Manuel des tunnels routiers
Manuel des tunnels routiers
Les tunnels sont des ouvrages de génie civil relativement coûteux en ce qui concerne leur construction et leur exploitation. Une attention particulière doit être accordée dès le début du projet afin d’identifier les éventuelles optimisations techniques et financières.
Il est recommandé, dès les premières étapes de la conception, de mettre en œuvre un processus comprenant
• la définition détaillée de la "fonction" du tunnel,
• un processus itératif d'"analyse de la valeur" réalisé à toutes les étapes stratégiques du projet, auquel il faut intégrer les différentes étapes de l'analyse des risques,
• l'analyse détaillée et le suivi des risques potentiels lors des phases de conception et de construction. Ces risques potentiels sont liés aux points suivants :
o incertitudes techniques liées notamment à la complexité du sol (incertitudes géologiques et géotechniques),
o incertitudes liées aux prévisions de volume de trafic, qui constituent un risque important concernant les recettes dans le cas de la construction et du financement par "concession",
o incertitudes et risques concernant l'environnement financier, en particulier l'évolution des taux d'intérêt et des conditions de financement et de refinancement. Cet aspect constitue un risque important dans le cas de la construction et du financement par "concession" ou par PPP (Partenariat Public Privé) avec une contribution financière.
Ce processus permettra l'optimisation du projet (coûts de construction et d'exploitation) et une meilleure gestion des risques techniques et financiers, ainsi que du calendrier.
Les coûts de construction des tunnels sont très variables et il est impossible de donner des ratios représentatifs des coûts par kilomètre, car ces ratios peuvent varier dans des proportions importantes (en moyenne de 1 à 5) en fonction notamment :
• des conditions géologiques,
• des difficultés concernant les routes d'accès et les têtes du tunnel,
• de la situation géographique du tunnel : urbain ou non urbain,
• de la longueur du tunnel : en particulier, "le poids des installations de ventilation et des dispositifs de sécurité est plus important pour un long tunnel ; en revanche, tous les travaux concernant les routes d'accès et les têtes ont un impact plus important pour un tunnel court,
• du volume de trafic qui est un facteur déterminant pour le dimensionnement du nombre de voies, ainsi que pour les installations de ventilation,
• de la nature du trafic : en particulier, un tunnel emprunté par des véhicules transportant des marchandises dangereuses nécessitera des dispositions coûteuses pour la ventilation, la sécurité et éventuellement la résistance au feu de la structure ; à l'inverse, un tunnel dédié au transit de véhicules légers uniquement peut permettre des économies importantes en raison de la réduction éventuelle de la largeur des voies, de la hauteur libre et des exigences réduites pour les installations de ventilation,
• de l'environnement du tunnel qui peut entraîner des mesures de protection coûteuses pour en atténuer l'impact,
• des dispositions prises pour la gestion ou le partage des risques de construction,
• de l'environnement socio-économique du pays dans lequel le tunnel doit être construit. L'impact peut atteindre environ 20 % des coûts,
• des méthodes de construction choisies comme étant les plus techniques et les plus viables économiquement. Toutefois, les travaux de tunnel doivent également respecter toutes les exigences externes imposées par les autorités, les parties prenantes et les voisins en ce qui concerne, par exemple, la protection de l'environnement et les aspects de santé et de sécurité pendant la construction.
Tout au plus est-il possible d'indiquer que le coût moyen d'un tunnel habituel, construit dans des conditions géotechniques moyennes, est environ dix fois supérieur au coût de l'infrastructure équivalente construite en plein air (en dehors des zones urbaines).
Le coût de construction d'un tunnel peut se décomposer en trois types de coûts :
• le coût des ouvrages de génie civil,
• le coût des installations d'exploitation, y compris le centre de supervision et l'approvisionnement en énergie à partir des réseaux publics,
• les coûts divers, notamment : les coûts du maitre d’ouvrage pour le développement du projet - la gestion du projet - la conception et la supervision du site - les enquêtes et les investigations sur le terrain - les études environnementales et les mesures d'atténuation - les acquisitions de terrains - les procédures diverses - etc.
Les deux diagrammes ci-dessous présentent des exemples de la répartition des coûts de construction, d'une part pour les tunnels dont les conditions des travaux de génie civil ne sont pas complexes, et d'autre part pour les tunnels dont les conditions des travaux de génie civil sont moins favorables.
Note : ces deux diagrammes montrent l'importance des coûts des travaux de génie civil et illustrent les conséquences d'un quasi-doublement des coûts des travaux de génie civil (diagramme de droite).
Les coûts d'exploitation d'un tunnel peuvent être ventilés en trois types de coûts :
• les coûts de fonctionnement en tant que tels, qui comprennent essentiellement le personnel, l'énergie, ainsi que la gestion et les équipements consommables. Il s'agit de coûts récurrents ;
• les coûts annuels récurrents liés à l'entretien ;
• les coûts des réparations lourdes, ainsi que les coûts de remplacement des équipements en fonction de leur durée de vie et de leur état pendant la durée de vie du tunnel. Ces coûts ne sont pas récurrents et dépendent de l'équipement, de sa qualité et des conditions de maintenance, à partir de la dixième ou douzième année après le début de la période d'exploitation.
Les deux diagrammes ci-dessous représentent des exemples de ventilation (à conditions économiques constantes) des coûts de construction (travaux de génie civil, installations d'exploitation, coûts divers) et des coûts globaux d'exploitation (cumulés sur une durée de trente ans après le début de la période d'exploitation).
Note : ces diagrammes montrent l'importance des coûts d'exploitation et d'entretien et la nécessité de choisir dès les premières étapes de la conception du tunnel les dispositions qui permettent d'optimiser les coûts récurrents d'exploitation et d'entretien.
Cette section concerne les travaux de rénovation ou de mise à niveau qui sont nécessaires pour "passer" à la nouvelle réglementation. Les travaux concernent les modalités d'évacuation, la résistance au feu de la structure, les installations d'exploitation et de sécurité, ainsi que toutes les exigences pour satisfaire aux nouvelles réglementations en matière de sécurité.
Il n'est pas possible de donner des prix statistiques en raison de la diversité des tunnels existants, de leur état, de leur trafic et des exigences plus ou moins importantes des nouvelles réglementations de sécurité qui peuvent varier d'un pays à l'autre.
Les observations faites en France pour cette nature de travaux de mise en conformité avec la nouvelle réglementation, qui ont été réalisés depuis l'année 2000, montrent une grande variation des budgets correspondants avec une fourchette de coûts allant d'environ dix millions d'euros à plusieurs centaines de millions d'euros (il y a eu plusieurs programmes de mise en conformité avec un budget de plus de 200 millions d'euros).
Les tunnels constituent des infrastructures coûteuses en termes de construction et d'exploitation, mais cela est compensé par des avantages économiques, notamment le développement régional, la fluidité du trafic, le confort, la sécurité, la fiabilité des itinéraires (passages de montagne) ainsi que la protection de l'environnement.
Le financement de ces travaux est assuré soit par :
• le "mode traditionnel" : financement et entretien par une autorité publique, les ressources financières provenant alors de la fiscalité publique ou des taxes sur les carburants,
• une "concession" à un organisme privé ou semi-public, qui est chargé de la construction et de l'exploitation du tunnel pendant une période contractuelle. Cet organisme est chargé du financement (souvent en partie par un prêt), qui est compensé par un péage payé par les usagers, qui rembourse les coûts de la construction et de l'exploitation, ainsi que les risques et les frais financiers. Ce type de "concession" peut être accordé par l'implication financière du concédant ou par des garanties particulières (exemple : garantie d'un volume de trafic minimal avec le paiement d'une compensation financière si ce volume de trafic minimal n'est pas atteint),
• "mode mixte" de PPP (partenariat public-privé) ou similaire, qui peut concerner :
o uniquement la construction ou la construction et l'exploitation,
o la construction dans le cadre d'un système "clé en main" dans le cas d'un processus de "conception et de construction",
o le financement partiel ou total.
Le présent manuel ne prétend pas détailler ces différents modes de financement, ni présenter leurs mécanismes, leurs avantages ou leurs inconvénients. Toutefois, il est intéressant de présenter quelques grandes lignes directrices tirées de l'expérience, qui en donnent une première illustration.
Ce mode de financement est largement utilisé. Il permet de développer un projet d'infrastructure dont le financement ne pourrait être obtenu par une "concession" (faute de revenus suffisants provenant de la perception du péage), ou lorsqu'il existe une volonté politique d'éviter un péage.
Il faut cependant que l'autorité publique ait la capacité financière d'assurer ce financement, ou qu'elle ait la capacité d'emprunter de l'argent et de supporter une dette. Les ressources financières proviennent essentiellement de la fiscalité publique ou des taxes sur les carburants et parfois partiellement du péage.
Le financement d'un "tunnel non auto-financé" par une "concession" (avec ou sans participation financière du concédant) est le cas général d'un tunnel faisant partie d'une nouvelle autoroute interurbaine à péage. Les coûts (construction et exploitation) du tunnel sont répartis entre le tunnel et l'infrastructure linéaire en surface. L'expérience montre que le surcoût du péage moyen par kilomètre est accepté par les usagers pour autant que la nouvelle infrastructure apporte une valeur ajoutée suffisante en termes de gain de temps, de service meilleur ou plus fiable, de confort et de sécurité.
Il existe deux grandes catégories de tunnels isolés.
• Tunnels correspondant à une amélioration majeure des conditions de circulation. C'est notamment le cas des tunnels urbains visant à alléger le trafic et à réduire les temps de parcours. L'expérience montre que le financement par "concession" n'est réellement prévisible que lorsque les conditions suivantes sont remplies :
o des volumes de trafic élevés,
o pays à haut niveau de vie et de revenus, permettant des tarifs de péage substantiels, essentiels pour assurer l'équilibre financier,
o gain de temps significatif pour les usagers, qui accepteront en retour un tarif de péage relativement élevé,
o durée de la concession d'une cinquantaine d'années au moins.
• Les tunnels de "développement régional", destinés à franchir un obstacle naturel majeur (chaîne de montagnes - estuaire). Ces obstacles constituent un handicap important pour le commerce. Le volume de trafic initial est généralement relativement faible. La nouvelle liaison avec le tunnel permettra la croissance du trafic, mais une telle évolution est souvent très difficile à prévoir à l'avance, et elle constitue un paramètre de risque financier essentiel pour le financement de la concession. L'expérience montre que le financement par "concession" n'est alors réaliste que lorsque les conditions suivantes sont remplies :
o L'obstacle naturel est important et le tunnel est suffisamment attrayant (gain de temps, niveau de service, service fourni, fiabilité de la liaison) pour attirer tout le trafic existant malgré le péage,
o Participation financière du bailleur de fonds (éventuellement aussi des parties prenantes), soit par une contribution financière, soit par une participation directe à la construction et au financement d'une partie des travaux (par exemple la construction des routes d'accès),
o Garantie d'un volume de trafic minimal par le concédant, avec le paiement d'une contribution financière contractuelle si le volume de trafic minimal n'est pas atteint,
o Les accords contractuels de partage des risques majeurs peuvent mettre en péril le modèle financier s'ils dépassent les limites ou les conditions définies par le contrat,
o Très longue durée de la concession : souvent 70 ans ou plus,
o Garantie financière apportée par le concédant, afin de permettre à l'organisme concessionnaire de bénéficier de conditions de prêts plus favorables sur le marché financier, ce qui peut mieux assurer la faisabilité du montage financier.
• L'éventail des contenus d'un mode PPP est très large et il est difficile d'établir des lignes directrices en raison de l'étendue des possibilités.
• Ce mode de financement engage les autorités publiques à une contribution financière à long terme. Une analyse détaillée est nécessaire pour évaluer l'avantage réel de ce mode de financement par rapport au financement traditionnel. En effet, ce mode de financement contribue très souvent à augmenter le coût global du projet (à fonctionnalité et qualité égales) en raison de la compensation du risque assumé par le développeur.
• Les autorités publiques doivent définir avec soin les fonctions requises du tunnel, ainsi que les objectifs concernant la qualité, le confort, la sécurité, le niveau de service, la durée de vie, le taux de disponibilité, les pénalités, etc. afin d'éviter toute ambiguïté qui pourrait entraîner d'importants malentendus et des dépassements financiers dans le développement du projet.
Imprimer