Les grands chantiers du Fréjus

La maintenance, la mise au gabarit pour la route roulante et la sécurisation, font des 13 690 mètres du tunnel du Mont-Cenis l’un des chantiers les plus complexes à réaliser.

Le jeudi 15 février, les spécialistes de la division Tunnels du patrimoine au sein de la direction SNCF de l’Ingénierie ont rencontré leurs homologues italiens à Bardonnèche, point-frontière juste après Modane sur l’axe Chambéry – Turin – Milan. L’objet de cette réunion, appelée à être suivie de beaucoup d’autres, concernait les grands chantiers qui doivent bientôt être entrepris dans le tunnel ferroviaire du Fréjus, appelé aussi du Mont-Cenis. D’importants travaux liés à la maintenance courante, à la mise au gabarit GB1 pour la route roulante (le transport de camions sur les trains entre la France et l’Italie prévu en principe à partir de 2005), mais aussi à sa sécurisation.

Les trains circulent, les travaux se poursuivent…

 

Les chantiers du Fréjus seront menés selon un phasage complexe puisqu’une voie devra être maintenue en permanence pour les circulations. Cet axe stratégique entre les deux pays voit en effet passer en moyenne de 75 à plus de 90 trains de fret selon les jours, deux TGV et deux ETR par sens, un aller et retour Talgo et trois à quatre trains voyageurs nocturnes par sens. Certaines dessertes régionales italiennes venant jusqu’à Modane seront remplacées par des cars. Et, à partir de 2002, une première expérimentation de route roulante avec des camions citernes transportés sur les wagons Modalohr, qui devraient alors être homologués, sera lancée. Ce secteur est en fait découpé en trois pas d’IPCS (installations permanentes de contre-sens) comportant des communications pour permettre de passer d’une voie à l’autre : de Modane à l’entrée du tunnel (PC de Terres Froides), de l’entrée au milieu (PC de Fréjus), du milieu à Bardonnèche (PC de Bardonnèche). Menés 24h sur 24, sept jours sur sept, les travaux resteront limités à une seule voie et, dans la mesure du possible, sur un seul des trois tronçons.

M. B.

Sur les 32 tunnels ferroviaires considérés comme présentant le plus de risques, cet ouvrage creusé sous les Alpes à partir d’août 1857 et mis en service en septembre 1871 arrive largement en tête de liste par la complexité des traitements à y effectuer. Pour deux raisons. D’une part, sa grande longueur, qui atteint 13 690 mètres. D’autre part, le fait qu’il soit en partie français, en partie italien puisque la frontière passe en son milieu. « Les difficultés sont grandes, confirme Jean-Jacques Rabin, chef du projet à Chambéry, le Fréjus, qui constitue un goulet d’étranglement, est le plus long tunnel du réseau et ne possède aucune cheminée d’aération. Il faut donc tenter de créer le moins de pollution possible et imaginer des systèmes de ventilation. Le fait que la ligne soit exploitée par nos voisins jusqu’à Modane avec une signalisation italienne et des agents de conduite italiens complique les procédures. De plus, l’exploitation du tunnel devra toujours être maintenue pendant les travaux ». Les choses se mettent peu à peu en place malgré tout. « Les réunions sont fructueuses, indique avec satisfaction Jean-Paul Vergnol, chef de section Études, Méthodes et Contrôles à l’Ingénierie. nous nous comprenons sur les objectifs. Nous avons les mêmes repères techniques, les mêmes notions d’intervention avec une entente de principe sur le fait de tout mener en même temps : la sécurisation, les travaux liés au gabarit GB1, l’entretien. Il faut maintenant s’entendre sur le planning global afin d’assurer la compatibilité de nos phasages. » Le coût du seul génie civil (hors frais SNCF) pour la mise au gabarit et l’entretien est estimé à 150 millions de francs, et à 50 millions pour la sécurisation. Mais, avant d’entamer ces chantiers, une ventilation efficace doit être installée. Lors de travaux, la configuration de cet ouvrage de presque 14 km, ne possédant aucune cheminée d’aération, est source d’importants facteurs de pollution. La situation s’aggrave encore pour un chantier concentrant d’importants moyens mécaniques et de matériels diesel de traction, chantier situé vers le point haut du tunnel dont le profil en long forme un accent circonflexe. Une première campagne de réfection de la voûte menée côté français au printemps 2000 avait d’ailleurs été stoppée à cause de trop forts taux de pollution. Elle a néanmoins eu le mérite de servir de retour d’expérience pour trouver des solutions. Des réflexions sont en cours sur la réduction du nombre de chantiers élémentaires et sur l’utilisation de locomotives équipées de systèmes de récupération et recyclage des gaz. L’Ingénierie va par ailleurs confier à un bureau spécialisé une étude sur les moyens de ventilation et d’aération indispensables pendant les chantiers. Ce dernier lancera ensuite un appel d’offres auprès d’une dizaine de prestataires pour en sélectionner un. Soufflerie ? Aspiration ? Conduite à poser en clé de voûte, le seul endroit où il y a un peu de place ? Toutes les pistes sont ouvertes. L’hypothèse d’une installation fixe, plus onéreuse mais pouvant subsister après les travaux et éventuellement participer au désenfumage du tunnel en cas d’incendie, pourrait aussi être une solution. Le projet définitif du Fréjus devrait être bouclé en fin d’année et, si tout va bien, les travaux pourraient démarrer à l’automne 2002. Dans la partie française qui comporte une zone de 800 m de briques en voûte, les piédroits étant constitués de moellons, des traitements résiduels par mise en place de béton projeté fibré restent à effectuer sur environ 300 m. De leur côté, les Italiens qui n’ont pas d’ingénierie intégrée, s’apprêtent à lancer une consultation auprès de bureaux d’ingénierie privés pour l’intégralité du projet dont ils assurent la maîtrise d’oeuvre. L’entretien de l’ouvrage est beaucoup plus lourd de leur côté où près de 70 % du tunnel est constitué de briques posées en voûte et au niveau des piédroits. Au printemps, ils vont installer des appareils d’auscultation dans le but d’étudier les contraintes et les mouvements de l’ouvrage afin d’évaluer la consistance des travaux. C’est seulement lorsque l’ensemble de la voûte, côté français du moins, aura été traité, que les travaux de sécurisation et de dégagement du GB1 démarreront. Pour le gabarit, l’abaissement de la plate-forme sera nécessaire. La roche ne sera pas touchée en certains endroits, mais à d’autres, il faudra la rogner jusqu’à 55 cm de hauteur par des opérations de minage, méthode aussi retenue pour créer les niches de sécurité.

L’informatique au service des tunnels

 

La modélisation numérique entre peu à peu au service des tunnels plus que centenaires. Mis au point en France à la fin des années 70 par le laboratoire des Ponts et Chaussées, la SNCF a utilisé à l’origine cet outil informatique de calcul aux éléments finis lors du creusement d’ouvrages neufs de façon à prendre en compte les étapes de leur construction. « Pour l’adapter aux tunnels anciens, nous travaillons en ce moment sur les lois de vieillissement concernant à la fois les matériaux constitutifs des ouvrages et les terrains qu’ils traversent », explique Ariane Billion, ingénieur géotechnicien à la direction de l’Ingénierie.

A partir d’échantillons prélevés in situ pour en connaître les caractéristiques mécaniques, une campagne d’essais en laboratoire est au préalable nécessaire, de façon à introduire dans l’informatique des données aussi fiables que possible. Cet outil d’aide à la décision permet de comprendre les pathologies des tunnels, de définir la consistance des travaux de réparation ou les éventuels renforcements à effectuer. Une certaine prudence est de mise malgré tout car les données ponctuelles rendent les résultats indicatifs et des améliorations restent à apporter. Les applications de cet outil sont vastes. Il peut aussi être utilisé lors d’affaires avec des tiers. Par exemple, pour déterminer l’impact des surcharges en cas de construction de bâtiments au-dessus d’un ouvrage souterrain. Le premier tunnel ancien qui a bénéficié de ce système informatisé est celui de Granejouls (sur la région SNCF de Toulouse) dans lequel s’était produit un effondrement du parement en briques. Une trentaine d’ouvrages sont actuellement intégrés et tous ceux qui doivent faire l’objet de réparations dans les années à venir le seront au fur et à mesure. Depuis 1999, un secteur côté français du tunnel du Fréjus fait appel à la modélisation aux éléments finis. Longue de 804 m, cette zone a été sélectionnée à cause des écaillages de briques et de la fissuration longitudinale qui y ont été détectés. Utilisée dans la phase diagnostic, la modélisation vérifie le lien entre les pathologies et les hypothèses émises sur l’environnement de l’ouvrage. « Le tunnel est profond, 1 500 m de couverture à cet endroit. Nous avons émis l’hypothèse de fortes poussées horizontales des terrains encaissants constitués de calschistes. Les carottages ont permis de détecter des vides en clé de voûte. La recherche d’un traitement a succédé au diagnostic et les étapes de travaux ont été simulées sur ordinateur pour vérifier la pérennité du couple ouvrage – réparations », conclut Ariane Billion.

M. B.

Les spécialistes de l’Ingénierie envisageaient une solution de base consistant à déposer le ballast, l’armement (rails et traverses), et la sous-couche. Puis, après réfection du dallot central d’écoulement des eaux, de procéder à une repose normale. Le maître d’ouvrage RFF semblerait, quant à lui, pencher plutôt vers une solution pose de voie directe sur dalle ou sur longrines béton avec selles remplaçant les traverses. Si elle est plus complexe à mettre en oeuvre et aussi plus onéreuse, cette méthode offre un gain en épaisseur d’une vingtaine de centimètres et nécessite une maintenance réduite par la suite. Un responsable de la direction du développement à RFF et les spécialistes SNCF viennent d’ailleurs de visiter, le 6 mars, un tunnel en Belgique faisant appel à cette technique. Rien n’est cependant décidé. La mise en service du gabarit GB1 serait envisagée pour l’année 2005 avec un rythme envisagé de « 20 à 30 trains par jour et par sens », selon l’accord signé par les gouvernements français et italien le 29 janvier dernier. Un objectif qui, pour les techniciens français, paraît assez difficile aujourd’hui à tenir étant donné l’ampleur des chantiers, surtout ceux d’entretien côté italien. De plus, le Fréjus n’est pas le seul à être concerné par le GB1. Rien que de ce côté-ci de la frontière, l’axe situé entre Aiton, près de Saint-Pierre d’Albigny, et Modane comporte 22 autres tunnels. Outre l’entretien, plusieurs vont devoir aussi être mis au gabarit. Prévu à partir de l’an prochain, le génie civil, estimé à 20 millions de francs, va consister à procéder à des ripages de voies, à des rescindements et à la pose de voussoirs en béton projeté. Juste avant le Fréjus, le tunnel de Saint-Antoine va subir, lui aussi, de grands travaux. Les options techniques pour cet ouvrage de 598 m, qui représente au total environ 25 millions de francs, dont 12 pour le GB1, sont d’ores et déjà validées par RFF.

Michel BARBERON

Une pollution chronique

La machine perforatrice de G. Someiller en pleine action sous le Mont-Cenis. © Collection LVDR

 

Le phénomène pollution n’est pas nouveau dans le tunnel du Fréjus. Dès le début du creusement de l’ouvrage, en août 1857, des compresseurs installés côté Bardonnèche envoyaient de l’air au personnel occupé dans le tunnel.

Ces installations furent complétées en 1904 par un ventilateur Saccardo. Côté Modane, des aspirateurs pouvaient théoriquement extraire jusqu’à 48 000 m3 d’air par minute par le biais d’un aqueduc central en maçonnerie de 1 m x 1 m, long de 7 kilomètres, avec regards ou trappes de tirage tous les 500 mètres. Théoriquement car, dans les faits, l’’aspiration ne se faisait sentir que sur les trois premiers kilomètres. Ils furent supprimés en 1887.

L’aération du tunnel était un problème chronique. Dans un rapport daté du 1er mai 1880, M. Soubra, chef de section des travaux du tunnel du Mont-Cenis, faisait remarquer que « le dégagement de l’acide carbonique ne s’opérant pas d’une façon régulière, par suite des interruptions fréquentes des courants d’air » était source de nombreux incidents. « Ainsi le 25 avril, tous les ouvriers qui travaillaient dans la chambre de raccordement, au nombre de 22, ont perdu connaissance presque tous à la fois, et l’un d’eux, en tombant, a eu le bras droit brisé par la roue du wagonnet sur lequel on le transportait ». Trois semaines plus tard, le 25 mai 1880, une conférence tenue à Turin étudia les mesures susceptibles d’améliorer les conditions atmosphériques du tunnel.

Le 1er juillet suivant, la direction de l’exploitation des chemins de fer de la Haute-Italie préconisa un certain nombre de mesures techniques telle l’installation de bouches de prise d’air supplémentaires côté français « où, en général, le tunnel est en moins bonnes conditions et où, par le fait des travaux en cours d’exécution, le besoin d’air pur est plus vif ».

Les efforts portèrent également sur le « confort » acoustique. Il fut ainsi décidé de faire « déboucher les robinets dans un récipient d’eau, afin de substituer au bruit déplaisant produit par les lèvres vibrantes du tube de prise, le bruit plus tolérable du jet bouillonnant dans la masse liquide, et parce qu’en outre, l’air pur, sortant non plus en colonne, mais en bulles sur une superficie étendue, pourra être aspiré à petites doses et sans danger, par conséquent, par les malades ». De plus, on s’attacha à améliorer le quotidien des travailleurs pour une meilleure résistance à la dureté de l’environnement en augmentant « la haute-paie journalière des gardes-freins, des mécaniciens, des chauffeurs qui traversent le tunnel, et celle des gardiens et des cantonniers qui y font un service permanent, afin de les mettre en mesure de se procurer une meilleure nourriture, qui les rende capables de résister mieux aux souffrances exceptionnelles auxquelles ils sont exposés ». En fait, certaines mesures avaient déjà été adoptées pour les ouvriers affectés aux travaux de construction du nouveau tunnel de déviation pour le compte de l’administration française. C’est ainsi qu’une baraque en bois « munie de 6 lits de sangle avec un matelas et une couverture de laine » à l’entrée nord du tunnel permettait l’accueil des blessés. Ils devaient bénéficier par la suite d’une autre disposition, déjà en vigueur pour les employés de l’administration italienne, à savoir la prise en charge des « journées perdues, pour cause de maladie ou de blessures reçues en service (…) jusqu’à complète guérison » et le versement d’un subside aux familles des ouvriers victimes d’un accident mortel. Enfin, un certain nombre de travailleurs se voit attribuer « une gourde contenant quelque cordial à employer en cas de besoin ». Ces concessions avaient été notifiées au personnel « afin de dissiper l’épouvante causée par les périls courus ».

Michel BARBERON

Les tunnels routiers. Sécurité : les nouvelles règles

L’incendie du tunnel du Mont-Blanc a eu au moins une conséquence positive : une circulaire interministérielle prévoit pour tous les tunnels de plus de 300 mètres, y compris les ouvrages urbains, des mesures de sécurité contraignantes destinées à empêcher une nouvelle tragédie.

Essai d’incendie dans le tunnel de Monaco ;
la circulaire prévoit d’organiser un exercice d’intervention des pompiers au moins une fois par an. © CH. Lionel DUPONT

Première constatation, l’incendie du tunnel du Mont- Blanc a sensiblement gonflé la réglementation sur la sécurité des tunnels. Elle est passée d’un texte sommaire de quelques pages à un document de quelques dizaines de pages.

La circulaire interministérielle du 25 août 2000 qui remplace la précédente du 29 décembre 1981 est en effet extrêmement détaillée. Inspirée du rapport parlementaire effectué par Christian Kert, elle concerne tous les tunnels routiers du réseau national – y compris les ouvrages urbains – de plus de 300 mètres : les ouvrages frontaliers comme le tunnel du Mont-Blanc ou du Somport sont eux régis par des traités internationaux.

Concernant les équipements, la circulaire impose des normes de sécurité renforcées : une ventilation est obligatoire dans les tunnels urbains de plus de 300 mètres et dans les autres à partir de 500 mètres si la circulation est dense, et pour tous ceux qui dépassent 1 000 mètres de longueur. La vitesse de circulation de l’air est fixée à 3m3/s et la capacité d’extraction à 110 m3/s. Cette ventilation doit être renforcée dans les ouvrages où le transport de matière dangereuse est acceptée. La circulaire prévoit : des niches de sécurité tous les 200 mètres avec des extincteurs, des niches à incendie tous les 200 mètres et des garages tous les 800 mètres pour que la progression des véhicules d’intervention ne soit gênée par les véhicules arrêtés. Pour les tunnels bidirectionnels de plus de 5 000 mètres qui ne possèdent pas de galerie d’évacuation, la présence permanente d’équipes de secours à chaque tête de l’ouvrage est obligatoire. La plupart des équipements (ventilation, extraction des fumées… et abris pour les passagers) doivent pouvoir résister au feu durant 120 minutes.

En principe les règles fixées valent pour les tunnels existants, ceux en construction ou à créer. Il est ainsi recommandé que le tunnel soit à deux tubes unidirectionnels lorsque la circulation prévue pour les camions est supérieure à 4 000 par jour et par sens. La création d’une galerie de sécurité n’est envisagée que lorsqu’elle est techniquement possible et peut être remplacée par la création d’abris tous les 200 mètres qui seront reliés entre eux par un cheminement vers l’extérieur qui pourra être assez sommaire.

Par ailleurs, comme la précédente, la nouvelle circulaire règle l’organisation des secours. Un plan d’intervention et de sécurité fixé en commun par l’exploitant et la préfecture doit être bâti pour chaque tunnel et un exercice d’intervention doit être organisé au moins une fois par an pour exercer les pompiers.

Une grande importance est attachée au retour d’expérience de tous les incidents et exercices.

Enfin la circulaire instaure un comité national d’évaluation de la sécurité qui d’ici trois ans doit examiner tous les ouvrages de 300 mètres à un kilomètre : il en ressortira un diagnostic pareil à celui établi en 1999 sur les 39 tunnels de plus de 1000 mètres.

Enfin le ministère signale qu’en 2000, il a porté à 70 millions de francs le budget pour l’entretien des tunnels du réseau national qui était de 42 millions l’année précédente.

Marc FRESSOZ

Les cinq tunnels les plus dangereux

Vétusté, mauvaise ventilation, secours insuffisants…

LE LIORAN

© P.O SAVREUX AUTO PLUS

Mise en service en 1847. 1 414 mètres ; monotube bidirectionnel ; 5 700 véhicules par jour dont 9 % de camions. L’étroitesse et la vétusté de cet ouvrage ont conduit la commission a le cataloguer comme l’un des plus dangereux. Deux poids lourds ne peuvent pas s’y croiser sans une circulation alternée – qui doit être améliorée – et l’absence de secours postés à proximité est un véritable problème. En 1999, les experts avaient carrément réclamé la reconstruction de cet ouvrage de plus de 150 ans. A cet effet, 500 millions de francs ont été inscrits au contrat de plan.

SAINTE-MARIE AUX-MINES

Mise en service en 1976. 6 950 mètres monotube bidirectionnel ; 3 400 véhicules par jour avec 27 % de poids lourds. Ce long ouvrage, ancien tunnel ferroviaire, date en réalité de 1937. Les experts avaient dressé toute une liste d’aménagements de taille pour en limiter la dangerosité : amélioration de la capacité de désenfumage, création d’abris pressurisés avec accès pour les pompiers et installation permanente d’équipes de secours à chaque entrée du tunnel. Pour l’instant, seule l’interdiction du passage des camions est devenue une réalité. Le ministère signalait il y a un mois que 600 millions de francs de travaux allaient bientôt être engagés pour créer une galerie de sécurité parallèle et améliorer la ventilation, ce qui permettra le retour des camions.

LE CHAT

© CETU

Mise en service en 1931. 1 486 mètres ; monotube bidirectionnel. Le passage des poids lourds de plus de 7,5 tonnes est en principe interdit par la préfecture de Savoie depuis mars 2000. Mais l’interdiction fait l’objet de dérogations de la préfecture pour certains transporteurs locaux. Et surtout, elle n’est pas respectée. Le ministère des transports a convenu que « des poids lourds contrevenaient de manière exceptionnelle à cette interdiction » et que « les contrôles seront renforcés ». Les experts avaient estimé qu’une remise à niveau complète devrait être effectuée si une utilisation par les PL était envisagée à l’avenir, compte tenu de son étroitesse, de sa ventilation longitudinale, de l’absence d’abris et de réseau d’eau pour lutter contre l’incendie. 11 % de poids lourds sur un trafic de 9 400 par jour.

TENDE

© CH. Lionel DUPONT

Mise en service en 1882. 3 186 mètres entre la France et l’Italie ; monotube, bidirectionnel avec une voie qui se rétrécit en entonnoir, n’autorisant pas le passage de deux camions. 3 400 véhicules y passent, dont 8 % de poids lourds. Selon les experts, cet ouvrage est inadapté au trafic poids lourds. Pourtant ils y sont toujours autorisés à circuler. Seuls les transports de matière dangereuse ont été interdits. Aucune équipe de secours n’est prévue même si des inspections quotidiennes de la part d’agents de la DDE ont lieu. C’est sans doute l’un des exemples d’immobilisme de la part des pouvoirs publics puisque, depuis des années, le sort de ce tunnel est examiné par une commission intergouvernemantale, présidée par Noël Lebel, qui réfléchit à la façon d’améliorer les choses : modernisation, percement d’un second tunnel ? En janvier, lors du sommet de Turin principalement consacré au Lyon-Turin, la France et l’Italie ont décidé de confier à une nouvelle commission intergouvernementale des Alpes du sud, en cours de mise en place et de « proposer une solution pérenne assurant la sécurité des trafics, avant le 30 juin 2001 ». A terme, Français et Italiens ont pris la décision de reconstruire ce tunnel.

FOURVIÈRE

Mise en service en 1971. 1 853 mètres ; circulation dans deux tubes unidirectionnels. Trafic moyen de 81 000 véhicules par jour avec 13 % de poids lourds. L’absence de galerie de liaison pose un problème important de sécurité soulevé en 1999 par les auteurs du diagnostic. En cas d’incendie, les secours n’auraient pas de moyens d’accès latéraux et les passagers bloqués ne pourraient pas se réfugier dans le tube voisin. Début février, le ministère des transports a indiqué que « les quatre galeries d’intercommunication recommandées par les experts ont fait l’objet d’études d’ingénierie détaillées. Les dossiers de consultation des entreprises sont prêts et les crédits en place ».

M. F.

Cet article est tiré du n° 2788 paru le 14 mars 2001 dans La Vie du Rail dont voici la couverture :