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Les constructions sous-marines (Sciences & Techniques)

Publié le 22/02/2012

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La construction d'ouvrages sous les fleuves et sous la mer, notamment les tunnels, a donné lieu à des solutions astucieuses. Parmi celles-ci, les caissons sous pression, qui sont de véritables habitats coupés du monde extérieur, ont permis à l'homme de travailler dans un milieu pourtant hostile. C'est en entreprenant la construction de ponts au-dessus de fleuves de plus en plus larges et profonds que les "ingénieurs" de l'Antiquité se sont heurtés pour la première fois au problème de la construction subaquatique. Longtemps, les constructeurs de ponts s'étaient contentés d'enjamber fleuves et rivières d'une traite, là où le cours était le plus étroit, ou en profitant d'îlots naturels - bancs de sable et autres éperons rocheux - pour décomposer le parcours du pont en plusieurs sections aériennes, sans qu'il soit nécessaire d'installer des piles de support dans l'eau elle-même. Construit au IIIe siècle av. J.-C., le pont de Shouster en Perse enjambait la rivière Karun (formée par un groupe de torrents) de cette manière, serpentant d'une rive à l'autre en s'appuyant sur les affleurements rocheux.

« En premier lieu, comme l'air d'un caisson est à plus forte pression que l'air extérieur en surface, il est impossible de simplementouvrir les portes en haut du caisson pour laisser entrer ou sortir les ouvriers : une telle ouverture laisserait l'air sous pression ducaisson s'échapper, et le niveau de l'eau en bas du caisson monterait dans le cylindre et noierait ouvriers et installations. Afin derésoudre le problème, la partie supérieure des caissons est munie de sas étanches ou "clapets" permettant le déplacement dupersonnel en toute sécurité. Un sas consiste en une chambre comportant deux portes étanches, l'une donnant sur le caisson,l'autre sur l'extérieur. Tout ouvrier désirant quitter le caisson actionne d'abord une valve qui équilibre la pression d'air entre lecaisson et le sas. Les pressions une fois égalisées, l'ouvrier ouvre la porte, pénètre dans le sas et ferme la porte derrière lui. Puis ilferme la valve communiquant avec le caisson et ouvre celle qui communique avec l'extérieur. Le trop-plein d'air est évacuéjusqu'à ce que la pression du sas tombe au niveau atmosphérique : l'ouvrier peut alors ouvrir la porte et sortir à l'air libre sansdommage. Pour entrer dans un caisson sous pression, il suffit d'effectuer la manoeuvre inverse : l'ouvrier entre dans le sas qui est à pressionatmosphérique et referme la porte derrière lui. Puis il ouvre la valve communiquant avec le caisson ; l'air qui s'engouffre dans lesas fait monter la pression jusqu'à ce qu'elle égale celle du caisson. L'ouvrier n'a plus alors qu'à ouvrir la porte et à pénétrer dansson lieu de travail. Les sas ou clapets à air sont utilisés non seulement dans les caissons mais aussi pour l'accès aux chantiers souterrains, commeceux des tunnels. Lors des opérations de forage de tunnels sous la mer par exemple, les compartiments de travail sont remplisd'air à haute pression par de puissantes pompes pour refouler toute infiltration d'eau éventuelle : au cas où le percement du tunnelrencontrerait des roches faillées et gorgées d'eau, l'air maintenu sous pression empêche ainsi l'eau d'envahir le chantier. Vaincre la pression : le mal des caissons Le travail dans un environnement à haute pression peut entraîner des troubles physiologiques semblables à ceux éprouvés par lesplongeurs. Ce phénomène est connu sous le nom de mal des caissons ou d'aéroembolisme. Lorsqu'un individu travaille dans un milieu où l'air est à haute pression, les gaz comprimés qu'il respire peuvent se dissoudre dansson sang et dans ses cellules. Lorsque l'individu quitte cet environnement à haute pression et retourne à la pression atmosphériquenormale, les gaz dissous se détendent brusquement et ont tendance à produire des gaz sous forme de bulles. Bloquant les artèreset endommageant les cellules, ces bulles provoquent des troubles graves, voire des embolies mortelles. Comme pour les plongeurs, la seule solution consiste à observer des temps de récupération appelés "paliers" pour tout travailleurremontant à la surface, tout en ajustant progressivement la baisse de pression à laquelle est soumis l'organisme. Les gaz dissousdans le sang et dans les cellules ont alors le temps de s'échapper normalement à travers les alvéoles du poumon sans créer debulles. Les travaux sous-marins à grandes profondeurs Les constructions entreprises sous les fleuves et le percement de tunnels sous-marins n'impliquent généralement pas que l'ontravaille à plus de quelques mètres de la surface, une dizaine de mètres tout au plus. Mais des constructions de plus en plus profondes sont entreprises aujourd'hui, notamment pour la mise en place et l'entretien desoléoducs sous-marins et l'ancrage sur le fond des océans des plates-formes pétrolières. Pour réaliser de telles opérations, les équipes de travail sont généralement amenées sur le fond marin dans des caissonsdescendus le long de câbles, à la manière d'ascenseurs. Les plongeurs revêtent leurs combinaisons autonomes et prennent placedans le sas du caisson, où les pressions sont égalisées comme dans les exemples précédents avant que ne soit ouverte l'écoutilledonnant sur la mer. Les plongeurs se glissent dans l'eau et entreprennent leurs travaux avec l'aide d'outils divers, parfois de robotstélécommandés. Une fois leur intervention terminée, les plongeurs réintègrent le sas puis le caisson, et celui-ci est remonté vers lasurface en observant des temps d'arrêt à différents paliers pour permettre aux plongeurs d'évacuer les gaz de leur organisme. Cesméthodes de travail sous-marin sont parfois menées jusqu'à des profondeurs de 200 mètres, soit dans les mers peu profondes quibordent les continents. Le record établi pour le travail en scaphandre autonome atteint 600 mètres, mais il l'a été à titreexpérimental et sous une étroite surveillance médicale. Pour le travail à plus grande profondeur, on fait plutôt appel à des enginsautomatisés et guidés par télécommande depuis la surface. Les barrages »

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