Réalisé par : Housni CHADLI Demandé par : Pr. ELARRIM EMERA Module : Océanologie.

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1 Réalisé par : Housni CHADLI Demandé par : Pr. ELARRIM EMERA 2016-2017. Module : Océanologie

2 I. Types d’ouvrages maritimes II. Ouvrages de protection Terminologie Digues Types de digues Dimensionnement III. Ouvrages Portuaires : Extérieurs : Le chenal d’accès, l’avant port, Bassin Ouvrages intérieurs : Ouvrages d’accostage et d’amarrage : Quais – ducs d’Albe IV. Ouvrages en mer : Éoliennes Plateformes pétrolières Infrastructures de balisage en mer Ouvrages de transport d’effluents, de prise et rejet d’eau, émissaires Fermes aquacoles V. Usure dégradation et maintenance des ouvrages maritimes Types d’usures : Pathologies du béton Techniques de réparation

3  Ouvrages de défense contre la mer et protection du littoral  Ouvrages en mer : éoliennes, balises, tourelles, feux et phares en mer  Structures flottantes, ouvrages offshore, Fermes aquacoles  Ouvrages de prise et rejet d’eau, émissaires

4  Digue : terme très général qui couvre la majorité des ouvrages de protection ;  Jetée : désigne généralement un ouvrage touchant le rivage et s’avançant en mer présentant un profil mouillé de chaque côté ;  Môle : c’est un ouvrage généralement intérieur au port, mais peut également désigner une jetée dont le côté intérieur est exploité comme un quai ;  Épi : c’est un ouvrage relativement court qui avance dans la mer depuis la plage ou depuis une autre digue, dont la fonction principale est d’interrompre le transit littoral de sédiments. En plus des épis classiques, on trouve aussi les épis en Y en L ou en T ; perpendiculairement à la côte. Il est constitué d’enrochements naturels ou de blocs préfabriqués en béton.  Brise-lame : ce sont généralement des ouvrages détachés du rivage, ils sont souvent émergents à la surface (au moins pendant la majeure partie du cycle de marée) et ils sont disposés approximativement parallèlement à la côte. Leur fonction est de réduire l’action de la houle et d’encourager la déposition de sédiments à l'arrière de l’ouvrage.  ENROCHEMENT ARTIFICIEL : Bloc en béton préfabriqué. Les blocs peuvent être de forme parallélépipédique ou de forme adaptée pour améliorer leur imbrication (tétrapode). Ils sont utilisés pour la réalisation de digues, de brise-lame ou d’épis.

5 Fonction :  Abriter des bassins portuaires de la houle ou des ouvrages particuliers  Protéger le chenal d'accès à un port de la houle et des courants  Diminuer l'ensablement du chenal d'accès  Protéger l’avant-port contre l’agitation due à la houle  Sont conçues pour résister à l’assaut des vagues. Types  4 types d’ouvrages sont utilisés : ◦ Digues à Talus ◦ Digues verticales ◦ Digues mixtes ◦ Autres types de digues : Perméables, Flottantes, à palplanches

6 O UVRAGES DE PROTECTION : D IGUES À TALUS Les digues à talus sont réalisées au moyen de matériaux rocheux et blocs plus ou moins grossiers, arrangés globalement sous la forme d’un trapèze qui va opposer à la progression de la houle une résistance d’autant plus efficace que le massif sera élevé et peu poreux, elles sont généralement constituées des parties suivantes :

7 O UVRAGES DE PROTECTION : D IGUES VERTICALE Essentiellement composée d’un mur vertical monolithique ou constituée d’éléments assemblés entre eux destinés à renvoyer l’énergie de la houle par réflexion quasi totale. Conseillés en eau profonde (>15m), vu la demande importante en matériaux rocheux dans le cas de digue à talus. En général posé sur un soubassement en matériaux de carrière qui comporte à sa partie supérieure une couche de matériaux relativement petits (inférieurs à 100 mm) destinée à faciliter le réglage. Une couche de protection en blocs est à prévoir sur le soubassement afin de minimiser l’effet de la houle.

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10 Digues avec écran et pieux Les digues verticales avec écran et fondations en pieux sont utilisées en eaux peu profondes et peu exposées. Coûteuses et technologiquement complexes. Intérêt dans des conditions géotechniques très difficiles.

11 Digue flottante du port de Monaco lors de son acheminement depuis l’Espagne (352ml de longueur, 19m de hauteur et 163.000T de poids, liée à la terre par une rotule de 700T et 3m de diamètre Digues Flottantes -protection de ports de plaisance - Des digues flottantes de grandes dimensions

12 Digue en gabions de palplanches (Marina "Pez Vela", Costa Rica) Digue en gabions de palplanches

13 Pour dimensionner un ouvrage en zone côtière ou littorale : ports, digues, brises lames, plateformes offshore,... Il faudra étudier les paramètres suivants :  Taille des vagues  Impacts physiques des déplacements de l’eau : vagues, houle, courants, variations de niveaux  Influence de la marée  Anticiper l'augmentation du niveau moyen des océans  Attaques et agressions chimiques de l’eau de mer  Agressions liées aux vents, aux taux élevés d’humidité et à l’ensoleillement

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15  Extérieures Les digues Le chenal d’accès L’avant port  Intérieures Bassins Ouvrages d’accostage et d’amarrage : Quais

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17  Tracé rectiligne constitué par une succession de parties droites faisant entre elles un angle n’excédant pas 30°.  Sa largeur = la longueur du plus grand navire (ou de 6 à 9 fois la largeur maximale du navire) qui doit être reçu au port.  Sa profondeur est de 10 à 15 % supérieure au tirant d’eau du plus grand navire. Pour éviter tout risque de heurt du navire contre le fond (mouvements dus à la houle) calculée à marée basse.  Le chenal est creusé et entretenu en utilisant des dragues aspiratrices en marche déroctage et drague à godets suivant la nature du fond.

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19  Il doit permettre au navire de s’arrêter en attendant l’assistance de remorqueurs pour gagner son poste d’opération  Possibilité pour le bateau de tourner sur lui- même de 180°  Le cercle d’évitage dans l’avant-port, a un diamètre égal à 2 à 4 fois la longueur du plus grand navire.  L’agitation dans l’avant-port ne doit pas excéder 1,20 m, et de préférence, être limitée à moins de 1 m. Source : Nations Unis CNUCED – L’organisation du système portuaire

20 Agitation du plan inférieure à 50 cm. Lorsqu’il est en communication directe avec l’avant- port, le bassin est dit “de marée”. Sa profondeur = Tirant d’eau maximal admissible + Marnage maximum (incluant l’effet des marées et des surpressions atmosphériques) + Une surprofondeur, fonction de l’importance des dépôts solides qui peuvent se former dans le port. Le bassin est creusé et entretenu au moyen de dragues stationnaires (aspiratrices ou à godets)

21 Les Quais pourraient être construits :  Par une pile de blocs de béton non armé  Par des caissons en béton armé  Par un rideau de palplanches: non plat, préfabriqué, armé ou coulé sur place.  Par des gabions

22 Résistent aux efforts d’accostage des navires par leur flexion, Autrefois : faisceaux de pieux en bois, aujourd’hui : tubes métalliques ou des caissons en palplanches métalliques soudées entre elles

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24  L’INSTALLATION DES FONDATIONS DES ÉOLIENNES 1. Transport et installation des pieux

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27 Une plate-forme pétrolière est une construction marine fixe ou flottante qui sert à l'exploitation d'un gisement pétrolier. Elle supporte principalement les dispositifs nécessaires pour la phase de forage et d'extraction du pétrole, ainsi que parfois des équipements destinés à assurer une présence humaine à bord. Plateforme pétrolière de Long Beach en Californie (©photo)

28 On distingue 3 types de plateformes : les MODU (Module Offshore Drilling Units) servant uniquement au forage et pouvant loger du personnel; les PP (Production Platforms) servant à la production et/ou au prétraitement du brut, mais sans logement ; les LQ (Living Quarters) servant uniquement au logement, et où tout stockage / transit d'hydrocarbures est interdit pour des raisons de sécurité.

29 Construction d’une plateforme  Commence lorsque des forages de reconnaissance confirment la présence d’un gisement de pétrole et/ou de gaz et lorsque les études économiques s’avèrent favorables.  L’assemblage est réalisé sur la terre ferme, la structure est ensuite transportée sur des barges géantes jusqu’au site.  Prise en compte des contraintes spécifiques liées au milieu marin (marées, tempêtes, houle, courants, vent), à la corrosion liée à cet environnement et au risque sismique.  Des milliers de tonnes de matériaux sont nécessaires, par exemple, 245 000 m³ de béton et 100 000 tonnes d'acier passif ont été nécessaires à la construction de la plateforme « Troll A » en Norvège (plus grande plateforme que l’homme ait jamais déplacée). La construction d’une plateforme nécessite 2 à 3 ans de travail pour des milliers d’ouvriers. Sources Rapport de l’ISEMAR (Institut Supérieur d’économie maritime)ISEMAR Académie des Technologies Académie des Technologies (National Academy of Technologies of France) IFREMERIFREMER (Institut français de recherche pour l’exploitation de la mer) « Développement d’un champ pétrolier en mer », Bernard Andrier (ex ingénieur de l’Enteprise de Travaux Publics Multiples)

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31 Définition et utilité  support aux différents types d’aides actives (lumineuses, sonores, radar),  Constituent eux-mêmes une aide passive (couleur, forme, voyants).  Indiquer les zones dangereuses aux abords des côtes et des grandes routes maritimes  Guider les navires vers les ports  Donner les moyens aux navires de connaître leur position sur la côte comme au large, de jour comme de nuit. Type de supports :  Supports fixes : Le balisage fixe est constitué par des marques fixées dans le sol, soit sur les terres émergées, soit en dessous de l’eau.  Balises à flotteur : Une balise à flotteur est constituée d’un fût tubulaire métallique dont la partie inférieure est reliée au corps mort par une pièce d’articulation (manille), et dont la partie supérieure, qui émerge de 5 à 8 mètres, supporte une nacelle  Supports flottants : bouées : les bouées de balisage, maintenues à leur position par l’intermédiaire d’une ligne de mouillage reliée à un corps-mort et évoluent à l’intérieur d’un cercle d’évitage.

32 Eléments à prendre en compte lors du choix du support  - la profondeur du site,  - l’exposition du site à la houle,  - les considérations économiques (accès, exploitation, investissement). Balise à flotteur Bouées Support fixe

33 FixeBalise à flotteur Flottant Repère fixe -Profondeur comprise entre 20 mètres et 30 mètres en mer ouverte - Marnage < 1 m - Courant < 2,5 noeuds Position variable Coût d’implantation élevé La hauteur de la marque de balisage(>5 mètres au dessus de la mer Signalisation danger isolé Meilleures ressources techniques : Permet d’installer plusieurs autres structures : Eoliennes, feux… Moins de pièces d’usure Signalisation de mise à l’écart des zones rocheuses frais d’entretien et d’exploitation réduits Indiquer les limites du chenal au large Marquage provisoire Nécessite une surveillance régulière en raison des risques

34  Canalisations portuaires permettant d’assurer le chargement et le déchargement des navires ou barges vers ou depuis des installations terrestres portuaires.  Canalisations traversant un milieu marin, et permettant le transfert depuis des plateformes offshores vers les installations terrestres ou entre installations offshores,  Canalisations pour acheminer le gaz et le pétrole (ou d’autres fluides) entre pays, îles et continents ;  Emissaires permettant de rejeter dans le milieu marin des effluents domestiques prétraités ou industriels sans impacts significatifs sur ce milieu Types de structures  Structure rigide (Généralement en acier)  Structure composite flexible, composée d’une armature métallique et de matériaux plastiques.

35  Pose sur le fond marin ou le fond de l’étendue d’eau : la canalisation posée sur le fond marin ; son poids doit être suffisant pour réduire sa flottabilité et il est renforcé par lestage ; la canalisation peut être ancrée sur le fond ;  Pose dans une tranchée et ancrage : la canalisation est enfouie dans une tranchée creusée dans le fond ; la consistance du fond de fouille doit assurer une stabilité suffisante pour la tuyauterie mise en place ; la stabilité de la conduite dans le fond de la tranchée est également obtenue par lestage puis par ancrage ; la tranchée est ensuite remblayée ;  Pose par ensouillage : la canalisation est également enfouie dans le fond, après creusage d’une souille ; la stabilité de la conduite dans le fond de la tranchée est obtenue par lestage puis par ensouillage ; puis, la souille est soit remblayée par des matériaux plus lourds provenant de l’extérieur, soit laissée en l’état pour qu’elle se remblaye sous l’effet des éléments naturels.  Pose dans un fourreau : les canalisations traversent l’étendue d’eau en passant dans un fourreau qui est lui-même sur le fond marin ou enterré.

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37  L'amarrage Son rôle  L'amarrage a pour rôle le maintien en place du support d'élevage, dispose d'une certaine résistance mécanique, mais aussi d'une certaine liberté de mouvement.  La résistance supporte les efforts conjugués du vent, du courant et de la houle : les lignes d'amarrages ne doivent pas se rompre sous les efforts. La liberté de mouvement laisse le support se déplacer sous l'effet de vagues individuelles : les efforts sont ainsi diminués. Quels sont ses constituants ? Un amarrage est généralement constitué de  Fondations (ancre, corps-mort),  Lignes et aussières : chaîne, cordes  Tendeurs : flotteurs  Bouées de surface.

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41 Types d’usure  Les dégradations d’origine mécaniques : efforts d'amarrage, d'accostage, les efforts générés par la houle  Les dégradations d’origine chimique :  Les sels de sulfate présents naturellement dans l'eau de mer, les sulfates de magnésium MgSO4et les sulfates de calcium CaSO4sont agressifs envers le béton  Les dégradations d’origine physiques – gel/dégel : Lorsque la température extérieure descend en dessous de -3°C, l'eau contenue dans les pores du béton gèle et cause une augmentation de volume de l’ordre de 9% et provoque une pression hydraulique dans le réseau poreux

42  Les dégradations d’origine biologiques : Plusieurs organismes vivants différents peuvent apparaître sur les parties humides ou immergées des structures : incrustation biologique durcie : Moules, huitres… et incrustation biologique molle tels que les spongiaires, et les algues  Corrosion des armatures : Le béton offre une protection naturelle à l’acier enrobé contre un environnement corrosif grâce à la solution alcaline (pH environ 12) maintenue dans les pores de béton. La corrosion des armatures est plutôt un symptôme qu’une cause de la dégradation du béton

43  Le ragréage : application de mortier hydraulique ou polymérique après traitement de la surface dégradée  Béton projeté : Le béton projeté est un béton que l’on projette à très haute vitesse sur une paroi de l’ouvrage grâce à un jet d’air sous pression  Injection d’époxy : faire pénétrer dans les fissures un produit qui crée une liaison mécanique entre les parties disjointes et rend étanche le béton  Bétonnage sous l’eau  Béton pompé :  Technique à la trémie  Bétonnage par chute libre

44 Merci pour votre attention