Fiche 3 : L`espace souterrain

FICHE N° 3 / 15.05.2012 Mieux gérer les ressources du sous-sol urbain
Service de géologie sols et déchets
022 546 70 70
L'ESPACE SOUTERRAIN
La valorisation de l'espace souterrain est une
valeur structurante tout à fait concordante avec
la notion de "ville compacte". Elle postule
d'affecter en sous-sol toute installation ne
nécessitant pas expressément la lumière du
jour ou une situation à niveau.
• En Suisse, dans les outils
d'aménagement, la troisième dimension
n'apparaît que pour mentionner le gabarit
maximum autorisé ou le nombre d'étages
souterrains et l'affectation (parking).
• On distingue les infrastructures linéaires
verticales (forage, sondes
géothermiques), linéaires horizontales
(métro, tunnels) et ponctuelle (sous-sol,
parking).
• A Genève, 55% des espaces souterrains
sont des parkings.
• Une spécificité du sous-sol et de son
exploitation est l'aspect définitif d'une
intervention: il est très difficile de
retourner celui-ci à son aspect originel,
d'où la nécessité d'une gestion
coordonnée.
A ce jour, l'espace sous-sol est déjà largement
utilisé pour des utilisations admises.
Notamment et en premier lieu, les
infrastructures de transport - ainsi que
l'entreposage - utilisent le sous-sol depuis
longtemps. Plus récemment, les infrastructures
nécessitant protection, sécurité ou secret ont
également été construites en sous-sol. Enfin et
de manière plus contemporaine, cette nouvelle
dimension urbaine s'est ouverte aux espaces
publics et commerciaux, comme l'illustre la
ville souterraine de Montréal ou les très
nombreuses galeries marchandes de Tokyo.
Ville souterraine de Montréal
(photo : Vincent Nageotte)
Aujourd'hui, la troisième dimension se révèle
être un atout majeur pour le processus de
densification cher aux politiques publiques: elle
permet de concentrer des activités qui ne
nécessitent pas d'être en surface, libérant des
espaces pour des lieux de vie et diminuant le
mitage du territoire. Ainsi, le développement
est plus durable.
L'espace sous-sol est une dimension encore
clairement sous-exploitée à Genève. Ses
qualités sont souvent méconnues: sécurité et
discrétion, confort thermique, coûts à
l'exploitation et entretien faibles, isolé du bruit,
protégé contre l'aléa climatique.
Représentation des accélérateurs du CERN.
Connu mondialement, ce centre de recherche est
l'exemple le plus emblématique d'une utilisation de
l'espace sous-sol à Genève.
Le CEVA.
La liaison ferroviaire CEVA est prévue en sous-sol
sur une majeure partie de son parcours.
©SITG

FICHE N° 3 / 15.05.2012 Mieux gérer les ressources du sous-sol urbain
Service de géologie sols et déchets
022 546 70 70
D'autres villes ont exploré cette voie avec
succès: Paris et sa pyramide du Louvre,
Montréal et ses 2000 commerces (soit la
moitié du total), Helsinki et ses piscines
municipales. Le sous-sol peut y être
rassembleur, exemplaire et même
emblématique.
Piscine d'Itäkeskus, Helsinki
La difficulté d'entreprise en sous-sol est très
largement conditionnée par la qualité de celui-
ci. L'exemple ci-dessus, creusé dans un
matériau rocheux, montre une excellente
stabilité à l'exploitation, permettant de grandes
portées et peu de soutènement. Par contre, la
creuse peut se révéler plus difficile dans un
matériau meuble qui lui exigera de gros efforts
de soutènement. Ainsi, la portance, le
soutènement, l'étanchement, les méthodes
d'excavation sont autant de critères qui
influenceront fortement la faisabilité de
création d'un espace souterrain de qualité.

FICHE N° 3 Mieux gérer les ressources du sous-sol urbain
Service de géologie sols et déchets
022 546 70 70
L'ESPACE SOUTERRAIN
Ressource
impactante Espace souterrain Géomatériaux Eaux souterraines Géothermie
Conflits
• Congestion
(comme en
surface) imposant
la réalisation d'une
image directrice,
d'un plan directeur
à l'instar d'un projet
d'urbanisme
• Subsidence, par
création de volume
à proximité d'autres
structures
(foisonnement,
décompression des
murs de la fouille)
ou par pompage de
rabattement
- • Infiltration dans les ouvrages souterrains. Conséquence du
rebond hydrogéologique (processus temporel lié à
l'urbanisation: 1. surexploitation de l'eau souterraine, 2.
déplacement des captages en périphérie, 3. remontée de la
nappe sous la ville historique) ou corolaire d'effet barrages.
Ces inondations impliquent des pompages souvent
importants et donc surchargent les réseaux d'évacuation,
facilitant les inondations météoriques (feedback positif). Le
gel peut-être un facteur aggravant
• Surpression hydrostatique par augmentation de la poussée
d'Archimède en cas de levage du niveau piézométrique.
Cela peut entraîner des surpressions (le bâtiment "flotte")
résultant en déstabilisation, fissures, voire écroulement
• Sous-pression hydrostatique par réduction de la poussée
d'Archimède en cas d'abaissement du niveau
piézométrique. Cela peut entraîner des sous-pressions (le
bâtiment "poinçonne") résultant en déstabilisation, fissures,
voire écroulement. L'effet est également très fort sur les
terrains qui montrent un effet de subsidence, augmenté par
l'hydrocompaction (dissolution du ciment du sol)
• Corrosion des infrastructures par remobilisation de polluants
anthropiques, entraînant la corrosion des bétons par les
sulfates ou de l'acier par les chlorures, ou modification de la
physique de l'eau (turbidité, pH, etc.) qui entraîne des
dommages (aux pompes, etc.)
• Conflit d'espace. Dans le cas de
présence d'une installation
géothermique, il n'est plus possible
d'utiliser l'espace pour une autre
utilisation
• Altération des propriétés physiques
des sols par perturbation thermique.
Ceci est particulièrement noté dans
le cas d'utilisation de géostructures
porteuses. Les effets sont le
soulèvement du pieu, le changement
du frottement latéral, la dilatation
• Dessiccation, tassement différentiel
et gel du sol par altération de la
température du terrain, ce qui
entraîne un dommage aux
installations
• En cas de système ouvert (doublet),
les incidences sont liées à la
modification du niveau piézométrique
essentiellement (voir colonne ci-
contre). Les perturbations
thermiques sont également à
prendre en compte, bien que
moindres que dans un système
fermé (ci-dessus).
Espace souterrain (ressource impactée)
Synergies
- • Opportunité de développement en sous-
sol lors de l'exploitation de
géomatériaux. Par exemple occupation
de carrières pour une installation, de
fouille pour un sous-sol ou entreposage,
etc. Dans ce cas, un espace souterrain
est dégagé à moindre coût
- -