Nouvelles voies de communication au coeur de la Suisse by AlpTransit Gotthard AG

AlpTransit Gotthard Nouvelles voies de communication au cœur de la Suisse La première ligne de plaine à travers les Alpes voit le jour au Saint-Gothard. Cette nouvelle liaison ferroviaire relie Altdorf à Lugano. Pour le transport de marchandises, elle représente une réelle alternative à la route, tandis que le transport voyageurs profite de liaisons améliorées ainsi que de temps de trajet plus courts.

Contenu

Politique suisse des transports La NLFA au Saint-Gothard Ligne de plaine Transport de marchandises Trafic voyageurs Planification Financement Organisation

3 4 5 6 7 8 / 9 10 11

Tunnel de base du Saint-Gothard Tunnel de base du Ceneri Mesures Géologie Méthode d’excavation Aménagement interne Protection de l’environnement Gestion des matériaux

12 / 13 14 / 15 16 / 17 18 / 19 20 21 22 23

Equipement du gros œuvre

24 – 27

Equipment de technique ferroviaire

28–41 42 43–47

Mise en service Exploitation ferroviaire

Politique suisse des transports Durable et tournée vers l’avenir La NLFA permet de mettre en œuvre des objectifs importants de la politique suisse des transports: transfert du trafic de poids lourds de la route au rail et améliorations du trafic voyageurs.

La Suisse mise sur une politique des transports écologique, efficace et finançable. La modernisation de l’infrastructure ferroviaire ainsi que l’intégration au réseau européen à grande vitesse en font également partie. Dans la mesure du possible, le transport des marchandises sera à effectuer par voie ferrée. Le transfert du trafic de la route au rail protège la zone alpine sensible contre la pollution de l’environnement, causée par la circulation sans cesse croissante.

Francfort/Hambourg/Rotterdam

Vienne

Paris

Bâle

Paris

Zurich

Berne Saint-Gothard Lötschberg Ceneri

Genève

La nouvelle ligne à travers les Alpes La Suisse table sur différents projets pour atteindre ses objectifs de transports: Rail 2000, raccordement au réseau ferroviaire européen du trafic à grande vitesse, mesures antibruit ou Rail 2030. Les grands projets de la nouvelle ligne ferroviaire à travers les Alpes (NLFA) au Lötschberg et au Saint-Gothard en constituent cependant les pièces maîtresses. Le trafic circule d’ores et déjà à travers le tunnel de base du Lötschberg depuis 2007. En revanche, il est prévu que le tunnel de base du Saint-Gothard entre en service fin 2016 et le tunnel de base du Ceneri fin 2019.

La route roulante au Saint-Gothard

Turin

Milan Venise

Avignon

Gênes

Espagne Rome Raccordement au réseau ferroviaire européen du trafic à grande vitesse Axes de transit en Suisse NLFA – Nouvelle ligne ferroviaire à travers les Alpes

La NLFA au sein du réseau ferroviaire européen

La NLFA au Saint-Gothard Nouvelles voies à travers les Alpes Avec la construction de la nouvelle ligne ferroviaire à travers les Alpes (NLFA) naît une liaison ferroviaire rapide et performante au Saint-Gothard. Les deux tunnels de base du Saint-Gothard et du Ceneri en constituent les pièces maîtresses.

La NLFA crée de nouvelles perspectives pour le trafic ferroviaire à travers les Alpes. Les marchandises peuvent ainsi être acheminées de manière efficace et écologique Les temps de traBasel par le rail.Zürich jet du transport voyageurs national et international sont fortement raccourcis.

L’axe de la NLFA au Saint-Gothard est le plus important projet de construction de Suisse. Il comprend les tunnels de base du Saint-Gothard et du Ceneri ainsi que leurs raccordements aux lignes ferroviaires existantes.

En bref Tunnel de base du Saint-Gothard y Longueur

totale 57 km: plus long tunnel ferroviaire du monde

y Il

relie le portail Nord à Erstfeld au portail Sud à Bodio

Arth-Goldau

y Couverture maximale de la roche: 2300 m

Schwyz

Bâle

Zurich Altdorf

Acteurs de la construction: 1800 personnes

Percement des tubes principaux: 75% aux tunneliers, 25% par abattage à l’explosif

ERSTFELD

y 2

stations multifonctionnelles à Faido et Sedrun

AMSTEG

y Vitesse maximale: Trains marchandises 160 km/h Trains voyageurs 250 km/h

SEDRUN

Tunnel de base du Saint-Gothard longueur totale 57 km

y Déblais:

28 millions de tonnes

y Ouverture

prévue: 2016

Tunnel de base du Ceneri y Longueur

FAIDO

y Relie

BODIO

le portail Nord à Vigana près de Camorino au portail Sud à Vezia près de Lugano

Biasca

y Couverture

Acteurs de la construction: 400 personnes

Percement: 100% abattage à l’explosif

Ligne AlpTransit Galerie d’accès Bellinzone

Ligne ferroviaire existante

CAMORINO

Portail SIGIRINO VEZIA

Tunnel de base du Ceneri longueur totale 15,4 km Lugano Milan

maximale de la roche:

800 m

Guistizia

Tracé de l’axe du Saint-Gothard

totale 15,4 km

y Vitesse maximale: Trains marchandises 160 km/h Trains voyageurs 250 km/h y

Déblais: 8 millions de tonnes

y Ouverture

prévue: 2019

Ligne de plaine Plus productif grâce à l’innovation La première ligne de plaine à travers les Alpes voit le jour au Saint-Gothard. Elle relie Altdorf à Lugano avec un minimum de côtes et de virages. Son point culminant se situe à une altitude de 550 m au-dessus du niveau de la mer, soit à la même altitude que la Berne fédérale.

La ligne de plaine réduit de 40 km la distance entre Bâle et Chiasso et son inclinaison maximale atteint 12‰ seulement, soit nettement moins que le trajet de montagne du Saint-Gothard (26‰).

Avantages pour le transport voyageurs et de marchandises Les nouveaux trajets réduisent fortement les durées des trajets du transport voyageurs. Les trains voyageurs circuleront à des vitesses pouvant atteindre jusqu’à 250 km/h. Comparé à aujourd’hui, leur nombre augmentera d’environ 25% sur l’axe Nord-Sud. Grâce à l’absence de dénivellation, davantage de trains marchandises pourront circuler. De plus, les trains consommeront moins d’énergie sur la ligne de plaine que sur le tronçon de faîte et les trajets plus courts permettront d’arriver plus rapidement à destination. Portail Sud du tunnel de base du Saint-Gothard à Bodio

2500 m 2000 m 1500 m Göschenen

1000 m

Lugano

Arth-Goldau

500 m 0m

Airolo

Chiasso Bâle

Zurich

Zoug

Erstfeld

Biasca Bellinzone

Saint-Gothard Ligne de plaine au Saint-Gothard et au Ceneri

Ceneri

Milan

Transport de marchandises De la route au rail Le transport de marchandises ne cesse de croître sur l’axe Nord-Sud. Selon les pronostics, il en sera de même à l’avenir. Afin de protéger l’espace alpin sensible, le plus grand nombre de marchandises possible sera transporté sur le rail.

Pour transférer davantage de marchandises de la route au rail, il faut que la voie ferrée puisse faire concurrence à la route. La ligne de plaine au Saint-Gothard fait figure d’alternative réelle.

Davantage de capacité de transport pour le trafic marchandises 220 à 260 trains pourront rouler quotidiennement sur le nouveau trajet. Ce chiffre est nettement supérieur à celui de la ligne sommitale (140 à 180). Les trains de marchandises, à la fois longs et lourds, circuleront également sur la ligne de plaine linéaire. 2000 tonnes de charge remorquable pourront traverser la Suisse sans maintien et locomotive de pousse supplémentaires, ce qui permet d’économiser le temps autrefois nécessaire aux manœuvres. La capacité de transport passera ainsi d’actuellement environ 20 millions de tonnes à près de 50 tonnes. L’augmentation prévue du trafic marchandises pourra ainsi être maîtrisée. Convois sur l’axe Nord-Sud Des trains de marchandises, mesurant en général 750 m, circuleront sur l’axe du Saint-Gothard. Près d’un tiers d’entre eux transitent par Luino vers les terminaux de chargement d’Italie du Nord. Environ deux tiers des convois avec cap sur l’Italie passent par Chiasso, tandis que près d’un tiers des trains de marchandises pour Anvers passent par Bâle. Les deux autres tiers transitent par Bâle pour se rendre dans les régions industrielles d’Allemagne, le port de Rotterdam ou la Scandinavie. Une petite part se rend dans les ports rhénans bâlois.

Trains de marchandises en Léventine circulant en direction sud

Millions de tonnes 25 20 15 10 5 0 1980 Rail

1984

1989

1994

1999

Rue

Evolution du fret transalpin en Suisse de 1981 à 2010

2004

2009

2010

Trafic voyageurs Bonnes liaisons et trajets plus courts Pour les voyageurs, la NLFA au Saint-Gothard est synonyme de saut quantique. Le trajet Zurich–Bellinzone se réduira à une distance pendulaire tandis que le temps de trajet comptera moins de trois heures pour Milan.

Grâce aux innovations réalisées sur le tronçon du Saint-Gothard, le trafic ferroviaire pourra faire concurrence à l’automobile et à l’avion. Plus de 20 millions de personnes en profiteront dans la zone comprise entre l’Allemagne du Sud et l’Italie du Nord.

De meilleures correspondances pour les voyageurs pendulaires et les touristes d’une journée Les horaires des trains nationaux et internationaux seront harmonisés à partir des nœuds ferroviaires de Zurich et Milan. Les trains voyageurs circuleront toutes les

heures sur l’axe Nord-Sud, voire même toutes les demi-heures pendant les weekends et les heures de pointe. Si le nombre de passagers affiche une hausse constante, un rapprochement des horaires à une cadence de 30 minutes sera possible, et ce sans limiter pour autant les capacités du trafic de marchandises.

Des vitesses de pointe atteignant 250 km/h La nouvelle ligne du Saint-Gothard est une ligne à grande vitesse. Sur 60 km du nouveau tracé, les trains de voyageurs peuvent circuler à une vitesse de pointe

de jusqu’à 250 km/h, et ce grâce à son tracé rectiligne, sans virages en lacets ni passages à niveau sur les tronçons à ciel ouvert. On crée ainsi les conditions d’infrastructure technique permettant d’atteindre des futurs temps de trajet d’environ une heure et demie entre Zurich et le Tessin, respectivement de moins de trois heures entre Zurich et Milan. Ces temps dépendent cependant des adaptations apportées aux voies d’accès et aux travaux d’amplification du réseau ainsi que du matériel roulant utilisé.

La nouvelle ligne ferroviaire à travers les Alpes est synonyme d’avantages pour les voyageurs

Planification De l’idée à la réalisation L’idée d’une ligne de plaine à travers les Alpes n’est pas neuve. La première idée visionnaire d’un tunnel de base du Saint-Gothard remonte déjà à 1947. Au cours des années 90, plusieurs votes du souverain ont ouvert la voie à la nouvelle ligne ferroviaire à travers les Alpes. Au tunnel de base du SaintGothard, les premiers travaux préliminaires ont commencé en 1993.

Années 40 et 50: premières visions En 1947, Carl Eduard Gruner, ingénieur et planificateur des transports bâlois, esquisse l’idée visionnaire d’un tunnel routier et ferroviaire combiné sur deux étages entre Amsteg et Bodio, comprenant également une gare souterraine à Sedrun. Le groupe d’études «Tunnel du Saint-Gothard» de la Confédération examine plusieurs variantes de tunnels routiers. Celle-ci recommande à l’époque, entre autres, la construction d’un tunnel ferroviaire à deux voies d’une longueur de 45 km entre Amsteg et Giornico. Années 60 et 70: discussions politiques concernant le tracé En 1963, la Confédération instaure la Commission «Tunnel ferroviaire à travers

les Alpes» (CTA). Celle-ci évalue plusieurs solutions de tunnel ferroviaires. En 1971, la commission tranche en faveur d’un tunnels à deux voies à travers le Saint-Gothard, partiellement subdivisé en profils à une voie. Le Conseil fédéral charge les CFF d’élaborer le projet de construction de la ligne de base du Saint-Gothard Erstfeld-Biasca. Mais la récession économique ainsi que les désaccords entre les défenseurs du Saint-Gothard, du Simplon et de Splügen bloquent le projet de tunnel.

Années 80: décision en faveur de la variante en réseau Les années 80 apportent de nouvelles variantes et tracés sur le parquet politique. Le Conseil fédéral décide en 1989

de réaliser une variante en réseau, qui prévoit une combinaison entre le tunnel de base du Saint-Gothard, le tunnel de base du Lötschberg ainsi que le tunnel du Hirzel pour le raccord à la Suisse orientale.

Années 90: votations populaires déterminantes En 1992, 64% des électeurs suisses approuvent l’arrêté fédéral sur la construction de la transversale ferroviaire à travers les Alpes (NLFA) et donnent ainsi la légitimité politique aux projets au SaintGothard et au Lötschberg. En 1996, le Conseil fédéral redimensionne la NLFA: le tunnel du Lötschberg sera réalisé partiellement à une voie, le tunnel de Hirzel ne sera pas construit. En 1998, le souve-

Les grandes étapes, de la planification à la mise en service

Les premiers percements ont lieu pour le système de sondage de Piora. Ces travaux dureront jusqu’en 1996. Les CFF utilisent l’organisation du projet AlpTransit.

Coup d’envoi des travaux préliminaires et des premiers travaux de sondage à Sedrun. Début des travaux de construction de la galerie d’accès.

Fondation de la société AlpTransit Gotthard SA en tant que filiale des CFF. Sa mission: construction du tunnel de base au SaintGothard et au Ceneri.

Excavation de la galerie de contournement à Bodio. Les travaux de construction du tunnel de base du SaintGothard prennent ainsi leur cours sur le versant méridional des Alpes.

Coup d’envoi de la construction de la station multifonctionnelle à Faido. Le premier tunnelier engage les travaux d’excavation sur le chantier de Bodio.

1993

1996

1998

2000

2002

1995

Le tracé du tunnel de base du Saint-Gothard est fixé sous sa forme actuelle: le Conseil fédéral approuve l’avant-projet.

1997

Début des travaux d’avancement de la galerie d’accès pour le tunnel de base du Ceneri à Sigirino.

1999

Coup d’envoi de la construction du puits principal de Sedrun. A Amsteg, les premiers abattages à l’explosif marquent le début des avancements sur le versant nord du Saint-Gothard et à Faido, le début de l’avancement sur le versant sud des Alpes.

2001

Début des travaux du tronçon à ciel ouvert sud (Bodio –Biasca).

Croquis de la vision de Carl Eduard Gruner (1947)

Le premier percement principal au tunnel de base du Saint-Gothard a eu lieu le 15 octobre 2010

rain approuve l’échelonnement de la NLFA. Avec l’acceptation de la redevance sur le trafic des poids lourds liée aux prestations (RPLP) et du projet de modernisation du rail, le peuple suisse a donné feu vert à la construction de la Nouvelle Ligne Ferroviaire à travers les Alpes. En 1996 commencent les travaux

préliminaires à Sedrun, puis en 1999 à Amsteg et Faido.

2003

A partir de 2000: le tunnel de base du Ceneri prend forme En juillet 2000, les premiers abattages à l’explosif sont effectués à Bodio tandis que les travaux au portail Nord d’Erstfeld

commencent en 2004. En octobre 2010, soit 14 ans après le coup d’envoi des travaux, a lieu le percement principal au tunnel de base du Saint-Gothard. En 2006, le feu vert pour les travaux du tunnel de base du Ceneri est donné à Camorino. Les travaux d’avancement démarrent en 2010.

Les travaux préliminaires de creusage commencent également à Erstfeld: début des travaux sur chacun des cinq chantiers du tunnel de base du Saint-Gothard.

Début des abattages à l’explosif pour la construction de la galerie d’accès du tunnel de base du Ceneri. Début des travaux préliminaires au portail Nord du tunnel de base du Saint-Gothard à Erstfeld.

Coup d’envoi des travaux préliminaires de montage de la technique ferroviaire au sein du tunnel de base du Saint-Gothard à Biasca.

La station multifonctionnelle de Sedrun est entièrement creusée. Début du montage de la technique ferroviaire sur le versant nord du tunnel de base du Saint-Gothard également.

Ouverture planifiée du tunnel de base du Ceneri.

2004

2007

2009

2011

2019

Une fois monté, le premier tunnelier du tunnel de base du Saint-Gothard Nord commence à creuser entre Amsteg et Sedrun.

2006

Pose de la première pierre pour le tunnel de base du Ceneri.

2008

La zone à l’époque tant redoutée du synclinal de Piora est maîtrisée.

2010

L’avancement principal et les deux percements en sens inverse à hauteur des portails sont en cours au tunnel de base du Ceneri. Première jonction entre Sedrun et Faido au tunnel de base du Saint-Gothard. Début du montage de la technique ferroviaire à Bodio.

2016

Ouverture planifiée du tunnel de base du Saint-Gothard.

Financement Des fonds pour une planification sûre La Confédération a créé un concept spécial de financement dans le but de moderniser et de développer globalement l’infrastructure ferroviaire en Suisse. Ce concept garantit le financement de quatre grands projets ferroviaires.

Financement à travers les fonds FTP En 1998, le peuple suisse a accepté le «projet relatif à la réalisation et au financement de l’infrastructure des transports publics (FTP)». Le fonds ainsi créé est alimenté par la redevance forfaitaire sur le trafic des poids lourds RPLP (64%), l’impôt sur les huiles minérales (13%) ainsi que la TVA (23%). Le fonds FTP garantit un financement fiable de quatre grands projets ferroviaires: la NLFA au Saint-Gothard et au Lötschberg, Rail 2000 et ZEB, le raccordement de la Suisse orientale et occidentale au réseau européen du trafic à grande vitesse ainsi que la protection antibruit le long des voies ferrées existantes.

Origine des moyens

Affectation des moyens

Impôt sur les huiles minérales env. 13%

NLFA env. 45% Rail 2000 1re étape et ZEB env. 44%

Fonds FTP

TVA env. 23%

Protection antibruit env. 7%

Redevance forfaitaire sur le trafic des poids lourds RPLP env. 64%

Raccordement au réseau ferroviaire européen du trafic à grande vitesse env. 4%

Financement de l’infrastructure des transports publics (FTP)

Stabilité des prévisions des coûts finaux En 2008, le Parlement suisse a approuvé un crédit global à hauteur de CHF 19,1 milliards pour la réalisation de la NLFA. 13,2 milliards de cette somme sont prévus pour la construction de l’axe du Saint-Gothard. Ce chiffre correspond aux prix de 1998 sans renchérissement, TVA et intérêts de construction. Au cours des dernières années, la prévision des coûts finaux de la construction de la NLFA au Saint-Gothard et au Ceneri est restée stable. AlpTransit Gotthard SA part du principe que le crédit d’engagement de CHF 13,2 milliards sera suffisant.

Le Parlement suisse a approuvé un crédit global à hauteur de CHF 19,1 milliards pour la réalisation de la NLFA

Organisation Partenaires puissants du grand projet Un projet milliardaire, qui durera plusieurs générations, tel que la NLFA au Saint-Gothard, s’avère complexe. Près de 2200 acteurs participent à sa réalisation. Pour piloter le projet avec succès, ce dernier nécessite une structure organisationnelle bien rodée.

Des spécialistes de différents domaines techniques collaborent à la nouvelle ligne de plaine. Fondée en 1998, la société AlpTransit Gotthard SA (ATG), succursale des CFF, est la société responsable de la réalisation des deux tunnels.

Gestion aux mains d’AlpTransit Gotthard SA Mandatée par la Confédération (mandante des tunnels) et les CFF (future entité exploitante des tunnels), ATG fait figure de maître d’ouvrage. Elle assume la responsabilité de la gestion du projet et du risque, et se charge de construire les ouvrages dans les délais impartis, aux moindres coûts et dans la qualité convenue. ATG est une pure société de gestion et emploie près de 160 collaborateurs à son siège principal à Lucerne ainsi que dans ses antennes d’Altdorf, Sedrun, Faido et Bellinzone. Elle ne construit ni ne projette elle-même les ouvrages, mais adjuge ces travaux aux ingénieurs de projets ainsi qu’aux entreprises de construction et consortiums.

Confédération

AlpTransit Gotthard SA

CFF

Economie

Personnes concernées

Public

Mandataires

Politique

Société AlpTransit Gotthard SA se trouve au centre de l’attention de plusieurs groupes d’intérêt

Interconnexion avec les parties prenantes ATG est en étroite relation avec différents partenaires et doit se confronter à un grand nombre d’exigences: La Confédération La Confédération suisse est non seulement le mandant de la NLFA au Saint-Gothard, mais autorise, surveille, contrôle et finance également l’ouvrage. Les spécialistes de l’Office fédéral des transports autorisent les projets partiels élaborés. La délégation de surveillance de la NLFA, un comité du Parlement fédéral, assure la surveillance politique du projet. Les CFF, future entité exploitante du tunnel ferroviaire Une fois terminés, les deux tunnels de base au Saint-Gothard et Ceneri seront

exploités par les CFF. Pendant la phase de construction et en particulier lors de la mise en service, ATG et les CFF travaillent en étroite collaboration.

Les mandataires du secteur privé Des planificateurs, entreprises de construction et fournisseurs ont été mandatés pour l’élaboration et l’exécution du projet. Ils ont été déterminés à travers une procédure publique d’appels d’offres. Les nombreuses exigences du public Un grand projet concerne la vie de beaucoup de personnes. Les requêtes adressées par les riverains, représentants de l’économie, organisations de protection de l’environnement et politiciens à ATG sont par conséquent très variées.

Tunnel de base du Saint-Gothard Le plus long tunnel ferroviaire Le tunnel de base du Saint-Gothard est constitué de deux tubes à une voie d’une longueur de 57 km, reliés entre eux tous les 325 mètres par des rameaux de communication. Si l’on compte l’ensemble du système de galeries constituant le tunnel et comprenant les galeries de liaison, d’accès ainsi que les puits, celui-ci mesure plus de 152 km au total.

Système de galeries Deux stations multifonctionnelles à Faido et Sedrun divisent les deux tubes du tunnel en trois tronçons d’à peu près même longueur. Elles abritent des stations d’arrêts d’urgence et deux diagonales d’échange. Ces dernières permettent aux trains de passer d’une galerie à une voie à l’autre. Le système de ventilation ainsi que de nombreuses autres installations techniques servant à l’exploitation ferroviaire y ont été aménagés. La ligne d’accès à ciel ouvert au nord et au sud des deux portails d’Erstfeld et de Bodio rattache le tunnel de base du SaintGothard à la ligne ferroviaire des CFF existante. Division en tronçons Le tunnel de base du Saint-Gothard a été subdivisé en plusieurs tronçons aux fins de planification et de construction.

Des galeries d’accès permettent aux hommes, au matériel et aux machines d’atteindre les chantiers dans le tunnel. Afin d’économiser temps et argent, les travaux de construction au sein des différents tronçons ont été harmonisés et se sont partiellement déroulés simultanément.

Saint-Gothard Nord (4,4 km) Le tronçon à ciel ouvert entre Altdorf/ Rynächt et le portail Nord rattache la nouvelle ligne du Saint-Gothard à la ligne existante des CFF. Outre le nouveau tracé ferroviaire, de nombreux ouvrages d’ingénierie tels que des passages souterrains avec des ponts ont également été édifiés.

ensuite de terre, a été créée dans une fouille à ciel ouvert. Deux ouvrages de bifurcation souterrains à environ 3 km au sud des portails permettent une éventuelle future prolongation du tunnel en direction nord.

Amsteg (11,3 km) Pour pouvoir construire les deux tubes du tunnel, il a d’abord fallu creuser une galerie d’accès de 1,8 km de longueur. Un tunnelier a excavé une galerie à câbles dans la centrale souterraine de la centrale d’Amsteg afin de garantir la future alimentation en courant de traction. Dans les galeries Est et Ouest, deux tunneliers ont pris le départ à Amsteg pour creuser en direction de Sedrun.

Erstfeld (7,8 km) Sur les premiers 600 mètres du tronçon Nord, une tranchée couverte, recouverte

Portail de Bodio Station multifonctionnelle Faido avec stations de secours

Galerie d’évacuation d’air

Galerie d’accès de Faido

Galerie d’accès de Sedrun Puits I + II Station multifonctionnelle Sedrun avec stations de secours

Rameau de communication

Rameau de communication Galerie à câbles

Portail d’Erstfeld

Galerie d’accès d’Amsteg

Schéma du système de tunnels au Saint-Gothard

Environ 40 m

Altdorf Saint-Gothard Nord longueur 4,4 km Erstfeld

Erstfeld longueur 7,8 km

Amsteg Amsteg longueur 11,3 km

Sedrun

Sedrun longueur 8,5 km

Faido longueur 13,5 km

Sedrun (8,5 km) Pour la construction du tronçon de Sedrun, la desserte a été mise au point à l’aide d’une galerie d’accès horizontale d’une longueur de 1 km et de deux puits de 800 m de profondeur. La position du chantier, en plein cœur de la montagne, a posé des exigences élevées à la logistique. Au fonds du puits, les cavernes qui serviront plus tard aux stations multifonctionnelles ont été excavées. C’est à partir de là qu’ont eu lieu les abattages à l’explosif en direction nord et sud dans les deux galeries du tunnel. Comme la grande profondeur du tunnel et les fortes tensions menaçaient de déformer le tunnel, il a fallu mettre en place une consolidation spéciale de l’excavation. Les ingénieurs ont développé un concept nouveau et révolutionnaire utilisant des cintres flexibles. Ceux-ci se sont emboîtés lorsque le terrain a commencé à pousser, empêchant ainsi que ne se déforme l’ouvrage réalisé. Faido (13,5 km) La desserte du tronçon de Faido s’opère à travers une galerie d’accès de 2,7 km de longueur avec une inclinaison de jusqu’à 13%. C’est ici que se trouve la seconde station multifonctionnelle pour laquelle il a fallu élaborer de nouveaux plans en raison de difficultés géologiques inattendues, liées à des décompressions de rochers, entraînant le déplacement d’une diagonale d’échange en direction sud. Les mêmes tunneliers, qui avaient servis auparavant pour l’excavation du tronçon de Bodio, ont été utilisés pour l’avancement en direction de Sedrun.

Faido

Bodio longueur 15,9 km

Ligne AlpTransit Bodio

Galerie d’accès Ligne ferroviaire existante

Saint-Gothard Sud longueur 7,8 km

Portail Tracé de la ligne du tunnel de base du Saint-Gothard

Bodio (15,9 km) Comme pour Erstfeld, les premiers mètres de tunnel ont eu lieu en tranchée couverte pour le tronçon de Bodio. Après un court trajet en terrain meuble, l’avancement s’est fait à l’aide de tunneliers dans la roche dure. Une galerie de contournement a été construite pour les machines afin de desservir plus rapidement la caverne de montage souterraine. Depuis la jonction à Faido jusqu’en 2013, la galerie Est servira de tube de transport. La galerie Ouest est le premier

tronçon du tunnel à être équipé avec la technique ferroviaire.

Saint-Gothard Sud (7,8 km) La ligne d’accès à ciel ouvert, partant du portail Sud à Bodio pour atteindre Giustizia, rattache le tunnel de base du Saint-Gothard à la ligne ferroviaire existante des CFF. La construction de plusieurs ponts et passages souterrains crée un tracé respectueux de l’environnement, tant dans la nature que dans les zones à forte densité de population.

Diagonale d’échange dans la station multifonctions de Sedrun

Tunnel de base du Ceneri Second cœur de la ligne de plaine Ce n’est que grâce au tunnel de base du Ceneri, qui mesure 15,4 km, que la ligne de plaine reliant Altdorf à Lugano devient réalité. Le tunnel de base du Ceneri est le troisième plus grand projet de tunnel en Suisse, après le tunnel de base du Saint-Gothard et du Lötschberg.

Le système de galeries Tout comme le tunnel de base du SaintGothard, le tunnel de base du Ceneri se compose de deux tubes à voie unique, à environ 40 m de distance l’un de l’autre, reliés entre eux par des rameaux de communication. Aucune diagonale d’échange ou station multifonctionnelle n’a été prévue en raison de sa longueur. La «Bretella Locarno–Lugano», qui desservira le trafic régional au Tessin, est réalisée sur mandat du canton Tessin. Celle-ci réduit la durée du trajet Locarno– Lugano, qui passera d’aujourd’hui 55 minutes à 22 minutes seulement.

Le concept de construction Le tunnel de base du Ceneri est exclusivement excavé à l’explosif. La couverture maximale de la roche s’élève à 900 mètres tandis que la couverture minimale n’atteint que quelques mètres seulement. La majorité des travaux d’excavation se fait simultanément dans les deux directions à partir de l’attaque intermédiaire de Sigirino. Pour des raisons d’économie de temps et d’argent, des percements en sens inverse ont lieu à partir des portails de Vigana et Vezia. Des méthodes de constructions douces ont été utilisées pour ce faire, étant donné que la zone où les travaux sont à exécuter est classée sensible.

Camorino Plusieurs ouvrages voient le jour au nœud de Camorino afin de pouvoir raccorder le tunnel de base du Ceneri aux lignes ferroviaires existantes: un nouveau pont à quatre voie enjambant l’autoroute A2 et deux viaducs ferroviaires à voie unique au-dessus de la route cantonale à quatre pistes.

Portail de Vezia

Future prolongation Sud

Caverne d’installation Rameaux de communication

Fenêtre d’accès de Sigirino (2,3 km)

Ouvrage de bifurcation Galerie de reconnaissance de Sigirino (3,1 km)

Portail de Vigana (Camorino) Schéma du système de tunnels au Ceneri

Portail Nord du tunnel de base du Ceneri avec raccordements vers Locarno (à gauche) et Bellinzone

Vigana Le portail Nord du tunnel de base du Ceneri est situé dans la zone de Vigana. Il a fallu passer sous l’autoroute A2, qui se trouvait à 9 mètres seulement au-dessus, dans du terrain meuble. Les cavernes de jonction souterraine, qui permettront de traverser la plaine de Mogadino lors d’une étape successive de construction, se situent peu après le portail. Sigirino Dès 1997, l’excavation d’une galerie de reconnaissance d’une longueur de 3,1 km a fourni de précieuses informations sur la géologie. En 2008, un tunnelier a creusé une fenêtre d’accès de 2,3 km de longueur. Deux cavernes souterraines ont vu le jour au bout de cette galerie, qui sert de point de départ pour les avancements en direction sud et nord depuis 2010. Des installations de chantier pour les percements principaux et l’aménagement – comme, p. ex., une usine à béton – sont hébergées dans ces halles au cœur de la montagne.

Vezia Vezia abrite le portail Sud du tunnel de base du Ceneri. La dérivation souterraine de Sarè se trouve à environ 2,5 km au nord du portail, dans la montagne. Celle-ci servira à la future prolongation du tunnel en direction sud (vers Chiasso, respectivement Come). Afin de protéger les zones et propriétés habitées voisines, tels que la Villa Negroni classée monument historique, les abattages à l’explosif dans la roche dure n’ont été réalisés qu’avec des charges de dynamite minimales. A seulement 4 m de distance, la ligne ferroviaire traverse, en outre, le nouveau tunnel routier Vedeggio– Cassarate du contournement de Lugano. Cette proximité requiert également des méthodes de construction douces. Un trajet à ciel ouvert sur une distance de 200 m relie le portail Sud du tunnel de base du Ceneri à la ligne principale des CFF.

Tunnel de Bellinzone Nœud de Camorino

Camorino Vigana

Sigirino

Vezia

Ligne AlpTransit Galerie d’accès Bretelle Locarno–Lugano Lignes ferroviaires existantes Corridors Sud (future prolongation) Contournement Bellinzone (future prolongation)

Tracé du tunnel de base du Ceneri

Mesures Au millimètre près La nouvelle ligne à grande vitesse à travers les Alpes pose des exigences élevées à la précision des ouvrages. Les procédures de mensuration fiables et extrêmement précises garantissent une implantation au millimètre près, comme il se doit.

La mensuration du tunnel Un réseau de points fixes couvrant l’intégralité de la zone du projet a été mis en place à l’aide d’instruments de localisation par satellite. Ces points établissent le lien entre les plans et le terrain, et servent, par ailleurs, de référence à l’implantation souterraine du tunnel. Selon le principe du cheminement polygonal, les angles et distances sont mesurées en continu au sein du tunnel.

de l’implantation du gros œuvre, des installations de technique ferroviaire et des installations à monter. De plus, les tunneliers et les abattages à l’explosif sont pilotés par des données de mensuration. Ce faisant, toutes les données du réseau d’implantation doivent être mises à jour en continu. La surveillance de l’ouvrage ainsi que la reconnaissance d’éventuelles déformations font partie des tâches de la mensuration.

Commande de la direction de percement Les tâches de mensuration du tunnel sont très variées. Il s’agit, en particulier,

Tenir compte des influences faussant les données Les dimensions énormes dans les tunnels, ouvrages à la fois longs et souterrains,

rendent la mensuration difficile. L’organisation est extrêmement complexe en raison des nombreux chantiers, des accès compliqués et de l’exploitation 24h/24. Il faut également tenir compte des influences qui faussent les résultats de mesure obtenus: les différences de température entre la paroi du tunnel à la température de roche élevée et le tunnel plus frais en son centre peuvent dévier (réfraction) les rayons de laser des géomètres. Dans la mesure du possible, les trépieds de mensuration seront, pour cette raison, toujours positionnés au cœur du tunnel. Il faut également prendre en considération les influences

Satellites Réseaux du portail Cheminement polygonal Report de la verticale Mesure gyroscopique

Avan ce

ment

Amst

eg –Se

Amsteg

drun Avanc e

ment

Sedru

n–Am

steg

Sedrun Réseau d’implantation entre Amsteg et Sedrun

Mesure au tachymètre au percement principal Faido-Sedrun

du géoïde. Le géoïde désigne la forme exacte de la terre qui, en raison des différents rapports de densité au sein du manteau terrestre et à cause des régions de montagne en surface, n’a pas la forme exacte d’une sphère. Si l’on ne tient pas compte de ces influences à travers des modélisations, il faudrait s’attendre à des erreurs de mesure de l’ordre du mètre.

Ecarts des percements mesurés au tunnel de base du Saint-Gothard Percement

Mois, année

Bodio–Faido Amsteg–Sedrun Erstfeld–Amsteg Faido–Sedrun

Septembre 2006 Octobre 2007 Juin 2009 Octobre 2010

Latéral 92 137 14 80

mm mm mm mm

Vertical 17 3 5 10

mm mm mm mm

Les instruments de mesure Tachymètres: Ils permettent d’effectuer des mesures extrêmement précises de direction, de distance et d’angles de hauteur. Les tachymètres modernes sont dotés d’un moteur et pilotés par ordinateur. Ils envoient des ondes infrarouge permettant de cibler les réflecteurs. Gyroscopes de mensuration: Ils permettent de déterminer très précisément la direction au sein du tunnel. Un gyroscope est influencé par la rotation terrestre dans son oscillation et indique ainsi le nord. Lasers balayeurs: Ceux-ci sont en mesure de saisir jusqu’à 500 000 points par seconde et permettent de mesurer des modèles en 3 D photoréalistes. On les utilise lors de la réception du gros œuvre, car les lasers balayeurs per-

mettent même d’identifier les fines rayures dans le béton. Ils livrent des informations précieuses pour le montage de la technique ferroviaire ainsi que pour l’exploitation et l’entretien.

Cibler les déformations en surface L’observation de la surface de la terre fait également partie des tâches de la mensuration. Au-dessus du tunnel de base du Saint-Gothard, les murs du barrage de Curnera, Nalps et Santa Maria sont surveillées quant à d’éventuelles altérations dues aux travaux de construction. A hauteur du portail Nord du Ceneri, le tunnel passe sous l’autoroute et l’écart qui l’en sépare est très faible. Un système de surveillance et d’alarme a été installé en cas d’affaissements inattendus du tablier.

Points cruciaux, les puits de Sedrun A Sedrun, l’innovation était de mise pour les mesures des deux puits de 800 m de profondeur au tunnel de base du Saint-Gothard. La grande précision nécessaire à la transmission de la position et de l’orientation de la caverne, de la tête du puits au niveau du tunnel, posait un défi de taille. Cette tâche a été résolue grâce à des reports de la verticale mécaniques et optiques ainsi que des gyroscopes de mensuration. Des percements précis au tunnel de base du Saint-Gothard Les géomètres ont obtenus des résultats des plus précis pour toutes les mesures effectuées au tunnel de base du SaintGothard qui, avec ses 57 kilomètres de longueur, est le plus long tunnel du monde.

Géologie Facteur de risque jusqu’à la jonction Malgré l’utilisation des techniques les plus modernes, les conditions géologiques au sein du tunnel ne peuvent pas être prévues avec précision. Néanmoins, les pronostics de géologues confirmés ainsi que les forages de sondage réduisent les risques.

Géologie tunnel de base du Saint-Gothard Lors de la construction du tunnel de base du Saint-Gothard, il a fallu traverser des couches de roches très hétéroclites. Ces couches se déclinent en variations de gneiss et granites durs des massifs du Saint-Gothard et de l’Aar aux roches friables partiellement déliteuses entre ces massifs.

mineurs du tube Est et ceux du tube Ouest en février, ont pu traverser sans problème le synclinal du Piora. y Outre le synclinal du Piora, les géologues avaient également reconnu que la partie nord du massif intermédiaire du Tavetsch constituait une zone particulièrement critique en termes d’ingénierie de la construction. Le tronçon situé entre le massif de l’Aar et le massif

Une roche complexe Avant le début de la construction, le synclinal de Piora et le massif intermédiaire du Tavetsch Nord étaient déjà considérés comme des zones complexes en termes d’ingénierie de construction. y Dans le synclinal de Piora, les géologues pensaient trouver une «montagne flottante», c’est-à-dire une dolomite saccharoïde imbibée d’eau sous forte pression. De telles conditions ont remis en question la faisabilité du tunnel de base. Des sondages ont cependant montré qu’au niveau du tunnel, on pouvait s’attendre à des conditions sèches et à une dolomite offrant de bonnes conditions à l’ingénierie de construction. Ces prévisions se sont confirmées: en automne 2008, les

Dans le massif intermédiaire du Tavetsch, des mesures de consolidation novatrices ont été mises

du Saint-Gothard présenterait un comportement fortement poussant lors du perçage. Il fallait, par conséquent, développer de nouvelles mesures de consolidation. Grâce à des cintres en acier déformable et à des tirants d’ancrage, il a été possible d’obtenir une plus forte résistance de charge, adaptée aux déformations. Parallèlement, ce concept novateur a permis de sup-

en œuvre avec succès

Portail Nord Erstfeld

Amsteg

Sedrun

Massif intermédiaire du Tavetsch Profil géologique longitudinal du tunnel de base du Saint-Gothard

Synclinal de Piora

Faido

Portail Sud Bodio

porter de fortes déformations au début, ce qui s’est avéré nécessaire pour un aménagement techniquement et économiquement judicieux.

Géologie tunnel de base du Ceneri Une galerie de reconnaissance d’une longueur de 3,1 km avait été excavée jusqu’aux futurs axes du tunnel entre 1997 et l’an 2000. On y a rencontré des orthogneiss résistants, ne représentant pas des conditions particulièrement difficiles pour la construction du tunnel. Sur la base de ces connaissances, le tracé horizontal définitif des galeries à voie unique a été fixé. De nombreux facteurs déterminent le chemin à travers la montagne Bien que la ligne droite soit la liaison la plus courte entre deux points, les tunnels de base du Saint-Gothard et du Ceneri affichent tous deux un tracé galbé. Outre les conditions géologiques, les conditions géographiques telles que l’emplacement des lacs de retenue, les possibilités d’accès aux chantiers ou la hauteur de couverture ainsi que les exploitations en surface ont contribué aux choix réalisés. En ce qui concerne le tracé de la ligne à ciel ouvert, il a fallu tenir compte des souhaits des régions d’implantation. L’intégration esthétique et respectueuse de l’environnement des trajets et portails dans le paysage et les zones agglomérées ont également joué un rôle important.

Excavation par moyen mécanique dans la zone de perturbation «Linea Val Colla» du tunnel de base du Ceneri

Un carottage en été 2008 au synclinal de Piora

Portail Nord Vigana

Galerie de reconnaissance de Sigirino

Fenêtre d’accès Portail Sud caverne d’installation Vezia

Profil géologique longitudinal du tunnel de base du Ceneri

Méthodes d’excavation Mécanique ou conventionnelle Quatre tunneliers ont excavé presque 75% du tunnel de base du SaintGothard tandis que l’avancement du tunnel de base du Ceneri s’est fait exclusivement par méthode traditionnel, à savoir à l’abattage à l’explosif.

Le choix de la méthode d’excavation ne dépend pas uniquement des conditions auxquelles on peut s’attendre dans la montagne, mais également des possibilités d’accès, des conditions environnementales et économiques. La longueur du tronçon ainsi que la durée de construction globale à disposition jouent également un rôle.

équipés de têtes de forage de jusqu’à 9,5 mètres. Les coûts d’investissement qu’engendre un tunnelier sont de l’ordre de CHF 30 millions. L’acquisition et la mise à disposition des installations nécessitent plus de temps que pour l’abattage à l’explosif. En règle générale, ces investissements ne sont rentables pour de longs tronçons.

Excavation mécanique Un tunnelier avec tout son équipement d’excavation (train suiveur) mesure près de 450 mètres. En raison des déroulements standardisés et mécaniques, il est possible d’atteindre des performances journalières élevées si la roche est bonne. Au tunnel de base du SaintGothard, on a utilisé quatre tunneliers

Abattage conventionnel à l’explosif L’excavation conventionnelle est une méthode d’avancement extrêmement souple. Le diamètre à excaver, les étapes de l’avancement et les moyens de sécurisation tels que, par exemple, le béton projeté, les ancrages, les cintres métalliques, les treillis peuvent être adaptés en tout temps aux conditions rencontrées.

Automate de de projection projection béton béton Automate

Appareil permettant permettant Appareil de déplacer déplacer les les treillis treillis de

Grue de de levage levage Grue

Cabine de de commande commande Cabine

Convoyeur àà bande bande Convoyeur

La roche est détachée mécaniquement ou par explosions. Les étapes de travail de l’abattage à l’explosif sont précisément définies. Dans un premier temps, les trous de mine sont percés et remplis d’explosif. L’explosion et la ventilation ainsi que la consolidation de la zone excavée ont lieu dans un second temps. Pour finir, les mineurs se chargent du déblaiement, c’est-à-dire qu’ils transportent les déblais à l’extérieur. Dans le tunnel de base du Saint-Gothard, le tronçon de Sedrun, les galeries et puits d’accès ainsi que les rameaux de communication ont principalement été excavés conventionnellement, par détachement mécanique de la roche et abattage à l’explosif.

Grippeur Grippeur

Tête de de forage forage Tête

Avancement au tunnelier (TBM)

Excavation Excavation de la la banquette banquette de

Consolidation Consolidation de la la calotte calotte de

Excavation Excavation de la la calotte calotte de

Tirants d’ancrage d’ancrage en en rocher rocher Tirants Air frais frais Air

CamionCamionmalaxeur malaxeur

Camion Camion basculant basculant

Abattage conventionnel à l’explosif

Chargeuse Chargeuse sur pneus pneus sur

Jumbo Jumbo

Machine àà Jumbo de de forage forage Machine Jumbo projeter du du béton béton projeter

Aménagement interne Un ouvrage pour un siècle au moins Le revêtement du tunnel et les constructions portantes du tunnel de base doivent durer au moins un siècle, et ce sans entretien notable. Pour cette raison, qualité supérieur et longévité des matériaux de construction pour l’étanchéité et le revêtement du tunnel sont requis.

Le soutènement de l’excavation empêche la chute de fragments de rocher avant la pose définitive de la voûte et protège les mineurs. Le soutènement est en contact direct avec le rocher et est donc fortement soumis aux influences exercées par le terrain et les eaux d’infiltration.

Des moyens de sécurisation de différentes forces Selon la géologie du terrain, on utilisera des moyens de sécurisation de différentes forces: ancrage, béton projeté et cintres métalliques peuvent être combinés entre eux, leur nombre et leur solidité étant modulables. Si les conditions du terrain le requièrent, il faut mettre en place des mesures additionnelles d’améliorations ou d’étanchéisation de la montagne. Selon le cas, il s’agit, entre autres, de lances ou de parapluies à tube, de trous de drainage ou d’injections. Membrane de revêtement et béton pour voûtes Après le soutènement de l’excavation, une membrane d’imperméabilisation spécialement conçue à cet effet protège les tubes du tunnel contre la pénétration d’eau, et ce sur la longueur complète de l’ouvrage. Cette membrane doit résister à des températures élevées, à l’eau et à la pression de la montagne pendant les cent ans requis pour la durée d’exploitation du tunnel. Etant donné que les imperméabilisations usuellement commercialisées n’auraient pas satisfait aux exigences particulières du tunnel de base du Saint-Gothard, des systèmes spécialement adaptés ont été développés. Les

Montage des feuilles d’étanchéité

Consolidation de l’excavation avec béton projeté Epaisseur max. = 20 cm Déformation = 15 cm Revêtement en béton coulé sur site Epaisseur max. = 30 cm Feuilles d’étanchéité

Profil du tunnel excavation au tunnelier

granulats en béton utilisés pour la voûte interne sont quasiment constitués à 100% de matériel d’excavation. Vu l’absence d’expérience en la matière, des essais préliminaires ont été réalisés

et ont apportés les preuves de qualité requises. La voûte interne possède une épaisseur minimale de 30 cm.

Protection de l’environnement En accord avec la nature En bâtissant la nouvelle ligne du Saint-Gothard, la Suisse réalise un des plus grands projets de protection de l’environnement d’Europe. La ligne de plaine contribue à protéger l’univers alpin. Sa construction est aussi douce que possible.

De sa planification à sa construction, des mesures réduisent son impact sur l’homme, la faune, l’air et l’eau. Le dialogue instauré avec les autorités et organisations écologiques aide à trouver des solutions viables.

Transporter en douceur contribue à la pureté de l’air La pollution atmosphérique doit rester aussi faible que possible. De ce fait, les matériaux sont majoritairement transportés par convoyeurs, rail et bateau. Afin que seule une quantité minimale de polluants se répande dans l’atmosphère, les entreprises de construction doivent équiper véhicules et machines de filtres à particules. Directives pour les eaux usées Le trafic et l’exploitation des chantiers polluent les eaux de montagne et du tunnel, qui sont nettoyées selon les prescriptions légales, refroidies puis reversées dans les fleuves. Protection contre la poussière et le bruit des chantiers Ceux-ci peuvent déranger la population locale. Pour protéger du bruit, humus et terre végétale temporairement stockés sont remblayés sous forme de murs antibruit. La place d’installation de Sigirino est en partie dans une caverne au sein de la montagne. Par respect des riverains, les horaires d’exploitation ont été limités. Afin d’éviter la formation de poussière, les aires de chantier et les décharges temporaires sont arrosés, et les véhicules régulièrement nettoyés.

L’arrosage des décharges réduit le développement de la poussière

Protection de la flore et de la faune La construction de la nouvelle ligne du Saint-Gothard touche également aux espaces vitaux de la flore et de la faune, mis à contribution temporairement et remis en état par la suite. En cas de changement d’affectation définitif, des mesures de compensation sont mises en place: remplacement des arbres défrichés par des spécimens typiques, renaturation des ruisseaux ou réaménagement des rives selon leur aspect naturel. Le long des trajets à ciel ouvert, des parois antibruit sont érigées.

Revitalisation des prairies d’Insla à Sedrun

Gestion des matériaux Un recyclage de type particulier La construction du tunnel génère une immense quantité de déblais: 28 millions de tonnes provenant du tunnel de base du Saint-Gothard et 8 millions de tonnes du tunnel du Ceneri. Ces montagnes de roche constituent un énorme gisement de matières premières précieuses.

Afin de préserver les ressources naturelles, une grande partie du matériel d’excavation a été réutilisé pour la production du béton servant à l’aménagement interne du tunnel. Le restant sert, par exemple, à aménager le terrain ou remblayer des digues. Seule une petite partie du matériel doit être mis en décharge.

Du matériel d’excavation à l’agrégat du béton Dans le passé, le matériel d’excavation présentant des grains très fins et un aspect similaire aux chips n’était pas considéré apte à la fabrication du béton. Pour cette raison, les instituts universitaires et l’industrie ont développé des techniques novatrices ainsi que des infrastructures inédites permettant de l’utiliser malgré tout comme granulat. Dans les laboratoires et sur les chantiers, des recherches et essais ont été menés jusqu’à ce que la preuve de l’aptitude soit apportée. La préparation des agrégats du béton se

Du matériel d’excavation à l’île paradisiaque: remblayage du lac d’Uri

fait directement sur le chantier, dans des usines de production à gravier et béton. Un système de contrôle garantit que la constante qualité supérieure que requiert le béton soit atteinte.

Remblayage du lac d’Uri Le matériel d’excavation d’Amsteg impropre à la réutilisation a été acheminé par voie ferrée et bateau dans le lac d’Uri. Il a été utilisé ici pour la régénération de la zone d’eau peu profonde. Trois réserves naturelles et îlots pour la baignade ont ainsi vu le jour.

28,2 millions de tonnes ~ = 7160 km

Zurich

Chicago

Océan Atlantique Nord

Le matériel d’excavation extrait du Saint-Gothard remplit un train de la longueur Zurich–Chicago

Equipement du gros œuvre La technique à la pointe du progrès Avant même que ne soit montée la technique ferroviaire, les tubes des tunnels de base seront équipés d’installations mécaniques et électromécaniques. La majorité de ces installations sera montée dans les rameaux de communication et les deux stations multifonctionnelles.

Les équipements du gros œuvre comprennent les installations de ventilation, les systèmes d’amenée d’eau et de drainage, mais également les installations de climatisation pour bâtiments, les installations de levage, les portes, doublesfonds, constructions métalliques ainsi que les installations électriques et de protection incendie. La majorité des installations sont montées dans les rameaux de communication et les deux stations multifonctionnelles du tunnel de base du Saint-Gothard, certaines également dans les tubes du tunnel et les zones de portail.

Equipement des rameaux de communication Grâce au montage de l’équipement de gros œuvre, les 176 rameaux de communication du tunnel de base du SaintGothard ainsi que les 46 rameaux de communication du tunnel de base du Ceneri sont dotés de différentes fonctions: y Ils constituent des espaces protégés permettant d’y abriter des armoires contenant les installations de technique ferroviaire. Afin que la température ne dépasse pas 35°C et réduise ainsi la disponibilité élevée et la durée de vie de la technique, les rameaux de

communication sont équipés d’une ventilation. Le montage de doublesfonds simplifie le câblage de l’ensemble des installations. y En cas d’événement, les rameaux de communication servent de voie d’évacuation vers l’autre tube. Pour cette raison, ils sont fermés par des portes de secours et coupe-feu. Ces rameaux de communication doivent pouvoir être rapidement ouverts et fermés, tout en étant extrêmement thermorésistants et afficher une durée de vie élevée. Ils ont été testés sous toutes leurs coutures et réalisés sur mesure afin de satisfaire à ces exigences.

Ventilateur air entrant Ventilateur air sortant Armoire de commande porte Ouest

Tube à voie unique Porte de rameau de communication Double-fond Armoires technique ferroviaire Apport en air frais

Représentation schématique de l’équipement du rameau de communication

Armoire de commande ventilation du rameau de communication Armoire de commande porte Est

Equipement de la station multifonctionnelle et des ouvrages annexes y Les trains peuvent passer d’un tube à l’autre dans les deux diagonales d’échange des stations multifonctionnelles. Des portails spéciaux, fermés pendant l’exploitation normale, ont été montés ici, ceux-ci garantissent une séparation aérodynamique des deux tubes du tunnel. En cas de besoin, par exemple lors de travaux de maintenance, ils peuvent être ouverts pour laisser passer des trains. y Tous les locaux techniques des ouvrages annexes doivent être climatisés. Pour cette raison, ils sont équipés d’installations de refroidissement et de ventilation. y Pendant l’exploitation, le puits I de Sedrun sert d’une part de canal d’air frais pour le tunnel de base du SaintGothard, mais également de passage pour différents câbles de technique ferroviaire ainsi qu’une amenée d’eau pour la station multifonctionnelle. Une plate-forme ascensionnelle d’inspection est montée à l’intérieur, afin que la voûte et les câbles puissent être contrôlés, entretenus et assainis. y Les stations multifonctionnelles Faido et Sedrun du tunnel de base du SaintGothard abritent chacune deux arrêts d’urgence pour le cas d’événement. Les portes de la station d’arrêt d’urgence ont une double fonction: elles servent, d’une part, de portes d’issue de secours à fermeture et ouverture télécommandée, d’autre part, leur ouverture et fermeture permettent également de régler l’apport en air frais.

Plate-forme ascensionnelle d’inspection puits I, Sedrun

Les portes des rameaux de communication doivent fonctionner, même dans des conditions les plus extrêmes

Equipement du gros œuvre De l’air frais pour les tunnels de base En exploitation normale, le tunnel de base du Saint-Gothard n’est pas activement ventilé. En cas d’incendie dans le tunnel, une ventilation d’exploitation aspire la fumée et souffle de l’air frais. Elle crée également les conditions d’air optimales pendant les travaux d’entretien.

En configuration normale d’exploitation, les tunnels n’ont pas besoin d’être ventilés activement. «L’effet de piston» des trains, lors de leur passage, assure l’alimentation en air des deux tubes tunnel, car il produit un échange d’air avec l’air extérieur.

Ventilation du tunnel de base du Saint-Gothard La ventilation d’exploitation du tunnel de base du Saint-Gothard repose sur deux centrales de ventilation placées dans la tête du puits à Sedrun et au portail de la galerie d’accès de Faido. Ces centrales sont équipées de ventilateurs d’air frais et d’air d’extraction. A proximité du portail, six ventilateurs à jet sont montés dans chaque tube du tunnel, soit 24 ventilateurs en tout. Tous ces composants de la ventilation d’exploitation sont à 100% redondants afin de garantir leur remplacement en cas de défection.

températures, la vitesse d’écoulement d’air et les variations de pression doivent être régulées.

Conditions climatiques dans le tunnel Il est important que règne un climat d’exploitation idéal dans le tunnel afin de garantir la haute disponibilité et la durée de vie des installations techniques. En été, la température atteint les 36-37°

C et 35° C environ en hiver. Au sein du tunnel, le climat est, entre autres, influencé par la température de la roche, du train lors de son entrée, de l’eau de montagne et par la déperdition de chaleur des installations techniques. Dans les zones d’accès, l’humidité relative peut atteindre plus de 70%. Dans le sens de la marche, elle diminue plus la chaleur augmente et s’élève encore de 20 à 40% à hauteur des portails de sortie.

Air vici

Air frais

Représentation en 3 D des conduites d’amenée et d’évacuation d’air dans la centrale

Ventilation du tunnel de base du Ceneri Contrairement au tunnel de base du Saint-Gothard, celui du Ceneri ne prévoit pas de centrale de ventilation. Plus de 50 ventilateurs à jet, montés à proximité des portails et au cœur du tunnel, assurent la ventilation nécessaire au sein du tunnel. Climat nécessaire aux travaux d’entretien Si la température devait être trop élevée, la ventilation d’exploitation souffle de l’air de refroidissement. Elle crée les conditions d’air nécessaires pour le personnel lors des travaux d’entretien. Dans le tronçon d’entretien correspondant, les

de ventilation de Faido

Esquisse de l’ouvrage de ventilation du portail de la galerie d’accès de Faido

Equipement du gros œuvre Gestion propre de l’eau De grandes quantités d’eau s’accumulent dans les tubes du tunnel. Au tunnel de base du Saint-Gothard, les eaux d’infiltration et les eaux usées sont évacuées hors du tunnel dans des conduites séparées. Le tunnel de base du Ceneri dispose, en revanche, d’un système mixte.

Etanche à l’eau d’infiltration La voûte du tunnel est continûment exposée à une accumulation d’eau d’infiltration. Le long d’une membrane d’étanchéité spéciale, cette eau coule vers le pied de voûte dans la conduite de drainage de la coque, qui mène tous les 100 mètres dans la conduite de drainage principale à travers un puits de contrôle sous le tablier.

Consolidation de l’excavation Membrane d’étanchéité Voûte du tunnel (revêtement intérieur)

Enrobé drainant

Conduite d’évacuation séparée pour l’eau de tunnel Si, en cas d’avarie au sein du tunnel de base du Saint-Gothard, il devait y avoir des eaux usées dans la zone de la voie, celles-ci sont collectées tous les 100 m à travers un puits et déversées dans des conduites d’évacuation séparées. Pour cette raison, on parle d’un «système séparatif». Les eaux usées sont dirigées dans un bassin d’interception hors du tunnel pour être analysées. Selon leur composition, elles sont préparées et introduites dans les cours d’eau naturels.

Drainage de la coque Conduite de drainage principale Ø 600 mm Radier de béton coulé sur place Collecteur d’eau usée Ø 250 mm

Système d’évacuation d’eau au sein du tunnel de base du Saint-Gothard

Ceneri: évacuation commune des eaux d’infiltration et des eaux usées Contrairement au tunnel de base du Saint-Gothard, dans le tunnel de base du Ceneri, les eaux d’infiltration et les eaux usées ne sont pas évacuées séparément. En raison des quantités nettement moins importantes d’eau d’infiltration un «système mixte» de drainage convient le mieux.

Station de traitement des eaux à Erstfeld

Equipement de technique ferroviaire Voie, électricité et radio L’exploitation ferroviaire des tunnels de base du Saint-Gothard et Ceneri est uniquement possible grâce à la technique ferroviaire. Celle-ci intègre les voies ferrées dans le réseau ferroviaire existant.

La technique ferroviaire se décline en installations fixes telles que les voies, les aiguillages, la ligne de contact, l’alimentation en courant, les liaisons radio et téléphoniques ainsi que la technique signalétique pour les trains qui traversent le tunnel à une vitesse maximale de 250 km/h.

places d’installation à proximité des portails constituent la base logistique pour le montage de la technique ferroviaire. Mais l’usine de béton sur rail pour le montage de la voie de roulement, la ventilation et climatisation du chantier ainsi que l’alimentation en courant de chantier en font également partie.

Installations provisoires et places d’installation Pour leur montage, on a également besoin de vastes installations provisoires et de prestations temporaires, en plus des installations servant à l’exploitation. Les

Technique à la pointe du progrès Les projets et exécutions de nos installations de technique ferroviaire sont à la pointe de la technologie. Ce faisant, les longues périodes de planification et de réalisation constituent un défi, car au

Feeder de ligne Conducteur de retour

moment de la mise en service, tous les composants doivent être conformes à l’état le plus récent de la technique.

Contrôles approfondis La technique ferroviaire forme un système technique complexe. Lors de la planification, il nous faut déjà veiller malgré tout à une construction simplifiée au maximum et avec le moins de points de jonction possible. Longtemps avant la phase de montage, de vastes contrôles en usine, des tests de matériaux, des expériences en laboratoires ou des contrôles d’échantillons ont eu lieu pour

Conducteur de retour Elément porteur de caténaire Câble radio de tunnel

Gabarit d’espace libre OCF IV (y compris pantographes S3)

Système de tension automatique de fil de contact Tableau d’affichage signal principal

Main courante Eclairage de secours au sein du tunnel Câble de données Câble basse tension Balise

Profil du tunnel avec installations de technique ferroviaire

Câble haute tension Voie de roulement

Installations du courant de traction

Radio

Tube à voie unique

les différents secteurs de la technique ferroviaire. Eu égard à la mise en service, la sécurité de la planification s’en trouve renforcée. Une étroite coordination avec les autorités et les personnes concernées est nécessaire, et doit être planifiée longtemps à l’avance.

Un montage bien orchestré Avant le montage, les départements de technique ferroviaire doivent s’accorder étroitement, mais également les entreprises des domaines gros œuvre et équipement du gros œuvre. Les montages de la technique ferroviaire se font en partie en même temps que l’achèvement et l’équipement du gros œuvre. La coordination doit être précise, les besoins en espace et en temps ainsi que la logistique du matériel doivent être orchestrés jusque dans les plus infimes détails.

Voie de roulement Les installations de sécurité et d’automatisation

Rameau de communication Installations électriques et télécommunication Câble

Installations de technique ferroviaire du tunnel de base du Saint-Gothard

Entreprise générale Au Saint-Gothard, une entreprise générale a été chargée du montage de la technique ferroviaire. S’élevant à CHF 1,7 milliard, ce contrat d’entreprise est non seulement le plus important d’AlpTransit Gotthard SA mais également un des plus gros contrats au monde du domaine de la technique ferroviaire. Pendant la phase de montage principale, près de 700 personnes, parmi elles de nombreux spécialistes, ont participé aux travaux de montage.

Visualisation des installations de technique ferroviaire et des installations temporaires

Equipement de technique ferroviaire Montage par étapes Le montage de l’équipement de technique ferroviaire n’est pas une tâche aisée pour les spécialistes. Celui-ci requiert des travaux sophistiqués. De plus, les conditions générales sont très complexes.

L’accès est à la fois limité pour le montage et l’entretien des installations de technique ferroviaire. Seuls les deux portails font figure d’accès adéquat. Les longs trajets d’acheminement requièrent une logistique performante. y Au sein du tunnel, l’espace est très restreint. Il y est impossible de faire demitour avec un véhicule sur pneus. Pour cette raison, le montage de la technique ferroviaire se fait principalement sur rail. y Les conditions climatiques sont extrêmes et représentent un défi, à la fois pour l’homme et les installations techniques. Ces installations sont montées dans des armoires spéciales qu’abritent les rameaux de communication afin de les protéger des températures élevées ainsi que de la forte humidité ambiante. La phase de construction nécessite l’utilisation de la ventilation et du refroidissement. y Les vitesses de circulation élevées des trains ainsi que les exigences en matière de sécurité au travail augmentent

2011/2012 Tubes Est et Ouest Erstfeld−Sedrun

Pose des rails pour la voie de roulement fixe

le degré de difficulté du montage de la technique ferroviaire.

Etapes du montage Le montage de la technique ferroviaire a lieu dans le même ordre pour chaque tronçon de tunnel. Dans un premier temps, on monte les installations provisoires et câbles, puis la voie de roulement

2013/2014 Tubes Est et Ouest Sedrun−Faido

fixe. Celle-ci assure la logistique du transport sur rail pour les autres corps de métier. Le montage des supports de caténaire et l’équipement des rameaux de communication sont effectués dans un second temps. Puis suit l’équipement de l’éclairage d’urgence, main courante et fils de contact dans les tubes du tunnel. En dernier lieu, on procède à l’intercon-

2014 Tube Est Bodio

2010/2011 Tube Ouest Bodio Phases et directions de montage des installations de technique ferroviaire

Montage du câble rayonnant au sein du tunnel de base du Saint-Gothard

nexion des valeurs individuelles et des systèmes techniques puis, finalement, à la mise en service.

Montage par étapes Au tunnel du Saint-Gothard, l’équipement des installations de technique ferroviaire commence par le sud, dans le tube Ouest de Bodio. Puis il se poursuit au nord. Les distances de transport peuvent atteindre jusqu’à 40 km selon la progression des travaux. Pour finir, le tube Est de Bodio sera équipé à partir du sud de nouveau. Trajet expérimental Le tube Est du tronçon de Bodio du tunnel de base du Saint-Gothard sera le premier à être entièrement équipé avec tous les composants de technique ferroviaire. Des tests de l’ensemble de la technique ferroviaire auront lieu en 2014 sur cette étape d’environ 15 km de longueur, et ce dans des conditions les plus proches possibles de la réalité. Le trajet expérimental pourra être testé à des vitesses de jusqu’à 230 km/h. Des potentiels d’amélioration pourront ainsi être déterminés pour le montage et les risques regardant la mise en service minimisés.

Complexité de la logistique des matériaux Il est indispensable que la logistique des matériaux soit efficiente, afin que les bons composants de technique ferroviaire soient à disposition au moment et à l’endroit requis au sein du tunnel pour leur montage. De nombreux éléments sont fabriqués sur mesure. Ces derniers doivent être commandés à temps, produits dans la qualité souhaitée, contrôlés et finalement livrés. Ces composants sont ensuite stockés temporairement sur les places d’installation, confectionnés en fonction des besoins quotidiens et transportés dans le tunnel. Pour le montage, de grandes quantités de matériel doivent être livrées en temps voulu.

Tunnel de base du Saint-Gothard y 2860 supports de caténaire y 250 stations de transformation y 6000 km de câbles y 930 balises Tunnel de base du Ceneri y 900 supports de caténaire y 85 stations de transformation y 2055 km de câbles y 200 balises

Equipement de technique ferroviaire Voie haute vitesse Contrairement aux tronçons à ciel ouvert, une voie de roulement fixe est montée dans les tunnels de base du Saint-Gothard et du Ceneri. La plus haute précision est requise pour que les trains puissent rouler à des vitesses de jusqu’à 250 km/h.

La voie de roulement fixe a deux avantages par rapport à la voie ballastée: sa faible hauteur et sa plus grande stabilité. La charge d’entretien s’en trouve réduite et le confort de conduite amélioré.

Composants de la voie de roulement fixe La voie de roulement se compose d’un petit nombre de pièces qui sont cependant montées en grandes quantités. Pour les deux tunnels de base, il faut compter environ: y 400 km de rail y 480 000 blocs de traverses en béton pour la voie de roulement fixe y 90 000 blocs en béton pour la voie ballastée y 170 000 m3 de béton Montage de la voie à l’aide de l’usine de béton sur rail Après le bétonnage des traverses, la géométrie des voies de la voie de roulement fixe ne pourra plus être corrigée.

Traverses (y compris fixation du rail) Plaque de béton Rails

Composants de la voie de roulement fixe

Pour cette raison, le montage doit satisfaire à des exigences élevées. Il se fait par tronçons de 2 km de longueur. Après la livraison de tous les matériaux tels que les traverses et les rails au sein du tunnel, la voie doit être orientée de

manière très exacte et mesurée à l’aide d’un véhicule pour la mensuration des voies. Ce n’est qu’alors que les traverses seront bétonnées. Pour ce faire, l’entrepreneur a développé une usine à béton sur rail pour le tunnel de base du Saint-

Montage de la voie

agen: 21 Wagen, Gewicht: ca.1000 t, Länge: ca. 500 m

Les rails de 120 mètres seront retirés, montés sur le sol du tunnel et

«just in time»sur des véhicules spéciaux dans le tunnel jusqu’à

enenpaar der 120m langen abgezogen, auf Nachavoir dem Auslegen der Schienen über eine Länge als 2‘000 Aufpréparés den Spezialwaggons reliés entreLangschienen eux à l’aidewird de bras de retenue. Après disposé les l’emplacement de von leurmehr montage. Lesmblocs sont de manièresind Schienen fes den verlegt und mit Spurhaltern untereinander verbunden. Damit werden die Schwellenblöcke angefahren. Die Schwellenblöcke kommen auf Zuglänge längs bewegen kann. Der Portalk rails sur plus de 2000 m, les traverses sur béton sont transportées à ce qu’ils ne doivent plus être réemballés pour leur pose et qu’ils isorische Rampe als Übergang zwischen dem bereits fertig gestell- Spezialwagen «just in time» in den Tunnel direkt zur Einbaustelle. Die Blöcke transportiert diese bis zum 1. Wagen. Die ten Fahrbahn und dem nächsten Einbauabschnitt geschaffen. sind so gepackt, dass diese zur Verlegung nicht umgepackt werden müssen im Boden, durch welche die Schwellenblöc ampe besteht nun im Weiteren die Möglichkeit die folgenden und nach Entfernen der Transportverpackung abgelegt werden können. legt werden können.. paare abzuziehen, auszulegen und miteinander zu verschweissen.

Usine de béton sur rail et train suiveur pour le bétonnage des voies

Gothard. La fabrication du béton se fait sur place, dans le tunnel, ce qui améliore la qualité de béton grâce à l’absence de trajets d’acheminement entre le lieu de production et de mise en œuvre du béton. Le tablier fini forme la base permettant le montage sur rail des autres installations de technique ferroviaire.

Moteur d’aiguillage novateur En raison de l’exiguïté de l’espace à disposition dans les tubes à voie unique, les aiguillages sont équipés d’un moteur nouveau en Suisse. Un moteur hydraulique remplace, en effet, la transmission mécanique par tringles.

Tronçons à ciel ouvert Une voie ballastée traditionnelle avec des traverses en béton sera réalisée sur le tronçon à ciel ouvert au nord et au sud des deux tunnels de base. Pour prolonger leur durée de vie, les traverses en béton seront dotées d’une semelle élastique.

Halle de Biasca avec échantillon de voie installé

Voie ballastée du tronçon à ciel ouvert Biasca

puissent être déposés une fois le conditionnement de transport en-

les traverses déposées, elles sont orientées pour leur montage. Le

st montiert überlevé. welchen sich ein Portalkran die komplette Schwellen sinddu erfolgt das Ausrichten derainsi Schwellenblöcke für den Einbau. montage système de soutien que l’équipement de la grille A l’aide d’une grue über de portail, une série de Nachdem traversesalle (60) sont ausgelegt kran nimmt eine Schwellenreihe (60Stk) mit einem Hub auf und Die Block an Block liegenden werdendans auseinander gezogen, ausgerichtet, um 90° deSchwellenblöcke voie seront réalisés un second temps. soulevées, transportées et déposées sur le sol entre les rails. Une fois eser Wagen ist ein Flachwagen mit spezieller Durchführöffnung gedreht und auf der Horizontalschubplatte abgelegt. Daran anschliessend erfolgt die Montage des cke auf dem Boden zwischen den Schienen Block an Block abgeStützsystems und das Einrichten des Gleisrostes.

Equipement de technique ferroviaire Energie pour les installations Toutes les installations techniques au sein des tunnels de base et le long du tronçon à ciel ouvert ont besoin d’électricité. L’alimentation de 50 Hz nécessaire doit être extrêmement fiable et continûment disponible.

Les installations comme les systèmes de commande, de communication et de surveillance ainsi que celles pour l’éclairage, la ventilation, les installations du bâtiment et le drainage posent des

exigences élevées en matière d’alimentation électrique. Celle-ci doit également fonctionner en cas de conditions extrêmes telles que de l’air à forte teneur en poussière et des températures élevées.

L’électricité des réseaux publics En tant que réseau normal, l’alimentation en courant 50 Hz se fait via les réseaux publics d’alimentation. Il existe cinq points d’injection pour le tunnel de base du Saint-Gothard: à Erstfeld, Amsteg, Sedrun, Faido et Bodio, tandis que le tunnel de base du Ceneri n’en a qu’un à Vigana et un à Vezia. De plus, deux générateurs diesel sont installés à chacun de ces endroits pour l’alimentation d’urgence d’un réseau de remplacement. En cas de panne du réseau normal, ce réseau de remplacement se charge automatiquement de l’alimentation en courant. Technique de sécurité et de commande Toutes les installations sont affichées, surveillées et pilotées à travers la technique de commande. En cas de dysfonctionnement de l’alimentation en courant, celui est identifié par des dispositifs de protection et les parties de l’installa-

Sous-station existante Faido

Réseau de distribution 15 kV

Portail Nord Galerie d’accès Erstfeld Amsteg

Réseau de distribution 16 kV

Station multifonctionnelle Sedrun

Principaux points d’injection à partir des réseaux d’alimentation publics

Réseau de distribution 16 kV

Station multifonctionnelle Faido

Portail Sud Bodio

Données

Basse tension 400 V, 50 Hz

Moyenne tension 16 kV, 50 Hz et 6 kV, 50 Hz

Câbles dans des batteries de tubes au sein des banquettes latérales du tunnel

tion touchées sont désactivées. Au sein du tunnel de base du Saint-Gothard, 3200 km de câbles sont nécessaires à l’alimentation en courant et 2600 km à la transmission des données. La fiabilité des câbles est la condition sine qua non pour la disponibilité de l’alimentation en courant 50 Hz. Afin d’éviter les dommages mécaniques, les câbles sont posés dans des batteries de tubes au sein des banquettes latérales du tunnel. Les câbles ayant différents paliers de tension et différentes fonctions sont disposés dans des endroits séparés.

Eclairage dans le tunnel et les rameaux de communication L’éclairage dans les tunnels de base n’est pas allumé pendant la phase d’exploitation. Les plus de 9500 luminaires du tunnel de base du Saint-Gothard servent d’éclairage d’urgence pour les passagers des trains devant emprunter les voies d’évacuation. Ils sont également utilisés pour les travaux d’entretien.

Main courante et éclairage de secours au sein du tunnel

Tirage des câbles sur le tronçon Bodio Ouest

Equipement de technique ferroviaire Courant de traction et caténaire Les trains à haute vitesse et les trains de marchandises roulent sur la nouvelle ligne du Saint-Gothard. Les longs tunnels, les courts intervalles entre les trains et la disponibilité requise élevée font de l’approvisionnement en courant de traction un vrai défi.

Alimentation en courant de traction L’approvisionnement en courant de traction se fait à travers des sous-stations qui s’alimentent à travers le réseau de courant haute tension des CFF. Cinq sous-stations ont été construites ou élargies pour approvisionner les tunnels de base. Celles-ci transforment la tension maximale de 132 000 volts en tension de 15 000 volts, nécessaire aux locomotives.

Dans le cas où une sous-station devait avoir une défaillance, les autres sous-stations seraient en mesure de fournir suffisamment de courant pour garantir le trajet. L’approvisionnement en courant de traction des tubes Est et Ouest se fait indépendamment. Les installations de commande et de protection sont également mises en place séparément.

Caténaires pour les trains rapides et lourds Les caténaires approvisionnent les trains en courant. Pour être en mesure d’alimenter simultanément les trains à grande vitesse et les lourds trains de marchandises, la caténaire doit pouvoir assumer une charge électrique de 2400 ampères dans chaque tube du tunnel. L’approvisionnement ininterrompu des

Erstfeld

Amsteg

Wassen Göschenen

Sedrun

Piotta

Faido Lavorgo Giornico Pollegio Sous-station aménagée Bodio Nouvelle sous-station Biasca Sous-station existante Centrale d’Amsteg Tunnel de base du Saint-Gothard et ses raccordements Galerie d’accès Lignes ferroviaires existantes Points d’injection de l’alimentation en courant de traction au tunnel de base du Saint-Gothard

Montage de l’installation de courant de traction

Feeder de ligne

Conducteur de retour Elément porteur de caténaire Câble radio de tunnel

Gabarit d’espace libre y compris profil de pantographe

Dispositif de tension de la caténaire

Détail des installations de la caténaire

locomotives, et ce également lors de vitesses élevées, s’avère importante.

Ligne de contact à tendeur Une ligne de contact est utilisée pour les tunnels de base du Saint-Gothard et du Ceneri. Elle se compose de fils en cuivre en alliage à base d’argent et est suspendue à un câble porteur en bronze avec des tiges de suspension longues de 90 cm maximum. Les câbles porteurs sont fixés au support de la voûte du tunnel tous les 48 m. Des appareils tendeurs

ont été mis en place tous les 1300 m pour le réglage précis de l’ensemble de la caténaire. Pour cette raison, on désigne cette construction également sous le terme de caténaire régularisée. Un feeder de ligne sous tension régulière a été mis en place parallèlement à la caténaire. Celui-ci contribue à garantir l’alimentation élevée en courant. Les dimensions de la caténaire ont été prévues de manière à pouvoir supporter la défection d’une sous-station.

Mise à terre Le courant de traction est transporté de la sous-station via la caténaire et les pantographes à la locomotive. De là, il arrive des roues aux rails, puis est redirigé des rails et des fils de conducteur de retour à la sous-station. La prise de terre-rail garantit l’absence de tensions dangereuses dans l’environnement immédiat de la ligne ferroviaire. Ainsi, les personnes ne sont exposées à aucun choc électrique dangereux. Bellinzone

Locarno Giubiasco Camorino Vigana Luino Rivera

Sigirino

Vezia Sous-station aménagée

Lugano

Nouvelle sous-station Sous-station existante

Melide

Tunnel de base du Ceneri et ses raccordements Galerie d’accès Lignes ferroviaires existantes Points d’injection de l’alimentation en courant de traction au tunnel Tirage du fil de contact

de base du Ceneri

Equipement de technique ferroviaire Téléphoner sans parasites Grâce à un réseau radio et téléphonique fiable, il est possible d’utiliser votre portable pour téléphoner au sein des tunnels de base du Saint-Gothard et du Ceneri. Ce réseau sert également à transmettre d’importantes quantités de données pour le transport.

Système de gestion du tunnel basé sur un réseau fixe Le réseau fixe des Télécoms constitue la base du système de gestion qui télécommande et télésurveille l’ensemble des dispositifs spécifiques aux tunnels, tels que la ventilation, le drainage, les portes, les portails et l’éclairage. D’autres systèmes y sont connectés, tels que, par exemple, les systèmes d’assistance pour le personnel d’exploitation en cas de maîtrise d’événement ou de la planification de travaux d’entretien. La gestion globale de cette technique de commande du tunnel basée sur réseau fixe est regroupée au centre d’exploitation ferroviaire (Centro d’esercizio di Pollegio [CEP]).

Le réseau radio sera accessible aux groupes suivants: y le conducteur de locomotive reçoit des informations d’état au poste de commande à travers un système radio numérique spécifique aux voies ferrées (GSM-R); y les forces d’intervention telles que la police, les sapeurs-pompiers utilisent leur propre réseau radio POLYCOM pour les interventions dans les tunnels; y les passagers ont accès aux services des fournisseurs publics de réseaux mobiles à travers les réseaux numériques publics (GSM-P/UMTS) et peuvent ainsi téléphoner dans le train.

Téléphoner via le réseau fixe Les liaisons téléphoniques entre les tunnels de base et les bâtiments extérieurs reposent également sur le réseau des données. Pour cette communication interne, on utilisera la technologie Voice over IP. Des appareils téléphoniques correspondants ont été installés dans le bâtiment de la technique ferroviaire, les téléphones de secours situés dans l’espace des portails du tunnel et dans les rameaux de communication. Le réseau radio Outre la communication basée sur le réseau fixe, un réseau radio couvrant l’ensemble du territoire a été mis à disposition pour la communication mobile. Celui-ci est nécessaire à l’exploitation des tunnels ainsi qu’en cas d’événement.

Visualisation du centre d’exploitation Centro d’esercizio di Pollegio (CEP)

Câble rayonnant radio

Téléphone de secours dans un rameau de communication Installations électriques et télécommunication Communication mobile via le réseau fixe

Le conducteur de locomotive reçoit les informations via radio sur le tableau d’affichage de la cabine

Câble rayonnant radio Comme système rayonnant pour la radio, on utilise les antennes ainsi que les câbles rayonnant au sein du tunnel: le câble rayonnant fonctionne comme un tuyau d’arrosage: son bouclier est équipé de «trous» à travers lesquels

les ondes radio peuvent entrer et sortir. Des stations de tête sont installées à hauteur des portails. Celles-ci forment l’interface entre la couverture radio-tunnel et les services de radiocommunication (GSM-R, POLYCOM; GSM-P, UMTS).

Antenne GSM-R pour la transmission

Les téléphones de secours installés dans les

La communication entre les tunnels de base

d’informations d’état au conducteur de

rameaux de communication sont connectés

et les bâtiments extérieurs se fait à travers le

locomotive

au réseau des données

réseau de données

Les tunnels de base disposent d’un réseau fixe de télécommunication ainsi que d’un système radio

Equipement de technique ferroviaire Installations pour une exploitation sûre Les installations de sécurité permettent de commander et surveiller les mouvements des trains sur les nouveaux tronçons et dans les tunnels de base. Celles-ci permettent de garantir la sécurité de l’exploitation ferroviaire.

Les installations de sécurité garantissent une commande et surveillance sans faille de la circulation ferroviaire. Ces dernières doivent satisfaire à des exigences de sécurité et de disponibilité très élevées: y Postes d’aiguillage: Les postes d’aiguillage électroniques de dernière génération commandent et surveillent les éléments de voie tels que les aiguilles ou les dispositifs de signalisation de non-occupation d’une voie ferrée (comptage d’essieux). De plus, ils veillent à la sécurité de la route. Au tunnel de base du Saint-Gothard, on

Radio block center (RBC) et poste d’aiguillage

utilise quatre postes d’aiguillage électroniques avec les installations extérieures correspondantes: il y en a à chaque fois pour l’espace Rynächt, Bodio/Pollegio, pour le tube Est et le tube Ouest. Le tunnel de base du Ceneri disposera d’un poste d’aiguillage électrique. y Bloc radio central: Le bloc radio central, également désigné sous le terme Radio Block Center (RBC), est la partie centrale de la signalisation en cabine. L’autorisation de circuler et les données du parcours seront transmises

directement du RBC aux trains, via GSM-R. Les tunnels de base du SaintGothard et du Ceneri auront chacun leur bloc radio central. y Technique de contrôle/commande ferroviaire: Celle-ci constitue le niveau de commande proprement dit et permet au chef circulation de commander et surveiller l’exploitation. La technique de contrôle/commande ferroviaire se compose du système de régulation ILTIS utilisé sur tout le réseau par les CFF et du système TAG spécifique au tunnel de base du Saint-Gothard.

Système radio GSM-R

Le radio block center (RBC) retransmet au train les signaux et autres données concernant le trajet.

L’équipement ETCS du train communique par liaison radio la position du train ainsi que d’autres données concernant le train au RBC. Le conducteur de locomotives lit les signaux sur les écrans de son poste de commande.

Balise

Fonction du système de sécurité des trains ETCS

Lors du passage, les balises transmettent la position exacte du train à l’équipement ETCS.

41 Collaborateur de l’équipe de tests au laboratoire du Saint-Gothard Zurich

Exploitation ferroviaire automatisée Les installations de sécurité sont commandées à partir de la centre d’exploitation CEP à Pollegio. Au sein des tunnels, les systèmes décentralisés – tels que le système de contrôle de libération de voie et l’adressage du système d’aiguil-lage – sont reliés entre eux par un réseau de données. L’exploitation ferroviaire est entièrement automatisée. En principe, les chefs circulations n’ont pas besoin d’intervenir. Signalisation électronique en cabine Les nouveaux trajets au Saint-Gothard et au Ceneri sont équipés de systèmes électroniques de signalisation en cabine ETCS Level (European Train Control System). Le conducteur de locomotive reçoit toutes les informations via radio sur le tableau d’affichage de la cabine. ETCS permet de signaler les vitesses supérieures à 160 km/h. Ce système accroît la sécurité et permet d’augmenter la capacité à travers des intervalles plus courts entre les trains. L’absence de signaux visuels permet de simplifier l’infrastructure le long du trajet. Le système de signalisation est conforme à la norme européenne et garantit ainsi l’interopérabilité ainsi que l’accès facilité au réseau.

Simulateur de conduite d’engin moteur au laboratoire du Gothard

Intervalles entre les trains Les nouvelles lignes du Saint-Gothard et du Ceneri sont construits de manière à ce que les trains puissent circuler à 3 minutes d’intervalle. Ces intervalles extrêmement rapprochés pour les trains de marchandise sont garantis par les installations de sécurité: Tunnel de base Tunnel de base du Saint-Gothard du Ceneri Paires de balises 930 Paires de balises Comptage d’essieux 370 Comptage d’essieux (redondant) (redondant)

200 150

Mise en service Tester, contrôler et former Avant que les trains puissent traverser le plus long tunnel du monde, il faut contrôler les installations sous toutes leurs coutures, réaliser des courses d’essai et former le personnel. Les CFF n’obtiendront les autorisations d’exploitation que lorsque tout fonctionnera parfaitement.

La mise en service des deux grands ouvrages, tunnels de base du Saint-Gothard et du Ceneri, est très complexe et divisée en plusieurs étapes. Les contrôles partiels ont pour fonction de tester chaque composant et installation quant à sa fonctionnalité. Il faut garantir également l’interaction avec la technique de

commande du tunnel ainsi que l’intégration dans le système global. Cela aura partiellement lieu pendant la phase de montage.

Les phases de test La mise en service proprement dite sur tout le tronçon du tunnel commencera

Trajet expérimental Bodio Ouest

Responsabilité principale ATG Construction

Responsabilité principale CFF Mise en service

Gros œuvre Equipement du gros œuvre Equipement de technique ferroviaire ❙

Exploitation d’essai Bodio

Exploitation de test octobre 2015

Exploitation de fonctionnement juin 2016

Contrôle ❙ Systèmes techniques ❙ Processus d’exploitation ❙ Intégration du système global

Entraînement des processus d’exploitation ❙ Exploitation normale ❙ Exploitation de maintenance ❙ Exploitation en perturbation ❙ Intervention/exercice ❙ Courses d’homologation avec trains commerciaux

Décision d’autorisation pour l’exploitation d’essai

Décision d’autorisation pour exploitation de test

Mise en service du tunnel de base du Saint-Gothard

Exploitation Exploitation commerciale selon l’horaire décembre 2016 ❙

Travaux de finition et décomptes

Mise en service 4

OFT 1

une fois le montage terminé et le contrôle partiel de tous les composants et installations effectué avec succès. y Exploitation de test: En tant que constructeur, AlpTransit Gotthard SA prouve la fonctionnalité et le respect des exigences de sécurité. Pendant l’exploitation de test qui s’étend sur plusieurs mois, l’interaction de l’ensemble des composants du tunnel est testée sous toutes ses coutures. y Exploitation de fonctionnement: L’exploitation de fonctionnement consécutive est placée sous la responsabilité principale des CFF, future entité exploitante des tunnels de base. L’Office fédéral des transports ne donnera l’autorisation d’exploitation pour exploitation commerciale que lorsqu’il aura été prouvé que l’exploitation assurant le trafic des trains voyageurs et de marchandises, la mise en œuvre des effectifs et la maîtrise d’événements fonctionnent sans faille.

(Office fédéral des transports) Autorisation d’exploitation pour exploitation de fonctionnement

Autorisation d’exploitation pour exploitation commerciale

Exploitation ferroviaire Contrôles et commande Grâce à la modernité de l’équipement technique, les exploitations ferroviaire et du tunnel sont en grande partie automatisées. Les collaborateurs du centre de contrôle sont responsables du contrôle et de la commande de ce système.

Les collaborateurs du centre d’exploitation ferroviaire (Centro d’esercizio di Pollegio [CEP]) règlementent, surveillent et gèrent tout le trafic ferroviaire de l’axe du Saint-Gothard entre Arth-Goldau et la frontière italienne. Le centre comprend également la commande de l’ensemble des systèmes techniques des deux tunnels de base. Le CEP abrite aussi les points de contact pour la coordination de

l’équipe d’entretien au sein des deux tunnels de base. En cas d’événement, la direction des forces d’intervention y prend ses quartiers.

Exploitation normale et en cas d’événement L’exploitation normale signifie que toute la technique des systèmes de régulation fonctionne régulièrement. Il n’existe pas

de dérangement entraînant des retards de trains. En cas d’événement pouvant mettre en danger les personnes dans le tunnel, l’opérateur du CEP – ou le système lui-même – peut commuter le système sur exploitation en cas d’événement.

Centrale de commande et task force

Bureaux

Technique

Modèle du centre d’exploitation Centro d’esercizio di Pollegio

Section du modèle du centre d’exploitation Centro d’esercizio di Pollegio

Exploitation ferroviaire Priorité à la sécurité et au sauvetage Aux tunnels de base du Saint-Gothard et du Ceneri, la sécurité des personnes est en tout temps prioritaire. Dans la mesure du possible, les événements sont à éviter ou leur incidence est à limiter à une influence minime sur les hommes, le matériel et l’infrastructure. Pour cette raison, un concept de sécurité moderne a été mis en œuvre dans les deux tunnels.

Le concept de sécurité Déjà lors de la conception des tunnels de base, un haut standard de sécurité a été choisi. Le système de tunnels est constitué de deux tubes unidirectionnels à voie unique. Pour cette raison, en cas d’événement, le tube opposé constitue un espace protégé. Tous les 325 mètres, des rameaux de communication relient les deux tubes du tunnel. En cas d’événe-

ment, ces derniers servent de voie de fuite vers l’autre tube. En raison de la longueur exceptionnelle de 57 km, des mesures de sécurité additionnelles ont été prises pour le tunnel de base du Saint-Gothard. Une station d’arrêt d’urgence a été aménagée dans chacun des tubes du tunnel au premier et au deuxième tiers du tunnel, à savoir à Faido et Sedrun. La station d’arrêt d’urgence fonctionne comme suit:

en cas d’événement, par exemple un incendie à bord d’un train ou une panne au sein du tunnel de base du Saint-Gothard, le train cherchera toujours à sortir du tunnel. Si cela s’avère impossible, le conducteur de la locomotive arrêtera le train dans la station d’arrêt d’urgence. Le système de régulation peut également ordonner l’arrêt. Les passagers quittent le train. Sur une

Portail de Bodio Station multifonctionnelle Faido Station d’arrêt d’urgence Station d’arrêt d’urgence Station multifonctionnelle Sedrun

Saut-de-mouton

Station d’arrêt d’urgence Station d’arrêt d’urgence

Tube de circulation Diagonale d’échange Arrêt d’urgence au sein du tunnel

Portail Erstfeld Air vicié Air frais Stations d’arrêt d’urgence au sein du tunnel de base du Saint-Gothard

Galerie parallèle / tube d’évacuation

Tunnel de base du Ceneri dépourvu de station d’arrêt d’urgence En raison de la longueur réduite du tunnel de base du Ceneri, aucune station d’urgence n’y a été construite. Il en va de même pour les autres tunnels ferroviaires de longueur comparable. A l’échelle internationale, les stations d’arrêt d’urgence ne sont prévues que pour des tunnels dont la longueur dépasse 20 km. Dans ce cas, une éventuelle évacuation se fait par autosauvetage le long des rameaux de communication conduisant dans le tube opposé.

Station d’arrêt d’urgence Est

Diagonales d’échange Bord Restaurant

Diagonales d’échange Train d’extinction et de sauvetage

ICE

Train d’évacuation

Station d’arrêt d’urgence Ouest

Concept de voies de fuite et de sauvetage

longueur de 450 m, les trottoirs éclairés affichent une largeur de 2 m. Les mains courantes aident également à s’orienter. y En empruntant une des six galeries de raccordement, les passagers se rendent dans une galerie parallèle, restant exempte de fumée car sous surpression. y A travers un système de galerie, ceuxci atteignent le tube opposé, qui a été bloqué entre-temps, par le biais d’un saut-de-mouton. Des panneaux aident à l’orientation. y Dans le tube opposé, un train d’évacuation attend les passagers afin de les porter hors du tunnel.

Aération en cas d’arrêt d’urgence Des ventilateurs alimentent la station d’arrêt d’urgence en air frais. Avant même que le train entre dans la station, les portes de secours sont ouvertes par télécommande et de l’air frais est insufflé dans la station d’urgence. Des gaz de fumée chauds sont aspirés à travers les bouches d’air au-dessus de la station d’urgence et évacués vers l’extérieur. L’air est également de bonne qualité dans le tube opposé où les passagers attendent le train d’évacuation, car la surpression empêche la pénétration des gaz de fumée. Le concept de sauvetage Si l’arrêt immédiat d’un train s’avère nécessaire et que le conducteur de la locomotive n’est plus en mesure de conduire le train jusqu’à la station d’arrêt d’ur-

gence, les rameaux de communication serviront de voie de fuite vers l’autre tube aux passagers. Dans ce cas, on appliquera le principe de l’autosauvetage. A l’aide des panneaux de signalisation, des mains courantes et de l’éclairage d’urgence et sous la direction du personnel de train formé, les passagers peuvent se rendre vers le prochain rameau de communication en empruntant la banquette d’un mètre de largeur. Les portes des rameaux de communication s’ouvrent aisément à la main. Une fois arrivés dans l’espace protégé du tube opposé, les voyageurs attendent que le train d’évacuation vienne les chercher. Les puits et galeries d’accès nécessaires à l’ingénierie de construction ne font pas partie du système de sauvetage, car le sauvetage sur rail est nettement plus rapide et plus sûr.

Exploitation ferroviaire Intervention et sauvetage En cas d’événement dans le tunnel, des trains d’extinction et de sauvetage interviennent. Ils apportent les premiers secours, accueillent les passagers, luttent contre le feu et remorquent les trains.

Un train d’extinction et de sauvetage est stationné à hauteur de chaque portail du tunnel. Il est utilisé par les sapeurs-pompiers des CFF qui seront éventuellement aidés par les forces d’intervention régionales et cantonales. Selon l’événement, il peut être fait appel à d’autres forces spéciales.

Chaque minute compte Dans le tunnel de base du Saint-Gothard, les trajets vers un lieu d’événement peuvent être longs. Malgré cela, les premières forces de secours seront sur place dans le tunnel au plus tard 45 minutes après le déclenchement de l’alarme. Après au plus tard 90 minutes, les voyageurs dont le train a été évacué, doivent être sortis du tunnel.

Train d’extinction et de sauvetage des CFF

Train d’extinction et de sauvetage Les trains d’extinction et de sauvetage des CFF sont dotés d’un moteur diesel et se composent d’un wagon d’extinction, d’un véhicule de sauvetage et d’un véhicule contenant le matériel nécessaire. Le wagon d’extinction est équipé d’un réservoir contenant 50 000 litres d’eau ainsi que d’un réservoir avec 1800 litres d’émulsifiant. Intérieur du wagon de sauvetage

Chariot support

Wagon d’extinction

Wagon de sauvetage 1

Train d’extinction et de sauvetage (TES) dans le tunnel de base du Saint-Gothard

Wagon de sauvetage 2

Exploitation ferroviaire Travaux d’entretien et de réparation Les nouveaux tunnels doivent également être entretenus. Pendant deux nuits par semaine, un tube du tunnel restera à tour de rôle complètement fermé. Les travaux d’entretien et de réparation pourront ainsi être effectués.

Il est prévu d’entreprendre les travaux d’entretien pendant les périodes de trafic moins denses, telles que les nuits du dimanche au lundi. La fermeture d’un tube complet permet à l’équipe d’entretien de travailler en toute sécurité, sans que cela n’affecte le trafic ferroviaire.

Effectuer plusieurs travaux simultanément Pour les travaux d’entretien ordinaires, les trains pénètrent par le nord et le sud dans les tubes du tunnel. Les matériaux, appareils et machines nécessaires aux travaux sont transportés sur différents wagons et déchargés à l’endroit approprié au sein du tunnel. Des spécialistes de différents services spécialisés travaillent simultanément dans le tronçon d’entretien. Dans le tunnel de base du Saint-Gothard, la longueur des tubes à entretenir et les différents postes d’intervention représentent un défi supplémentaire pour la logistique. Un portail mobile sépare les flux d’amenée et d’évacuation d’air afin de garantir

Dépannage à court terme Il est souvent impossible d’attendre jusqu’à la prochaine phase d’entretien ordinaire pour les réparations. De ce fait, des intervalles «joker» seront déterminés en fonction des horaires de circulation pour les dépannages. Ceux-ci permettent de fermer un tube du tunnel de base du Saint-Gothard pendant un laps de quatre heures entre les diagonales d’échange. Les équipes de sondage peuvent ainsi établir un diagnostic sur place et préparer les réparations.

une alimentation en air frais suffisante pendant les travaux d’entretien

Véhicule de diagnostic des CFF

Editeur AlpTransit Gotthard SA Zentralstrasse 5 6003 Lucerne Téléphone 041 226 06 06 Rédaction/Réalisation Service des médias Saint-Gothard Communication AlpTransit Gotthard SA, Lucerne Traduction Tatiana Piazza-Bernheim, Rovio Crédits photos Evoq/Zürich, photo de couverture /photomontage Service photos CFF, pages 6, 7, 34, 39, 43 en bas, 46 © Le Parlement suisse, page 10 Keystone, pages 3, 18 Gruner AG, Ingénieurs et planificateurs (Bâle), page 9 Projet remblayage du lac d’Uri, page 23 IG GBT Sud, page 26 Transtec Gotthard TTG, pages 29, 36 Siemens Suisse SA, page 38 Thales Rail Signalling Solutions AG, page 41 Elkuch Bator, page 25 Bruno Fioretti Marquez Architekten, page 47 Impression Engelberger Druck AG, Stans Tirage 4/2012, 15 000 ex.