FR2468820A1

FR2468820A1 - Anchorage for pipelines on sea-bed - comprises arc-shaped piece fixed on posts sealed in holes, with expandable body inserted between pipeline and piece and filled

Info

Publication number: FR2468820A1
Application number: FR7926736A
Authority: FR
Inventors: Francis Raymond Claude Cour
Original assignee: Coyne et Bellier Bureau dIngenieurs Conseils SA
Current assignee: Tractebel Engineering SA
Priority date: 1979-10-29
Filing date: 1979-10-29
Publication date: 1981-05-08
Also published as: FR2468820B1

Abstract

A method of anchoring pipelines on the sea-bed consists of drilling holes on either side of the position of the pipeline, sealing posts in the holes, passing an arc-shaped piece around the pipe, fixing the ends of the piece on to the posts and inserting a filling material in an expandable body placed between the pipe and the arc-shaped piece. The invention resolves problems associated with laying pipes at depths requiring diving equipment, with variations in the nature of the sea-bed and with crossing pipes. It reduces to a min. the number of operations to be carried out and ensures good fixing of the pipe in the ground.

Description

La présente invention a pour objet un dispositif d'ancrage de conduites dans le sol destiné en particulier, mais non exclusivement, à la pose de canalisations telles que des pipe-3ines sur des fonds sous-marins. The present invention relates to a device for anchoring pipes in the ground intended in particular, but not exclusively, for laying pipes such as pipe-3ines on the seabed.

On sait que du fait des courants dans le fond de la mer les pipe-lines sous-marins sont soumis à des forces considérables. Il est donc nécessaire de les maintenir convenablement afin qu'ils soient en état de résister à ces forces. We know that because of the currents in the seabed, the submarine pipelines are subjected to considerable forces. It is therefore necessary to maintain them properly so that they are able to resist these forces.

On a proposé dans la demande de brevet NO 79 13123 du 23 mai 1979 pour : "Procédé et dispositif pour ancrer une conduite. sur un support, par exemple sur un fond sous-marin" au nom de la demanderesse, un dispositif qui donne toute satisfaction dans le cas où le fond sous-marin est un fond rocheux. En effet, dans ce cas, la conduite ou pipe-line repose sur ce fond rocheux et est fermement maintenue sur des pieux par l'intermédiaire d'arceaux métalliques relativement souples, un corps gonflable étant interposé entre l'arceau et la conduite. Malheureusement, lorsque l'on pose une canalisation au fond de la mer on ne sait en général pas très précisément quelle est la nature du fond.Lorsque le fond est constitué par une couche épaisse de sable, il est possible d'enterrer complètement la canalisation apres creusement d'une tranchée et une fois enterrée la canalisation est insensible aux courants de fond. Un troisième cas consiste dans la présence sur le fond d'une couche de sable de quelques décimètres. La solution proposée dans la demande précitée est dans ce cas inopérante, pour remédier à la descente de la conduite vers le fond,compte-tenu de ce que celle-ci repose sur une couche de sable qui est soumise à l'affouillement permanent qui se produit toujours en mer sous l'effet de la houle ou de divers courants. Ainsi, au cours du temps et sous l'influence de son propre poids la conduite descend et n'est plus maintenue convenablement par les dispositifs connus. It was proposed in patent application NO 79 13123 of May 23, 1979 for: "Method and device for anchoring a pipe. On a support, for example on a seabed" in the name of the applicant, a device which gives all satisfaction in the case where the seabed is a rocky bottom. In fact, in this case, the pipe or pipeline rests on this rocky bottom and is firmly held on piles by means of relatively flexible metal hoops, an inflatable body being interposed between the hoop and the pipe. Unfortunately, when you lay a pipe at the bottom of the sea, you do not usually know exactly what the bottom is, when the bottom consists of a thick layer of sand, it is possible to completely bury the pipe. after digging a trench and once buried, the pipeline is insensitive to background currents. A third case consists in the presence on the bottom of a layer of sand of a few decimeters. The solution proposed in the aforementioned request is ineffective in this case, to remedy the descent of the pipe to the bottom, given that it rests on a layer of sand which is subjected to permanent scouring which always produced at sea under the effect of swell or various currents. Thus, over time and under the influence of its own weight, the pipe descends and is no longer properly maintained by known devices.

On a déjà proposé un dispositif constitué par une potence sur laquelle est fixé un système d'accumulation d'énergie à ressort qui appuie en permanence sur la conduite pour la maintenir. Cette solution n'a connu jusqu'à ce jour aucune application. pratique étant donné la difficulté qu'il y a à prévoir un système d'accumulation d'énergie dans les conditions qui sont celles du fond sous-marin. Les forces susceptibles de s'appliquer sur une conduite, dans les plus mauvaises conditions, sont de l'ordre de 10 tonnes et il est indispensable que ladite conduite soit fermement maintenue en permanence. A device has already been proposed consisting of a bracket on which is fixed a spring energy storage system which permanently presses on the pipe to maintain it. This solution has known to date no application. practical given the difficulty of providing an energy storage system under the conditions of the seabed. The forces likely to be applied to a pipe, under the worst conditions, are of the order of 10 tonnes and it is essential that said pipe is permanently maintained firmly.

La présente invention repose sur l'idée qu'il est possible d'utiliser la conduite elle-même pour tirer le dispositif d'ancrage vers le bas au fur et à mesure de la descente de la conduite sous l'effet de l'affouillement du sable. The present invention is based on the idea that it is possible to use the pipe itself to pull the anchoring device down as the pipe descends under the effect of scouring sand.

Selon la présente invention, le dispositif d'ancrage de conduites, notamment de canalisations sous-marines, dans le sol, comprenant un arceau dont les dimensions intérieures sont supérieures au diamètre desdites conduites et dont les extrémités sont assujetties par l'intermédiaire de deux brides sur des pieux solidaires du sol est caractérisé en ce que les brides sont montées sur les pieux par l'intermédiaire de pièces à déplacement unidirectionnel. According to the present invention, the device for anchoring pipes, in particular underwater pipes, in the ground, comprising a hoop whose internal dimensions are greater than the diameter of said pipes and whose ends are secured by means of two flanges on piles integral with the ground is characterized in that the flanges are mounted on the piles by means of parts with unidirectional movement.

Ainsi, les brides peuvent coulisser sur les pieux dans la seule direction autorisée par les pièces antiretour qui est la direction de la descente vers le sol. Bien entendu, les brides et par suite l'arceau doivent être solidaires de la canalisation. Celle-ci est ainsi protégée des efforts exercés de bas en haut par le mécanisme antiretour et des efforts latéraux par les brides. Thus, the flanges can slide on the piles in the only direction authorized by the non-return parts which is the direction of descent to the ground. Of course, the flanges and therefore the hoop must be secured to the pipe. The latter is thus protected from the forces exerted from the bottom up by the non-return mechanism and from lateral forces by the flanges.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre d'un mode de réalisation particulier donné uniquement à titre d'exemple non limitatif en regard des figures qui représentent la figure 1 une demi-coupe d'une canalisation et du pieu correspondant posé sur le fond de la mer la figure 2 une coupe partielle montrant le détail du mécanisme antiretour selon la ligne Il-Il de la figure 3 la figure 3 une vue par dessus du détail représenté sur la figure 2. Other characteristics and advantages of the invention will appear during the description which follows of a particular embodiment given solely by way of nonlimiting example with reference to the figures which represent FIG. 1 a half section of a pipe and the corresponding pile placed on the bottom of the sea in FIG. 2 a partial section showing the detail of the non-return mechanism along the line II-II of FIG. 3 FIG. 3 a view from above of the detail shown in FIG. 2.

Sur la figure 1 le fond sous-marin est constitué d'une couche de sable 1 de quelques décimètres d'épaisseur par exemple et d'une plate-forme rocheuse 2. La conduite 3 repose sur la couche de sable 1. La conduite 3 est surmontée par un arceau métallique 4 qui l'enveloppe au-dessous de de sa ligne diamétrale. Dans l'exemple de réalisation qui est représenté sur la figure 1 une vessie ou soufflet 5 a été interposée entre l'arceau 4 et la conduite 3. In Figure 1 the seabed consists of a layer of sand 1 a few decimeters thick for example and a rocky platform 2. The pipe 3 rests on the layer of sand 1. The pipe 3 is surmounted by a metal arch 4 which envelops it below its diametrical line. In the embodiment which is shown in FIG. 1, a bladder or bellows 5 has been interposed between the hoop 4 and the pipe 3.

Comme celà est décrit dans la demande précitée, le soufflet est rempli par injection sous-pression d'un coulis de ciment 6. Des éléments 7 qui peuvent être constitués par exemple par de petites couches d'adhésif assurent la fixation du soufflet avant gonflage de celui-ci. Le remplissage ou gonflage proprement dit est effectué par la valve d'injection 8 prévue à la partie supérieure de l'arceau 4. On notera que le mode de fixation de l'arceau sur la conduite 3 n'est donné ici qu'à titre d'exemple étant bien entendu que tout moyen permettant d'assujettir fermement l'arceau sur la conduite est également valable dans le cas de l'invention.L'arceau 4 peut être constitué par un élément de bande métallique en particulier d'acier, et il est relié par des brides 9, soudées en 9a sur l'arceau 4, à des pieux 10, un seul des pieux apparaissant sur la figure 1. Les pieux 10 sont eux-mêmes fixés dans le socle rocheux après forage et remplissage du trou de forage par un coulis de ciment 11 qui est également introduit dans le pieu 10 constitué habituellement d'un tube d'acier creux.As described in the aforementioned application, the bellows is filled by injection under pressure of a cement grout 6. Elements 7 which can be constituted for example by small layers of adhesive ensure the fixing of the bellows before inflation of this one. The actual filling or inflation is carried out by the injection valve 8 provided at the upper part of the hoop 4. It will be noted that the method of fixing the hoop on the pipe 3 is given here only for of example being understood that any means allowing the hoop to be firmly secured on the pipe is also valid in the case of the invention. The hoop 4 can be constituted by a metal strip element, in particular of steel, and it is connected by flanges 9, welded at 9a to the arch 4, to piles 10, only one of the piles appearing in FIG. 1. The piles 10 are themselves fixed in the rock base after drilling and filling the drilling hole by a cement grout 11 which is also introduced into the pile 10 usually consisting of a hollow steel tube.

La bride 9 est équipée de moyens antiretour unidirectionnels 12 qui seront décrits en regard de la figure 2.The flange 9 is equipped with unidirectional non-return means 12 which will be described with reference to FIG. 2.

Sur la figure 2 on voit que la conduite se compose comme il est habituel pour les pipe-lines d'un cylindre d'acier 3a revêtu d'une coque de béton 3b. Le mécanisme antiretour est constitué de la façon suivante. Des mâchoires 13 articulées autour d'axes 14 montés dans une chape 15 comme celà apparaît sur la figure 3 viennent au contact des parois du pieu 10. La bride 9 est enfilée sur le pieu 10 à travers une ouverture oblongue 16. La forme oblongue de l'ouverture a pour but de permettre une introduction plus facile de la bride 9 autour du pieu et de permettre, en coopération avec l'élasticité de l'arceau 4 un certain débattement au cours de la pose de l'arceau sur la conduite.Pour faciliter cette pose la mâchoire 13a apparaissant sur la gauche de la figure, son axe et les moyens de rappel élastiques 18 sont montés pivotant autour d'un axe horizontal 19 monté dans une chape 20 solidaire de la bride 9. Lors de la pose de la bride sur les pieux, la mâchoire 13a et ses organes annexes prennent la position représentée en traits mixtes sur la figure 2. A la partie supérieure du mécanisme antiretour est prévue une vis 21. In Figure 2 we see that the pipe consists as is usual for the pipelines of a steel cylinder 3a coated with a concrete shell 3b. The non-return mechanism is as follows. Jaws 13 articulated around axes 14 mounted in a yoke 15 as shown in FIG. 3 come into contact with the walls of the pile 10. The flange 9 is threaded on the pile 10 through an oblong opening 16. The oblong shape of the purpose of the opening is to allow easier introduction of the flange 9 around the pile and to allow, in cooperation with the elasticity of the hoop 4, a certain clearance during the fitting of the hoop on the pipe. To facilitate this installation, the jaw 13a appearing on the left of the figure, its axis and the elastic return means 18 are pivotally mounted around a horizontal axis 19 mounted in a yoke 20 integral with the flange 9. During the installation of the flange on the piles, the jaw 13a and its ancillary members assume the position shown in broken lines in FIG. 2. A screw 21 is provided at the upper part of the non-return mechanism.

Le fonctionnement du dispositif d'assujettissement de l'arceau sur les pieux est le suivant. L'arceau 4 est posé dans un premier temps sur la conduite 3.Au cours de cette pose, on introduit le pieu 10 à l'intérieur de l'ouverture oblongue 16. Le dispositif de mâchoire situé à gauche de la figure 2 est alors dans la position escamotée c'est-à-dire dans la position représentée en traits mixtes. La bride 9 glisse le long du pieu 10 tandis que l'arceau descend autour de la conduite 3. Puis, le soufflet 5 est rempli par la valve 8 d'un coulis de ciment qui lors de sa prise assure la solidarisation de l'arceau et de la conduite. L'ensemble de mâchoire gauche est alors rabattu d'un quart de tour dans le sens des aiguilles d'une montre de sorte que les deux mâchoires viennent au contact de la paroi latérale du tube 10 sous l'influence des organes élastiques 18 qui peuvent etre constitués par exemple par des coussins de néoprène. Le but de ces organes est de permettre le coulissement des brides 9 sur les pieux 10 lorsque l'affouillement du sable provoque eu égard au poids de la conduite une descente de ce ] le-ci. Par contre, la forme des mâchoires 13a et 13b s'oppose à tout mouvement d'élévation de la bride si des courants ascendants étaient appliqués sur la conduite. Celle-ci est ainsi constamment appliquée sur le sol et l'on ne risque pas qu'elle reste en suspension sur les pieux lorsque le sable qui se trouve au-dessous migre vers d'autres endroits. The operation of the device for securing the arch on the piles is as follows. The arch 4 is first placed on the pipe 3. During this installation, the pile 10 is inserted inside the oblong opening 16. The jaw device located on the left of FIG. 2 is then in the retracted position, that is to say in the position shown in phantom. The flange 9 slides along the pile 10 while the hoop descends around the pipe 3. Then, the bellows 5 is filled by the valve 8 with a grout of cement which, when taken, secures the hoop and driving. The left jaw assembly is then folded back a quarter of a turn clockwise so that the two jaws come into contact with the side wall of the tube 10 under the influence of the elastic members 18 which can be constituted for example by neoprene cushions. The purpose of these members is to allow the flanges 9 to slide on the piles 10 when the scouring of the sand causes, with regard to the weight of the pipe, a descent of this]. On the other hand, the shape of the jaws 13a and 13b opposes any upward movement of the flange if updrafts were applied to the pipe. It is thus constantly applied to the ground and there is no risk that it will remain in suspension on the piles when the sand below is migrating to other places.

Une vis de sécurité 21 peut etre placée au-dessus du mécanisme antiretour qui vient d'être décrit. La chape 20 est elle-même fixée sur la bride 9 par des vis de fixation 21.A safety screw 21 can be placed above the non-return mechanism which has just been described. The yoke 20 is itself fixed to the flange 9 by fixing screws 21.

On comprendra que le mécanisme antiretour ou unidirectionnel qui vient d'être décrit n'a été donné qu'à titre d'exemple et d'autres moyens en eux-mêmes connus tels que par exemple une plaque à ouverture circulaire ou des dispositifs de fixation à joint conique pourraient être utilisés pour monter l'arceau coulissant sur les pieux 10 sans que l'on sorte pour celà du cadre de l'invention. It will be understood that the non-return or unidirectional mechanism which has just been described has been given only by way of example and other means in themselves known, such as for example a plate with circular opening or fixing devices. with conical seal could be used to mount the sliding arch on the piles 10 without departing from the scope of the invention.

Le dispositif qui vient d'être décrit constitue donc une alternative à celui faisant l'objet de la demande précitée. Il est utilisé de préférence pour pallier les risques d'affouillement du sable lorsque le pipe-line repose sur une couche peu épaisse. La décision d'employer un mode d'ancrage ou l'autre peut être prise sur le site lui-même par le scaphandrier qui a contrôlé les forages d'ancrage des pieux. Selon l'invention, les travaux difficiles à effectuer au fond de la mer (serrage, blocage, etc...) sont réduits au minimum puisque l'injection de coulis de ciment est très aisée et que d'autre part le blocage des brides sur les pieux est réalisé automatiquement. Par ailleurs, la souplesse des arceaux et du montage des brides permet de compenser de petites déformations éventuelles ou l'amortissement de vibrations. The device which has just been described therefore constitutes an alternative to that which is the subject of the above-mentioned application. It is preferably used to overcome the risk of scouring the sand when the pipeline rests on a thin layer. The decision to use one method of anchoring or the other can be made on the site itself by the diver who controlled the anchor drilling of the piles. According to the invention, work which is difficult to carry out at the bottom of the sea (tightening, blocking, etc.) is reduced to a minimum since the injection of cement grout is very easy and on the other hand the blocking of the flanges on the piles is carried out automatically. In addition, the flexibility of the arches and the mounting of the flanges makes it possible to compensate for possible small deformations or the damping of vibrations.

Ainsi, les tolérances verticales et horizontales peuvent être assez grandes (de l'ordre de 5 cm ou d'avantage) lors de la mise en place. On évite par le montage objet de de 1 invention l'opération d'extraction de la couche de sable qui est toujours une opération difficile donc couteuse. Thus, the vertical and horizontal tolerances can be quite large (of the order of 5 cm or more) during installation. The assembly object of 1 invention avoids the operation of extracting the layer of sand which is always a difficult operation therefore expensive.

Il va de soi que des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de la présente invention, en particulier par utilisation comme substance de gonflement de tout autre produit que le coulis de ciment de préférence solidifiable et présentant des caractéristiques mécaniques au moins égales. It goes without saying that modifications can be made to the embodiments which have just been described, in particular by substitution of equivalent technical means, without thereby departing from the scope of the present invention, in particular by using any substance for swelling other product than the cement grout, preferably solidifiable and having at least equal mechanical characteristics.

Claims

1. Device for anchoring pipes, in particular underwater pipes, in the ground, comprising a hoop secured to the pipe provided with flanges cooperating with piles integral with the ground, characterized in that said flanges are mounted sliding on the piles through a unidirectional displacement assembly.

2. Device according to claim 1 characterized in that the aforementioned unidirectional assembly is constituted by a set of jaws coming to bear against the walls of said piles under the action of elastic members.

3. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the aforementioned flanges include oblong openings allowing the passage of the piles.

4. Device according to any one of the preceding claims characterized in that at least one of the jaws is pivotally mounted about a horizontal axis to allow the introduction of the flanges on the piles.

5. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the aforementioned arch is secured to the pipe by means of a bellows filled with a cement grout.

6. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the elastic return members acting on the jaws are constituted by rubber cushions.