Viabilité hivernale

1.    Introduction
2.    Enjeux
3.    Problèmes, actions préventives, actions correctives et contraintes 
4.    Considérations relatives à la construction et à la conception
5.    Références
6.    Articles 
 

1. Introduction

L'hiver crée des conditions très difficiles pour les tunnels routiers. Par exemple, sous l'effet du froid, les infiltrations d'eau peuvent produire des fissures dans le béton, provoquer le soulèvement des dalles, rendre la chaussée du tunnel glissante ou former des glaçons au-dessus de la chaussée. Lorsque l'eau gèle, elle peut obturer ou détruire les conduits d'évacuation et rendre les systèmes de sécurité incendie inopérants. Les tempêtes de neige, la grêle et la pluie verglaçante rendent les routes glissantes et dangereuses, en particulier à l'entrée et à la sortie des tunnels (Figure 1). Le risque d'accident ou de carambolage augmente donc, et il est également plus difficile pour les services d'urgence de se rendre sur le lieu d'un accident, en particulier aux heures de pointe.

 Figure 1 : Tempête de neige à l'entrée du Tunnel de Somport (Espagne)

2. Enjeux

Les considérations qui influent sur l'aptitude au service hivernal des tunnels routiers sont à la fois nombreuses et variées. L'exploitant, dont la mission est d'assurer la sécurité des usagers, doit donc tout mettre en œuvre pour lutter contre les effets néfastes de l'hiver et faire en sorte que les usagers bénéficient de conditions sûres dans des circonstances parfois très difficiles, comme les événements météorologiques extrêmes. L'exploitant doit coordonner de manière adéquate ses équipes qui vont enlever la glace et déneiger les tunnels, qui peuvent intervenir difficilement et lentement dans un trafic dense. La visibilité dans les tunnels diminue encore pendant les mois d'hiver, en raison de l'encrassement des luminaires et des dépôts de particules le long des murs, qui affectent également les caméras de surveillance et les capteurs de qualité de l'air. L'exploitant doit assurer la disponibilité opérationnelle de tous les équipements de sécurité et de protection contre l'incendie, qui doivent également être protégés du gel. 

La continuité opérationnelle est de la plus haute importance pour l'exploitant. Cependant, selon la nature des problèmes rencontrés en hiver, tout événement majeur entraînant une fermeture ou une réduction des opérations aura inévitablement des répercussions sur l'ensemble du réseau, entraînant des coûts socio-économiques liés aux retards et aux plaintes des usagers. Plus que toute autre saison, l'hiver compromet la pérennité de l’exploitation. Une bonne gestion du réseau est donc essentielle.

Les communications permettent de transmettre de l’information afin de faciliter la gestion des situations difficiles. A tout moment, l'exploitant doit fournir des informations utiles aux médias afin d'informer rapidement les usagers de l'état des routes, des fermetures et des opérations de déneigement. Dans une organisation de transport, des communications efficaces, structurées selon une hiérarchie décisionnelle bien définie, permettent de gérer efficacement les événements météorologiques extrêmes qui nécessitent des décisions importantes, telles que la fermeture de voies ou de tunnels, que ce soit pour des raisons de sécurité ou des opérations de déverglaçage. 

Figure. 2 : Déneigement du tunnel Viger sans perturbation du trafic - Montréal Québec (Canada)

3. Problèmes, actions préventives, actions correctives et contraintes 

Le tableau 2 présente une liste des problèmes particuliers inhérents aux conditions hivernales auxquels doivent faire face les exploitants de tunnels routiers. Il présente également une liste non exhaustive d'actions préventives et correctives, en plus des contraintes habituelles auxquelles les exploitants doivent faire face en exploitation.

Tableau 2 - Problèmes, solutions et contraintes

4. Considérations relatives à la construction et à la conception

Habituellement, la construction de routes à travers les chaînes de montagnes peut nécessiter des tunnels à haute altitude. Au-dessus de 1 000 mètres au-dessus du niveau de la mer, des activités d'entretien spéciales sont nécessaires pour assurer des conditions de circulation acceptables malgré le risque de formation de neige ou de glace. Cette situation devient critique à proximité des portails des tunnels.

Au nord de la province de Huesca, en Espagne, où l'on trouve plusieurs tunnels à plus de 1 100 mètres d'altitude, plusieurs facteurs importants sont à prendre en compte pour faire face à des températures pouvant descendre en dessous de -20ºC.

L'eau est l'ennemi le plus difficile à combattre : elle provoque des infiltrations dues aux basses températures, produit des fissures et même des écailles dans les voûtes et les parois latérales.

Au portail du tunnel, une construction adéquate du revêtement et une bonne qualité de la peinture routière sont des facteurs clés pour leur durabilité. Des matériaux de haute qualité sont nécessaires car la circulation des chasse-neige et les conditions météorologiques extrêmes peuvent provoquer leur détérioration.

Pour satisfaire aux exigences de la Rd635/2006, transposition en droit espagnol de la directive européenne 2004/54 concernant les exigences minimales de sécurité dans les tunnels routiers, il faut installer plusieurs types d'équipements qui peuvent être gravement affectés par des dysfonctionnements, voire des pannes, lorsque cela est nécessaire.

Les lignes d'alimentation électrique suspendues sont exposées à la formation de glace qui est à l'origine de pannes qui, si elles sont régulières, peuvent affecter la durabilité des UPS et des générateurs diesel.

Les réservoirs d'eau destinés à alimenter les tuyaux d'incendie du tunnel doivent être soigneusement construits pour éviter l'apparition de fissures. En outre, une circulation d'eau continue est conseillée.

Les conduites d'alimentation en eau doivent être protégées par une protection thermique et, si possible, vidées. Les éléments d'ouverture des bouches d'incendie et des tuyaux peuvent également être touchés et les locaux techniques contenant des machines de pompage doivent être à une température supérieure à 0ºC.

En outre, il est essentiel d'entretenir correctement les véhicules utilisés à des fins opérationnelles et d'urgence, notamment en utilisant des produits antigel adéquats pour la protection du moteur et des réservoirs de carburant et d'eau.

Enfin, il faut tenir compte des difficultés liées à la relève du personnel d'opération et à la fourniture de vêtements appropriés (non seulement en ce qui concerne le réchauffement ou l'imperméabilité, mais aussi l'amélioration de la visibilité).
 

5. Références

1.    DEBS A., "Challenges related to winter operations in urban highway tunnels ", référence RR361-076, AIPCR, 2014
2.    LÓPEZ GUARGA R. Projet des installations et équipements du tunnel du Somport. Côté espagnol", Ministère du développement, 1996
3.    DEBS A., " Exploitation hivernale des tunnels routiers au Québec. Les tunnels Ville-Marie et Louis-Hippolyte-Lafontaine ", Congrès international de la viabilité hivernale, Québec, 2010. 
4.    V. LANGNER, B. HAGENAH, GRANER GUNBH (Autriche), T. CRONVALL, VR TRACK OY (Finlande), "Formation de la glace. Aspects of planning and measures for climate impact", 15° Symposium international sur l'aérodynamique, la ventilation et le feu dans les tunnels, Barcelone, septembre 2013. 
5.    Agence météorologique d'État. Données statistiques

6. Présentations faites lors des congrès internationaux de la viabilité hivernale de l'AIPCR

Québec : 2010 
1.    SCHMITZ P., "Le comité C4 et la viabilité hivernale durable dans les tunnels routiers".
2.    DEBS A., " Exploitation hivernale des tunnels routiers au Québec. Les tunnels Ville-Marie et Louis-Hippolyte-Lafontaine".
3.    DUANE HILL, "Exploitation et entretien hivernal du tunnel dans le nord-est du Minnesota".
4.    ANDERSON P., "Infiltration d'eau et problèmes de glace dans les tunnels rocheux en Suède"

Andorre-la-Vieille : 2014 
1.    TRIAS Ch., "Le tunnel de l'Envalira en conditions hivernales
2.    DEBS A., " Les défis liés à l'exploitation hivernale dans les tunnels routiers urbains ".
3.    LOPEZ GUARGA R., "Les tunnels routiers en hiver. Maintenance et défis opérationnels".
4.    DEL REY I., "Impact sur les usagers des conditions météorologiques extrêmes non perceptibles dans les longs tunnels routiers".
5.    LONGTIN P., "L'entretien des tunnels routiers en hiver : une solution aux contraintes économiques et au développement durable"
6.    SUMESH NAIR, "Impact de l'environnement des tunnels froids sur la performance des équipements de lutte contre l'incendie".
7.    PORTUGUES F., "Conditions hivernales dans le tunnel Bielsa-Aragnouet et sécurité renforcée".
8.    SANZ J.M., "Système anti-gel conçu par Euroestudios pour le système d'extinction des incendies des tunnels AP-66 (autoroute à péage Campomanes - León)".
9.    TAKASHI SATO, "Enquête sur l'évaluation et l'estimation de la détérioration du revêtement des tunnels sur la base des données d'inspection" 

Gdansk : 2018 
1.    SCHMITZ P., "Le manuel des tunnels routiers de l'AIPCR et l'entretien hivernal"
2.    LONGTIN P., " Avantages d'un système avancé de contrôle de l'éclairage par LED pour les cabanes à neige situées dans des zones d'avalanches intenses ".