Connectivité transfrontalière : quelles sont les dernières avancées en matière de projets de tunnels à travers l'Europe ?

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Les tunnels relient et élargissent nos modes de déplacement à travers le continent. Catrin Jones examine ici les dernières activités menées dans le cadre de certains des projets de creusement de tunnels les plus complexes d'Europe.

D'ici 2028, la nouvelle ligne de métro U2 sera reliée à la ligne principale de train de banlieue à Matzleinsdorfer Platz (Photo : Doka)

L'Europe abrite certains des projets d'ingénierie les plus ambitieux en matière de tunnels. Le continent fait peu à peu tomber les barrières qui entravent les déplacements transfrontaliers, sans que cela ne semble poser de problème. Dans le même temps, la mobilité à travers l'Europe devient plus facile avec le développement de nouveaux métros et de routes améliorées.

L'un des projets de creusement de tunnels les plus impressionnants est le tunnel de base du Brenner (BBT), qui deviendra, une fois terminé, la plus longue liaison ferroviaire souterraine du monde. D'une longueur de 64 kilomètres, ce tunnel reliera Innsbruck, en Autriche, à Fortezza, en Italie, réduisant considérablement les temps de trajet et augmentant la capacité de transport de marchandises à travers les Alpes.

Le BBT est considéré comme la pierre angulaire du réseau transeuropéen de transport (RTE-T), qui vise à améliorer la connectivité transfrontalière et à stimuler l'intégration économique au sein de l'UE.

Herrenknecht, une entreprise allemande qui fabrique des tunneliers (TBM), a livré sa septième machine au projet en mars 2024.

Le nouveau tunnelier à double bouclier Herrenknecht pour le tunnel de base du Brenner a un diamètre de 10,37 m, une longueur d'environ 183 m et un poids total d'environ 2 700 tonnes.

Le transport des premières pièces de la machine depuis l'usine Herrenknecht de Schwanau vers l'Autriche devrait commencer fin mars. La machine sera ensuite remontée dans la caverne de montage spécialement conçue à cet effet dans le tunnel. Le début du creusement du tunnel est prévu pour l'automne 2024.

Le huitième tunnelier à double bouclier identique pour le creusement du deuxième tube du tunnel du lot de construction H53 Pfons-Brenner est actuellement également en cours de construction dans l'usine Herrenknecht de Schwanau et sera livré au printemps 2025.

De même, le Grand Paris Express, vaste projet d'extension du métro, révolutionne les transports publics de la capitale française. Composé de quatre nouvelles lignes et de l'extension de deux lignes existantes, ce projet ajoutera 200 km de nouvelles voies, reliant les banlieues de la ville et les principaux quartiers d'affaires. Ce projet ambitieux devrait permettre de réduire les embouteillages, de réduire la pollution et d'offrir une expérience de voyage fluide à des millions de voyageurs.

Herrenknecht a fourni un nouveau tunnelier pour le projet du tunnel de base du Brenner (Photo : Herrenknecht)

Récemment, plusieurs nouveaux contrats ont été attribués, dont un à un groupement mené par l'entrepreneur français Bouygues pour la construction de la ligne 15 Est, reliant Bobigny à Saint-Ouen, et un autre à une joint-venture entre l'entrepreneur italien Webuild et la société d'ingénierie française NGE, sur la section ouest de la ligne 15, qui comprend la conception et la construction de quatre stations souterraines et de 7 km de tunnels à l'aide de tunneliers.

Coffrages et étaiements en tunnel

Doka, spécialiste des structures et coffrages, travaille également sur un projet de tunnel complexe et innovant.

La capitale autrichienne, Vienne, connaît une amélioration majeure de ses transports publics, avec l'extension de la ligne U2 reliant le centre-ville et la construction d'une nouvelle ligne entièrement automatisée (U5) d'ici 2028.

Doka joue un rôle clé dans ce projet avec ses solutions de coffrage sur mesure, notamment sur la Matzleinsdorfer Platz, où sont en cours de construction un certain nombre de structures complexes de tunnels et de gares.

D'ici 2028, la nouvelle ligne de métro U2 sera reliée à la ligne principale du train de banlieue à Matzleinsdorfer Platz, ce qui profitera à environ 50 000 personnes de la zone de desserte. Avant cela, un tunnel de 1 400 m au total doit être réalisé autour de la station.

Étant donné que la gare de banlieue de Matzleinsdorfer Platz sera située directement au-dessus de la nouvelle station souterraine, les tunnels et les coffrages sont confrontés à des défis particuliers. Par exemple, le sol ne peut être creusé que très soigneusement, ce qui nécessite des mesures spéciales.

Il s'agit notamment de l'utilisation d'un ressort à disque de support ou d'un « anneau de support » préfabriqué dans les tubes de la station, qui doivent tous être pris en compte à l'avance lors de la conception du coffrage par l'équipe d'ingénieurs de Doka.

Doka a fourni la plupart des solutions de coffrage pour la gare, notamment le chariot de coffrage pour les deux tunnels de la gare, les chariots de guidage pour les tunnels de la gare et de la ligne, ainsi que le coffrage pour une cage d'escalier mécanique. Tous les passages à niveau ont été conçus en 3D.

Lot de construction Tulfes-Pfons sur le tunnel de base du Brenner Chantier de construction Tulfes-Pfons dans le tunnel de base du Brenner (Photo : Tunnel de base du Brenner)

Thomas Staffenberger, directeur de l'unité S&I Coffrage et Infrastructure chez Doka, explique que la visualisation 3D permet d'examiner la solution dans son intégralité, en tenant compte de tous les détails et de toutes les nuances.

« Surtout avec des géométries variables », explique Staffenberger. « L’ensemble de la planification du coffrage devient beaucoup plus efficace et plus sûr, car les collisions et les problèmes potentiels peuvent être évités à l’avance.

« Nos clients sont également ravis de voir l’image complète et détaillée, ce qui leur permet d’envisager toutes les caractéristiques à l’avance et de préparer le chantier. »

La sécurité avant tout

Les projets de creusement de tunnels deviennent de plus en plus complexes et peuvent donc être plus dangereux, ce qui conduit les entreprises à se tourner vers la technologie pour protéger les travailleurs dans des situations à risque sur site.

Un groupe de leaders de l'industrie de l'ingénierie mécanique et civile, ainsi que de l'automatisation robotique, qui comprend Tunnel Engineering Services (UK) (TES), i3D robotics (i3D), le Manufacturing Technology Centre (MTC), Costain et VVB Engineering, a créé la première solution robotique et d'IA pour l'installation de services mécaniques et civils dans les tunnels.

Traditionnellement, l'installation de ces services dans les tunnels est dangereuse, demande beaucoup de travail et prend du temps. Le prototype du système d'installation robotisée automatisée dans les tunnels (ATRIS) devrait être capable de sélectionner de manière autonome les supports, de localiser l'endroit où ils doivent être montés le long d'une paroi du tunnel et de les installer.

Une fois entièrement développé, le système final pourra être déployé dans la construction de tunnels pour divers secteurs, notamment les transports, l'eau et l'énergie. La machine devrait augmenter la productivité de 40 % en permettant une installation plus rapide, réduire les coûts d'installation des nouveaux systèmes mécaniques et électriques (M&E) de 30 % et diminuer les mouvements des engins de chantier de 40 %, réduisant ainsi le carbone incorporé.

Steve Nesbitt, technologue en chef pour l'environnement bâti chez MTC, déclare : « Comme de nombreux secteurs, la construction a été confrontée à des défis en matière de main-d'œuvre au cours des dernières années, ce qui a suscité un intérêt accru pour l'utilisation de robots, au-delà de la fabrication et de la logistique, pour résoudre ces problèmes.

« En apportant notre expertise à ce projet, nous ouvrons la voie aux entreprises de construction pour qu'elles adoptent la technologie afin de mieux contrôler et structurer les travaux sur site, rendant la livraison des infrastructures plus sûre, plus productive et plus durable. »

Lee Bateson, responsable mécanique et ingénierie et responsable robotique chez Costain, ajoute : « Apprendre aux robots à apprendre des tâches apparemment simples � comme éviter de fausser le filetage des vis qui entrent dans les douilles � a été extrêmement gratifiant, grâce à l'esprit collaboratif du consortium.

« Qu'il s'agisse de réduire les émissions de carbone, d'augmenter la productivité ou d'améliorer la santé et la sécurité des travailleurs, il s'agit d'une technologie transformatrice qui apportera d'énormes avantages aux clients pour lesquels nous construisons des tunnels. »

Simplifier les défis
Système d'installation robotisée de tunnels automatisés (ATRIS) Système d'installation robotisée automatisée de tunnels (ATRIS) (Photo : Andrei Zota/ Costain)

Amberg Technologies s'attaque également aux défis modernes du creusement de tunnels avec pour mission de simplifier l'arpentage des tunnels.

Sous le nom générique d'Amberg Tunnel, l'entreprise suisse propose un système de solutions combinant des instruments de mesure précis et des logiciels spécifiques aux tâches. Des gains d'efficacité significatifs sont obtenus, notamment dans le domaine de la navigation en tunnel, des mesures de profils de tunnel, du scannage de tunnel, de l'analyse géotechnique et de l'analyse des tunnels construits.

L'entreprise a récemment participé à un projet de tunnel de grande envergure en Suède. Le contournement de Stockholm � Förbifart Stockholm � est un nouveau tracé de l'autoroute européenne (E4) qui passe par la capitale suédoise. Une fois terminé, ce projet d'infrastructure comportera l'un des tunnels autoroutiers les plus longs du monde.

Conçu dans un environnement de modélisation des données du bâtiment (BIM), le complexe de tunnels comprend des passages principaux, des coupes transversales, des puits de ventilation et des tunnels d'accès. Le tronçon « FSE305 Bergtunnlar Lovö », connu pour sa géométrie complexe, a présenté des défis de levé importants. Selon Amberg Technologies, le principal obstacle a été de traiter les nombreuses données collectées et de fournir des rapports en temps opportun.

Le géomètre suédois du projet a dû jongler avec plusieurs plateformes logicielles locales, ce qui a entraîné des inefficacités importantes. Amberg Tunnelscan a été utilisé pour rationaliser le processus en se concentrant sur les défis spécifiques au tunnel.

Selon l'entreprise, le logiciel prend en charge l'importation directe de données à partir de scanners et fournit des outils de géoréférencement et de nettoyage des données. En outre, le logiciel organise les numérisations de manière systématique afin que les utilisateurs puissent générer des analyses et des rapports personnalisés directement depuis la plateforme.

Ce ne sont là que quelques exemples de l’ambition des projets de tunnels en Europe. Grâce à la technologie moderne et à des méthodes de travail rationalisées, ces projets peuvent redéfinir le transport et apporter d’autres avantages à des milliers de personnes chaque jour. Nous n’avons jamais été aussi connectés qu’aujourd’hui, et les projets sont appelés à devenir encore plus grands à mesure que nous continuons à construire de vastes tunnels à travers le continent à l’aide de technologies de pointe et de systèmes de sécurité améliorés.

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