Brevet FR2044634A1 — publié le 19710226

On sait l'intérêt que présente le stockage de liquides et gaz de toute nature et notamment de produits pétroliers liquides, liquéfiés sous pression, ou gazeux en réservoirs constitués par des cavités souterraines. Ce mode de stockage procure une économie de 5 place en surface, ainsi qu'une économie de matière première, le terrain naturel constituant l'élément de résistance aux pressions. En outre, il assure le maintien du produit à température constante, donc à pression de vapeur invariable ; il"met les produits inflammables à l'abri de l'air, les risques d'incendie s'en trouvant 10 réduits ou éliminés ; grâce à l'ample résistance aux surpressions généralement fournie par le terrain, il permet de réduire ou d'éliminer les phénomènes de respiration des vapeurs de produits liquides, dûs aux emplissages, soutirages et variations de température. 15 l'aménagement de ces réservoirs souterrains dans des cavités naturelles ou autres, présente des problèmes qui visent en particulier l'élément d'étanchéité, sa réalisation en espace clos, sa mise à 1'épreuve,.sa tenue en service, son comportement éventuel en cas de mouvement ou.de fissuration du terrain, et qui portent 20 sur d'autres aspects de l'installation, tels que le maintien de 1' étanchéité autour des ouvertures d'accès et aux points de traversée des tuyauteries, les contrôles de sécurité en cours d'exploitation, la présence éventuelle d'eaux souterraines. La présente invention a pour objet de fournir une solution aux 25 problèmes sus-visés et propose, dans ce but, un réservoir souterrain du type complètement clos dont l'élément d'étanchéité consiste en une peau souple et continue, formée de feuilles de matière plastique assemblées les unes aux autres, et disposée contre la surface unie d'un revêtement ou garnissage rapporté, par exemple 30 en béton, recouvrant les faces de la cavité. Selon Tin procédé de construction d'un tel réservoir, on pose les feuilles sur leur support en béton en les y faisant adhérer par collage. Dans une application, convenant aux terrains qui présentent des 35 risques de mouvement ou de fissuration, le produit de collage est un adhésif à élasticité rémanente, ce qui permet à la peau de glisser sur son support. L'interstice entre la peau et son support forme une couche de collectage dés fuites éventuelles, qui peuvent s' acheminer vers -un point de drainage au lieu de se perdre dans le 69 14203 2 2044634 terrain avoisinant. Cette couche collectrice facilite également 1' évacuation des eaux souterraines qui ont traversé le garnissage et qui exercent une pression sur la peau d'étanchéité. Avantageusement, au moins un caniveau de drainage, disposé sous 5 la peau d'étanchéité, sert à recueillir les fuites éventuelles de produits stockés, ce qui facilite les contrôles de sécurité. Un tel caniveau peut servir également à mettre en dépression la face de contact de la peau avec son support, à la plaquer contre celui-ci et à en vérifier l1étanchéité et la tenue après pose. 10 Convenablement, la peau d'étanchéité, pincée entre bride et contre-bride aux débouchés de tuyauteries et autour des ouvertures, constitue par elle-même le joint d'étanchéité en ces points. Selon xme autre disposition avantageuse, le support de la peau d'étanchéité est constitué, dans une zone délimitée, par un massif en béton traversé par les tuyauteries et les lignes de contrôle, 15 et par une ouverture d'accès munie d'une porte. Le jaugeage du réservoir, en cas de stockage de liquide, se fait de préférence au moyen de tout appareil approprié ne comportant pas de franchissement de l'enceinte d'étanchéité par un organe mobile, afin d'éviter toute cause de fuite en souterrain. 20 Les objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressor-tiront par ailleurs de la description que l'on va en donner ci-a-près, portant sur des modes de réalisation choisis à titre d'exemple et représentés aux dessins annexés. Sur ces dessins : la figure 1 représente schématiquement un réservoir selon l'in-25 vention, installé dans une butte de terrain ; la figure 2 représente un autre réservoir selon l'invention, a-ménagé en profondeur, sous terrain plat ; la figure 3 représente à plus grande échelle une partie de réservoir en coupe longitudinale verticale ; la figure 4 représente en coupe verticale une ouverture d'accès 30 au réservoir ; la figure 5 représente à plus grande échelle une coupe suivant la ligne V-V de la figure 3 la figure 6 et la figure 7 représentent à plus grande échelle des détails de tuyauteries associées au réservoir. 35 Selon l'exemple choisi et représenté à la figure 1, un réservoir R, aménagé dans une galerie souterraine G représentée en coupe longitudinale, creusée dans une butte de terrain, communique 69 14203 3 2044634 avec l'extérieur par une galerie d'accès A débouchant du flanc de la butte. Le plancher du réservoir et celui de la galerie ont une pente descendante vers l'extérieur. Un remblai extérieur forme, en regard du débouché de la galerie d'accès, une cuvette de rétention 5 ŒR bordée d'un talus TL, servant à retenir les produits stockés en cas de fuite accidentelle. Le réservoir R comporte un revêtement en béton B recouvrant les faces de la galerie G-, et recouvert lui-même d'une peau d'étanchéité P, souple et continue. 10 La galerie de stockage G est séparée de la galerie d'accès A par un massif d'obturation M, en béton, dans lequel est ménagé un passage conduisant à un trou d'homme T et assurant la communication entre les deux galeries. Le massif M sera décrit plus en détail ci-après. Un caniveau C, réservé dans le garnissage en béton 15 B, est disposé dans le fond du réservoir, sous la peau d'étanchéité P. Ce caniveau, sur lequel on reviendra ci-après, suit le réservoir sur toute sa longueur, et sa face inférieure P présente une pente descendante vers la galerie d'accès. Sur la figure 2, qui comporte des éléments analogues à ceux de 20 la figure 1, et représentés par les mêmes indices, le réservoir R est installé en profondeur, sous terrain plat, et la galerie d'accès A débouche à l'extérieur par l'intermédiaire d'un puits S. Dans les deux modes de réalisation des figures 1 et 2, la couche de terrain recouvrant le réservoir a une épaisseur et une ré-25 sistance suffisantes pour équilibrer la pression maximale de service dans de bonnes conditions de sécurité. Une même galerie d'accès peut servir par embranchement plusieurs réservoirs. De préférence, la galerie de stockage G a une forme régulière, se rapprochant d'un cylindre ou 31'un prisme, pour faciliter la mi-30 se en place du garnissage en béton B. Celui-ci, placé sur les parois rocheuses brutes, est convenablement réalisé par projection de mortier ou par coulage de béton entre ces parois et des coffrages métalliques, pour présenter au décoffrage une face unie, propre à recevoir la peau d'étanchéité P. Le cas échéant, des injec-35 tions de bourrage au ciment assurent la liaison du revêtement B avec la roche. La peau d'étanchéité P consiste en u n matériau présentant les qualités voulues : d'imperméabilité suffisante aux produits à stocker, en phase li-40 quide et en phase vapeur, sous la pression maximale de service ; 69 14203 4 2044634 de résistance mécanique pour supporter sans hernie, ni déchirure, les défauts que pourrait présenter la paroi cimentée, notamment aux dalles de couverture du caniveau, au raccordement de la porte et des tuyauteries, ou en tout autre point singulier ; 5 de stabilité dimensionnelle pour ne pas s'allonger ou se ré- treindre en cas de variation des conditions ambiantes, telle que l'humidité souterraine, pendant ou après la construction ; de résistance aux micro-organismes et autres agents d'altération en milieu souterrain ; 10 d'adhérence aux colles et mastics. De préférence, ce matériau se présente en feuilles de dimensions assez grandes pour réduire le temps de pose. L'ensemble est convenablement composé d'éléments développables (viroles cylindriques ou prismatiques, fonds plans) ; les raccords 15 non développables qui subsistent sont préformés en matériau embou-tissable et/ou garnis du mastic servant à assembler les feuilles entre elles. Afin d'assurer des raccordements étanches avec les parties métalliques, notamment porte et embouts de tuyauteries, ces parties 20 comportent des brides boulonnées accessibles de l'intérieur du réservoir, avec joint plastique ; c'est le revêtement d'étanchéité lui-même, pincé entre bride et contre-bride, qui constitue ce jourt L'ensemble du revêtement est collé contre la paroi de façon suffisamment souple pour permettre, sans déchirure, de légers mouve-25 ments de glissement, et pour permettre aussi le cheminement des fuites éventuelles vers le caniveau de drainage. Pour prendre un exemple, on utilise des feuilles de polyester de qualité commerciale, d'une épaisseur de 0,35 mm, on les place sur la paroi de garnissage en béton préalablement enduite d'une 30 colle à élasticité rémanente composée de néoprène et d'un solvant, et on les assemble les unes aux autres par joint à recouvrement, au moyen d'un mastic d'étanchéité polymérisable de type connu, à temps de prise et de durcissement limité. L'élasticité rémanente de la colle autorise les déplacements relatifs entre la peau d' étanchéité et le support en béton. 35 La figure 3 représente, en coupe longitudinale verticale, l'extrémité de la galerie de stockage G, côté galerie d'accès A. Le passage 1, traversant le massif d'obturation M qui sépare les deux galeries, et conduisant de l'une à l'autre, présente, à partir de la galerie d'accès, une partie de section progressivement décrois- 69 14207 5 2044634 santé, suivie d'une partie de section uniforme. Celle-ci débouche dans le réservoir R par l'intermédiaire d'une porte 2, montée en pendule sur pivot horizontal 3, et appliquée sur la face extérieur-re d'un châssis 4 ancré au massif d'obturation M. Un joint 5 est 5 disposé entre la porte et le châssis, et des vis 6 la maintiennent en position de fermeture (Figure 4). Une jauge,, permettant le jaugeage du réservoir en cas de stockage de liquide, a un bras à flotteur 7 situé à l'intérieur du réservoir et monté à pivot sur un bras fixe 8 qui traverse la porte 10 pour aboutir à une tête extérieure 9, munie d'un cadran de lecture 10, et fixée à la porte par des vis 11, avec interposition d' un joint d'étanchéité 12. Avantageusement, le mouvement du bras 7 est communiqué au cadran 10 par transmission magnétique, ou par tout autre dispositif ne nécessitant pas de franchissement de 1' 15 enceinte étanche par un organe mobile, et celà afin d'éviter toute cause de fuite en souterrain. C'est ainsi que l'on peut avoir, en variante, .une jauge à ultra-sons 13, ne communiquant avec l'extérieur que par un câble électrique coaxial fixe. Le châssis de porte 4 présente sur sa face intérieure une sail-20 lie périphérique 1-8 formant bride d'étanchéité, la peau P étant pincée sur tout le pourtour de l'ouverture entre cette saillie et une contre-bride 19, fixée au châssis par vis 20. Le caniveau C, représenté en coupe transversale à la figure 5, est recouvert de dalles 21 perforées ou posées à joints secs,dont 25 la face supérieure affleure à la face du revêtement en béton B, afin de faciliter la pose de la peau d'étanchéité. Pour atténuer l'effet de toute inégalité de niveau pouvant subsister entre dalles et revêtement, une feuille de matière plastique 22 est interposée sur toute la largeur du dallage, entre elle et la peau P. 30 Trois tuyauteries 15, 16, 17, traversant le massif M, assurent la communication du réservoir R avec l'extérieur.. La tuyauterie 15, de remplissage, débouche à travers le fond du réservoir. La tuyauterie 16, servant au soutirage ou au refoulement de gaz, débouche en plafond. Quant à la tuyauterie 17, elle communique a^-vec le ca-35 niveau C, et assure le drainage des eaux souterraines qui se sont infiltrées entre la peau d'étanchéité P et la face du revêtement en béton B, et qui pourraient tendre à séparer celle-ci de celui-là. Sur la figure 6, la tuyauterie 16, débouchant au plafond du ré-40 servoir R, se termine par une bride 23 dont la face plate 24, ara 69 14203 6 2044634 sée avec la face du garnissage en béton B, porte une saillie annulaire 24, dans laquelle est creusée une rainure annulaire 26. Une bague d'étanchéité 27 est reçue dans la rainure 26. La peau d'étanchéité P recouvre la bague 27, et est serrée conxfcre la sail-5 lie 25 par une contre-bride 28, fixée à la bride 23 par des goujons à vis 29. Des dispositions analogues, visant la tuyauterie 15 qui débouche au fond du réservoir, sont représentées sur la figure 7. Celle-ci montre des éléments analogues à ceux de la figure 6, et dé-10 signés par les mêmes indices affectés du signe "prime". Cependant, dans ia zone d'amenée de la tuyauterie 15, line cuvette 30 est ménagée sur la face du garnissage en béton B, et la face plate 24' de la bride 23' est arasée avec le fond de la cuvette. Pour rattraper les inégalités de niveau pouvant subsister au périmètre de 15 raccord entre bride et béton, ce raccord est recouvert d'un anneau 31 en matière plastique, sur lequel la peau d'étanchéité P vient se poser, en épousant les formes de la cuvette ; un autre anneau 32 en matière plastique est interposé entre la peau P et la contre-bride 28'. En cas de besoin, la cuvette 30 est remplie 20 d'un produit quelconque après la pose de la contre-bride. D'une manière générale, des anneaux de rattrapage de niveau, analogues à l'anneau 31 et des bagues d'étanchéité semblables à l'élément 27, peuvent être utilisés sur le pourtour de toutes les ouvertures et traversées d'enceinte. 25 . La vérification de 1*étanchéité en fin de construction peut se faire de plusieurs façons, notamment : en mettant sous vide partiel la ligne et le caniveau de drainage, ce qui place l'enveloppe d'étanchéité en surpression par rapport à son environnement, tout en laissant le réservoir à la pres-30 sion atmosphérique, ouvert et accessible. On voit ainsi comment le revêtement d'étanchéité se met en place et s'il se produit de légers mouvements de glissement. En cas de fuites, on peut en faire une première localisation au son ; en profitant des qualités diélectriques que présentent généra-35 lement les matériaux constituant le revêtement, pour vérifier leur continuité par un balai ou rouleau électrostatique, tout défaut d* isolement, cause de fuites possibles, se traduisant par line alarme visuelle ou sonore, ainsi que par un arc ou un effluve permettant de localiser le défaut ; 40 par un essai global, généralement pneumatique, ou hydraulique 69 14203 7 2044634 si l'on dispose de ressources suffisantes en eau.; Selon un autre procédé de contrôle d'étanchéité, on forme la peau P en matériau transparent et on remplit le réservoir d'un fluide susceptible de réagir sur la colle à élasticité rémanente, 5 pour y laisser une trace de son passage en cas de fuite. La vérification de l'étanchéité en cours d' expia.tation peut se faire en permanence : en surveillant le débouché extérieur de la ligne de drainage et de contrôle, pour s'assurer qu'il ne s'en écoule pas de liqui-10 de ; en plaçant à l'extrémité de cette ligne un détecteur 33 d'hydrocarbures ou autres produits stockés ; la sensibilité de l'ensemble peut être accrue en assurant dans le caniveau un balayage continu à l'air ou à l'azote, par exemple au moyen d'un tuyau 15 34 d'apport d'air comprimé, pour entraîner vers le détecteur les vapeurs dégagées par les fuites d'hydrocarbures ou autres produits stockés (Figure 3) par contrôle de l'atmosphère des accès au voisinage du réser-• voir, avec ventilation s'il y a lieu. 20 Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux dispositions décrites et représentées, celles-ci n'ayant été données qu' à titre d'exemple. 69 14203 8 2044634 REVENDICATIONS î. Réservoir clos pour stockage de produits liquides ou gazeux, aménagé dans une cavité souterraine, caractérisé par un garnissage à face unie rapporté sur les parois de la cavité, et une peau d' étanchéité souple et continue, disposée en contact avec ladite fa-5 ce et formée de feuilles de matière plastique assemblées les unes aux autres. 2. Réservoir suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la peau d'étanchéité est capable de glisser par rapport à la face de garnissage. 10 3. Réservoir suivant une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par un massif d'obturation le séparant d'une galerie d'accès, ledit massif ayant un passage réduit muni d'une porte et constituant le point de traversée de tuyauteries et lignes de liaison du réservoir avec l'extérieur. 15 4. Réservoir suivant une quelconque des revendications précé dentes, caractérisé par le fait qu'une ouverture d'accès, de tuyauterie ou autre, débouchant dans le réservoir, -est entourée d' un élément tel que châssis de porte ou bride de tuyau, muni d'une contre-bride maintenant la peau d'étanchéité serrée contre lui sur le pourtour de ladite ouverture. 20 5. Réservoir suivant une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par des lignes de contivôle dépourvues d'élément mobile à leurs points de traversée de l'enceinte d'étanchéité. 6. Réservoir suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par 25 au moins un caniveau de drainage recouvert de dalles perforées, ou posées à joints secs parcourant la longueur du réservoir et disposé dans le garnissage rapporté, sous la peau d'étanchéité. 7. Réservoir suivant la revendication 6, caractérisé par un détecteur de produits d'évacuation, disposé à la sortie du caniveau. 30 8. Réservoir suivant la revendication 6 ou 7, caractérisé par des moyens de mise en dépression du caniveau et/ou par une chasse à air comprimé adaptée à en activer l'évacuation des produits de drainage. 9. Procédé de construction de réservoir suivant une des revendi 69 14203 9 2044634 cations 1 à 8, selon lequel on forme la peau d'étanchéité en collant sur la face de garnissage les éléments qui la composent, et on assemble ceux-ci les uns aux autres. 105 Procédé suivant la revendication 9, selon lequel on utilise 5 pour le collage sur garnissage un produit adhésif à élasticité rémanente. 11; Procédé de contrôle de construction de réservoir suivant une quelconque des revendications 1 à 10, selon lequel on fait un vide partiel sous la peau d'étanchéité pour en assurer le contact 10 étroit avec la face du garnissage, et on l'examine dans cet état pour y découvrir les fuites éventuelles avant mise en service. 12. Procédé de contrôle de construction de réservoir suivant une quelconque des revendications 1 à 10, selon lequel on.vérifie la continuité de la peau d'étanchéité par balayage électrostatique; 15 13. Procédé de contrôle de construction suivant une des revendications 9, 10, selon lequel on forme la peau d'étanchéité en matériau transparent, et on remplit le réservoir d'un fluide susceptible de réagir sur la colle pour y laisser une trace de son passage en cas de fuite. 20 14. Procédé de" contrôle de construction ou d'exploitation du réservoir suivant une quelconque des revendications 1 à 13, suivant lequel on utilise l'interstice entre la peau et le garnissage comme couche collectrice de fuites de produits stockés, et on draine cet interstice pour détecter les fuites d'eau de remplis- 25 sage en cours d'épreuve, ou de produits stockés en cours d'exploitation. 15. Procédé d'évacuation des suintements d'eaux souterraines entourant la peau d'étanchéité d'un réservoir suivant une quelconque des revendications 1 à 14 selon lequel on utilise l'interstice 30 entre la peau et le garnissage comme couche collectrice desdits suintements et on évacue ceux-ci par drainage. 16. Réservoir souterrain et son procédé de construction et d' utilisation, tels que décrits au présent mémoire et représentés aux dessins annexés.