuite remonté à la surface avait le forage pétrolier. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes d réalisation qui ont été décrits et représentés dans ces exemples, mais elle s'étend à toutes les modifications que l'on peut y apporter en restant dans l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. - Procédé de mise en communication entre une étendue d'eau et un tunnel aménagé sous le fond de cette étendue d'eau, caractérisé en ce que l'on creuse, sous la portion extrême du tunnel devant débou- cher dans l'étendue d'eau, une fosse souterraine (11) d'une profon- deur telle qu'elle présente un volume au moins égal au volume du terrain qui est compris entre l'étendue d'eau et le tunnel, au- dessus de cette fosse, et qui forme ainsi le toit de celle-ci, et en ce qu'ensuite on provoque l'effondrement de ce toit. 2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'effondre- ment du toit (12) est provoqué au moins essentiellement par l'action d'une pluralité de tirs de mine qui sont tous effectués avec des charges d'explosif faibles placées dans des trous répartis dans ledit toit. 3. - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'avant de provoquer l'effondrement du toit (12), on installe dans la fosse (11) des constructions (21, 60) utiles pour des travaux à effectuer après effondrement du toit. 4. - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'avant de provoquer l'effondrement du toit (12), on installe dans la fosse (11) un cuvelage (60) formant chambre de protection d'organes mis en place préalablement à l'effondrement du toit. 5. - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'avant de provoquer l'effondrement du toit (12), on installe dans la fosse (11) des poutres (21) supports d'organes qui seront mis en place après l'effondrement du toit. 6. - Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'avant de provoquer l'effondrement du toit (12), on installe au moins un dispositif amovible (22, 23, 61) de protection d'orga- nes placés sous ce toit, dispositif que l'on enlève après l'effon- drement du toit. 7. - Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'avant de provoquer l'effondrement du toit (12), on installe, à l'entrée du tunnel (8) dans la fosse (l]), une poutraison de retenue (19) destinée à retenir le terrain lors de l'effondrement du toit. 8. - Procédé selon l'une des revendications précédentes, appliqué à un tunnel contenant une portion de conduite souterraine, caractérisé en ce qu'avant de provoquer l'effondrement du toit (12), on dispose entre les parois du tunnel (8) et la portion de conduite souter- raine (7) au moins un bouclier d'étanchéité (16). 9. - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'avant de provoquer l'effondrement du toit (12), on dispose au moins deux tels boucliers d'étanchéité (16, 17) et on installe entre les deux boucliers des conduits (26, 30) de contr8le de l'étanchéité. 10. - Procédé selon la revendication 8 et 9 caractérisé en ce qu'avant- de provoquer l'effondrement du toit (12), on ancre (14, 15) le bouclier ou les boucliers d'étanchéité (16, 17) dans les parois du tunnel (8). 11. - Procédé selon l'une des revendications 8 à 10 caractérisé en ce qu'avant de provoquer l'effondrement du toit (12), on ancre (32) la portion de conduite souterraine (7) dans le tunnel (8). 12. - Procédé selon la revendication 5, appliqué à un tunnel qui contient une portion de conduite souterraine devant être raccordée à une portion de conduite immergée, caractérisé en ce que les poutres (21) sont prévues pour recevoir une ossature (52) d'alignement de conduites qui contient ladite portion de conduite immergée (53). 13. - Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que les poutres (21) sont prévues pour recevoir de manière définitive au moins une grande partie de ladite ossature d'alignement (52).