Bruit et vibrations

Le bruit est généralement considéré comme l’une des principales nuisances perçues par l’homme, et peut affecter significativement les zones urbaines. Il doit donc être pris en considération dans la conception des tunnels, particulièrement pour les tunnels urbains dont l’impact acoustique concerne un grand nombre de personnes à proximité immédiate des têtes et des puits.

Le bruit généré par la circulation n’est pas spécifique aux tunnels. Les infrastructures souterraines sont généralement considérées comme ayant une influence positive sur l’environnement acoustique, mais des problèmes spécifiques peuvent se poser près des têtes dans certaines configurations. Dans la plupart des pays développés, des études d’impact en termes de bruit sont réalisées pour chaque nouveau projet d’infrastructure (ou projet de modification significative), et l’existence de tunnels est bien sûr à prendre en considération à ce stade.

La principale source de bruit affectant l’environnement des tunnels est le trafic routier. Une partie du bruit généré par les véhicules circulant dans le tunnel est réfléchi par le revêtement et atteint la tête qui devient elle-même une source de bruit. Dans certaines conditions, le niveau de bruit près de la tête peut être supérieur à ce qu’il serait à l’air libre. Cependant, ce type d’effet est significatif uniquement pour les récepteurs acoustiques situés à proximité immédiate de la tête de tunnel : à mesure que l’on s’éloigne de la tête, les niveaux de bruit diminuent rapidement car le bruit provenant du tunnel est atténué par l’effet dominant du bruit généré par les véhicules dans les sections de route à l’air libre.

Il existe également des sources de bruit associées à l’ouvrage lui-même, la principale étant le système de ventilation. Dans le cas d’une ventilation transversale, ou d’une ventilation longitudinale avec puits d’extraction, les ventilateurs et les écoulements d’air à travers les prises d’air ou les bouches de rejet peuvent générer un bruit significatif ; dans certains cas, ils doivent également fonctionner la nuit, alors que les objectifs de bruit dans l’environnement sont plus sévères. Une solution peut être de réduire l’usage du système de ventilation en optimisant sa commande, mais cela ne peut être réalisé que dans une certaine mesure.

La solution la plus efficace est de prendre ces problèmes en compte au stade de la conception. Étant donné que les effets les plus importants du bruit sont géographiquement limités, les entrées et sorties d’air peuvent être placées aussi loin que possible des bâtiments voisins, mais cela peut entraîner des surcoûts importants. La vitesse de l’air doit être maintenue à des valeurs assez faibles aux entrées et sorties d’air pour réduire le bruit généré, en s’assurant que ces ouvertures sont assez grandes. En outre, des pièges à son sont le plus souvent nécessaires pour empêcher la « fuite » vers l’extérieur du bruit produit par les ventilateurs.

Dans le cas de la ventilation longitudinale, l’impact acoustique des accélérateurs sur l’environnement est généralement modéré puisque, d’une part, il est conseillé de positionner les accélérateurs à une certaine distance des têtes pour une efficacité maximale (et leur bruit est donc « dilué » dans le bruit de la circulation), et d’autre part, ils sont généralement équipés de silencieux pour maintenir des niveaux de bruit acceptables à l’intérieur de l’ouvrage. Cependant, pour des configurations particulièrement sensibles, il peut être nécessaire d’opter pour des conceptions ou des mesures d’exploitation spécifiques.

Les vibrations dues au trafic représentent rarement un problème significatif durant la phase d’exploitation d’un tunnel routier (contrairement aux tunnels ferroviaires, car les trains génèrent des vibrations beaucoup plus fortes que les véhicules routiers). Si un tel problème devait se poser, peu de solutions existent en-dehors d’une interdiction d’accès aux véhicules les plus lourds. Les ventilateurs constituent une autre source possible de vibrations. Ils doivent être soigneusement équilibrés pour limiter les vibrations. Cependant, les vibrations des ventilateurs ne sont généralement pas perceptibles dans l’environnement ; elles affectent principalement les machines elles-mêmes et peuvent compromettre leur longévité. Elles peuvent aussi devenir un problème de sécurité car les accélérateurs, par exemple, peuvent perdre des pièces ou même tomber du plafond de l’ouvrage en raison de vibrations excessives. Le suivi vibratoire est essentiel pour la fiabilité et la sécurité des accélérateurs.

Les vibrations sont beaucoup plus problématiques durant les phases de construction, particulièrement lorsque des explosifs sont utilisés. La construction des tunnels et les mesures environnementales associées sont hors du champ de compétence du comité AIPCR des tunnels sur l’exploitation des tunnels ; des recommandations spécifiques sont publiées par l'AITES.