Brevet FR2788288A1 — publié le 20000713

L'invention ici présentée a pour objet un ouvrage destiné à créer une barrière sur un fond immergé. Une telle barrière permet de protéger une zone maritime en vue de son aménagement. L'invention concerne également un procédé de construction d'un tel ouvrage. Dans ce domaine technique, on connaît particulièrement le brevet français 2 749 330. L'invention qui y est présentée est un progrès par rapport aux techniques traditionnelles souvent dommageables en terme d'environnement et de pollution des eaux. Ce document divulgue un ouvrage destiné à créer une barrière sur un fond immergé de manière à protéger une zone maritime pour permettre son aménagement caractérisé par le fait qu'il est constitué de plusieurs caissons faisant office d'amortisseurs qui sont immergés et adaptés aux grandes profondeurs; lesdits caissons sont solidarisés les uns aux autres par des moyens d'assemblage qui font également office de joint d'étanchéité entre deux caissons, les caissons assurant le soutènement d'un plateau continental artificiel. Un tel ouvrage présente plusieurs inconvénients. En premier lieu, chaque caisson forme un élément unitaire d'amortissement de la houle. Il faut de nombreux caissons pour construire une barrière. Cette addition de nombreux caissons de taille réduite représente un temps d'installation et un coût élevés. Par ailleurs, les caissons sont solidarisés entre eux. Le nombre important de caissons nécessaires engendre un nombre important de liaisons à réaliser, suivant une technique d'assemblage complexe nécessitant une intervention sous l'eau. Un autre inconvénient est l'accès à l'ouvrage lors de sa construction. Cet accès est, selon le document français 2 749 330, uniquement maritime. Cette voie d'accès est longue et coûteuse. La présente invention permet de remédier aux inconvénients des techniques actuelles. Elle limite le temps et la difficulté de mise en place de l'ouvrage. Elle a pour ce faire l'avantage de proposer des caissons intégrant plusieurs chambres d'amortissement. On réalise ainsi d'un seul tenant une grande longueur de la barrière à former. Un autre objet de l'invention est d'optimiser l'ancrage du caisson. Les caissons présentent pour ce faire des réservations facilitant la fixation et réduisant le nombre d'éléments constructifs pour l'ancrage. La structure spécifique du caisson proposé par le présent ouvrage, présentant plusieurs chambres d'amortissement juxtaposées, permet de lui conférer une forme de barge. Cette barge est particulièrement avantageuse car elle permet d'amener le caisson par simple remorquage sur le site. Le caisson est donc ici de dimension plus importante que les structures de l'état de la technique sans que cela nuise à son transport et à sa manipulation. Une telle structure du caisson a également pour but d'autoriser le montage d'éléments annexes sur le caisson et notamment un écran étanche, un mur anti-houle ou une estacade pour l'accès terrestre. Ce dernier point est important car il optimise encore les étapes de construction en permettant un accès d'engins ou de personnes par voie terrestre sur le site lui-même. Un autre avantage de l'ouvrage est de permettre un montage des caissons soit directement sur la souille soit sur une charpente d'ancrage elle-même encastrée sur le fond. Les caissons s'adaptent donc parfaitement à la configuration du site. D'autres buts et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif. La présente invention concerne un ouvrage destiné à créer une barrière sur un fond immergé de manière à protéger une zone maritime pour permettre son aménagement, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un caisson immergé présentant plusieurs chambres d'amortissement juxtaposées permettant de former le soutènement d'un plateau continental tout en amortissant l'action de la houle. La présente invention concerne encore un procédé de construction d'un ouvrage destiné à créer une barrière sur un fond immergé, apte à être mis en oeuvre par l'ouvrage selon l'invention caractérisé par le fait qu'on prépare la souille destinée à recevoir le caisson, on construit un caisson dans une forme navale et on le remorque vers le site, on met en contact le caisson et la souille par ballastage contrôlé du caisson, on ancre le caisson ou subtrateur par des pieux, on finalise le ballastage par addition d'éléments solides dans les chambres d'amortissement. La présente invention concerne aussi un procédé de construction d'un ouvrage destiné à créer une barrière sur un fond immergé, apte à être mis en oeuvre par l'ouvrage selon l'invention, caractérisé par le fait qu'on positionne une charpente d'ancrage sur le site, on encastre la charpente d'ancrage par des pieux, on construit un caisson dans une forme navale et on le remorque sur le site, on met en contact le caisson sur la charpente d'ancrage par ballastage contrôlé, on solidarise le caisson et les piles de la charpente d'ancrage. L'ouvrage selon l'invention pourra se présenter sous les modes de réalisation introduits ci-après. Le caisson présente une forme de barge permettant son remorquage sur le site de l'ouvrage. Le caisson est muni de réservations principales dans la structure du caisson coopérant avec des pieux ou des piles pour réaliser l'ancrage du caisson. Le caisson est muni de réservations secondaires pour la mise en place de moyens d'ancrage ou le passage d'outils. Le caisson est muni de puits pour le passage d'opérateurs ou de conduites. L'ouvrage peut comporter plusieurs caissons reliés entre eux par des gabions métalliques remplis d'enrochements et scellés entre eux par injection de ciment. Il présente une couverture d'accès terrestre positionnée sur le caisson. Il présente un écran étanche amovible positionné sur le caisson pour éviter toute dispersion de fines vers le large lors des étapes de remblaiement. Il présente un mur anti-houle positionné sur tout ou partie du caisson et muni d'un déflecteur. Le caisson est fixé par l'intermédiaire de piles sur une charpente d'ancrage encastrée par des pieux. La base du caisson comporte une pédale évitant l'affouillement. La base du caisson peut comporter, côté large, un aileron de stabilité. Les dessins ci-joints sont donnés à titre d'exemple indicatif et non limitatif. Ils représentent un mode de réalisation selon l'invention. Ils permettront de comprendre aisément l'invention. La figure 1 est une vue de dessus du caisson dans un mode préféré de réalisation. La figure 2 illustre une barrière constituée de deux caissons selon une coupe selon les lignes 1-1 de la figure 3. Les figures 3 et 5 sont des vues en coupe selon les lignes 3-3 de la figure 1, dans deux modes de réalisation différents. Les figures 4 et 6 sont des vues en coupe selon les S lignes 4-4 de la figure 1, dans deux modes de réalisation différents. Les figures 3 et 4 diffèrent néanmoins de la figure 1 par la présence d'un aileron de stabilité non représenté en figure 1. Les figures 7, 8 et 9 schématisent le montage d'éléments supplémentaires de la constitution de l'ouvrage dans des modes particuliers de réalisation. Les figures 10 et 11 illustrent des applications possibles de l'invention, en coupe globale. La présente invention s'applique à la réalisation d'un ensemble d'éléments constructifs qui, associés les uns aux autres constituent un ouvrage permettant notamment un amortissement de la houle innovant. Les éléments constructifs constituant l'ouvrage seront généralement: 1. un terre plein 27 2. une plage suspendue 28 3. un bassin de déferlement 29 4. au moins un caisson hydraulique maritime Cet ouvrage est associé à un procédé de construction qui est peu polluant et reste quasi invisible après sa construction. L'ouvrage permet la réalisation et la protection d'une réserve marine à plusieurs étages. Cet ouvrage n'est préférentiellement pas visible par mer calme, ce qui est essentiel pour profiter de l'esthétique du paysage marin par opposition aux ouvrages classiques imposant au regard un mur de béton de plusieurs mètres de hauteur tout le long de l'horizon. L'ouvrage ici présenté permet de créer une barrière entre un côté large 21 et un côté terre 22 comme illustré en figure 1. Les figures 10 et 11 illustrent par ailleurs une présentation globale d'un tel ouvrage dans deux modes de réalisation, selon le mode de fixation du ou des caissons 1. Selon l'invention, l'ouvrage comprend au moins un caisson 1. Le ou les caissons 1 sont immergés c'est à dire qu'ils ne sont pas visibles hors de l'eau par mer calme. Le niveau de l'eau 2 est donc situé au dessus des caissons 1 tel que le montrent les figures 3 à 9. Les figures 1 et 2 illustrent la présence sur un caisson 1 de plusieurs chambres d'amortissement 3 juxtaposées. Le caisson 1 est une construction symétrique et sensiblement allongée. Dans un mode préféré, cette construction est dite barge et est construite dans une forme navalequi permet de véhiculer le caisson 1 par mer, par simple remorquage. L'invention remplit les objectifs essentiels suivants: Protection contre la houle: - L'amortissement d'une partie importante de la houle à l'intérieur du caisson 1 hydraulique maritime, dans une chambre 3 dite d'amortissement et éventuellement par des éléments dissipateurs complémentaires. Les orifices 25 formés dans les parois des chambres 3 exposées côté large 21 permettent cet amortissement comme présenté notamment aux figures 1, 4 et 5. - Par ses dimensions appropriées le caisson 1 provoque le déferlement de la houle dans un bassin naturel également conçu et aménagé pour épuiser l'énergie dudit déferlement et favoriser, par le choix des enrochements, leur provenance, leur taille ainsi que leur disposition, le développement de la flore et la faune marine du bassin de déferlement. L'aménagement extérieur: L'ouvrage permet de créer et de protéger un aménagement côtier tel que: - création d'une plage suspendue - création d'un lagon - création d'un plateau continental - création d'un port protection de l'environnement - création de réserves marines On pourra mettre en oeuvre des caissons 1 de la façon suivante: Les caissons 1 sont préfabriqués sur un site industriel forme navale et sont acheminés par voie maritime. Les caissons 1 sont accolés les uns aux autres comme en figure 2 et forment un soutènement. Ils sont conçus pour dissiper l'énergie de la houle et permettre de soutenir un plateau continental. Pour la stabilité définitive de l'ouvrage, les caissons 1 pourront être munis de trois types de réservations. Il s'agit d'abord des réservations principales 4 dans la structure résistante du caisson 1 afin de réaliser l'assise et l'ancrage du caisson 1 soit directement au sol de fondations par des pieux de grande capacité, soit par le biais d'une charpente d'ancrage 18. Les réservations peuvent être tubulaires tel qu'illustré en figure 1. La figure 5 présente par ailleurs la coopération des réservations principales 4 avec des pieux 5 pour l'ancrage dans le subtratum. Les figures 3 et 4 présentent, elles, la fixation du caisson 1 sur une charpente d'ancrage 18. Comme représenté, cette charpente 18 peut comprendre: - une charpente primaire 18a comportant des pieux 5 encastrés dans le sol 24 - une charpente secondaire 18c formée de croisillons et constituant un renfort de la charpente 18. - Une charpente de liaison 18b apte à recevoir le caisson 1 par le biais de ses réservations principales 4. La charpente de liaison 18b comportera des piles 6 coopérant avec les réservations 4. Le caisson pourra aussi comprendre des réservations secondaires 7 dans la structure résistante du caisson 1 pour le passage d'outils moins conséquents tels que des réservations de foration pour reconnaissance et intervention géotechnique complémentaires ou carottage d'échantillon de sols par exemple, ou encore des réservations de foration pour la réalisation de micropieux, tirants d'ancrage, tubes d'injection, visite sonique. Ces réservations 7 sont accessibles hors d'eau et permettent l'utilisation d'outils dits traditionnels en fondations spéciales, ou lorsqu'il n'est pas nécessaire de supporter l'ouvrage par des pieux de grande capacité, (les réservations principales 4 sont alors comblées). Comme représenté en figure 5, les réservations secondaires 7 pourront être tubulaires. Enfin, on formera préférentiellement des réservations en puits 8 pour mise en précontrainte de l'ouvrage. Ces puits 8 de visite peuvent également contenir des organes complémentaires tels que: - conduites d'air comprimé utiles pour générer un brise lames pneumatique offrant une protection modulée suivant l'agitation et par mer calme; il est à noter que la création de rideaux de bulles est également intéressante pour la lutte contre la pollution des eaux. - Conduites haute pression pour la récupération de l'énergie. - Conduites sèches pour utilisations diverses. Suivant la configuration de l'ouvrage à réaliser, on pourra mettre en place plusieurs caissons 1 raccordés par des gabions 9 métalliques remplis d'enrochements scellés entre eux par injection de ciment notamment sous forme de coulis. Notamment lors de la construction, les caissons sont coiffés d'éléments structurels permettant: - de créer un écran étanche 11 entre le côté large 21 et le côté terre 22 et de travailler sans risque de pollution du large. Un tel écran 11 et son positionnement sont illustrés en figure 8. Il est amovible et sera enlevé après construction. - de créer un accès terrestre pour le ballastage en tout ou partie des caissons 1 au moyen d'une estacade d'accès terrestre 10 telle qu'illustrée aux figures 7 et 8, apte à recevoir des engins 14 et/ou des opérateurs par une plate forme 16 reposant sur le caisson 1 par des poteaux 17. - de concevoir une protection provisoire à la houle pendant les travaux. - d'édifier un mur anti houle 12 surtout s'il ne peut exister ponctuellement de bassin de déferlement. Un tel mur 12 est illustré en figure 9 o il comporte un déflecteur 13 protégeant le côté terre 22 et autorisant éventuellement un accès terrestre. Chaque caisson 1 est ballasté sur une certaine hauteur afin d'assurer sa pose et sa stabilité, le ballast provient pour une partie des matériaux extraits lors de la réalisation de sa souille et pour l'autre partie de matériaux de carrière. Ces matériaux correspondent aux éléments solides 26 illustrés aux figures 4 et 6. L'aménagement général intérieur consiste à utiliser la surface du fond de la chambre 3 et d'y établir une réserve marine. Lorsque le caisson 1 est directement ancré dans le sol 24, une pédale anti-affouillement 20 doit être réalisée sur la base 19 du caisson 1 pour assurer le risque d'affouillement du pied de l'ouvrage. Lorsque le caisson 1 repose sur une charpente 18, des ailerons de stabilité 23 apparaissant en figure 3 seront préférentiellement formés à la base 19 du caisson 1. L'invention concerne par ailleurs un procédé de construction d'un ouvrage. Dans un premier cas, ce procédé est mis en oeuvre lorsque le caisson 1 est directement ancré dans le substratum. Dans ce cas, on pourra mettre en oeuvre le procédé dans le mode de réalisation suivant consistant à: - construire le caisson 1 dans une forme navale - préparer la souille 24 destinée à recevoir le caisson 1 remorquer le caisson 1 vers le site - mettre en contact le caisson 1 sur le fond marin par ballastage liquide contrôlé - effectuer les réglages, les vérifications et les forages complémentaires secondaires si nécessaire - établir les fondations spéciales à partir des plates- formes de travail - effectuer le ballastage solide de l'ouvrage par les éléments solides 26 - mettre en place des autres caissons 1 suivant le projet de protection déterminé - réaliser les raccordements entre chaque caisson 1 par gabions 9 en enrochements et scellement des enrochements entre eux par injection de coulis de ciment. l1 Dans un second cas, le procédé selon l'invention est mis en oeuvre lorsque le caisson 1 est fixé sur une charpente d'ancrage 18 elle-même encastrée dans le sol 24. Dans ce cas, on pourra mettre en oeuvre le procédé dans le mode de réalisation suivant consistant à: - dimensionner et construire une charpente d'ancrage 18 métallique spatiale en atelier - construire le caisson 1 dans une forme navale - préparer la souille 24 destinée à recevoir la charpente d'ancrage 18 - remorquer la charpente d'ancrage 18 vers le site - positionner la charpente d'ancrage 18 et mettre en contact les pieux 5 sur le fond marin par ballastage contrôlé - forer et encastrer les pieux 5 dans le substratum à partir des plates-formes de travail remorquer le caisson 1 vers le site - mettre en place le caisson 1 sur la charpente d'ancrage 18 par ballastage contrôlé - réaliser la solidarisation du caisson 1 aux piles 6 de fondation par clavetage et cimentation des piles 6 et caissons 1 - effectuer le ballastage solide de l'ouvrage - mettre en place les autres caissons 1 suivant le projet de protection déterminé - raccorder les fonds marins et les caissons 1 entre eux par gabions 9 en enrochements et scellement des enrochements entre eux par injection de coulis de ciment. Aux deux procédés ci-avant décrits, peut s'ajouter la même terminaison des travaux, à savoir: - la mise en place d'un écran étanche 11 provisoire et d'une estacade d'accès terrestre 10 sur les caissons 1 immergés pour permettre l'aménagement du bassin de déferlement et du plateau continental par voie maritime et terrestre sans diffusion et sans pollution des remblais vers le large, puis à retirer ces éléments 10, 11 une fois l'ouvrage terminé - le raccordement des caissons 1 des deux bords extérieurs du projet de protection déterminé au littoral par pénétration des sections d'about des caissons 1 au terrain existant côtier. Une fois les caissons 1 solidarisés et ancrés puissamment au sol 24 la phase de travaux de remblaiement général doit être conçue de telle sorte à empêcher toute dispersion de fines 15 et contamination avec le large. Pour ce faire, il est souhaitable de mettre en oeuvre un écran étanche provisoire 11 entre le futur terre plein à réaliser et le côté large 21. Le dessus des caissons 1 immergés se trouve à faible profondeur (1 à 3.00 m maximum). Il est alors aisé d'y établir un écran 11 tel que défini par exemple en figure 8. Cet écran 11 selon l'importance de l'ouvrage envisagé peut être un simple parement métallique type palplanches amovibles ou plus conséquent type caisson secondaire béton armé. La récupération et le traitement des éléments polluants qui sont essentiellement les fines 15 susceptibles lors du remblaiement de contaminer le large sont facilement effectués par décantation sur le fond des caissons 1. Les accès terrestres pour le ballastage de tout ou partie des caissons s'effectuent à partir de l'estacade 10 qui est fixée provisoirement sur le dessus des caissons 1. Bien entendu ces installations provisoires sont suffisamment résistantes et calées altimétriquement pour s'affranchir des houles pendant les travaux et sont repliées à la fin du remblaiement général. La protection de l'environnement est ainsi parfaitement respectée. Par ailleurs, l'installation provisoire peut être conçue et réalisée comme définitive s'il ne peut exister ponctuellement de bassin de déferlement. On forme alors un mur anti houle 12 pouvant être définitif. Il est bien évident que le choix des fondations est induit par une campagne de sols la plus complète possible. Cependant, il est à noter que les campagnes des fonds marins sont très coûteuses. L'ampleur des différents sondages, carottages, essais doit, selon la taille du projet, les disponibilités budgétaires des phases d'études, faire reculer la plus complète des études à une étude plus succincte. Les compléments géotechniques indispensables pourront être effectués lors de la réalisation des travaux. En effet les ouvrages selon l'invention sont munis de réservations secondaires 7 qui permettent selon le cas, la prise d'échantillon in situ par carottage, l'essai de convenance et d'injection, les essais indispensables préalables sur la capacité réelle des tirants et micro pieux ou pieux à réaliser. Un ouvrage proche d'un autre ouvrage peut reposer sur une nature de sol très différente. Dès lors à la suite de sondages complémentaires, il peut être décidé pour l'un de l'ancrer au substratum par des pieux 5 de grande capacité, et pour l'autre de le poser simplement sur le sol consolidé par injection par exemple. Les techniques de fondations sont alors différentes mais les différentes réservations 4, 7 dont est muni chaque caisson 1 permettent de répondre à l'ensemble de ces choix et offrent ainsi au Maitre d'Ouvrage l'exigence face aux constructeurs du meilleur rapport qualité prix. REFERENCES 1. CAISSON 2. NIVEAU DE L'EAU 3. CHAMBRE D'AMORTISSEMENT 4. RESERVATION PRINCIPALE 5. PIEU 6. PILE 7. RESERVATION SECONDAIRE 8. PUITS 9. GABION 10.ESTACADE D'ACCES TERRESTRE 11.ECRAN ETANCHE 12.MUR ANTI-HOULE 13.DEFLECTEUR 14.ENGIN 15.FINES 16.PLATE-FORME 17.POTEAUX 18.CHARPENTE D'ANCRAGE 18iSa. CHARPENTE PRIMAIRE 18b. CHARPENTE DE LIAISON 18c. CHARPENTE SECONDAIRE 19.BASE DU CAISSON 20.PEDALE 21.COTE LARGE 22.COTE TERRE 23.AILERON DE STABILITE 24.SOUILLE OU SOL 25.ORIFICES 26.ELEMENTS SOLIDES 27.TERRE PLEIN 28.PLAGE SUSPENDUE úNd3wsZUsas Q NISSV*'6Z REVENDICATIONS 1. Ouvrage destiné à créer une barrière sur un fond immergé de manière à protéger une zone maritime pour permettre son aménagement, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un caisson (1) immergé présentant plusieurs chambres d'amortissement (3) juxtaposées permettant de former le soutènement d'un plateau continental tout en amortissant l'action de la houle. 2. Ouvrage selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le caisson (1) présente une forme de barge permettant son remorquage sur le site de l'ouvrage. 3. Ouvrage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le caisson (1) est muni de réservations principales (4) dans la structure du caisson (1) coopérant avec des pieux (5) ou des piles (6) pour réaliser l'ancrage du caisson (1). 4. Ouvrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé par le fait que le caisson (1) est muni de réservations secondaires (7) pour la mise en place de moyens d'ancrage ou le passage d'outils. 5. Ouvrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait que le caisson (1) est muni de puits (8) pour le passage d'opérateurs ou de conduites. 6. Ouvrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé par le fait qu'il comporte plusieurs caissons (1) reliés entre eux par des gabions (9) métalliques remplis d'enrochements et scellés entre eux par injection de ciment. 7. Ouvrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé par le fait qu'il présente une estacade pour l'accès terrestre (10) positionnée sur le caisson (1). 8. Ouvrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé par le fait qu'il présente un écran étanche (11) amovible positionné sur le caisson (1) pour éviter toute dispersion de fines (15) vers le large lors des étapes de remblaiement. 9. Ouvrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé par le fait qu'il présente un mur anti houle (12) positionné sur tout ou partie du caisson (1) et muni d'un déflecteur (13). 10. Ouvrage selon la revendication 3 en combinaison avec l'une quelconque des revendications 1, 2, 4 à 9 caractérisé par le fait que le caisson (1) est fixé par l'intermédiaire de piles (6) sur une charpente d'ancrage (18) encastrée par des pieux (5). 11. Ouvrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé par le fait que la base (19) du caisson (1) comporte une pédale (20) anti-affouillement. 12. Ouvrage selon la revendication 10, caractérisé par le fait que la base (19) du caisson (1) comporte, côté large (21), un aileron de stabilité (23). 13. Procédé de construction d'un ouvrage destiné à créer une barrière sur un fond immergé, apte à être mis en oeuvre par l'ouvrage selon les revendications 1, 2 et 3 en combinaison avec l'une quelconque des revendications 11 ou 4 à 9 caractérisé par le fait que: - on prépare la souille (24) destinée à recevoir le caisson (1) - on remorque un caisson (1) en forme de barge depuis la forme navale vers le site - on met en contact le caisson (1) et la souille (24) par ballastage contrôlé du caisson (1) - on ancre le caisson (1)au substrateur par des pieux (5) - on finalise le ballastage par addition d'éléments solides (26) dans les chambres d'amortissement (3). 14. Procédé de construction d'un ouvrage destiné à créer une barrière sur un fond immergé, apte à être mis en oeuvre par l'ouvrage selon les revendications 10 ou 12, caractérisé par le fait que: - on positionne une charpente d'ancrage (18) sur le site, on encastre la charpente d'ancrage (18) par des pieux (5), - on construit un caisson (1) en forme de barge dans une forme navale et on le remorque sur le site, - on met en contact le caisson (1) sur la charpente d'ancrage (18) par ballastage contrôlé, - on solidarise le caisson (1) et les piles (6) de la charpente d'ancrage (18).