ACV d’ouvrages de construction souterrains

2.2.1. Champs d’étude

Dans le cadre du travail du Centre d’étude des tunnels en France (CETU), une identification et quantification des différentes contributions d’un tunnel dans les projets d’infrastructures ont été menées grâce aux outils multicritères comme les grilles d’évaluation. Ainsi, l’adaptation de la grille RST0239 au champ des tunnels est étudiée en l’appliquant sur des projets réels, en prenant en compte

le choix des solutions techniques adoptées. Les tunnels sont normalement limités par des considérations économiques et géologiques. Les impacts environnementaux peuvent être limités et compensés en prenant en totalité l’ensemble du cycle de vie, parce qu’il y a d’autres ressources éventuelles (énergie géothermique, eaux souterraines, etc.) qui peuvent être disponibles pour exploitation.

Dans la procédure de prise de la décision, les maitres d’ouvrages ont besoin d’informations concernant les impacts environnementaux. Le CETU applique actuellement l’ACV afin de comparer les impacts environnementaux potentiels des solutions techniques de l’excavation, du soutènement et du revêtement du tunnel [D’Aloia et al, 2010]. Cette approche doit être complétée par des considérations socioéconomiques où plusieurs indicateurs spécifiques aux tunnels peuvent être identifiés, par exemple : les effets nuisibles pour les riverains lors des phases de construction et d’exploitation.

2.2.2. Unité fonctionnelle et phases de cycle de vie

Stripple a évalué la performance environnementale des tunnels typiques qui font partie d’une infrastructure ferroviaire de 190 km en Suède, ce projet comprend 90 ponts, 16 tunnels [Stripple et

al, 2010]. L’unité fonctionnelle concernant les tunnels ferroviaires construits était «réaliser 1km de

tunnel » avec prise en compte des phases de construction, d’exploitation et de maintenance pour une durée de service de 60 ans. Des sous-unités fonctionnelles ont été définies pour la construction « excaver un m3 de matériaux » et pour l’usage du système de transport « transporter une personne par kilomètre ou un tonne par kilomètre ».

Dans une étude d’ACV comparative entre un pont et un tunnel, [Boulenger, 2011] a donné un exemple d’unité fonctionnelle dans le cas d’un tunnel : « permettre de faire passer pendant un certain nombre d’années un flux de véhicules d’un point A à un point B, où la distance de référence est de X km », indiquant que la distance de référence n’est pas forcément la distance directe. Il a choisi une unité fonctionnelle pour la comparaison entre le pont et le tunnel comme suit : « construire une structure de 1km de longueur et trois voies de circulation dans chaque sens, permettant de passer un trafic annuel de AADT40 = 1600 véhicules par jour ».

L’application de l’ACV au creusement des tunnels a fait l’objet de plusieurs études. Pour la méthode traditionnelle (attaques ponctuelles et à l’explosif) [Huang et al, 2015] a précisé l’unité fonctionnelle pour la construction du tunnel comme suit : « l’excavation d’un mètre de tunnel creusé en méthode traditionnelle ». Cette unité fonctionnelle lie également la quantité de l’explosif (kg/m³) demandé

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Grille développée par le CERTU anciennement qui est devenu une partie du CEREMA : (http://www.est.cerema.fr/la-grille-rst-02-a2336.html)

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pour exploser les roches à un degré demandé de fragmentation (50% des roches est taillé de moins de 250mm [Zare, 2007 ; Zare et al, 2013]).

D’autres études ont également appliqué l’ACV au creusement en méthode traditionnelle [D’Aloia et

al, 2010 ; D’Aloia et al, 2012] les unités fonctionnelles dans ces deux études étaient respectivement :

« le passage d’un côté à l’autre par un tunnel » ; « Assurer la continuité d’un itinéraire routier par une traversée souterraine ». Une autre étude menée sur un creusement tunnelier [D’Aloia et al,

2015] a indiqué que plusieurs unités fonctionnelles peuvent décrire l’ensemble des solutions

techniques, elles sont utilisées pour présenter les résultats et systématiser l’approche, elles sont de type : « 1 mètre linéaire de « profil type » pour un trafic et un environnement géologique donnés et une durée d’exploitation de 100 ans ».

Le cycle de vie des ouvrages souterrains ne prend pas en considération une phase de fin de vie, considérant qu’elle est une phase de fin d’exploitation ; [D’Aloia et al, 2012] a défini les phases du cycle de vie du tunnel comme suit :

- La réalisation ou construction : elle comprend la production des matériaux ; On distingue les étapes suivantes liées à la réalisation d’un tunnel : Le creusement ; Le soutènement ; L’étanchement ; Le drainage ; L’assainissement ; La plate-forme ; Le revêtement. Cette décomposition permet de présenter les résultats en distinguant les impacts des matériaux mis en œuvre au cours de ces différentes étapes de réalisation du génie civil.

- L’exploitation : elle comprend l’entretien du génie civil, et la maintenance et le renouvellement des équipements, ainsi que les interventions d’exploitation ;

- La réhabilitation : cette étape éventuelle entre deux étapes d’exploitation permet de revoir l’usage du tunnel de façon majeure ;

- La fin de vie : elle est la fin d’exploitation, dans cette étape on peut imaginer qu’un projet futur réutiliserait le tunnel fermé à l’exploitation pour éviter les impacts liés à un nouveau creusement. L’absence d’une réelle fin de vie d’un tunnel pourrait conduire à une fin définitive d’exploitation après plusieurs phases d’exploitation et des phases plus lourdes de réhabilitation.

2.2.3. Système, Limites et données prises en compte

Dans l’étude menée par Stripple pour évaluer les infrastructures et les systèmes du transport de la ligne ferroviaire Bothnia – Suède, le système évalué prend en compte à la fois la construction et l’exploitation de l’infrastructure ferroviaire et la fabrication et l’exploitation du système du transport utilisé [Stripple et al, 2010]. Plusieurs DEP ont été réalisées pour ce projet d’infrastructure, y compris des tunnels. Dans les DEP des tunnels, la piste des rails, les réseaux électriques et les systèmes de signalisation et de télécommunication ont été exclu du système. Concernant la partie souterraine de cette étude, le système évalué a pris en compte :

- Dans la phase de construction : L’excavation des roches et du sol, le forage, déforestation, les services des routes, la ventilation, l’injection du ciment, le boulonnage, la projection du béton, les réseaux de drainage et d’assainissement, les pare-feu, les têtes du tunnel, les gaines des câbles, systèmes d’eaux d’extinction d’incendies, les équipements intérieures. - Dans la phase d’exploitation : Eclairage, les mesures de protection contre les incendies,

l’exploitation des systèmes électroniques et d’électricité.

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Dans le système d’évaluation d’un projet d’aménagement souterrain, il faut prendre en compte les différentes fonctions (surface et sous-sol) qui peuvent être en interaction, quel qu’en soit l’objectif. Pour cela l’identification des frontières du système complet peut comprendre trois parties, une partie souterraine, une partie aérienne et la troisième représente l’interaction entre les deux parties précédentes.

Ce découpage est de caractère « spatial », il permet de faciliter le fait d’associer les impacts à un sous-système précis, en prenant en compte qu’un sous-système ne peut être seul, mais il est complémentaire avec les autres sous-systèmes. Des indicateurs pourraient être spécifiques à chaque sous-système selon la fonction et la population occupant l’espace.

2.2.4. Evaluation de l’impact environnemental

Dans la littérature, les indicateurs calculés étaient associés à des thèmes environnementaux définis, le Tableau 9 capitalise ces plusieurs thèmes selon la référence bibliographique, ainsi que la méthode du calcul utilisé pour calculer l’indicateur environnemental associé.

Tableau 9: Thèmes environnementaux évalués dans la littérature et leur méthode d'évaluation utilisées

Thème environnemental NF EN 15804+A1 [AFNOR, 2014a] [Peuportier , 2001] [Boulenger, 2011] [Miliutenko et al, 2012] [Huang et al, 2015] Consommation des ressources d’énergie énergétique Méthode non définie CED Méthode

non définie CED

Indicateur non défini Production de déchets Méthode non définie CML Indicateur non défini Indicateur non défini Indicateur non défini Ecotoxicité Indicateur non

défini CML

Indicateur non défini

Indicateur

non défini ReCiPe Toxicité humaine Indicateur non

défini CML

Indicateur non défini

Indicateur

non défini ReCiPe Acidification des sols

ou de l’eau CML CML

ReCiPe Indicateur

non défini ReCiPe Réchauffement climatique CML CML ReCiPe ReCiPe ReCiPe Eutrophisation CML CML Indicateur non défini Indicateur non défini Indicateur non défini Occupation du sol Méthode non

définie Indicateur non défini Indicateur non défini Indicateur non défini Indicateur non défini Formation d’ozone photochimique CML CML ReCiPe Indicateur

non défini ReCiPe Epuisement des ressources abiotiques CML Indicateur non défini ReCiPe Indicateur non défini Indicateur non défini Appauvrissement de la couche d’ozone CML CML ReCiPe Indicateur non défini Indicateur non défini

Ce tableau représente la base qui sert à choisir les indicateurs et ses méthodes de calculs pour ce travail.

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