Lorsque les équipements du tunnel ne répondent plus aux besoins de l'exploitant ou des usagers du tunnel ou lorsque les exigences réglementaires ou les caractéristiques du trafic ont changé, il peut être nécessaire de remettre le tunnel à niveau.
La nécessité de travaux planifiés à l'avance peut être la conséquence, par exemple, de nouvelles exigences réglementaires ou de possibilités d'améliorer l'équipement, sa fonctionnalité, sa sécurité ou son efficacité énergétique, ou de réduire les interventions de maintenance préventive. Un autre besoin est la nécessité occasionnelle de remplacer l'équipement qui s’est détérioré avec l'âge. Les travaux importants seront généralement traités comme des projets spéciaux.
Les activités de remise à niveau peuvent consister en :
• L’amélioration de la ventilation pour faire face aux nouvelles exigences, que ce soit à l'extérieur ou à l'intérieur du tunnel ;
• L'installation de nouveaux équipements dotés de nouvelles technologies, de meilleures performances et/ou d'un coût de maintenance plus faible (le coût peut cependant augmenter en raison de l'installation de systèmes supplémentaires), par exemple de nouveaux systèmes de contrôle et d'acquisition de données (SCADA) plus innovants, peuvent être utiles à l'exploitant ;
• La coordination du tunnel avec le réseau routier adjacent en ce qui concerne l'exploitation, l'information et le contrôle du trafic ;
• Des réparations ou modifications structurelles ;
• L’amélioration des voies d'évacuation ou des voies de secours (modifications structurelles et/ou signalisation).
Ce chapitre du manuel est divisé en six pages :
• Planification générale
• Questions de sécurité
• Questions environnementales
• Organisation des chantiers de travaux
• Gestion du trafic
• Questions relatives à la ventilation.
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" .
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.
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".
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
"
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.