Tunnel immergé
Le concept de "Tunnels flottants immergés" constitue un système de traversée des voies navigables profondes. Dans les pays confrontés aux besoins de traverser des rivières et des voies d'eau, ce système constitue une alternative aux ponts mobiles ou très hauts ponts permettant la navigation.
La première réalisation de ce type est située en Norvège, à travers l'Hogsfjord.
Les tunnels immergés ont été d'un usage très répandu pendant environ un siècle. Plus de 150 ont été construits dans le monde entier, dont 100 pour des projets routiers et ferroviaires. D'autres furent construits pour des besoins d'adduction d'eau ou pour faire passer des câbles électriques. Les exemples ci-dessous illustrent la diversité des projets qui ont été réalisés.
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Les tunnels immergés ne sont pas adaptés à chaque situation. Toutefois, si de l'eau doit être traversée, ils offrent en général une alternative de faisabilité aux tunnels forés à un coût comparable et ils présentent un certain nombre d'avantages à savoir:
- la section des tunnels immergés peut ne pas être circulaire. Quasiment n'importe quelle section est possible, ce qui rend les tunnels immergés particulièrement attrayants pour les autoroutes de grande largeur ou pour les tunnels combinés route/rail. Ci-dessous figurent quelques exemples de sections.
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- les tunnels immergés peuvent être positionnés immédiatement sous une voie navigable. En revanche, un tunnel foré n'est stable, en général, que si sa couverture est au moins égale à son propre diamètre. Ceci permet des rampes d'accès aux tunnels immergés plus courtes et/ou des pentes d'accès inférieures, ce qui constitue un avantage pour tous les types de tunnels mais plus encore pour les tunnels ferroviaires.
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- les tunnels immergés peuvent être construits dans des conditions géologiques qui écarteraient le creusement mécanisé ou qui le rendraient prohibitif en terme de coûts, c'est-à-dire les dépôts alluvionnaires meubles qui caractérisent les estuaires fluviaux. Ils peuvent également être conçus pour résister aux pressions ou mouvements lors de tremblements de terre, comme l'illustre l'exemple ci-dessous, afin d'être posés sur un sol très meuble dans une zone propice à une importante activité sismique.
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- le creusement mécanisé est un processus continu dans lequel tout problème qui se pose au cours du creusement menace de retarder tout le projet. En matière de tunnel immergé, les trois opérations qui ont lieu - dragage, construction des caissons et installation de ceux-ci - peuvent avoir cours simultanément, ce qui réduit considérablement les risques du programme. En partie pour cette raison, un tunnel immergé prend moins de temps à construire que le tunnel foré équivalent.
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Techniques de construction:
Une fois terminé, un tunnel immergé ne diffère pas, du point de vue opérationnel, d'un tunnel d'un autre type. Cependant, sa construction a été complètement différente. La technique est expliquée ci-après.
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Les caissons:
Les caissons du tunnel sont construits au sec, par exemple dans un bassin de bétonnage, un chantier de fabrication, une barge ou une usine. Les extrémités du caisson sont alors provisoirement étanchéisées au moyen de cloisons étanches.
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Chaque caisson de tunnel est transporté sur le site de l'ouvrage, habituellement par flottaison, occasionnellement sur une péniche ou avec l'assistance de grues.
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Le caisson de tunnel est déposé sur le fond de la tranchée creusée.
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Le nouveau caisson est placé contre le caisson précédent sous l'eau. L'eau est ensuite pompée d'entre l'espace se trouvant entre les cloisons étanches. La pression de l'eau sur la face libre du nouveau caisson comprime le joint caoutchouté entre les deux caissons, ce qui assure une jonction étanche.
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Un lit de remblais est posé de part et d'autre et au-dessus du tunnel afin de combler la tranchée et enterrer définitivement celui-ci tel que le montre l'illustration.
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Les ouvrages d'approche peuvent être construits préalablement, après ou simultanément au tunnel immergé afin de s'adapter aux circonstances locales.
Problèmes particuliers:
Les tunnels immergés sont parfois perçus par les néophytes de cette technologie comme "difficiles" en raison de la nécessité d'effectuer des opérations maritimes. Pourtant, en réalité, cette technique est souvent moins risquée que le creusement mécanisé et leur construction peut être mieux contrôlée. Les opérations maritimes, bien que peu familières à beaucoup d'entre nous, ne posent pas de difficultés particulières. Les problèmes perçus incluent:
- dragage: la technologie des dragages s'est considérablement améliorée au cours des dernières années et il est à présent possible d'extraire une large variété de matériau sous-marin sans effets secondaires sur l'environnement de la voie navigable.
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- interférence sur la navigation: sur les voies navigables très fréquentées, on suppose parfois que la construction d'un tunnel immergé ne serait pas applicable parce qu'elle interfèrerait sur la navigation. En fait, on a réussi à construire des tunnels immergés à travers des voies navigables extrêmement fréquentées sans problèmes majeurs.
-étanchéité: on suppose souvent que le processus de construction d'un tunnel dans l'eau, plutôt que celui du creusement d'un tunnel dans le sol sous l'eau, va accroître la probabilité de fuites. En fait, les tunnels immergés sont presque toujours beaucoup plus étanches que les tunnels forés grâce à la construction en surface des caissons. Les jonctions sous l'eau entre caissons dépendent de joints caoutchoutés robustes qui se sont avérés efficaces dans des dizaines de tunnels construits à ce jour.
Quand choisir un tunnel immergé?
Chaque fois qu'un besoin de traverser une rivière se fait sentir, un tunnel immergé devrait être pris en considération. Le choix final du type de traversée dépend de nombreux facteurs. Le tableau ci-dessous donne une indication des circonstances qui plaident en faveur de la construction de tunnels immergés.
- tracé: les tunnels immergés peuvent être construits à faible profondeur, permettant des longueurs plus courtes et des tracés plus plats que pour les tunnels forés.
section: les sections des tunnels immergés sont très polyvalentes, ce qui rend l'usage de ces tunnels particulièrement adapté aux autoroutes de grande largeur et aux traversées de transport combiné route/rail.
profondeur d'eau: généralement construits entre 5 m et 30 m de profondeur d'eau bien que des projets jusqu'à 100 m de profondeur ont été proposés. La technologie du tunnel flottant submergé rendra la profondeur d'eau immatérielle.
conditions géologiques: la plupart des types de sols peuvent être négociés, y compris les alluvions meubles. Les conditions inadaptées au creusement mécanisé ne posent habituellement pas de problèmes. La conception de tunnels immergés en zones de tremblements de terre est parfaitement faisable.
disponibilité foncière: les tunnels immergés sont souvent préfabriqués loin du site d'immersion définitif, ce qui permet l'installation des caissons dans des endroits extrêmement embouteillés (donc urbains) où il n'y a pas de terrains disponibles à proximité.
reconquête de terrains: les opérations de dragage sont l'occasion de réaménager les rives fluviales et les côtes dans le cadre de la construction d'un tunnel immergé. Par exemple, les tunnels immergés sont souvent associés à des projets de reconquête de terrains.
Un développement : le tunnel flottant submergé:
La construction traditionnelle de tubes immergés se traduit par un tunnel enterré sous la voie navigable traversée. Un développement possible -le tunnel flottant submergé- consiste à suspendre un tunnel au sein de la voie d'eau, soit en ancrant un tube flottant au lit de la voie navigable par des attaches soit en suspendant un tube plus lourd que l'eau à des flotteurs.
Cette technique n'a pas encore été réalisée mais un projet est en phase d'études en Norvège. Le tunnel flottant submergé permet la construction d'un tunnel dont le tracé est à faible profondeur mais dans des eaux très profondes, là où toute alternative est techniquement difficile ou d'un coût prohibitif. Parmi les applications les plus probables de cette technique figurent les traversées de fjords, des canaux maritimes étroits et profonds et des lacs de grande profondeur.
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