Brevet FR2682701A1 — publié le 19930423

CAISSON FLOTTANT L'invention concerne un caisson flottant utilisable pour l'entretien et/ou la réparation sous le niveau des eaux de parois, de murs de quai ou d'ouvrages analogues. D'une façon générale, l'accès pour travaux, par exemple travaux de maçonnerie, d'une paroi verticale normalement immergée nécessite soit une opération d'assèchement, naturelle ou artificielle, soit le recours à des opérateurs spécialistes tels que plongeurs ou scaphandriers. L'invention a pour but de proposer un dispositif permettant au personnel d'entretien de travailler hors d'eau et à l'air libre, sur un quai ou un ouvrage analogue sous le niveau normal des eaux. Plus particulièrement l'invention propose un caisson flottant destiné a etre accolé à la paroi verticale d'un quai ou analogue pour permettre l'accès à ladite paroi sous le niveau normal de l'eau, ledit caisson étant caractérisé en ce qu'il comporte une coque flottante pourvue d'une fosse latérale débouchant en regard de ladite paroi par une ouverture sensiblement verticale en forme de U et des moyens d'attache amovibles et réglables adaptés pour solidariser la coque à ladite paroi et à maintenir un contact sensiblement étanche entre la coque et ladite paroi autour de l'ouverture en U. Le caisson flottant selon l'invention, décrit en détail ci-après, est de mise en place relativement aisée sans nécessiter de faire appel à des spécialistes. Par ailleurs, de dimensions modestes, le caisson flottant une fois mis en place n'entraîne pas de gêne majeure à la circulation dans le bief ou le plan d'eau. Enfin le caisson flottant selon l'invention est bien adapté pour travailler sur une profondeur de un à deux mètres pour atteindre des surfaces qui sont particulièrement exposées aux dégradations soit mécaniques, par chocs ou frottement d'objets ou engins flottants, soit dues au battage même des eaux. Selon un premier aspect d'un mode de réalisation de l'invention, un joint d'étanchéité est monté sur la coque autour de l'ouverture en U. Avantageusement le joint d'étanchéité en matériau élastique déformable présente un profil en U avec deux lèves destinées à venir au contact de la paroi. Selon un autre aspect d'un mode de réalisation de l'invention, le caisson comporte des compartiments de ballastage régulièrement répartis dans la coque pour assurer une bonne stabilité. Selon encore un autre aspect d'un mode de réalisation de l'invention, les moyens d'attache comportent deux pieux d'ancrages relevables disposés à chaque extrémité de la coque flottante de préférence en position latérale opposée à ladite fosse. Selon encore un autre aspect d'un mode de réalisation de l'invention, les moyens d'attache comportent deux dispositifs de bras de liaison réglables en hauteur et en longueur, disposés à chaque extrémité de la coque flottante. Avantageusement, le dispositif de bras de liaison comporte un bras horizontal monté coulissant sur une potence pivotante solidaire. de la coque et un bras vertical coulissant sur l'extrémité libre du bras horizontal. La longueur et la hauteur efficaces du bras horizontal et du bras vertical sont réglables pas à pas par l'intermédiaire de vérins équipés de coulisseaux de connexion détachables. Selon encore un autre aspect d'un mode de réalisation de l'invention, la coque est réalisée de façon modulaire en trois éléments flottants distincts munis chacun de compartiments de ballastage, un élément central portant la fosse pourvu de l'ouverture en forme de U et deux éléments d'extrémité portant lesdits moyens d'attache. Cet agencement modulaire permet d'adopter plus facilement le caisson flottant aux caractéristiques spécifiques du quai ou de la paroi immergée à entretenir. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre en référence aux dessins ci-annexés dans lesquels - la figure 1 représente une vue schématique de dessus d'un caisson flottant selon l'invention; - la figure 2 représente une vue schématique partielle agrandie de la face arrière (ou externe) du caisson flottant de la figure 1; - la figure 3 est une vue schématique agrandie selon la coupe AA du caisson flottant de la figure 1; - la figure 4 est une vue schématique agrandie selon la coupe BB du caisson flottant de la figure 1 et montrant le détail d'un pieu d'ancrage relevable et de la forme en U de l'ouverture de la fosse d'intervention; - la figure 5 est une vue schématique agrandie selon la coupe partielle CC du mécanisme d'actionnement du pieu d'ancrage relevable;; - la figure 6 est une section agrandie du joint d'étanchéité en V à deux lèves; - et la figure 7 est une vue schématique de profil du caisson flottant selon l'invention en position de travail. Le caisson flottant illustré à la figure 1 représente un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif. Si l'on considère la figure 1, le caisson flottant est structuré à partir d'une coque métallique 10 flottante de forme générale parallélépipédique allongée. La coque 10 est réalisée de façon modulaire en trois éléments flottants, un élément central 12 présentant une fosse latérale 14 débouchant par une ouverture verticale ou sensiblement verticale en forme de U, au regard de la paroi P verticale ou sensiblement verticale d'un quai Q, et deux éléments d'extrémité 16 et 18 porteurs des moyens d'attache du caisson par rapport à la paroi P du quai et constitués d'une part de pieux d'ancrage relevables 20 et 22 et d'autre part de dispositifs de bras de liaison réglables 24 et 26. Les trois éléments flottants 12, 16 et 18 sont solidarisés de façon détachable ou non par tout moyen approprié tel que soudure, brides périphériques munies de boulons, etc. L'agencement modulaire de la coque 10 permet ainsi de choisir des éléments de dimensions appropriées (hauteur, longueur utile, volume) à l'utilisation envisagée du caisson. Par convention pour la suite de l'exposé, le côté de la coque présentant la fosse latérale 14 est appelé côté interne (côté adjacent au quai) par opposition au côté externe (côté le plus éloigné du quai). La figure 2 montre une vue schématique partielle agrandie du caisson flottant de la figure 1, plus particulièrement de la face arrière (externe) du caisson flottant, la référence S représentant le niveau de l'eau. Sur les caissons d'extrémité 16 et 18 on peut remarquer au premier plan les pieux d'ancrage relevables, le pieu 20 en position basse et le pieu 22 en position haute, et au second plan les dispositifs de bras de liaison réglables, en position rentrée pour le dispositif 24 et en position de travail avec son bras horizontal en position transversale pour le dispositif 26. Toujours sur la figure 2, on peut remarquer une superstructure ceinturant la fosse 14 sur trois côtés (voir aussi sur la figure 1) et constituée d'un panneau longitudinal 28 équipé de plaques de renfort transverses 30 et de deux panneaux de côté 32 et 34. Chaque élément flottant est pourvu de compartiments de ballastage (voir figure 1). Plus particulièrement chaque volume intérieur des éléments d'extrémité 16, 18 est divisé par une cloison médiane 36, 38 en deux compartiments séparés à communication contrôlée C1-C2, C3 C4 symétriquement disposés par rapport à l'axe longitudinal XX' du caisson flottant et accessibles par capots amovibles 40 montés sur les parois horizontales 42, 44 formant le pont de chaque élément 16 et 18.L'élément flottant central 12 est divisé longitudinalement en trois zones parallèles, une zone latérale interne occupée par la fosse 14, une zone centrale occupée par trois compartiments de ballastage C5-C6-C7 et une zone latérale externe occupée par trois autres compartiments de ballastage C8-C9-C10, ces six compartiments étant séparés par une cloison longitudinale 46 et deux cloisons transverses 48 et 50. Comme pour les éléments d'extrémité, la paroi de pont 52 de l'élément central est pourvue de six ouvertures fermées de capots amovibles 54. Si l'on considère la figure 3 représentant une vue en coupe transverse de l'élément central 12, on peut remarquer que celui-ci comporte une paroi de fond 56 renforcée s'étendant sur toute la largeur de l'élément, que deux parois verticales 58 et 60 réalisent les parois d'enceinte des compartiments de ballastage C5 à C10 (C6 et C9 sur la figure 3) et que la superstructure 28 est montée au droit de la cloison 46. La fosse 14 est équipée d'un plancher métallique ajouré 62 monté sur des traverses 63. Comme montré sur la figure 1, le plancher 62 (illustré partiellement sur la gauche de la figure 1) comporte deux ouvertures 64 pour permettre la mise en place d'une pompe 65 ou d'une crépine afin d'évacuer l'eau présente au fond de la fosse 14 (voir figure 4). Deux plaques de renfort verticales 66 sont également prévues dans la fosse comme illustrées sur les figures 1 et 3. Ainsi donc la fosse 14 présente une ouverture en U sensiblement verticale délimitée par les bords libres de la paroi de fond 56 (bord horizontal 83) et des panneaux de côté 32 et 34 (bords verticaux 81). Pour réaliser l'étanchéité avec la paroi P du quai on a disposé sur le pourtour de l'ouverture en U de la fosse 14 un joint continu en matériau élastomère 68 (par exemple en matériau commercialisé sous la marque enregistrée Néoprène). Comme illustré en détails sur les figures 3 et 6, le joint d'étanchéité 68 a une section en V avec deux lèves déformables 70 et 72 destinées à faire un contact étanche avec la paroi P. Le joint 68 présente un talon 74 maintenu au contact d'une plaque de montage 76 soudée sur les bords libres 81 et 83 des panneaux de côté 32 et 34 et de la paroi de fond 56, le joint 68 étant monté prisonnier à l'aide de boulons 78 entre la plaque 76 est un profilé 80 épousant la forme du fond du joint en V (voir figure 6). Pour améliorer la tenue du joint sur la paroi P, les angles de l'ouverture en U de la fosse ont été arrondis donnant à la plaque de montage 76 du joint une portion courbe 82 illustrée de façon schématique sur la figure 4. Bien entendu deux petites plaques d'angle 79 sont soudées sur la tranche des panneaux 34 et de la paroi de fond 56 et sur la plaque de montage 76 au droit des portions courbes 82 pour assurer l'étanchéité du bas de la fosse 14. Comme illustré sur les figures 3 et 7, le plan de l'ouverture en U de la fosse 14 est légèrement perché par rapport au plan vertical ZZ' parallèle à l'axe XX' (figure 3) pour s'adapter avec l'angle de pente (fruit) de la paroi P du quai Q. Bien entendu il est envisagé, sans sortir du cadre de l'invention, de modifier la forme des panneaux de côté 32 et 34, notamment des bords libres portant la plaque de montage 76 pour se conformer à la surface immergée destinée à recevoir le caisson flottant. A ce titre, dans une variante de réalisation de l'invention non représentée, les panneaux 32 et 34 sont réalisés en deux parties (disposées de part et d'autre du plan vertical ZZ'), avec une partie de base (34a) à bord vertical solidaire de la paroi de fond 56 et des parois des compartiments de ballastage et une partie adaptable latérale (34b) portant les branches verticales ou pseudoverticales 81 de la plaque 76 porteuse du joint 68. Par ailleurs, le joint d'étanchéité peut avoir une section différente, par exemple une section elliptique pleine ou évidée. Les pieux d'ancrage relevables 20 et 22 sont illustrés schématiquement aux figures 1, 2, 3, 4 et 5. Ils sont constitués par deux tubes métalliques 20 et 22 montés coulissants dans des manchons supports 84 et 86 traversant de façon étanche les compartiments de ballastage C2 et C4 (les manchons 84 et 86 sont disposés de préférence pour des raisons de stabilité du caisson flottant en position d'extrémité et en position latérale externe). Chaque pieu 20 (22) est déplacé de façon réversible par un dispositif d'entraînement 88 (90) de type va-et-vient à chaîne décrit plus en détail ci-après en se référant aux figures 4 et 5. Une chaîne 92 est fixée en deux points d'attache haut 94 et bas 96 du pieu 22, le long d'une même génératrice. La chaîne 92 (représentée schématiquement par une ligne de tirets sur la figure 4) est tendue sur deux poulies de renvoi 98 et 100 pour faire une boucle 102 autour d'un galet d'entraînement 99 mu par un mécanisme d'engrenage réversible (non représenté) entraîné par une manivelle 101 mise en oeuvre par un opérateur. Comme représenté sur la figure 5 qui montre une coupe partielle agrandie, selon la ligne CC, les poulies de renvoi 98 et 100 pourvues chacune d'une gorge adaptée au passage de la chaîne 92 sont montées en roue libre sur deux axes 103 et 105 montés sur deux joues parallèles 102 et 104 solidaires de l'extension supérieure 106 du manchon 86.Selon le sens de rotation du galet 99 (qui porte une gorge adaptée à l'entraînement de la chaîne 92) le pieu d'ancrage 22 monte ou descend, le dispositif 90 étant équivalent à un système de type pinion-crémaillère. Le caisson comporte également d'autres moyens d'attache qui sont constitués par les dispositifs de bras de liaison 24 et 26 (illustrés sur les figures 1, 2 et 3). Chaque dispositif 24 et 26 comporte une potence constituée d'un fût 107, 109 monté pivotant sur une semelle 110, 112 fixée au centre de la paroi de pont 42, 44 des éléments d'extrémité 16, 18, et d'un fourreau de coulissement 114, 116 à section rectangulaire.La partie mobile des dispositifs de liaison se compose d'un bras longitudinal à section rectangulaire 118, 120 coulissant dans le fourreau 114, 116, et d'un bras vertical à section rectangulaire 122, 124 monté coulissant dans un manchon 126, 128 solidaire de l'extrémité libre du bras horizontal 118, 120, l'extrémité inférieure du bras vertical 122, 124 étant équipée d'un patin 130, 132 orientable destiné à prendre appui sur le quai Q (voir figure 7). Chaque fût 107, 109 de potence est équipé d'une broche de blocage en rotation (non représentée) susceptible d'être enfichée dans un des trous prépositionnés réalisés dans la semelle correspondante 110,112. Par ailleurs le réglage en hauteur et en longueur des bras de liaison est réalisé de façon pas-à-pas par un système de vérins à coulis seau détachable (illustré en détails à la figure 3). Si l'on considère le bras horizontal 120, celui-ci est percé de trous de positionnement 134 disposés à intervalle régulier et susceptibles de recevoir une des deux broches 136 et 138 destinées à solidariser le bras 120 respectivement au fourreau 116 de la potence et à un coulis seau 140 mobile sur le bras 120.Un vérin double effet 142 (commandé par une pompe hydraulique à main non représentée) est solidarisé par son corps 141 au coulisseau 140 et par son piston 143 au fourreau 116. Le mode opératoire du bras 120 est donné ci-après à titre d'exemple. A partir de la position extrême à gauche représentée sur la figure 3, le bras est déplacé d'un pas vers la droite de la figure 3 en effectuant les opérations suivantes - retrait de la broche 138 - mise en extension du vérin 142 et déplacement du coulisseau 140 en face du trou 134 voisin à gauche - mise en place de la broche 138 et retrait de la broche 136 - rétraction du vérin 142 - remise en place de la broche 136. Le bras vertical 124 comporte un dispositif de réglage en hauteur analogue qui ne sera pas décrit en détail. Outre le manchon 128 fixé à l'extrémité libre du bras horizontal 120, on remarque sur la figure 3 un vérin double effet 144 dont le corps 145 est solidarisé au manchon 128 et dont le piston 147 est solidarisé au coulisseau 146. Le bras vertical comporte des trous de positionnement 148. Enfin le bras vertical 124 est solidarisé au manchon 128 par la broche 152 et au coulisseau 146 par la broche 154. Bien évidemment le dispositif de bras de liaison réglable 24 est identique au dispositif de bras de liaison 26 qui vient d'être décrit ci-avant. A titre d'exemple non limitatif, les caractéristiques du caisson flottant selon l'invention objet de la présente description sont les suivantes - le caisson flottant a une longueur totale de 13 m, dont 8 mètres pour l'élément central, et une largeur d'environ 2,30 m; - la hauteur des compartiments est de 1,35 m; - le tirant d'eau est de l'ordre du mètre avec une profondeur de travail efficace d'environ 0,8-0,9 mètre; - le poids total de ltengin est d'une dizaine de tonnes dont la moitié à titre de lest réparti régulièrement pour des raisons de stabilité (le lest est constitué de béton coulé au fond des compartiments de ballastage); - la charge utile du caisson est comprise entre 300 et 500 kg (deux opérateurs et leur matériel de travail); - les pieux d'ancrage ont une longueur totale de 6 mètres avec une profondeur utile maximale de 4 mètres;; - les bras horizontaux ont une portée efficace utile d'environ 2,5 mètres; - enfin, le caisson flottant est équipé de deux pompes embarquées ou non; - une pompe d'assèchement de la fosse d'un débit de 200 m3/h; - une pompe de ballastage mobile (pompe 65) d'un débit de 60 m3/h. La mise en place du caisson flottant est effectuée de la façon suivante présentée en référence à la figure 7 (dans laquelle les équipements du caisson en particulier des pieux d'ancrage et des bras de liaison sont illustrés de façon succincte et parfois incomplète pour ne pas surcharger le dessin). Le caisson flottant est amené à pied d'oeuvre, tous caissons de ballastage vides, puis mis à l'eau par grutage. Le caisson est ensuite tracté au droit du quai puis amarré à celui-ci. Le caisson flottant est ensuite ancré en position par manoeuvre de descente à la manivelle des pieux 20 et 22 jusqu'au fond F du bassin/canal/rivière bordé par le quai Q à entretenir.La mise en position des dispositifs des bras de liaison stabilisateurs est alors effectuée - par déverrouillage de la broche d'arrêt en rotation du fût; - par mise en place sur le quai des patins 130, 132 avec réglage des bras longitudinaux 118, 120 et verticaux 122, 124 à l'aide des'vérins (mis en oeuvre par deux opérateurs à l'aide de pompes hydrauliques à main) et des coulisseaux-navettes, les patins sont alors ancrés au sol du quai Q à l'aide de piquets;; - par mise en contact du joint d'étanchéité 68 avec la paroi P du quai Q par action des vérins des dispositifs de bras 24 et 26 Après cette opération, on procède à l'opération d'assèchement de la fosse d'intervention 14 à l'aide de la pompe d'assèchement à gros débit et de la pompe de ballastage et au transfert de l'eau évacuée de la fosse 14 vers les compartiments Cl à C4 rendus communicants par paire, C1-C2 et C3-C4, pour cette opération. Pour compenser la différence de débit des pompes, la mise en route de la pompe de ballastage alimentant la paire C1-C2 est effectuée quelques minutes avant la mise en route de la pompe à gros débit alimentant la paire C3-C4. On parfait l'étanchéité du joint 68 si nécessaire par action sur les pieux et les vérins de bras, étant entendu que l'effort principal du maintien en pression du joint 68 sur la paroi P est obtenu par poussée hydrostatique latérale agissant sur l'élément central 12 du caisson flottant. En fin d'opération la pompe de ballastage 65 est placée en fond de fosse pour évacuer l'eau d'infiltration. REVENDICATIONS 1. Caisson flottant destiné à être accolé à la paroi verticale P d'un quai Q ou analogue pour permettre l'accès à ladite paroi P sous le niveau normal de l'eau, ledit caisson étant caractérisé en ce qu'il comporte une coque flottante (10) pourvue d'une fosse latérale (14) débouchant en regard de ladite paroi P par une ouverture sensiblement verticale en forme de U et des moyens d'attache amovibles et réglables (20-22, 24-26) adaptés pour solidariser la coque (10) à ladite paroi P et à maintenir un contact sensiblement étanche entre la coque (10) et ladite paroi P autour de ladite ouverture en U. 2. Caisson selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un joint d'étanchéité (68) est monté sur la coque (10) autour de l'ouverture en U. 3. Caisson selon la revendication 2, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité (68), en matériau élastique déformable, présente un profil en V avec deux lèvres (70, 72) destinées à venir au contact de la paroi P. 4. Caisson selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des compartiments de ballastage C1-C10 régulièrement répartis dans la coque (10) pour assurer une bonne stabilité. 5. Caisson selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d'attache comportent deux pieux d'ancrage relevables (20, 22) disposés à chaque extrémité de la coque flottante (10) de préférence en position latérale opposée à ladite fosse (14). 6. Caisson selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d'attache comportent deux dispositifs de bras de liaison (24, 26) réglables en hauteur et en longueur disposés à chaque extrémité de la coque flottante (10). 7. Caisson selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque dispositif de bras de liaison (24, 26) comporte un bras horizontal (118, 120) monté coulissant sur une potence pivotante (106-114, 108-116) solidaire de la coque et un bras vertical (122, 124) monté coulissant sur l'extrémité libre du bras horizontal (118, 120). 8. Caisson selon la revendication 7, caractérisé en ce que la longueur et la hauteur efficaces du bras horizontal et du bras vertical sont réglables pas-à-pas par l'intermédiaire de vérins (142, 144) équipés de coulisseaux de connexion détachables (140, 146). 9. Caisson selon la revendication 4, caractérisé en ce que la coque (10) est réalisée de façon modulaire en trois éléments flottants distincts (12, 16, 18) munis chacun de compartiments de ballastage, un élément central (12) portant la fosse (14) pourvu de l'ouverture en forme de U et deux éléments d'extrémité (16, 18) portant lesdits moyens d'attache (20-22, 24-26).