TUNNEL DE BASE DU GOTHARD              GEOLOGIE  SONDAGES

Fin de la campagne de sondages pour le tunnel de base du St-Gothard

Rétrospective de sept ans d'études géologiques pour
le tunnel de base du St-Gothard

Par  Peter Zbinden, directeur d’AlpTransit Gothard SA

L’actuel projet de tunnel de base au St-Gothard s’appuie sur une deuxième campagne d'études géologiques qui a commencé il y a 7 ans et s'est achevée récemment à Sedrun par un sondage à grande profondeur.

Fin juillet 1998, le forage oblique de 1730 m réalisé dans la partie nord du massif intermédiaire du Tavetsch a abouti à un résultat positif. Il marque la fin des études géologiques, entamées en 1991 déjà avec une première campagne de forages dans cette région. Autre point fort, on a mis, ce printemps, un terme aux travaux dans le système de sondages du synclinal de la Piora, chantier qui était en activité depuis 1994.

Situation géologique initiale - Sondages dans les secteurs moins critiques

A proximité des portails, quelques forages peu profonds, complétés par des analyses géophysiques, ont permis de recueillir suffisamment d’informations. Ainsi, il s'est avéré qu'au portail d'Erstfeld, la zone de transition entre les éboulis et la roche compacte est passablement complexe, mais courte. Sur la base de relevés en surface et des expériences recueillies récemment lors de l’aménagement de la centrale électrique d'Amsteg, on a estimé que les zones sédimentaires du massif de l'Aare (Tscharren, Intschi) étaient suffisamment connues. Celles-ci n'ont donc pas fait l'objet d'études supplémentaires. Grâce à une étude détaillée du synclinal sédimentaire de Scopi, comparable à celui de la Piora, on a pu établir qu’il n’atteignait pas le niveau du tunnel à cet endroit. La zone moins compacte dans les gneiss de la Léventine, qui a été sondée grâce à une méthode se basant sur des mesures de réflexion d’ondes sismiques, ne devrait pas poser de problèmes.

Sondage du synclinal de la Piora

Dès le début des années 60, lorsque l’on a commencé à étudier le projet d’un tunnel de base sous les Alpes centrales, la question de la profondeur, de la composition et de l'importance géotechnique du synclinal de la Piora s'est posée. Les données disponibles n'ayant pas permis d'exclure la présence de roche instable au niveau du tunnel, il a été décidé, au début des années 90, de réaliser un système de sondage. Dans une première phase, une galerie d'accès horizontale a permis de s’approcher de la zone critique. En fonction des résultats à proximité du synclinal, il avait été envisagé de creuser un puits à la verticale du tracé et des galeries attenantes juste au-dessus du futur tunnel de base. L’idée était, d’une part, de pouvoir mieux étudier les caractéristiques de la zone, et d’autre part, d’entreprendre à temps, si nécessaire, des travaux de consolidation de la roche.

C’est en automne 1993 que le percement de la galerie de sondage de 5'500 m a débuté à Polmengo. (au nord de Faido/TI) Arrivé à proximité du synclinal de la Piora au printemps 1996, on a procédé à des mesures sismiques et à des sondages. Les premiers forages ont traversé une zone constituée de dolomie saccharoïde, de cornicule, de gypse et d’anhydrite, saturée d’eau à haute pression au niveau de la galerie horizontale, c’est-à-dire 350 m au-dessus du futur tunnel de base. D’autres forages, obliques, atteignirent au niveau du futur tunnel une roche dolomitique sèche, compacte et en partie marmorisée. Au vu de ces résultats rassurants, on a décidé de renoncer à construire le puits et à effectuer d'autres sondages.

Sondages dans le massif intermédiaire du Tavetsch

On s’est rapidement rendu compte que le massif intermédiaire du Tavetsch, soumis à une forte sollicitation mécanique lors de la formation des Alpes, est une zone délicate. La première campagne de forages, effectuée de 1991 à 1993, a permis d’avoir une idée assez précise sur les caractéristiques de la partie nord du massif intermédiaire, que l’on savait géologiquement critique. Dans cette zone, la proportion de kakirite, une roche broyée puis redevenue relativement compacte sous les fortes pressions, est très élevée. Après avoir modifié le tracé du tunnel prévu jusqu’alors en le déplaçant de 600 m vers l'est, on a été obligé d’effectuer un autre forage oblique d’une longueur de 1730 m, juste au-dessous du niveau du tunnel et jusque dans le massif de l'Aare, que l’on sait favorable du point de vue géotechnique. Ce forage, achevé récemment, a confirmé les pronostics géologiques dans la zone nord du massif intermédiaire du Tavetsch.

Dans la partie sud du massif, il est prévu de construire une station multifonctions, sorte de gare souterraine. Celle-ci comprendra des zones d'arrêt d'urgence pour les trains, des liaisons entre les deux tubes et des locaux pour les équipements de technique ferroviaire. Comme l'extrapolation des conditions géologiques en surface était considérée comme insuffisamment fiable pour des profondeurs allant jusqu'à 1300 m, on procéda en 1996 à un forage oblique de 1750 m vers le sud. Celui-ci ne rencontra que des gneiss de grande dureté, caractérisés par la présence de muscovite (mica) sur pratiquement toute sa longueur, mais qui ne présentent pas de difficulté majeure.

Conclusion

Les conditions géologiques que l’on rencontrera lors du percement du tunnel de base du St-Gothard ont pu être évaluées à temps et avec une précision satisfaisante. Grâce aux sondages récents, les propriétés géologiques et hydrogéologiques des différentes couches sont en grande partie connues. Le dernier forage oblique de Sedrun étant achevé, la planification de l’excavation peut s'effectuer sur des bases solides. Les incertitudes locales, comme la structure exacte de zones particulières, seront éliminées grâce à des reconnaissances préliminaires effectuées lors des travaux d’excavation. Malgré un investissement total de 132 MFr pour les sondages, certaines inconnues ne seront levées qu’au moment du percement du tunnel. Les programmes d’études géologiques ont toutefois permis de réduire les risques inhérents à la géologie à un niveau acceptable.

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