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.

Le 29 février 1880, lorsque le tunnel de faîte du Saint-Gothard est percé, cette performance incroyable au regard des techniques d’ingénierie et de mensuration est célébrée: l’écart de 33 cm à peine sur les côtés et de 5 cm en hauteur relève de l’exploit à l’époque. Une double mensuration, effectuée d’une part par l’ingénieur Otto Gelpke en 1869 et d’autre part par le géodésien Carl Koppe en 1874 alors qu’il n’a que 25 ans, vise à garantir que les galeries convergent bien l’une vers l’autre. Ces derniers utilisent entre autres des appareils d’implantation ayant été spécialement fabriqués pour la mensuration du tunnel de faîte du Saint-Gothard.

Pour la mensuration du tunnel de base du Saint-Gothard sont mises à profit les dernières avancées technologiques dont ne disposaient pas encore les pionniers ayant creusé le premier tunnel du Saint-Gothard.

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 mesurés en continu au sein du tunnel.

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

 

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 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.

 

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 permettent 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.

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