Tunnel
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Tunnel est un mot apparu tardivement[1] dans la langue française, emprunté à l'anglais « tunnel » qui dériverait lui-même du français « tonnelle » évoquant la forme du tonneau.
Ici les déplacements animaux et des graines et propagules de végétaux ne sont pas entravée par la route, comme cela aurait été le cas si elle avait coupé la forêt.
Il désigne un passage souterrain.
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[modifier] Définition
Bien que cette définition ne soit pas totalement admise, on considère souvent qu'un tunnel doit être au moins deux fois plus grand qu'il n'est large pour mériter cette désignation. Il doit en outre être fermé de tous les côtés, excepté à chacune de ses extrémités, ce qui le différencie d'un passage en tranchée.
[modifier] Des types de tunnels très variés
Un tunnel peut être utilisé pour permettre le passage de personnes (piétons, cyclistes, trafic routier, trafic ferroviaire, canal).
D'autres tunnels avaient fonction d'aqueduc, construit uniquement pour transporter de l'eau - destinée à la consommation, à l'acheminement des eaux usées ou à l'alimentation de barrages hydroélectrique - alors que d'autres encore sont creusés pour acheminer des cables de télécommunication, de l'électricité, des hydrocarbures etc.
Quelques tunnels secrets ou stratégiques ont été également construit à des fins militaires, pour entrer dans des secteur interdits (Tunnel de Củ Chi au Viêt Nam ou tunnels reliant la bande de Gaza à Israël. Il existe depuis peu des écoducs, tunnels spécifiquement destinés à permettre à des espèces menacées de traverser des routes sans danger.
[modifier] Histoire des tunnels
Diverses installations fortifiées étaient équipées de tunnels plus ou moins secrets permettant à leurs occupants de s'enfuir ou de circuler sans être vus. De nombreux tunnels ont été consruits dans le cadre d'activités minières. C'est le développement du réseau ferroviaire au XIXe siècle qui a entraîné au 19e siècle le percement de très nombreux tunnels pour éviter les rampes importantes (non seulement à cause de la faible adhérence des roues sur les rails, mais aussi du ratio puissance/poids médiocre des locomotives à vapeur). De nos jours, c'est plutôt la nécessité d'avoir le meilleur profil en plan (grands rayons de courbure) pour les rames à grande vitesse qui conduit à la construction de tunnels (le tronçon de LGV Florence-Bologne en construction comporte 73 km de tunnels sur 78 km de longueur totale, la première LGV française Paris-Lyon ne comporte aucun tunnel, mais au prix de rampes sensibles (3.5%). C'est aussi l'encombrement du sol et la difficulté de restructurer l'urbanisme existant dans les agglomérations urbaines qui pousse à l'utilisation du sous-sol, notamment avec les métros malgré le triplement du coût et une certaine claustrophobie des voyageurs.
L'amélioration des moyens techniques, et la pression politique pour faciliter les déplacements, permet d'envisager des ouvrages très ambitieux comme le tunnel sous la Manche, et plus généralement sous les détroits, ou les grands tunnels de base transalpins, en construction (Saint-Gothard) ou en projet (Lyon-Turin, Brenner). Les tunnels longs sont très souvent affectés au chemin de fer (et à ses dérivés comme le maglev) car le risque d'accident est moindre et les longs trajets souterrains seraient fastidieux pour les transports individuels ; en outre, cela évite l'émission de gaz polluants en milieu confiné et simplifie le problème de la ventilation.
[modifier] Construction
Les tunnels peuvent être creusés dans différents types de matériaux, depuis l'argile jusqu'aux roches les plus dures, et les techniques d'excavation dépendent de la nature du terrain.
[modifier] Tranchée couverte
La construction d'une tranchée couverte est assez simple et peut s'appliquer aux tunnels peu profonds. Un fossé est excavé puis recouvert. Les murs de soutènement doivent être mis en place pour éviter que le tunnel ne s'effondre.
Les tunnels peu profonds sont souvent des tranchées couvertes, alors que les tunnels profonds sont excavés, souvent à l'aide de ce qu'on appelle un tunnelier. Pour les profondeurs intermédiaires, les deux méthodes peuvent être utilisées.
[modifier] Tunneliers
Les tunneliers sont des machines qui peuvent être utilisées pour automatiser le processus de percement du tunnel. Il existe une grande variété de tunneliers pouvant être utilisés dans des situations très diverses, allant depuis la roche dure jusqu'à à la terre aquifère molle. Il en existe certains qui sont pressurisés et qui peuvent donc être utilisés sous des nappes phréatiques. L'intérieur du tunnelier est pressurisé, pour compenser la pression exercée par l'eau sur les parois de la machine. Par conséquent, les opérateurs travaillant dans le tunnelier sont soumis à des pression élevées, et doivent subir des cycles de décompression avant de pouvoir retourner à l'air libre, tout comme les plongeurs.
Jusqu'à peu, le plus grand tunnelier jamais construit a été utilisé pour creuser le tunnel Groene Hart (tunnel du cœur vert en hollandais) sur un itinéraire autoroutier aux Pas-Bas. Son diamètre était de 14.87 mètres. [1]
Actuellement, quatre grands tunneliers sont en activité : deux pour le percement du contournement autoroutier de Madrid et deux pour le tunnel Chong Ming à Shanghai. Ces machines font respectivement 15.2 m et 15.4 m de diamètre. Les deux tunneliers espagnols ont été construits par un consortium réunissant Mitsubishi, Dura Fuelgo et Herrenknecht, et le tunnelier chinois l'a été par Herrenknecht.
[modifier] La nouvelle méthode autrichienne
La nouvelle méthode autrichienne (NMA, ou NATM en anglais) s'est développée dans les années 1960. Elle trouve tout son intérêt dans les zones de roches friables. L'idée générale de cette méthode est d'utiliser la roche intacte située à quelques mètres du tunnel pour stabiliser celle qui se situe plus près de l'ouvrage. Pour ce faire, de longues tiges en aciers sont enfoncées dans la roche puis boulonnées.
[modifier] Tunnels sous-marins
Il y a là aussi plusieurs moyens de construire des tunnels sous-marins. La méthode la plus fréquemment utilisée consiste à construire un tube immergé. C'est ce qui a été fait dans le port de Sydney et pour les tunnels de Posey et de Webster qui relient les villes d'Oakland et d'Alameda en Californie aux Etats-Unis.
[modifier] Tunnel, lacets, viaduc ou passage en « déblai/remblai » ? Eléments de choix
Le tunnel quand il est long et percé dans une roche dure ou au contraire à risque de solifluxion, est un investissements très coûteux. Par ailleurs quelques accidents graves (ex : Tunnel du Mont-Blanc) ont rendu son image moins attractive. Cependant dans un contexte difficile (fortes pentes, risque d'éboulement ou de glissements de terrain..) il peut être à terme moins cher et plus sécurisant qu'une longue route en lacets. Et outre une grande sécurité et une protection contre les intempéries (s'il est bien conçu), il présente l'avantage de ne pas couper les corridors biologiques là où ils existent et donc de ne pas contribuer à la fragmentation écopaysagère. De ce point de vue il est préférable au viaduc qui outre son impact paysager, peut affecter les migration d'oiseaux et l'environnement nocturne, s'il est éclairé.
Quand il est court, on l'assimile parfois à un écoduc. Sa construction, qui se fait souvent dans des zones écologiquement sensibles (écosystèmes de montagne) doit s'accompagner d'une bonne étude d'impact et d'une bonne gestion des matériaux extraits et de l'air pollué par les véhicules, le train et le ferroutage étant de ce point de vue des alternatives qui se développent (en Suisse notamment).
[modifier] Tunnel ou pont ? Eléments de choix
Pour traverser une rivière ou un bras de mer, un tunnel est généralement plus coûteux à construire qu'un pont. Il existe cependant beaucoup de raisons de choisir un tunnel plutôt qu'un pont :
- Des considérations de navigation peuvent intervenir dans ce choix. Il est possible d'éviter d'avoir recours à des pont levant ou à des ponts suspendus, en créant des tunnels à certains endroits de la traversée, rendant ainsi le trafic fluvial ou maritime possible.
- Les ponts exigent habituellement sur chaque rivage une plus grande emprise que des tunnels ; dans les secteurs où l'immobilier est particulièrement cher (Manhattan, Hong Kong etc.), c'est un facteur fort en faveur des tunnels.
- Dans le cas du projet Big Dig à Boston, un système de tunnel a été choisi afin d'augmenter la capacité du trafic.
- Un tunnel permet d'éviter des difficultés liées aux marées ou au mauvais temps pendant la construction (comme dans le tunnel sous la Manche de 50 km)
- Pour des raisons esthétiques (préservation de la vue, du paysage)
- Pour des raisons de résistance du sol au poids de l'ouvrage.
- Pour des raisons écologiques. Le tunnel à la différence de la route, d'une voie ferrée, ou de certains ponts n'a pas d'impact en terme de fragmentation écopaysagère ou de pollution lumineuse et le roadkill y est limité si l'entrée des animaux y est limitée par des aménagements adaptés aux ouvertures. Ainsi les mesures conservatoires faisant suite à une étude d'impact peuvent elles se traduire par la construction d'un tunnel. Le ferroutage est une solution permettant (comme dans le tunnel sous la manche) de limiter la pollution de l'air par les micro et nanoparticules.
Il existe de nombreux exemples pour lesquels on a choisi de traverser des rivières ou des bras de mer en construisant un tunnel plutôt qu'un pont : Holland Tunnel, Lincoln Tunnel entre le New Jersey et Manhattan, Westerscheldetunnel aux Pays Bas, tunnel sous la Manche.
[modifier] Alternatives, solutions mixtes ?
- Quelques traversées de fleuves ou de bras de mer combinent les avantages du pont et du tunnel en les faisant se succéder ; on les appelle alors logiquement « ponts-tunnels ». Ce sont par exemple le pont tunnel d'Øresundsbron reliant le Danemark à la Suède, et le Pont-tunnel Louis-Hippolyte-Lafontaine à Montréal.
- Au moins un projet[2] (abandonné) a en Europe envisagé parmi d'autres solutions une autre forme de « pont-tunnel » avec une route en quelque sorte enfermée dans un tunnel, mais posée sur un viaduc, de manière à franchir l'Escaut naturel et l'Escaut canalisé) tout en limitant les impacts des véhicules sur le milieu naturel. Le pont amenait en effet les véhicules directement dans la canopée de deux massifs forestiers, de taille limitée, mais uniques dans cette région particulièrement déboisée. Et il coupait un important couloir de migration animale, avant vocation de corridor biologique de grande valeur (importance européenne) et unique dans la région du projet.. Il s'agissait donc de réduire le bruit et les perturbations liées aux véhihcules et à la lumière. Il était proposé de tester la végétalisation des piles du pont et de l'enveloppe formant le tunnel, ce qui aurait peut-être pu conférer à cette structure une fonction d'écoduc.
[modifier] Tunnels remarquables
- Le plus long tunnel ferroviaire du monde est le tunnel du Seikan, tunnel sous-marin de 53,850 km qui relie les îles de Honshū et de Hokkaidō au Japon.
- Le plus long tunnel ferroviaire du monde en construction est le Tunnel de base du Saint-Gothard, en Suisse, sous les Alpes, 57 km de long, achèvement prévu en 2018.
- Le tunnel sous la Manche ne fait « que » 50,450 km.
- Le tunnel de Lærdal dans l'ouest de la Norvège, entre Lærdal et Aurland, est le plus long tunnel routier du monde (24.5 km).
- Le Tunnel de Hsuehshan est le plus long tunnel routier d'Asie avec 12,90 km.
- En Finlande, l'Aqueduc du Päijänne est le plus long tunnel creusé dans la roche au monde. Ses 120 kilomètres de long approvisionnent la capitale Helsinki en eau potable.
[modifier] Tunnels en milieu urbain
Concevoir un tunnel pour une ville, c'est aussi se soucier de conserver le patrimoine, la paix du voisinage et réduire la pollution.
Plusieurs tunnels ont été construits ces dernières années dans des villes d'Europe: Moscou (Tunnel Lefortovo), Rome (Tunnel Giovanni XXIII), Toulon (Tunnel Nice-Marseille)... Si, au départ on n'y voit que du progrès, à l'utilisation on prend conscience des désagréments: nombreux accidents mortels, pollution sonore...
[modifier] Notes et références
[modifier] Voir aussi
[modifier] Liens internes
- Ouvrage d'art
- Liste des tunnels
- Mécanique des roches
- Intégrité écologique
- Sainte Barbe
- fragmentation écopaysagère
