Avantages comparés des installations superficielles et souterraines, compte tenu des progrès récents des travaux souterrains Jean PIRAUD ANTEA (Orléans,

Avantages comparés des installations superficielles et souterraines,

compte tenu des progrès récents des travaux souterrains

Jean PIRAUDANTEA (Orléans, France)

Président du Comité technique de l’AFTES

Gestion de l’espace sous la ville Lausanne, EPFL, 24-25 juin 2010

Plan de l’exposé

1. Souterrain/Surface : comparaison multicritère

2. Evolutions constatées depuis 25 ans

3. La variante souterraine s’impose : exemples

4. Atouts particuliers du sous-sol pour l’industrie

J. PIRAUD - Intertunnel - Turin - 10/06/10 2

Propriétés intrinsèques du sous-sol comme espace à aménager

Quelques bons arguments pour « coloniser » le sous-sol :

Beaucoup de qualités Disponibilité : espace proche, facilement accessible et extensible en 3D

(la 3ème dimension n’induit aucun surcoût) Stabilité : tout est solide et très bien protégé vis-à-vis de l’extérieur (et

vice-versa) ; excellente résistance aux séismes Isolement, opacité : pour cacher ce qui est laid, bruyant, malodorant… Qualités thermiques : faible conductivité (=> isoler thermiquement)

forte capacité calorifique (=> stocker le chaud et le froid)

Quelques défauts

• Situation juridique complexe

• Caractère irréversible des aménagements souterrains• Coût d’excavation assez élevé (si on se limite à un seul usage)

3Jean PIRAUD - Lausanne - 24/06/10

Avantages comparés Souterrain/Surface (1/2)

4J. PIRAUD - Intertunnel - Turin - 10/06/10

ACTIVITESCritères environnementaux Critères de sécuritéPréservation du territoire

Pollution atmosph. et visuelle

Bruit Explosion incendie

Vol, guerresabotage

Risques météo

Séismes

Routes

Parkings

Vois ferrées, métros

Commerce, sports, spectacles

Réseaux : eau, gaz, électricité…

Stockage de ressources

Stockage de déchets

Usines et centrales électiques

Installations nucléaires

Installations militaires

Légende

Avantages du souterrainFort Leger Neutre Leger Fort Avantages de la

surface

Avantages comparés Souterrain/surface (2/2)


ACTIVITES

Critères économiquesConstruction Exploitation Maintenance

Routes

Parkings NB : Chaque activité est considérée individuellement, sans souci de mutualisationVois ferrées, métros

Commerce, sports, spectacles

Réseaux : eau, gaz, électricité…

Stockage de ressources

Stockage de déchets

Usines et centrales électriques

Installations nucléaires

Installations militaires

Légende

Avantages du souterrainFort Leger Neutre Leger Fort Avantages de

la surface

Bilan de la comparaison Souterrain / Surface

Critères environnementaux- Souterrain très supérieur pour la préservation du territoire- L’avantage est souvent moins net vis-à-vis de la pollution et du bruit

Critères de sécurité- Aménagements en surface plus sûrs pour les transports (pb = incendie)- Souterrain très supérieur vis-à-vis des risques de vol-guerre-sabotage,

et des risques naturels majeurs (météo, séismes…)

Critères économiques- Souterrain : + cher à la construction, sauf pour activités très techniques- Mais le terrain libéré en surface « n’a pas de prix »- Le souterrain devient moins cher dès qu’on mutualise les usages

Globalement, le souterrain l’emporte d’autant plus que les activités sont plus techniques, donc fermées au grand public


Evolutions récentes du dilemme Souterrain / Surface

Grands progrès techniques des travaux souterrains depuis 25 ans• Tunneliers à confinement => presque plus de « mauvais terrain » • Grands progrès de la vitesse d’avancement (> 400 m/mois en ville)• Meilleure maîtrise des tassements en surface, grâce à :

- Contrôle du confinement + Injections de compensation

- Auscultation automatique en temps réel

- Modélisation 3D de l’interaction sol/structure

Aggravation des contraintes environnementales• Sensibilité accrue de la population vis-à-vis de l’environnement• Durcissement de la règlementation environnementale

D’où : Allongement des délais d’approbation, fragilisation des projets, surcoûts dus aux mesures de protection

Rapprochement des coûts unitaires Souterrain/Surface Pression croissante de l’opinion pour enterrer les infrastructures


Ligne 12 du métro de Madrid (METROSUR)


5 villes nouvelles de la banlieue de Madrid, isolées dans la campagnePopulation totale : 1 million d’habitants => Choix d’une ligne de métro circulaire entièrement souterraine, creusée en 18 mois avec 6 tunneliers simultanés !

L = 40 km28 stations

Ligne 9 du métro de Barcelone


Rocade de 47 km, dont 40 km forés52 stations

Ligne 9 du métro de Barcelone (2/2)


=> Economie considérable sur le coût des stations=> Tracé libéré des contraintes de surface, correspondances optimisées=> La rocade souterraine est utilisable à d’autres fins

Tunnels Ø12 m, creusés au gabarit des stations Voies superposées Quais dans le tunnel Accès par puits Ø25 m

Travaux : 2002-2014

Coût : 6,5 G€

Atouts particuliers du sous-sol pour les activités industrielles

Pour cacher des activités polluantes ou gênantes• Parkings souterrains• Dépôts de pétrole, gaz ou produits chimiques• Stockages temporaires des pluies d’orage (« tunnels-réservoirs » à Paris)• Stations d’épuration des eaux (odeurs…)• Usines de tri et d’incinération des ordures ménagères• Stockages définitifs de déchets ultimes

Pour loger des installations qu’il faut protéger à tout prix • Archives, coffres-forts, trésors historiques• Bases militaires et centres de commandement • Usines et laboratoires exigeant un isolement parfait • Industries potentiellement dangereuses

=> Plus l’enjeu est vital, plus la variante souterraine s’impose


Kansas City : 500 ha d’entrepôts souterrains

12

J. PIRAUD - Intertunnel - Turin - 10/06/10

Entrepôts creusés progressivement dans du calcaire

Matériaux extraits vendus comme granulats à béton

Galeries accessibles horizontalement, par route et voie ferrée

En gris : lieux de stockage utilisés

En bleu : espaces libres, à creuser

Les entrepôts souterrains de Kansas City (USA)


Une entrée du réseau souterrain Des centaines de km de galeries taillées dans le calcaire

Créer de grands volumes souterrains en libérant la surface des villes


Usine de tri et incinération d’ordures d’Issy-les-Moulineaux, près de Paris (500 000 t/an)

• Volume créé en souterrain >> vol. créé en élévation

• Terrain en surface utilisé 2 fois

Usine de traitement d’ordures ménagères d’Issy-les-Moulineaux (ISSEANE)


+ 31 m

Radier drainant à + 1 m

Seine : + 26 m

Jupe injectée jusqu’à - 50 m

Influence du rabattement de la nappe de la Craie : - 50 cm à 1 km

Parois moulées

Etude d’un réacteur nucléaire enterré Projet MYRRHA, à Mol (Belgique)


Variante enterrée sous 20 m de remblai

sableux

Variante profonde(H = 50 m)

Dans d’autres contextes géologiques :

cavernes creusées dans le rocher

Réflexions sur le sous-sol et l’industrie nucléaire

Le sous-sol dans le cycle de l’uranium• Au début : un minerai extrait du sous-sol• A la fin : des déchets radioactifs stockés dans le sous-sol• Entre les deux : qq réacteurs expérimentaux, mais surtout de la

production d’électricité nucléaire

Andreï Sakharov : « Il faut développer l’industrie nucléaire, mais seulement en garantissant une sécurité absolue, ce qui suppose que les réacteurs soient installés en sous-sol »

Pourquoi construire des centrales nucléaires souterraines ?• Stabilité que l’on sait garantir à long terme• Protection absolue contre agressions militaires ou terroristes• Impact très faible sur l’environnement

Pour les nouveaux sites de production d’électricité nucléaire, des variantes souterraines doivent être étudiées


Merci pour votre attentionMerci pour votre attention


Documents

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