EP3417111B1

EP3417111B1 - Utilisation d'un élément de sous-couche pour digue à talus, et procédé associé de fabrication de digue

Info

Publication number: EP3417111B1
Application number: EP17713340.2A
Authority: EP
Inventors: Albert Koffler; Eric Nicolas SKIERNIEWSKI
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-02-15
Filing date: 2017-02-14
Publication date: 2020-11-11
Anticipated expiration: 2037-02-14
Also published as: WO2017140980A1; EP3417111A1; FR3047750A1

Description

Domaine de l'invention

La présente invention concerne les digues à talus, ou à enrochement, pouvant être construites en mer pour arrêter la houle marine.
L'invention concerne en particulier la sous-couche, ou couche de filtre, qui est réalisée lors de la construction d'une telle digue.

Art antérieur

Pour protéger de la houle marine les installations portuaires ou les constructions et aménagements du littoral, on peut construire en mer des ouvrages artificiels tels que des digues. Parmi ces ouvrages, on connaît du document GB 2152564 un élément de revêtement flexible constitué d'une pluralité de plots assemblés entre et formant un tapis destiné à protéger les sols de l'érosion maritime. Le document DE102009048608A1 divulgue l'utilisation d'un élément comme sous couche de digue à talus.
On connait également les digues à talus, ou digue à enrochement, qui sont généralement construites à l'aide d'enrochements naturels ou artificiels.
Les matériaux composant une digue à talus sont généralement arrangés sous la forme ayant une section en trapèze, dont la base prend appui sur le sol, sous l'eau, et dont le sommet plat, appelé berme, émerge de l'eau. Une telle digue à talus est composée :

d'un noyau, de forme trapézoïdale, disposé sur le terrain naturel ou sur un soubassement ;
d'une sous-couche, composée de cailloux de dimension intermédiaire, recouvrant au moins l'une des faces du noyau ; et
d'une carapace, composée de blocs de grande dimension, dénommés bocs de carapace, recouvrant la sous-couche.

Le noyau, peut être constitué par tout matériau ou mélange de matériaux disponible sur site et permettant de réaliser un volume important à moindre coût, par exemple des matériaux tout venant de carrière gradués de 0 à 1 tonne ou plus, ou encore du sable ou de l'argile
La sous-couche est une sous-couche de cailloux posés entre le noyau et les blocs de carapace. Cette sous-couche doit assurer deux fonctions essentielles.
La première fonction consiste à assurer une imperméabilité suffisante pour jouer un rôle de filtre granulométrique qui permet de prévenir la fuite des matériaux fins composant le noyau. Ce rôle est essentiel pour éviter que les éléments les plus fins du noyau ne traversent la carapace, ce qui provoquerait un tassement général de la digue. Il importe donc que les dimensions des espaces entre les blocs formant la sous-couche soient maîtrisées.
La seconde fonction de cette sous-couche consiste à permettre un bon maintien des blocs de carapace, en offrant une rugosité adaptée. Cette rugosité est calibrée en fonction de la taille des blocs de carapace devant recouvrir la sous-couche.
La carapace, qui vise à assurer la stabilité de l'ensemble de la digue à talus pour résister à la houle, est composée de blocs de roche naturelle ou, le plus souvent, de béton, pesant de plusieurs tonnes à plusieurs dizaines de tonnes.

Inconvénients de l'art antérieur

La construction d'une digue à talus présente plusieurs difficultés majeures.
Une première difficulté est liée à la disponibilité d'enrochement naturel calibré. En effet, les enrochements peuvent ne pas être disponibles dans la région où la digue à talus doit être réalisée. Dans d'autres cas, les enrochements disponibles sont mal calibrés ou ne sont pas calibrés du tout. Cette difficulté à disposer d'enrochements naturels correctement calibrés, notamment pour réaliser la sous-couche, peut générer des surcoûts importants.
Une autre difficulté est liée à la stabilité de la sous-couche face à la houle, pendant la construction de la digue, entre le moment où la sous-couche est construite et le moment où les blocs de carapace sont posés. La petite taille et le manque d'imbrication des blocs ou enrochements formant la sous-couche les rend en effet instables. Une forte houle arrivant avant la pose de la carapace peut ainsi détruire en partie ou en totalité le talus, ce qui génère des surcoûts importants et des retards dans l'exécution des travaux.
Une troisième difficulté est posée par la planimétrie et les défauts d'aspérités des pentes du talus et de la berme horizontale. Pour obtenir une bonne stabilité des blocs de carapace, la sous-couche forme un support qui doit respecter des tolérances strictes établies par rapport à la taille des blocs de carapace. À titre d'exemple, pour la pose de blocs de carapace de hauteur H, la sous-couche doit être composée de blocs présentant des hauteurs de l'ordre de H/6, H/10 et H/12. La pose des enrochements formant la sous-couche, respectant ces exigences de répartition de blocs de différentes hauteurs, est difficile à réaliser sous l'eau, même avec l'assistance d'outils acoustiques. Il est, en conséquence, généralement nécessaire de procéder, avec l'aide de scaphandriers, à des rectifications de position des blocs de sous-couche avant ou pendant la pose des blocs de carapace, ce qui engendre des coûts importants.

Objectifs de l'invention

La présente invention a pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur.
En particulier, la présente invention a pour objectif de faciliter les opérations de construction d'une digue à talus, en permettant de réaliser une sous-couche présentant un calibrage adapté, une bonne stabilité pour résister à la houle et une bonne répartition des blocs de différentes tailles pour assurer la pose facile et efficace des blocs de carapace.

Exposé de l'invention

Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront plus clairement par la suite, sont atteints à l'aide de l'utilisation d'un élément comme sous-couche pour une digue à talus, l'élément comprenant une pluralité de plots de béton, dans lequel, selon l'invention, lesdits plots sont assemblés entre eux par des moyens de liaison souples de manière à constituer un tapis.
L'élément de sous-couche selon l'invention permet ainsi de constituer une sous-couche facile à poser sur une digue à talus, et dont les composants sont directement placés dans la position souhaitée, sans risque d'être déplacés par la houle puisqu'il ne peut pas y avoir d'extraction isolée d'un plot de béton.
Les plots de béton sont de hauteurs différentes. L'élément de sous couche de l'invention peut également comporter les caractéristiques optionnelles suivantes:

lesdits moyens de liaison souples comprennent au moins un câble traversant lesdits plots en formant un maillage à deux dimensions de plots.
dans ce cas, les dits moyens de liaison souples peuvent comprendre une pluralité de câbles traversant les plots et se croisant en dehors desdits plots.
moins une partie des plots sont en appui de contact surfacique les uns avec les autres, ce qui permet de contrôler l'effet de filtre.
alternativement aux câbles ou en plus des câbles, lesdits moyens de liaison souples comprennent un géotextile bouclé solidarisé auxdits plots, les boucles dudit géotextile étant prises dans le béton de chacun desdits plots.
les dimensions de la maille du géotextile définissent l'effet de filtre souhaité.
l'élément de sous-couche présente moins une portion de câbles intégrée partiellement dans un plot en laissant émerger dudit plot une boucle apte à assurer le levage et le transport dudit élément,
le tapis présente une forme carrée ou rectangulaire
lesdits plots sont formés de béton non armé.

L'invention concerne encore un procédé de fabrication d'une digue à talus, comprenant :

une étape de fabrication d'un noyau;
une étape de recouvrement d'au moins une partie de la surface dudit noyau par une sous-couche ;
une étape de recouvrement d'au moins une partie de ladite sous-couche par des blocs formant une carapace ;

De préférence, l'étape de recouvrement d'au moins une partie de la surface du noyau par une sous-couche comprend le positionnement sur ledit noyau d'au moins deux éléments de sous-couche tels que décrits ci-dessus, et l'assemblage entre eux desdits éléments de sous-couche.

Liste des figures

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante de modes de réalisation préférentiels, donnée à titre de simple exemple figuratif et non limitatif, et accompagnée des figures parmi lesquelles :

la figure 1 est une vue de coupe schématique d'une digue à talus selon un mode de réalisation de l'invention ;
la figure 2 est une vue schématique de dessus d'un tapis de sous-couche selon l'un des modes de réalisation de l'invention ;
la figure 3 est une vue schématique de dessus d'un tapis de sous-couche selon un autre mode de réalisation de l'invention ;
la figure 4 est une vue schématique partielle, en perspective, du tapis de sous-couche de la figure 2 ;
la figure 5 est une vue schématique partielle, en perspective, du tapis de sous-couche de la figure 3.

Description détaillée de modes de réalisation de l'invention

Structure de la digue

La figure 1 représente une digue à talus selon un mode de réalisation de l'invention, en vue de coupe schématique selon un plan perpendiculaire à la direction longitudinale de la digue. Cette digue 1 présente une section en forme générale de trapèze, dont le sommet forme un plan sensiblement horizontal appelé berme 12, qui est entouré par deux plans inclinés 13 et 14 descendant jusqu'à la base de la digue.
La base de cette digue 1 repose sur un support 10 qui peut être le terrain naturel du fond de la mer ou un soubassement préparé sur ce terrain naturel. Un noyau 11, de section trapézoïdale, est placé sur ce support 10. Il peut avantageusement être constitué par tout matériau ou mélange de matériaux disponible sur site et permettant de réaliser un volume important à moindre coût, par exemple des matériaux tout venant de carrière gradués de 0 à 1 tonne ou plus, ou encore du sable ou de l'argile. Les éléments les plus fins du ou des matériaux constituant le noyau 11 s'intercalent entre les interstices des blocs plus gros, ce qui permet d'arrêter efficacement la houle.
Le noyau 11 est recouvert, sur au moins l'une de ses faces, par une sous-couche 2. Dans le mode de réalisation représenté, la sous-couche 2 couvre la majeure partie de la berme 12 et un premier plan incliné 13 de la digue 1, ainsi qu'une partie du support 10 située au pied du plan incliné 13 de la digue 1.
La sous-couche 2 est recouverte, au niveau de la berme 12 et du plan incliné 13, par des blocs de grande taille formant la carapace 3. La portion de la sous-couche 2 qui recouvre le support 10, au pied du plan incliné 13, est également recouverte de blocs de grande taille de façon à former une butée de pied 4.
Dans le mode de réalisation représenté, le second plan incliné 14 de la digue 1 est uniquement constitué par le noyau 11, qui n'est recouvert ni par la sous-couche 2, ni par la carapace 3. Ce mode de réalisation de l'invention s'applique à une digue 1 dont le plan incliné 13 est soumis à l'érosion de la houle, alors que le plan incliné 14 n'y est pas soumis. Il est bien évidemment possible, dans d'autres modes de réalisation, que la sous-couche 2 recouvre l'intégralité des faces de la digue 1. De même, il est possible d'apporter à la digue des adaptations connues de l'homme du métier, comme l'ajout, la suppression ou la modification de butées de pied, l'ajout d'un couronnement sur la berme, etc.

Constitution de la sous couche

La sous-couche 2 est avantageusement réalisée en déposant sur le noyau 11 un ou plusieurs éléments de sous-couche selon l'invention, appelés « tapis de sous-couche » dans la présente description, qui sont préfabriqués avant leur installation sur le noyau 11. Le terme « tapis », dans la présente description, désigne un ensemble de composants répartis selon deux dimensions afin de couvrir une surface, et assemblé les uns aux autres de telle façon que l'ensemble reste déformable.
Un tel tapis de sous-couche 21 selon un premier mode de réalisation, est représenté schématiquement en vue de dessus par la figure 2. Ce tapis de sous-couche 21 est constitué par une pluralité de plots de béton 210 formant des blocs de sous-couche, représentés ici par des formes cubiques et/ou parallélépipédiques (seuls certains des plots 210 sont référencés sur la figure 2), placés à côté et en contact les uns des autres de façon à former un tapis apte à couvrir une surface. Le tapis de sous-couche 21 représenté par la figure 2 est de forme générale rectangulaire et compte 24 plots. L'homme du métier peut cependant facilement réaliser des tapis de sous-couches de dimensions différentes, comptant un nombre différent de plots disposés de façon à former un tapis de forme rectangulaire ou carrée, voire de toute autre forme adaptée aux besoins d'un chantier de construction d'une digue à talus.
Ces plots 210 sont assemblés les uns aux autres, avantageusement par des câbles 29 (seuls certains des câbles 29 sont référencés sur la figure 2) traversant les blocs 210 de façon à créer un maillage dans deux dimensions de plots 210. Ces câbles 29 constituent des moyens de liaison souple assemblant les plots entre eux. De façon avantageuse, les câbles 29 se croisant en dehors de plots 210 peuvent être assemblés les uns aux autres, ou passer alternativement au-dessus et en-dessous les uns des autres, à la manière d'un tissage, pour assurer la cohésion des plots voisins qui ne sont pas solidarisés aux mêmes câbles.
L'assemblage des plots 210 forme ainsi un tapis continu, dans lequel chaque plot 210 est maintenu par les câbles 29 dans une position voisine des plots 210 adjacents. Les câbles 29 peuvent, par exemple, être en acier, en inox ou en matériaux synthétiques.
Le tapis de sous-couche 21 représenté par la figure 2 est constitué de plots ayant la forme de cubes et/ou de parallélépipèdes rectangles. La figure 3 représente un tapis de sous-couche 22 selon un autre mode de réalisation possible, dans lequel les plots de béton 220, qui sont reliés les uns aux autres par des câbles 29 traversant les plots 220, présentent des formes cylindriques (seuls certains de plots 220 et des câbles 29 sont référencés sur la figure 3). L'homme du métier peut imaginer de nombreux autres modes de réalisation, mettant en œuvre des plots de béton de formes géométriques variées, par exemple cylindriques, coniques, en troncs de cône, carrées, rectangulaires, triangulaire, ou pouvant présenter la forme quelconque d'un enrochement naturel. Il est également possible que des plots de formes différentes soient associés au sein d'un même tapis de sous-couche.
De façon avantageuse, les différents plots qui sont assemblés au sein d'un même tapis présentent des hauteurs différentes. Ainsi, la figure 4 représente une série de plots 210 du tapis de sous-couche 21, reliés les uns aux autres par un câble 29. De même, la figure 5 représente une série de plots 220 du tapis de sous-couche 22, reliés les uns aux autres par un câble 29. Sur chacune de ces figures, les plots 210 ou 220 présentent des hauteurs différentes. Plus précisément, les hauteurs des plots sont variables, entre une valeur minimale et une valeur maximale qui sont déterminées en fonction de la taille des blocs de carapace qui devront être posés sur la sous-couche 2. Ces plots formant des blocs de taille variable, assemblés de préférence en alternant des plots de grande taille et des plots de petite taille, permettent d'obtenir pour la sous-couche 2 la rugosité souhaitée pour maintenir de façon correcte les blocs de carapace qui la recouvriront.
Lorsque les moyens de liaison souples des plots 210,220 sont constitués uniquement d'un ou de plusieurs câbles 29, l'effet de filtre, c'est-à-dire la capacité au tapis de sous-couche de lasser passer les flux liquides mais pas les éléments de noyaux, est obtenu par la valeur des espacements entre les plots 210,220 ainsi que par la forme ou les forme des plots 210,220 du tapis de sous-couche.
Pour assurer un effet de filtre optimum, les plots 210,220 sont en contacts les uns avec les autres, mais il peut être également prévu que certains plots 210,220 sont en contacts et d'autres ne le sont pas, selon l'effet de filtre souhaité.
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, les différents plots formant un même tapis de sous-couche peuvent être reliés entre eux, en plus des câbles 29 ou de façon alternative aux câbles 29, par un géotextile 28. Ce géotextile 28, qui est représenté sur les figures 4 et 5, présente une pluralité de boucles sur sa surface. Les plots 210 ou 220 sont avantageusement, dans ce cas, fabriqués par coulage directement sur la surface de ce géotextile 28. Les boucles de la surface du géotextile 28 sont ainsi prises dans le béton des plots 210 ou 220, ce qui a pour effet de solidariser les plots 210 ou 220 au géotextile 28 et de relier les plots entre eux. Le géotextile 28 constitue alors un moyen de liaison souple assemblant les plots entre eux de manière à constituer un tapis de sous-couche.
Lorsque les moyens de liaison souples des plots 210,220 sont constitués uniquement du géotextile, l'effet de filtre résulte des dimensions de la maille du géotextile.
Lorsque les moyens de liaison souples des plots 210,220 comportent un géotextile et un ou des câbles, l'effet de filtre peut être doublement ajusté par l'espacement et la forme des plots, ainsi que par la maille du géotextile utilisé.
Selon une caractéristique avantageuse, représentée par la figure 5, des portions de câble 221 sont intégrées partiellement dans certains des plots 220 en laissant émerger de ces plots 220 des boucles 221 permettant un accrochage du tapis 22 de sous-couche, afin de permettre son levage.

La fabrication du tapis de sous-couche

La fabrication d'un tapis de sous-couche peut se faire avant sa pose sur la digue. Les différents plots constituant le tapis sont coulés dans des moules, au moins un câble étant inséré dans les plots afin de les relier les uns aux autres. Des moules adaptés pour permettre le passage des câbles peuvent par exemple être utilisés, ainsi que des cales non représentés, destinées à maintenir les câbles afin qu'ils traversent les plots à l'endroit souhaité. Lors du coulage, la surface supérieure des plots peut être réalisée de forme plate ou arrondie. De préférence, les plots sont formés de béton non armé qui répond aux mêmes critères de fabrication et de qualité que le béton utilisé pour la fabrication des blocs de carapace en étant notamment conforme aux exigences de la norme NF EN 206-1 (référence normative pour tous les bétons de structure). L'utilisation du même béton que celui des blocs de carapace permet d'optimiser la tenue de la digue dans le temps sans nécessiter la mise au point d'une nouvelle formulation de béton.
Les moules peuvent présenter différentes formes afin de donner aux plots la forme souhaitée. Selon un mode de réalisation particulier, les plots peuvent être coulés dans des moules souples de façon à donner aux plots des formes proches de celles des enrochements naturels.
Selon un mode de réalisation avantageux, les moules dans lesquels sont coulés les plots sont ouverts vers le bas, et sont posés sur un géotextile bouclé 28, de telle sorte que les boucles de ce géotextile se prennent dans le béton de chacun des plots. Ainsi, après la prise du béton, les plots sont assemblés au géotextile 28.
De façon avantageuse, des portions de câble 221 sont intégrées dans les plots, lors de leur fabrication, pour permettre un accrochage du tapis de sous-couche, afin de permettre son levage.

Fabrication de la digue à talus

Après sa fabrication, le tapis de sous-couche peut être transporté, par exemple en le soulevant par les portions de câble intégrées dans les plots, jusqu'au chantier de construction d'une digue à talus 1. Il peut alors être étalé sur au moins une partie de la surface du noyau 11, sans qu'il soit nécessaire d'ajuster la répartition des plots. Les câbles 29 garantissent que la juxtaposition des plots les uns par rapport aux autres soit correcte et maintiennent entre les plots des espaces de nature à laisser passer les flux liquides mais calibrés de façon à empêcher le passage des éléments du noyau.
Dans le cas où le tapis de sous-couche comprend un géotextile, alternativement ou en plus des câbles 29, la maille du géotextile utilisée peut également laisser passer les flux de liquide mais pas les éléments du noyau.
De façon avantageuse, si plusieurs tapis de sous-couche sont mis en place sur un noyau, ils peuvent être assemblés les uns aux autres par tout moyen connu de l'homme du métier, par exemple à l'aide de câbles.
Le tapis de sous-couche peut recouvrir les plans inclinés 13 de la digue 1, mais également la surface horizontale pour former une berme 12, avec les mêmes effets de filtre et de sous-couche recevant des blocs plus gros. Il peut également être posé directement sur le terrain naturel formant le support 10, ou sur une couche de petit matériau posé ou insérée dans le terrain naturel, par exemple au pied de la digue pour former une butée de pied 4.
La sous-couche 2 ainsi formée présente des composants qui sont tous assemblés les uns aux autres, ce qui lui permet de résister à la houle mieux que les sous-couches de l'art antérieur, en attendant la pose de la carapace 3. De plus, les dimensions de chaque plot et sa position par rapport aux plots voisins peuvent être décidées en fonction du besoin, lors de la fabrication du tapis. Il est ainsi très facile de réaliser une sous-couche 2 dans laquelle la répartition et les dimensions des blocs assurent les caractéristiques de rugosité idéales pour supporter efficacement la carapace 4.

Claims

Utilisation comme sous-couche de digue à talus (1) d'un élément comprenant une pluralité de plots de béton (210, 220), lesdits plots (210, 220) étant assemblés entre eux par des moyens de liaison souples de manière à constituer un tapis (21, 22), et étant de hauteurs différentes.
Utilisation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdits moyens de liaison souples de l'élément comprennent au moins un câble (29) traversant lesdits plots (210, 220) en formant un maillage à deux dimensions de plots (210,220).
Utilisation selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de liaison souples comprennent une pluralités de câbles (29) traversant les plots (210,220) et se croisant en dehors desdits plots (210,220).
Utilisation selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'au moins une partie des plots (210,220) de l'élément sont en appui de contact surfacique les uns avec les autres.
Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de liaison souples comprennent un géotextile bouclé (28) solidarisé auxdits plots (210, 220), les boucles dudit géotextile (28) étant prises dans le béton de chacun desdits plots (210, 220).
Utilisation selon la revendication 5, caractérisé en ce que les dimensions de la maille du géotextile définissent l'effet de filtre souhaité.
Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément comprend au moins une portion de câbles (221) intégrée partiellement dans un plot (210,220) en laissant émerger dudit plot (210,220) une boucle apte à assurer le levage et le transport dudit élément.
Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit tapis (21, 22) présente une forme carrée ou rectangulaire.
Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits plots (210, 220) sont formés de béton non armé.
Procédé de fabrication d'une digue à talus (1), comprenant :
- une étape de fabrication d'un noyau (11);

- une étape de recouvrement d'au moins une partie de la surface dudit noyau (11) par au moins un élément formant une sous-couche (2), laquelle étape de recouvrement comprend le positionnement sur ledit noyau (11) de l'élément de sous-couche (2) ;

- une étape de recouvrement d'au moins une partie de ladite sous-couche (2) par des blocs formant une carapace (3) ;
l'élément formant ladite sous-couche (2) comprenant une pluralité de plots de béton (210, 220), lesdits plots (210, 220) étant assemblés entre eux par des moyens de liaison souples de manière à constituer un tapis (21, 22) et étant de hauteurs différentes.
Procédé de fabrication d'une digue à talus (1) selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite étape de recouvrement d'au moins une partie de la surface dudit noyau (11) par une sous-couche (2) comprend le positionnement sur ledit noyau (11) d'au moins deux éléments de sous-couche, et l'assemblage entre eux desdits éléments de sous-couche.
Procédé de fabrication d'une digue à talus (1) selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce qu'il comprend, préalablement à l'étape de recouvrement, au moins une étape de fabrication de l'élément de sous-couche (2) comprenant une étape de coulage d'une pluralité de plots (210, 220) de béton, au cours de laquelle étape de coulage les moyens de liaison souples sont solidarisés audits plots (210, 220).
Procédé de fabrication d'une digue à talus (1) selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite étape de coulage est réalisée de telle sorte qu'au moins un câble, formant partie ou totalité desdits moyens de liaison souple, traverse lesdits plots (210, 220) pour les relier les uns aux autres.
Procédé de fabrication d'une digue à talus (1) selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que ladite étape de coulage est réalisée sur un géotextile bouclé (28) de telle sorte que les boucles dudit géotextile (28) se prennent dans le béton desdits plots (210, 220) pour les relier les uns aux autres.
Procédé de fabrication d'une digue à talus (1) selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que ladite étape de coulage est réalisée dans des moules souples.