Projets et travaux en cours

1          Contexte de l’ouvrage

Le tunnel routier du Grand-Saint-Bernard relie la Suisse à l’Italie. Ouvert au trafic en 1964, bidirectionnel, monotube, sa longueur est de 5’798 m. Au fil des ans, le trafic à travers cet ouvrage s’est développé, pour culminer à 850’000 véhicules en 2022. Il s’agit de trafic essentiellement touristique de Suisse vers l’Italie, mais aussi commercial de par son importance frontalière. De plus, il permet le délestage partiel de l’axe du Tunnel du Mont-Blanc.  La société Tunnel du Grand-Saint-Bernard SA (TGSB) est concessionnaire de la moitié de l’ouvrage côté suisse, tandis que la société italienne Sitrasb SpA jouit de la concession de la moitié côté italien. La société SISEX SA assure l’exploitation et la gestion unique du tunnel, selon la directive européenne 2004/54/CE. Le capital-actions de cette dernière société est détenu à parts égales entre TGSB SA et Sitrasb SpA.

2          Données techniques       

2.1      Ouvrage principal

Le tunnel du Grand-Saint-Bernard a été excavé à l’explosif. Son revêtement est constitué d’un anneau de béton d’une épaisseur variant de 30 à 50 cm, sans système d’étanchéité.

La roche encaissante est constituée en grande partie de gneiss massif, à l’exception d’une zone Carbonifère près du portail sud.

2.2      Ventilation-désenfumage

La ventilation, de type transversal, est caractérisée par une gaine d’extraction des fumées en calotte, et de 83 trappes de désenfumage pouvant gérer l’aspiration entre le tunnel et la gaine. Cette gaine est constituée d’une dalle de séparation en béton armé de 12 à 16 cm d’épaisseur pour le côté suisse, et en poutrelles béton précontraintes et hourdis côté italien. Dans la zone Carbonifère, sujette à quelques mouvements, cette dernière a été remplacée ultérieurement par une dalle mixte. Les 3 centrales d’aspiration des fumées se situent à chaque portail et au milieu du tunnel. Deux batteries d’accélérateurs permettent la ventilation du tunnel en exploitation. Elles donnent également la possibilité de gérer le bouchon de fumées en cas d’incendie.

2.3      Ouvrages annexes

En 2020, une galerie de sécurité parallèle au tunnel a été mise en service. En cas d’événement majeur, cette galerie offre une voie de fuite aux usagers à travers 11 couloirs de liaison avec le tube principal, disposés à une interdistance de 500 m. Cette galerie de sécurité est en surpression permanente, afin d’éviter une éventuelle pénétration de fumées en cas d’incendie dans le tunnel. Une centrale hydroélectrique d’une puissance de 1’400kW est installée dans une caverne adjacente au tunnel. Cette dernière couvre la consommation nécessaire à l’exploitation de l’ouvrage et de ses installations annexes. Cette centrale est alimentée par un barrage de 14’000 m3 qui sert également de réserve pour la défense incendie.

3          Problématique

Le 21 septembre 2017, une poutrelle précontrainte constituant la dalle intermédiaire du tunnel s’est subitement rompue, conduisant à la fermeture du tunnel. Des inspections approfondies ont montré une probabilité de ruptures fragiles de ces éléments. Bien que ne participant pas à la structure même du tunnel, ces poutrelles, situées au-dessus de la chaussée, ont dû être sécurisées provisoirement par des éléments métalliques soutenus par des tirants. Ces travaux ont permis la réouverture au trafic du tunnel après 3 mois. Suite à cet événement, un projet de renouvellement de la dalle intermédiaire a été initié. En effet, la partie en béton armé présente également des signes de vieillissement. De plus, la totalité de la dalle intermédiaire ne répond pas aux normes actuelles de résistance au feu pour un tel ouvrage (EI 120 dans notre cas).

4          Étude de variantes

En 2019, une étude de variantes a été lancée. Le concept total de ventilation/désenfumage de l’ouvrage a été remis en question, ainsi que les systèmes d’extinction, ceci en se référant aux dernières technologies. A ce stade, 4 variantes ont été étudiées et évaluées :

Démolition de la dalle et extraction massive des fumées

Démolition de la dalle, extraction massive des fumées et doublement des voies d’évacuation vers la galerie de sécurité

Démolition de la dalle, extraction massive des fumées et système d’aspersion d’eau (watermist)

Substitution et remplacement de la dalle actuelle

Ces 4 variantes ont fait l’objet d’une analyse multicritère détaillée, tenant compte notamment de la sécurité finale, de la technique, de la réalisation et du coût, ces facteurs étant pondérés de manière différente. Brièvement, le système actuel d’extraction de fumées fonctionne parfaitement. De plus, l’extraction massive ne répond pas aux critères de sécurité, le doublement des voies de fuite est complexe du point de vue stabilité du massif, et la solution d’aspersion présente des coûts élevés en altitude. La solution retenue a donc été la substitution et le remplacement de la dalle actuelle

5 Avant-projet et projet définitif

5.1 Exigences du Maître d’ouvrage

Conservation de la section de gaine de ventilation actuelle

Respect du gabarit routier actuel (h=4.30m)

Pas d’interruption de trafic

Nouvelle dalle répondant aux exigences de résistance au feu élevées (EI120), calculées selon les courbes feu ISO 834, HC(hydrocarbures), HCM (hydrocarbures modifiée) et RWS.

Classe de béton XC2-XD1

Intégration d’un système d’étanchéité permettant la récolte des eaux provenant de la calotte

Travail en période de faible trafic, soit d’octobre à mars

5.2 Mandats

Le bureau d’ingénieurs FABER à Aosta (I), a été mandaté pour l’élaboration de l’avant-projet et du projet définitif. S’agissant d’un ouvrage binational, soumis à la normative la plus restrictive, le bureau FABER a été appuyé par le bureau PRA à Sion, afin d’assurer la compatibilité des normes des deux pays. Il est à noter que le bureau FABER a rapidement trouvé des solutions originales, permettant le respect des contraintes restrictives fixées

5.3 Nouvelle structure

Afin de respecter les nouvelles exigences ci-dessus, une dalle de 25 cm est proposée. L’altitude de la sous-face de la dalle étant imposée par le gabarit routier, la surépaisseur par rapport à la dalle existante a dû se faire au détriment de la section de la gaine de ventilation. Un contrôle aéraulique de la section résiduelle de la gaine de ventilation a été nécessaire afin de garantir le respect des conditions d’aspiration. Le système de fixation de la dalle est réalisé par des ancrages dans l’anneau existant. Des barres INOX scellées assurent la reprise des efforts et permettent à la dalle de travailler en poutre simple transversalement.

5.4 Monitoring

Afin de contrôler les contraintes éventuelles dans la nouvelle dalle, un monitoring par fibre optique sera intégré à la nouvelle dalle chaque 100 m, ou éventuellement plus dans certaines zones. Les mesures récoltées seront intégrées dans le système d’exploitation et surveillance du tunnel.

5.5 Phasage des travaux

La législation interdit le trafic poids-lourds sur l’axe Suisse-Italie de 22.00h à 06.00h. Compte tenu de cette restriction, il s’avère donc possible de travailler avec des chariots-portiques dans le tunnel pendant cet intervalle sans interrompre le trafic léger. Un concept de chariots-portiques peut donc être développé, en laissant un gabarit de passage de 3.20 de hauteur sur une voie. Ces chariots doivent impérativement quitter le tunnel en journée pour permettre le transit des poids-lourds. Un calendrier de travail a donc été établi avec une plage journalière de 22.00h à 06.00h pour la réalisation de ce chantier. Une analyse du trafic a également montré que le travail est possible en période de plus faible trafic, de fin septembre à début avril (période de Pâques). Le chantier devra donc tenir compte de ces plages de travaux. A noter que le faible trafic de véhicules d’une hauteur supérieure à 3.20 m sera entravé pendant ces périodes. Ceci concerne quelques bus touristiques et certaines camionnettes de 3.5 T. Ces usagers, connus pour la plupart, seront avertis des travaux afin de prendre des mesures.

5.6 Démolition de la dalle existante

Un chariot de démolition est prévu pour déposer la dalle existante. La démolition est prévue par sciage.

5.7 Conception de la nouvelle dalle

Compte tenu des contraintes citées plus haut, la nouvelle dalle devra être fixée en position définitive après chaque étape journalière, afin de pouvoir retirer les chariots et également pour assurer la continuité de la dalle. En effet, l’exploitation normale du tunnel en journée nécessite le rétablissement du système de ventilation. Pour résoudre ce problème, le mandataire a élaboré une solution de dalles préfabriquées, tenues en position par des tirants provisoires. Des ancrages de la nouvelle partie à l’anneau existant sont exécutés à l’avancement.  Ce phasage journalier est ensuite complété par une étape de bétonnage qui permet d’arriver à l’épaisseur de dalle voulue et à la liaison des ancrages de bord. La solution retenue permet donc de retirer les chariots de montage sans attendre d’éventuels temps de prise du béton.

5.8 Installation de chantier

La géométrie des gares aux portails et la place disponible n’autorise qu’une installation du côté suisse. Ainsi le chantier doit être alimenté exclusivement par un seul point, ce qui allonge considérablement le temps de déplacement des chariots sur le dernier tronçon à réaliser.

5.9 Etude du planning-étapes

Une attention particulière a été donnée au planning, déjà en phase de projet définitif. En effet, il s’agissait de vérifier la faisabilité temporelle du chantier avant de procéder à un appel d’offres. Le mandataire a dû procéder à une étude détaillée de toutes le phases de chantier, pour conclure de la faisabilité de ce dernier avec la solution proposée. Ses conclusions ont été positives, avec des étapes de 14 m par jour. Compte tenu des jours à disposition, 4 saisons d’hiver peuvent être planifiées pour la réalisation de ce projet.

5.10 Interaction avec le système d’exploitation

Une interaction minimale avec l’exploitation du tunnel est à rechercher dans le cadre de ce chantier, l’ouvrage restant en service. Les trappes de désenfumage datant de 2017 seront déposées et reposées au fur et à mesure de l’avancement du chantier. Des clapets pivotants permettant de gérer l’aspiration dans l’une ou l’autre direction au milieu du tunnel seront remplacés par des parois avec registres. Un mandat électromécanique a été adjugé au bureau LAMI Martigny pour cette partie de projet. Pour la ventilation, un mandat de projet a été passé au bureau SINA (I) et au bureau Lombardi pour l’exécution et la direction des travaux.

6 Procédure de validation du projet

Le Tunnel du Grand-Saint-Bernard est soumis à la surveillance d’une autorité binationale, la Commission Mixte, comme décrit dans la directive européenne 2004/54/CE. Cette Commission a délégué un comité technique binational formé de 8 membres. Le projet définitif de réfection de la dalle de ventilation a donc été présenté à ce comité en date du 18.06.2021, et ce dernier a émis un avis positif.

7 Appel d’offres génie civil

Au cours de l’élaboration du projet définitif, le Maître de l’ouvrage s’est penché sur le type de procédure à utiliser. Compte tenu des particularités et contraintes de ce chantier, l’idée d’un appel d’offre en entreprise totale s’est imposée. En effet le déroulement de ce chantier est largement tributaire de la méthode d’exécution. Les exigences du Maître de l’ouvrage sont clairement définies, de même que les contraintes. Le bureau T-Groupe Genève a été défini pour élaborer un appel d’offres en entreprise totale.

Cet appel d’offres international, en procédure ouverte, a été mené par la société suisse Tunnel du Grand-Saint-Bernard SA, agissant comme Maître d’ouvrage délégué par les deux sociétés concessionnaires. L’appel d’offres suit donc la procédure de droit suisse.

Date de publication : 6 mai 2022

Retour des offres : 30 septembre 2022 (4 offres recevables rendues)

Adjudication : 15.12.2022 au consortium PraderLosinger SA Sion-Cogeis Quincinetto (I)- Walpen AG Visp

8 Travaux de génie civil

Le consortium retenu a suivi dans les grandes lignes le projet définitif, et porte la responsabilité du projet d’exécution. Comme la méthodologie reste inchangée, aucune validation ultérieure par l’autorité de surveillance n’est nécessaire. Les travaux ont débuté selon le planning prévu. L’installation de chantier extérieure s’est déroulée en été 2023, et les premières interventions en tunnel en octobre 2023. Les prédalles sont acheminées depuis une usine de production, et le béton coulé sur place est produit par une centrale foraine certifiée.

Après une phase de lancement, les travaux ont atteint leur rythme industriel en février 2024. Compte tenu de l’organisation de chantier et des expériences faites, l’exploitation du Tunnel a jugé possible d’étendre les périodes de travaux au-delà des jalons saisonniers.En septembre 2024, le chantier a atteint la cumulée 1’000, et le premier élargissement a été partiellement réalisé

9 Travaux électromécaniques et ventilation

Lors de l’avancement du chantier de génie civil, les trappes de désenfumage sont déposées, révisées et reposées par les équipes de maintenance internes.

Les canaux à câble en calotte sont remplacés ainsi que les clapets d’isolement, qui seront remplacés par des registres.

Client

Tunnel du Grand-Saint-Bernard SA, Bourg-Saint-Pierre, Sitrasb SpA Aosta

Principaux mandataires

• FABER Aosta, projet définitif génie civil

• LAMI SA Martigny, projet définitif électromécanique

• SINA SpA Milano, projet définitif ventilationLombardi SA Giubiasco, projet d’exécution et direction des travaux de ventilation

• T-Groupe Genève, rédaction appel d’offres génie civil

• Karakas&Français SA, Martigny, spécialiste environnement

• BG Lausanne, analyse de risques en phase de chantier

Execution

Consortium PraderLosinger Sion-Cogeis Quincinetto (IT)-Walpen AG Visp, entreprise totale génie civil

Chiffres-clés

Durée des travaux:             2023-2027

Devis général:                     CHF 52 millions (projet complet)