Quand la ville joue à cache-cache : la conception des espaces souterrains

Les acteurs de l’aménagement, qu’ils soient publics ou privés, se tournent de plus en plus vers des infrastructures en sous-sol pour répondre aux besoins liés à la densification des villes. Le sous-sol, longtemps peu utilisé par manque de moyens et de connaissances, constitue aujourd’hui une solution pour la mobilité urbaine et un gisement de surfaces et de volumes à investir pour de nouveaux usages. Les espaces souterrains, enfouis dans le tréfonds de nos habitations, plus complexes que les projets en surface, parviennent aujourd’hui à combiner sécurité et bien-être de l’utilisateur.

Notre expert SYSTRA, Daniel DA SILVA LEITE, coordinateur technique, approfondit le sujet.

Les espaces souterrains, une réponse à la densification de la ville

Dans un contexte de concentration des usages, la ville d’aujourd’hui nécessite une optimisation de l’espace. Les espaces souterrains sont une des solutions, adoptées il y a plus de cent ans déjà pour le métro parisien, sous les grandes artères parisiennes.

Cette utilisation du sous-sol s’effectue à présent en grande profondeur (30 mètres en moyenne, et jusqu’à 50 mètres pour les gares les plus profondes du Grand Paris Express) et répond à différents usages, parfois combinés dans un même espace, tels que les transports, les commerces, les équipements et les services, comme entendu par la notion de « ville compacte ».

Le défi est de proposer aux habitants une expérience et une ambiance de bien-être, grâce à la qualité de conception des espaces. Pour que le sous-sol assure un complément de territoire, les projets souterrains doivent également être conçus en lien avec la ville et l’extérieur.

L’autre défi est celui de la complémentarité entre les espaces du sous-sol et ceux en surface. Cela se joue d’abord en termes de protection de l’environnement, primordiale dans l’aménagement des espaces souterrains. Que ce soit à l’extérieur ou en sous-sol, elle joue un rôle majeur dans la conception de ces espaces, notamment pour la stabilité des sols ou la réduction de la pollution.

Ces infrastructures rassemblent par ailleurs de multiples ressources comme l’eau, l’énergie ou encore les matériaux. Elles constituent un véritable support de fondation pour la ville, dès lors qu’elles deviennent le socle de programmes de bureaux, de logements, … en superposition.

Cette complémentarité entre espaces souterrains et espaces en surface est le fruit de longues études réalisées en amont lors de la conception du projet. La réalisation d’un projet souterrain se compte parfois en plusieurs décennies.

Des projets au long cours

Pour un projet de ligne de métro par exemple, la création d’une gare répond généralement au départ à une logique de tracé de ligne, en écho à un besoin à l’échelle d’un territoire. Les premières études tiennent compte de facteurs structurants tels que la nature des sols et les impacts sur l’environnement. Ce n’est que dans un deuxième temps que l’implantation des gares est affinée en fonction du contexte urbain, de l’environnement bâti, de l’intermodalité.

La conception de la gare elle-même débute avec la réalisation d’une simple emprise, conditionnée par la longueur et la largeur des quais en fonction du nombre estimé de voyageurs, et qui servira de référence tout au long du projet.  Le volume est ensuite projeté en surface pour créer une “boîte gare”. Enfin vient le temps de la bonne insertion de cette construction dans le sous-sol. 

Dans le cadre du projet du Grand Paris, nous avons adopté une autre logique, impulsée par la Société du Grand Paris : grâce au travail conjoint en amont entre nos architectes et nos ingénieurs, nous avons placé l’insertion des gares au cœur des premières analyses afin que celles-ci jouent un rôle de catalyseur dans les dynamiques urbaines.

La notion de conseil auprès des intervenants et des clients est donc extrêmement importante, dans la mesure où le projet doit s’adapter aux particularités du territoire et aux fonctions urbaines existantes et à venir.

Des projets en profondeur où les contraintes sont décuplées

Les contraintes liées à l’environnement naturel sont plus nombreuses dans un projet souterrain qu’en surface. Celui-ci doit prendre en compte non seulement les contraintes géologiques mais également les éléments construits par l’homme telles que les fondations et réseaux souterrains existants.

Pour les premières études liées à la géologie et aux sol, l’expertise de nos ingénieurs, assortie de leur riche retour d’expérience du sous-sol parisien, entre alors en jeu, avec des campagnes de reconnaissance, des sondages sur le sous-sol ou le type de sol. D’autres études sont également réalisées, portant par exemple sur la résistance des sols ou la présence d’eau. 

Cela a été le cas par exemple avec un projet mené pour les Galeries Lafayette Haussmann à Paris : nos équipes ont accompagné le maître d’ouvrage pour les études en vue du permis de construire d’une liaison piétonne souterraine traversant la station Chaussée d’Antin et permettant aux clients de circuler d’un magasin à l’autre sans sortir en voirie. Le projet impliquait le dévoiement des réseaux concessionnaires et la réalisation d’une tranchée blindée pour construire un ouvrage cadre en béton armé. En outre, toujours pour les Galeries Lafayette Haussmann, SYSTRA a réalisé une étude de faisabilité pour l’implantation d’un magasin de duty-free en sous-sol afin qu’il soit relié aux magasins de la marque et éviter ainsi aux clients de ressortir.

Quoi qu’il en soit, toutes les données sont analysées pour trouver la meilleure solution. Pour les ouvrages souterrains des gares du Grand Paris, nos équipes travaillent en BIM depuis 2013 afin de faciliter le travail de coordination entre les différents intervenants techniques et d’appréhender les différents volumes et leur contexte, via des maquettes numériques.

La 3ème ligne de métro de la ville de Toulouse a d’ailleurs été conçue avec l’aide du BIM : les équipes SYSTRA ont modelisé en BIM dès les études préliminaires, pour démontrer la faisabilité du projet dans le contexte géotechnique du territoire et l’articulation avec les gares du réseau de métro existant. Cette initiative, saluée par un BIM d’Argent en 2017, a permis une grande robustesse de conception et une meilleure collaboration entre les corps d’état techniques.

La notion de bien-être au cœur pour plus d’attractivité

Alors que dans les projets en surface, la qualité des espaces en superstructure est immédiatement visible, cet aspect est parfois sous-estimé dans la conception des espaces souterrains, au profit des contraintes de de normes et de sécurité, alors que le confort et le bien-être des usagers conditionnent leur attractivité. 

Dans la conception d’un espace souterrain accueillant du public, notre conviction est de donner la priorité à l’expérience utilisateur. Le fait de cheminer dans un espace clos accentue la perception des sens comme la vue ou l’ouïe, avec l’absence de sollicitations visuelles et de nuisances sonores issues de la ville. 

Ainsi, nos équipes ont contribué en 2017 au réaménagement des accès au Musée du Louvre en sous-sol, sous la Pyramide. Cet espace, qui se distingue par l’éclairage zénithal, des volumes généreux, des matériaux de qualité, fait oublier aux visiteurs qu’ils sont en dessous du niveau du sol.  Nos études ont porté notamment sur la simulation des flux de visiteurs afin de s’assurer de leur fluidité, en tenant compte de différents dispositifs de contrôle et du bon repérage des visiteurs dans le plus grand musée du monde.

Pour la conception d’une gare par exemple, le parcours voyageur est essentiel. L’aménagement de l’espace souterrain doit proposer des trajets agréables à vivre, intuitifs et faciles à utiliser. 

Outre le volume alloué aux espaces, la bonne expérience du voyageur réside dans le choix de matériaux, naturels pour rappeler l’extérieur, mais aussi et surtout dans la bonne transition entre le sous-sol et les espaces aériens. 

L’aménagement d’un espace souterrain nécessite une approche technique solide qui intègre le bien-être humain et la sécurité de chacun. 

SYSTRA, en tant qu’acteur majeur de la conception d’espaces souterrains, possède cette approche intégrée, grâce à ses équipes spécialisées qui interviennent à chaque étape de la conception du projet. Nos experts sont à votre disposition pour vous accompagner dans vos projets d’espaces souterrains.

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