Comment s'effectue la sortie sous-marine d'un tunnelier à la fin d'un émissaire ?

Le évasion sous-marine L'opération de sortie d'une foreuse à la fin d'un émissaire consiste à effectuer la sortie contrôlée du bouclier du sol vers le milieu marin, tout en maintenant la stabilité du front de forage, en évitant toute entrée brusque d'eau, toute perte de terrain, toute turbidité incontrôlée ou tout dommage à la canalisation. Il s’agit d’une phase critique, car la foreuse passe d’un environnement confiné à une connexion avec les fonds marins, où interviennent la pression de l’eau, la houle, les courants, les sédiments, les autorisations environnementales et les opérations maritimes.

Dans les projets de émissaires sous-marins, prélèvements d'eau de mer o traversées de zones marines protégées, la sortie sous-marine doit être planifiée dès la phase de conception et non pas décidée à la fin du creusement. La procédure dépend de la profondeur, des caractéristiques géotechniques, du niveau de pression, du diamètre, du type de tunnelier, du revêtement au niveau de la clé, des conditions météorologiques et océanographiques, ainsi que de la méthode de récupération ou de raccordement final.

Pourquoi la « rupture sous-marine » est une phase critique

Lors de la percée, le confinement du terrain au niveau du front disparaît progressivement. Si la sortie n’est pas bien contrôlée, cela peut entraîner des infiltrations d’eau, une instabilité, un entraînement de fines, une augmentation de la turbidité, une perte de boues, des déviations finales ou des atteintes au fond marin.

C'est pourquoi le « breakout » est considéré comme une opération à part entière, avec une procédure spécifique, des plages horaires de travail et des critères d'arrêt.

Principales étapes de mise en œuvre

1. Vérification préalable du tracé et du point de départ

Avant d'atteindre le fond marin, la position réelle du tunnelier est vérifiée à l'aide d'un contrôle de guidage, d'une levé topographique, d'une bathymétrie, de la cote de sortie et d'une comparaison avec le tracé du projet.

Sont examinés :

• Altitude finale de sortie.
• Revêtement restant sur la foreuse.
• Alignement en plan.
• Dernière étape.
• Distance jusqu'au point de réception ou de raccordement.
• Bathymétrie mise à jour.
• État des fonds marins.
• Interférences avec des brise-lames, des mouillages, des conduites, des câbles ou des structures.
• Tolérances admissibles pour un raccordement ultérieur.

En ce qui concerne les exutoires et les prises d'eau, la précision finale est importante car elle conditionne les diffuseurs, les structures de prise d'eau, les contrepoids, les raccordements, la protection du fond et les opérations sous-marines ultérieures.

2. Préparation des fonds marins

Selon le projet, il peut être nécessaire de préparer la zone de sortie avant le breakout.

Ces mesures peuvent inclure :

• Bathymétrie de contrôle.
• Suppression des obstacles.
• Dragage ou nettoyage localisé.
• Mise en place d'une protection provisoire.
• Signalisation maritime.
• Signalisation de la zone de travail.
• Positionnement des bateaux.
• Inspection par des plongeurs ou à l'aide d'un ROV.
• Mise en place de structures d'accueil, le cas échéant.
• Protection de l'environnement contre la turbidité ou les sédiments.

Dans les zones sensibles, le plan doit être coordonné avec les autorisations environnementales, les restrictions saisonnières, le contrôle de la turbidité et la surveillance de l'habitat marin.

3. Contrôle de la pression et de la stabilité du front

La sortie doit être réalisée en maintenant une pression adaptée au sol et à la colonne d'eau. Dans les tunneliers à bouclier fermé, tels que hydro-bouclier o EPB, on contrôle la pression de la chambre pour éviter toute perte de stabilité avant de prendre la mer.

Sont examinés :

• Pression hydrostatique extérieure.
• Pression frontale.
• Niveau de la nappe phréatique et lien avec la mer.
• Perméabilité du sol.
• Risque de siphonage ou d'entraînement des fines.
• Débits d'entrée ou de sortie.
• Fuites de boues.
• Volume excavé par rapport au volume prévu.
• Turbidité potentielle.
• Réaction du sol à la réduction de la couverture végétale.

L'objectif est que l'évacuation se fasse progressivement, sans dépressurisation brusque ni perte de contrôle des matériaux excavés.

4. Excavation finale et ouverture contrôlée

La foreuse parcourt les derniers mètres en respectant des paramètres prudents. La vitesse est réduite si nécessaire et la pression, le couple, la poussée, les débits, le volume excavé, les boues et le guidage sont surveillés.

Au cours de cette phase, on vérifie :

• Bilan final par cycle.
• Paire de coupe.
• Pousse.
• Pression frontale.
• Débit de boues ou d'extraction.
• Volume excavé.
• Retours.
• Turbidité au point de sortie.
• Position réelle du blason.
• Communication avec l'équipe en mer.
• Conditions de sécurité pour les plongeurs ou les ROV.

La sortie peut se faire dans le milieu naturel, dans une zone préalablement traitée ou vers une structure sous-marine aménagée, selon la conception de l'émissaire.

5. Coordination avec les plongeurs, les ROV et les moyens maritimes

Le percement sous-marin nécessite une coordination entre l'équipe chargée du creusement du tunnel et l'équipe maritime.

Peuvent intervenir :

• Plongeurs professionnels.
• ROV d'inspection.
• Embarcations auxiliaires.
• Équipements de positionnement.
• Grues ou moyens de levage.
• Systèmes de communication surface-fond.
• Personnel chargé de l'environnement.
• Maîtrise d'œuvre et HSE.

La coordination doit déterminer qui autorise l'avancement final, comment la sortie est communiquée, quelles zones sont exclues, à quel moment les plongeurs ou les ROV peuvent s'approcher, et comment réagir en cas de turbidité, de fuite de boues ou de mouvement inattendu du sol.

Mesures de contrôle environnemental

Lors d'une opération de dégagement sous-marine, le contrôle de l'environnement fait partie de la procédure d'exécution.

On peut appliquer :

• Surveillance de la turbidité.
• Contrôle visuel à l'aide de plongeurs ou de ROV.
• Restrictions concernant les travaux sur les fenêtres environnementales.
• Des barrières ou des mesures de confinement, si cela est possible.
• Gestion des boues et des fluides d'excavation.
• Gestion des sédiments extraits.
• Registre des incidents.
• Communication avec les autorités environnementales ou maritimes.
• Protection des herbiers marins, des fonds marins sensibles ou des zones protégées.
• Restauration du fond si le projet l'exige.

Au traversées de zones marines protégées, ces contrôles sont souvent déterminants pour l'octroi des permis, la planification et la réception des travaux.

Ce qu'il faut vérifier après le départ

Une fois le breakout terminé, on vérifie :

• Position finale de la foreuse ou de la canalisation.
• Cote et alignement.
• État des fonds marins.
• Intégrité de la conduite.
• Étanchéité.
• Absence de dommages visibles.
• Niveau de turbidité ou impact environnemental.
• Nécessité d'une protection de fond.
• Conditions de raccordement à un tronçon sous-marin, à un diffuseur ou à une structure de prise d'eau.
• Retrait ou récupération du tunnelier, le cas échéant.
• Documentation « tel que construit ».

Si l'émissaire comprend un raccordement à des diffuseurs, un tronçon sous-marin préfabriqué, une prise d'eau ou une structure de déversement, la précision du « breakout » conditionne la phase suivante du montage.

Risques liés à une sortie sous-marine mal planifiée

Une planification insuffisante peut entraîner :

• Entrée d'eau non contrôlée.
• Perte de pression frontale.
• Transport des fines.
• Colonies ou cavités sous les fonds marins.
• Turbidité excessive.
• Déversement de boues en mer.
• Déviation de la sortie.
• Dommage au niveau de la tête de coupe ou de la conduite.
• Difficulté à raccorder l'émissaire.
• Retards dus aux conditions météorologiques en mer.
• Non-respect des normes environnementales.
• Risques pour les plongeurs, les ROV ou les bateaux.
• Surcoûts liés aux corrections sous-marines.

C'est pourquoi le « breakout » doit être intégré à la conception géotechnique, au plan maritime, au plan HSE, au contrôle environnemental et à la procédure de réception sous-marine.

Informations nécessaires à l'étude du projet

Pour concevoir ou réviser la sortie sous-marine d'un tunnelier, il convient de fournir les informations suivantes : le diamètre de l'émissaire, la longueur d'enfoncement, le type de tunnelier, la profondeur de sortie, la colonne d'eau, la bathymétrie, les caractéristiques géotechniques des fonds marins, la couverture au-dessus de la clé, le niveau de pression, la perméabilité, la présence de sables, de limons, de graviers, de roches ou de galets, tracé en plan et en profil, tolérances de sortie, méthode de guidage, pression de front, système de boues, point de raccordement, structure sous-marine prévue, conditions de houle et de courants, fenêtre météorologique, contraintes environnementales, habitats sensibles, autorisations maritimes, moyens de plongée ou ROV, plan de gestion de la turbidité, procédure HSE et plan d’urgence.

Appel à l'action : Demander un examen technique du système de dérivation sous-marin pour les émissaires et les captages avant la fermeture du tracé, la foreuse, les autorisations environnementales, les moyens maritimes ou la documentation relative à l'appel d'offres.