Mode Opératoire: Bétonnage Sous-Marin des Ouvrages Hydrauliques

Le bétonnage sous-marin est une technologie essentielle pour la construction, la réparation et la réhabilitation de divers types d'ouvrages hydrauliques, y compris les murs de quai, les piles de pont, les structures de confinement et autres éléments immergés. Deux méthodes principales de mise en place du béton sous l'eau sont utilisées : la méthode des tubes plongeurs (VPT) et la méthode du coulis ascendant. Le choix de la méthode dépend de la nature des travaux à réaliser et des caractéristiques structurelles de l'ouvrage.

Les travaux de bétonnage sous-marin sont effectués par des plongeurs de jour, dans des conditions météorologiques favorables, excluant un fort courant, un temps orageux ou une mauvaise visibilité. La descente et la remontée des plongeurs s'effectuent depuis un bateau de plongée, une embarcation équipée, ou directement depuis l'ouvrage en réparation/construction, dans le respect des exigences internationales relatives aux travaux de plongée.

Les travaux de plongée sont assurés par une station de plongée spécialisée, équipée du matériel technique nécessaire et d'un nombre suffisant de plongeurs qualifiés, dont la composition est déterminée par le volume des travaux et la profondeur des plongées. Le superviseur de plongée est tenu de donner des instructions sur les méthodes de travail sécuritaires à tout le personnel impliqué dans la descente et le soutien des opérations de plongée.

Le processus de bétonnage sous-marin comprend les étapes principales suivantes : l'inspection préliminaire par plongeurs, la préparation et le nettoyage du site de bétonnage, l'installation du coffrage ou d'autres structures de confinement, la mise en place directe et le coulage du béton, ainsi que le contrôle qualité ultérieur et la réception des travaux.

Avant le début de tout travail de construction ou de réparation sur des ouvrages hydrauliques, le superviseur de plongée doit obtenir l'autorisation de travail, informer les plongeurs des plans de conception et de la technologie des travaux, ainsi que des particularités de la construction de l'ouvrage et des conditions de production. Le responsable des plongées est responsable de la détermination de la durée du séjour des plongeurs sous l'eau et de la répartition des tâches entre les membres de l'équipe de plongée, en assurant le strict respect des exigences des règles internationales de sécurité au travail.

Pour l'exécution des travaux, du personnel de plongée certifié, possédant une expérience des opérations de construction sous-marine, est sollicité. La composition minimale d'une station de plongée comprend un superviseur de plongée, des plongeurs-travailleurs, des plongeurs de soutien et un plongeur de sécurité, dont le nombre varie en fonction de la profondeur et de la complexité des travaux.

La phase initiale des travaux comprend une inspection sous-marine détaillée des ouvrages hydrauliques afin d'évaluer leur état et de déterminer l'étendue des travaux à venir. Après l'inspection, un nettoyage minutieux de la zone de travail est effectué, débarrassant les sédiments, les débris et les objets étrangers. Si nécessaire, pour créer une fondation stable, un lit de pierre d'enrochement ou une couche de gravillons, de gravier et de sable est aménagé.

Dans le cas où le bétonnage est effectué sur du béton existant, la surface de la structure existante doit être spécialement préparée. Cela inclut l'élimination de la couche de béton endommagée ou affaiblie, le nettoyage des taches d'huile, des algues et de la rouille de l'armature exposée. Tous les travaux préparatoires sont contrôlés par les plongeurs afin d'assurer la qualité requise du support et l'adhérence du nouveau béton.

1. Effectuer une inspection sous-marine préliminaire de la zone de travail pour évaluer l'état des structures et déterminer l'étendue des travaux.
2. Nettoyer le site de bétonnage des sédiments, débris, objets étrangers et végétations biologiques.
3. Si nécessaire, former une fondation à partir d'un enrochement ou d'une couche uniforme de gravillons, de gravier et de sable.
4. En cas de bétonnage sur du béton existant : éliminer les couches dégradées, nettoyer la surface des taches d'huile, des contaminations biologiques et de la corrosion sur l'armature.

Pour délimiter la zone à bétonner, diverses structures de confinement sont utilisées : des panneaux de coffrage, des dalles en béton armé, des palplanches métalliques ou en bois, ainsi que des caissons spécialisés. Les palplanches sont généralement enfoncées depuis la surface, et des plongeurs sont sollicités pour vérifier l'étanchéité des serrures de palplanche et des jonctions avec la maçonnerie existante. En cas de détection de fuites, le plongeur calfeutre les serrures avec de l'étoupe goudronnée ou enfonce des cales en bois, enveloppées d'étoupe, aux endroits des écarts importants.

Dans le cas de la mise en place d'un batardeau en double rideau de palplanches, l'étanchéité est assurée par le remblayage de terre entre les rideaux, ce qui permet de minimiser les travaux de plongée. Sur les sols rocheux où l'enfoncement de palplanches est impossible, des enceintes sont créées à l'aide de grands panneaux de coffrage. Les plongeurs les inspectent et les étanchéifient sur le périmètre et aux points de jonction. Lors de la construction d'une enceinte à l'aide de dalles en béton armé, les plongeurs placent les dalles dans les rainures des rails préalablement enfoncés dans le sol. Le plongeur dégage le sol à la base des rails, reçoit les dalles et les guide précisément dans les rainures. Après la pose d'une série de dalles, les rails sont serrés avec du fil, et le plongeur calfeutre les fuites.

Pour la réparation des zones endommagées du béton sur des massifs ou des pieux en béton armé, de petits panneaux ou caissons en bois sont installés. Avant d'installer le coffrage, le plongeur enlève le béton dégradé à l'aide d'une raclette métallique et réalise des saignées dans la maçonnerie pour une meilleure adhérence entre le nouveau et l'ancien béton. En présence de taches d'huile, elles sont éliminées par le piquage d'une couche de béton. Le coffrage est temporairement fixé par des pieux battus, des cales ou des boulons d'ancrage. Sur un sol rocheux où les pieux sont impossibles, le plongeur fore des trous, installe des goujons et fixe le coffrage avec des écrous, en scellant soigneusement les bords et les orifices pour le tube de coulage du béton.

1. Enfoncer les palplanches depuis la surface. Le plongeur inspecte les serrures et les jonctions des palplanches avec la maçonnerie.
2. En cas d'écarts, calfeutrer les serrures avec de l'étoupe goudronnée ou enfoncer des cales en bois.
3. Pour les batardeaux en double rideau de palplanches : remblayer le sol entre les rideaux pour l'étanchéité.
4. Sur sol rocheux : installer de grands panneaux de coffrage ; le plongeur inspecte et étanchéifie le périmètre et les jonctions.
5. Lors de l'utilisation de dalles en BA (Figure 1) : le plongeur dégage le sol à la base des rails, reçoit la dalle (élinguée avec une élingue à étranglement), la positionne en suspension et la guide dans les rainures des rails, signale la descente, puis la désélingue.
6. Poser les dalles suivantes de manière similaire. Après une série de dalles, serrer les rails avec du fil. Le plongeur calfeutre les fuites.
7. Pour les réparations locales : nettoyer la zone endommagée, enlever le béton dégradé, faire des saignées, enlever les taches d'huile par piquage.
8. Fixer le coffrage avec des pieux, des cales ou des boulons. Sur roche : forer des trous, installer des goujons, fixer le coffrage avec des écrous et calfeutrer les bords. Installer le tube pour le coulage du béton.

La méthode des tubes plongeurs (VPT) est utilisée pour créer une masse de béton monolithique homogène, en particulier lors des travaux de réparation et de réhabilitation. Sur le support préalablement préparé par les plongeurs, un tube métallique de 200 à 300 mm de diamètre est descendu et est installé strictement à la verticale au centre de la section à bétonner (Figure 2). La partie supérieure du tube est équipée d'une trémie pour recevoir le mélange de béton.

Le mélange de béton, préparé jusqu'à une consistance épaisse et visqueuse, est acheminé en continu dans la trémie du tube. Au fur et à mesure du remplissage du coffrage et de l'accumulation du béton sur le site de coulage, le tube est progressivement soulevé à l'aide d'une grue ou d'un trépied. L'application de cette méthode exige le strict respect des conditions suivantes : le béton doit être coulé en flux continu ; l'extrémité inférieure du tube doit toujours rester immergée dans la masse de béton en cours de coulage ; les dimensions du coffrage doivent assurer le maintien du tube en position verticale tout au long du processus, sans nécessiter de nivellement ultérieur de la surface du béton.

Le plongeur, situé à l'embouchure du tube, observe constamment l'apparition du béton et contrôle sa propagation (Figure 3), informant du déroulement normal du processus (le béton monte progressivement et s'étale lentement). Si le mouvement du mélange de béton ralentit ou s'arrête, le tube est délicatement soulevé. Il est important de ne pas laisser l'extrémité inférieure du tube sortir du béton, car cela entraînerait l'épanchement du mélange et le remplissage du tube par l'eau, interrompant le processus de bétonnage. En cas de détection de zones avec des niveaux de béton différents, les plongeurs nivellent délicatement la surface en déplaçant lentement le coulis, en évitant le lessivage du ciment. Une fois le bétonnage terminé, les tubes sont retirés et le béton est laissé à durcir.

1. Installer un tube métallique (diamètre 200-300 mm) avec une trémie verticalement au centre de la section à bétonner.
2. Acheminer en continu un mélange de béton épais et visqueux dans la trémie du tube.
3. Le plongeur, à l'embouchure du tube, observe l'apparition et la propagation du béton, signalant un acheminement normal.
4. Au fur et à mesure de l'accumulation du béton, soulever le tube progressivement, en veillant à ce que son extrémité inférieure reste toujours immergée dans la masse de béton.
5. Si le mouvement du béton ralentit, soulever délicatement le tube, le plongeur contrôlant la position de son embouchure.
6. En cas de différences de niveau de béton aux jonctions, le plongeur nivelle délicatement la surface, en évitant le lessivage du ciment.
7. Une fois la section remplie, retirer les tubes et laisser le béton durcir.

La méthode du coulis ascendant est utilisée pour le remplissage de maçonnerie de moellons, de grands massifs et de diverses cavités sous-marines. La particularité de cette méthode par rapport à la méthode VPT est l'installation fixe des tubes dans la masse de la maçonnerie de moellons ou du massif. Pour cette méthode, des tubes de plus petit diamètre – 80 à 100 mm – sont utilisés.

Les tubes sont installés à une certaine distance du sol, après quoi l'espace destiné au bétonnage est remblayé avec des pierres d'enrochement jusqu'à la hauteur de la couche à couler. Après le nivellement de l'enrochement par le plongeur, un coulis de béton épais et visqueux est acheminé depuis la surface à travers les tubes installés. Le coulis sort de l'extrémité inférieure du tube, monte et remplit les vides dans l'enrochement (Figure 4). La pression de la colonne de coulis dans le tube favorise sa répartition uniforme dans la maçonnerie.

Le plongeur se trouve à la surface de l'enrochement et contrôle l'apparition du coulis. Dès que le coulis atteint le niveau requis, l'acheminement est interrompu, les tubes sont retirés et remontés à la surface. Ensuite, on attend le durcissement complet du béton cyclopéen. Cette même méthode est utilisée pour le remplissage de massifs creux, préalablement mis en place.

1. Installer les tubes (diamètre 80-100 mm) de manière fixe, avec un petit jeu par rapport au sol.
2. Remblayer l'espace à bétonner avec des pierres d'enrochement jusqu'à la hauteur requise.
3. Le plongeur nivelle l'enrochement.
4. Acheminer un coulis de béton épais et visqueux via la trémie du tube depuis la surface.
5. Le plongeur se trouve sur l'enrochement et observe l'apparition du coulis en surface.
6. Dès que le coulis apparaît, arrêter le coulage, retirer les tubes.
7. Attendre le durcissement du béton cyclopéen.

L'inspection sous-marine de contrôle de la zone bétonnée est effectuée aussi bien pendant la prise et le début du durcissement que après le durcissement complet du béton. Deux à trois jours après le bétonnage, le plongeur doit vérifier tactilement la dureté du béton. Pour évaluer la structure du béton encore faiblement durci, il est permis de prélever délicatement de petits échantillons au couteau et de les remonter à la surface pour analyse. Une fois que le béton a atteint sa résistance nominale, les plongeurs décrochent et démontent le coffrage, si nécessaire.

Les bavures et irrégularités formées à la surface du béton sont enlevées par le plongeur à l'aide d'un burin et d'une masse, assurant la planéité et la géométrie requises de la structure. Si la zone à bétonner était délimitée par un batardeau, son démontage est effectué par des moyens et des équipes de surface. Après avoir libéré la zone bétonnée du coffrage ou du batardeau, une inspection sous-marine de contrôle finale de la surface du béton coulé est effectuée. Le plongeur détermine le degré de compacité du béton, identifie et mesure les vides éventuels, en enregistrant leur emplacement par rapport aux bords de la zone bétonnée.

Suite aux résultats de l'inspection de contrôle, un procès-verbal est établi, dans lequel une évaluation du bétonnage sous-marin réalisé est donnée. Si les travaux sont jugés satisfaisants, l'ouvrage est mis en service. Lors du bétonnage de brèches de navire, après la réception des travaux, on procède au pompage de l'eau du compartiment endommagé.

1. Deux à trois jours après le bétonnage, le plongeur vérifie tactilement la dureté du béton. Si nécessaire, il prélève des échantillons pour analyse en laboratoire.
2. Après le durcissement complet du béton : les plongeurs décrochent et démontent le coffrage. Si un batardeau a été utilisé, il est démonté par des moyens de surface.
3. Le plongeur nettoie la surface du béton des bavures et irrégularités à l'aide d'un burin et d'une masse.
4. Effectuer une inspection sous-marine de contrôle de la surface du béton coulé pour déterminer sa compacité.
5. Identifier, mesurer et enregistrer l'emplacement de tout vide détecté.
6. Établir un procès-verbal d'inspection sous-marine de contrôle avec une évaluation de la qualité des travaux réalisés.

Lors de l'exécution de tous les travaux de plongée pour le bétonnage sous-marin, il est impératif de se conformer strictement aux dispositions des règles internationales de sécurité du travail pour les opérations de plongée. Tous les plongeurs et le personnel de soutien doivent suivre une formation appropriée, posséder les autorisations valides et respecter scrupuleusement les procédures de sécurité.

Une attention particulière doit être accordée à la garantie d'une communication fiable avec les plongeurs, au contrôle de leur état physique, au respect des profondeurs et des temps de plongée réglementés, ainsi qu'à la préparation aux situations d'urgence. Tout l'équipement de plongée et auxiliaire doit faire l'objet de vérifications et d'entretiens réguliers afin d'assurer sa pleine fonctionnalité et sa sécurité d'utilisation.

Pour l'exécution des travaux de bétonnage sous-marin, la liste suivante de matériaux et d'équipements est requise :