Brevet FR2543613A1 — publié le 19841005

Procédé et dispositif pour installer un bloc de masse importante au fond de l'eau La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour installer un bloc de masse importante au fond de liteau. Dans un procédé connu de ce type, on fait flotter le bloc à la surface de l'eau en le munissant de ballasts, la pression d'air ainsi que la quantité d'eau admise dans les ballasts étant commandable à partir d'au moins un flotteur à travers des canalisations souples reliant les ballasts et le flotteur, celui-ci étant maintenu à proximité du lieu d'installation du site ; puis on commande l'entrée d'eau dans les ballasts afin de provoquer ltenfoncement du bloc dans l'eau, le corps étant guidé vers le lieu d'installation, au cours de l'enfoncement, par glissement le long d'au moins deux câbles, une extrémité de chaque câble étant fixée au fond de l'eau et l'autre extrémité stenrou lant autour d'un treuil commandable monté sur le flotteur. A titre d'exemple, le bloc peut hêtre un élément cylindrique de tunnel sous-marin et le flotteur peut etre constitué par deux bateaux à moteurs disposés l'un à coté de l'autre et reliés par une passerelle sur laquelle sont installés deux palans. L'élément de tunnel, muni de ballasts gonflés d'air, est disposé à la surface de l'eau sur laquelle il flotte, puis est amené entre les deux bateaux sous les deux palans. Les deux bateaux se maintiennent à proximité de la verticale du lieu d'installation grâce à leurs moteurs et leurs organes de direction. Sur chaque bateau est installé un treuil sur lequel est enroulé une extrémité d'un câble. Les deux câbles passent espectivement sur les deux palans, puis s'engagent dans des anneaux fixés aux deux extrémités de l'élément de tunnel de façon à pouvoir coulisser dans ces anneaux. L'autre extrémité de chaque câble est fixée au fond de la mer sur un corps mort à proximité du lieu d'installation. Le procédé connu décrit ci-dessus est difficile à mettre en oeuvre dans certains cas, par suite notamment des courants et de la houle qui provoquent au cours de l'opération des efforts sur le bloc à immerger, ces efforts pouvant entraîner des ruptures de câbles et des mouvements parasites très dangereux. La présente invention a pour but de pallier cet inconvénient. Elle a pour objet un procédé pour installer un bloc de masse importante au fond de l'eau, dans lequel - on fait flotter le bloc à la surface de l'eau en le munissant de ballasts, la pression d'air ainsi que la quantité d'eau admise dans les ballasts étant commandable à partir d'au moins un flotteur à travers des canalisations souples reliant les ballasts et le flotteur, celuici étant maintenu à proximité du lieu d'installation du bloc, - puis on commande l'entrée d'eau dans les ballasts afin de provoquer l'enfoncement du bloc dans l'eau, le corps étant guidé vers le lieu d'installation, au cours de l'enfoncement, par glissement le long d'au moins deux câbles, une extrémité de chaque câble étant fixée au fond de l'eau et l'autre extrémité s'enroulant autour d'un treuil commandable monté sur le flotteur, caractérisé en ce que - le bloc flottant sur l'eau est fixé à une première extrémité d'un corps allongé suivant un axe, ce corps étant muni de ballasts répartis suivant sa longueur pour le faire flotter horizontalement, la fixation entre le bloc et le corps allongé pouvant être supprimée à distance par commande à partir du flotteur, les ballasts du corps allongé étant reliés par des canalisations souples au flotteur afin de pouvoir commander la pression d'air et la quantité d'eau admise dans ces ballasts, les deux câbles étant reliés au corps allongé de façon à pouvoir coulisser le long de ce corps, la fixation des deux câbles au fond de l'eau étant effectuée en deux points symétriques par rapport au plan vertical passant par l'axe du corps flottant sur l'eau, les treuils étant commandés de façon à maintenir les câbles tendus de sorte que la seconde extrémité du corps allongé est maintenue à proximité du flotteur, - dés que les ballasts du bloc sont remplis d'eau, on commande l'entrée d'eau dans les ballasts du corps allongé qui sont situés du côte du bloc, les ballasts situés à la seconde extrémité du corps allongé restant remplis d'air, cette entrée d'eau provoquant une rotation du corps allongé fixé au bloc, cette rotation s'effectuant dans ledit plan vertical autour d'un axe horizontal situé sensiblement à la surface de l'eau, la seconde extrémité du corps allongé restant hors de l'eau pendant la rotation, les deux câbles étant maintenus tendus de façon que la seconde extrémité du corps allongé reste à proximité du flotteur et que la rotation du corps allongé soit guidée dans ledit plan vertical, le corps allongé étant vertical après la rotation, la longueur du corps allongé étant prédéterminée pour que le bloc soit alors à proximité de son lieu d'installation - et que, après la rotation, on commande à distance à partir du flotteur la suppression de la fixation entre le bloc et le corps allongé. Dans un mode particulier de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, où le bloc est un élément cylindrique de tunnel sousmarin et le lieu d'installation comporte deux socles fixés au fond de la mer de façon à pouvoir supporter les extrémités de l'élément de tunnel, le tube flottant sur l'eau est placé dans un plan vertical coupant perpendiculairement en son point milieu le segment joignant les points de fication des socles, le flotteur étant disposé à proximité de la verticale de ce point milieu, la rotation s'effectuant dans ledit plan vertical, la fixation de la première extrémité du corps allongé sur l'élément de tunnel est effectuée au milieu de la largeur de l'élément, de manière que l'axe du corps allongé reste perpendiculaire à celui de l'élément de tunnel pendant la rotation, et les deux câbles sont reliés à l'élément de tunnel de façon à pouvoir coulisser le long de l'élément de tunnel respectivement entre le milieu et les deux extrémités de cet élément. La présente invention a aussi pour objet un dispositif pour installer un bloc de masse importante au fond de l'eau, comportant - au moins un flotteur maintenu sur l'eau à proximité du lieu d'installation, - des moyens pour disposer le bloc à la surface de l'eau, ce bloc étant muni de ballasts pour qu'il soit capable de flotter, - des moyens disposés sur le flotteur pour commander la pression d'air dans les ballasts ainsi que la quantité d'eau admise dans ceux-ci, ces moyens comprenant des canalisations souples reliant le flotteur et les ballasts, - au moins deux câbles, une extrémité de chaque câble étant fixée au fond de l'eau, l'autre extrémité s'enroulant autour d'un treuil disposé sur le flotteur, chaque câble étant relié au bloc de façon à pouvoir coulisser par rapport au bloc - et des moyens pour commander la rotation des treuils, caractérisé en ce qu'il comporte en outre - un corps allongé suivant un axe, la longueur de ce corps étant sensiblement égale à la profondeur d'immersion du lieu d'installation, ce corps étant muni de ballasts répartis suivant sa longueur pour qu'il soit capable de flotter horizontalement sur l'eau, - des moyens disposés sur le flotteur pour commander la pression d'air dans les ballasts du corps allongé ainsi que la quantité d'eau admise dans ceux-ci, ces moyens comprenant des canalisations souples reliant le flotteur et les ballasts du corps allongé, - des moyens pour fixer sur le bloc une extrémité du corps allongé, - des moyens pour supprimer à partir du flotteur la fixation du corps allongé sur le bloc - et des moyens pour relier les câbles au corps allongé de manière qu'ils puissent coulisser le long du corps. Dans un mode particulier de réalisation du dispositif selon l'invention, le corps allongé est un tube fermé à ses extrémités et cloisonné intérieurement de manière à réaliser les ballasts associés au corps. Dans un autre mode particulier de réalisation du dispositif selon l'invention, les moyens pour fixer sur le bloc une extrémité du corps allongé comportent une charnière articulée autour d'un axe perpendiculaire à l'axe du corps allongé, cet axe étant de préférence disposé dans le plan vertical passant par l'axe de l'élément de tunnel, parallèlement à cet axe. Des formes particulières d'exécution de l'objet de la présente invention sont décrites ci-dessous, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective montrant comment se pose le problème de l'installation au fond de la mer d'éléments successifs d'un tunnel sous-marin, - la figure 2 est une vue en plan, sur la surface de la mer, d'un dispositif d'installation au fond de la mer d'un élément de tunnel sous-marin, dans une phase initiale de son procédé d'installation, - la figure 3 est une vue en élévation du dispositif illustré par la figure 2, - la figure 4 est une vue en élévation du dispositif illustré par la figure 2, dans une phase intermédiaire du procédé d'installation de l'élément de tunnel, - la figure 5 est une vue en élévation du dispositif illustré par la figure 2, dans une phase finale du procédé d'installation de l'élément da tunnel, l'axe de cet élément étant parallèle au plan de la figure - et la figure 6 est une vue en élévation du dispositif illustré par la figure 2 dans une phase finale du procédé d'installation de l'élément de tunnel, l'axe de cet élément étant perpendiculaire au plan de la figure. Sur la figure 1 est représenté le fond de la mer 1 sur lequel sont fixés des socles verticaux alignés 2, 3 et 4. Ces socles sont destinés à supporter les extrémités d'éléments tubulaires préfabriqués d'un tunnel sous-marin. Le socle 2 supporte une extrémité d'un élément 5 et une extrémité d'un élément 6, ces extrémités étant appli- quées l'une sur l'autre de façon à faire coïncider les axes des deux éléments. L'autre extrémité de l'élément 6 repose sur le socle 3. On se propose d'immerger et d'installer en 7' (figuré partiellement en traits interrompus) un autre élément 7 dont les extrémités doivent reposer respectivement sur les socles 3 et 4 de façon à prolonger la partie 5, 6 du tunnel déjà installée. L'élément 7, de masse très importante est amené par bateau sur le lieu d'installation. On adjoint à l'élément 7 des ballasts c'est-à- dire des réservoirs gonflés d'air sous pression qui. peuvent être situés par exemple dans le volume interne de l'élément tubulaire. En se reportant maintenant aux figures 2 et 3, on voit que l'élément 7 muni de ses ballasts 8 est déposé horizontalement à la surface de la mer sur laquelle il flotte grâce à la poussée verticale exercée par les ballasts. La partie médiane de la surface extérieure de l'élément 7 est fixée à une extrémité d'un tube auxiliaire métallique 9. Ce tube est fermé à ses extrémités et cloisonné intérieurement de façon à former des ballasts tels que 10, 11, 12 répartis suivant la largeur du tube 9, ces ballasts lui permettant aussi de flotter horizontalement sur la mer. La fixation entre ltélément 7 et le tube 9 est réalisée de manière à maintenir la perpendicularité entre l'axe de l'élément 7 et celui du tube 9.Cette fixation comporte de préférence une charnière 13 articulée autour d'un axe 14 parallèle à l'axe de l'élément 7 et situé au dessus de cet élément dans le plan vertical passant par l'axe de cet élément. La fixation entre l'élément 7 et le tube 9 est amovible et peut hêtre supprimée par commande à distance. L'ensemble constitué par l'élément de tunnel 7 et le tube 9 fixé sur cet élément est déplacé sur la surface de liteau par les hommes d'équipage de bateaux tels que 15 et 16, de manière que le tube soit placé , comme montré sur la figure 2, dans le plan vertical 17 coupant perpendiculairement en son point milieu 18 le segment joignant les centres 19, 20 des surfaces de fixation des socles 3 et 4. L'extrémité libre du tube 9 est située légèrement d'un côté du plan vertical 19, 20 et l'autre extrémité du tube 9 est située de l'autre côté. Des flotteurs sont disposés à proximité de la verticale du point milieu 18. Dans l'exemple représenté sur les figures, les flotteurs comportent deux bouées 21 et 22 et deux bateaux à moteurs 23 et 24 disposés respectivement à proximité des bouées. Les bouées 21 et 22 (ainsi que les bateaux 23 et 24) sont sensiblement symétriques par rapport au plan vertical 17. Les bouées sont immobilisées au moyen de câbles, non représentés, amarrés sur des corps morts disposés au fond de la mer. Les bateaux se maintiennent à côtés des bouées grâce à leurs moteurs. Chaque bateau comporte d'une part un poste de gonflage permettant de remplir d'air sous pression les ballasts de l'élément de tunnel et du tube à l'aide de canalisations souples, et d'autre part des treuils sur le tambour desquels s'enroulent des câbles. C'est ainsi que le bateau 23 situé à proximité de la bouée 21 d'un côté du plan vertical 17, comporte un poste de gonflage 25 relié aux ballasts 8 de l'élément de tunnel 7 par une canalisation souple 26. Le bateau 23 comporte aussi deux treuils tels que 27.Au tour d'un de ces treuils s'enroule une extrémité d'un câble 28 qui passe dans un anneau soli daire de la bouée 21 puis dans des anneaux tels que 29 et 30 fixés extérieurement le long du tube 9, dans un anneau 31 fixé extérieurement à une extrémité de I'élément de tunnel 7, l'autre extrémité du câble 28 étant fixée sur un corps mort 32 disposé au fond de la mer. Autour de l'autre treuil 27 du bateau 23, s'enroule une extrémité d'un câble 33 qui passe aussi dans un anneau solidaire de la bouée 21 puis, à proximité du câble 28, dans des anneaux fixés le long du tube 9, dans un anneau disposé à la même extrémité de l'élément 7, l'autre extrémité du câble 33 étant fixée sur un corps mort 34 disposé au fond de la mer. Le bateau 24 situé à proximité de la bouée 22 de l'autre côté du plan vertical 17 comporte aussi un poste de gonflage 35 relié par des canalisations souples 36 aux différents ballasts du tube auxiliaire 9. Le bateau 24 comporte aussi deux treuils 37 qui portent respectivement les extrémités de deux câbles 38 et 39 qui passent dans des anneaux par la bouée 22, le long du tube 9, et à l'autre extrémité de l'élément 7 et sont fixés sur des corps morts 40 et 41 disposés au fond de la mer. Le trajet des câbles 38 et 39 est sensiblement symétrique de celui des câbles 28 et 33. Les treuils 27 et 37 permettent de maintenir les câbles tendus, ces câbles pouvant coulisser librement dans leurs anneaux de fixation, de façon à immobiliser l'ensemble formé par l'élément de tunnel et le tube dans la position représentée sur les figures 2 et 3. Des ouvertures sont ménagées dans les parois des ballasts de l'élément de tunnel et du tube pour permettre à l'eau de la mer d'y pénétrer lorsqu'on relâche la pression d'air. il est donc possible de commander à partir des postes 25 et 35 la quantité d'eau admise dans les ballasts de l'élément 7 et du tube 9. -Par commande à partir du poste 25, on remplit d'abord les ballasts 8 de l'élément 7 qui plonge dans la mer en entraidant l'extrémité du tube 9 à laquelle il est relié, puis on remplit d'eau progressivement, par commande à partir du poste 35, les ballasts du tube 9 situés du côté de la charnière 13, les ballasts situés à l'extrémité libre du corps allongé restant remplis d'air sous pression. On provoque ainsi une rotation du tube 9 dans le plan 17.Comme le montre la figure 4, cette rotation s'effectue dans le sens de la flèche 43 sensiblement autour d'un axe imaginaire 42 à la surface de l'eau, cet axe coupant perpendiculairement le plan 17 à travers le tube 9. On voit que grâce à la charnière 13, l'élément 7 tourne autour de l'axe 4 pendant la rotation du tube de façon que l'élément de tunnel ne tourne pas autour de son axe. Les câbles sont maintenus tendus en cours de la rotation, de façon que l'extrémité libre du tube 9 reste en dehors de l'eau à proximité des bouées 21 et 22 en guidant la rotation dans le plan vertical 87. L'entrée d'eau dans les ballasts inférieurs du tube 9 est très progressive pour que le mouvement de rotation soit lent, continu et quasiment réversible. A la fin du mouvement de rotation de tube 9 est vertical, comme il est visible sur les figures 5 et 6. Bien entendu la longueur du tube 9 a été prédéterminée pour que, dans cette position, l'élément 7 soit très proche de son lieu d'installation. Cependant il est difficile. de faire en sorte qu'à la fin de la rotation l'élément 7 soit exactement à sa position d' installation. On actionne alors les treuils de façon à amener les extrémités inférieures de l'élément 7, par une tension appropriée des câbles, juste au-dessus des socles, puis on relâche très légèrement la pression d'air dans les ballasts inférieurs du tube 9 de façon à poser doucement l'élément 7 sur les socles 3 et 4. On supprime alors la liaison mécanique amovible entre le tube 9 et l'élément 7. Cette suppression est réalisée au moyen d'un système de commande à distance à partir des bateaux 23 ou 24. Le tube 9 peut alors reprendre sa position horizontale en insufflant de nouveau de l'air sous pression dans ses ballasts et peut donc être réutilisé pour l'immersion d'un autre élément de tunnel. Le procédé décrit ci-dessus, permet à l'aide du dispositif illustré par les figures d'immerger et d'installer sous l'eau un bloc de masse importante dans d'excellentes conditions de sécurité. En effet le bloc à immerger et maintenu à chaque instant par le tube auxiliaire qui est guidé de façon à tourner dans un plan autour d'un axe sensiblement fixe, situé à proximité de bouées et de bateaux immobilisés sur la mer. A la fin de l'opération de rotation, lorsque le tube est vertical, le bloc est dans une position particulièrement stable, puisque le centre de poussée hydrostatique est nécessairement au dessus du point d'application de la force degravité. Les dimensions du tube peuvent être choisies de sorte que la poussée hydrostatique et le poids équivalent de ltensemble soient très grands par rapports aux efforts horizontaux provoqués par l'action de la houle et des courants, afin de diminuer proportionnellement ces efforts et supprimer pratiquement les mouvements parasites qui en résultent. REVENDICATIONS 1/ Procédé pour installer un bloc de masse importante au fond de l'eau, dans lequel - on fait flotter le bloc à la surface de l'eau en le munissant de ballasts, la pression d'air ainsi que la quantité d'eau admise dans les ballasts étant commandable à partir d'au moins un flotteur à travers des canalisations souples reliant les ballasts et le flotteur, celuici étant maintenu à proximité du lieu d'installation du bloc, - puis on commande l'entrée d'eau dans les ballasts afin de provoquer l'enfoncement du bloc dans l'eau, le corps étant guidé vers le lieu d'installation, au cours de l'enfoncement, par glissement le long d'au moins deux câbles, une extrémité de chaque câble étant fixée au fond de l'eau et l'autre extrémité s'enroulant autour d'un treuil commandable monté sur le flotteur, caractérisé en ce que - le bloc flottant sur l'eau est fixé à une première extrémité d'un corps allongé suivant un axe, ce corps étant muni de ballasts répartis suivant sa longueur pour le faire flotter horizontalement, la fixation entre le bloc et le corps allongé pouvant etre supprimée à distance par commande à partir du flotteur, les ballasts du corps allongé étant reliés par des canalisations souples au flotteur afin de pouvoir commander la pression d'air et la quantité d'eau admise dans ces ballasts, les deux câbles étant reliés au corps allongé de façon à pouvoir coulisser le long de ce corps, la fixation des deux câbles au fond de l'eau étant effectuée en deux points symétriques par rapport au plan vertical passant par l'axe du corps flottant sur l'eau, les treuils étant commandés de façon à maintenir les câbles tendus de sorte que la seconde extrémité du corps allongé est maintenue à proximité du flotteur, - dès que les ballasts du bloc sont remplis d'eau, on commande l'entrée d'eau dans les ballasts du corps allongé qui sont situés du côté du bloc, les ballasts situés à la seconde extrémité du corps allongé restant remplis d'air, cette entrée d'eau provoquant une rotation du corps allongé fixé au bloc, cette rotation s'effectuant dans ledit plan vertical autour d'un axe horizontal situé sensiblement à la surface de l'eau, la seconde extrémité du corps allongé restant hors de l'eau pendant la rotation, les deux câbles étant maintenus tendus de façon que la seconde extrémité du corps allongé reste à proximité du flotteur et que la rotation du corps allongé soit guidée dans ledit plan vertical, le corps allongé étant vertical après la rotation, la longueur du corps allongé étant prédéterminée pour que le bloc soit alors à proximité de son lieu d'installation - et que, après la rotation, on commande à distance à partir du flotteur la suppression de la fixation entre le bloc et le corps allongé. 2/ Procédé selon la. revendication 1, caractérisé en ce que, après la rotation du corps allongé et avant la suppression de la fixation entre le bloc et le corps allongé, on commande la rotation des treuils de façon à rapprocher le bloc de son lieu d'installation. 3/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, le bloc étant un élément cylindrique de tunnel sous-marin et le lieu dwinstal- lation comportant deux socles fixés au fond de la mer de façon à pouvoir supporter les extrémités de l'élément de tunnel, - le tube flottant sur l'eau est placé dans un plan vertical coupant perpendiculairement en son point milieu le segment joignant les points de fixation des socles, le flotteur étant disposé à proximité de la verticale de ce point milieu, la rotation s'effectuant dans ledit plan vertical, - la fixation de la première extrémité du corps allongé sur 1' élément de tunnel est effectuée au milieu de la longueur de 1' élément, de manière que l'axe du corps allongé reste perpendiculaire à celui de l'elément pendant la rotation - et les deux câbles sont reliés à l'élément de tunnel de façon à pouvoir coulisser le long de l'élément de tunnel. 4/ Dispositif pour installer un bloc de masse importante au fond de l'eau, comportant - au moins un flotteur maintenu sur l'eau à proximité du lieu d'installation, - des moyens pour disposer le bloc à la surface de l'eau, ce bloc étant muni de ballasts pour qu'il soit capable de flotter, - des moyens disposés sur le flotteur pour commander la pression d'air dans les ballasts ainsi que la quantité d'eau admise dans ceux-ci, ces moyens comprenant des canalisations souples reliant le flotteur et les ballasts, - au moins deux câbles, une extrémité de chaque câble étant fixée au fond de l'eau, l'autre extrémité s'enroulant autour d'un treuil disposé sur la flotteur, chaque câble étant relié au bloc de façon à pouvoir coulisser par rapport au bloc - et des moyens pour commander la rotation des treuils, caractérisé en ce qu'il comporte en outre - un corps allongé suivant un axe, la longueur de ce corps étant sensiblement égale à la profondeur dvimmersion du lieu d'installation, ce corps étant muni de ballasts répartis suivant sa longueur pour qu'il soit capable de flotter horizontalement sur l'eau, - des moyens disposés sur le flotteur pour commander la pression d'air dans les ballasts du corps allongé ainsi que la quantité d'eau admise dans ceux-ci, ces moyens comprenant des canalisations souples reliant le flotteur et les ballasts du corps allongé, - des moyens pour fixer sur le bloc une extrémité du corps allongé, - des moyens pour supprimer à partir du flotteur la fixation du corps allongé sur le bloc - et des moyens pour relier les câbles au corps allongé de manière qu'ils puissent coulisser le long du corps. 5/ Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le corps allongé est un tube fermé à ses extrémités et cloisonné intérieurement de manière à réaliser les ballasts associés au corps. 6/ Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens pour fixer sur le bloc une extrémité du corps allongé comportant une charnière articulée autour d'un axe perpendiculaire à l'axe du corps. 7/ Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que, le bloc étant un élément cylindrique de tunnel sous-marin, la charnière est fixée sensiblement au milieu de la longueur de ltélément de tunnel, de façon à maintenir les axes de 1' élément de tunnel et du corps allongé perpendiculaires entre eux, ltaxe de la charnière étant parallèle à l'axe de l'élément de tunnel et dans le plan vertical passant par l'axe de 11 élément.