Case Study

Un tunnel avec excellente isolation acoustique

Les écrans antibruit le long des autoroutes et des voies de chemin de fer sont devenus monnaie courante – et font même parfois partie des mesures obligatoires. Dans les zones d’habitation et de loisirs, la population tient, si possible, à ne pas être dérangée par le vacarme des véhicules ou des trains de marchandises. Mais on parle moins souvent d’isolation acoustique pour les tunnels – à tort, car le bruit produit au niveau des entrées peut rapidement atteindre un volume non accepté dans les aires résidentielles. Une isolation intelligente peut remédier à ce problème, comme le montre l’exemple du tunnel de Wattwil.

Après environ 23 ans d’exploitation, le tunnel de Wattwil, dans le Toggenburg (Saint-Gall), présentait des signes toujours plus manifestes de «vieillissement». Une analyse de son état menée en 2014 a notamment mis en évidence une détérioration de la structure porteuse. Pour éviter que ces dégâts n’empirent, il a été décidé de procéder à une réfection. Le canton de Saint-Gall, responsable de la route de contournement de Wattwil, a confié la conception à l’entreprise Schällibaum AG. Les travaux sur ce tunnel long de 1100 mètres ont finalement été effectués en été 2016. Le béton a dû être doté d’un nouveau revêtement sur toute la longueur de l’ouvrage. Aux deux entrées, la couche de béton avait été attaquée par les chlorures – à cause de l’eau salée projetée en hiver par les véhicules. Pour réparer ce dommage, la couche de béton a été enlevée et remplacée par un nouveau mortier projeté.

Atténuer le bruit aux deux entrées
En cours de conception, le canton de Saint-Gall a également décidé de remplacer le dispositif d’isolation acoustique. Ces mesures consistaient en des caissons antibruit posés aux deux entrées du tunnel – sur près de 45 m à l’entrée nord, en direction de Wil, et près de 20 m à l’entrée sud, en direction de Ricken. Sur ces portions de la construction, les parois étaient entièrement revêtues pour absorber les bruits – à l’exception d’une bande au plafond, où est fixé l’éclairage. «On prévoit toujours des mesures d’isolation acoustique aux entrées des tunnels situés à proximité de zones d’habitation», explique l’ingénieur Andreas Rhyner. Le tunnel de Wattwil fait partie de la route de contournement du chef-lieu de la circonscription du Toggenburg, lequel compte 8500 habitants. Et les entrées se trouvent non loin d’aires résidentielles.
La réfection ne prévoyait à l’origine aucun renouvellement de l’isolation acoustique. Mais l’analyse a montré, poursuit Andreas Rhyner, que les caissons étaient complètement encrassés – et couverts de mousse à l’entrée sud, où une partie du dispositif est exposée aux intempéries. Les travaux ont duré de début juillet à fin septembre 2016. L’ensemble des caissons antibruit a été enlevé en seulement deux jours. Les nouveaux caissons ont également été posés en l’espace de quelques jours sur toute la longueur. Pendant ce temps, le tunnel est resté ouvert à la circulation. Les responsables ont simplement bloqué une voie afin de la mettre à la disposition des acteurs du chantier et il a juste fallu fermer brièvement le tunnel à la fin des travaux, précise l’ingénieur.

Un produit isolant avec bonne protection contre l’humidité
Le bruit est désormais absorbé par 670 caissons revêtus d’aluminium – dans lesquels ont été insérés des panneaux acoustiques PB A 031 de Saint-Gobain ISOVER. Ces panneaux épais de 40 mm ont été découpés en morceaux de 49,7 x 120 cm et recouverts d’un voile noir. Le matériau isolant est protégé à l’avant par les caissons. Mais sur l’autre face, il se trouve directement en contact avec la paroi du tunnel – sans ventilation par l’arrière. Il fallait donc être particulièrement attentif à la qualité du matériau isolant et à celle du voile protégeant aussi contre les moisissures et les insectes. La place manquait pour une ventilation par l’arrière: «Nous aurions dû enlever une partie de la paroi du tunnel», explique Andreas Rhyner – ce qui était hors de question pour le canton de Saint-Gall. Le remplacement de l’isolation acoustique usagée ne devait entraîner aucune autre intervention sur la construction proprement dite.
 
Le recours à une isolation en laine de verre correspondait au souhait explicite du maître de l’ouvrage. «Nous avions fait de bonnes expériences avec la laine de verre, notamment pour la protection contre l’humidité», explique Sandro De Luca, chef de projet à l’Office des travaux publics du canton de Saint-Gall. Vu l’absence de ventilation par l’arrière et le fait qu’une partie des éléments est exposée aux intempéries, ce choix a pris une importance primordiale pour le chantier de Wattwil. Mais l’utilisation de laine de verre pour l’isolation acoustique d’un tunnel était une première pour le canton – et pour Andreas Rhyner lui-même: «Le nom d’ISOVER m’était bien sûr familier, mais je ne connaissais pas très bien les produits», explique l’ingénieur.

Une laine de verre dépassant les exigences
Dans les 670 nouveaux caissons antibruit sont intégrés près de 800 m2 de matériau isolant. Le maître de l’ouvrage exigeait une efficacité correspondant au groupe d’absorption acoustique A3 – à savoir une différence entre le son incident et le son réfléchi DLα de 8-11dB. Grâce aux mesures mises en œuvre et aux excellentes performances du matériau isolant PB A 031, il a même été possible d’atteindre le groupe d’absorption acoustique A4 (différence DLα > 11dB). Les précédents caissons épais de 50 mm présentaient une longueur de 1,5 m pour 0,4 m de hauteur. Les nouveaux éléments standard affichent 2,4 m de longueur pour 0,5 m de hauteur. En raison de la géométrie du tunnel, les éléments situés à l’entrée sud sont, pour certains, plus petits. Le nombre de caissons a pu être réduit d’environ 1200 à près de 670.
Grâce à leur tunnel, les habitants de Wattwil sont à l’abri des nuisances sonores liées au trafic de transit. Grâce aux travaux de réfection, le bruit aux deux entrées est encore mieux absorbé qu’auparavant – et il devrait se passer au moins 25 ans avant que n’intervienne une nouvelle réfection.