Brevet FR2749330A1 — publié le 19971205

La présente invention concerne un ouvrage sous-marin constitué d'une barrière immergée, elle concerne également un procédé de construction d'une telle barrière. L'état de la technique peut être défini par de nombreux documents. Le document FR-A-2.712.002 propose un procédé qui comprend les étapes successives consistant tout d'abord à installer verticalement sur le fond un coffrage perdu constitué d'éléments préfabriqués comprenant deux parois parallèles, définissant entre elles un espace, au moins une des parois étant une paroi autoporteuse constituée par une plaque ajourée sur toute sa surface et ensuite remplir ledit espace avec du béton chargé de sable et de gros agrégats, les plus petits des agrégats ayant des dimensions juste supérieures aux ouvertures de la plaque ajourée. La densité du béton provoque l'évacuation de l'eau excédentaire et du fluide dans lequel est immergé le coffrage, par les ouvertures et entraîne le durcissement du béton. Cette technique utilisant les coffrages perdus est très conventionnelle. De plus, elle souille les eaux où la digue est construite et, la digue étant visible, celle-ci dégrade la qualité du paysage. Le document FR-A-2.708.642 a pour objet un procédé et un tirefort pour l'assemblage étanche aux liquides des moitiés de tirefort, abaissées dans une suspension, de sections de membrane successives d'un rideau souterrain. L'autre moitié de tire-fort, composée d'un élément profilé interne, d'une section de membrane suivante, est ajustée avec un appui plan dans l'une des moitiés de tire-fort, composée d'un élément profilé externe, de l'une des sections de membrane. Une rainure interne, qui s'étend essentiellement sur la longueur du tire-fort, est pratiquée dans la paroi de l'élément profilé interne, cette rainure traversant la paroi de l'élément profilé interne et s'étendant jusque dans la paroi de l'élément profilé externe, pour souder hermétiquement entre eux les éléments profilés interne et externe, par l'application de matériau de soudage sur les parois de la rainure. Bien que son utilisation soit plutôt souterraine, ce procédé utilise des éléments profilés pouvant s'emboîter les uns dans les autres ; les membranes auxquelles ils sont associés constituant un rideau. Pourtant cette technique n'est pas aisément transposable au milieu sous-marin où les conditions, surtout dues à la houle, sont très défavorables. De plus, dans les techniques traditionnelles de construction de digue, les travaux génèrent des eaux boueuses, charriant de nombreuses impuretés issues des fonds marins ou des matériaux de construction. La présente invention met en oeuvre un ouvrage et un procédé de construction qui est peu polluant et visible après sa construction. De plus, il assure quatre fonctions essentielles. Premièrement, il assure le déferlement de la houle. Deuxièmement, il absorbe une partie de l'énergie de la houle. Troisièmement, il protège l'environnement par l'emploi de matériaux non polluants. Toujours au niveau de l'environnement, il crée un écran étanche entre le large et le littoral permettant de travailler sans risque de pollution dans l'espace protégé. Quatrièmement, il assure le soutènement d'un plateau continental ou d'un îlot artificiel. A cet effet, la présente invention concerne un ouvrage destiné à créer une barrière sur un fond immergé, de manière à protéger une zone maritime pour permettre un aménagement, caractérisé par le fait qu'il est constitué de plusieurs caissons faisant office d'amortisseurs qui sont immergés ; lesdits caissons sont solidarisés les uns aux autres par des moyens d'assemblage qui font également office de joint d'étanchéité entre deux caissons. Chaque caisson a une hauteur telle que ledit caisson est complètement immergé quelles que soient les variations du niveau de l'eau et ce, de manière à former une barrière efficace mais non visible. Chaque caisson amortisseur est un cylindre creux. La partie supérieure de chaque caisson destinée à être orientée vers le large est, dans son tiers supérieur, pourvue d'orifices assurant l'entrée et la sortie de l'eau dans la zone sollicitée par la houle. Chaque caisson amortisseur creux est pourvu d'un fond de manière à pouvoir être chargé en tout-venant de carrière ou remblais en matériaux du site jusqu'à une certaine hauteur, pour être stable dans sa souille. Les moyens d'assemblage sont constitués par des pieux qui coopèrent avec des épaulements portés par la paroi extérieure des caissons et qui renforcent la stabilité desdits caissons amortisseurs. Des tirants transversaux, situés de part et d'autre de chaque pieu, relient deux caissons amortisseurs adjacents. La zone, où sont implantés les moyens d'assemblage est délimitée du haut vers le bas et de chaque côté du pieu par des batardeaux, les espaces restés libres entre les batardeaux sont comblés pour constituer le clavetage final. Selon un mode particulier de réalisation, un dispositif dissipateur d'énergie complémentaire est placé au centre de chaque caisson. La présente invention a également pour objet un procédé de construction d'un ouvrage, tel que développé ci-dessus, qui est caractérisé en ce qu'il consiste à - préparer la souille destinée à recevoir un premier caisson, - mettre en place au moins les deux premiers pieux, - positionner le premier caisson sur sa souille par rapport aux deux premiers pieux, - fixer le premier caisson aux pieux, - mettre en place les autres pieux, et - amarrer les autres caissons aux pieux. Le procédé consiste à mettre en place un bouclier étanche provisoire sur les caissons immergés pour permettre l'aménagement de l'ouvrage maritime sans diffusion et sans pollution des remblais vers le large, puis à le retirer une fois l'ouvrage terminé. Selon le cas, ce procédé consiste, préalablement à la mise en place de chacun des premier et dernier caissons, à construire une digue sous-marine qui relie la barrière immergée au littoral. Les dessins ci-joints sont donnés à titre d'exemples indicatifs et non limitatifs. Ils représentent un mode de réalisation selon l'invention. Ils permettront de comprendre aisément l'invention. La figure 1 représente une vue de dessus d'une partie de littoral aménagée avec l'ouvrage et le procédé de construction de l'invention. La figure 2 représente une vue en coupe selon A-A de la figure 1. La figure 3 représente une vue en coupe transversale d'une partie d'un caisson lors de son positionnement près d'un pieu. La figure 4 représente une vue identique à la figure 3, lorsque le caisson est amarré provisoirement au pieu. La figure 5 représente une vue identique aux figures 3 et 4, lorsque les deux caissons, adjacents audit pieu, sont fixés définitivement. La présente invention concerne un ouvrage destiné à créer une barrière 1 sur un fond immergé 2, de manière à circonscrire une partie de bande littorale 3 pour permettre son aménagement. Cet ouvrage peut être mis en place selon un procédé particulier qui évite la diffusion des remblais vers le large et ainsi la pollution du site. Cet ouvrage est bien représenté en vue générale sur la figure 1. Il est constitué d'une succession de caissons 4 faisant office d'amortisseurs des mouvements de l'eau tels que la houle. Ces caissons 4 sont situés les uns derrière les autres le long du littoral 3 que l'on veut aménager, où sont présents des pontons 18. Ceux-ci 4 circonscrivent donc une bande dans laquelle les travaux vont pouvoir être effectués. Le but essentiel est d'obtenir à la fin un remplissage plus ou moins complet de l'espace liquide situé entre la barrière 1 et la bande littorale 3. Le ou les espaces libres entre cette bande 3 et la barrière 1, constituée par les caissons 4, est ou sont constitué(s) par du remblai pierreux 20. Dans la partie la plus proche de la bande littorale 3, est mis en place un terre-plein ou esplanade aménageable 16 par lequel on peut accéder à la plage artificielle 17, située au niveau de l'eau 12. A cet endroit, les remblais pierreux 20 ne sont plus apparents sous l'eau puisque des galets 19 sont mis en place au niveau de la pente descendante en direction des caissons 4. A la suite desdits galets 19, sont mis en place des enrochements 21 qui relient les galets 19 à l'extrémité supérieure des caissons 4, tout en étant également au-dessus des remblais pierreux 20. Comme on le présente sur la figure 2, le caisson 4 est constitué d'un cylindre creux. La partie avant de ce cylindre, c'est-à-dire celle qui est située en direction du large, comporte un certain nombre d'orifices 9, surtout en partie supérieure ; ces orifices 9 permettant de dissiper une partie de l'énergie de la houle, les parois du cylindre et le plan d'eau contenu assurant le déferlement de ladite houle. Néanmoins, le caisson 4 peut avoir une toute autre forme extérieure, comme une forme polygonale (hexagonale), ovale, etc. La seule nécessité réside dans le fait que cette forme extérieure doit être adaptée aux conditions de houle rencontrées sur le site d'implantation. Les constituants des caissons 4 peuvent également être multiples, par exemple en béton précontraint ou en métal. La partie arrière, c'est-à-dire celle située en vis-à-vis de la bande littorale 3, est pour sa part étanche, c'est-à-dire dépourvue de tout orifice. Le caisson 4, constitué d'un cylindre creux, comporte en fait un fond 10 qui repose sur le fond immergé ou souille 2. La souille 2 est bien entendu aménagée pour permettre la réception desdits caissons 4. Bien entendu, la présence du fond 10 du caisson 4 n'est pas obligatoire, le caisson pouvant être un simple tube. L'interface entre la base du caisson 4 et les remblais pierreux 20 est constituée par du tout-venant de carrière 22, ce tout-venant de carrière pouvant être issu de résidus provenant des souilles 2. De la même façon, les caissons 4 sont lestés pour éviter tout mouvement. On les remplit donc, dans un premier temps, de remblais en matériaux du site 11 sur lequel on ajoute du tout-venant de carrière 22. La hauteur des matériaux 11 et/ou 22 dans chaque caisson 4 est fonction de la présence ou non des orifices 9. S'il n'y a pas d'orifice 9, il est possible que les matériaux 11 et 22 soient présents jusqu'en haut dudit caisson 4. I1 est également possible d'aménager dans l'espace circonscrit par chaque caisson 4, un autre dispositif dissipateur d'énergie, tel qu'un second caisson ou une forme comportant des concavités. Néanmoins, la juxtaposition de nombreux caissons 4 ne permet pas de créer une barrière 1 tout le long du littoral à circonscrire 3. De ce fait, entre chaque caisson adjacent, il est nécessaire de mettre des moyens d'assemblage 5 à 7, comme cela est représenté aux figures 3 à 6. Ces moyens d'assemblage sont essentiellement constitués par un pieu 5 situé entre deux caissons 4, comme on le voit bien sur la figure 5, ainsi que par deux tirants transversaux 7, situés chacun de part et d'autre du pieu 5, et enfin d'un épaulement 6 porté par la surface extérieure de chaque caisson 4. Il est donc aisé de comprendre le procédé de fabrication d'une telle barrière 1. Une fois que les fonds immergés 2 ont été aménagés, il est nécessaire de mettre en place un premier caisson 4, en général il s'agit du caisson le plus près de la côte, c'est-à-dire situé à côté d'une digue sous-marine 15, comme cela est représenté sur la figure 1, la construction de la barrière 1 consistant ensuite à ajouter des caissons 4 pour aller jusqu'à l'autre digue 15. Ceci permet ainsi d'isoler partiellement une bande littorale 3 que l'on veut aménager. Cette délimitation est partielle puisque les caissons 4 sont complètement immergés dans l'eau, comme on le voit sur la figure 2. A cet effet, il convient de noter que le diamètre courant desdits caissons 4 est de 5 à 20 mètres, que leur hauteur est comprise entre 5 et 40 mètres et que le tirant d'eau au-dessus de chaque caisson 4 est compris entre 1 et 3 mètres. Pour en revenir au procédé, lorsque le premier caisson 4 est mis en place, comme cela est représenté à la figure 3, l'épaulement 6 du caisson 4 est mis au contact du pieu 5. Une fois cette opération terminée, on l'amarre provisoirement par l'intermédiaire d'une mâchoire en béton 23, et par l'intermédiaire de tirants provisoires 24, qui sont des tirants différents de ceux 7 qui sont utilisés pour la fixation définitive. Une fois l'amarrage assuré, on met en place le second caisson 4, comme cela est représenté sur la figure 5, au voisinage du premier caisson déjà en place. Une fois ceci effectué, on met en place les tirants 7 de part et d'autre du pieu 5, puis les batardeaux 13 qui délimitent un espace de part et d'autre dudit pieu 5 entre les deux caissons adjacents 4, et enfin les espaces libres entre les batardeaux 13, sont remplis de matériaux de comblement tels que du béton armé 14. Une fois que ceci est réalisé pour les deux premiers caissons 4, il convient d'effectuer la même opération pour les caissons 4 successifs suivants. Après la mise en place de tous les caissons 4 et des moyens d'assemblage 5, 6 ou 7, un bouclier étanche est mis en place au sommet desdits caissons 4, et ce afin d'isoler l'eau circonscrite de celle du large. Lors du remblaiement, seule l'eau confinée sera souillée et il sera aisé de la décanter. Une vue plus détaillée de la barrière 1 construite par le procédé est bien représentée à la figure 6. On note que l'angle de présence a des orifices 9 en partie supérieure des caissons 4 est d'une ouverture comprise entre 60 et 1000 en direction du large. En fait, cet angle varie en fonction de la surface de la paroi extérieure qui est sollicitée par la houle. De manière générale, le caisson 4 est un élément de base du système constructif. Il est de forme cylindrique, situé sous le niveau de l'eau 12, au repos, et bien adapté aux grandes profondeurs. Ces dimensions géométriques sont déterminées en fonction des houles incidentes et du degré de protection recherché. Il possède essentiellement quatre fonctions. La première fonction est celle qui permet d'assurer le déferlement de la houle lors du contact avec ses parois et le plan d'eau contenu dans ce cylindre. De ce fait, il faut adapter le diamètre du cylindre et sa cote d'arase supérieure aux conditions de houle rencontrées. L'arrière du caisson peut être équipé de dispositifs horizontaux absorbants pour compléter la fonction de déferlement. La deuxième fonction est celle d'absorptlon d'une partie de l'énergie de la houle par l'intermédiaire de la paroi poreuse due à la présence des orifices 9, ainsi qu'à la présence dans chaque caisson d'un ouvrage dissipateur d'énergie complémentaire ou à la géométrie adaptée de la paroi extérieure du caisson. La troisième fonction est une fonction de protection de l'environnement par l'intermédiaire de quatre atouts majeurs. Tout d'abord, et premièrement, l'emploi de matériaux non polluants, par exemple du béton préfabriqué et précontraint qui est fabriqué dans un site industriel. De plus, et deuxièmement, la réalisation d'une barrière 1 étanche entre le littoral 3 et les caissons 4 permet de travailler sans risque de pollution dans l'espace protégé. Il est ainsi possible d'envisager, dans les sites très sensibles, la construction de terre-pleins classiques, d'ouvrages de génie civil, de digues, d'îlots ou de plages, par exemple. En effet, la juxtaposition de plusieurs caissons reliés entre eux par un système constructif adapté, et enraciné jusqu'au littoral permet de constituer une barrière étanche, jusqu'à une côte variant de deux mètres à un mètre sous le niveau de l'eau 12. Lors de la mise en oeuvre du procédé de comblement, de l'espace entre le littoral 3 et les caissons 4, la partie supérieure de la barrière 1 constituée par un bouclier étanche et amovible mis en place uniquement pendant la durée des travaux, non représentées sur les figures. Le troisième atout permettant la protection de l'environnement est constitué par la réduction des nuisances lors de la construction, car 80% de l'ouvrage est préfabriqué dans un complexe industriel qui peut être éloigné du site des travaux. L'ensemble peut être acheminé par voie maritime, puisque chaque caisson 4 peut être facilement remorqué. Ce procédé supprime toutes les nuisances liées à la présence de convois lourds transportant des remblais, des blocs d'enrochement, du béton et réduit considérablement les délais de réalisation de l'ouvrage. Il y a donc moins d'engins de travaux publics et donc moins de pollution, telle que pollution sonore, olfactive. Le quatrième atout consiste dans l'aménagement intérieur de la réservation 8 du caisson 4, ce qui permet de créer de véritables récifs, assurant le développement et la protection de la flore et de la faune. L'avivement du lagon situé à l'arrière du caisson est assuré par des conduites intégrées au caisson permettant de relier le plan d'eau au milieu extérieur. Suivant les conditions du site, les conduites pourront être équipées d'agitateurs mécaniques qui créeront un courant permettant une bonne régénération de l'eau de baignade, ainsi que le transport des déchets de surface vers un centre de retraitement des eaux. Enfin, la quatrième fonction du caisson consiste à assurer le soutènement d'un plateau continental artificiel. En effet, compte tenu de ses dimensions importantes imposées par le déferlement des houles, l'ouvrage possède une grande stabilité assurant la reprise de poussées importantes, et permettant ainsi le remblaiement à l'arrière du caisson même par grandes profondeurs. Le plateau artificiel ainsi créé ouvre de nombreuses possibilités telles que plages, aménagement côtier, protection du littoral contre l'érosion. Un tel ouvrage permet d'envisager un aménagement côtier lorsque la bathymétrie et les conditions de houle sont très défavorables sans porter atteinte au milieu. On peut éventuellement l'utiliser pour les ports en eaux profondes, les ouvrages sous-marins, les plages artificielles, les îlots artificiels, les ouvrages de lutte contre l'érosion, les écrans amortisseurs permettant la faisabilité d'ouvrages maritimes classiques tels que digue, brise-lames. REFERENCES 1. Barrière 2. Fond immergé ou souille 3. Bande littorale ou zone maritime circonscrite 4. Caissons amortisseurs immergés 5. Pieux 6. Epaulements des caissons 4 7. Tirants transversaux définitifs 8. Réservation d'un caisson 4 9. Orifices de chaque caisson 4 10. Fond de chaque caisson 4 11. Remblais en matériaux du site 12. Niveau de l'eau 13. Batardeaux 14. Matériaux de comblement ou béton 15. Digue sous-marine 16. Terre-plein ou esplanade aménageable 17. Plage 18. Pontons 19. Galets 20. Remblais pierreux 21. Enrochements 22. Tout venant de carrière 23. Mâchoire béton 24. Tirants transversaux provisoires a. Angle de présence des orifices 9 en partie supérieure des caissons 4. REVENDICATIONS 1. Ouvrage destiné à créer une barrière (1) sur un fond immergé (2) de manière à protéger une zone maritime (3) pour permettre son aménagement caractérisé par le fait qu'il est constitué de plusieurs caissons (4) faisant office d'amortisseurs qui sont immergés ; lesdits caissons (4) sont solidarisés les uns aux autres par des moyens d'assemblage (5 à 7) qui font également office de joint d'étanchéité entre deux caissons (4). 2. Ouvrage, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque caisson (4) a une hauteur telle que ledit caisson (4) est complètement immergé quelles que soient les variations du niveau de l'eau (12) et ce de manière à former une barrière (1) efficace mais non visible. 3. Ouvrage, selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que chaque caisson amortisseur (4) est un cylindre creux (8). 4. Ouvrage, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie supérieure de chaque caisson (4) destinée à être orientée vers le large est, dans son tiers supérieur, pourvue d'orifices (9) assurant l'entrée et la sortie de l'eau dans la zone sollicitée par la houle. 5. Ouvrage, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque caisson amortisseur (4) creux est pourvu d'un fond (10) de manière à pouvoir être chargé en tout-venant de carrière (22) ou remblais de matériaux du site (11) jusqu'à une certaine hauteur, pour être stable dans sa souille (2). 6. Ouvrage, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens d'assemblage sont constitués par des pieux (5) qui coopèrent avec des épaulements (6) portés par la paroi extérieure des caissons (4) et qui renforcent la stabilité desdits caissons amortisseurs (4). 7. Ouvrage, selon la revendication 6, caractérisé par le fait que des tirants transversaux (7), situés de part et d'autre de chaque pieux (5), relient deux caissons amortisseurs (4) adjacents. 8. Ouvrage, selon l'une quelconque des revendications 1 ou 6, caractérisé par le fait que la zone, où sont implantés les moyens d'assemblage (5 à 7) est délimitée du haut vers le bas et de chaque côté du pieu (5) par des batardeaux (13), les espaces restés libres entre les batardeaux (13) sont comblés pour constituer le clavetage final. 9. Ouvrage, selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'un dispositif dissipateur d'énergie complémentaire est placé au centre de chaque caisson (4). 10. Procédé pour la construction de l'ouvrage, selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il consiste à - préparer la souille (2) destinée à recevoir un premier caisson (4), - mettre en place au moins les deux premiers pieux (5), - positionner le premier caisson (4) sur sa souille (2) par rapport aux deux premiers pieux (5), - fixer le premier caisson (4) aux pieux (5), - mettre en place les autres pieux (5), et - amarrer les autres caissons (4) aux pieux (5). 11. Procédé, selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il consiste à mettre en place un bouclier étanche provisoire sur les caissons immergés (4) pour permettre l'aménagement de l'ouvrage maritime sans diffusion et sans pollution des remblais vers le large, puis à le retirer une fois l'ouvrage terminé. 12. Procédé, selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce qu'il consiste, préalablement à la mise en place de chacun des premier et dernier caissons (4), à construire une digue sous-marine (15) qui relie la barrière (1) immergée au littoral (3).