Le tunnel du Gothard, un sacré défi technique

Durant la phase la plus intense des travaux, jusqu'à 700 personnes travaillaient dans le tunnel du Gothard. Alptransit

Plus de dix années d’excavation, des centaines de personnes sur les chantiers, des températures tropicales ou de l’eau dans la roche: le tunnel de base du Saint-Gothard, qui ouvrira en 2016, n’est pas un simple trou dans la montagne. Des ingénieurs expliquent comment ils ont construit le tunnel ferroviaire le plus long du monde. 

En voyageant à 250 km/h, elles se remarqueront à peine. Et dans le meilleur des cas, elles ne seront jamais utilisées par les passagers. Pourtant, les portes de secours creusées dans ce tunnel long de 57 km sont une petite merveille d’ingénierie. «Nous avons dû concevoir des portes qui peuvent être ouvertes par un enfant et qui empêchent en même temps la propagation du feu et de la fumée. Elles doivent être capables de fonctionner sans électricité et résister à l’onde de pression créée par le passage des trains, qui se monte à près de 10 tonnes», explique Peter Schuster, de la firme d’ingénierie Ernst Basler+Partner.

Situées tous les 325 mètres, les portes coulissantes vertes des couloirs transversaux sont le résultat d’une longue conception. Il a fallu cinq prototypes avant de parvenir à cette structure «laide à voir et très coûteuse, mais unique», affirme l’ingénieur. Dans le tunnel ferroviaire le plus long du monde, «même les éléments les plus petits ont mis la créativité des ingénieurs à l’épreuve», relève Peter Schuster, qui, avec d’autres spécialistes, a présenté son travail à l’occasion d’une journée organisée début septembre par l’Union suisse des sociétés d’ingénieurs-conseilsLien externe.

Priorité à la sécurité

Pour les ingénieurs du projet AlpTransitLien externe, l’un des premiers défis a été de définir un tracé entièrement plat. Il ne suffit pas de tracer une ligne entre les deux portails, prévient Fabiana Henke de Ernst Basler+Partner. 

«Nous avons dû tenir compte de plusieurs aspects: les conditions géologiques, les critères géographiques telle que la hauteur de la couverture rocheuse, qui atteint une épaisseur de 2300 mètres, et la nécessité de construire des tunnels d’accès aux chantiers de construction».

Les barrages hydrauliques, des constructions qui à première vue n’ont rien à voir avec un tunnel, ont également été au centre de l’attention. «Les bassins d’accumulation sur la ligne du Gothard ont été évités afin de limiter les infiltrations d’eau», explique Fabiana Henke. S’est ensuite posée la question de quel système choisir: un tunnel bidirectionnel avec une galerie de service, comme pour le tunnel autoroutier du Gothard, ou trois tubes parallèles comme dans le tunnel sous la Manche? Le choix s’est porté sur une variante intermédiaire, soit un système à deux tubes à sens unique. «En priorité pour des questions de sécurité mais également de maintenance et, bien sûr, de coûts», explique Peter Schuster. 

Le tunnel de base du Gothard prévoit un système à deux tubes monodirectionnels, reliés par des couloirs de secours transversaux. Alptransit

Un parapluie dans le tunnel

En 1999, à l’époque du début des travaux, personne ne pouvait prévoir les conditions qui domineraient dans le cœur de la montagne. On savait toutefois que les températures élevées ne faciliteraient pas le travail des mineurs et des ingénieurs. Des valeurs maximales de 45 degrés ont été enregistrées, bien au-delà de la limite de 28 degrés prescrite par la Caisse d’assurance-accidents suisse (SUVA).

«Nous avons dû construire des compartiments refroidissants et des systèmes de ventilation pour les travailleurs», indique Peter Schuster. Lorsque le tunnel entrera en fonction, la température pourra être abaissée, notamment grâce à l’air frais poussé dans le tunnel par les trains.

Autre défi: la présence d’eau dans la roche. Parmi les passages les plus problématique, le «sac de Piora», une zone riche en dolomite où les géologues craignaient de rencontrer une roche saturée d’eau et sous forte pression. Un tel scénario aurait pu faire échouer l’ensemble du projet.

Au grand soulagement des experts, les sondages ont montré que plus en profondeur, au niveau de l’excavation, la roche était relativement sèche. Un système de «parapluie» a été adopté pour rendre le tunnel complètement étanche, relève Fabiana Henke. La voûte du tunnel a été recouverte d’une couche de béton et d’une membrane imperméable à l’eau, ce qui permet à l’eau de s’écouler à l’intérieur des parois et d’être évacuée par des tuyaux placés sous les rails. 

Le plafond de la galerie a été recouvert de feuilles imperméables. La double voie, utilisée durant l’excavation, a par la suite été remplacée par une seule voie. AlpTransit

Défi temporel et technique

Un tunnel à 12 milliards de francs

Le tunnel de base du Gothard, qui relie Erstfeld (canton d’Uri) à Bodio (Tessin), a une longueur de 57 km. C’est la galerie ferroviaire la plus longue du monde. Près de 2600 personnes ont participé à sa construction. L’excavation a été réalisée à 80% par une machine de forage et à 20% à l’aide d’explosifs. Coût total des opérations: 12,4 milliards de francs.

Après son ouverture en juin 2016, les trains passagers pourront atteindre une vitesse maximale de 250 km/h (160 km/h pour les trains de marchandises). Une fois terminée l’autre grand pan du projet AlpTransit, le tunnel du Monte Ceneri, il sera possible de se rendre de Zurich à Milan en moins de trois heures. 

«On pourrait se dire qu’un tunnel est toujours un tunnel, indépendamment de sa longueur, et que le résultat final est très similaire», commente Davide Merlini, responsable des travaux souterrains chez Pini Swiss Engineers. Pour un tunnel aussi long que celui du Gothard, la logistique est cependant d’un tout autre ordre et représente «un projet dans le projet». Durant la phase la plus intense, près de 700 personnes travaillaient dans le tunnel.

La durée des travaux a encore compliqué les choses. «De la planification initiale à la fin des travaux, dix années ont passé», se souvient David Merlini. Un laps de temps durant lequel beaucoup de choses peuvent changer. A commencer par la technologie. Certains éléments, déjà installés, ont été remplacés avant la mise en service pour répondre aux dernières normes techniques, note Roger Wiederkehr, ingénieur du groupe Pöyry.

En une décennie, certaines normes et législations ont également évolué, souligne le responsable de la ligne de contact du tunnel. Par exemple, une loi qui prévoit l’interruption de la ligne de contact tous les cinq kilomètres est entrée en vigueur. «C’est une question de sécurité: en cas d’incendie, on ne compromet pas la ligne entière et le train qui suit ou qui précède peut continuer à circuler», explique Roger Wiederkehr.

Un modèle exporté

En attendant le 2 juin 2016, date prévue pour l’inauguration du tunnel, les ingénieurs ont déjà «exporté» quelques compétences acquises dans le Gothard. Le même système à double tube a ainsi été adopté pour le tunnel de base du Brenner, qui relie l’Autriche à l’Italie. «C’est également le but de ce type de grands projets: vendre le génie suisse à l’extérieur», affirme Davide Merlini. Les ingénieurs, tout comme les mineurs, ont conscience d’avoir accompli un ouvrage sans précédent. Pour Davide Merlini, «chaque projet a sa beauté, sa complication, et j’ai le plus grand respect pour chacun d’eux. Mais assurément, avoir réalisé un travail aussi gigantesque que celui-ci permet de s’attaquer à d’autres projets avec une plus grande confiance».

Pénurie d’ingénieurs en Suisse

«Sans les ingénieurs, la nouvelle transversale ferroviaire alpine n’existerait pas», souligne Heinz Marti, président de l’Union suisse des sociétés d’ingénieurs-conseils (usic). Une affirmation qui sonne également comme un avertissement: selon Heinz Marti, la branche manque de personnel qualifié et de nombreux postes d’ingénieurs restent vacants.

La profession d’ingénieur est peu connue parmi les étudiants et les perspectives salariales ne compensent pas une formation très exigeante, selon le président de l’usic. Dans un entretien accordé à la radio publique alémanique (SRF), Heinz Marti estime à 4000 le nombre de postes à allouer à chaque année. Près de 800 sont attribués à des candidats venus de l’étranger, en dépit de l’initiative contre l’immigration de masse approuvée en février 2014 par le peuple suisse.

Beaucoup d’ingénieurs dotés d’une grande expérience prennent leur retraite et il ne faut pas oublier que même lorsque le tunnel sera en service, il aura besoin d’ingénieurs, relève Heinz Marti. 

(Traduction de l’italien: Samuel Jaberg)