Brevet FR2720086A1 — publié le 19951124

La présente invention est relative à un procédé d'installation d'un dispositif de protection contre la houle et, plus particulièrement, à un tel procédé pouvant être mis en oeuvre dans un domaine de profondeurs de fond assez étendu, jusqu'à 100 m de profondeur par exemple. En France notamment, des contraintes légales obligent maintenant les concepteurs d'ouvrages en mer à respecter un certain nombres de règles visant à protéger l'environnement dans l'espace littoral. C'est ainsi qu'un nouvel ouvrage doit être conçu de manière à ne pas modifier les courants locaux, afin de ne pas provoquer de changements dans le profil de la côte ou des phénomènes d'érosion et/ou de dépôts nouveaux. L'ouvrage doit en outre être peu visible sinon invisible depuis la surface de l'eau et avoir une emprise faible sur le fond marin. Enfin il est souvent demandé que le procédé utilisé pour construire l'ouvrage n'implique ni dragage ni déroctage de ce fond. Lorsqu'on doit concevoir un dispositif de protection contre la houle d'un rivage, d'un port ou d'un ouvrage côtier quelconque, on peut alors penser à un dispositif du type décrit au brevet français No. 1 503 543 du 16 avril 1966, relatif à un ouvrage de protection contre les vagues comprenant à sa partie supérieure deux parois verticales qui délimitent un bassin où se dissipe l'énergie des vagues ayant passé par dessus la paroi tournée vers le large. Un tel bassin peut être supporté par des pilotis, par exemple, solution qui a pour avantage de dégager la circulation des courants marins sous le bassin sans perturber ceux-ci, tout en n'impliquant qu'une emprise minime de ces pilotis sur le fond marin, conformément aux prescriptions de la réglementation mentionnée ci-dessus. La mise en place d'un tel dispositif sur de grandes longueurs, pour la création d'un quai ou d'un port artificiel par exemple, à l'aide de moyens de levage classiques tels que des grues, alourdit l'investissement en matériel nécessaire, celles-ci étant très coûteuses. Enfin, la pose à l'aide d'une grue d'un élément sur un autre comporte des risques d'endommagement de l'élément par impact accidentel lors de la mise en contact. Enfin, les procédés classiques d'installation ne peuvent être commodément mis en oeuvre dès que la profondeur du fond marin cesse d'être faible (inférieure à 15 m, par exemple). La présente invention a donc pour but de fournir un procédé d'installation d'un dispositif de protection contre la houle qui soit conforme aux prescriptions légales mentionnées ci-dessus, qui soit de mise en oeuvre sure, commode et économique et qui, en particulier, n'exige pas l'utilisation d'appareils de levage lourds. La présente invention a aussi pour but de fournir un tel procédé qui soit utilisable dans un large domaine de profondeur de fonds marins, jusqu'à 100 m de profondeur par exemple. La présente invention concerne encore le dispositif de protection résultant de la mise en oeuvre de ce procédé. On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec un procédé d'installation d'un dispositif de protection contre la houle composé de caissons élémentaires alignés bout-à-bout et au moins partiellement immergés au voisinage de la surface de l'eau, procédé suivant lequel on conditionne chaque caisson de manière qu'il flotte à la surface de l'eau, on remorque le caisson flottant sur site, on ballaste et on fixe le caisson dans une position finale prédéterminée sur ce site. En transportant et en installant ainsi le caisson sur site, on évite tout recours à des grues ou autres instruments de levage coûteux et on diminue le risque d'endommager accidentellement les éléments à installer. Suivant un premier mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on fixe le caisson sur un support préinstallé, lui-même ancré sur le fond marin. On centre le caisson sur le support et on met le caisson en appui sur le support par ballastage. Finalement on met en place du coulis de ciment dans des moyens de montage du caisson sur le support pour fixer définitivement l'assemblage. Suivant une variante du procédé selon l'invention, on monte dans le caisson des pieux pouvant coulisser dans des fourreaux prévus à cet effet, on ancre le caisson sur site en descendant ces pieux vers le fond marin jusqu'à ce que les pieux soient ancrés dans le fond, et on ballaste le caisson pour assurer sa stabilisation par gravité sur les pieux. Le dispositif de protection contre la houle qui résulte de la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention comprend au moins un support fixé sur un site prédéterminé d'un fond marin, au moins un caisson élémentaire comportant des moyens permettant de le faire flotter pour son transport jusqu'au site prédéterminé et des moyens pour monter le caisson sur le support de manière que le caisson soit alors au moins partiellement immergé dans une position prédéterminée par rapport à la surface de l'eau. Les moyens de montage comprennent des broches et des guides centreurs pour ces broches, ces broches et ces guides étant répartis sur le support et le caisson de manière à s'accoupler axialement lors du montage du caisson sur le support. La mise en oeuvre de moyens de ballastage du caisson assure la pénétration des broches dans les guides et l'appui gravitaire du caisson sur le support. Du coulis de ciment est ensuite mis en place entre les fourreaux, les guides et les broches pour bloquer la liaison du caisson et du support. Suivant différentes variantes du dispositif selon l'invention, le support est constitué par une structure en treillis tubulaire, une structure gravitaire, ou des pieux. Le support peut être fabriqué à terre, mis ensuite à la mer avec des moyens prévus pour qu'il flotte et entraîné enfin sur le site où il doit être installé. En variante le support peut être chargé sur une barge pour le transport. Dans les deux cas le caisson élémentaire comme le support peuvent ainsi être fabriqués entièrement à terre dans les meilleures conditions opératoires, y compris pour les installations en eaux profondes (jusqu'à 100 m environ). D'autres caractéristiques et avantages du procédé et du dispositif suivant l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue de dessus d'un premier mode de réalisation du dispositif suivant l'invention, - la figure 2 est une vue de côté du dispositif de la figure 1, prise suivant la flèche F de cette figure, - les figures 3 et 4 sont des vues de dessus et de côté respectivement d'un deuxième mode de réalisation du dispositif suivant l'invention, - les figures 5A à 5C sont des schémas illustrant la séquence d'installation d'un caisson sur un support suivant un premier mode de mise en oeuvre du procédé d' installation selon l'invention, - les figures 6A à 6C représentent des détails des figures 5A à 5C respectivement, - la figure 7 est une vue de côté d'un troisième mode de réalisation du dispositif suivant l'invention, - les figures 8A à 8C illustrent la séquence d' installation d'un dispositif suivant l'invention, d' après un deuxième mode de mise en oeuvre du procédé d'installation selon l'invention, et - les figures 9A à 9D sont des schémas illustrant la séquence d'installation d'une variante du dispositif suivant l'invention, conçue pour être invisible depuis la surface de l'eau. On se réfère aux figures 1 et 2 du dessin annexé où l'on a représenté, à titre d'exemple, un premier mode de réalisation du dispositif de protection contre la houle suivant l'invention. Ce dispositif est constitué essentiellement par un ou plusieurs caissons élémentaires 1 partiellement immergés et reposant sur un support constitué, dans ce mode de réalisation, par des pieux de fondation 2 enfoncés dans le fond marin 3. Un caisson 1, réalisé en béton armé par exemple, comprend essentiellement une dalle 4 de laquelle déborde deux jeux de cloisons verticales 51 52, 53 et 61, 62, 63, 64, orientés perpendiculairement l'une à l'autre. Quatre fourreaux verticaux 7 sont prévus pour recevoir des extrémités de pieux 2.Les cloisons 61 à 64 sont percées d'ouvertures 8 régulièrement distribuées de manière à établir des communications avec des chambres d'amortissement 9 où s'absorbe une partie de l'énergie des vagues ayant franchies éventuellement les cloisons. Sur la vue de la figure 2, le large est à gauche et le côté protégé est à droite. On peut constituer un dispositif, de la longueur voulue, de protection contre la houle, en installant boutà-bout, parallèlement à leur grande dimension, une pluralité de caissons 1 élémentaires montés sur des pieux 2. Suivant un deuxième mode de réalisation de l'invention représenté aux figures 3 et 4, les pieux 2 peuvent être remplacés par une structure métallique 2', couramment appelée jacket" dans l'art, qui prend la forme d'un treillis tubulaire ancré dans le fond marin à l'aide de piles 10. Dans la suite les repères numériques identiques, éventuellement affectés d'un indice, concernent des organes ou éléments identiques ou similaires. On décrit maintenant les étapes d'un premier mode de mise en oeuvre du procédé d'installation d'un dispositif de protection contre la houle suivant l'invention, du type représenté aux figures 3 et 4, en se référant aux figures 5A à 5C et 6A à 6C du dessin annexé. Sur les figures 5A à 5C on a représenté une structure de support 2" très voisine de la structure 2' dont elle ne se distingue que par le fait que des piles de fixation 10' de la structure passent dans des fourreaux 11 sensiblement verticaux et solidaires de cette structure alors que la structure 2' est fixée par des piles 10 enfoncées obliquement dans le fond marin 3. L'utilisation de fourreaux 11 verticaux est préférée car elle facilite le battage des piles 10'. Après battage de ces piles, du coulis de ciment peut être injecté dans les fourreaux 11 pour parfaire la fixation de la structure au fond marin. Suivant l'invention, la structure 2" est fabriquée à terre et transportée sur site par remorquage. Pour ce faire on peut charger la structure sur une barge en position horizontale. On peut aussi transporter la structure en la remorquant dans l'eau après l'avoir associée à des moyens donnant à l'ensemble une flottabilité suffisante. Une fois arrivée sur site, la structure est redressée par tout moyen convenable, bien connu dans l'art, et posée sur le fond marin avant d'y être fixée par battage ou forage des piles 10' et injection du coulis de ciment dans les fourreaux 11, comme on l'a vu plus haut. La structure est alors prête à recevoir un caisson élémentaire. Celui-ci est également réalisé à terre suivant les méthodes classiques du béton armé, éventuellement précontraint. Le caisson est conformé de manière à pouvoir flotter. Des chambres telles que les chambres 9 sont mises en oeuvre à cet effet, les ouvertures 8 prévues dans les cloisons 61 à 64 étant alors obturées. Le caisson est mis à l'eau et remorqué jusqu'au site d'installation, au-dessus de la structure de support 2" (figure 5A) préalablement mise en place. Dans cette position, des moyens de montage 12, 13 répartis entre le caisson 1 et le sommet de la structure 2", sont alignés verticalement. Ces moyens comprennent une pluralité de broches 12 solidaires de la structure et de guides centreurs tubulaires 13 pouvant coulisser dans des fourreaux verticaux 7 du caisson.En variante les positions des guides et des broches pourraient être inversées. Suivant le procédé selon l'invention, on fait descendre dans un premier temps (figure 5B) les guides centreurs 13 sur les broches 12. Dans un deuxième temps (figure 5C) on ballaste le caisson pour faire entrer de l'eau dans les chambres 9, ce ballastage ayant pour effet de provoquer l'enfoncement vertical du caisson dans l'eau, celui-ci étant guidé par le montage coaxial des broches 12 et des guides centreurs 13 qui coulissent alors dans les fourreaux 7 pour permettre au caisson de venir reposer sur le sommet de la structure 2". Les figures 6A à 6C représentent en détail les phases de l'accouplement des broches 12 et des guides centreurs 13, aux étapes du procédé illustré aux figures 5A à 5C respectivement.Une fois le caisson mis en appui de façon gravitaire sur la structure 2", on met en oeuvre un coulis de ciment 20 dans les guides centreurs 13 de manière à bloquer les broches 12 dans les guides 13, et les guides 13 dans les fourreaux 7, pour bloquer la liaison du caisson et de sa structure de support. On se réfère maintenant à la figure 7 où l'on a représenté en vue de côté un troisième mode de réalisation du dispositif de protection suivant l'invention. Celui-ci se distingue des précédents en ce que le caisson 1 est porté par une structure gravitaire 2''' en béton par exemple, constituée par une pile présentant une tête 15 et une base 16 en appui sur le fond marin 3. Suivant l'invention, des blocs d'appui 14 en un matériau élastique tel qu'un élastomère sont interposés entre la tête 15 de la pile et la sous-face du caisson 1. Par absorption des déformations ces blocs peuvent réduire les efforts appliqués par la houle au caisson 1. Bien entendu des moyens complémentaires d'ancrage (non représentés) sont prévus entre le caisson et le support gravitaire 2' '' pour limiter les mouvements relatifs du caisson sur son support. Aux figures 8A à 8C, on a illustré trois étapes d'un procédé d'installation d'un dispositif de protection du type de celui représenté aux figures 1 et 2, ce procédé constituant une variante de celui précédemment décrit en liaison avec les figures 5A à 5C. Le procédé illustré aux figures 8A à 8C est avantageux en ce qu'il n'exige pas une installation préalable d'un support du caisson. Le caisson 1' est alors équipé, lors de sa fabrication à terre, de pieux 2'''' montés coulissants dans des fourreaux 7' et fixés temporairement dans une position relevée comme représentée à la figure 8A. Le caisson est ainsi mis à l'eau et remorqué jusqu'au site où il doit être installé, il est alors fixé en position sur le site à l'aide de lignes d'ancrage 16.Des moyens mécaniques (non représentés) sont alors mis en oeuvre pour faire coulisser les pieux 2'''' dans les fourreaux de manière qu'ils descendent vers le fond marin (voir figure 8B). Les pieux sont alors battus pour pénétrer dans le fond marin 3 (voir figure 8C). Le caisson est ensuite ballasté de manière à glisser vers le bas sur les pieux 2t jusqu'à une hauteur prédéterminée pour émerger partiellement au-dessus de la surface de l'eau. Il est ensuite immobilisé dans cette position par des injections de coulis de ciment 17 dans les fourreaux 7', autour des pieux 2''''. Ainsi, grâce au procédé illustré aux figures 8A à 8C, on transporte en une seule fois tous les éléments du dispositif sur le site où il doit être mis en place, ce qui simplifie considérablement les opérations d'installation, avec suppression des opérations de centrage en mer du caisson sur des broches telles que les broches 12 des figures 6A à 6C. Aux figures 9A à 9D on a illustré une autre variante du procédé suivant l'invention, adaptée à l'installation d'un dispositif de protection contre la houle qui est avantageusement invisible au-dessus de la surface de l'eau. On sait qu'un tel dispositif peut être constitué par un caisson 1" ou une plaque entièrement immergée sous la surface de l'eau, à une certaine distance du fond marin 3, le support de la plaque étant tel qu'il ne s'oppose pas à la circulation de courants marins sous la plaque. A cet effet on peut utiliser, suivant la présente invention, une structure tubulaire 2" du type de celle que l'on a déjà décrite en liaison avec les figures 5A à 5C. Le caisson 1" est alors remorqué au-dessus de la structure (figure 9A), puis centré (figure 9B) et mis en appui de façon gravitaire sur cette structure (figure 9C) , par le mécanisme de ballastage déjà décrit en liaison avec les figures SA à 5C. Cependant, suivant une caractéristique du procédé selon l'invention, le caisson est équipé, lors de sa fabrication à terre, de flotteurs amovibles 18 attachés à ses extrémités comme représenté aux figures 9A à 9C. Ces flotteurs 18 sont indispensables pour contrôler la descente par ballastage du caisson 1" sur le sommet de la structure 2", dès que ce caisson est entièrement immergé. Une fois le caisson arrivé en appui sur le sommet de la structure (figure 9C) , les flotteurs amovibles sont détachés du caisson pour dégager entièrement la surface de l'eau, comme représenté à la figure 9D. Il apparaît maintenant que le procédé et le dispositif suivant l'invention satisfont aux objectifs fixés. Ainsi les éléments du dispositif peuvent être amenés et fixés sur site par des techniques de remorquage, d'assemblage et de ballastage sures et économiques, qui ne font pas appel à des appareils de levage coûteux et générateurs de dégâts par chocs accidentels. Ainsi le montage des caissons élémentaires sur des supports fabriqués à terre, combiné aux techniques citées plus haut permet une installation du dispositif jusque dans des eaux relativement profondes (100 m d'eau par exemple), dans le respect des réglementations relatives à la protection de l'environnement du littoral, qui peuvent notamment imposer une libre circulation des courants marins sous les caissons anti-houle. REVENDICATIONS 1. Procédé d'installation d'un dispositif de protection contre la houle composé de caissons élementaires (1; 1') alignés bout-à-bout et au moins partiellement immergés au voisinage de la surface de liteau, suivant lequel on conditionne chaque caisson (1; 1') de manière qu'il flotte à la surface de l'eau, on remorque sur site le caisson flottant, on ballaste et on fixe le caisson dans une position finale prédéterminée sur ce site, caractérisé en ce qu'on monte dans le caisson des pieux (2'''') pouvant coulisser dans des fourreaux (7') formés dans le caisson (1'), on ancre le caisson sur site en descendant ces pieux (2'''') vers le fond marin (3) jusqu'à ce que ces pieux (2'''') soient ancrés dans ce fond (3), et on ballaste le caisson pour assurer sa stabilisation par gravité sur les pieux (2''''), dans une position prédéterminée. 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que du coulis de ciment (17) est mis en place dans les fourreaux (7') autour des pieux (2''''), après battage de ceux-ci dans le fond marin et ballastage du caisson pour le faire descendre à une profondeur prédéterminée. 3. Dispositif de protection contre la houle résultant de la mise en oeuvre du procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les pieux (2'''') sont montés coulissants dans les fourreaux (7') formés dans le caisson et transportés sur site avec le caisson (1'). 4. Dispositif conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que le caisson comprend, sur des faces orientées vers le large et/ou vers la terre, des chambres d'amortissement (9) de la houle percées d'ouvertures (8) temporairement bouchées pour assurer la flottabilité du caisson pendant son transport sur site.