La solution tunnel

En assurant le plus court chemin d'un point à un autre, les tunnels peuvent soulager les problèmes de congestion urbaine.

    Pour l'essentiel, on applique toujours ce principe aujourd'hui, encore que l'ingénieur britannique aurait peine à s'y retrouver. D'énormes tunneliers se frayent un chemin dans le sous-sol tandis que, derrière le bouclier protecteur, on érige des voussoirs en béton armé. Une boue de fines particules d'argiles et d'eau sert à «lubrifier» le processus de forage et à emporter les débris de roche. Puis, roche et boue sont séparées afin que cette dernière soit réinjectée dans le système tandis que les déblais sont emportés sur convoyeur jusqu'à des camions ou des wagonnets.
    Une telle usine souterraine est fort onéreuse, quelque 25 millions de dollars. De plus, elle doit être adaptée à la géologie de chaque projet: plusieurs types de molettes et de concasseurs selon l'environnement géologique et moyens spécifiques pour produire un écart de pression au front de taille et pour retirer les déblais.

    Les tunneliers travaillent vite. Dans de bonnes conditions, ils peuvent construire des tunnels au rythme du mètre par heure. Ces dernières années, ces engins ont été utilisés sur bon nombre de chantiers des plus spectaculaires. Le quatrième tunnel sous l'Elbe à Hambourg en Allemagne a été percé par le plus grand tunnelier du monde, capable d'excaver en une fois la largeur requise pour une route à deux voies. Mais en raison des coûts, leur utilisation n'est rentable qu'au delà de deux kilomètres si bien qu'un seul des 30 tunnels de la nouvelle voie ferrée reliant Cologne et Francfort sera construit ainsi. Les autres seront creusés selon les méthodes traditionnelles et leur soutènement sera assuré par du béton projeté, la paroi du tunnel étant recouverte dès son creusement par un béton à séchage rapide.

    L'eau peut être cause de surprises. Ainsi, Brunel dut abandonner plusieurs fois le creusement de son tunnel à cause des infiltrations. De nos jours, une grande partie des roches dans lesquelles sont creusés les tunnels sont saturées d'eau. Autrefois, on se contentait de la pomper, mais ces pratiques qui font baisser la nappe phréatique ne sont plus acceptables du point de vue écologique. En général, on éloigne l'eau lors des opérations de forage en injectant de l'air comprimé d'une pression équivalente. Les ouvriers accèdent au front de taille en passant par un sas. La solution adoptée pour les tunneliers consiste à isoler la tête de forage du reste de la machine tandis que les voussoirs assurent l'étanchéité du tunnel. Dans les tunnels percés avec la méthode du béton projeté, on ajoute un revêtement en béton pour garantir l'imperméabilité et la stabilité à long terme des parois si le béton projeté se détériore.

    Des recherches préalables poussées permettent de minimiser les risques. Giovanni Barla, professeur de mécanique des roches à l'IUT de Turin, considère qu'un projet de tunnel doit consacrer entre 4 et 5 % de son budget à la recherche pour éviter toute surprise durant les travaux. Dans le tunnel du Saint-Gothard, par exemple, on a creusé dans le synclinal du Piora une galerie de sondage longue de 5,5 km sur 5 m de large. Ce qu'on y a découvert a permis d'éviter une zone géologique difficile soumise à une pression hydraulique très élevée. «On perce des tunnels de plus en plus longs, ce qui veut dire que l'on traverse des couches géologiques de plus en plus hétérogènes, commente Claus Erichsen du cabinet de conseil en ingénierie géotechnique Prof. Wittke à Aix-la-Chapelle en Allemagne. On a donc besoin de nouvelles méthodes.»
    Pour le professeur Katzenbach, le grand progrès des 30 dernières années en matière de percement de tunnels est d'avoir compris que les montagnes ne s'effondrent pas. Le béton projeté ou les voussoirs ne soutiennent que le voisinage immédiat de l'excavation. «Il suffit de conforter trois ou quatre mètres de roche. C'est la montagne elle-même qui assume la majeure partie de la charge.»
    Cette vérité s'applique aussi à la construction des cavernes artificielles. En général, pour de tels ouvrages, on commence par creuser un tunnel qu'on élargit ensuite. La voûte est stabilisée avant que l'on agrandisse la structure. «On avait autrefois l'habitude d'ériger un cintre en béton, mais aujourd'hui, on a recours à la pose de boulons d'ancrage, de cintre ou à la projection de béton», explique Giovanni Barla. Ces cavernes servent principalement de lieux de stockage (le professeur Barla a participé récemment de la construction d'énormes réservoirs de kérosène en Israël), mais il en existe d'autres, notamment la caverne de glace de Gjøvik, construite lors des J.O. d'hiver de Lillehammer en Norvège en 1994 pour accueillir les compétitions de hockey sur glace. Pour l'Italien, la tâche des constructeurs de cavernes artificielles est plus aisée: «Ils travaillent souvent dans la meilleure roche de la région, alors qu'en général, un tunnel doit traverser tout ce qui se trouve sur son passage.»

    Les tunnels comptent parmi les ouvrages d'art les plus difficiles à réaliser et, leur coût pouvant atteindre les 55 000 euros le mètre, ils sont aussi les plus onéreux. Mais comme il n'existe pas de meilleure méthode pour franchir les cours d'eau, les montagnes et les mers, il est certain qu'ils feront encore longtemps l'objet de projets ambitieux. N'a-t-on pas attendu 200 ans pour creuser les 35 km du tunnel sous la Manche?

Au sec dans le sous-sol d'Athènes

Ne pouvant prévoir l'invention du métro, les Grecs de l'Antiquité ont bâti Athènes sur un vaste lac souterrain. Grâce aux pompes ITT Flygt, les tunnels du nouveau métro ont été creusés sans inondations.

     Obstacle majeur à la construction des nouvelles lignes du métro d'Athènes, la «plaine attique», un immense lac d'eau douce situé entre 20 et 40 mètres sous la ville. Pour éviter les inondations et assurer l'étanchéité des revêtements de béton, un pompage de grande envergure était indispensable.
    Au milieu des années 90, ITT Flygt fournit les pompes requises pour évacuer l'eau, principal problème technique rencontré dans la réalisation de ce projet baptisé Metro budgétisé à 2,22 milliards d'euros. Les premières années, une soixantaine de pompes temporaires remonteront l'eau sur 40 m à la surface au rythme de 1 400 m³/h.
     Quand les principaux tunnels et stations sont achevés l'an dernier, quelque 100 pompes permanentes, plus grosses, évacuent l'eau souterraine et l'acheminent vers le principal système de drainage de la ville. Les ruissellements que les passagers remarquent entre les rails représentent une partie de l'écoulement excédentaire.
    Les opérations de pompage ont été supervisées par Attiko Metro, un consortium d'entreprises de BTP qui fait l'objet d'un étroit suivi. Voilà en effet plusieurs dizaines d'années que le projet Metro est remis aux calendes... grecques. Finalement, une décision est prise en 1993 et le gouvernement exige alors, pour des raisons politiques, des résultats à brève échéance.
    La presse adoptant la même attitude, l'ouvrage doit être de toute première qualité. «Ce projet a été d'une extrême complexité, confirme Panayiotis Garantziotis, directeur général d'ITT Flygt Hellas. Dans tous les domaines, le niveau requis était particulièrement élevé.»
    L'extension du métro est depuis longtemps indispensable. À l'inauguration de la première ligne en 1957, moins de 39 000 voitures particulières circulaient dans les rues. En guise de transport public, il n'y avait en tout et pour tout qu'un réseau d'autobus totalement inadapté et une seule ligne de tramway de 26 km assurant la navette entre le nord de la ville et le port du Pirée. À la mise en service du nouveau métro au printemps dernier, le nombre d'automobiles circulant dans Athènes a atteint 1,4 million et la ville était l'une des plus polluées d'Europe.
    Les nouvelles lignes, qui totalisent 25 km, devraient transporter quotidiennement près d'un demi-million de passagers avec, à la clé, une réduction des gaz d'échappement de l'ordre de 35 %. Leur construction a été un véritable travail d'Hercule. La roche schisteuse friable, qui représente la majeure partie des 2,6 millions de m³ de déblais, a provoqué quelques effondrements mineurs, surtout sous une artère centrale, la rue Panepistimiou. Estimant qu'il y a trop de danger à creuser sous les immeubles à plusieurs étages, le tracé du nouveau métro suit celui des rues principales.
    Le sol athénien recèle d'abondants vestiges de l'Antiquité. On en découvrira bon nombre au cours des travaux, ce qui provoquera des interruptions, et donc des retards, pour que les archéologues examinent les découvertes les plus intéressantes, comme les thermes romains mis à jour à environ un mètre sous la place Syntagma en plein centre ville.
    Le métro d'Athènes est loin d'être achevé. Le gouvernement grec souhaite que les lignes soient prolongées jusqu'à plusieurs banlieues. La première extension qui passe près de l'Acropole doit être terminée cette année. Quand Athènes accueillera les jeux Olympiques en 2004, quinze autres kilomètres devront avoir été mis en service et dix de plus seront ajoutés au cours des deux années suivantes.
   Ces prolongations doubleront les 700 000 m³ de béton et 60 000 tonnes de constructions métalliques consommés à ce jour. Et comme de bien entendu, les pompes ITT Flygt seront là pour évacuer l'eau.

Le métro d'Athènes est loin d'être achevé. Le gouvernement grec souhaite que les lignes soient prolongées jusqu'à plusieurs banlieues. La première extension qui passe près de l'Acropole doit être terminée cette année. Quand Athènes accueillera les jeux Olympiques en 2004, quinze autres kilomètres devront avoir été mis en service et dix de plus seront ajoutés au cours des deux années suivantes.    Ces prolongations doubleront les 700 000 m³ de béton et 60 000 tonnes de constructions métalliques consommés à ce jour. Et comme de bien entendu, les pompes ITT Flygt seront là pour évacuer l'eau.

Des pompes adaptées à leur mission     Pour la première phase des travaux, 60 pompes de drainage submersibles Bibo ITT Flygt (puissance: 5 à 20 kW) ont gardé au sec les tunnels avant la projection du revêtement en béton. Compactes et robustes, les pompes Bibo («je bois» en latin) peuvent être déplacées en fonction des besoins. L'eau ne peut pénétrer jusqu'au moteur qui est protégé par un double joint d'étanchéité mécanique.     Plus de 100 pompes ITT Flygt installées sur le réseau garantissent un drainage permanent et l'évacuation des eaux usées. ITT Flygt Hellas est chargée de leur entretien 24 heures sur 24.

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