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L ' inv~nkion 9U]. ~ r~r)porln h l ' onsnu i l l n(Jn
en continu d'une conduite dans une tranchée notamment
dans un fond so~s-marin constitué de matériaux présentant
une faible cohésion, concerne un procédé et un dispositif
S de soutènemen~ provisoire des parois pendant l'opération
de creusement de la tranchée.
Afin de protéger les conduites, et notamment
les oléoducs ou pipe-lines, des effets néfastes des cou-
rants sous-marins ou de la houle, ainsi que pour ev.iter
l'accrochage des ancres de marine ou des chaluts de peche
sur ces conduites, on s'est efEorcé depuis de nombreuses
années d'ensouiller ces conduites dans les fonds sous-
marins. Ceci a été réalise en disposant ces conduites dans
des tranchées préalablement creusées dans ces fonds 50US-
marins.
Ceci a été réalisé aussi en creusant unetranchée sous une conduite préalablement disposée sur le
fond, et qui vient ensuite par ~lexion, sous l'effet de
son propre poids, reposer sur le fond de la tranchée à
une certaine distance derrière les dispositifs de creuse-
ment qui son-t déplacés le long de la conduite sous cette
dernière.
Mais si l'utilisation et la mise en oeuvre de
dispositifs divsrs permettant de réaliser ces tranchées et
l'ensouillage d'une conduite s'effectue sans trop de dif-
ficultés quand le fond sous-marin présente une cohésion
suffisante pour assurer la stabilité des parois verticales
ou sensiblement verticales de la tranchée, il n'en est pas
de même lorsque le fond sous-marin est sablonneux, vaseux
ou constitué de tous autres matériaux pulvérulents ou sans
cohésion suffisante, car les parois la*érales s'effondrent
et la tranchée se comble, au moins partiellement, avant
que la conduite ne se soit convenablement positionnée sur
k.~7~.S
le fond primitif ce celle-ci.
Dans ce dernier cas, pour évi-ter le comble-
ment immédiat ou quasi-immédia-t de la tranchée, on est amené,
au moyen de disposi-t:ifs divers, à dégager dans le fond sous-
marin une dépression ou vallée d'une largeur importante, ce
qui, d'une part, oblige à déplacer des quan-tités -très
volumineuses de matériaux, et, d'autre part, ne procure
pas la protection recherchée pour la conduite, sauf à
combler la dépression latéralement à l'aide des matériaux
dégagés, ce qui augmente substantiellement les coûts
de l'opération.
Une solution connue consiste alors à renforcer
les parois de la tranchée par das coffrages ou gabarits
qui doivent être ensuite enlevés et déplacés après la
descente de la conduite, ce qui es-t une opération compliquée.
Une a~ltre technique consiste à fluidiEie
des materiaux par injectior. d'eau sous la conduite, qu.i
descend alors par son propre poids.
Cette technique de mise en oeuvre délicate
ne peut toutefois être utilisée que pour des sables propres.
Une nouvelle technique plus récemment uti-
lisée consiste à substituer un corps compressible du genre
d'une enveloppe en matière souple et déformable, aux maté-
riaux extraits de la tranché~l au fur et à mesure de l'avance-
ment de ce~te dernière, de sorte que ce corps, par sa pré-
sence ou par la pression qu'il exerce sur les parois laté-
rales de la tranchée empêche l'effondrement de ces der-
nières.On pilote ensuite la réduction de volume de ce
corps pour autoriser la descente et le positionnement de
la conduite dans la tranchée ainsi que l'effondrement des
parois latérales et éventuellement le comblement de cette
dernière.
Selon ce procédé, on déplace si nécessaire,
avec l'avancement de la tranchée, des moyens de maintien
temporaire de ses parois latérales, empêchant leur effondre-
ment avant que le corps compressible n'ait été mis en
place dans la tranchee.
~'7~
I.'~nvnln~fl ~n m~ r~ Rnll~ln ~ fnrmnhle
est amenée progressivement ek en continu clans la tranchée,
puis remplie d'un fluide à une pression supérieure à la
pression hydrostatique ; par la pression qu'elle exerce
alors sur les parois latérales de la tranchée elle empeche
temporairement l'effondrement de cette dernière. La
conduite à ensouiller repose sur cette enveloppe habi-
tuellement munie de trous. La réduction progressive de
volume lors de la fuite par les trous du fluide qu'elle
contient fera descendre la conduite sur le fond de la
tranchée, permettant ainsi l'effondrement des parois laté-
rales de cette dernière et le recouvrement de la canduite.
Ce procédé impose par conséquent la ~our-
niture continue d'une enveloppe souple et déformable qui
reste enfouie sous les matériaux de recouvrement et sous
la conduite aprbs la pose de cette dernière, et qui es-t
donc perdue. Hormis le coû~ d'une telle enveloppe qui est
donc à prévoir su~ une longueur équivalente à celle de la
conduite, il faut aussi disposer de moyens importants,
embarqués sur un navire suiveur, pour débiter cette
quantité d'enveloppe préalablement stockée, au fur et
à mesure de l'avance des moyens de creusement, et pour
lui injecter le fluide sous pression quand elle repose
au fond de la tranchée.
De plus pour que cet ensouillage selon cette
technique s'effectue dans des conditions acceptables d'ex-
ploitation, il faut évidemment prendre un certain nombre
de précautions. Il est nécessaire en effet, qu'au cours
de l'avancement du creusement de la tranchée suivi de la
mise en place et du remplissage de l'enveloppe souple,
la descente de la conduite, à quelque distance en arrière
de la zone de creusement, s'effectue correctement et au
fur et à mesure de cette avancée. En effet si cette
descente était trop rapide il pourrait y avoir courbure
excessive de la conduite sous l'effet de la gravité
~7~ S
entrainant un risque de rupture. Par contre, dans cert;ains
autres cas, le poids de la conduite même remplie d'eau
étant insuffisant celle-ci descendra beaucoup trop lente-
ment dans la tranchée, le volume de fluide devant alors
être compris dans l'enveloppe souple sur une plus grande
longueur ; il en résulte une surconsommation d'eau par les
orifices de fuite, et une grande difficulté à régulariser
la pression dans toute llenveloppe. La pression de fluide
dans ladite enveloppe, ne pouvant plus alors être correcte-
ment réglée, le profil de la conduite ne peut plus êtreajusté et même dans certains cas le maintien d'une pression
suffisante pour prévenir l'effondrement de la -tranchée
n'est plus possible Ce problème de réglage de la pression
d'alimentation en fluide de l'enveloppe e~ du débit de
fuite hors de celle-ci par des ouvertures appropriées
est difficile à surmonter, du fait que l'enveloppe souple
continue a un volume infini.
L'invention apporte une solution efficace
~ ces problèmes car elle met en oeuvre, non plus une
enveloppe ouverte et de volume infini ni munie d'ouver-
tures de fuite, mais une enveloppe fermée, de volume fini,
dont la conception même lui permet d'assurer le maintien
temporaire des parois de la tranchée, de Eaciliter la
descente dans celle-ci de la conduite à ensouiller tout
en se déplaçant sans frottement sur le fond de la tranchée
sans pour autant qu'il y ait modification de la masse
du fluide initial contenu dans l'enveloppe.
Le procédé selon l'invention consiste à
mettre en oeuvre dans une tranchée, en remplacement des
matériaux extraits de cette derniere, une enveloppe
souple fermée, déplaçable par elle-même sous l'effet de la
pression exercée à son extrémité par le poids de la
conduite, par le fait que cette enveloppe a une structure
et une forme particulière qui autorise cet avancement
éventuellement en combinaison avec des moyens complé-
mentaires d'avancement.
~ ~ ~7~3 q ~4 r3
Selon ce procédé il est recherché pour cette
enveloppe une structure telle que les divers points de sa
paroi extérieure res-ten-t fixes par rappor-t à la tranchée
dans laquells elle est placée ~insi que par rapport à la
conduite qu'elle supporte, tandis que ses ex-trémi-tés se
replient d'un côté vers l'intérieur le long dlun axe
longitudinal, et se déplient de l'autre côté à partir
de l'intérieur vers l'extérieur pour que la contraction
et le déploiement simultanés de l'enveloppe le long de
cet axe longitudinal assurent l'avancement de l'ensemble
qui en coupe loogitudinale s'apparente à deux chen:illes
superposées.
Le dispositif de mise en oeuvre de ce procédé,
selon l'invention consiste en une enveloppe qui se présente
sous la forme d'un cylindre dont chaque extrémité circula.ire
a été repliée vers l'inté:rieur concentriquement à e,on axe
longitudinal, en direction de l'extrémite opposée, les deux
extrémités étant ensuite soudees l'une à l'autre pour former
une âme centrale d'enveloppe repliée sensiblemen-t suivant
l'axe longitudinal.
Les caractéristiques particulières et
avantages de l'invention apparaîtront à la lec-ture de la
description suivante d'exemples de réalisation qui doivent
être considérés comme des exemples non limitatifs.
On se réfère aux dessins annexés qui repré-
sentent
Figure ~ une vue schématique en coupe longi-
tudinale partielle d'une tranchée munie du dispositif
selon l'invention.
3û Figure 2, une vue schématique en perspective
de l'enveloppe souple.
Figure 3,une vue en coupe selon III-III de
la figure 2.
Figures 4 à 7, des vues en coupe selon les
lignes IV-IV à VII-VII.de la figure 1.
Figures 8 et 9, des vues schématiques en
coupe de l'enveloppe souple dans deux phases successives
d'avancement.
Figures 10 et 11, deux vues schéma-tiques en
coupe transversale d'une var.iante de réal.isat.ion, pour
deux phases d'ensouillage de conclui-te.
Figure 12 une vue schematique en coupe
d'une autre variante de l'invention.
On a représenté schématiquement à la figure 1
un dispositif mobile de creusemen-t 6 d'une tranchée 2
sous une conduite 3 préalablement disposée sur un fond
sous-marin 4 de cohésion faible ou moyenne.
Le dispositif de creusement utilisé peut
être l'un de ceux tant mécaniquesqu'hydrauliques de type
connu qui sont actuellement utilisés en association avec
un dispositif d'évacuation (non représenté) des ma-tériaux
extraits lors du creusement de la tranchée 2. L'ensemble
du dispositif de creusement 6 et du dispositif d'~vacua-
tion est déplacé le long de la conduite 3 en même temps
que se deplace un navire de surface. On prevn.i-t qu'un
dispositif de maintien temporaire des parois latérales de
cette tranchée, et constitué par exemple d'un caisson,
coffrage ou gabarit, présentant au moins deux flancs rigides
et plans, déplacés parallèlement à eux-mêmes et chacun
parallèlement à une paroi latérale de la tranchée, soit
entraîné le long de la conduite 3 et sous cette dernière
avec le dispositif de creusement 6.
Une enveloppe 1 réalisée en matériau souple
et déformable, ayant une longueur L et une structure parti-
culière, qui est remplie d'un fluide de densité ou de
pression éventuellement supérieure à celle de l'eau,occupe
le volume interne de la tranchée 2, en arrière des disposi-
tifs de creusement 6 et se substitue aux matériaux dégagés
par ces dispositifs et évacués~
L'enveloppe souple désignée dans son ensemble
par la référence 1 présenterait au dehors de la tranchée
la structure particulière illustrée notamment par les
figures 2 et 3.
Elle est fabriquée sous la forme d'un cy-
lindre allongé de longueur L dont chaque extrémité 11 est
9~. ~
repliée vers l'intérieur concentriquement à 50n axe longi-
tudinal 12, en direction de l'extrémité opposée, les
deux extr~mités issues de ce repli cle l'enveloppe exté-
rieure é-tant soudées l'une 3 l'autre pour forrner une ame
centrale 13 d'enveloppe repliée joiqnan-t sensiblement
selon l'axe 12, les deux extrémités 11 de l'ensemble ainsi
réalisê, qu:i se trouve constituer une enceinte fermée
et étanche.
Ainsi conçue et fabriquée, l'enveloppe est
remplie d'un fluide 14 dont la pression est au moins égale
à celle du milieu extérieur.
La partie extérieure 10 de l'enveloppe prend
une forme cylindrique. Les sections d'extrémité 11 prennent
une forme sensiblement c:irculaire. L'âme cen-trale interne 13
constituée comme on l'a vu des replis de l'enveloppe 1 ci
l'intérieur de cette derni~re, étant soumise à la sur-
pression du fluide 14 contenu clans ladite enveluppe
sera donc pliee sur elle-même et prendra une forme
semblable à celle représentée à la figure 3.
Dans le cas particulier des opérations de
creusement d'une tranchée sous-marina, l'enveloppe 1
fabriquée comme indiqué ci-dessus, stockée vide de fluide
à l'interieur de deux supports provisoires est progressive-
ment déployée et gonflée dans la tranchée à l'arrière
des dispositifs de creusement 6 avec un fluide de densité
ou de pr0ssion éventuellement supérieure à celle de l'eau.
Ella occupe ainsi le volume de la tranchés en s'appuyant
sur les parois latérales de cette dernière qui ne peuven-t
s'effondrer et sur la conduite 3 qui du fait de son poids
repose sur la partie supérieure de l'enveloppe 1. Ce-tte
dernière, comme on le voit à la figure 1 est déformée par
rapport au tube en état d'équilibre au repos décrit plus
haut. En effet, elle s'est confo.mée latéralement au
profil de la tranchée comme on peut le voir aux figures
4 à 7. En outre elle est également déformée longitudi-
nalement sous l'action du poids de la conduite 3.
C'est ainsi qu'à un instant donné de l'avance-
ment des dispositi~s de creusement 6, l'enveloppe 1 est
progressivement écrasée entre sa partie avan~ ou la face 11
a sensiblement sa Eorme circulaire originale, et la
partie arrière presque to-talement écrasee. Sur les coupes
des ~igures 4 à 7, on voit le pro~il de l'enveloppe 1
par rapport à la conduite 3, en difEérents points de
l'enveloppe sur toute sa longueur L. On remarquera
notamment sur les figures 6 et 7 que la portion de
conduite correspondante s'est enfoncée dans l'enveloppe
dont les bords latéraux, le long de la paroi de t:ranchée,
peuvent la recouvrir au moins partiellement.
Du fait de sa stru~ture particuli~re, cette
. . enveloppe ~ermée 1, soumise au poids qu'exerce la conduite
1~ 3 sur sa face supérieure 10, va se déplacer d'elle-même
sous ladite conduite, derri~re l'or~ane de creusement 6.
En e~fet la ~orme extérieure de l'enveloppe 1 représentée
schématiquement 3 la fi~qure 8 correspond a une inEinité
d'états d'équilibre, qu'elle peut avoir sur un sol hori-
~ontal quand elle est remplie d'un ~luide sous pression.Dans la position représentée, on a figuré un certain
nombre de points de contact de l'enveloppe avec le sol :
A, B, C, D A la verticale de ces points A, B, C, D,
mais sur la face supérieure de l'enveloppe sont figurés
des points A', B', C', D', qui sont des points d'appui
de la conduite 3.
Sur l'ame centrale 13 c'est-à-dire le long
de l'axe 12, on a représenté des points corresponda.nts
E, F, G, H.
Comme indiqué précédemment, les extrémi-tés
11 de l'enveloppe sont repliées intérieurement et on donc
un profil ayant sensiblement la forme de deux demi-
cercles de part et d'autre de l'axe 12. Si on exerce sur
l'enveloppe une pression verticale P au niveau du point A',
on tend à modifier le rayon de courbure r des profils
d'extrémité de la paroi 11. La pression de fluide à l'in-
térieur de l'enveloppe étant constante, la modification
de ce rayon de coubure 50US l'action du poids de la
conduite va entraîner une rupture de l'état d'équilibre
de l'enveloppe 1 et provoquer un déplacemen-t de celle-ci
de la position d'équilibre illustrée à la figure 8 à
la position déplacée illustrée à la figure 9. Les points
B, C, D et B', C', D' restent fixes par rapport au fond
de la tranchée et à la conduite 3. Par contre la partie
arrière de l'enveloppe s'est enroulée dans le sens des
petites ~lèches vers l'interieur le long de l'axe 12,
les points A et A' de l'enveloppe venant occuper une
position A" où ils constituen-t maintenant l'âme centrale
~5 de cette dernière. Simultanémen-t, la partie avant de
l'enveloppe s'est déroulée de l'intérieur à partir de
l'axe 12, le point H occupant des positions H' e-t ~I",
maintenant à l'exterieur de l'enveloppe, établissant un
nouveau point de contact avec le sol et la conduite. Les
points internes E, F, G on-t subi un déplacement dans
le sens des flèches par rapport à leur position initiale.
' Entre ces deux positions l'enveloppe a subi un déplacement
qui s'apparente à celui de deux'courroies ou deux chenilles
superposées. Les points de contact B, C, D étant f}xes
l'avancement de l'enveloppe résultant de la contraction
vers l'intérieur de sa partie arrière 11 et du déploie-
ment vers l'extérieur de sa partie avant, se fait sans
aucun frottement ni au niveau de la conduite 3 ni à celui
de's parois et du fond de la tranchée.
Par conséquent dès l'amorce de l'enfoncement
de la conduite 3 sur la partie arrière de l'enveloppe,
le déséquilibre créé va la faire avancer ; la conduite
descend donc progressivement dans la tranchée et reposera
finalement sur le fond après le dégagement de l'enveloppe.
3;~5
La tranchée se comblera soit par effondremen-t naturel,
soit par des moyens appropriés de type connu, mais ce
résultat pourra également être obtenu par les effets de
la houle ou des courants sous-marins cle sorte que ladite
conduite ensouillée soit convenablemen-t protégée.
On a représenté aux figures 10 et 11 une
variante de réalisation mettant en oeuvre deux enveloppes
identiques la et lb placaes c8te à cote dans une tranchée.
La conduite 3 placée au milieu c'est-à-dire au droit
des faces latérales accolées des enveloppes repose à
la fois sur ces deux enveloppes. Quand elle descend
(figure 11), elle se trouve enserrée entre les deux parois
latérales de l'enveloppe fortement appliquées l'une con-tre
l'autre du fait de la pression interne du fluide qu'elles
renferment. Quand la conduite est emprisonnée par les
enveloppes qui se sont refermées au-dessus d'elle, elle
flotte en quelque sorte à l'intérieur des enveloppes
qui exercent sur elle une pr&ssion équivalente en toute
direction. La conduite, sous l'effet de son propre poids,
20 descend d'autant plus facilement vers le fond de la tran-
chée.
L'avantage de cette variante tient dans le
fait que sur toute leur longueur, le profil extérieur
des enveloppes laet lb n'a pas subi de modifica-tions sen-
25 sibles, ce qui veut dire qu'à l'arrière de l'ensou:illageces deux enveloppes accolées ne sont pas écrasées par la
conduite; on évite ainsi les risques de coincement. De
plus,au;fur et à mesure de l'avancement des enveloppes qui
soutiennent les parois latérales de la tranchée sur toute
30 sa hauteur, et sur toute leur longueur, ces parois sont
d'un seul coup libérées de leur soutènement et s'effondrent
sur la conduite favorisant son ensouillage.
Qn peut également envisager, sans sortir
du cadre de la présente invention d'utiliser dans une
même excavation, une pluralisé d'enveloppes montées côte à
côte destinées à soutenir un faisceau de conduites paral-
lèles.
~.~ 7~
Cette ou ces enveloppes peuven-t e-tre associees
à au moins un moyen complémentaire, non représenté, qui
permet de faciliter leur progression au fur et à mesure
de la descente de la conduite. On peut ainsi prévoir de
tirer l'enveloppe derrière le disposi.tiE de creusement à
l'aide d'un sys-tème de préhension. On évi-te ainsi des
blocages ou détériorations de l'enve].oppe sur des fonds
sous-marins irréguliers. On peut également comme le
montre la Eigure 12 utiliser une courroie sans fin 5,
dont un brin serait pincé à l'intérieur de l'enveloppe 1
le long de son âme centrale 13 et dont le brin opposé
(passant au-dessus de l'enveloppe dans l'exemple repré-
senté~ repose sur la paroi extérieure 10 de l'enveloppe.
Cette courroie est attelée à l'organe de creusemen-t 6
par l'intermédiaire d'une poulie 7 sur laquelle elle est
tendue. La partie de cette courroie 5 si-tuée d~ns l'âme 13
de l'enveloppe, soumise à lle~for-t de trac-tion exercé par
le dispositi~ de creusemenk 6, transmet par frottement
cet ef~ort de traction à l'enveloppe 1 favorisant son
déplacement.
Une ou plusieurs courroies analogues peuvent
être prévues autour de l'enveloppe.
8ien entendu l'enveloppe remplie de fluide
doit être à la fois résistante et souple pour passer
rapidement et continuellemen-t d'une position tendue à
l'extérieur à une position repliée et comprimée quand
elle forme l'âme 13, et cela sans risque de se déchirer.
Cet ensemble travaillant dans des eaux chargées de sable,
reste néanmoins très fiable, des particules pouvant être
entraînées, lors de la progression de l'enveloppe, le
long de l'âme centrale 13 et restituées en avant de la
tranchée, sans nuire au fonctionnement de l'ensemble.
