Manuel des tunnels routiers

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1.5. Coûts de construction - exploitation - mise à niveau - aspects financiers

1.5.1 Avant-propos

Les tunnels sont des ouvrages relativement coûteux en construction et en exploitation. Une attention particulière doit être apportée dès le début du projet afin de veiller à toutes les optimisations techniques et financières possibles.

Il est recommandé de mettre en place dès l'amont un processus comportant :

  • la définition détaillée de la « fonction » du tunnel,
  • un processus itératif « d'analyse de la valeur », réalisé à toutes les phases stratégiques du projet, auquel il convient d'intégrer les différentes étapes d'analyse des risques,
  • une analyse détaillée et un suivi des risques potentiels en phases d'études et de construction. Ces risques potentiels sont liés :
    • aux incertitudes techniques relatives notamment à la complexité du sous-sol (incertitudes géotechniques)
    • aux incertitudes relatives au trafic, qui constituent un risque important concernant les recettes dans le cas d'un mode de construction et financement par une « concession »,
    • aux incertitudes et aléas concernant l'environnement financier, et notamment l'évolution dans le temps des taux et conditions de financement et de refinancement. Cet aspect constitue un risque important dans le cas d'un mode de construction et de financement par « concession » ou par PPP avec apport financier.

Ce processus permettra d'optimiser le projet (coûts de construction et d'exploitation) et de mieux maîtriser les aléas techniques, financiers et de délai.

1.5.2 Coûts de construction

1.5.2.1. Ratios kilométriques

Les coûts de construction de tunnels sont très variables, et il n'est pas possible de donner des ratios de coûts kilométriques représentatifs, car ces ratios peuvent varier dans des proportions importantes (en moyenne de 1 à 5) en fonction notamment :

  • des conditions géologiques,
  • des difficultés des accès ou des têtes de tunnel,
  • de la localisation géographique du tunnel : urbain ou non urbain,
  • de la longueur du tunnel : en particulier le « poids » de la ventilation et des dispositions de sécurité est plus important pour un tunnel long - a contrario tous les ouvrages d'accès et de têtes ont un impact important pour un tunnel court,
  • du volume de trafic, qui est déterminant pour le dimensionnement du nombre de voies, ainsi que pour celui des installations de ventilation,
  • de la nature du trafic : en particulier un tunnel traversé par des transports de marchandises dangereuses nécessitera des dispositions coûteuses de ventilation, de sécurité, et le cas échéant de renforcement de la résistance de la structure au feu - a contrario un tunnel dédié au passage de véhicules légers peut permettre des économies très importantes du fait de la réduction possible de la largeur des voies, de la hauteur libre, et de besoins plus réduits dans le domaine de la ventilation,
  • de l'environnement du tunnel, qui peut conduire à réaliser des dispositions coûteuses de protection ou de réduction des impacts,
  • des dispositions prises pour la gestion ou le partage des risques de construction,
  • de l'environnement socio-économique du pays dans lequel le tunnel est à réaliser : l'impact peut atteindre environ 20%.

On peut tout au plus indiquer que le coût moyen d'un tunnel courant, réalisé dans des conditions géotechniques moyennes est de l'ordre de dix fois celui d'une infrastructure équivalente réalisée à l'air libre (hors zone urbaine et non compris ouvrages d'art non courants).

1.5.2.2. Décomposition des coûts de construction

Les coûts de construction d'un tunnel peuvent être décomposés en trois natures de coûts :

  • les coûts de génie civil,
  • les coûts des équipements d'exploitation, y compris le poste de supervision et l'amenée d'énergie,
  • des coûts divers comportant notamment : maîtrise d'ouvrage - maîtrise d'œuvre - sondages de reconnaissances - études environnementales et mesures compensatoires - foncier - procédures diverses - etc.

Les deux graphiques ci-dessous montrent des exemples de répartition de ces coûts de construction d'une part pour des tunnels dont les conditions de génie civil ne sont pas complexes, et d'autre part pour des tunnels dont les conditions de génie civil sont moins favorables.

Fig. 1.5.1 : Décomposition des coûts de construction

Nota : ces deux schémas montrent l'importance des coûts de génie civil lors de la construction d'un tunnel et illustrent les conséquences d'un quasi-doublement des coûts de travaux de génie civil dans le cas du schéma situé à droite.

1.5.3 Coûts d'exploitation

Les coûts d'exploitation d'un tunnel peuvent être décomposés en :

  • coûts d'exploitation proprement dit, qui comportent essentiellement les frais de personnel, les coûts d'énergie, ainsi que les frais de gestion et le matériel courant. Il s'agit de coûts récurrents,
  • les coûts annuels récurrents de maintenance,
  • les coûts des grosses réparations, ainsi que les coûts de remplacement du matériel en fonction de sa durée de vie et de son état au cours de la vie du tunnel. Ces coûts ne sont pas récurrents et interviennent selon le matériel, sa qualité et les conditions de maintenance, à compter de la dixième ou douzième année après mise en exploitation.

Les deux schémas ci-dessous montrent des exemples de la répartition (à conditions économiques constantes) des coûts de construction (génie civil - équipements d'exploitation - divers), ainsi que des coûts globaux d'exploitation (cumulés sur une durée de trente ans après la mise en service du tunnel).

Fig. 1.5.2 : Décomposition des coûts sur une période de 30 ans

Nota : ces schémas montrent l'importance des coûts d'exploitation et de maintenance, et la nécessité dès la conception de l'ouvrage de retenir des dispositions qui permettent d'optimiser les coûts récurrents d'exploitation et de maintenance.

1.5.4 Coûts de travaux de mise à niveau

Il s'agit de travaux de rénovation de tunnel rendus nécessaires par la « mise à niveau » des dispositions d'évacuation, de la résistance de la structure, ainsi que des équipements d'exploitation et de sécurité pour satisfaire aux nouvelles réglementations dans le domaine de la sécurité.

Il n'est pas possible de donner des prix statistiques dans ce domaine compte tenu de la diversité des tunnels existants, de leur état et de l'exigence plus ou moins importante des nouvelles normes de sécurité propres à chaque pays (en complément des normes internationales).

Les constatations faites en France sur les travaux de « mise à niveau » qui ont été lancés il y a une dizaine d'années, montrent une très grande diversité des budgets correspondants, compris entre une dizaine de millions d'euros et plusieurs centaines de millions d'euros (plusieurs opérations supérieures à 200 M€).

1.5.5 Aspects relatifs au financement

Les tunnels constituent des infrastructures onéreuses en termes de construction et d'exploitation. Ils apportent en contrepartie des services importants en matière d'aménagement du territoire, de fluidité du trafic, de confort, de sécurité, de fiabilisation d'itinéraire (traversée de chaîne de montagne), ainsi que de protection de l'environnement.

Le financement de ces ouvrages est assuré :

  • soit par un « mode traditionnel » : financement et entretien par une collectivité publique, les ressources financières provenant alors des impôts ou des taxes sur les carburants,
  • soit par une « concession » à une structure privée ou semi-publique, qui est chargée de la réalisation puis de l'exploitation de l'ouvrage pendant un délai déterminé. Cette structure assure le financement de l'ouvrage (bien souvent par emprunt). Elle fait payer en contre partie un péage aux usagers afin de permettre de couvrir les frais de construction, les frais d'exploitation, ainsi que les risques et les frais financiers. Le mode de « concession » peut être assorti d'une participation financière du concédant, ou de garanties particulières (exemple : garantie d'un trafic minimum ou contre partie financière dans le cas où ce minimum n'est pas atteint),
  • soit par un « mode mixte » de PPP (partenariat public privé) ou similaire, qui peut porter :
    • sur la construction seule, ou sur la construction et l'exploitation,
    • sur la construction « clef en main » dans le cadre d'un mode de « construction / réalisation,
    • sur le financement partiel ou total.

Le présent manuel n'a pas pour objet de détailler ces différents modes de financement, ni d'en présenter les mécanismes, les avantages ou les inconvénients. Toutefois il nous a semblé intéressant de présenter quelque grandes lignes directrices issues de l'expérience qui apportent un éclairage préliminaire.

a) Financement par une collectivité publique

  • Ce mode de financement est très largement utilisé. Il permet d'assurer la réalisation d'une infrastructure dont le financement ne pourrait pas être réalisé par «concession », à défaut de revenu suffisant pouvant être prélevé par le péage, ou lorsqu'il y a volonté politique d'éviter un péage.
  • Il nécessite toutefois que la collectivité publique ait la capacité financière pour assurer ce financement, ou qu'elle ait une capacité d'endettement. Les ressources proviennent essentiellement des impôts ou des taxes et parfois partiellement de recettes de péage.

b) Financement par « concession » d'un tunnel non isolé

  • Le financement d'un tunnel « non isolé » par « concession » (avec ou sans participation financière du concédant) est le cas courant d'un tunnel situé sur une nouvelle autoroute interurbaine soumise à péage. Le coût du tunnel est en partie réparti sur le linéaire d'infrastructure construit à l'air libre, et l'expérience montre que le surcoût du ratio kilométrique du péage est accepté par l'usager à partir du moment où la nouvelle infrastructure apporte une valeur ajoutée suffisante en matière de gain de temps, de niveau de service, de confort ou de sécurité.

c) Financement par « concession » d'un tunnel isolé. Il existe deux catégories principales de tunnels isolés.

  • Les tunnels correspondant à une amélioration majeure des conditions de circulation. C'est notamment le cas des tunnels urbains visant à fluidifier la circulation et à améliorer les temps de parcours. L'expérience montre qu'un mode de financement par « concession » n'est réellement envisageable que quand les conditions suivantes sont réunies :
    • volume de trafic important,
    • pays à niveau de vie élevé permettant le prélèvement d'un péage substantiel indispensable pour assurer l'équilibre financier,
    • gain de temps important pour l'usager pour qu'il accepte en contrepartie un taux de péage relativement élevé,
    • durée de concession d'une cinquantaine d'années au moins.
  • Les tunnels « d'aménagement du territoire », destinés à traverser un obstacle naturel majeur (chaîne de montagne - bras de mer). Ces obstacles constituaient un handicap important pour les échanges. Le volume de trafic initial est relativement faible. Le nouvel aménagement permettra la croissance du trafic, mais cette évolution est souvent très difficile à apprécier, et elle constitue un paramètre important de risque financier pour l'équilibre de la concession. L'expérience montre qu'un mode de financement par « concession » n'est alors réellement envisageable que quand les conditions suivantes sont réunies :
    • l'obstacle naturel est important, et le tunnel est suffisamment attractif (gain de temps - niveau de service - service rendu - fiabilisation de l'itinéraire) pour capter tout le trafic existant malgré la nécessité d'acquitter un péage,
    • participation financière du concédant, soit sous la forme d'une contribution financière ou de la prise en charge directe d'une partie des travaux (réalisation des accès par exemple),
    • garantie d'un volume de trafic minimum, et s'il n'est pas atteint contribution financière de la part du concédant,
    • dispositions contractuelles pour le partage des risques majeurs susceptibles de mettre en péril le modèle financier s'ils dépassent une certaine limite,
    • durée de concession très longue : bien souvent 70 ans ou plus,
    • garantie financière apportée par le concédant, afin de permettre au concessionnaire de bénéficier de conditions plus favorables sur le marché financier, ce qui peut permettre de mieux assurer la faisabilité du montage financier.

d) Financement par PPP ou similaire

  • La diversité du contenu d'un mode de PPP est très large, et il est difficile de dégager des lignes directrices compte tenu du spectre des possibilités.
  • Ce mode de financement engage financièrement les collectivités publiques sur le long terme, et une analyse détaillée est nécessaire pour évaluer l'intérêt réel de ce mode de financement par rapport à un financement traditionnel, d'autant que bien souvent ce mode de développement contribue à renchérir le coût de l'ouvrage (à fonctionnalités et qualité égales) afin de compenser le risque assumé par le développeur.
  • Les collectivités publiques doivent par ailleurs définir de façon très précise les fonctionnalités de l'ouvrage, ainsi que les objectifs en matière de qualité, confort, sécurité, niveau de service, durée de vie, taux de disponibilité, etc. pour éviter toute ambiguïté susceptible de se traduire par des surcoûts importants dans le développement du projet.
Références

No reference sources found.