Aspects environnementaux liés à l'exploitation

De plus en plus, les concepteurs d’infrastructures routières choisissent les tunnels comme une bonne alternative, compte tenu de leur capacité à réduire certains impacts environnementaux tels que l'impact sur le paysage et la pollution sonore. Néanmoins, certains impacts demeurent ou sont même accrus par un tel choix. Malgré tous les efforts politiques pour tenter de contrôler et même de réduire le trafic, on s'attend à ce que le trafic augmente au cours des prochaines décennies ; il faut donc tenir compte des questions environnementales liées au trafic routier.

Le comité des tunnels de PIARC a spécifiquement étudié les phénomènes de pollution de l'air, en considérant
1.    La pollution à l'intérieur des tunnels comme base technique de la conception et du dimensionnement des systèmes de ventilation des tunnels routiers;
2.    La pollution à l'extérieur du tunnel comme conséquence directe des niveaux de pollution à l’intérieur et du mode de ventilation mis en œuvre.

En fait, lorsque l'on considère la pollution de l'air, les choix concernant le type du système de ventilation sont déterminants quant à la position des points de rejets et aux quantités d’air rejetées en ces points ; le choix des modes d’utilisation de la ventilation et de ses seuils de déclenchement peuvent souvent être plus efficaces pour atteindre les objectifs requis en matière de concentration locale de polluants à l’extérieur des tunnels que le recours à des systèmes de ventilation plus complexes.

La circulation routière, et par conséquent les émissions polluantes des véhicules, constituent une préoccupation environnementale majeure, en particulier dans les espaces confinés tels que les tunnels. Ces émissions sont caractérisées par la présence de divers polluants qui, au-delà d’un certain niveau, peuvent avoir des effets et des conséquences néfastes. Le comité des tunnels de PIARC se penche régulièrement sur la question des émissions induites par les véhicules et sur celle de la qualité de l'air à l'intérieur des tunnels. La méthode d’étude consiste d’abord à choisir une méthode de modélisation, à définir des seuils de qualité de l'air pertinents et à caractériser la situation dans le tunnel, les concentrations de polluants mesurées ou simulées étant comparées aux normes de qualité de l'air. À l’issue de cette démarche, des mesures d'atténuation sont proposées pour assurer une bonne gestion de la qualité de l'air à l'intérieur du tunnel. Des informations supplémentaires sur cet aspect sont disponibles dans le rapport technique AIPCR 2019R02EN : "Tunnels routiers : Emissions des véhicules et demande d'air pour la ventilation" .

La température de l'air dans les tunnels peut constituer un problème environnemental important dans les tunnels très longs, en raison de la chaleur qui émane des véhicules, et dans les pays tropicaux où la température ambiante est déjà élevée à l'extérieur du tunnel. Dans de tels cas, les usagers du tunnel, tels que les motocyclistes et les automobilistes dans des véhicules à ventilation naturelle, peuvent être soumis à une température de l'air inacceptable. Des solutions aux températures excessives de l'air dans les tunnels peuvent être apportées par la ventilation mécanique et aussi par la pulvérisation d'eau dans les tunnels, c'est-à-dire en utilisant la chaleur latente d'évaporation de l’eau pour refroidir l'air des tunnels.

Les émissions des tunnels affectent la qualité de l'air à une distance relativement courte des points de rejet, mais le réseau routier adjacent influence aussi l'environnement dans une zone plus large. En conséquence, les impacts des tunnels sur la qualité de l'air doivent être examinés dans le contexte du réseau routier extérieur dont ils font partie (voir la page sur l'impact des tunnels sur la qualité de l'air extérieur).

Le bruit et les vibrations sont d'autres problèmes environnementaux importants. La pollution sonore peut survenir pendant la phase de construction et entraîner des nuisances pour l'environnement, car un niveau de bruit élevé est souvent généré. En outre, en phase d’exploitation, un grand nombre de véhicules en circulation peut générer des niveaux de bruit élevés, susceptibles de dépasser les niveaux autorisés. De plus en plus, la pollution sonore tend à être un problème à proximité des routes à fort trafic.

Les stratégies de réduction du bruit suivent des procédures établies de longue date dans le processus de conception et de construction. Des progrès importants ont été réalisés pour réduire le bruit à la source : utilisation de revêtements spéciaux absorbant le bruit, écrans acoustiques de plus en plus efficaces, ou encore utilisation de techniques de réduction combinées et déploiement d’engins aux caractéristiques améliorées pour minimiser la génération de bruit et de vibrations (voir la page sur le bruit et les vibrations).

L'impact sur l'eau est un autre aspect qui doit être pris en compte tout au long du cycle de vie d'une infrastructure telle qu'un tunnel. Une étude détaillée de l'hydrologie de surface et de subsurface avant et pendant la construction doit être réalisée. Afin de réduire les impacts, le tracé et le type de structure minimisant les impacts doivent être choisis de manière à éviter que le tunnel vienne constituer un obstacle altérant l’écoulement naturel des eaux du massif. L'assèchement de nappe pouvant être causé par la construction de l'infrastructure, qui dépend de la méthode utilisée, est un sujet qui devient de plus en plus important. Plusieurs études peuvent être menées, afin de fournir une évaluation des effets possibles de l'infrastructure sur l'hydrologie des zones situées à proximité des tunnels, et de la manière d'atténuer ces effets. La pollution de l'eau causée par les écoulements provenant des matériaux ou produits de construction sur les chantiers peut être réduite en utilisant des conteneurs conçus de manière à exclure les fuites. Une fois le tunnel en service, la pollution de l'eau causée par le nettoyage du tunnel doit également être prise en compte (voir la page sur l'impact sur l'eau).

L'objectif final des concepteurs et des gestionnaires de tunnels est de parvenir à une exploitation durable, tant du point de vue fonctionnel qu'environnemental, afin d'assurer un niveau de sécurité raisonnable et de réduire autant que possible tout impact négatif sur l'environnement. Les différents éléments permettant d'améliorer la durabilité opérationnelle des tunnels sont examinés et analysés dans le rapport technique 2017R02EN : Exploitation des tunnels routiers : Premiers pas vers une approche durable (voir la page sur l'exploitation durable).

La consommation d'énergie est une préoccupation croissante pour les maîtres d’ouvrage et les exploitants de tunnels. Elle doit être prise en compte dès la phase de construction (en concevant des méthodes de construction moins énergivores) et est essentielle durant la phase d'exploitation. Les systèmes de ventilation et d'éclairage peuvent notamment être optimisés et, outre les avantages environnementaux qu'elles procurent, ces mesures d'optimisation peuvent parfois entraîner des réductions de coûts non négligeables (voir la page sur la consommation d'énergie durable).