Brevet FR2649428A1 — publié le 19910111

Eléments composants de structures de défense contre l'érosion, structure résultante et procédé d'armature et de mise en place de ladite structure La présente invention concerne des systèmes protecteurs de côtes, taille-mer, talus, digues, dunes et similaires, et concerne plus parti- culièrement des perfectionnements apportés aux éléments composants de structures de défense contre l'érosion, le procédé d'armature et de mise en place de ladite structure ainsi que la structure qui en ré- sulte. Le but final de l'invention est de fournir un moyen destiné à s'opposer à l'action destructrice des agressions physiques extérieures vents, eaux, etc., - sur les côtes, talus, taille-mer, digues et dunes. Les agents physiques qui attaquent et détériorent ce type de côtes sont de deux types: ceux qui sont internes, en raison du phénomène de siphonage et d'entaillage des talus par la présence de tensions tangen- tielles; et ceux qui sont externes et dans lesquels intervient l'ac- tion érosive du vent, de la houle, de la pluie, des marées et de leur action combinée. Traditionnellement, dans le cas de la défense des côtes, on a utilisé des brise-lames constitués par des assemblages de blocs de pierre, et des murs verticaux en blocs de pierre, des murs de retenue en béton armé et des barrières en palplanches verticales, selon leurs divers types. Dans des régions telles que la Mésopotamie et la pampa humide de l'Argentine par exemple, o les sols peuvent s'éroder et o il n'existe pas de défense naturelle constituée par des assemblages de pierres (ou du moins quand elle ne peut pas être réalisée à bas prix), on a utilisé de façon générale une défense en palplanches métalliques et en béton, ancrées par des raidisseurs à poids d'ancrage spéciaux. La difficulté de ce procédé consiste dans le fait que lorsqu'il s'agit de parois verticales, les poussées actives et passives des solides doivent être équilibrées par des efforts du raidisseur, généralement soumis à d'importantes attaques corrosives, ou bien la houle "lave" les fines particules en les entraînant depuis les -2- ouvertures existant entre les palplanches. Les deux phénomènes ou l'action simultanée de ceux-ci réduit la durée de vie utile de la défense, ou encore oblige à avoir recours à des travaux d'entretien coûteux. Une autre difficulté importante de ce procédé connu vient de sa complexité et du coût élevé de sa construction. La défense des cStes pouvant être soumises à érosion constitue un chapitre très important de tout ouvrage hydraulique, de récupération de terres basses ou d'ouvrages portuaires. Elle mérite d'y porter attention en premier lieu du fait de la sécurité élevée qu'elle doit offrir pour la côte, et en second lieu - notamment quand il s'agit de zones ne comportant pas d'agrégats de pierres naturelles - du fait du coût élevé de son étude et de sa mise en oeuvre. Dans le cas des défenses au moyen de palplanches ancrées métalliques et/ou en béton, et en dehors des problèmes précédemment mentionnés, l'exécution est en général la cause de grandes difficultés, raison pour laquelle la technique pour la mener à bien est très spécialisée et en général coûteuse. Ceci est encore aggravé par le fait qu'il est impossible de détecter des défauts ou des failles cachés dans la construction, quand l'ouvrage est terminé. Ce qui vient d'être exposé, ajouté au caractère d'équilibre instable de ce type de structures connues, a été la raison qui a mené aux recherches et à la mise au point du nouveau système de l'invention, grâce auquel on obtient des avantages significatifs d'ordre pratique, parmi lesquels: a) un équilibre stable de l'ouvrage de défense; b) une rapidité d'exécution, c) un transport et une manutention faciles des matériaux constitutifs, d) la facilité de l'exécution sans avoir besoin d'équipes spéciales, e) bas coûts des matériaux et de l'exécution de l'ouvrage, f) détermination facile des défauts cachés. Le but de l'invention est de permettre la défense côtière en adoptant un talus ou un profil présentant par lui-même un équilibre - 3- stable; ceci signifiant que l'angle de pente par rapport à l'horizontale est inférieur à celui du talus naturel du matériau de la côte ou du matériau de remblais. En raison de l'action d'agents externes de type dynamique (houle), il est nécessaire de doter ce talus d'une protection contre les éboulements localisés aux points de contact avec l'eau en mouvement, et pour réaliser la protection, on a recours à des éléments de maçonnerie que l'on décrira plus loin et dont la finalité consiste à armer un tramage ou un maillage en béton qui reçoit et dissipe l'énergie transmise par les vagues sur la c8te, en même temps qu'elle empêche par son propre poids les ruptures ou érosions mentionnées. Cela étant, au cours d'étapes expérimentales effectuées dans le cadre de ladite invention et si le comportement des blocs et de la structure résultante a bien été ce qui était prévu, quelques problèmes se sont cependant posés concernant l'armature de la structure en soi, car il est difficile de réaliser l'assemblage sur le lit d'assise en tenant compte du fait que cette armature est destinée à être disposée au-dessous de l'eau. Cette difficulté a conduit à avoir recours à divers moyens pour mettre la structure en place sur le site, par exemple de l'armer en dehors de l'eau, de la faire glisser sur le talus même qu'elle doit protéger, ce qui complique le contr8le de la position finale adoptée et entraîne la possibilité que cette défense soit mise en place dans des conditions mauvaises. Un autre moyen pour que la mise en place soit meilleure a consisté à procéder à un endigage de la zone de mise en place sur la c8te, de diminuer la quantité d'eau ou de l'éliminer pour travailler en digue à sec, et la structure étant mise en place, de l'armer -"in situ" et ensuite de noyer la zone pour que l'on puisse continuer de travailler normalement. Cependant, il convient de dire que ce système est extrêmement difficile à mettre en oeuvre et de coût élevé, et qu'il réduit les régions d'application notablement à celles de profondeur limitée. L'invention à laquelle il est fait référence dans la présente description propose, en dehors du nouveau bloc, une solution ingénieuse - 4 2649428 au problème posé, grâce à une méthode d'armature et de mise en place permettant d'enfiler les blocs et de les hisser à l'état pré-accouplé alors que dans le même temps on fait descendre la totalité de la struc- ture assemblée jusqu'à ce qu'elle repose dans une orientation correcte et préétablie sur le lit correspondant. Grâce à de nouveaux éléments d'enfilage prévus pour les blocs - qui ne modifient pas le reste de la structure en ce qui concerne les moyens d'assemblage réciproque - l'avantage est de pouvoir armer l'as- semblage sur terre, en peu de temps, pour un bas coût et éventuellement de pouvoir dans le même temps mettre en place cette défense à des pro- fondeurs plus importantes. Pour toutes les raisons qui précèdent, on peut imaginer que les- dits perfectionnements peuvent être mis en oeuvre, aussi bien en ce qui concerne le nouveau bloc de défense en tant que tel que la structure résultant de son armature et la méthode ou procédé d'armature et de mise en place, quelle que soit la catégorie o la finalité qu'on leur donne, ou en ce qui concerne les caractéristiques qui les définissent, tout aussi bien pour la défense contre l'érosion de tout type de c8te, jetée, talus, terre-plein, taille-mer, etc. Pour atteindre les buts indiqués, les éléments composants des structures de défense contre l'érosion comprennent un bloc dont la forme en plan, qui est de configuration en "double T", est constituée par une paroi intermédiaire délimitée par des parois transversales qui, à la manière de talons de jonction, se terminent par des faces obliques qui définissent des cavités se rétrécissant graduellement vers leur embouchure, équivalant à la somme des épaisseurs des parois transversa- les de deux éléments successivement adossés en chatne, qui peuvent y être insérés conjointement à la manière d'un encastrement mâle. Dans un mode de réalisation plus particulier, chaque bloc comprend au moins un trou traversant en direction longitudinale, formant un passage pour un moyen de liaison enfilé dans les différents blocs qui constituent la structure de défensive. En ce qui concerne la structure de défense contre l'érosion, for- mée par les blocs susmentionnés, elle se caractérise par le fait que les blocs qui sont accouplés entre eux et constituent des enchaînements - 5 - 2649428 par assemblages réciproques, résistent à la traction en direction de leurs axes orthogonaux et résistent au cisaillement selon l'un de ces axes qui correspond à la direction de la marée, formant des rangées dans lesquelles sont respectivement alignés les trous longitudinaux des blocs, en contituant dans chaque rangée un passage cont-inu commun à tous ces blocs, ces passages continus de chaque rangée étant traversés par un câble qui y est enfilé et qui relie en outre les diverses ran- gées de blocs entre elles, par l'intermédiaire de parties coudées extrê- mes dudit câble dans les zones de transition entre les passages. En final, le procédé d'armature et de mise en place de la struc- ture de défense se caractérise en ce qu'il comprend les étapes suivan- tes: disposer les divers blocs composants d'une même structure de façon à former des rangées de blocs assemblés respectivement entre eux et également des liaisons entre rangées; faire passer dans les passa- ges continus un câble en acier en formant des parties coudées dudit câble aux extrémités de chaque sortie desdits passages de manière que le câble enfilé soit configuré en plan sous une forme en "zigzag"; bloquer les extrémités dudit câble de manière à les immobiliser vis-à- vis de la structure de défense; par ailleurs construire une ossature portante, de dismensions compatibles avec celles de la structure de défense, et les relier l'une à l'autre; former dans le lit de mise en place de la structure une chape en matériau perméable et. filtrant; finalement soulever la structure en la suspendant à l'ossature susmen- tionnée et la faire descendre jusqu'au lit de mise en place susmention- né, en la laissant s'appuyer sur ce dernier après avoir orienté préala- blement l'un des axes des divers blocs selon la direction de la marée. Pour mieux faire comprendre l'invention et le but qu'elle vise, celle-ci est représentée sur diverses figures o l'on a représenté des modes de réalisation préférés; tout ceci.à titre d'exemple seulement et non limitatif, dessins dans lequels: la figure 1 est une vue en plan d'un bloc ou d'un élément type faisant partie de la structure, selon l'un de ses modes de réalisation non limitatifs, permettant de comprendre sa configuration de base en "double T" et en observant la présence des éléments d'accouplement de tête ainsi que des biseaux latéraux destinés à améliorer l'ajustement, - 6 - -2649428 la figure 2 est une vue en coupe transversale de ce bloc, selon le plan II-II de la figure 1, la figure 3 est une vue en coupe longitudinale du bloc, selon le plan III-III de la figure 1, la figure 4 représente schématiquement un détail d'une digue ar- mée, la structure protectrice étant disposée en talus sur une base perméable et filtrante, la figure 5 est une vue en plan de la structure armée, donnant une idée claire de la manière selon laquelle les éléments composants sont accouplés en formant des chaînes résistant à la traction dans le sens de leurs axes orthogonaux (vois les flèches), de même qu'une vue en coupe selon la direction de l'un de ces axes, qui correspond par ail- leurs à la direction des marées, la figure 6 est une vue en élévation de l'un des blocs selon la présente invention, qui montre la présence des trous longitudinaux d'enfilage, la figure 7 est une vue en coupe transversale du bloc selon le plan II-II de la figure 1, montrant clairement la présence du trou longitudinal susmentionné, la figure 8 est une vue en coupe longitudinale du même bloc, selon le plan III-III de la figure 1, permettant de comprendre notamment la manière selon laquelle s'étend le trou longitudinal d'enfilage, sur la totalité de la longueur du bloc et se terminant par des extrémités ouvertes, la figure 9 représente en détail et en plan la structure de dé- fense armée, avec les blocs des figures 1 à 3 réciproquement encastrés les uns dans les autres, et en outre reliés par un câble continu inséré dans tous les trous mentionnées de chaque file de blocs, et la figure 10 représente de façon schématique la manière selon laquelle la structure de défense et son ossature portante sont soule- vées par un treuil en vue de sa mise en place sur le lit se trouvant sous l'eau. Sur les diverses figures, les mêmes références désignent des par- ties similaires ou correspondantes, en ayant indiqué par des lettres les divers éléments formant l'ensemble. Ces références correspondant à ce qui suit: 7- - 2649428 (a) - élément ou bloc composant (b) - structure de défense ou protectrice, composée des blocs (a) (c) - masse d'eau (d) - moyens de déplacement pour la mise en place de (b) en (c) (1) - paroi intermédiaire du bloc (1') biseau ou chanfrein d'aJustage de (1) (2) - parois transversales en "T" de (a) (2') - biseau ou chanfrein d'aJustage de (2) (3) - talons obliques de retenue délimitant des cavités (4) - trou traversant longitudinal de (a) (4') - câble en acier galvanisé (5-5') - accouplement mâle-femelle (6) chape de matériau perméable et filtrant (membrane géotextile) (6') ossature portante (7) - talus ou lit d'appui (8) terminaisons de (4') (9) organe de retenue anti-glissement. De façon générale, la digue b est constituée par une structure formée par des éléments a, raccordés les uns aux autres pour former des maillages présentant au moins une résistance à la traction et au cisail- lement dans la direction qui correspond à celle de la marée (figure 4). Cette structure protectrice b se dispose sur une chape 6 en un matériau perméable et filtrant qui permet le passage de l'eau mais qui empêche l'entraînement de particules de terre ou autres matériaux 7 du talus qu'elle protège. Plus particulièrement et comme on peut le voir sur les figures, selon l'un des modes de réalisation préférés et non limitatifs, le matériau perméable et filtrant est formé par une membrane géotextile 6 qui revêt un talus de terre et qui pénètre graduellement depuis la c8te 7 dans la masse d'eau et sur une profondeur suffisante, et par dessus laquelle est placée la structure protectrice b, figure 4. On a désigné par 9 un organe pénétrant dans le talus à la partie haute de la structure et formant moyen anti-glissement. Selon le mode de réalisation des figures 1 à 3, les éléments qui 35. composent cette structure de défense b comprennent des blocs a en béton ou matériau similaire approprié, qui ont en plan la configuration d'un - 8 "double T", et formés par une paroi intermédiaire I délimitée par des parois transversales 2 qui se prolongent plus en delà des faces fronta- les de la première indiquée, et qui présentent à l'intérieur des faces obliques 3 formant des talons de retenue et d'assemblage sous forme de cavités dont la section se réduit graduellement vers l'embouchure. Les faces extrêmes des parois transversales 2 comprennent des biseaux ou des chanfreins 2' en vue de leur ajustage réciproque avec d'autres blocs a alors que les bords longitudinaux de la paroi intermé- diaire 1 présente de leur côté d'autres biseaux ou chanfreins I en vue d'un ajustage identique, dans le même but (figure 1 et 2). La section en plan de chaque cavité délimitée par les faces 3 est équivalente à la somme des épaisseurs des parois transversales et de celles qui sont correspondantes et opposées de deux éléments a successi- vement adossés en chaîne et reliés par leurs accouplements mâle-femelle 55', par lesquels ils peuvent être reliés conjointement à la manière d'encastrements mâles. Comme on le voit sur les figures 6 à 9, chaque bloc a a la particu- larité de comprendre au moins un trou traversant 4 qui est orienté dans la direction longitudinale de chaque bloc a et débouche sur les faces extrêmes des parois transversales 2, chaque trou longitudinal 4 ainsi disposé constituant un moyen de réception d'un moyen de liaison enfilé pour les divers blocs a qui constituent la même structure de défense b, figures 6 à 8. Les éléments sont accouplés les uns aux autres à la manière repré- sentée aux figures 5 et 9, la structure b étant ainsi assemblée de façon à résister au cisaillement grâce aux zones d'accouplement des talons 2 dans les rainures 3; et à la traction selon leurs axes ortho- gonaux, dont l'un correspond à la direction de la marée, ce qui fait que ladite structure est suffisamment résistante et protège de façon adéquate la cSte du talus 7 sur lequel elle est appliquée. Dans le cas du mode de réalisation perforé des figures 6 'à 8, et pour armer ladite structure b, -les blocs a qui composent une même file restent alignés en étant reliés réciproquement et disposés sous une forme telle que leurs trous longitudinaux respectifs 4 sont maintenus en alignement, formant un passage commun à tous les blocs, ce qui per- met de faire passer un câble en acier galvanisé 4' dont la fonction est 9de faciliter la manutention et de permettre la mise en place de la structure en l'abaissant dans l'eau c. Le câble 4' est inséré en zigzag dans les diverses conduites ou perforations 4, en formant des parties coudées d'extrémité et se têrmi- nant de façon que ses parties terminales 8 soient fixées-de manière à ne pas pouvoir se déplacer ou se dégager de leur position d'insertion dans les blocs a, figures 5 à 9. En raison du fait qu'entre un élément a et un autre qui lui est raccordé se forme toujours un joint - constitué par un espace vide o le reflux de l'eau peut entraîner des particules de sol et produire un débitage audessous du maillage en béton b et au-dessus du talus 7 ou de la côte, il convient de mettre en place une membrane géotextile en polypropylène constituant un filtre. Finalement, il convient de remplir les joints avec du sable moyen ou grossier, ce qui permet d'obtenir une liaison entre les moellons a.- On prépare par ailleurs une ossature portante 6' pour la structure b, et on soulève l'ensemble formé par a et b au moyen d'un dispositif élévateur (treuil, grue, etc.) indiqué en d, ce qui permet ainsi de soulever et de faire descendre l'ensemble formé par l'armature de blocs défensifs a reliés les uns aux autres jusqu'à l'emplacement sur le lit de la masse d'eau c o il doit être déposé (figure 10). Il est clair que dans la pratique il est possible de prévoir selon la présente invention des modifications en ce qui concerne certains détails de construction et de forme, sans s'écarter des principes fonda- mentaux indiqués clairement ci-dessus. -o 10 - 2649428 REVENDICATIONS 1. Elément composant de structure de défense contre l'érosion, caractérisé en ce qu'il comprend un bloc (a) dont la forme en plan, qui est de configuration en "double T", est constituée par une paroi inter- médiaire (1) délimitée par des parois transversales (2) qui, à la ma- nière de talons de jonction, se terminent par des faces obliques (3) qui définissent des cavités se rétrécissant graduellement vers leur embouchure, équivalant à la somme des épaisseurs des parois transversa- les (2) de deux éléments (a) successivement adossés en chatne, qui peuvent y être insérés conjointement à la manière d'un encastrement mâle. 2. Elément composant de structure de défense contre l'érosion selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bloc (a) comprend au moins un trou traversant (4) en direction longitudinale, formant un passage pour un moyen de liaison (4') enfilé dans les différents blocs (a) qui constituent la structure de défense (b). 3. Structure de défense contre l'érosion formée en utilisant des éléments selon les revendidations 1 et 2, caractérisée en ce que chaque bloc (a) comprend dans sa direction longitudinale un trou (4) ouvert aux deux extrémités, qui traverse de façon continue la totalité de la largeur de la paroi intermédiaire (1) et se prolonge à travers les parois transversales (2) pour terminer en débouchant sur les faces de tête des parois transversales, constituant un passage pour un câble de liaison (4') enfilé dans les différents blocs qui constituent la même structure de défense. 4. Structure de défense contre l'érosion formé en utilisant des éléments selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs éléments pouvant être accouplés les uns aux autres, et qui constituent un assemblage dont les éléments sont enchaînés réciproque- ment les uns aux autres, qui résistent à la traction dans la direction de leurs axes orthogonaux et qui résistent au cisaillement le long de l'un de ces axes qui correspond à la direction de la marée, ladite structure s'appuyant sur une chape en matériau perméable et filtrant (6). 5. Structure de défense contre l'érosion formée en utilisant les éléments selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée - 11- 2649428 en ce qu'on dispose la structure (b) de façon qu'elle recouvre un talus (7) qui pénètre graduellement dans la masse d'eau, jusqu'à une profon- deur suffisante, avec intercalage d'une chape en un matériau perméable et filtrant (6). 6. Structure de défense contre l'érosion selon les revendications 4 et 5, caractérisée en ce qu'on dispose la structure (b) de façon à recouvrir un talus (7) qui pénètre graduellement dans la masse d'eau (c) jusqu'à une profondeur. suffisante, avec intercalage d'une chape en un matériau filtrant (6), la structure comprenant au moins un organe qui fait saillie à l'intérieur du talus, et pénètre jusque dans la zone correspondant à sa côte la plus haute, en qualité de moyen de retenue anti-glissement. 7. Structure de défense contre l'érosion formée en utilisant des éléments selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est dispo- sée de façon à former une paroi horizontale, avec intercalage d'une chape en matériau perméable et filtrant (6). 8. Structure de défense contre l'érosion selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que le matériau perméable et filtrant est constitué par une membrane géotextile. 9. Structure de défense contre l'érosion formée en utilisant les éléments selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les blocs qui sont accouplés entre eux et constituent des enchaînements par assemblages réciproques, qui résistent à la traction dans la direction de leurs axes ohthogonaux et résistent au cisaille- ment le long de l'un de ces axes qui correspond à la direction de la marée, forment des rangées dans lesquelles sont respectivement alignées les trous longitudinaux (4) des blocs (a), en constituant dans chaque rangée un passage continu, commun à tous les blocs, ces passages conti- nus (4) de chaque rangée étant traversés par un câble qui y est enfilé (4') et qui relie en outre les diverses rangées de blocs (a) entre elles, par l'intermédiaire de parties coudées extrêmes dudit câble (4') dans les zones de transition entre un passage et un autre. 10. Procédé pour armer et mettre en place la structure de défense selon l'une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: disposer les divers blocs compo- sants (a) d'une même structure (b) de façon à former des rangées de - 12 - 2649428 blocs (a) assemblés respectivement entre eux et également par des liai- sons entre rangées; faire passer dans les passages continus formés par les trous (4) des blocs (a) un câble en acier (4') en formant des par- ties coudées dudit câble (4') aux extrémités de chaque sortie desdits passages de manière que le câble enfilé (4') soit configuré en plan sous une forme en "zigzag", bloquer les extrémités dudit câble (4') de manière à les immobiliser vis-à-vis de la structure de défence (b), par ailleurs construire une ossature portante (6'), de dimensions compati- bles avec celles de la structure de défense (b), et les relier l'une à l'autre, former dans le lit de mise en place (c) de la structure (b) une chape en matériau perméable et filtrant (6), finalement soulever la structure (b) en la suspendant à ladite ossature (6') et la faire des- cendre jusqu'au lit de mise en place (c), en la laissant s'appuyer sur ce dernier après avoir orienté préalablement l'un des axes des divers blocs (a) selon la direction de la marée.