Brevet FR2530699A1 — publié le 19840127

Les travaux de fondation dans des constructions sous-marines sont en général compliqués et coûteux Lors- qu'une structure de support doit être installée sur le fond d'un port, d'une rivière ou de la mer, ou encore dans une voie d'eau, lorsqu'un épontillage n'est pas nécessaire, une couche de gravier ou d'une matière broyée (macadam) est en général posée à mime le fond Cette couche doit être soigneusement nivelée de manière à devenir régulière et horizontale Il s'agit d'un travail difficile par suite de la profondeur de l'eau qui peut être considérable et en raison de la visibilité réduite à une telle profondeur. Le gravier et les pierres concassés présentent des angles différents sur lesquels ils reposent sur la surface, selon la dimension et la forme des particules (la fraction) et aussi selon la nature de la matière rocheuse Si l'on soumet un monticule de macadam à une charge faible mais régulièrement appliquée, par exemple de 5 tonnes/m 2, la pente naturelle déterminée par l'angle de repos reste inchan- gée sous la charge Le macadam devient seulement un peu comprimé Si le macadam est distribué à travers un tube sur un substrat horizontal, on obtient un monticule conique qui couvre une base circulaire et présente une surface d'enve- loppe inclinée ayant un contour régulier Il en est ainsi même si le fond est irrégulier ou légèrement en pente. La présente invention a pour but de simplifier la formation de tels monticules de matière adhérant par fric- tion suivant des positions exactes désirées et d'utiliser ces monticules comme fondations pour des structures de sup- port. La présente invention concerne une structure de sup- port qu'on peut ériger sur un lit d'une matière adhérant par friction, par exemple de macadam, et cette invention est d'un intérêt particulier lorsque la structure doit être au moins partiellement immergée au-dessous d'une masse d'eau. Un procédé d'érection d'une telle structure de sup- port est caractérisé en ce qu'il consiste à former un pilier rigide creux et à fixer à une extrémité de ce pilier une structure également rigide en forme d'un entonnoir inversé, puis à installer ce pilier à peu près verticalement de ma- nière que la base de la structure en entonnoir soit sensi- blement au niveau du fond au-dessous de la masse d'eau et enfin à remplir la structure en forme d'entonnoir avec de la matière adhérant par friction qui remonte dans le pilier à travers le creux de celui-ci, l'angle de base de la structure en forme d'entonnoir inversé étant supérieur à l'angle naturel de repos de la matière adhérant par friction. Une structure de support selon l'invention est ca- ractérisée en ce qu'elle comprend un pilier rigide creux dont l'extrémité inférieure se confond avec une structure également rigide en forme d'entonnoir inversé, ayant une surface de base notablement plus grande que la surface de la section transversale du pilier, l'angle de base dépas- sant l'angle naturel de repos de la matière adhérant par friction utilisée. La surface interne de la structure en forme dtenton- noir est donc supportée dans une grande mesure par le cône de macadam qui transfère la charge depuis la structure de support vers le fond. Afin d'assurer la formation exacte du cône de maca- dam, le pilier tubulaire peut présenter un étranglement qui définit un passage central à côté de la zone de transition entre le pilier et la structure en entonnoir En outre, à la base de la structure d'entonnoir, cette dernière peut comporter une jupe présentant éventuellement un bord infé- rieur crénelé, qui s'enfonce dans la boue du fond et em- pêche ainsi un étalement indésirable du macadam à l'exté- rieur de la structure en entonnoir Une telle jupe est en outre importante lorsqu'il existe un risque d'érosion La structure de support comporte en outre des moyens pour maintenir la position du pilier pendant l'érection. Il n'est pas indispensable que le pilier présente une section transversale circulaire, mais il pourrait avoir une section carrée ou autre De même la structure en forme d'entonnoir peut être autre que circulaire, par exemple polygonale. La structure de support convient parfaitement pour la construction des quais ou de jetées, ainsi que pour le montage de plates-formes et de rampes de travail, etc. On peut par exemple l'utiliser avec certaines structures de ponts et avec des installations en haute-mer dites "offshore". Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé. La fig 1 représente schématiquement une structure de support d'un type classique qu'on utilise pour des constructions sous l'eau. La fig 2 est une vue en plan du pied d'une structure de support selon la fig 1. La fig 3 représente une structure de support selon l'invention pendant son érection. La fig 4 représente en plan le pied d'une structure de support selon la fig 3. Les fig 5 à 8 représentent les stades successifs pendant le montage d'une jetée ou d'une plate-forme de quai en utilisant les structures de support selon l'invention. La référence 10 aux fig 1 et 2 représente le fond au-dessous d'une masse d'eau alors que la surface de l'eau est indiquée par la référence 11 Avec une structure de support 12 d'un type classique comme on le voit à la fig 1, il est indispensable de présumer qu'un substrat nivelé et parfaitement horizontal 13 en gravier ou en macadam est formé sur le fond La forme de la structure de support peut varier selon la profondeur de l'eau et aussi selon la charge prévue, mais cette structure comprend essentiellement un pilier 14 et une semelle 15 comportant habituellement des nervures de renforcement 16. *Le macadam peut être déchargé d'une péniche ou d'un navire analogue et on obtient alors un monticule irrégulier ou plusieurs monticules qu'on est obligé de niveler en tirant une racle en un mouvement de va-et-vient, ctest-à- dire vers l'avant et vers l'arrière sur toute la zone de pose En raison de la difficulté de l'installation du subs- trat dans le rapport exact voulu avec la position désirée de la structure de support, il est souvent nécessaire de couvrir une surface beaucoup plus étendue que la semelle; pour compenser les éventuelles irrégularités du profil du fond et aussi les inclinaisons possibles, on est obligé d'employer un excès de macadam -Les difficultés d'établis- sement du substrat ainsi qu'un contrôle final possible par un plongeur ont pour effet d'augmenter très fortement le prix des fondations. Une structure de support selon l'invention partiel- lement remplie de macadam est représentée à la fig 3 et comprend un pilier tubulaire 20 se poursuivant par un en- tonnoir inversé gl dont la surface de base présente des dimensions calculées en fonction de l'état du fond et de la charge prévue sur le pilier L'introduction du macadam se fait à travers le pilier et la structure d'entonnoir - pour aboutir directement au fond de l'eau. Une fois que le pilier avec sa structure d'entonnoir a été amené à la position désirée, on le remplit de macadam au moyen d'un dispositif distributeur 22 en une quantité permettant d'assurer que le macadam s'eélève partiellement dans le pilier On compense ainsi les affaissements futurs éventuels Le macadam peut être soumis à des vibrations si bien qu'il est alors bien aggloméré et forme un monticule- homogène (cône) Ce monticule est bien centré et concentré directement sous le pilier sans étalement superflu en dehors de la surface désirée. Si l'on choisit une fraction de macadam qui présente dans l'eau un angle naturel de repos de 450, par exemple, on doit choisir la structure de support avèc un angle de- base légèrement supérieur à l'angle de repos du macadam, par exemple un angle de base de 480 La dimension de la surface de base de l'entonnoir est calculée en tenant compte de la charge spécifique autorisée sur le fond Quand on charge le macadam dans l'entonnoir à travers le pilier, la structure de l'entonnoir est remplie à 100 % et la face de l'enveloppe interne de la structure d'entonnoir repose directement sur le cône de macadam De cette façon, la structure d'entonnoir est entièrement supportée de l'inté- rieur et peut donc être construite comme une simple enve- loppe La charge sur le pilier est ainsi transférée à tra- vers l'entonnoir et le macadam, à la surface du fond au- dessous du c'ne de macadam. Etant doyiné que l'angle de pose du c 8 ne est plus petit que l'angle de base de l'entonnoir, il est évident que le macadam sfadapte à la surface interne de l'entonnoir et au profil du fond, le macadam remplissant alors à 100 % l'espace entre la structure d'entonnoir et le fond de l'eau. Avantageusement, la structure de support peut être installée de façon que la ligne de base de l'entonnoir reste légèrement au-dessus du plancher sur le fond Des protubé- rances possibles sur le fond de l'eau, par exemple des pier- res ou des débris variés, ne risquent pas ainsi d'emporter une partie de la bordure de l'entonnoir ce qui aurait créé des contraintes locales Une certaine quantité de macadam est étalée à l'extérieur de l'entonnoir, mais la structure est cependant entièrement remplie. Quand le fond de l'eau est mou et vaseux ou lorsqu'e existe un risque d'érosion, il peut être avantageux de munir la structure d'entonnoir 21 d'une jupe en saillie 25 le long de son bord inférieur Cette jupe est orientée verticalement et présente, de préférence, un bord crénelé 26 qui s'enfonce facilement dans le fond mou de la masse d'eau La jupe empêche le macadam de s'échapper à l'extérieur. Dans le cas de charges élevées ou lors d'un risque de flambage, les piliers peuvent présenter un très grand diamètre Pour installer le c 8 ne de macadam en position centrale dans la structure d'entonnoir, on prévoit un étran- glement 23 dans le pilier juste au-dessus de sa transition en structure d'entonnoir 21 Avec des constructions sous-marines, le pilier creux dépasse avantageusement au- dessus du niveau de l'eau, notamment pour faciliter le remplissage avec le macadam. Il n'est pas obligatoire que le pilier soit un tube circulaire, mais il pourrait avoir une section transversale carrée ou une autre section appropriée En outre, le pilier pourrait être évasé, c'est-à-dire avoir une section trans- versale qui augmente vers le bas. Dans certains cas, notamment pour économiser du mn- cadam, il peut être souhaitable d'installer des éléments rapportés dans la structure d'entonnoir, ce qui permet la distribution du macadam principalement le long de la péri- phérie de la structure d'entonnoir On peut également ré- partir le macadam en un certain nombre de cônes plus petits disposés autour de l'axe central. Une fois que l'entonnoir et le pilier ont été remplis et que le macadam s'est déposé, on peut injecter dans l'en- veloppe un coulis approprié d'un type quelconque. On peut avantageusement utiliser les structures de support de ce genre, par exemple pour la construction de quais, de jetées, de rampes ou de plates-îformes de travail d'un type temporaire ou permanent, une telle structure étant supportée par un certain nombre de "pieds" Les fig. à 7 représentent l'invention appliquée pour la construc- tion d'une jetée ou d'une rampe provisoire à côté d'un quai 30 La jetée comprend un ponton flottant 31 qui, en position de travail, est supporté par un certain nombre de structures ou pieds de support 32 du type représenté à la fig 3 Les pieds sont montés dans le ponton 31 d'une maniè- re convenable quelconque pour en permettre l'élévation ou l'abaissement, par exemple à l'aide de mécanismes à vérins 33. Le ponton 31 est muni de dispositifs d'amarrage 34 qui, dans l'exemple représenté, glissent le long de défenses sur le quai 30 et qui peuvent retenir le ponton à une certaine distance de ce quai Le ponton 31 est remorqué à la position choisie pendant que les pieds 32 sont en posi- tion élevée, après quoi on effectue un amarrage précis au quai # Les positions des pieds sont de cette façon exactement définies (voir fig 5) Après cela on abaisse les pieds, een utilisant éventuellement des mécanismes à vérins, de façon que la structure d'entonnoir 21 repose sur le fond ou au voisinage du fond du port, les jupes éven- tuelles 25 venant stenfoncer dans la vase du fond de l'eau (fig 3) Les mouvements des vagues et éventuellement les marées ne vont pas agir sur les pieds abaissés étant donné que le ponton flottant peut toujours bouger librement vers le haut et vers le bas le long des piliers une fois que les mécanismes à vérins ont été retirés On remplit ensuite les piliers avec du macadam à partir du quai ou d'une péniche étant donné que le ponton ne doit pas être soumis à une charge quelconque pendant qu'il flotte encore (fig 7). Quand les c 8 nes 24 de macadam au-dessous de l'enton- noir ont été soumis à des vibrations et qu'on a donné le temps nécessaire pour se déposer, on soulève efficacement le ponton 31 hors de l'eau en utilisant les mécanismes à vérins 33 pour atteindre le niveau désiré par rapport au quai 30 dans une position horizontale ou inclinée Une rampe de communication est alors installée à partir du quai sur le ponton, ce qui permet la circulation des véhicules sur la jetée Les mécanismes à vérins permettent un nouveau réglage facile de la position à chaque fois que cela est nécessaire Le ponton 31 est conçu de manière que le niveau maximum d'eau puisse tout juste atteindre son revêtement inférieur Il existe naturellement d'autres possibilités de réglage de la hauteur par rapport au fond du port et par rapport à un niveau occasionnel d'eau, par exemple en utili- sant de l'eau de lestage. Quand il devient nécessaire de mouvoir le pont 31 à un autre endroit quelconque, on-fait descendre le ponton jusqu'à ce qu'il flotte, puis on relève les pieds 32 à la position indiquée à la fig 5 Cette opération est facile -35 avec les mécanismes à vérins puisque les pieds ne sont pas fixés au fond de l'eau. On peut facilement enlever les monticules restants de macadam par dragage si on considère que leur présence constitue une gêne pour la circulation future le long du quai. Bien entendu l'invention est aussi utilisable avec des plates-formes de travail ou-des installations du même type qui sont installées séparément du quai et sont, pen- dant le montage, ancrées d'une façon appropriée quelconque pour assurer le positionnement exact des pieds de support. Un domaine d'utilisation de telles plates-formes est celui des opérations "offshore". L'invention est également avantageusement utilisable pour construire des structures sur un lit d'une matière adhérant par friction au-dessus du niveau du sol Le prin- cipe est exactement le même Comme exemple, on peut citer des travaux de construction sur un terrain imbibé d'eau,- dans un marécage ou sur une surface analogue, auquel cas les structures de support sont montées dans un puits ou une tranchée et sont ensuite remplies de macadam On peut alors éviter des travaux superflus tels que l'empilage des feuilles, le drainage de l'eau, la coulée du béton, etc. REVENDICATIONS 1 Procédé de construction d'une structure de sup- port qui, en service, est au moins partiellement immergée dans une masse d'eau, caractérisé en ce qu'il consiste à former un pilier rigide creux ( 20) et à fixer à une extré- mité de ce pilier une structure également rigide ( 21) en forme d'entonnoir inversé, puis à installer ce pilier à peu près verticalement de manière que la base de la structure en entonnoir soit sensiblement au niveau du fond au-dessous de la masse d'eau, et enfin à remplir la structure en forme d'ex on r avec une matière adhérant par friction par le piloer creux, l'angle de base de la structure en forme dtentonnoir inversé étant supérieur à l'angle naturel de repos de la matière utilisée. 2 Structure de support, surtout pour des travaux de construction sous l'eau devant être montée sur une couche d'une matière adhérant par friction, caractérisée en ce qu'elle comprend un pilier rigide creux ( 20) dont l'extrémité inférieure se confond avec une structure égale- ment rigide ( 21) en forme d'entennoir inversé dont la sur- face de base est notablement plus grande que la surface de la section transversale du pilier, l'angle de base dépas- sant l'angle naturel de repos de la matière utilisée. 3 Structure selon la revendication 2, caractérisée en ce que le pilier creux ( 20) à c 8 té de la transition en structure d'entonnoir ( 21) présente un étranglement ( 23) définissant un passage central. 4 Structure selon les revendications 2 ou 3, ca- ractérisée en ce que la structure en entonnoir ( 21) com- porte à son bord inférieur une jupe ( 25) orientée sensi- blement dans le sens axial du pilier ( 20). Structure selon la revendication 4, caractérisée en ce que le bord inférieur de la jupe est crénelé. 6 Structure selon l'une des revendications 2 à 5, utilisée avec un ponton flottant ( 30) ou un engin analogue, caractérisée en ce que 'Ladite structure, avec un certain nombre de structures similaires, ( 32), est montée sur le ponton ( 30) ou un engin analogue de manière à permettre des variations de la hauteur du pon- ton qu'on réalise par des lestages et/ou par des mécanis- mes à vérins ( 33).