Lors de la construction de tunnels en montagne, l'eau qui jaillit du front de taille et l'eau de construction générée lors du creusement deviennent souvent boueuses et sont rejetées lorsqu'elles sont mélangées à la terre fine issue du forage, de l'empilement et du transport des déchets, au ciment provenant de la mise en place du béton et de l'injection de produits chimiques, aux matériaux de scellement, ou encore aux fuites d'huile provenant de divers engins de travaux souterrains. Le volume et la qualité de cette eau boueuse varient selon la taille et la longueur du tunnel, la méthode d'excavation, la géologie, la quantité d'eau de source souterraine, etc. La construction d'un tunnel étant relativement longue, le rejet direct d'eaux boueuses dans les rivières, les lacs, les cours d'eau agricoles, etc., pollue les eaux et nuit au cadre de vie et à l'environnement naturel.
En général, les problèmes environnementaux liés à la turbidité de l'eau lors de la construction d'un tunnel concernent les matières en suspension (MES), le pH (concentration en ions hydrogène) et la teneur en hydrocarbures. Selon le projet de construction, les valeurs réglementaires pour l'eau traitée peuvent inclure la demande biochimique en oxygène (DBO), la demande chimique en oxygène (DCO) et la teneur en chrome. L'eau de source contenant des métaux lourds peut également poser problème. Lors de l'excavation de zones où des eaux usées industrielles se sont infiltrées dans le sol ou de terrains contenant des métaux lourds, une attention particulière doit être portée à la gestion de ces problèmes.
Lors de la planification du traitement des eaux usées, il est nécessaire de définir la quantité d’eaux usées prévue et de comprendre les normes relatives aux eaux usées.
L'eau brute utilisée pour la construction de tunnels se divise en deux catégories : l'eau de source souterraine et l'eau de construction. L'écart entre la quantité prévue et la quantité réelle d'eau de source souterraine est souvent important, ce qui rend difficile une prévision précise de la quantité d'eau brute lors de la planification. C'est pourquoi une méthode est adoptée : un équipement minimal de traitement des eaux turbides est installé dès le début du creusement du tunnel, puis des équipements supplémentaires sont ajoutés à mesure que le volume d'eau de source augmente. De plus, si le volume d'eau de source augmente et que ses composants ne présentent aucun problème, une méthode dite de séparation des eaux claires est souvent adoptée. L'eau claire et l'eau turbide sont séparées, et l'eau claire exempte de terre fine ou de ciment est directement rejetée dans un système séparé.
Avant le début des travaux, il est nécessaire d'étudier la source, la présence et l'étendue des eaux polluées, ainsi que les lois et réglementations applicables et les valeurs réglementaires, et de procéder à un traitement d'épuration approprié avant le rejet des eaux. De plus, la quantité et la qualité des eaux rejetées doivent être mesurées et déclarées conformément à la réglementation, notamment les ordonnances.
Cet article traitera des points à noter et des mesures à prendre lors du traitement des SS, du pH et de la teneur en huile, qui sont généralement considérés comme des sources de pollution de l'eau.
[MES (Matières en suspension)]
La granulométrie des particules de sol contenues dans les eaux usées lors de la construction de tunnels varie selon le type et les propriétés de la roche, la méthode d'excavation et le système de drainage. Les particules fines, comme le limon et l'argile, y constituent souvent une proportion importante. Leur vitesse de sédimentation étant très lente, des traitements physico-chimiques sont appliqués pour les agréger et former des flocs (agrégats floconneux de matières en suspension) afin d'accélérer la décantation. Deux types de floculants sont utilisés : les floculants inorganiques et les floculants polymères. Le floculant inorganique le plus couramment utilisé pour le traitement des eaux turbides lors de la construction de tunnels est le PAC (chlorure de polyaluminium). Les floculants polymères sont commercialisés par de nombreux fabricants sous leurs propres marques. Il existe une grande variété de produits, mais les floculants anioniques sont les plus fréquents. Ces floculants inorganiques et polymères sont souvent utilisés en combinaison afin d'obtenir un effet synergique.
[pH (Potentiel d'Hydrogène)]
Le pH de l'eau de source générée lors de la construction de tunnels se situe généralement entre 6,5 et 7,5, mais il atteint souvent 9 à 13 en raison de l'incorporation de béton projeté, de coulis chimique, etc. Selon la nature de la roche et du sol environnant, l'eau de source peut être fortement acide ou fortement alcaline. Lors du rejet dans les cours d'eau publics, le pH doit être ajusté conformément aux normes de rejet. Cet ajustement peut être effectué avant ou après la séparation par sédimentation. La première méthode est de plus en plus utilisée car le traitement par coagulation peut être réalisé dans la plage de pH optimale. En revanche, dans le second cas, l'eau trouble contient de nombreuses substances qui inhibent la réaction de neutralisation, ce qui entraîne l'utilisation d'une quantité légèrement supérieure d'agent neutralisant. Le dioxyde de carbone est généralement utilisé pour les eaux usées alcalines, mais de l'acide sulfurique dilué peut être utilisé temporairement lorsque le pH est particulièrement élevé. La chaux éteinte ou la soude caustique sont utilisées pour les eaux usées acides.
[Huiles (substances extractibles à l'hexane)]
Lorsque des huiles et des graisses provenant d'engins de forage de tunnels (perforatrices, excavatrices à blocs, locomotives, rails, véhicules de transport de déblais, etc.) se mélangent aux eaux souterraines, leur concentration peut atteindre 10 à 15 ppm. Le principal problème posé par les huiles est la génération d'odeurs désagréables et leur transfert aux produits de la mer. Même de faibles concentrations peuvent provoquer des odeurs, il convient donc d'envisager leur élimination autant que possible. Si des huiles se mélangent à l'eau brute, des absorbants textiles à base de polyéthylène sont utilisés dans le réservoir d'eau brute.
(Référence : « From Investigation and Design to Construction of Mountain Tunneling Methods », Société japonaise de géotechnique)
évaluation environnementale
(évaluation d'impact environnemental)
Aperçu du tunnel Japon-Corée
