Brevet FR2646191A1 — publié le 19901026

La présente invention concerne un procédé pour installer une canalisation par tirage sous le niveau du fond marin, dans les zones littorales constituées de sols meubles soumis aux effets de la houle et des courants. L'invention vise également l'installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. Le procédé et l'installation conformes à l'invention s'appliquent notamment à la pose des canalisations destinées à transporter des produits pétroliers ainsi qu'à la pose d'émissaires de rejet en mer de toutes substances. On sait que ltensouillage de canalisations dans les zones littorales constituées de sols meubles, soumises au déferlement et aux effets de la houle présente des difficultés particulières. Un procédé de pose couramment utilisé dans l'industrie pétrolière consiste, après tirage sur ie fond marin, à ensouiller la canalisation au moyen de passes successives d'un engin spécialisé de succion des sédiments, parfois associé à leur fluidisation (par injection d'eau ou vibration), de façon à faire descendre progressivement la canalisation à la profondeur désirée sous le niveau du terrain naturei. Ce procédé, qui fonctionne bien à partir d'une certaine profondeur d'eau, aboutit souvent à un échec dans la zone littorale soumise au déferlement : le terrain naturel présente, au moment du tirage, un profil différent du profil souhaitable (en raison des remaniements dts aux dernières tempêtes ayant affecté le site). Comme les engins ci-dessus fonctionnent mal à faible profondeur et pas du tout dans la zone d'estran, même en s'aidant de la marée lorsque son amplitude est significative, il en-résulte souvent un défaut d'ensouillage et des contraintes parasites dans la canalisation. Un autre procédé consiste à construire dans la zone considérée, une enceinte de protection, ouverte du côté du large, et destinée à délimiter et protéger une zone de dragage préalable, s'étendant depuis un point non soumis à l'action de la houle et des courants, jusqu'à un point où les moyens d'ensouillage choisis seront à coup sûr opérants, en raison de la profondeur suffisante du fond marin. Cet ouvrage complémentaire (typiquement constitué par deux rideaux de palplanches, convenablement ancrés dans le sol) présente l'inconvénient de ne pas être transparent à la houle et aux courants, lesquels provoquent, par effet d'épi, dès le début de la construction en mer, des modifications très rapides du faciès littoral, non seulement au voisinage de l'ouvrage lui-même (ce qui peut provoquer de grandes difficultés pendant sa construction), mais également à des distances importantes de celui-ci, lorsque le littoral est particulièrement instable et le transport solide important. Un troisième procédé, de plus en plus utilisé par l'industrie pétrolière, consiste à creuser, préalablement au tirage de la canalisation, une tranchée de section en général triangulaire, par tirage le long du tracé, d'une charrue équipée de moyens de positionnement et de guidage. La tranchée ainsi créée, stable aux profondeurs où les houles et courants n'ont pas d'effet sur les sédiments, ne l'est plus dans la zone littorale soumise au déferlement. Même si la canalisation est tirée le plus rapidement possible après le ratrait de la charrue, l'action de la mer a souvent pour effet, dans l'intervalle, de combler totalement ou partiellement la tranchée. Les inconvénients sont les mêmes que pour le procédé précédent. Un procédé plus perfectionné, mais plus coûteux, résulte de la combinaison des deux premiers : il n'offre pas non plus une pleine garantie de succès, notamment dans les zones à fort courant et fort transport littoral : la remontée des fonds, au voisinage de l'extrémité de l'ouvrage, peut être suffisamment rapide pour ne pas pouvoir être contrôlée par les moyens de dragage disponibles lors du tirage. Les forts remous se produisant à cet emplacement peuvent également avoir l'effet inverse et provoquer des affouillements préjudiciables à la stabilité des parois. Un autre procédé, rarement employé, fait appel à une drague pouvant opérer en mer ouverte (suceuse-porteuse). Il ne peut être utilisé avec succes que dans les zones où, au moins pendant le temps nécessaire à l'opération, tirage de la canalisation inclus, les conditions de mer sont telles que le retour de sédiments dans la souille draguée, reste suffisamment limité pour garantir le respect d'une profondeur minimale. Compte tenu des contraintes et des coûts de mobilisation et d'attente, ce procédé ne peut donc être employé économiquement que pour des ouvrages particuliers et dans les zones où des statistiques météorologiques fiables laiss nt présager avec une quasi-certitude l'existence d'une période de calmes de récurrence connue, ce qui limite singulièrement son champ d'application. Souvent, lorsque l'on est conduit à ensouiller la canalisation sous le sol sous-marin dans la zone située au delà de la zone de déferlement, (ce qui est généralement le cas), et que l'on a pour cela décidé d'utiliser un des procédés existants, l'on tente de poursuivre l'opération à des profondeurs aussi faibles que possible, et aussi loin que possible sur l'estran, en s'aidant,le cas échéant, de la marée haute. Mais ni les pompes submersibles de dragage, ni les émulseurs ne fonctionnent bien à faible profondeur, surtout dans une mer un tant soit peu agitée. Un résultat fréquent est que, dans la zone considérée, la canalisation ne peut pas être enterrée à la profondeur recommandable pour sa stabilité à long terme, et que son profil en long présente des courbures supérieures aux normes.Il peut arriver dans cette zone que la canalisation ne soit pas enterrée du tout sur des longueurs notables et qu'elle présente alors des portées libres inacceptables, rendant son ancrage ou sa protection artificielle indispensables, ce qui induit des coûts et des risques supplémentaires. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients des procédés connus, en proposant un procédé qui permette de poser une canalisation directement à la profondeur souhaitée dans la partie critique des zones littorales, sans être gêné par le déferlement et les effets de la houle et des courants, sans que ce procédé nécessite la mise en oeuvre de moyens complexes, et de manière à ce qu'il puisse être combiné avec tout autre procédé d'ensouillage en dehors de cette partie critique. Suivant l'invention, ce procédé est caractérisé par les étapes suivantes A/ on met en place dans le sol marin des éléments formant portiques que l'on dispose les uns contre les autres de façon à constituer une voûte s'étendant entre un point situé en général sur la terre et un point situé en mer et dont la paroi supérieure est située sensiblement au niveau du fond marin, B/ on engage sous l'intrados de la voûte près au point situé en général sur la terre, des moyens de dragage capables d'évacuer ie sol en place de manière à créer un tunnel, C/ on déplace ces moyens de dragage à l'intérieur du tunnel le long de moyens de guidage prévus à l'intrados de la voûte, D/ on tire à l'intérieur du tunnel au moyen d'un câble, la canalisation préalablement assemblée. Après avoir enlevé le sol en place (généralement du sable et des galets) sous la voûte composée d'éléments jointifs, on a réalisé à l'abri de celle-ci un passage qui permet de tirer la canalisation. Lors du tirage de celle-ci, les parois de la voûte protègent cette canalisation contre les effets de la houle et des courants, de sorte que cette dernière ne risque pas d'être soumise à des contraintes inacceptables. Grace à la stabilité de la voûte, donc du tunnel, la canalisation peut être posée à tout moment même en cas de conditions météorologiques adverses, et si on le désire, à une époque distincte de celle au cours de laquelle on a réalisé le tunnel. Les éléments juxtaposés formant la voûte réalisent autour du passage créé pour la canalisation, une paroi imperméable au sol environnant, de sorte que ce passage ne risque pas d'être comblé par ce sol qui est constamment en mouvement sous l'effet des courants et de la houle. Bien entendu, il n'est pas nécessaire que les parois de la voûte soient imperméables à l'eau. Comme les linteaux sont situés à une hauteur minime au-dessus du sol sous-marin, le transport solide littoral n'est pas perturbé, ce qui permet de constituer le tunnel longtemps avant le tirage, sans risques pour l'équilibre du littoral. La pose des éléments formant portiques ne présente pas de difficulté et ne nécessite pas l'emploi de moyens de manutention et de pose compliqués et onéreux. De plus, la voûte ainsi formée est parfaitement adaptée à recevoir, en les abritant, des moyens de dragage, lesquels peuvent être facilement déplacés à l'intérieur du tunnel grâce à des moyens de guidage prévus à l'intrados de la voûte. L'efficacité de cés moyens de dragage sera maximale puisqu'ils sont à la fois complètement protégés et exactement localisés. Selon un autre aspect de l'invention, l'installation pour la mise en oeuvre du procédé précité est caractérisée en ce que les éléments formant portiques comprennent à leur partie supérieure des moyens de suspension et de guidage des moyens de dragage. Le fait que ces moyens de suspension et de guidage soient disposés à la partie supérieure des éléments formant portiques présente les avantages considérables suivants Tout d'abord du fait de cette position, ceux-ci ne gênent pas la mise. en place des éléments précités dans le sol marin ou à son voisinage. Par ailleurs, ces moyens permettent la suspension et le guidage de moyens de dragage depuis la terre jusqu'à l'extrémité opposée du tunnel, sans qu'il soit nécessaire de recourir à la mise en oeuvre dans le tunnel, au fur et à mesure de son excavation, de structures assurant les mêmes fonctions, ce qui nécessiterait l'emploi d'aides extérieures telles que des plongeurs ou des robots sous-marins. Selon une version préférée de l'invention, l'installation est caractérisée en ce que les moyens de dragage comprennent un dispositif pour draguer et/ou aspirer le sol contenu à l'intérieur du tunnel, ce dispositif comportant une tubulure pour évacuer le sol vers l'extérieur du tunnel. Ce. dispositif suspendu et guidé à la partie supérieure du tunnel se déplace en continu dans celui-ci et rejette le sol vers l'extérieur. Ce dispositif peut être tiré ou poussé à l'intérieur du tunnel. Il peut également être motorisé et son- déplacement peut être commandé à distance depuis la terre. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description ci-après. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une zone littorale montrant la mise en place d'une passerelle servant à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 montrant l'étape de la mise en place des éléments formant portiques en vue de la réalisation de la voûte, - la figure 3 est une vue analogue à la figure 2 montrant la vote terminée, celle-ci étant partiellement arrachée, un dispositif de dragage étant introduit sous cette voûte, et l'exploration du tunnel étant commencée, - la figure 4 est une vue en coupe analogue à la figure 3, montrant l'étape de tirage de ia canalisation dans le tunnel. - la figure 5 est une vue en coupe transversale à échelle agrandie du tunnel, montrant les moyens de dragage et les moyens de suspension et de guidage de ceux-ci, - la figure 6 est une vue en coupe suivant VI-VI de la figure 5. Les figures 1 à 4 illustrent le procédé pour installer une canalisation par tirage sous le niveau du fond marin 1 dans un zone littorale constituée de sols meubles tels que du sable et des galets, soumis aux effets de la houle et des courants. La ligne en pointillés AB montre le tracé suivant lequel -on désire poser la canalisation. Ce tracé s'étend à une profondeur suffisante en-dessous du fond marin 1 pour que la canalisation soit maintenue par un sol stable, c'est-àdire insensible aux effets de la houle- et des courants les plus forts. Dans une première étape, on met en place dans le sol marin 5 des éléments 2 formant portiques (voir figure 2) que l'on dispose les uns contre les autres de façon à constituer une voûte 3 s'étendant entre un point C situé sur la terre mais proche de la mer et le point B situé en mer. Les éléments 2 sont dimensionnés et enfoncés dans le sol 5 jusqu'à une profondeur telle que leur extrémité soit solidement enfouie dans le sol stable et que la paroi supérieure 2a de ces éléments soit située sensiblement au niveau du sol en place. Dans une deuxième étape, on engage à l'intérieur du tunnel 3a (voir figure 3) près du point C des moyens de dragage 6 capables d'évacuer le sol 5 contenu dans le tunnel 3a. On déplace ces moyens de dragage 6 à l'intérieur du tunnel 3a, le long de moyens de guidage qui seront décrits plus loin, prévus à la partie supérieure 2a de la voûte 3. Dans une dernière étape, on tire à l'intérieur du tunnel 3a, au moyen d'un câble 7, la canalisation 8 préalablement assemblée, comme indiqué sur la figure 4. Sur cette figure 4, on voit que le câble 7 est engagé à l'intérieur du tunnel 3a et est tiré par un treuil 9 situé à terre. La canalisation 8 est elle-même préassemblée et est échouée sur le fond marin 1 au-delà de l'entrée du tunnel 3a située au point B. Dans l'exemple illustré par les figures 1 à 4, avant la mise en place des éléments 2 formant portiques, on réalise au-dessus et éventuellement au-delà du tracé s'étendant entre les points A et B et au-dessus du niveau de la mer 10, -une passerelle 11 destinée à supporter un engin 12 de manutention et pour la mise en place des éléments 2 formant portiques. Cette passerelle 11 comprend des montants verticaux 13 enfoncés de part et d'autre du tracé AB. Dans l'exemple illustré par la figure 2, l'engin 12 est une grue supportant un vibrofonceur 14 qui permet d'enfoncer les éléments 2 dans le sol marin 5. Dans un autre exemple, non représenté, la mise en place des éléments 2 formant portiques peut être effectuée à l'avancement, par un engin sous-marin se guidant sur des éléments déjà mis en place. Avant évacuation du sol de l'intérieur du tunnel 3a, on ferme l'extrémité de la voûte 3 au point B par une porte 15 pour éviter que le sol meuble situé au voisinage de l'extrémité de la voûte 3 pénètre à l'intérieur du tunnel 3a. Cette porte 15 est enlevée avant de tirer la canalisation 8 à l'intérieur du tunnel 3a. Par ailleurs, avant de tirer la canalisation 8 à l'intérieur du tunnel 3a, on réalise, devant l'extrémité B côté mer de celui-ci, une excavation 16 pour dégager l'entrée du tunnel et réaliser un fond de fouille dont le profil s'adapte au profil dragué à l'intérieur du tunnel et corresponde au profil désiré pour la canalisation 8 au moment du tirage. Cette excavation 16 peut être réalisée au moyen d'une pompe submersible de dragage 17 commandée au moyen d'un chariot 18 circulant sur la passerelle 11, comme indiqué sur la figure 4, ou suspendu à la grue 12, si l'on désire draguer au-delà de l'extrémité de cette passerelle. Comme on le voit plus en détail sur l'exemple de réalisation représenté sur les figures 5 et 6, les éléments 2 formant portiques et, dans leur ensemble, voûte, sont constitués chacun par deux montants verticaux. 2b tels que des palplanches sur lesquels est fixé de façon amovible ou non un linteau 2a, ou plus généralement des éléments 2 formant portique. Conformément à une particularité importante du dispositif selon l'invention, les moyens de suspension et de guidage des moyens de dragage 6 font partie intégrante du linteau 2a. Autrement dit, avant la mise en place des éléments 2, la face intérieure des linteaux 2a comporte déjà les moyens de suspension et de guidage précités. Chaque face intérieure 2c d'un linteau 2a comporte une fraction desdits moyens de suspension et de guidage, de sorte que lorsque l'ensemble de la voûte 3 est mis en place, ces fractions de moyens de suspens ion et de guidage forment un chemin de suspension et de guidage apte à permettre un déplacement en continu des moyens de dragage. Dans l'exemple représenté, chaque face intérieure 2c d'un linteau 2a porte deux flasques 19 sensiblement parallèles et perpendiculaires à cette face. Chacune de ces flasques 19 porte sur sa face intérieure 19a, des tiges parallèles 20 disposées en regard des tiges situées sur l'autre flasque. La disposition de ces tiges 20 est telle que celles-ci sont régulièrement espacées lorsque les éléments 2 formant portique sont assemblés les uns contre les autres, comme indiqué sur la figure 6. Entre ces tiges 20 est disposé un chariot 21 supportant les moyens de dragage 6 et portant des roues dentées 22 s'engrenant avec les tiges 20 prévues sur les flasques 19. Ce chariot 21 comporte à sa partie inférieure un crochet 23 auquel est fixé une pompe submersible de dragage 24 dont le rotor d'aspiration 25 est entraîné suivant un axe vertical par un moteur électrique 26. La pompe 24 comporte une tubulure 27 d'évacuation des déblais raccordée à une tuyauterie 28 flexible qui débouche à l'extérieur du tunnel, par exemple sur la terre 4 (voir figure 3). On peut lui adjoinre, si nécessaire, des moyens de désagrégation des sols s'ils sont trop compacts pour être simplement aspirés. Le déplacement du chariot 21 sur les tiges 20 servant à le supporter et le guider est commandé par un moteur hydraulique 29 relié aux roues dentées 21 par des transmissions 30. Pour supporter le poids des moyens de dragage 6 et résister aux actions extérieures, le linteau 2a est renforcé sur sa face intérieure par des nervures 31 en forme d'équerre s'étendant entre chacun des bords du linteau et chaque flasque 19. L-a face extérieure du linteau 2a est en outre renforcée par des nervures transversales 32. Pour mettre en place les moyens de dragage 6 au voisinage de l'entrée C du tunnel 3a, on creuse à cet endroit une excavation 33 (voir figure 3) pour la dégager. On place le chariot 21 dans le chemin de guidage constitué par les tiges 20. I1 suffit ensuite d'accrocher au chariot 21, les moyens de dragage 6, puis de commander la mise en marche du moteur 29 du chariot 21 et du moteur 26 de la pompe 24. Le chariot 21 avance alors sur les tiges 20 qui constituent une sorte de crémaillère permettant au chariot 21 de progresser sans patinage des roues dentées 22. a pompe 24 aspire les déblais et les rejette vers l'extérieur du tunnel 3a par le tuyau 28. qn crée ainsi à l'intérieur du tunnel 3a un passage de section suffisante pour le tirage ultérieur de la canalisation 8. Alternativement, ce rejet peut être effectué à travers des orifices munis de clapets ménagés à intervalles convenables dans le toit du tunnel 3a. Lors du tirage de la canalisation 8 à l'intérieur du tunnel 3a, celle-ci est protégée des effets de la houle et des courants, de sorte qu'elle ne risque pas d'être soumise à des contraintes inacceptables. De plus, la progression de la canalisation à l'intérieur du tunnel 3a ne risque pas d'être perturbée par les sédiments déplacés par les courants et la houle, puisque la voûte 3 est imperméable au passage de ces sédiments, lesquels ne pourront donc que transiter au-dessus du passage. En fin de tirage de la canalisation 8 dans le tunnel 3a, la voûte 3 peut être démontée au moyen de l'engin 12. Après démontage de la voûte 3, la canalisation 8 est rapidement recouverte de sable sous l'effet de la houle et des courants. Alternativement, elle pourra être recouverte au fur et à mesure du démontage du tunnel, en utilisant les moyens de dragage 6 suspendus à l'engin de manutention 12. En fin d'opération, la passerelle 11 peut être démontée. La partie inférieure de certains montants 13 de cette passerelle 11 peut être laissée en place pour servir de butée latérale à la canalisation 8, si nécessaire. Les principaux avantages du procédé et de l'installation que l'on vient de décrire sont les suivants La mise en place et le déplacement des moyens de dragage 6 à l'intérieur du tunnel 3a n'exigent aucun moyen compliqué et onéreux ni aucune aide extérieure telle que celle de plongeurs. Ce résultat est obtenu grâce à la présence de moyens de suspension et de guidage particuliers sur la face interne des linteaux 2a de la voûte 3. La mise en place de la canalisation 8 à l'intérieur du tunnel 3a n'est nullement gênée par la houle et les courants. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation que l'on vient de décrire et on peut apporter à celui-ci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, la structure et la forme des éléments 2 composant la voûte 3 peuvent être modifiées, pourvu qu'elles permettent de réaliser une voûte résistant aux effets du courant et de la houle et imperméable au sable qui 1 ' environne. Par ailleurs, les moyens de suspension et de guidage des moyens de dragage peuvent être modifiés pourvu que ceux-ci soient prévus à l'avance à la partie supérieure des éléments 2 formant la voûte, qu'ils ne gênent pas la mise en place de ces éléments 2, et qu'ils permettent d'obtenir un chemin de suspension et de guidage continu compatible avec la déclivité du fond marin 1 comme le montrent les figures 1 à 4, qui implique des décalages de niveau entre les parties supérieures 2a des éléments 2. REVENDICATIONS 1. Procédé pour installer une canalisation (8) par tirage sous le niveau du fond marin (1) dans les zones littorales constituées de sols meubles (5) et soumises aux effets de la houle et des courants, caractérisé par les étapes suivantes A/ on met en place dans le sol marin (5) des éléments (2) formant portiques que l'on dispose les uns contre les autres de façon à constituer une voûte (3) s'étendant entre un point (A) en général sur la terre (4) et un point (B) situé en mer et dont la paroi supérieure (2a) est située sensiblement au niveau du fond marin (1), 8/ on engage sous l'intrados de la voûte (3) près du point (A) des moyens de dragage (6) capables d'évacuer le sol (5) en place de manière à créer un tunnel (3a), C/ on déplace ces moyens de dragage (6) à l'intérieur du tunnel (3a) le long de moyens de guidage (19, 20) prévus à la partie supérieure (2a) de la voûte (3), D/ on tire à l'intérieur du tunnel (3a) au moyen d'un câble (7), la canalisation (8) préalablement assemblée. 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que, avant la mise en place des éléments (2) formant portiques, on réalise au-dessus du tracé s'étendant entre les points (A) et (B), une passerelle (11) destinée à supporter un engin (12) de manutention et pour la mise en place des éléments (2) formant portiques, accolés pour former la voûte (3). 3. Procédé conforme à i'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on ferme l'extrémité de la voûte (3) au point (B) par une porte (15) que l'on enlève avant de tirer la canalisation (8) à l'intérieur du tunnel (3a). 4. Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, avant de tirer la canalisation (8) à l'intérieur du tunnel (3a), on réalise, devant I'extrémité (B) en mer de celui-ci, une excavation (16) pour dégager l'entrée du tunnel et réaliser un fond de fouille dont le profil s'adapte au profil dragué à l'intérieur du tunnel et correspond au profil désiré pour la canalisation (8) en place. 5. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les éléments (2) formant portiques comprennent à leur partie supérieure (2a) des moyens (19, 20) de suspension et de guidage des moyens de dragage (6). 6. Installation conforme à la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens de dragage (6) comprennent un dispositif (24) pour draguer et/ou aspirer le sol (5) contenu à l'intérieur du tunnel (3a), ce dispositif comportant une tubulure (27) pour évacuer le sol vers l'extérieur du tunnel (3a). 7. Installation conforme à l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que les moyens de suspension et de guidage sont prévus sur la face intérieure (2c) d'un linteau (2a) qui constitue la partie supérieure des éléments (2) formant portiques. 8. Installation conforme à la revendication 7, caractérisée en ce que chaque face intérieure (2c) d'un linteau (2a) comporte une fraction desdits moyens (19, 20} de suspension et de guidage, de sorte que lorsque l'ensemble de la voûte (3) est mis en place, ces fractions de moyens de suspension et de guidage forment un chemin de suspension et de guidage apte à permettre un déplacement en continu des moyens de dragage (6) à l'intérieur du tunnel (3a). 9. Installation conforme à la revendication 8, caractérisée en ce que chaque face intérieure (2c) d'un linteau (2a) porte deux flasques (19) sensiblement parallèles et perpendiculaires à cette face, chacune de ces flasques portant sur sa face intérieure des tiges parallèles (20) disposées en regard des tiges situées sur l'autre flasque, la disposition de ces tiges (20) étant telle que celles-ci sont régulièrement espacées lorsque les éléments (2) formant portique sont assemblés les uns contre les autres et en ce qu'entre ces tiges (20) est disposé un chariot (21) supportant les moyens de dragage (6), ce chariot portant des roues dentées (22) s'engrènant avec les tiges (20) prévues sur les flasques (19). 10. Installation conforme à l'une des revendications 7 à 9, caractérisée en ce que les moyens de dragage (6) sont supportés par un chariot (21) dont le déplacement est guidé par lesdits moyens de suspension et de guidage (19, 20). 11. Installation conforme à la revendication 10, caractérisée en ce que le chariot (21) est motorisé, des moyens étant prévus pour commander son déplacement à distance.