Technique et chantier

Travaux ferroviaires La LGV Rhin-Rhône creuse sa voie

Mots clés : Architecte - Architecture - Energie renouvelable - Maîtrise d'ouvrage - Transport ferroviaire - Travail

Le plus gros chantier ferroviaire de France bat son plein. Tunnel, viaducs, ouvrages de protection de l’environnement jalonnent les 140 km de voies de la plus européenne des lignes à grande vitesse. Fin des travaux : début 2011.

Un chemin large et peu pentu s’étend sur ­quelque 140 km entre Auxonne (Côte-d’Or) et Chèvremont (Territoire de Belfort). Idéal pour les randonneurs ? Un peu monotone, sans doute. C’est qu’il s’agit en réalité de grande vitesse. Dès 2012, des trains lancés à 320 km/h circuleront sur cette branche est de la LGV Rhin-Rhône, mettant Dijon à 4  h 05 de Francfort et Besançon à 2 h 10 de Zürich.

Première ligne à grande vitesse ­province-province, elle s’oriente résolument vers l’Allemagne et la Suisse, premières étapes de l’est européen. Cette étoile à trois branches a pour extrémités Mulhouse à l’est, Dijon à l’ouest et Lyon au sud. A terme, après interconnexion avec les autres lignes à grande vitesse, les liaisons ­entre Zürich, Francfort, Lyon, Paris et, plus loin, Marseille, Barcelone, Lille ou ­Bruxelles se verront facilitées. Commencé en juin 2006, le chantier devrait s’achever début 2011 après l’installation des équipements ferroviaires. Ensuite, place aux TGV pour les tests dynamiques de la ligne. Les premiers passagers payants devraient embarquer début 2012. Coût total de l’opération : 2,3 milliards d’euros, dont 500 millions pour les équipements ferroviaires (ballast, rails, caténaires, signalisation et communication). Le financement implique 20 partenaires de toutes tailles, de l’Union européenne à la ville de Colmar. L’Etat (33 %) et Réseau ferré de France (28 %) sont les plus gros financeurs. Les collectivités territoriales de chaque région traversée participent à hauteur globale de 28 %. L’UE abonde de 8 % et la Suisse complète avec une participation de 3 %.

Maîtrise d’œuvre privée

Pour Réseau ferré de France, il s’agit de la deuxième maîtrise d’ouvrage d’une ligne à grande vitesse après la LGV Est ­européenne. Mais c’est la première fois que la maîtrise d’œuvre (génie civil et équipements ferroviaires) se trouve confiée à des entre­prises privées, en l’occurrence Setec et Egisrail. Comme le souligne Marc Svétchine, directeur d’opérations de la LGV Rhin-Rhône ­branche est chez RFF, « nous offrons à des entreprises françaises privées l’occasion de développer leurs compétences dans la conception de ligne à grande vitesse. Avec la construction d’une LGV en France comme référence, elles sont plus compétitives pour répondre aux appels d’offres de projets internationaux. »

Pour les travaux de génie civil, la ligne a été découpée en trois tronçons (A, B, et C d’ouest en est), que chaque maître d’œuvre gère de façon autonome (A et C pour Setec, B pour Egisrail). Le marché des équipements ferroviaires a été attribué aux deux ­mêmes entreprises, constituées cette fois-ci en groupement. Pour la ­réalisation, les lots comprennent terrassement et/ou ouvrages d’art en fonction de leur spécificité. Outre treize viaducs, un tunnel et une tranchée couverte, les travaux de rétablissement des communications (routes, chemins forestiers) impliquent quelque 80 ponts-routes et 51 ponts-rails. C’est actuellement le plus gros chantier de France. Et, malgré l’hiver qui se profile, il bat son plein.

Le chantier présente tous les ­stades d’avancement. Tandis qu’on creuse encore le tunnel de Chavanne (tronçon C) et qu’on pousse les poutres sur le viaduc de la Saône (tronçon A), on fignole les premiers ouvrages de génie civil sur le tronçon B. Les viaducs de la Linotte (362 m), de la Quenoche (420 m) et de l’Ognon amont (178 m) sont terminés. « L’installation des équipements ferroviaires commencera dès le premier trimestre 2009 dans cette zone située à l’ouest de la base travaux de Viller­sexel (Haute-Saône), explique Jean-Jacques Mourot, responsable des équipements ferro­viaires de Réseau ferré de France. Le premier rail sera posé en mai 2009, et nous avancerons, comme toujours, à mesure que la voie progressera. Nous partirons d’abord pour 98 km vers l’ouest, puis pour 42 km vers l’est. »

Respect de l’environnement

La base travaux de Villersexel a la particularité de se situer à presque 100 km du point le plus éloigné du centre du tracé. Largement traversé par la ligne, le département de la Haute-Saône est financeur mais ne bénéficiera pas de la construction d’une gare. En raison des ­retombées économiques, il a fortement poussé à la création de cette base travaux sur son sol. Autre argument en sa faveur : la ligne Lure-Villersexel permet l’approvisionnement de la base par train, une nécessité à cause des dimensions des rails (400 m d’un seul tenant) et du volume de ballast à transporter (1 800 trains). Reconnu comme le mode de déplacement sur longue distance le moins émetteur de gaz à effet de serre, le transport ferroviaire se doit de respecter l’environnement dès les phases de conception et de construction de ses lignes. Une politique visant à minimiser la perturbation des environnements naturel et humain a donc été mise en œuvre dès les études préliminaires, en 1995. La préservation des zones naturelles sensibles a été prise en compte dans le choix du tracé, qui traverse des secteurs boisés sur 40 % de sa longueur. Malgré cela, certains écosystèmes, particulièrement en zone humide, sont touchés. Les concepteurs ont prévu des aménagements pour préserver la biodiversité : 27 mares de reproduction pour les amphibiens – l’un des groupes d’espèces les plus menacés en France – ont été créées en substitution. Pour la petite et la grande faune, 87 passages ont été aménagés au-­dessus ou en dessous de la ligne. Une étude a également été réalisée sur l’évaluation du terrain de chasse du mini­optère de Schreibers, une chauve-souris dont un site majeur de reproduction se trouve à Ougney (Jura), à proximité du tracé. Des rideaux d’arbres seront plantés en bordure de la ligne pour dévier le vol des 8 % de téméraires susceptibles de percuter un train. D’autres aménagements en bord de ligne ont été prévus pour préserver les riverains du bruit. La réglementation prévoit qu’aucune habitation ne doit subir plus de 60 dB entre 6 h et 22 h, et 55 dB entre 22 h et 6 h. Pour la respecter, 34 km de merlons phoniques ou d’écrans antibruits seront mis en place. En bordure de certains villages et quand les contraintes topographiques le permettaient, la voie a été abaissée de quelques mètres sous le terrain naturel pour une moindre nuisance sonore et paysagère.

Unité architecturale

La question de l’intégration de la ligne à son environnement a conduit RFF à définir une unité architecturale pour ses ouvrages d’art, une bonne façon aussi de faire des économies de conception. Observez un viaduc, et vous en aurez vu onze autres. Onze seulement, car les viaducs de la Savoureuse et de la Saône ­ (prolongé par ses trois estacades) bénéficient cependant de conceptions spécifiques. Dessinée par les cabinets d’architectures AOA (Lavigne et Cherron) et Strates, l’image de ligne des ouvrages d’art réside essentiellement dans des ­piles en A aux ­longues jambes. « Pour le tablier, on a retenu une ­ossature mixte de type bi­poutre », explique Jean Bernard, directeur projet pour la maîtrise d’œuvre du tronçon C chez Setec. C’est une solution économique qui, par sa légèreté, répond aux contraintes de l’environnement sismique de l’est de la ligne. » ­Hautes de 3,75 m, les deux poutres en « I » qui supportent la dalle béton de 40 cm du tablier seront peintes en rouge, couleur complémentaire du vert environnant. Les ouvrages de ­rétablissement de ­communication, ponts-rails et ponts-routes, présentent également une architecture identique tout au long de la ligne.

Côté terrassement, il a fallu uniformiser un terrain complexe au niveau géologique, particulièrement dans le tronçon B. « Dans sa portion orientale, entre le viaduc de l’Ognon amont et le tunnel de Chavanne, la ligne traverse des secteurs de marnes gon­flantes et des terrains compressibles », constate Jean-Pierre Maurice, directeur projet chargé de la maîtrise d’œuvre de ce tronçon pour Egis Rail. Côté ouest, les massifs calcaires réservent eux aussi des surprises, notamment des cavités karstiques, vides ou remplies de sol meuble, traquées au moyen de géoradar, de mesures de microgravimétrie ou de forages complémentaires de reconnaissance.

Pour obtenir une bonne visibilité sur la partie la plus critique du tronçon (à l’ouest), huit mois de préparation de chantier ont été prévus, au lieu des trois habituellement requis. Soit cinq mois supplémentaires pour réaliser des essais grandeur nature, comme la montée de remblais de préchargement pour tester la stabilité des sols. « Pour s’affranchir des risques de tassement dans certains cas de cavités karstiques et sous les ouvrages d’art, nous avons utilisé pour la première fois dans le domaine ferroviaire la ­technique du jet-grouting, précise Jean-Pierre Maurice. Celle-ci consiste à réaliser un forage de 160 mm de diamètre et à y injecter un coulis de ciment sous pression, avec la mise en place éventuelle d’un tube métallique pour reprendre les efforts de cisaillement. »

Les contraintes d’une ligne ferroviaire sont telles qu’on ­s’applique à reproduire ce qui fonctionne déjà. Les équipements ne dérogent pas à cette règle. « Leur conception a suivi la philosophie Game c’est-à-dire “ globalement au moins équivalent ” au précédent chantier, explique Michel Pré, responsable de la maîtrise ­d’œuvre des équipements ferroviaires chez Setec. La LGV Rhin-Rhône sera donc au moins aussi performante que sa grande sœur, la LGV Est. »

Une promesse a minima, mais précieuse au vu de la somme des projets de LGV répertoriés en France d’ici 2025, au nombre de onze. À chacun son rythme, et la grande vitesse continuera sur son élan.

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Le terrassement au défi d’un sol complexe

On pourrait croire que terrasser consiste simplement à déplacer la terre, en l’occurrence 30 millions de mètres cubes pour les 140 km de ligne en construction. Et s’émouvoir tout juste de la taille et de la puissance des engins, ces pelles de 100 tonnes, ces décapeuses qui embarquent 16 ­mètres cubes en une seule passe. On serait loin du compte. « La technicité du travail est souvent sous-estimée », constate Nicolas Fleuriot, directeur de travaux pour GTM sur le lot B3 (37 km entre Ormenans et Saulnot en Haute-Saône). Sur les 27 km argilo-marneux de la portion est de ce lot, les études préalables ont duré dix mois et occupé une dizaine de géologues et de géotechniciens. « Ce travail préparatoire a ­consisté à pratiquer des sondages à la pelle mécanique tous les 40 m, avec des prélèvements à chaque mètre de profondeur. » 5 000 lots de matériau sont analysés en laboratoire. « Ce qui nous intéresse, c’est le comportement de chacun d’eux en présence d’eau. Il faut en particulier savoir s’ils gonflent. Lorsque c’est le cas, on teste l’ajout d’1 à 2 % de chaux ou de liant ­hydraulique pour voir si ce traitement résout le problème. » Ainsi, une butte de 300 000 m3 devra être purement et simplement mise en décharge, car le matériau perd sa cohésion même après traitement. « Ces études sont essentielles pour faire les bons choix, souligne Nicolas Fleuriot. 300 000 m3 qui disparaissent, c’est autant de matière à aller chercher plus loin. L’incidence sur le coût est immédiate. » Les contraintes sur la couche de forme, située juste au-dessous du ballast, sont draconiennes : tassement résiduel nul et tolérance altimétrique de /- 2 cm. Une fois établie la cartographie des terrains, le travail des engins peut commencer, sur la base d’un planning revu quotidiennement. « Les intempéries peuvent avoir un impact sur les propriétés d’un matériau. On procède par itération et on ajuste en permanence. Au final, c’est l’expérience qui permet de viser au plus juste et de tenir les délais. » Objectif : la ­livraison du lot en mars 2009.

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Un viaduc posé sur quelques doigts d’acier

En douze piliers et un tablier, le viaduc de la Savoureuse représente un bel exemple de l’art du compromis. Commencée en juillet 2007, cette construction de 792 m, qui ­enjambe la Savoureuse, l’autoroute A 36, le canal de Haute-Saône et la RD 437, doit s’achever début 2010. L’idée : franchir de sa structure rectiligne, en pente de 2,6 %, une large vallée peu encaissée, et accepter sur son tablier le croisement de deux trains de 800 tonnes lancés à 350 km/h (vitesse de référence de la ligne). « Il ne fallait pas se voiler la face, on n’allait pas fondre dans la nature un tel ouvrage, reconnaît Sébastien Ricard, architecte du projet au cabinet Wilkinson Eyre, maître d’œuvre de l’ouvrage avec le bureau d’études JMI. Le compromis consistait à faire en sorte que cette droite ne bouche pas la perspective. » Le hic : avec des contraintes drastiques de rigidité et de rectitude, il est plus difficile d’obtenir le même élancement que sur des viaducs routiers. « Nous avons opté pour une structure déjà connue qui permet une réduction maximale de l’épaisseur du tablier. Les poutres sont positionnées latéralement plutôt qu’en dessous, comme sur le reste des viaducs du parcours. Deux avantages : les épaisseurs du ballast et de la voie ne s’additionnent pas à celle des poutres, et celles-ci servent aussi de murs antibruit. » Deux poutres en « C » d’une épaisseur de 4 m courent le long du pont, liaisonnées par des pièces de pont positionnées perpendiculairement. C’est sur ces dernières que repose la dalle béton de 30 cm du tablier proprement dit.

Pour supporter l’ensemble, plutôt que des piles pleines, les architectes ont opté pour une structure en forme de tétrapode, quatre doigts de métal sur lesquels reposent les poutres latérales. « Cette forme offre des évidements par lesquels le regard peut s’échapper. » Une solution déjà utilisée par Wilkinson Eyre pour une passerelle piétonne. Construits à l’usine d’Eiffel à Lauterbourg (Bas-Rhin), les éléments sont encastrés sur une pile béton à l’aide de quinze barres de précontrainte de 75 mm de diamètre coulées dans du béton. Au bout de chaque doigt, pour la liaison avec les poutres, on scelle une platine de 4 cm pesant 4 tonnes.

Maître d’ouvrage : RFF

Maître d’œuvre : Wilkinson Eyre Architectes, JMI (bureau d’études)

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A Chavanne, un tunnel de 2 km

Tourmentée, voilà ce qu’on dit de la zone entre Villers-sur-Saulnot (Haute-Saône) et Laire (Doubs), qui voit l’érection de cinq ­viaducs, d’une tranchée couverte et le creusement du tunnel de Chavanne, le seul de la branche est de la LGV Rhin-Rhône. Celui-ci mesure 1 970 m de long pour une section utile de 80 m2. « Une tranchée couverte n’était pas envisageable, car la couverture culmine à 70 m au-dessus du tunnel », explique Hugues Nollet, chargé d’opération ouvrages d’art chez RFF. Il faut donc creuser. Le chantier s’organise à chaque extrémité de l’ouvrage. « À l’ouest, ce sont des matériaux marneux qu’il faut extraire au brise-roche hydraulique ou à la machine d’attaque ponctuelle, une fraise montée sur un bras de pelle. Le travail est plus délicat et nécessite un soutènement immédiat de la voûte. Côté est, la roche est calcaire, donc plus stable. On travaille à l’explosif par tranche de 3 à 4 m. » La vitesse d’avancement diffère elle aussi : côté est, 1 000 m ont été creusés en 16 mois, contre 400 en 13 mois du côté ouest. Tandis qu’on avance en terre de part et d’autre de la colline, on construit aux entrées des faux tunnels, apparentés à des tranchées couvertes. « Pour commencer à creuser en toute sécurité sans risquer un effondrement de la ­voûte, il faut avoir une hauteur minimale de roche au-dessus de la tête. Pour atteindre la zone à partir de laquelle on va creuser réellement, on déblaie quelques dizaines de mètres linéaires de la colline qu’on reconstitue après avoir installé une tranchée ­couverte. » À l’entrée ouest, la colline commence en pente douce. Le faux tunnel fera donc 150 m. La pente est plus abrupte à l’est, où 50 m suffiront. A l’intérieur du tunnel, la stabilité de la voûte est ­assurée par des cintres métalliques, des boulons d’ancrage type Swellex® et du béton projeté. Le tout recouvert d’une couche de béton de 50 cm en moyenne. Au sol, un radier dont la section prévoit les trottoirs d’accès pour la maintenance supportera ballast et voies. Les travaux s’achèveront par l’installation de l’éclairage et de la protection incendie. Le tunnel constituera donc un refuge sûr et éclairé pour les trains qui, lancés à 270 km/h, en profiteront pendant 26 secondes.

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Insertion sociale

Une clause d’insertion a été incluse par RFF dans ses appels d’offres. Objectif : faire bénéficier les publics en difficulté des opportunités d’emploi de ce grand chantier. En génie civil, les entreprises ont dû réserver 7 % du nombre d’heures travaillées à des personnes en difficulté. Ce sera 5 % pour l’équipement ­ferroviaire, qui commencera en janvier 2009. Une cellule ANPE dédiée a été mise en place pour recueillir et traiter les candidatures. Fin août 2008, près de 700 personnes avaient déjà pu bénéficier de ce dispositif.

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Les nouvelles gares se fondent dans leur environnement

A première vue, tout sépare les deux projets de nouvelles gares de la LGV Rhin-­Rhône. Belfort-Montbéliard-TGV affiche un bâtiment monobloc carrossé tout en longueur, qui surplombe les voies et vient déposer les passagers sur un quai central. Besançon-TGV se cache sous un toit végétalisé. Le long d’une prairie, elle amène de façon plus traditionnelle les voyageurs sur deux quais encadrant les voies. Pourtant, les orientations de conception sont largement partagées : « Intégration dans l’environnement, faible consommation énergétique, accessibilité et lisibilité des services maximales, voilà les axes prioritaires de ces nouvelles gares », souligne Frédéric Longchamp, maître d’ouvrage délégué à la Direction des gares et de l’escale de la SNCF. La différence vient essentiellement des sites où les gares seront construites. « Auxon, le site de la gare de Besançon, est une clairière pentée au sein d’une forêt, explique François Bonnefille, responsable de l’Agence des gares de la SNCF et maître d’œuvre pour les deux projets. Il fallait se fondre dans le paysage. Méroux, le site de la gare Belfort-Montbéliard-TGV, conçu avec Jean-François Blassel, architecte, et l’agence ­Territoires, paysagiste, offre un paysage ouvert où le regard porte jusqu’à la fameuse ligne bleue des Vosges. Ici, la réponse architecturale consiste à proposer un bâtiment unitaire qui devient un signal dans le site. » Celui-ci devrait en effet accueillir une zone d’activité d’une soixantaine d’hectares.

Toutes deux dimensionnées pour un transit d’1,1 million de passagers par an, les gares présentent une surface utile de locaux d’environ 3 000 m2. Pour assurer le confort thermique de l’ensemble, les concepteurs ont fait appel aux énergies renouvelables : une pompe à chaleur géothermique pour Belfort-Montbéliard-TGV et une chaudière à bois de 150 kW pour Besançon-TGV (silo de 75 m3 pour plaquettes ou granulés) couvriront la quasi-totalité des besoins. Des puits canadiens, des panneaux photovoltaïques et des panneaux solaires thermiques compléteront le dispositif. Consommation visée : 25 % de moins que la RT 2005. On se rapproche de la basse consommation, livraison en 2012 oblige…

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Belfort-Montbéliard TGV

Maîtrise d’ouvrage : SNCF – Direction des gares et de l’escale.

Maîtrise d’œuvre : Groupement SNCF – Direction de l’architecture (mandataire) ; Jean-François Blassel (architecte) ; Agence Territoires (paysagiste).

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Besançon-TGV

Maître d’ouvrage : SNCF – Direction des gares et de l’escale.

Maîtrise d’œuvre : SNCF – Direction de l’architecture

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Fiche technique LGV

Maîtrise d’ouvrage : RFF

Génie civil

Maîtrise d’œuvre : – Tronçon A & C : Setec, – Tronçon B : Egisrail

Entreprises (mandataires) :

Tronçon A : – Lot OPA 1 (RD 976 et RD 20) : Roger Martin

Lot OPA 2 (vallée de la Saône) : GTM Terrassement

Lot A1-A2 (vallée de la Saône) : GTM GCS

Lot A3 (Auxonne-Ougney) : Guintoli- Lot A4 (Ougney-Chevroz) : DTP Terrassement

Tronçon B :- B1 (Voray-Loulans Verchamps) : Eiffage TP

B2/B4 (viaducs de Quenoche, Linotte et Corcelles) : GTM GCS

B3 (Ormenans-Saulnot) : GTM Terrassement

Tronçon C : – OPC 1 (RD 204 et RD 13) : Roger Martin

C1 (tunnel de Chavanne, Villers-sur-Saulnot-Laire) : Spie Batignolles

C2 (viaduc du Pertuis, RN 83) : Demathieu et Bard

C3 (Laire-Petit-Croix) : Razel- C4 (viaduc des Epenottes et de la Lizaine) : Eiffage TP

C5 (viaduc de la Savoureuse) : Eiffel l

Equipement ferroviaire

Maîtrise d’œuvre : EF2R (groupement Egisrail et Setec)

Montant des travaux : 2,3 milliards d’euros, dont 500 millions pour les équipements ferroviaires

Durée des travaux : génie civil, juin 2006-octobre 2009 ; équipements ferroviaires, mars 2009-janvier 2011.

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CHIFFRES

• Un tracé de 140 km, dont 40 % en forêt

• 30 000 000 m3 de déblais, soit 4 fois le volume extrait du tunnel sous la Manche

• 22 000 000 m3 de remblais, soit 9 fois le volume de la pyramide de Khéops

• 85 communes concernées

• 6 000 emplois liés au chantier

• 160 ponts et 13 viaducs

• 1 tunnel de 2 km de long

• 300 km de clôtures et 500 000 traverses

• 2 nouvelles gares

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