Tâches de l’exploitant

D'une manière générale, on considère que les tunnels offrent un niveau de sécurité adéquat, voire plus élevé que le réseau routier ouvert. Néanmoins, les conséquences potentielles des incidents (panne, accident ou incendie) peuvent être beaucoup plus graves dans les tunnels qu'à l'air libre. En outre, comme les tunnels sont très souvent des points de passage obligatoires et constituent parfois des goulets d'étranglement sur le réseau, chaque fermeture totale ou partielle peut entraîner des perturbations majeures du trafic ou obliger les usagers à parcourir de longues distances sur des itinéraires de substitution.

Pour ces raisons, les exploitants e

t les autorités routières doivent assurer la continuité opérationnelle et la sécurité des tunnels routiers. Ils doivent donc veiller à ce que les usagers qui traversent le tunnel aient un niveau de service et de sécurité conformes aux exigences réglementaires en vigueur.

Selon les réglementations nationales, les exploitants de tunnels et/ou les forces de l’ordre doivent gérer la circulation dans les tunnels (et sur l'itinéraire où se trouve le tunnel). En particulier ils doivent veiller à la sécurité des usagers et de l’ensemble du personnel qui peut travaillant à l'intérieur du tunnel (personnel d'exploitation, sous-traitants, etc.). Dans plusieurs pays, les forces de l’ordre sont chargées de la gestion globale du trafic et des patrouilles, tandis que l'exploitant est chargé des tâches opérationnelles telles que l'entretien, l'exploitation des équipements du tunnel, la surveillance du trafic et l'assistance à la circulation.

D'une manière générale, les tâches typiques des exploitants sont les suivantes:

•    Surveillance du trafic et gestion des équipements des tunnels
Les grands tunnels (en termes de longueur, de densité du trafic et de complexité du tunnel) sont généralement gérés à partir d'un poste de contrôle du trafic. Très souvent, le poste de contrôle est équipé de systèmes de surveillance à distance (par exemple, vidéo-surveillance, détection automatique d’incidents) et peut commander à distance certains équipements (ventilation, signalisation, barrières de fermeture du tunnel, etc.)
•    Patrouilles de circulation
Dans certains cas, l'exploitant peut également déployer des patrouilles qui peuvent assurer une surveillance directe des usagers du tunnel. Ces patrouilles peuvent intervenir très rapidement en cas de besoin.
•    Gestion des travaux de génie civil
Les travaux de génie civil dans le tunnel font l'objet d'inspections régulières. Il y a également un entretien régulier des installations telles que les systèmes de drainage, les caniveaux et toutes les structures secondaires (locaux à l'intérieur du tunnel, locaux techniques, etc.),
•    Gestion des équipements 
Dans les grands tunnels, l'exploitant déploie plusieurs types d'équipements qui, dans la phase d'exploitation, sont sous son propre contrôle. Les tunnels sont également équipés de systèmes qui permettent à l'opérateur de surveiller l'état des équipements. L'exploitant doit assurer la maintenance des équipements installés dans le tunnel. Là encore, il est possible d'avoir accès à des outils informatiques pour l'assister dans cette tâche.
•    Gestion des situations d'urgence 
Quelle que soit la nature de l'incident, qu'il s'agisse d'un problème lié au trafic (accident, sur-accidents, incendie, etc.) ou à l'équipement (perte d'alimentation électrique, dysfonctionnement du réseau de transmission de données, etc.), intervenir ou informer/activer le service/l'autorité compétente est la mission principale de l'opérateur chargé de la surveillance.
•    Gestion technique et administrative
En plus des tâches directement liées à l'exploitation du tunnel, l'exploitant est doté de services techniques et administratifs qui viennent en appui à la gestion de l'infrastructure et, bien sûr, du personnel. L'exploitant prend en charge l’amélioration des équipements, la direction des travaux, les budgets d'investissement et d'exploitation pour le bon fonctionnement du tunnel. Enfin, l'exploitant élabore également des statistiques et contrôle la réalisation de ses propres objectifs en préparant des rapports périodiques sur l'exploitation du tunnel/de l'itinéraire (indicateurs financiers, indicateurs de trafic, etc.).

Le rapport technique 05.13.B "Bonnes pratiques pour l'exploitation et l'entretien des tunnels routiers" traite de ce sujet dans les parties 2 et 4.

Coopération entre les parties prenantes

La gestion du transport routier est une tâche très complexe. Elle est encore plus complexe dans un environnement de tunnel. Cette complexité est en partie due au fait que les aptitudes et les compétences requises pour la gestion des tunnels sont dispersées entre différents services. La coopération des différentes parties prenantes est clairement une condition préalable essentielle pour une gestion efficace des tunnels, la gestion du trafic et des incidents.

Les principales parties prenantes qui doivent coopérer sont :

•    L’exploitant du tunnel ;
•    Les exploitants des différentes parties du réseau routier qui doivent être informés en cas de fermeture d'un tunnel ou de restrictions de circulation;
•    Les autorités administratives nationales et locales auxquelles les rapports doivent être soumis conformément à la réglementation ;
•    Le maître d’ouvrage (si ce n'est pas la même entité que l'exploitant du tunnel), qui doit également être tenu informé ;
•    Les forces de l’ordre et les services d’incendie et de secours, avec lesquels des plans d'intervention coordonnés doivent être préparés afin de pouvoir intervenir de manière efficace pour  tout type d'incident;
•    Autres sous-traitants (nettoyage, entretien, dépannage des usagers, etc.)

Le rapport technique 2007R04 "Guide pour l'organisation, le recrutement et la formation du personnel d'exploitation des tunnels routiers" définit les tâches organisationnelles de manière plus précise.

Organisation de l’exploitation

Bien que l'organisation de l'exploitation des tunnels varie d'un pays à l'autre, elle implique généralement les groupes suivants :
•    Personnel chargé de l’exploitation et de la surveillance du trafic 
•    Personnel chargé de la maintenance et de la gestion des équipements et du génie civil ;
•    Personnel administratif.

Dans quelques cas, les services de secours d'urgence  font partie du personnel d'exploitation.

Dans certains cas, une seule organisation peut être responsable de tout le personnel nécessaire à l'exploitation du tunnel. Dans d'autres cas, les missions liées à l’exploitation peuvent être partagées entre plusieurs organisations publiques et privées. Par exemple, le propriétaire du tunnel ou l'administration des routes peut confier à une organisation publique ou privée l'exploitation dans son ensemble, puis sous-traiter des tâches opérationnelles spécifiques (par exemple, des tâches de maintenance).

Les mesures de gestion des incidents dépendent des réglementations nationales et des exigences locales spécifiques à chaque tunnel. Par conséquent, l'organisation de l'exploitant et des forces de l’ordre dépend du contexte local. Le rapport technique 2007R04 définit plus en détail l'organisation de l'exploitation dans son chapitre 4 "Personnel d'exploitation : tâches et moyens".

Exploitation de tunnels complexes

1. Trafic 
2. Évacuation d'urgence - Accès d'urgence
3. Ventilation
4. Communication avec les utilisateurs
5. Interfaces et coopération entre les parties prenantes
6. Interfaces et coopération entre les opérateurs
7. Sécurité 

L'exploitation de tunnels et de réseaux souterrains complexes doit tenir compte de facteurs spécifiques et notamment :

1. Trafic 
Le volume du trafic est généralement un facteur important. Plus le trafic est élevé, plus les risques d’embouteillages sont fréquents. De fait, le nombre de personnes dans le tunnel est beaucoup plus élevé. En cas d'incident, le nombre d'usagers à évacuer sera donc plus important. 

Les échangeurs et bretelles d’insertion sont des endroits  où peuvent se concentrer le risque d'accident. 

Le principe selon lequel il ne doit pas y avoir de congestion dans le tunnel  et qui prévaut parfois dès le début des projets, doit être analysée avec beaucoup de prudence. Il est en effet possible de réguler le volume du trafic entrant dans un réseau souterrain afin d'éliminer tout risque de congestion. Néanmoins, cela conduit à une diminution importante de la capacité de l'infrastructure (en termes de volume de trafic) qui va souvent à l'encontre du raisonnement qui justifie sa construction. Avec le temps, les mesures de réduction du trafic entrant doivent être assouplies, voire abandonnées en raison de la nécessité d'augmenter la capacité du trafic.  La probabilité et la récurrence des phénomènes de congestion augmentent, sans tenir compte de l'hypothèse initiale sur laquelle le réseau était basé (notamment en termes de sécurité et de ventilation lors d'incidents). 

2. Évacuation d'urgence - Accès d'urgence
Les questions à prendre en compte sont notamment les suivantes :
•    Le nombre potentiellement élevé d'usagers  à évacuer avec  la nécessité qui en découle de fournir des informations, des moyens de communication et des  aides à l'évacuation adéquats , 
•    La complexité liée au "réseau" et à ses nombreuses ramifications, la multiplicité éventuelle des exploitants  et des interfaces qui en résultent, la localisation précise des incidents et des usagers à sécuriser et à évacuer,
•    Les délais de réponse, en tenant compte du trafic et de la congestion éventuelle du réseau de surface, une identification correcte des lieux de l'incident, et une définition adéquate des points d'accès et des méthodes de résolution de l'incident,
•    La nécessité pour les  équipes d'intervention d'avoir une bonne connaissance du réseau, ce qui entraîne un renforcement des formations et des exercices terrain. 

3. Ventilation
Les systèmes de ventilation dans les tunnels complexes et les réseaux souterrains doivent être pris en compte :
•    Le volume et la classification du trafic, ainsi que son évolution dans le temps,
•    Les risques de congestion du trafic, rendant généralement indispensable la construction d'un système d'extraction des fumées, 
•    Les contraintes environnementales, notamment les points de rejet de l'air pollué, les méthodes de rejet et leur acceptabilité. Cela peut nécessiter : 
o    La construction de points de décharge éloignés du tracé principal et la construction de galeries de ventilation indépendantes du tunnel pour relier le tunnel aux puits, 
o    La mise en place de systèmes de filtration de l'air dans les tunnels avant leur rejet dans l'atmosphère
•    La multitude de branches du réseau et la nécessité de les rendre indépendantes les unes des autres sur le plan opérationnel pour éviter la propagation des fumées dans le réseau en cas d'incendie.

4. Communication avec les utilisateurs 
La communication avec les usagers du tunnel doit être renforcée et adaptée sur l’ensemble du réseau. La communication doit pouvoir être différenciée entre les différents tubes et galeries en fonction des besoins opérationnels, notamment en cas d'incendie. 

Les usagers doivent pouvoir identifier leur position à l'intérieur du réseau, ce qui nécessiterait, par exemple, l'installation de signes spécifiques, de codes de couleur, etc. 

Les panneaux de direction et d'information préalable aux échangeurs ou aux bretelles d’accès doivent faire l'objet d'un examen attentif, notamment en ce qui concerne leurs lisibilité et leurs distances de visibilité .

5. Interfaces et coopération entre les parties prenantes
Une attention particulière doit être accordée aux interfaces et à la coopération entre les parties prenantes , notamment pour les questions de gestion du trafic et les questions de sécurité (en particulier les incendies), y compris l'évacuation des usagers et l'intervention des services de secours en cas d'incendie.

6. Interfaces et coopération entre les exploitants
Un réseau souterrain complexe est généralement exploité par de nombreux exploitants dont les cultures, les compétences, les objectifs et les organisations sont multiples et souvent différents. Cependant, les conditions de sécurité à l'intérieur du réseau et le niveau de service fourni aux usagers exigent une bonne coordination entre tous les acteurs, ainsi qu'une excellente compréhension et confiance mutuelles.

Un comité de coordination doté d'une direction forte est donc absolument essentiel.

Les centres de contrôle doivent tenir compte des interfaces au sein du réseau et entre les divers exploitants. Ils doivent permettre la transmission d'informations communes essentielles à chaque acteur et faciliter l'éventuelle hiérarchie temporaire d'un centre de contrôle à un autre. La conception architecturale du réseau de centres de contrôle, de leurs performances et de leurs méthodes doit faire l'objet d'une analyse globale des organisations, des responsabilités, des enjeux et des risques.  Cette analyse doit refléter une série de conditions opérationnelles, comme par exemple en situation normale ou en situation de crise, et doit examiner l'interaction entre les différentes sous-sections du réseau et les responsabilités respectives de chaque centre de contrôle.   

7. Sécurité
Les conditions de sécurité d'un réseau souterrain complexe ne diffèrent pas fondamentalement de celles d'un tunnel standard. Cependant, tout est plus complexe, en raison de :
•    la complexité géométrique du réseau, de ses nombreuses branches et de toutes les infrastructures associées,
•    la multiplicité des exploitants, leurs différentes cultures et expériences, ainsi que leurs périmètres d'actions très diversifiés 
•    la multiplicité des interfaces et le besoin de coordination et de solidarité,
•    des difficultés d'intervention spécifiques pour les services de secours, notamment en ce qui concerne la localisation de l'événement (en particulier d'un incendie), le retour d'information sur l'ampleur de l'événement et la situation des usagers concernés, ainsi que les stratégies d'intervention.
Une excellente connaissance des réseaux et des conditions rencontrées au sein du réseau en cas d'urgence est donc absolument essentielle. Certains outils peuvent être utiles, tels que :
•    un modèle virtuel en 3D de l'infrastructure et des installations,
•    un modèle et un simulateur virtuels permettant de bien connaître et comprendre les performances et le fonctionnement de la ventilation, son efficacité aéraulique et le comportement réel du réseau. 
•    des plans d'urgence complets pour tous les scénarios possibles, intégrés dans une banque de données informatique. Un système d’aide à la décision peut ensuite proposer les scénarios les mieux adaptés à l'événement à traiter.

Cependant, bien que ces outils soient nécessaires, ils ne remplaceront jamais la formation et les qualités humaines telles que la capacité d'initiative et d'adaptation qui restent fondamentaux pour faire face à un événement de grande envergure.
 

Procédures d’exploitation

Chaque exploitant de tunnel produit et met à jour des procédures écrites (parfois appelées "Instructions d'exploitation") qui définissent les objectifs et les conditions de mise en œuvre des actions possibles des différents intervenants, qui peuvent affecter le tunnel ou la route. Tous les types d'événements liés à l’exploitation doivent être pris en considération dans les procédures, y compris les incidents de routine, les accidents graves et les urgences. Les "Instructions d'exploitation" contiennent les actions de base à réaliser avec les procédures associées et les contraintes existantes.

Le personnel exploitant a également besoin d'un plan d'urgence pour les interventions après un accident de la route et une défaillance technique d’équipements dans le tunnel. Ce plan répond généralement aux exigences réglementaires et comprend des procédures et des instructions d'exploitation impliquant, au minimum, les exploitants du tunnel et le personnel d'intervention en cas d'incident ou de défaillance technique. Les procédures d'intervention d'urgence devraient être coordonnées avec celles appliquées par les services d'urgence et de secours. Le contenu détaillé de ce plan pourrait être défini par des instructions ou des directives nationales spécifiques à chaque pays et doit être adapté aux aspects techniques et organisationnels spécifiques du tunnel.

Le rapport technique 2007R04 définit plus en détail l'organisation de l'exploitation dans son chapitre 4 "Personnel d'exploitation : tâches et moyens".

Stratégies opérationnelles pour la ventilation

Le système de ventilation du tunnel devrait assurer une qualité d'air adéquate pendant l'exploitation normale et les activités d'entretien, ainsi que la gestion souhaitée des fumées en cas d'incendie. En outre, les voies d'évacuation devraient être maintenues à l'abri de la fumée. 

Toutefois, lors du choix et de l'exploitation d'un système de ventilation, le fonctionnement normal et la gestion des fumées ne peuvent être considérés indépendamment l'un de l'autre.

En fonctionnement normal, il est nécessaire de maintenir le niveau de polluants à l'intérieur du tunnel en dessous de valeurs seuils définies pour la visibilité due aux particules ou aux gaz toxiques dans chaque section du tunnel. Certains systèmes de ventilation de tunnel peuvent être conçus et exploités principalement afin de minimiser l'impact sur l'environnement aux entrées du tunnel. De plus amples informations sur les critères de conception pour l'exploitation normale peuvent être trouvées dans la section spécifique de la page Conception et dimensionnement . 

Le contrôle du fonctionnement normal doit être réalisé à des coûts d'exploitation minimaux. Il est classique de contrôler le fonctionnement du système de ventilation par la mesure des polluants concernés (y compris l'opacité et le CO et le NOx, ou l'un ou l'autre), afin d'optimiser l'utilisation du système. Dans certains cas, les exploitants de tunnels doivent utiliser des systèmes de supervision pour vérifier le bon fonctionnement des systèmes de contrôle automatique. Pour plus d'informations, voir la page Contrôle et surveillance.   

D'autres objectifs sont parfois poursuivis, par exemple pour minimiser le risque de condensation sur les pare-brise des véhicules et empêcher l'entraînement du brouillard à l'extérieur du tunnel. Pour les travaux de maintenance dans le tunnel, la ventilation du tunnel doit garantir les critères de qualité de l'air pour une exposition plus longue des travailleurs. 

En cas d'incendie dans un tunnel, le système de ventilation doit être mis en œuvre afin d'établir et de maintenir des conditions appropriées pour les opérations d'auto-évacuation et de sauvetage. 

Pendant la phase d'auto-évacuation (également appelée phase d'auto-sauvetage, pendant laquelle les usagers du tunnel tenteraient, de leur propre gré, d'évacuer le tunnel), le système de ventilation vise à créer et à maintenir un environnement tenable pour l'évacuation des usagers du tunnel. Plus précisément, cet environnement consiste en des niveaux acceptables de visibilité et de qualité de l'air.

Pendant la phase de lutte contre l'incendie, le fonctionnement du système de ventilation doit être décidé par le chef des opérations d'urgence, qui doit choisir la meilleure solution en tenant compte des possibilités du système de ventilation et des besoins opérationnels des pompiers.

De plus amples informations sont disponibles dans la section 8.3 "Exploitation des systèmes de désenfumage" du rapport AIPCR 2007 05.16 "Systèmes et équipements pour la maitrise des incendies et des fumées dans les tunnels routiers " .

 
Contrairement à l'exploitation normale, où les conditions dans le tunnel changent assez lentement, les conditions pendant un incendie peuvent changer rapidement, ce qui entraîne une détérioration des conditions à l'intérieur du tunnel. Le concepteur définit d'abord les objectifs du système de ventilation, dimensionne les équipements nécessaires et propose les actions que l'exploitant doit entreprendre dans divers scénarios. Le concepteur doit donc comprendre le comportement de la fumée, ce que l'utilisateur du tunnel pourrait faire (comportement humain) et ce que l'exploitant, et plus tard les services d'urgence, devraient faire en cas d'urgence.

Différentes stratégies de ventilation peuvent être utilisées dans les tunnels. Le choix entre elles est généralement guidé par des considérations de sécurité incendie ; l'utilisation du système en fonctionnement normal est adaptée en conséquence. 

Le rapport AIPCR 1999 05.05 "Maitrise des incendies et des fumées dans les tunnels routiers " fournit de nombreux détails sur la gestion des fumées et le rapport AIPCR 2011 R02 "Tunnels routiers" : Stratégies d’exploitation de la ventilation en situation d'urgence"  traite des différentes méthodes de ventilation et des stratégies opérationnelles.

Pour les exploitants de tunnels, cela se traduit par une série de choix qui peuvent être faits quant à la configuration des équipements de ventilation existants. En général, ces choix sont basés sur des configurations d'utilisation d'équipement planifiées à l'avance, d'où les questions suivantes à prendre en compte :
•    Quelle est l'objectif de la conception ?
•    Comment le système devrait-il être exploité pour atteindre cet objectif ?
•    Indépendamment de la conception - que peut réaliser le système de ventilation et comment ?

Les objectifs de la conception doivent fournir un moyen utile de caractériser la performance opérationnelle potentielle du système de ventilation, tandis que les caractéristiques réelles du système définissent le résultat réalisable d'un point de vue opérationnel. Cette distinction peut s'avérer essentielle pour répondre à un incident réel - et l'importance de l'interface conception-exploitant est cruciale. 

En outre, il est essentiel d'établir des procédures d'exploitation standard pour les incendies dans les tunnels routiers. L'élaboration d'un plan d'intervention d'urgence  intégré est une première étape essentielle dans la planification des réponses opérationnelles aux urgences dans les tunnels. Le plan devrait spécifier des réponses particulières à divers types d'incidents, y compris la description de la manière dont le système de ventilation doit être utilisé. Pour sa préparation, une coordination et une interaction appropriées entre les concepteurs du tunnel (dans certains cas), les exploitants du tunnel et tous les organismes extérieurs qui pourraient en fin de compte devenir des intervenants actifs en cas d'incident d'urgence dans le tunnel, sont nécessaires. 

Dans le cas de systèmes souterrains urbains ou complexes, les exploitants de tunnels doivent faire face à des défis supplémentaires : en fonctionnement normal, contrôler correctement le flux d'air frais à l'intérieur du tunnel et s'assurer que toutes les branches peuvent recevoir la quantité d'air nécessaire à la dilution des polluants ; et en cas d'incident avec un incendie, minimiser les effets nocifs de la fumée en isolant les différentes sections du tunnel pour éviter que la fumée ne contamine l'ensemble du réseau de tunnels.

De plus amples informations sur les principales questions liées à la ventilation de ces tunnels sont disponibles au chapitre 6 "Ventilation"  du rapport 2016 R19 "Tunnels routiers" : Réseaux routiers souterrains complexes". 
 

Coûts d’exploitation

L'expérience montre qu'un kilomètre dans un tunnel est toujours plus coûteux qu'un kilomètre de la même route à l'extérieur. Les structures souterraines nécessitent des systèmes et des équipements qui assurent une exploitation sûre dans des conditions normales d'exploitation et permettent la protection et l'évacuation des usagers et l'intervention des services de secours en cas d'incident, d'accident ou d'incendie. Ces installations impliquent non seulement des coûts d'investissement considérables, mais aussi des coûts d'exploitation et de maintenance particulièrement élevés. Le rôle de l'exploitant est donc d'assurer la continuité et la sécurité de l'exploitation dans un contexte de coûts maîtrisés.

Dans tous les cas, même un niveau élevé d'exploitation du tunnel peut ne pas permettre l'optimisation des coûts d'exploitation si la conception et la construction du tunnel ont été entreprises à un faible niveau de qualité. Les coûts d’exploitation doivent donc être une considération majeure au cours des différentes phases du projet et de l'exécution des travaux. Les solutions doivent être trouvées bien avant de devenir un problème pendant la phase d'exploitation.

Les activités d’exploitation doivent être organisées à un niveau adéquat afin de garantir que la durée de vie prévue de l'équipement est respecté, sans compromettre les exigences réglementaires en matière de performance opérationnelle. La durée de vie des équipements dans les tunnels est normalement plus court que dans d'autres environnements, car l'atmosphère dans les tunnels est particulièrement corrosive.

Le rapport technique 05.06.B "Tunnels routiers : réduction des coûts d'exploitation"  est entièrement consacré aux coûts d'exploitation et se consacre en particulier sur la manière de les réduire.

Aspects liés au personnel

Les tâches confiées au personnel d'exploitation sont essentielles pour la sécurité et l'efficacité globale de l'exploitation des tunnels. D’autant plus que le contexte évolue : les questions d'exploitation prennent de plus en plus d'importance et les systèmes d'exploitation deviennent de plus en plus complexe.

Figure 1 : Personnel d'exploitation dans un centre de contrôle des tunnels (Espagne) (MISSING FIGURE)

Le personnel chargé de l'exploitation du tunnel doit donc satisfaire aux exigences suivantes :
•    Il doit être bien choisis dans le cadre d'un processus de recrutement
•    Il doit être bien formé avant de prendre ses fonctions
•    Il doit recevoir une formation continue tout au long de leur carrière
•    Il doit participer à des exercices, éventuellement organisés en coopération avec les services extérieurs.
Lors des phases de recrutement, les qualifications requises pour les futurs opérateurs doivent être définies en fonction de la nature des tâches opérationnelles.  Même si les tâches sont similaires dans tous les pays, les personnes chargées de leur exécution n'appartiennent pas nécessairement au même type d'organisation dans chaque pays. Néanmoins, les compétences et les aptitudes requises sont similaires.
Lors de la conception de la formation du personnel (initiale ou continue), les deux questions suivantes doivent être abordées :
•    Quel type de formation doit être dispensé au personnel d'exploitation (ou, quelle devrait être la formation obligatoire) ?
•    Quels sont les critères à appliquer par le responsable d’exploitation pour valider la qualité de la formation et les résultats obtenus ?
En l'absence de règles nationales sur le contenu de la formation, l'exploitant doit adapter son programme de formation aux caractéristiques et exigences spécifiques de ses tunnels.
 

Le rapport technique 2007R04 "Guide pour l'organisation, le recrutement et la formation du personnel d'exploitation des tunnels routiers" précise plus en détail le recrutement et la formation du personnel, aux chapitres 7 "Recrutement du personnel d'exploitation" et 8 "Formation du personnel d'exploitation" .

L'exploitant doit régulièrement tester les procédures et l'efficacité du personnel, en s'assurant que ce dernier est familiarisé avec les différents équipements installés dans le tunnel. Il est ainsi possible de détecter toutes les insuffisances possibles dans l'exécution de tâches spécifiques.
En plus des exercices internes, l’exploitant et les services d'urgence doivent organiser des exercices de sécurité communs avec la participation des forces de l’ordre, de l'opérateur, des services médicaux et des services d'incendie et de secours. Les résultats de chaque exercice doivent être analysés. Si les leçons tirées d'un exercice révèlent des lacunes, les stratégies d'intervention doivent être revues.
Pour les tunnels routiers, les exercices doivent être considérés comme faisant partie intégrante du processus de planification des mesures d’exploitation / de maintenance dans les tunnels. Dans de nombreux pays, les règlements de sécurité des tunnels routiers précisent les intervalles de temps entre les exercices  et donnent parfois quelques indications sur leur contenu.
 
Pour les exploitants de tunnels, l'organisation de tels exercices représente une tâche considérable.
 

Le rapport technique 2012R25FR "Bonnes pratiques pour les exercices de sécurité dans les tunnels routiers", inspiré d'une enquête sur l'expérience internationale actuelle dans ce domaine d'expertise, fournit un guide étape par étape sur la manière de définir les objectifs, de préparer, de réaliser et d'évaluer un exercice de la manière la plus efficace possible. Il comprend également des informations pratiques sur les ressources nécessaires, les coûts et les résultats à atteindre.

 

Retour d'expérience suite aux incidents

La collecte de données concernant les incidents et les accidents ainsi que leur analyse est essentielle tant pour l'évaluation des critères d'exploitation que pour l'évaluation des risques dans le tunnel. Tout cela est important dans l'optique d'une amélioration continue de la sécurité dans les tunnels. En particulier, les données collectées permettent d'évaluer la fréquence des évènements. Les données fournissent également un retour sur les conséquences des événements et sur l'efficacité des mesures de sécurité et des équipements. Elles fournissent également des informations supplémentaires sur le comportement réel des usagers du tunnel.

La collecte et l'analyse des données relatives aux incidents et aux accidents devraient permettre d'atteindre les deux objectifs suivants :
•    Au niveau local (c'est-à-dire au niveau de chaque tunnel) : elles constituent une base importante pour la définition et l'évaluation des améliorations, qui doivent être décidées par le maître d’ouvrage. Elles constituent également une aide à la décision pour l'amélioration générale de la sécurité dans un réseau routier donné ;
•    Au niveau national et international : elles constituent la base essentielle du cadre de référence permettant aux autorités de formuler et d'adapter les politiques générales liées à la sécurité des tunnels. Elles permettent notamment d'évaluer l'ampleur (en termes de fréquence et de gravité) des événements critiques qui peuvent mettre en danger la vie des usagers. Elles permettent également de mesurer l'efficacité des installations de sécurité et, dans certains cas, de comparer le niveau de sécurité dans un tunnel donné avec les données de sécurité nationales ou internationales.

Enfin, elles fournissent des informations (statistiques nationales selon le type de tunnel) utiles pour l'analyse des risques relatifs aux tunnels en projet (c'est-à-dire en cours de construction) ou aux tunnels en exploitation qui ne disposent pas encore d'une base de données adéquate.

Les enseignements tirés, notamment lors des incidents et des accidents, doivent être analysés. En effet, si les résultats de ces analyses révèlent des lacunes, il est possible d'intervenir en améliorant les stratégies et/ou les  consignes ou mesures d'exploitation.

Le chapitre 3 "Collecte et analyse des données d’incident et d’accident dans les tunnels routiers" du rapport technique 2009R08 définit en détail les conditions d'analyse des données relatives aux incidents et/ou aux accidents.

Maintenance et rénovation

Les tâches de maintenance ne sont pas très différentes d'un tunnel à l'autre lorsqu'il y a des équipements similaires. Toutefois, certains tunnels présentent des caractéristiques spécifiques (trafic dense et ininterrompu, très long itinéraire de déviation, etc.) qui rendent très difficile la fermeture totale ou même partielle du tunnel. Dans ce cas, l'exploitant peut être amené à maintenir un certain niveau d'exploitation pendant les interventions de maintenance. Cela n'est possible qu'en déployant des mesures spéciales qui doivent garantir non seulement la sécurité offerte aux usagers mais aussi celle du personnel de maintenance.

Le chapitre 2 du rapport technique 2008R15 "Exploitation des tunnels routiers urbains existants"  définit les conditions d'exécution de la maintenance lorsque le tunnel est en exploitation.

Les mêmes difficultés que celles mentionnées ci-dessus sont susceptibles d'être rencontrées lors d'une rénovation d'équipements dans un tunnel qui ne peut pas être fermé facilement. En ce qui concerne ces interventions de maintenance, ce type de travaux peut nécessiter plusieurs semaines, voire plusieurs mois, pour être achevés. En conséquence, des mesures plus élaborées (et souvent plus coûteuses) doivent être prévues.

Chapitre 6 du rapport  05.13.B "Rénovation des tunnels".  aborde les aspects relatifs à la rénovation.

Tunnels courts et/ou à très faible trafic

 

Les recommandations présentées dans les pages précédentes du chapitre "Exploitation" ne sont pas toujours pertinentes (ou peuvent être difficiles à mettre en œuvre) pour les tunnels courts, pour les tunnels à très faible trafic ou pour les tunnels situés dans des zones isolées avec une faible densité de population.

Pour ces tunnels particuliers, il est recommandé d'effectuer une analyse spécifique détaillée pour chaque tunnel (ou groupe de tunnels situés sur le même itinéraire routier), en tenant compte :
•    des conditions géographiques et climatiques,
•    des ressources locales ou régionales disponibles à proximité: autorités administratives, exploitant, services de secours, etc.
•    du contexte économique,
•    de l'exposition au risque et du niveau de risque.

Cette analyse permettra ensuite d'organiser et de mettre en œuvre le mode d'exploitation le plus adapté aux conditions spécifiques de ces tunnels.

Maintenance des équipements

Pendant toute la durée de vie du tunnel, l'exploitant doit assurer à la fois l'entretien des ouvrages de génie civil et des équipements du tunnel (voir le rapport 05.13 "Bonnes pratiques pour l'exploitation et l'entretien des tunnels routiers" ). L'entretien des ouvrages de génie civil n'est pas décrit dans ce paragraphe.

Les opérations de maintenance sur les équipements peuvent être classées en deux groupes :

•    Les mesures préventives qui sont effectuées à intervalles fixes dans le but de maintenir les équipements en bon état de fonctionnement. La maintenance préventive offre l'avantage d’empêcher, dans la mesure du possible, les pannes imprévisibles et est facile à planifier à l'avance. Elle peut toutefois entraîner des coûts élevés si les interventions sont trop fréquentes. Il convient donc de l'optimiser de manière appropriée. Il existe deux types de maintenance préventive : la maintenance systématique et la maintenance prédictive.

•    Les actions correctives qui sont menées lorsqu’un système ou une partie d'un système a connu une défaillance ou a été endommagé. La maintenance corrective offre l'avantage d'utiliser un système au maximum de sa durée de vie. Son inconvénient, cependant, est qu'elle ne peut pas être planifiée et que, par conséquent, les réparations d'urgence sont normalement effectuées avec un surcoût important et des conséquences sur le flux de trafic.

Il est recommandé de recourir à la maintenance préventive dans la mesure du possible et pour les systèmes qui ne sont pas redondants et qui sont liés à la sécurité. La maintenance préventive permet de planifier conjointement les différentes tâches de maintenance en cas de fermeture du tunnel à la circulation. De plus, elle permet de maintenir les équipements en bon état de fonctionnement. On peut cependant noter que même lorsque la maintenance préventive est très bien effectuée, l'exploitant ne peut pas éviter les interventions correctives. Toutefois, la maintenance préventive permet de réduire au minimum les interventions correctives coûteuses.

En général, le personnel de l'exploitant n'effectue pas toutes les tâches de maintenance ; l'exploitant confie normalement les travaux à des entreprises et plusieurs options sont donc possibles :

•    Il est possible de sous-traiter uniquement les tâches de maintenance liées à un niveau technique spécifique. L'exploitant peut ainsi sous-traiter des tâches qui ne présentent aucune complexité technique (nettoyage, lavage, ... ) ou il peut sous-traiter uniquement des tâches très complexes (système de supervision, équipement de retransmission radio, etc.).

•    Il est possible de sous-traiter toutes les tâches d'un ou de plusieurs groupes d'équipements (tous les systèmes de ventilation, toutes les installations de télésurveillance, etc.).

Le chapitre 7 du rapport technique 05.06.B  intitulé "Cost of maintenance" , le chapitre 4 du rapport technique 05.13.B intitulé "Gestion et exploitation "  et le chapitre 6 du rapport technique 2007R04 intitulé "Organisation du personnel d’exploitation "  fournissent de plus amples informations sur la maintenance.

S'ils dépassent quelques centaines de mètres de longueur, les tunnels routiers doivent être dotés d'équipements permettant d'assurer la sécurité des usagers dans des conditions normales ou en cas de perturbation de l'  exploitation normale. En raison de leur implication dans la chaîne de sécurité globale du tunnel, ces équipements doivent être sélectionnés et conçus avec le plus grand soin, en ce qui concerne l'entretien, l'inspection et la rénovation. C'est pourquoi un rapport a été rédigé pour aider l'exploitant ou l'organisme d'exploitation au sujet de la maintenance et des inspections technique.

Le rapport technique 2012R12FR intitulé "Recommandations pour gérer la maintenance et les inspections techniques des tunnels routiers" donne des recommandations pour la gestion de l'entretien, essentiellement dans le domaine des équipements. Les aspects relatifs au génie civil léger sont énumérés et décrits très brièvement.

Les aspects liés au coût du cycle de vie (CCV) sont devenus une question importante pour les propriétaires privés de tunnels, ainsi que pour les organismes gouvernementaux. Une bonne connaissance des cycles de vie permet d'optimiser les coûts d'investissement au cours des premières étapes de la conception d'un système. Elle est également utile pour organiser l'entretien périodique des équipements techniques. Le rapport technique 2012R14FR intitulé " Considérations sur le cycle de vie des équipements électriques des tunnels routiers " décrit comment les aspects des CCV soutiennent la conception des équipements ainsi que les concepts de maintenance. En gardant à l'esprit que les décisions d'investissement sont souvent motivées par la technologie et que les coûts des équipements ont augmenté de façon spectaculaire ces dernières années, le rapport aide à comprendre le processus du cycle de vie et le processus de vieillissement des matériaux. Le rapport fournit des connaissances de base sur les aspects du CCV qui pourraient être utiles pour des enquêtes plus approfondies. Une attention particulière est accordée aux conditions ambiantes environnantes, par exemple les températures, qui ont un impact significatif sur le processus de vieillissement.

En complément de ce rapport, le rapport technique 2016R01FR intitulé "Bonnes pratiques pour l'analyse du cycle de vie des équipements des tunnels routiers" décrit comment l'analyse du cycle de vie au sens de l'analyse de l'état doit être effectuée systématiquement, comment les critères du système peuvent être utilisés, comment l'agrégation des différents critères doit être effectuée et comment les méthodes d'analyse du système basées sur le risque peuvent être appliquées. Une attention particulière est accordée à l'agrégation problématique de différentes valeurs d'état, évaluées à l'aide d'un ensemble de critères. Le rapport décrit et clarifie la manière dont les critères peuvent être vérifiés en ce qui concerne les dépendances et comment l'"orthogonalité" peut être atteinte. Il explique également que les méthodes d'"échantillonnage aléatoire" sont rarement appropriées en raison du faible nombre d'éléments inspectés. 
 

LE CYCLE DE VIE DES ÉQUIPEMENTS DE TUNNEL

L’augmentation de la diversité des équipements en tunnel conduit à avoir des cycles de vie qui peuvent varier considérablement d'une famille d'équipement à l'autre.

Certains équipements peuvent avoir une durée de vie de plus de 20 ans (alimentation électrique, ventilation...) ; d'autres une durée de vie d'une dizaine d'années (notamment les équipements comportant beaucoup d'électronique). Pour certains, leur durée de vie peut même être inférieure à 10 ans.

Il est donc essentiel d'examiner la durée de vie de chaque famille d'équipement, avec une attention particulière lorsque cette durée de vie est faible (10 ans ou moins). L'objectif de cet examen est d'identifier les facteurs qui ont une forte influence et sur lesquels on peut agir pour assurer la durée de vie de l’équipement, voire l'améliorer.

Il est particulièrement utile de prendre en compte des facteurs tels que la température, l'humidité, les contraintes mécaniques et l'environnement.

Une analyse du cycle de vie peut être réalisée à différentes étapes de la vie d'un tunnel (et de ses équipements) :

• Phase des études préliminaires,
• Phase de conception,
• Phase de construction et de mise en service,
• Phase d’exploitation,
• Fin de la phase d'exploitation.

Les rapports techniques 2016R01 "Meilleure pratique pour l'analyse du cycle de vie des équipements de tunnel" et 2012R14 "Aspects du cycle de vie des équipements électriques des tunnels routiers" fournissent de plus amples informations sur cette problématique.

INSPECTIONS TECHNIQUES

Les équipements d'un tunnel sont très variés. Depuis les équipements électromécaniques (alimentation électrique, ventilation, éclairage...), jusqu’aux équipements d'exploitation utilisant des technologies plus récentes (vidéosurveillance, GTC-Supervision, détection automatique d'incidents...), ils nécessitent des interventions plus ou moins fréquentes pour garantir leurs fonctionnalités.

Les interventions à effectuer sur les équipements peuvent être regroupées en trois grandes catégories :

• Maintenance,
• Contrôle,
• Renouvellement.

La maintenance peut être définie comme un ensemble d'actions qui permettent de maintenir un équipement dans un état spécifié, de le rétablir dans cet état ou bien qui garantissent qu'il peut fournir un service spécifique. Ces actions peuvent être de nature préventive (on parle alors de maintenance préventive) ou corrective (maintenance corrective).

Le contrôle de la maintenance, au sens large, vise à s'assurer que les actions de maintenance réalisées permettent un fonctionnement satisfaisant des équipements et que les ressources financières allouées sont adaptées aux besoins.

Une évaluation peut être réalisée en effectuant des contrôles techniques à des périodes déterminées :

• lors de la mise en service de l'équipement (inspection initiale),
• pendant la phase d'exploitation du tunnel (inspections périodiques).

L'inspection initiale doit être réalisée avant la mise en service des équipements. Elle vise, d'une part, à vérifier la qualité et les performances des installations et, d'autre part, à s'assurer que le tunnel et ses équipements sont conformes à la réglementation, notamment en matière de sécurité.

L'inspection initiale, qui fournit une référence sur l'état et les performances des équipements du tunnel lors de sa mise en service, doit être suivie d'autres inspections tout au long de la vie de l’ouvrage. Ces inspections doivent être effectuées périodiquement à un intervalle qui peut varier d'un pays à l'autre, mais qui est, dans la plupart des cas, de l'ordre de plusieurs années.

Les résultats obtenus lors de ces différents contrôles permettent donc de vérifier que la maintenance est bien adaptée et que les budgets, en termes de dépenses et de ressources financières, permettent d'atteindre les objectifs fixés.

Lorsque l'équipement approche de sa fin de vie, ces inspections permettent également de planifier des actions de remise en état ou de renouvellement.

De plus amples informations sur les inspections techniques sont disponibles dans le rapport technique 2012R12EN : Recommandations sur la gestion de l'entretien et du contrôle technique des tunnels routiers.

Maintenance de tunnels complexes

1. Responsabilité de chaque exploitant
2. Engagement de chaque exploitant dans le cadre de la stratégie globale de maintenance
3. Coordination entre les explotants
4. Partage des meilleures pratiques 
 
L'entretien des tunnels complexes est une question globale et interdépendante où la contribution d'un secteur doit être complétée de manière proactive par la contribution d'autres secteurs. L'objectif de la maintenance dans les structures souterraines et complexes des tunnels est d'améliorer le niveau de service de l'infrastructure et de réduire les coûts d'exploitation. Lorsque la maintenance est effectuée au bon moment du cycle de vie du tunnel, elle optimise les équipements disponibles, minimise le risque d'accident et contribue largement à la sécurité des usagers. Il est rappelé aux exploitants de tunnels, en particulier à ceux qui sont impliqués dans l'entretien d’importantes infrastructures souterraines et interconnectées, qu'ils doivent optimiser leurs stratégies d'entretien et renforcer la confiance de l’usager dans l'utilisation de ces infrastructures en les rendant plus sûres, efficaces et accessibles en permanence.
Les éléments stratégiques liés à l'entretien des réseaux de tunnels peuvent être divisés en quatre catégories : 
•    La responsabilité de chaque exploitant,
•    L'engagement de chaque exploitant dans le cadre d'une stratégie de maintenance globale,
•    La coordination entre les exploitants,
•    Les meilleures pratiques à partager.

1. Responsabilité de chaque exploitant
Chaque exploitant est responsable du niveau de sécurité de son infrastructure, ce qui contribue au niveau de sécurité global de l'ensemble du complexe. Chaque exploitant est responsable d'informer l'exploitant principal de ses demandes d'entretien et des demandes des autres exploitants. Un plan global de coordination de la maintenance doit être établi entre tous les explotants et adapté à chacun. L'accent devrait être mis sur les avantages globaux et il est essentiel de réduire au minimum la durée d'exploitation dégradée des tunnels. 
En même temps, chaque exploitant a des responsabilités qui peuvent être influencées par les actions d'autres exploitants. L'exploitant principal de l'infrastructure du tunnel souterrain est responsable de l'ensemble du processus de coordination et de communication.   

2. Engagement de chaque exploitant dans le cadre de la stratégie globale de maintenance
Chaque exploitant est responsable de la gestion et de l'entretien de ses propres équipements. Chaque exploitant doit établir la liste des équipements sous sa responsabilité et la partager avec les autres exploitants.
Certains équipements pourraient être considérés comme stratégiques, nécessitant des responsabilités collectives. La liste de ces équipements stratégiques doit être établie, discutée et partagée. Il faut également définir clairement qui est responsable de quoi.
Il est essentiel d’admettre que les efforts collectifs des exploitants entraîneront des responsabilités combinées pour tous ceux qui participeront à la démarche. 

3. Coordination entre les exploitants
Le processus de coordination dans le cadre des tunnels souterrains complexes et interconnectés est lié à ce qui suit :
a) Comportement organisationnel 
Il est nécessaire de développer le travail en groupe, ce qui n'est possible que si le comportement organisationnel est établi par rapport aux besoins de l'infrastructure (voir Exploitation de tunnels complexes ).
b) La maintenance de l'un a des implications sur les autres
•    Lorsque des interfaces sont inévitables, il est important que chaque exploitant respecte pleinement ses obligations en temps utile. Cela peut avoir un impact direct sur les usagers du tunnel routier et sur la qualité globale du service offert au public. 
•    Les interfaces impliquent un travail d'équipe, de la proactivité et des compromis. Aucun travail d'amélioration ne doit être entrepris s'il conduit à des situations compliquées pour les autres exploitants de tunnel. 

4. Partage des meilleures pratiques
Les meilleures pratiques en matière de maintenance des tunnels nécessiteront également un effort cohérent de la part des principaux acteurs et parties prenantes. Cela peut être réalisé en définissant un ensemble de principes et de procédures énoncés dans le manuel de procédure de l'exploitant, généralement connu sous le nom de manuel d'exploitation. Les exploitants de tunnels sont encouragés à se familiariser avec tous les éléments clés du manuel d'exploitation qui sont applicables à leurs fonctions et qui ont été développés par l'AIPCR au cours de nombreuses années.
 

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

Problèmes	Actions preventives		Actions correctives	Contraintes
Infiltration d'eau	- Programme d'identification et de colmatage des fuites et des infiltrations - Surveiller les joints d’étanchéité		- Gérer les infiltrations - Installer des conduits provisoires chauffés - Réparer les joints d’étanchéité	- Maintenir la fluidité du trafic - Les périodes de forte circulation - Autorisation de fermer temporairement les voies pour l'entretien (fermetures généralement la nuit ou le week-end) - Des conditions de travail difficiles dans les tunnels routiers
Formation de stalactites de glace			- Localiser les glaçons et les stalactites et procéder aux opérations de dégivrage si nécessaire lorsque la sécurité des utilisateurs est compromise	- Disponibilité des équipes et du matériel de déneigement - Les périodes de forte circulation - Permis de fermeture temporaire de voies pour entretien - Des conditions de travail difficiles dans les tunnels routiers
Gel ou neige sur la chaussée : - Des conditions de glisse inattendues dans les tunnels routiers - Les véhicules à moteur et les poids lourds ont des difficultés à sortir des tunnels pendant les tempêtes de neige, ce qui provoque des ralentissements, des embouteillages et des accidents - Risque de dérapage dans les accès en pente, entraînant une perte de contrôle des automobilistes, accidents	- Inspection des équipements de déneigement après utilisation et avant rangement - Application de produits de dégivrage lorsque les précipitations commencent - Installation et utilisation de systèmes de dégivrage des routes (câbles chauffants, chauffage à eau chaude, etc.) aux accès des tunnels - Diagnostic prédictif pour le préchauffage des équipements sensibles au froid extrême		- Enlever et transporter la neige et appliquer des agents de déverglaçage (les abrasifs sont à éviter car ils peuvent bloquer les conduits d'évacuation)	- Budget - Disponibilité des équipes et du matériel de déneigement (24 heures sur 24, 7 jours sur 7) - Les périodes de fort trafic - Autorisation de fermeture temporaire de voies pour entretien - Restrictions sur l'utilisation des agents de déverglaçage (impact environnemental, toxicité, précautions de stockage et d'application, récupération, transport et destruction) - Efficacité des agents de déverglaçage par rapport à la température - Risque d'endommagement de la structure en béton par des agents de déverglaçage (par exemple, le sel)
Débris et formation de glace dans les tuyaux d'évacuation	- Programme d'inspection périodique - Nettoyer les tuyaux, percer des trous si nécessaire - Vérifier le fonctionnement des câbles chauffants - Surveiller les alarmes de basse température dans les systèmes protégés		- Tuyaux de chasse d'eau - Enlever la glace dans les gouttières - Percer des trous dans les tuyaux selon les besoins - Remplacer les éléments de drainage défectueux	- Maintenir la fluidité du trafic - Les périodes de forte circulation - Autorisation de fermer temporairement les voies pour l'entretien (fermetures généralement la nuit ou le week-end) - Des conditions de travail difficiles dans les tunnels routiers
Accumulation de saletés sur les murs, le plafond et les équipements du tunnel, tels que les caméras de surveillance, les appareils d'éclairage, les capteurs de qualité de l'air, les équipements de signalisation, les indicateurs de voies d'évacuation, etc.	- Inspections visuelles - Opérations de maintenance, y compris le nettoyage des caméras de surveillance, des murs et des luminaires en dehors des heures de pointe		- Opérations de maintenance, y compris le nettoyage des caméras de surveillance, des murs et des luminaires en dehors des heures de pointe	- Températures basses - Les périodes de forte circulation - Permis de fermeture temporaire de voies pour entretien - Restrictions sur l'utilisation des produits de nettoyage (impact environnemental, toxicité, précautions de stockage et d'application, récupération, transport et destruction) - Efficacité des produits de nettoyage par rapport à la température - Des conditions de travail difficiles dans les tunnels routiers
Corrosion des portes, des ancrages, des équipements, des câbles et des supports d'équipements	- Utilisation de produits et de matériaux compatibles avec l'environnement agressif dans les tunnels - Programme d'inspection périodique - Utilisation de composants en acier inoxydable ou en matériaux composites, le cas échéant - Opérations d'inspection et de maintenance, y compris la lubrification et/ou la protection contre la rouille		- Remplacer les composants et équipements rouillés selon les besoins	- Normes applicables aux tunnels routiers - Résistance au feu, à l'eau, aux environnements humides et corrosifs
Fissuration, fragmentation du béton, chute de débris de béton sur la chaussée, soulèvement des dalles de béton, contamination du béton	- Membranes imperméables - Revêtements de protection - Programme d'inspection périodique avec relevé des dommages et de la contamination - Réparations de surface		- Réparer le béton - Sceller les fissures - Réhabiliter l'infrastructure	- Budget - Permis de fermeture temporaire pour les inspections - Maintenir la fluidité du trafic pendant les travaux - Modes de fonctionnement dégradés - Mesures visant à réduire l'impact sur les utilisateurs - Des conditions de travail difficiles dans les tunnels routiers
Augmentation de la consommation d'énergie en hiver, demande de puissance de pointe et impact sur le réseau électrique   Consommation inégale entre les saisons et impact sur la facturation	- Analyser et suivre la consommation d'énergie et la demande de puissance de pointe - Système intelligent de gestion de l'énergie et mesures visant à réduire la demande - Sélection d'équipements à haut rendement énergétique - Utilisation de sources d'énergie alternatives lorsque cela est possible et rentable - Stockage de l'énergie pendant les périodes de faible consommation pour équilibrer la consommation d'énergie - Veille technologique			- Budget et rapport coût-efficacité des solutions d'amélioration des performances - La disponibilité d'espace pour l'équipement nécessaire (par exemple, le stockage) - Disponibilité des sources d'énergie alternatives - Résistance au changement des habitudes de fonctionnement et de consommation d'énergie - Lois, règlements, pression politique, développement durable
Fonctionnement erratique des équipements électroniques en raison du froid et de l'humidité	- Utilisation de produits compatibles avec l'environnement froid, humide et agressif dans les tunnels - Surveiller les alarmes - Tests opérationnels et étalonnage périodiques	- Réparer ou remplacer selon le cas		- Permis de fermeture temporaire pour les inspections - Maintenir la fluidité du trafic pendant les travaux - Modes de fonctionnement dégradés - Mesures visant à réduire l'impact sur les utilisateurs - Des conditions de travail difficiles dans les tunnels routiers

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 ".
 

 

Génie civil

CETTE PAGE EST EN COURS DE MISE A JOUR

Planification générale

En raison de la quantité d'équipements techniques dans un tunnel routier urbain, il est extrêmement  important de tenir à jour toute la documentation des  équipements, non seulement après des rénovations majeures, mais aussi à chaque fois qu'un changement est réalisé.

Une remise à neuf nécessite généralement la mise à jour de la documentation pour : 

•    Les détails techniques du tunnel et de l'équipement ;
•    Les procédures de fonctionnement normal ;
•    Les procédures et scénarios d'intervention en cas d'urgence ;
•    Les procédures d'inspection et les fréquences d'inspection ;
•    Les procédures de maintenance et les fréquences de maintenance ; 
•    Les procédures pédagogiques, de  formation et d'exercices.

Lors de la planification d'une rénovation importante, il est recommandé d'utiliser la même approche que pour une nouvelle conception.

Des recommandations générales sur la rénovation se trouvent dans le rapport AIPCR 2008R15FR "Tunnels routiers urbains : recommandations aux gestionnaires et aux organismes d'exploitation pour la conception, la gestion, l'exploitation et la maintenance" .
 

Enjeux en termes de sécurité

Si la conception et les équipements du tunnel ne répondent plus aux exigences de l'exploitant, des usagers du tunnel ou de la réglementation, il peut être nécessaire de rénover et/ou de mettre à niveau le tunnel. 

Lors d'une rénovation ou d'une mise à niveau, il est important de
•    maintenir un niveau de sécurité minimum pour le trafic, 
•    assurer la sécurité du personnel travaillant dans le tunnel,

La sécurité des travailleurs et des usagers du tunnel peut être influencée par l'achèvement de la rénovation/mise à niveau dans un délai le plus court possible et tous les efforts doivent être faits pour éviter les retards dans l'avancement des travaux.  Des travaux bien planifiés et réalisés de manière efficace peuvent effectivement réduire la durée de ces périodes.

Pour les usagers et le personnel du tunnel, la fermeture totale de tous les tubes du tunnel pendant la rénovation/mise à niveau offre évidemment un niveau de sécurité beaucoup plus élevé. Les intervenants sur site sont protégés du trafic et les équipes peuvent travailler sur toutes les installations sur toute la longueur du tunnel. Concernant le trafic, le risque d’accidents liés à la mise en œuvre de mesures temporaires de contrôle de la circulation à l'intérieur du tunnel est évité.

Dans certains cas, il est impossible de fermer entièrement un tunnel. Par exemple, si ce tunnel est le seul moyen raisonnable de traverser un bras de mer ou un site montagneux, où lorsque les itinéraires de déviation ne sont pas possibles, pas praticables ou très coûteux. Dans ces cas, la rénovation/mise à niveau des structures et des installations doit être effectuée avec le tunnel resté en service.

La fermeture partielle d'une ou plusieurs voies est possible pendant les travaux de rénovation/mise à niveau, mais travailler dans un tunnel en présence de trafic est dangereux pour le personnel et nécessite des mesures spécifiques pour le protéger (par exemple, la mise en place de barrières temporaires pour séparer les travailleurs du trafic). 

Dans les tunnels bitubes, un tube peut être fermé pour être rénové tandis que la circulation bidirectionnelle est autorisée dans l'autre tube. Toutefois, cette solution est loin d'être idéale et ne devrait être adoptée que s'il n'est pas possible de détourner le trafic vers un autre itinéraire. Si elle assure évidemment la sécurité des travailleurs, cette situation conduit à faire circuler les usagers à contre-sens dans un tube où ils sont habitués à ce que la circulation ne se fasse que dans un seul sens. Cette situation peut entraîner une augmentation potentielle du taux d'accidents et doit être évitée dans les tunnels à fort trafic. Dans les tunnels à trafic faible ou modéré, le risque d'accident peut être réduit par l'utilisation de PMV et des signaux d’affectation de voie. Dans le cas des tubes à trois voies, la voie centrale ne devrait pas être affectée à la circulation, si possible, et servir de zone tampon de sécurité. 

Dans tous les cas où il est prévu de modifier la configuration habituelle du trafic dans un tunnel, des mesures de sécurité supplémentaires doivent être mises en œuvre : réduction de la vitesse maximale, fermeture des bretelles d'accès à proximité du tunnel et réalisation d'exercices de sécurité en collaboration avec les services d'urgence dans des conditions de "travaux" similaires.

Enfin, chaque fois que la voie/le tube /le tunnel est rouvert à la circulation après une fermeture, il faut accorder une grande attention au déblaiement et au nettoyage de la route afin d'éviter les accidents causés par des outils et des matériaux laissés dans le tunnel ou sur la route. De même, tous les travaux temporaires ou inachevés doivent être sécurisés de manière satisfaisante et mis en sécurité pour la période d'exploitation qui va suivre. 

Des informations supplémentaires sur la rénovation/mise à niveau sont disponibles au chapitre 6 "Rénovation des tunnels" du rapport technique 05.13.B.  
 

QUESTIONS environnementales

La rénovation/mise à niveau des tunnels doit être effectuée de telle sorte que l'impact négatif sur l'environnement soit aussi faible que raisonnablement possible. Cela peut être obtenu :

•    en demandant que les prestataires retenus appliquent un processus de développement durable pour produire et transporter les matériaux de construction,
•    en réduisant la distance nécessaire au transport des matériaux vers le tunnel,
•    en privilégiant les matériaux qui ont la plus faible empreinte carbone, ou en recyclant des matériaux déjà utilisés ailleurs.
•    avec l'installation d'équipements économes en énergie, etc.

La rénovation/mise à niveau des tunnels peut, dans de nombreux cas, être l'occasion d'améliorer l'impact environnemental de l'infrastructure dans son ensemble, soit en modifiant la conception du tunnel, soit en changeant ses équipements. 

En termes de conception, le tunnel de la Croix-Rousse à Lyon (France) est un exemple de rénovation majeure menée dans un souci de respect de l'environnement. Afin d'améliorer les normes de sécurité du tunnel, le tube existant a été relié à une nouvelle galerie d'évacuation parallèle par des rameaux transversaux tous les 150 mètres, permettant ainsi l'évacuation des usagers. Le maitre d’ouvrage du tunnel a souhaité attribuer des fonctions supplémentaires à cette galerie d'évacuation en permettant son utilisation par les transports publics (bus) et les modes de transport respectueux de l'environnement tels que les piétons et les cyclistes. C'est un exemple intéressant de l'utilisation durable d'une infrastructure à des fins autres que celles pour lesquelles elle a été initialement prévue. 
En ce qui concerne l'équipement des tunnels, une rénovation/mise à niveau peut être l'occasion de réduire la consommation d'énergie. Les principales familles d'équipements consommateurs d'énergie dans un tunnel en fonctionnement normal sont l'éclairage, la ventilation, les dispositifs de sécurité (signalisation, télévision en circuit fermé CCTV, etc.) et les installations de pompage (dans les tunnels sous-marins ou en cas d'infiltration d'eau). La part respective de chacun de ces systèmes consommateurs d'énergie est très variable, en fonction des caractéristiques spécifiques du tunnel : longueur, pente, infiltration d'eau, etc. En termes d'optimisation lors de la rénovation/mise à niveau, les systèmes d'éclairage et de ventilation sont ceux qui offrent le plus grand potentiel d'économies d'énergie.
Les mesures prises en matière d'éclairage lors de la rénovation/mise à niveau visent principalement à mieux définir les besoins en éclairage dans la zone d'entrée, qui est la plus fortement éclairée. Les solutions mises en œuvre peuvent:
 
•    utiliser des sources de lumière autres que celles des installations d'éclairage ;
•    faire varier le niveau d'éclairage fourni par les installations afin de l'adapter autant que possible aux exigences liées aux conditions de luminosité extérieure
•    adapter le niveau d'éclairage dans la zone d'entrée, soit à la vitesse moyenne du trafic (par exemple en cas de trafic congestionné) soit à une limitation de vitesse du trafic qui est variable
•    utiliser des systèmes de gradation plus efficaces (par exemple, les LED, qui permettent une variation totale et rapide de l’éclairage)
•    utiliser les nouvelles technologies d'éclairage, comme les sources LED

D'autres actions peuvent concerner l'optimisation de l'éclairage des zones intérieures. Actuellement, la plupart des expériences, y compris dans certains cas des sites d'essai, sont conduites en utilisant des sources LED (diodes électroluminescentes).

Un exemple de mesures d'économie d'énergie mises en œuvre concernant la ventilation lors d’une rénovation/mise à niveau est l'installation de ventilateurs à jet avec des sorties inclinées. Il a été démontré que ces ventilateurs à jet peuvent permettre une amélioration significative de la poussée obtenue dans le tunnel et une réduction de la consommation d'énergie.
La qualité de l'air extérieur (aux portails des tunnels ou aux rejets des dispositifs d'extraction d'air vicié) peut être améliorée lors de la rénovation/mise à niveau, par l'augmentation de la hauteur des cheminées ou par l'installation de systèmes de traitement de l'air vicié (systèmes de purification de l'air). Dans certains pays, des systèmes de traitement de l'air vicié ont été mis en place (Espagne, Japon, Italie, Norvège, France....). Cependant, après quelques années d'utilisation, les conclusions concernant l'efficacité du traitement de l'air sont différentes d'un pays à l'autre. La décision d'utiliser de tels systèmes doit donc être soigneusement analysée, en tenant compte de plusieurs critères (coûts d'investissement, efficacité, entretien, etc.).
Enfin, la rénovation ou la mise à niveau d’un tunnel peut être l'occasion de contribuer à la préservation des espèces animales vivant autour du tunnel. Parmi les mesures qui peuvent être mises en œuvre, citons la restauration des passages pour certaines espèces ou la préservation des zones de reproduction. 

Les questions environnementales générales liées à la conception, la construction, l'exploitation et la rénovation des tunnels sont traitées dans le rapport technique 2017R02EN "Exploitation des tunnels routiers" : Premiers pas vers une approche durable".  

Les questions relatives à l'impact des tunnels sur la qualité de l'air extérieur sont traitées dans le rapport technique 2008 R04 "Tunnels routiers" : Guide pour l'optimisation de l'impact de la qualité de l'air sur l'environnement".  
 

Organisation des chantiers

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Gestion du trafic

La rénovation ou la remise à niveau des tunnels peut nécessiter :
•    fermeture totale du tunnel pendant toute la durée des travaux,
•    fermeture totale du tunnel pendant les périodes de faible trafic (nuits, week-ends....),
•    la fermeture partielle d'un sens de circulation pour un tunnel monotube ou d'un tube pour un tunnel bitube, éventuellement avec la mise en œuvre d’un alternat de circulation
•    la fermeture partielle d'une ou plusieurs voies dans le tunnel (dans un sens ou dans un tube).

Si possible, la fermeture totale du tunnel pour rénovation/mise à niveau est fortement recommandée pendant toute la durée des travaux car elle constitue indéniablement la meilleure solution en termes de sécurité tant pour les travailleurs que pour les usagers. Dans la mesure du possible, il est préférable de mettre en œuvre des fermetures sur de courtes périodes et pendant les périodes de faible trafic (nuit, week-end, etc.).

Toutefois, ces deux solutions signifient qu'un itinéraire de déviation devient obligatoire et que l'impact sur le réseau routier concerné peut être considérable, en particulier dans les zones urbaines. 

Selon le contexte local, le trajet de déviation du trafic peut être très long. Les risques et les coûts d'un long détour sur une courte période doivent être mis en balance avec les risques et les coûts d'une fermeture partielle du tunnel sur une plus longue période. Il est possible de calculer les coûts des détours, y compris les kilomètres et les retards supplémentaires, pour étayer et/ou soutenir une décision. Toute fermeture prévue doit être coordonnée à l'avance avec les exploitants des routes utilisées pour l’itinéraire de déviation.

Si cela est techniquement possible, si la circulation est faible et que les routes de l’itinéraire alternatif ne sont pas adaptées au trafic, un système d’alternat de circulation peut permettre au tunnel de rester ouvert.

En cas de fermeture, une bonne préparation préalable est essentielle et peut réduire considérablement les perturbations. La publicité régionale et/ou nationale avant la fermeture est importante (par exemple, télévision, radio, internet, panneaux d'affichage, publication de numéros de téléphone pour les informations et les plaintes).

Une fois le tunnel fermé, des panneaux et des signaux de déviation  doivent être utilisés pour fournir des informations aux usagers le plus en amont possible, avant les points de choix relatifs, qui sont parfois situés à une distance considérable du tunnel. Pour les usagers qui sont relativement proches du tunnel, ils doivent être informés de la fermeture et de l'itinéraire de remplacement avant le dernier point de choix.

Lorsqu'il est inévitable que des travaux de rénovation/mise à niveau doivent être effectués sous circulation, des mesures spécifiques de gestion du trafic doivent être adoptées en amont et à l'intérieur du tunnel. Dans les tunnels à deux ou plusieurs tubes, il est possible de fermer complètement un tube et soit d'établir un trafic bidirectionnel dans l'autre tube, soit d'établir un itinéraire de déviation pour les usagers du tube fermé. Si le trafic bidirectionnel est établi dans l'autre tube, les usagers sont moins gênés, car ils ne doivent pas emprunter un itinéraire de déviation. Cependant, en termes de sécurité, cette solution est loin d'être idéale (et devrait être évitée dans les tunnels à fort trafic) car elle conduit les usagers à conduire dans des directions opposées et donc à un risque accru d'accidents. Ce risque peut être réduit par l'utilisation de PMV et de signaux d’affectation de voies. Dans le cas des tubes à trois voies, la voie centrale devrait, si possible, être maintenue libre de circulation en tant que zone tampon de sécurité. Des mesures supplémentaires de gestion du trafic, telles que la réduction des limites de vitesse et la mise en place d'une distance obligatoire entre les véhicules, devraient également être envisagées.

Lorsqu'un tube n'est pas complètement fermé à la circulation et que de simples fermetures de voies sont mises en œuvre, elles doivent toujours commencer avant l’entrée du tunnel. La circulation doit d'abord être regroupée dans la voie la plus lente, puis déplacée vers la voie disponible sur le lieu d’intervention avant d'entrer dans le tunnel. Dans les approches de tunnels urbains, cela n'est pas toujours possible. Il est préférable que les fermetures de voies se fassent sur toute la longueur du tunnel. Une situation où la circulation est obligée de changer de voie à l'intérieur du tunnel n'est généralement pas recommandée. Toutefois, dans le cas de tunnels plus longs, il peut être avantageux de permettre au trafic de dévier et d'utiliser toutes les voies une fois que tous les chantiers sont dégagés. Une évaluation des risques peut permettre de déterminer la méthode la plus sûre selon le contexte.

Une fois de plus, des mesures supplémentaires de gestion du trafic, telles que la réduction des limites de vitesse et la mise en place d'une distance obligatoire entre les véhicules, devraient également être envisagées.

Des informations complémentaires sur les mesures de gestion du trafic lors de la fermeture des tunnels se trouvent dans le rapport AIPCR 2008R15FR "Tunnels routiers urbains - Recommandations aux gestionnaires et exploitants pour la conception, la gestion et la maintenance
"

Ventilation

Après la construction, la détérioration inévitable des équipements de ventilation des tunnels réduit la capacité du système à maintenir les niveaux de sécurité et de performance requis. En outre, de nouvelles mesures de sécurité peuvent être nécessaires pour des raisons techniques ou en raison de changements dans l'environnement du tunnel. 

L'annexe A.5 "Systèmes de ventilation" du rapport 2012R20 de l'AIPCR Évaluation et amélioration de la sécurité dans les tunnels routiers existants identifie quelques exemples de points faibles pour les tunnels existants, expliquant pourquoi il est souvent nécessaire d'apporter des modifications aux systèmes de ventilation des tunnels existants, notamment les suivants
•    Modifications de la réglementation applicable,
•    Changements dans le type de trafic, soit en raison d'une augmentation du nombre de véhicules, soit en raison d'un changement dans le trafic de marchandises dangereuses,
•    Les nouvelles constructions d'infrastructures à proximité du tunnel, qui influencent sa sécurité ou les procédures d'exploitation. 

En outre, le chapitre 6 "Ventilation" du rapport AIPCR 2016 R19 "Réseaux routiers souterrains complexes", explique les raisons qui rendent la rénovation des systèmes de ventilation des réseaux complexes considérablement plus compliquée que dans les tunnels classiques et la section 3.1 "Aspects généraux pertinents pour la conception et la rénovation" du rapport AIPCR 2008 R15 "Tunnels routiers urbains". Recommandations aux gestionnaires et aux organismes d'exploitation pour la conception, la gestion, l'exploitation et la maintenance" explique certains aspects généraux qui ont également un impact sur la capacité à mener des programmes de rénovation pour ce type d'infrastructure.
 

Impact sur la qualité de l'air extérieur

Dans le domaine des tunnels routiers, la qualité de l’air est traditionnellement considérée en termes de concentrations d’effluents gazeux à l’intérieur d’un tunnel. Toutefois, les concentrations en polluants à l’extérieur d’un tunnel peuvent être un facteur de risque ou d’inconfort pour les riverains. Les concentrations en question décroissent rapidement lorsqu’on s’éloigne d’une tête ou d’un puits d’extraction, en fonction de mécanismes complexes impliquant la vitesse et la direction du vent ainsi que la topographie du voisinage. En conséquence, il est reconnu que la qualité de l’air au voisinage des têtes de tunnel ou d’autres points de rejet est à étudier lorsque le trafic est important et lorsque les ouvrages sont construits en milieu urbain.

À l’aplomb d’un tunnel, la qualité de l’air est généralement meilleure que si une route à l’air libre se trouvait au même endroit. Cependant, aux têtes et puits, de l’air pollué est rejeté lorsqu’un écoulement longitudinal ou transversal est généré par le pistonnement des véhicules et/ou par un système de ventilation. En fonction des concentrations de fond et des autres sources situées à proximité d’une tête de tunnel ou d’un puits, les concentrations de polluants peuvent excéder les limites fixées par les autorités. Dans ce cas, des mesures doivent être prises pour améliorer la qualité de l’air au voisinage du tunnel. Ces mesures peuvent comprendre des travaux de génie civil ou d’équipement, une réglementation de l’usage du foncier autour du tunnel, etc. Le plus souvent, il est possible de réduire les concentrations en polluants grâce à des mesures d’exploitation comme la modification des régimes de ventilation.

L’AIPCR a publié le Rapport technique 2008 R04 "Tunnels routiers : guide pour l'optimisation de l'impact sur la qualité de l'air dans l'environnement", qui se concentre sur les problèmes de qualité de l’air extérieur dus aux tunnels et constitue un guide pour améliorer l’environnement urbain en agissant sur les émissions des véhicules et en modifiant leur distribution spatiale au voisinage du tunnel. Le guide envisage une large gamme de possibilités de conception et d’exploitation pour réduire l’impact des tunnels sur l’air extérieur, comme le choix du meilleur emplacement pour le tunnel, les pentes, le type de ventilation, la gestion des rejets d’air, la gestion du trafic, la maintenance de l’ouvrage et enfin, si nécessaire, les techniques de dépollution de l’air.

Les problèmes environnementaux liés à la ventilation, outre la consommation d'énergie et l'empreinte carbone qui y sont associées, sont liés au rejet localisé et concentré d'air pollué par les têtes et les cheminées. La réduction de leur impact aux abords du tunnel fait partie d'une bonne conception environnementale : voir le point 4.3. "Technique de dispersion de l'air dans les tunnels", section 4.6. "Aspects opérationnels" et l'annexe D "Aperçu de la modélisation de la dispersion dans la conception des systèmes de ventilation" du rapport AIPCR 2008 R04 "Tunnels routiers : un guide pour optimiser l'impact de la qualité de l'air sur l'environnement".

Des informations supplémentaires spécifiques aux tunnels complexes sont disponibles dans la section 8.1 "Qualité de l'air extérieur" du rapport 2016R 19 de l'AIPCR "Tunnels routiers" : Réseaux routiers souterrains complexes". 

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.

Impact sur l’eau

L'impact des infrastructures routières sur la qualité de l'eau peut être très significatif à la fois pendant l'exploitation normale (fuites d'hydrocarbures, usure des pneumatiques...) et en situation accidentelle (déversement de grandes quantités de polluants).

L’existence d’un tunnel modifie peu ce problème. Comme pour toute route, le besoin de traitement des eaux existe (décantation, élimination des polluants) avant le rejet dans le milieu naturel. Quelques éléments spécifiques aux tunnels doivent cependant être pris en compte lors de la conception des systèmes de traitement des eaux. Premièrement, les tunnels doivent être nettoyés régulièrement, jusqu’à une fois par mois pour des tunnels urbains à fort trafic. Cela génère d’importants volumes d’eaux usées contenant des produits de nettoyage. En outre, les tunnels autorisés aux véhicules transportant des marchandises dangereuses sont généralement équipés de caniveaux spécifiques afin de limiter l’épandage de liquides inflammables sur la chaussée. Si un déversement accidentel se produit, le débit de liquide pollué dans ces caniveaux peut être supérieur à ceux rencontrés sur une chaussée routière ordinaire, et le système de traitement des eaux doit être capable de faire face à de tels débits.

Des problèmes très sérieux en lien avec l’eau peuvent être rencontrés durant la phase de construction d’un tunnel, par exemple en ce qui concerne la turbidité des effluents du chantier. Des mesures appropriées doivent alors être prises. Dans certains cas, elles représentent des contraintes et des coûts significatifs pour le chantier. La construction des tunnels et les problèmes associés n’entrent pas dans le champ de compétence du comité PIARC sur l’exploitation des tunnels. Le lecteur se reportera utilement aux recommandations de l’AITES pour de plus amples informations.

L’impact hydrologique est également un aspect à analyser durant le cycle de vie d’un tunnel.
La plupart des impacts sur l’eau des tunnels (et de l’eau sur les tunnel) se produisent lors de la construction, mais certains d’entre eux persistent à plus long terme et peuvent devenir une gêne à l’exploitation et à l’entretien du tunnel. Une attention suffisante doit être prêtée à ces aspects durant les phases de conception de l’ouvrage, afin d’éviter des conséquences néfastes et coûteuses. L’étude détaillée de l’hydrologie de surface et souterraine avant et pendant la construction doit être effectuée. 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.
En théorie, les tunnels peuvent être imperméables (aucune infiltration d'eau, pression hydraulique complète sur le revêtement) ou (semi-)perméables (permettant un certain volume d'infiltration afin d’éviter une trop forte pression sur le revêtement). En pratique, la plupart des tunnels sont perméables pendant leur construction et imperméables ou semi-perméables pendant leur exploitation. En règle générale, l'infiltration d'eau dans les tunnels routiers n'est pas acceptée car elle peut avoir un impact important sur la structure du tunnel et, dans des cas particuliers, provoquer de graves déformations, des déplacements, des tassements et des contraintes indésirables entraînant une détérioration et, dans le pire des cas, l'effondrement des parois et du plafond du tunnel (éclatement et écrasement de la roche nue également). Cela peut aussi avoir un impact sur la fonctionnalité et la durée de vie des installations électro-mécaniques et électriques.
Une infiltration d'eau est tolérée si elle peut être entièrement contrôlée. Cela concerne les tunnels situés dans des zones rurales spécifiques et à très faible trafic. Cela a été fait dans plusieurs tunnels entre 1970 et 2000. Au cours des dernières années, des tunnels creusés dans le rocher ont été construits avec un revêtement intérieur complet ou semi-complet en raison de l'expérience acquise lors de l'effondrement de tunnels, etc. En règle générale (voir les normes nationales et internationales, les réglementations, etc.), tous les tunnels sont aujourd'hui conçus avec des systèmes d'étanchéité totale. 
La figure 1 montre l'infiltration d'eau dans un tunnel construit avec des voussoirs et conçu pour être totalement étanche

Dans les tunnels sans revêtement (ou avec un revêtement perméable), la pénétration de l'eau peut être importante. La figure 2 montre l'eau s'écoulant à travers une couche de basalte perméable, au Canada.
L'assèchement du niveau des eaux souterraines causé par la manière de construire les infrastructures est un sujet qui prend de plus en plus d'importance. L'effet, généralement pas limité à la phase de construction du tunnel, se poursuit durant la phase d’exploitation. Les niveaux d'origine des eaux souterraines baissent irréversiblement, avec un impact sur les puits d'approvisionnement en eau.

L'eau qui pénètre dans un tunnel peut dissoudre l'hydroxyde de calcium présent dans le revêtement en béton, devenant ainsi plus alcaline et provoquant des dépôts solides dans les systèmes de drainage. Cet effet est plus fréquent dans les vieux tunnels dont les systèmes de drainage sont devenus obsolètes. La figure 3 montre l'écoulement de l'eau de drainage et la précipitation des hydroxydes de calcium présents dans le béton d’un tunnel revêtu. La figure 4 montre un effet similaire dans un joint de construction.

 

 

Exploitation durable

La tendance internationale actuelle est d’exiger des exploitants routiers et de leurs autorités de tutelle un usage efficace de l’énergie et l’adoption de méthodes durables pour la construction et l’exploitation des infrastructures routières.

Depuis sa création, l’AIPCR a publié plusieurs rapports visant à améliorer l’efficacité de l’exploitation des tunnels, la réduction des coûts d’exploitation et des impacts environnementaux.

Du fait de l'accroissement de la population mondiale et de la raréfaction de plusieurs ressources naturelles, le développement durable est à juste titre devenu un sujet d'intérêt dans divers domaines de la société au cours des dernières décennies. Le domaine des infrastructures ne fait pas exception.

Pour autant, en la matière, il n'existe que peu de directives et d’exemples de bonnes pratiques spécifiquement dédiées à la durabilité des tunnels routiers.

De plus, jusqu'à présent, l'Association mondiale de la route n'a délivré aucune recommandation relative aux tunnels routiers qui reflèterait l’état de l’art actuel dans divers pays. C’est une situation compréhensible, dans la mesure où les tunnels routiers ne constituent qu'une petite partie de l'ensemble du réseau routier.

D'autre part, lorsque l'on considère que les tunnels routiers sont des ouvrages complexes et coûteux, avec un cycle de vie qui dure normalement plus de 100 ans, il devient clair que le concept de développement durable est ici d'une grande pertinence. Le rapport technique 2016 RXXFR « Exploitation des tunnels routiers : premiers pas vers une approche durable », a ainsi été  produit dans une première étape visant à combler cette lacune.

CONSOMMATION D'ÉNERGIE DURABLE

L'optimisation des coûts d'exploitation d'un tunnel, et en particulier ceux liés à la consommation d'énergie, est une tâche qui doit être entreprise dès les premières étapes de la conception du tunnel. L'AIPCR a montré qu'une part importante des coûts d'exploitation est déterminée par les choix effectués lors des phases de conception et de réalisation (Rapport 05.13.B Bonnes pratiques pour l'exploitation et l'entretien des tunnels routiers).

Il est également important d'adopter une approche globale prenant en compte les trois piliers du développement durable : sociétal, environnemental et économique (rapport 2017R02EN : Exploitation des tunnels routiers : Premiers pas vers une approche durable). Plus précisément, il est important d'éviter de mettre en œuvre une solution avantageuse en termes d'investissement initial, mais qui entraîne une consommation énergétique annuelle excessive.

Cela conduit naturellement à appliquer une approche basée sur le coût de possession du tunnel dans son ensemble, en prenant en compte non seulement le coût initial des équipements, mais aussi les coûts d'exploitation tout au long de la durée de vie prévue du tunnel (Rapport 2016R01FR Meilleure pratique pour l'analyse du cycle de vie des équipements du tunnel). 
 Les équipements présents dans les tunnels étant nombreux, divers et ayant des durées de vie très variables d'une famille à l'autre, il est souvent plus efficace de mener une démarche d'optimisation spécifique pour chaque grande famille d'équipements.

Enfin, si, comme nous l'avons dit, le travail d'optimisation doit être entamé dès les premières phases de conception, les dispositions techniques choisies et les équipements mis en œuvre nécessitent un suivi constant, si l'on veut maintenir leurs performances dans le temps. Une maintenance régulière et approfondie est donc nécessaire pour que toutes les actions entreprises pour optimiser la consommation énergétique d'un tunnel restent efficaces (Rapport 05.13.B Bonnes pratiques pour l'exploitation et la maintenance des tunnels routiers).