Brevet FR2631355A1 — publié le 19891117

- 1 - L'invention concerne un dispositif de protection d'ouvrages en mer et plus particulièrement d'ouvrages de grandes dimensions et un procédé pour la mise en- oeuvre dudit dispositif. On conna t des dispositifs de protection d'ouvrages en bordure de mer ou dans des lits de rivière tels que des batardeaux formés de palplanches ou d'éléments de construction en béton assemblés éventuellement de façon étanche délimitant une zone à l'abri des courants et/ou des vagues. Ces dispositifs ont soit un caractère provisoire, tels que ceux utilisés dans le cas de réparations ou de constructions d'éléments d'ouvrages ancrés dans le fond de l'eau et circonscrivent une surface relativement fai- ble; soit un caractère permanent comme les protections de jetée qui se présentent sous la forme d'un mur s'appuyant sur un ramblai massif. Généralement, de tels dispositifs ne sont utilisés que dans des profondeurs d'eau inférieures & une trentaine de mètres. Au-delà et pour des profondeurs correspondant à celles des plateaux continentaux (de l'ordre de 200 m), il est nécessaire de faire appel à des techniques apparen- tées & celles des constructions "offshore". Les disposi- tifs de protection font alors partie de la construction et sont construits en même temps que le ou les éléments d'ouvrage à protéger: piles ou fût destinés à supporter le pont. Un tel dispositif de protection est connu par exemple du brevet français NO 2.277 -40 et se présente sous la forme d'un mur circulaire per:oré solidaire de la dalle et se prolongeant au-dessus du niveau de l'eau de manière à protéger le fût central creux contre les vagues et les chocs de corps flottants. Le pont repose sur le fût central et des colonnes prévues sur l'extrémité du mur perforé à une hauteur telle que les équipements qu'il por- te sont hors de portée des plus hautes vagues. -2- Les structures porteuses d'une plate-forme sont normalement dimensionnées pour résister aux sollicitations extérieures: vagues, vent, courant, chocs des navires, efforts de glaces, chocs d'icebergs, et pour une durée d'utilisation déterminée. Au cours de cette période de service, les conditions d'environnement peuvent changer, par exemple, augmentation de la durée d'utilisation, modi- fication des conditions de chargement, augmentation de la profondeur d'eau due à un enfoncement du fond marin sur lequel repose la structure, utilisation de la structure sur un autre site, etc. Ces changements nécessitent actuellement des tra- vaux d'adaptation importants entraînant des arrêts de longue durée de l'exploitation. L'invention vise à dissocier les fonctions de résistance aux sollicitations extérieures et d'exploitation des équipements de production de manière à pouvoir s'adap- ter à des modifications des conditions -extérieures sans remettre en cause le dimensionnement et le fonctionnement de l'ouvrage de base. Le dispositif de protection, selon l'invention, est remarquable en ce qu'il est constitué d'une enceinte, s'étendant du fond sous-marin à une hauteur choisie au- dessus du niveau de la mer, entourant l'ouvrage & protéger, formée d'au moins deux parties susceptibles d'être assem- blées selon leurs bords verticaux, chacune des parties étant réalisée sous forme d'une structure flottante, alvéolaire, ballastable. Les explications et figures données ci-après & titre d'exemples permettront de comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente une vue en élévation et en coupe partielle du dispositif selon l'invention. La figure 2 est une vue de dessus en coupe par- tielle de la figure 1. La figure 3 est une vue agrandie du détail III de la figure 2, montrant un dispositif de liaison des éléments du dispositif de protection selon l'invention. -3- La figure 4 est une vue en coupe du dispositif de liaison des bords verticaux des éléments du dispositif de protection. Les figures 5 et 6 sont respectivement une vue agrandie du détail V de la figure 4 et une vue en coupe selon VI-VI de la figure 5. La figure 7 est une vue schématique d'une phase de construction du dispositif. La figure 8 est une vue schématique de la mise en place du dispositif de protection autour d'une plate- forme. Les figures 9, 10 et 11 sont des vues de détail des moyens de positionnement relatif des éléments du dis- positif de protection. Les figures 12 & 19 représentent différentes phases de la mise en place du dispositif de protection autour de la plate-forme. Selon un exemple de réalisation représenté figures 1 et 2, le dispositif de protection 1 est destiné & entou- rer une plate-forme ou un ouvrage "offshore" 2 afin de le protéger contre les agressions dues aux corps flottants, aux courants, aux vagues, etc. Comme montré, le dispositif de protection s'étend du fond sous-marin & une hauteur, au- dessus du niveau moyen des eaux, dépendant du type d'agressions contre lequel on veut se prémunir. Dans la figure 1, il s'agit de protéger la plate- forme et plus particulièrement le pont contre le déferle- ment des plus hautes vagues en régime de tempête. Ces situations sont susceptibles de se rencontrer lors du réemploi d'une plate-forme sur un site plus profond ou lors d'un affaissement du sol sous-marin. Selon un exemple de réalisation représenté, le dispositif de protection est formé de deux éléments 3, 4 demi-annulaires cylindriques assemblés selon deux géné- ratrices opposées. Les éléments sont formés d'une stucture en béton armé et précontraint présentant des parois extérieure et intérieure respectivement convexe et concave, séparées -4- en alvéoles adjacentes 5 d'axes verticaux, fermées à leur extrémité inférieure par une dalle 6 en forme de portion d'anneau, susceptible de reposer sur le sol sous-marin. Selon la forme de réalisation représentée, la paroi exté- rieure des alvéoles est en forme de voûte 7 afin de pré- senter une plus grande résistance aux pressions hydrosta- tiques. La dalle 6 porte éventuellement sur sa face infé- rieure des bâches 8 qui pénètrent dans le sol pour assurer la stabilité du dispositif de protection contre les glis- sements latéraux. La partie inférieure 9 des cellules, proche de la dalle 6, est éventuellement divisée par des cloisonnements verticaux 10 solidaires de la dalle destinés & rigidifier cette dernière et à assurer une bonne trans- mission des efforts aux parois verticales. Selon d'autres formes de réalisation, le dispositif de protection peut être formé par un nombre d'éléments supérieur à deux de mêmes dimensions ou de dimensions différentes. Les éléments peuvent, après assemblage, entourer complètement l'ouvrage, comme dans l'exemple représenté, ou ne l'entourer que partiellement. La configuration de la paroi extérieure et/ou intérieure des éléments est de préférence inscrite dans un polygone régulier et à la limite dans un cercle. Toutefois, il est évident que d'autres formes, telle par exemple une ellipse, pourraient être envisagées selon la forme de l'ouvrage à protéger. L'exemple de réalisation représenté concerne une plate-forme dont le pont 12 de forme carrée et ses instal- lations doivent ê.re protégés des plus hautes vagues, il est donc nécessaiLe de prévoir un dispositif de protection 1 susceptible d'en, ourer complètement et à une hauteur suffisante ladite plate-forme. Le dispositif de protection devra donc être cy- lindrique et d'un diamètre tel que son implantation soit suffisamment proche des parties saillantes de la plate-for- me, sans toutefois être mécaniquement lié ou supporté - 5 par ces dernières, de manière d'une part & optimiser la quantité de matériau entrant dans la construction du dis- positif de protection, compte tenu des efforts auxquels il est soumis, et d'autre part, à ne pas interférer avec l'exploitation de la plate-forme à protéger. Les éléments 3 et 4 formant le dispositif, doivent être assemblés le long de leurs bords verticaux, après la mise en place sur le site qui sera décrit ultérieure- ment. On prévoit, lors de la construction des éléments, de munir leurs bords verticaux de dispositifs de connexion 13 qui, dans l'exemple de réalisation représenté figures 3 à 6, sont constitués de dents 14, 15 formées dans les parois tant extérieure 16 qu'intérieure 17 des éléments 3, 4 et qui sont susceptibles de s'engrener en laissant un joint 19. Les dents sont traversées verticalement par des canaux 20, coaxiaux, susceptibles de recevoir une broche de verrouillage 21 constituée d'un tube de diamètre inférieur à celui des canaux. La continuité structurelle des éléments, après engagement des dents et introduction des tubes de verrouillage, est obtenue par injection dans les joints 19 des canaux 20 et du tube 21 d'un coulis de ciment. La liaison structurelle du dispositif de connexion 13 est obtenue par la combinaison des dents 14, 15, pour transmettre les efforts verticaux, et de broches 21 pour transmettre les efforts horizontaux et reprendre les mo- ments de flexion d'axe vertical. La méthode de construction des éléments 3, 4 est semblable à celle des plates-formes poids en béton. On construit la dalle inférieure 7 ainsi qu'une partie des parois latérales dans une souille - sec, puis lorsque la construction est suffisamment avancée pour permettre sa flottaison, la structure est mise à flot (figure 7) et sa construction achevée jusqu'à la hauteur voulue. De manière à faciliter la connexion ultérieure des éléments entre eux, il est avantageux de les construire simultanément dans leur position relative définitive de manière à obtenir des joints conjugués. La forme des joints - 6 - est obtenue, de manière connue, par interposition de cof- frages dormants qui seront retirés lors de la séparation des éléments. Les éléments sont remorqués séparément ou ensemble depuis le site de construction jusqu'au site final. On met alors en oeuvre un procédé de positionnement et de mise en place représenté schématiquement par les figures 8 et 9 et qui consiste & amener chaque élément sur une pile de positionnement 22, 23 prévue à une distance déter- minée de l'ouvrage à protéger et à faire tourner lesdits éléments pour les positionner l'un par rapport à l'autre et par rapport à l'ouvrage et permettre leur connexion afin de former le dispositif de protection prévu. Le positionnement des éléments par rapport à l'ouvrage 1 est obtenu à l'aide de dispositif de position- nement dont au.moins une partie est portée par chacun des éléments 3, 4. Comme précédemment évoqué, le positionnement se fait & l'aide d'un dispositif de positionnement comportant deux piles de positionnement 22 et 23 foncées dans le. sol sous-marin, à une distance déterminée de l'ouvrage de manière que les éléments puissent être amenés à la posi- tion voulue par rapport & l'ouvrage à protéger. Pour ce faire, chacun des éléments 3 et 4 porte un tube de posi- tionnement 24, susceptible de coulisser dans des guides 25 prévus sur le bord longitudinal intérieur 26 de l'élément. Ledit tube est muni & son extrémité inférieure d'un loge- ment 24A prévu pour coopérer avec la tète 27 de la pile de positionnement 22 et 23. L'autre extrémité du tube 24 est munie de moyens de transmission de déplacement vertical, par exemple, d'un càble manoeuvrable à partir d'un treuil prévu sur le bord supérieur de l'élément. Alternativement, l'élément 4 est positionné par rapport au premier élément 3 & l'aide de la tête de posi- tionnement 27 fixée sur un treillis 28 au bord vertical 29 du premier élément 3 (figures 10 et 11) et d'un tube de positionnement 24 susceptible de coopérer avec ladite tête 27. - 7 - Le procédé de positionnement et de mise en place du dispositif de protection selon l'invention est ci-après décrit. On remorque sur le site un premier élément 3 du dispositif de protection. Préalablement, on a foncé dans le fond marin au moins trois piles d'amarrage 30, 31, 32 disposées en étoile auxquelles on fixe, comme connu, une ligne d'ancrage constituée d'une longueur de cha1ne à l'extrémité de laquelle sera fixé un c&ble d'amarrage por- té par l'élément 3 par l'intermédiaire d'un treuil. On a également prévu au moins une pile de posi- tionnement 22 près de l'ouvrage à protéger. L'élément 3 est amarré aux extrémités des lignes d'ancrage et par action conjuguée des treuils sur les câbles d'amarrage (figure 12) on amène la partie 24 du dispositif de positionnement, portée par l'extrémité 26 de l'élément 3, au-dessus de la pile de positionnement 22. Par ballastage de l'élément et descente simultanée du tube de positionnement 24, on met en prise les deux parties du dispositif de positionnement. On installe une ligne 33 entre l'élément 3 et l'ouvrage & protéger (figure 13). Par action sur le treuil de la ligne 33 prévu sur l'ouvrage et la manoeuvre d'au moins un des remorqueurs, on entra ne la rotation de l'élément 3 autour de la pile de positionnement 22, on amène ainsi l'élément 3 dans la position définitive par rapport à l'ouvrage (figures 14 et ). L'élément 3 étant maintenu en flottaison, on opère de façon semblable pour amener en position le deuxième élément 4 autour, soit d'une pile de positionnement 23, soit de la tête 27 prévue sur le bor, de l'élément 3 déjà en place. Lorsque les deux éléments 3 et 4 sont dans leur position définitive, on opère leur connexion par passage des broches dans les dispositifs de connexion et on bal- laste les deux éléments 3, 4 pour les faire reposer sur le sol sous-marin. On les ballaste éventuellement avec un lest solide 11 de manière à leur donner les caractéristi- - 8 - ques d'une structure poids. Il est à remarquer qu'après positionnement du premier élément, il est possible de le ballaster pour le faire reposer sur le fond, en attendant l'arrivée sur le site du deuxième élément, ou des conditions climatiques permettant l'achèvement de la mise en place du dispositif de protection. L'orientation des lignes de l'ancrage ainsi que la position du ou des éléments du dispositif devant être placés en position, dépendront essentiellement des condi- tions locales déterminées par les vents dominants, les courants, etc, et devront être adaptés dans chacun des cas. -9- REVENDICATIONS 1. Dispositif de protection pour ouvrages en mer et plus particulièrement d'ouvrages offshore, caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins deux éléments (3, 4) ballastables, entourant au moins partiellement l'ouvrage & protéger, de hauteur supérieure à la profondeur de la nappe d'eau dans laquelle ils sont susceptibles d'être installés, lesdits éléments présentant des bords verticaux (26, 29) comportant un dispositif de connexion (13) per- mettant la continuité structurelle des éléments après assemblage, lesdits éléments étant indépendants de l'ou- vrage à protéger. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments (3, 4) sont formés d'une structure en béton présentant des parois extérieure (16) et inté- rieure (17) respectivement convexe et concave séparées en alvéoles (5) adjacentes d'axes verticaux, fermées au moins & leur extrémité inférieure par une dalle (6) en forme de portion d'anneau. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de connexion (13) est constitué de dents conjuguées (14, 15) formées dans les parois exté- rieure (16) et intérieure (17) des bords verticaux corres- pondants des éléments (3, 4) à assembler, et de canaux (20) coaxiaux traversant verticalement les dents, et sus- ceptible de recevoir des broches de verrouillage (21), du coulis de ciment étant injecté dans des joints des dents et des canaux pour assurer la continuité structurelle du dispositif de protection. 4. Dispositif selon la revenclcation 1, caractérisé en ce qu'au moins un des bords verticaux (26) porte au moins une partie (24) du dispositif de positionnement constitué d'un tube de positionnement susceptible de cou- lisser longitudinalement pour coopérer avec une tête de positionnement (27) de l'autre partie dudit dispositif. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tête de positionnement (27) de l'autre partie - 10 - dudit dispositif est portée par une pile de positionnement (22) enfoncée dans le sol sous-marin. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, ca- ractérisé en ce que la tête de positionnement (27) est portée par l'autre bord vertical (29) d'un élément (3). 7. Procédé pour la mise en oeuvre du dispositif de protection selon la revendication 1, caractérisé par les opérations suivantes: a) on remorque sur le site un élément du dispo- sitif; b) on enfonce dans le sol sous-marin au moins trois piles d'ancrage que l'on équipe de lignes d'ancrage à connecter aux c&bles d'amarrage fixées sur l'élément par l'intermédiaire de treuils; c) on enfonce au moins une pile de positionnement & distance déterminée de l'ouvrage à protéger; d) on amène, par manoeuvre sur les cables, l'élé- ment au-dessus d'une tête de positionnement de manière & assurer la coopération du disposi- tif de positionnement, porté par l'élément, avec la tête de positionnement par ballastage de l'élement et déplacement vertical de la par- tie du dispositif de positionnement porté par l'élément; e) on passe une amarre entre l'ouvrage & protéger et l'élément de manière & mettre en place l'élément par rotation autour de la pile de positionnement; f) on amène, par traction sur l'amarre, l'élément en position; g) on procède aux mêmes opérations a) à f) pour amener un autre élément en position; h) on verrouille le dispositif de connexion par les broches; ï) on répète ces opérations autant de fois qu'il - 11 - y a d'éléments; j) lorsque les éléments sont connectés, on les bal- laste pour les faire reposer sur le sol sous- marin; k) on injecte un coulis de ciment dans les vides entre les dents, entre les broches et les canaux et à l'intérieur des broches du dispositif de connexion; 1) on ballaste les éléments avec le lest solide.