Brevet FR2444757A1 — publié le 19800718

La présente invention concerne un réservoir pour liquides plus légers que lteau et un procédé préférentiel de mise en oeuvre, entre autres, de ce réservoir dans le sol. Il existe de nombreux procédés pour constituer des réservoirs à liquides dans le sol. On peut faire dans le sol une excavation de volume un peu supérieur à celui du réservoir (en s'aidant, le cas. échéant, d'un rabattement de nappe) puis construire dans l'excavation un réservoir, par exemple en béton ou en métal, constitué d'un fond généralement horizontal, de parois généralement verticales et éventuellement d'un couvercle On peut aussi, sans excavation, constituer les parois verticales, par exemple par un rideau de palplanches ou une paroi moulée en béton, et constituer le fond par exemple par injection d'un coulis de ciment On peut également monter les parois à la surface du sol -ces parois peuvent être des levées de terre étanches- et étanchéifier la surface du sol entre les parois, soit par un radier, soit par tout autre procédé (par exemple, couche de bitume, de résines, etc ) Tous ces procédés ont fait l'objet de nombreux brevets. Mais tous nécessitent la constitution d'un fond généralement horizontal. La présente invention consiste à constituer des enceintes fermées de préférence verticales, mais sans fond. Selon que le réservoir doit être pérenne ou provisoire, et totalement ou partiellement étanche, les parois peuvent être constituées de différentes façons : béton coulé après excavation, parois moulées dans le sol suivit5 ou non d'une excavation du sol à l'intérieur de l'enceinte, parois metalliques, parois minces en coulis souple de diverses compositions, etc. Que l'on excave le sol à l'intérieur de l'enceinte ainsi formée ou non, cette enceinte doit, dans la formulation générale de l'invention, être fichée à l'intérieur de la nappe phréatique (figures 1 et 2), pour que le liquide à emmagasiner surnage. La profondeur de l'enceinte doit être telle, qu'àprès remplissage du réservoir par le liquide plus léger que l'eau à emmagasiner, au pied de l'enceinte, règne un équilibre hydrostatique entre la nappe phréatique à l'extérieur de l'enceinte et le liquide emmagasiné à l'intérieur de I'ence, inte. Avec les notations de la figure 3, si test la densité de l'eau et tyla densité du liquide à emmagasiner, il est nécessaire que la profondeur de fiche de l'enceinte dans la nappe phréatique h" soit au moins égale à h définie telle que = = h'-lr ( h' étant la hauteur du liquide à emmagasiner) Sil y a eu excavation totale du sol jusqu'à la profondeur h par rapport à la nappe, le volume de liquide emmagasiné est égal à h'S (S étant la surface horizontale de l'enceinte). S'il n'y a eu qu'excavation partielle, le volume du liquide emmagasiné est inférieur, compte doit être tenu du volume du sol contenu ; le volume emmagasiné peut s'exprimer facilement en fonction de la porosité du sol. Pour être applicable, l'invention dans sa formulation générale, suppose la présence de la nappe phréatique à une profondeur économique à atteindre. En son absence, on peut, le cas échéant, arrêter l'enceinte à une couche de sol naturelle et continue, relativement imperméable ; ceci est utilisa- ble quand on ne souhaite pas une étanchéité parfaite (fonction de la perméabilité de cette couche) ou bien quand on ne souhaite qu'une étanchéité provisoire, la profondeur de l'enceinte au-delà de la couche imperméable, pouvant être alors calculée en fonction du délai d'étanchéité demandé. Si, à une profondeur qu'on puisse atteindre économiquement par rapport à toutes solutions envisageables, on ne rencontre ni la nappe phréatique ni une couche naturelle de sol relativement imperméable, la présente inven- tion ne présente pas d'intérêt pratique. Par contre, la présente invention ne s'applique pas nécessairement aux réservoirs sur ou dans le sol, mais peut être appliquée à un milieu entièrement liquide, l'enceinte étant alors lestée en conséquence, et le réservoir proprement sans fond. Une application particulière de l'invention constitue un procédé particuliè- rement économique pour étanchéifier les cuvettes de rétention des bacs de produits bruts ou légers dérivés du pétrole ou analogues. Tout bac de ce genre doit être construit à l'intérieur d'une cuvette, bordée de merlons généralement des levées de terre, parfois des murets en béton, etc. - Cette cuvette doit être susceptible de contenir le volume total du bac en cas de fuite de celui-ci. Actuellement, en cas de fuite d'un bac, un procédé classique en raffinerie consiste à noyer la cuvette par apport d'eau suffisant par pom page, pour faire surnager le produit. Pratiquement, même si les merlons sont étanches (leur étanchéité est généralement très imparfaite), dans un délai extrêmement réduit, le produit qui s'est déversé dans la cuvette percole sous les merlons (figure 4 zone a) et se répand irréversiblement hors de la cuvette. Si l'on constitue, de préférence dans l'axe des merlons, un écran vertical (figure 4 zone b) étanche jusqu'à la profondeur dans la nappe phréatique calculée ci-dessus, le produit qui s'écoule du bac est définitivement emmagasiné à l'intérieur de cette enceinte, sans qu'il soit nécessaire d'étanchéifier le fond de la cuvette. Dans le cas particulier des raffineries, mentionné ci-dessus, il n'est pas toujours indispensable de disposer d'une enceinte définitive et totalement étanche, il suffit de pouvoir pomper le liquide emmagasiné dans un délai raisonnable. On peut donc arrêter l'enceinte à une couche naturelle du sol relativement imperméable, en maintenant continuellement, en cas de fuite du bac, un débit d'eau au moins égal à celui qui percole à travers ce fond naturel. Enfin, pour une enceinte de quelques centimètres d'épaisseur, un coeffi- cient de perméabilité de l'ordre de 10 cm/sec apporte une étanchéité suffisante à l'exemple particulier des cuvettes de raffineries décrites ci-dessus. Dans sa formulation générale(fiche suffisante dans la nappe pour l'équilibre hydrostatique), l'invention permet d'éviter tout apport d'eau en cas de fuite du bac ( ou de le réduire à une quantité quasi négligeable, si l'enceinte n'est pas totalement imperméable). Dans sa formulation dérivée (arrêt de l'enceinte à une couche naturellement imperméable), elle permet de réduire les quantités d'eau nécessaires à un débit raisonnable, sousmultiple du débit nécessaire si seuls les merlons sont étanches, et de disposer d'un délai d'intervention raisonnable alors que, si seuls les merlons sont étanches, une partie du produit se disperse irréversiblement hors de la cuvette avant que celle-ci ait pau être noyée. Un procédé de mise en oeuvre continu, d'une paroi étanche, à l'usage du procédé d'étanchéification décrit ci-dessus, fait l'objet de la description suivante Pour constituer une enceinte imperméable, il existe de nombreux procédés connus : soit a) par revêtement de surfaces généralement inclinées (béton, feuilles plastiques, metalliques, revêtement bitumineux, etc.), soit b) en constituant in situ un voile vertical ou quasi vertical en béton armé ou non (parois moulées), en métal (rideau de palplanches), en feuilles plaste ques déroulées dans le sol ou encore un voile mince en un produit géné- ralement à base d'argile-ciment et de bentonite qui constitue un liquide visqueux lors de la mise en place, se solidifiant lentement, soit par un autre procédé analogue. Un procédé souvent employé de nos jours, quand seule est recherchée l'étanchéité du sol, est celui du voile mince évoqué ci-dessus et qui s'exécute de la façon suivante : un profilé est battu verticalement dans le sol (avec ou sans aide de vibrations) jusqu'à la profondeur maximum du voile, et le coulis étanche est injecté par la pointe du profilé, principalement lorsqu'on le retire du sol. Pour obtenir la continuité du voile, on bat à nouveau le profilé verticalement à l'avancement, en recoupant légèrement le voile qui vient d'être exécuté auparavant. Outre son prix, par rapport au rideau de palplanches, cette solution par injection présente l'avantage que le coulis pénètre dans les vides du sol. Pour constituer une enceinte de profondeur suffisante pour mettre en oeuvre le procédé d'étanchéification général, décrit au début, il est indispensable de pénétrer à l'intérieur du sol, donc seules les méthodes b) sont acceptables pour constituer des réservoirs. Les méthodes de type battage de palplanches ou voile mince en argile-ciment, permettent de simplifier la mise en oeuvre, dans la mesure où il est inutile que l'excavation provoquée dans le sol par l'outil reste ouverte après le passage de celui-ci : le sol se referme immédiatement sur l'outil.Par contre, ce procédé présente l'inconvénient important que le profilé (ou la palplanche) est battu puis retiré verticalement, si bien que l'exécution se fait par passes successives, généralement de quelques dizaines de centimètres, ce qui ralentit considérablement la mise en oeuvre et présente des risques de mauvaise étanchéité à la zone de reprise entre deux passes successives (risques de mauvais alignement horizontal ou inclinaison par rapport à la verticale). L'un des aspects de la présente invention consiste à faire déplacer horizontalement et en continu -et non plus verticalement par passes successives- l'outil qui peut être un profilé. L'ensemble du procédé est représenté sur la figure 5 : l'outil 1 de longueur réglable ajustée à la profondeur recherchée pour le voile, peut pivoter autour d'un axe 2 solidaire d'un chassis 3 qui se déplace sur le sol dans le sens d'exécution du voile. Le châssis 3 peut être autotracté ou tiré et guidé, par exemple à l'aide d'un système de cablage 4 par un treuil 5 situé en avant de l'appareil et indépendant de lui. L'outil 1, qui peut avoir plusieurs formes, depuis un disque, centré ou non sur l'axe de rotation, jusqu'a une lame de faible largeur, est solidaire, de façon réglable, en général perpendiculairement, d'un bras 6 qui repose sur le châssis 3 par exemple, par ltintermédiaire de silentblocs autour de l'axe 2, et d'un organe de guidage 7 L'outil 1 est muni d'une rampe d'injection 8 qui permet d'injecter du coulis dans le sol, en tout point de l'outil et en particulier, éventuellement exclusivement, en son extrêmité inférieure. Comme produits d'injection, on peut utiliser tous les coulis d'étanchéité connus. L'outil 1 est d'abord introduit dans le sol, de préférence par l'intermédiaire d'un marteau, vibrant ou non, (éventuellement aussi par un procédé autoforant), solidaire ou non de l'outil. Lorsqu'il a atteint, dans le sol, la profondeur voulue, qui peut atteindre plusieurs mètres, il est tracté par le treuil 5 par l'intermédiaire du châssis 3 > et avance, donc, quasi horizontalement dans le sol. Simultanément le coulis est injecté et la continuité du voile peut être contrôlée par la présence continue de coulis remontant à la surface du sol. Pour faciliter l'avancement de outil, une variante préférentielle du procédé consiste à entretenir dans l'outil, des vibrations forcées, le cas échéant par l'intermédiaire du marteau vibrant placé en tête de l'outil et qui a servi à le battre. De préférence, le marteau vibrant est constitué par un vibrofonceur 9 produisant des oscillations linéaires verticales (sinusoidales ou non) qui est placé en tête de l'outil 1 pour le battage de l'outil (soumis alors à des oscillations verticales), puis placé sur le bras 6, nettement excentré par rapport à outil 1, de sorte que les oscillations verticales du vibrofonceur entrainent dans l'outil une vibration ayant au moins une composante horizontale dans le sens de son avancement et de sorte que le moment par rapport au pivot 2 de la résistance du sol sur l'outil soit compensé par le moment à la fois statique et dynamique, du vibro fonceur par rapport à ce même pivot (l'équilibrage des moments peut être réalisé aussi par des appuis sur silent-blocs). Un avantage supplémentaire est de pouvoir faire varier facilement la profondeur du traitement, soit en arrêtant la machine, en faisant varier la profondeur de fiche de l'outil 1, soit, sans arrêter la machine, en inclinant l'outil 1 autour du pivot 2, par exemple par l'intermédiaire du bras 6. Une autre variante du procédé consiste à modifier le déphasage entre les balourds du vibrofonceur, en sorte que les oscillations de l'outil soient de préférence verticales lors du battage et horizontales lors de l'avancement. On peut aussi faire varier la fréquence, l'amplitude et la forme des oscillations de l'outil. Par rapport aux lames ou socs de charrue ou analogues, utilisés pour le creusement continu de tranchées pour la pose de cabales, etc. l'invention présente, sous l'aspect préférentiel décrit ci-dessus, les diffé- rences essentielles suivantes - l'outil est beaucoup plus profond, cette profondeur peut atteindre plusieurs mètres ; - cette plus grande profondeur est rendue possible en particulier par le fait que la résistance à l'avancement de l'outil est considérablement réduite, non seulement par la vibration appropriée et la lubrification essentielle par le coulis, mais aussi par la forme de l'outil (martre couple perpendiculaire à l'avancement) juste suffisante pour laisser passer le coulis et éviter le flambage : il est inutile de maintenir dan le sol une excavation ouverte derrière outil, puisque le coulis, injecté sous pression, occupe les vides du sol sous l'effet de sa pression. La fonction primordiale de l'outil n'est pas de réaliser dans le sol une excavation dans laquelle le coulis est substitué au sol, mais seulement de permettre à la lance d'injection d'atteindre la pro fondeur voulue et de se déplacer ensuite horizontalement pour permet. tre un avancement continu ; - de préférence, l'ensemble de la machine ne constitue pas un engin compact, mais est constitué de pièces non solidaires entre elles - outil 1 et son bras 6, pendus à une grue, soit directement soit par l'intermédiaire du vibrofonceur 9, et qui n'est solidaire en translation du châssis que pendant l'avancement, - le vibrofonceur 9 qui est autonome, - le treuil 5, - le châssis 3, et enfin - la centrale d'injection 10. Le procédé de mise en oeuvre décrit ci-dessus, peut être utilisé non seulement pour constituer un rideau continu en coulis, mais aussi pour mettre en place dans le sol un rideau, continu ou non, d'un matériau quelconque, par exemple grenu ; une application pratique étant, par exemple, la constitution d'un rideau drainant, en sable ou en matériau synthétique. REVENDICATIONS 1. Réservoir pour liquides plus légers que l'eau, dans le sol, caractérisé par le fait qutil est constitué d'une seule enceinte étanche verticale ou quasi verticale, exécutée au moins partiellement dans le sol, avec ou sans exca vation du sol à l'intérieur de l'enceinte, l'écoulement sous l'enceinte du liquide emmagasine étant empêché, soit par la présence d'une couche natu rellement imperméable du sol, soit par l'équilibre hydrostatique entre le liquide emmagasiné et l'eau contenue dans le sol, obtenu par le seul choix de la hauteur de l'enceinte en conformité avec la densité du liquide e-- magasin6. 2. Machine utilisée pour la mise en oeuvre du procédé, objet de la revendica- tion 1, caractérisée par le fait que l'outil I se déplace horizontalement ou quasi horizontalement dans le sol, sans que rien soit prévu pour laisser dans le sol derrière l'outil, une excavation ême provisoire, ais un flui de étant injecté sous pression dans le sol à partir de l'outil. 3. Machine conforme à la revendication 2, caractérisée par le fait que l'outil est soumis à une vibration forcée. 4. Machine conforte à la revendication 3, caractérisée par le fait que lsoscil- lation de la source de vibrations 9 est contenue dans le même plan que celui de l'écran à exécuter. 5. Machine conforme à la revendication 4, caractérisée par le fait que la sour- ce de vibrations est disposée excentrée par rapport à l'outil de telle façon qu'une composante, de préférence horizontale, du mouvement vibratoire de l'outil soit perpendiculaire à la vibration de la source, de préférence verticale0 6. Machine conforme aux revendications 3, 4 ou 5, caractérisée par le fait que la source de vibrations 9 agit sur un bras 6 solidaire de 11 outil 1 et faisant un angle prononcé avec lui, l'ensemble pivotant autour d'un axe 2 monts sur un chassis 3 posé sur le sol, la distance entre la source 9 et l'axe 2 étant réglable. 7. machine conforme à la revendication 6, caractérisée par le fait que le chas sis 3 se déplace sur le sol, soit de façon autonome, soit tracté de ltexté rieur, guidé ou non. 8. machine conforme à la revendication 7, caractérisée par le fait que la sour ce de vibrations 9 a une composante statique verticale variable. 9. Nachine conforme aux revendications 7 ou 8, caractérisée par le fait que le moment par rapport au pivot 2 de la résistance exercée par le sol sur Itou til 1 lors de son avancement, est équilibré par le moment de la source de vibrations par rapport au pivot 2. 10. Machine conforme à la revendication 6, caractérisée par le fait que la pro fondeur de traitement est réglable par seule inclinaison de l'outil 1, sans devoir arrêter la machine. 11. Machine conforme à la revendication 2, caractérisée par le fait que 11 outil 1 est muni en son trêité inférieure d'un accessoire du type soc de char rue. 12. tachine conforme à la revendication 2 et/ou aux revendications 3 à 11, destinée à ltexécution dans le sol de parois étroites étanches ou drainantes.