Vision tunnel : les défis de la construction du nouveau mégaprojet de 12,6 milliards de dollars australiens à Melbourne

Sous les gratte-ciels de verre et d’acier du centre-ville de Melbourne, un nouveau monde souterrain est apparu.

Des escaliers mécaniques brillants mènent à cinq stations ressemblant à des cathédrales et à de longues plates-formes, protégées par des portes automatiques, tandis que des rames de métro bleues et blanches vides grondent le long d'un tunnel récemment achevé.

Il s'agit du tunnel jumeau du métro de Melbourne, long de 9 km, qui s'étend de South Kensington au nord-ouest du quartier central des affaires (CBD) à South Yarra au sud-est, reliant trois des dix lignes souterraines existantes de la ville pour former sa première ligne est-ouest continue, débloquant un goulot d'étranglement dans le réseau existant et soulageant la pression sur les routes et les tramways.

Pour Jim Heron, directeur adjoint de la construction du tunnel du métro, l'homme qui supervise le projet au nom de l'agence de l'État de Victoria, Rail Projects Victoria, depuis octobre 2021, la modernisation de l'infrastructure de 12,6 milliards de dollars australiens (8,2 milliards de dollars américains) est un symbole de la taille croissante de Melbourne.

« Le tunnel du métro permettra de répondre aux besoins de la population croissante de Melbourne », explique-t-il à Construction Briefing . « La population de la ville devrait atteindre la taille de celle de Londres [actuelle] d'ici les années 2050. L'activité économique et l'emploi à temps plein sont déjà bien supérieurs aux niveaux d'avant la pandémie.

Melbourne connaît une croissance rapide. La ville a officiellement dépassé Sydney pour devenir la plus grande ville d'Australie en termes de population en 2023, en partie grâce à une décision du gouvernement fédéral de redessiner les frontières officielles, mais aussi en raison de l'immigration nationale et internationale qui attire de nouveaux habitants dans la ville, selon les démographes.

Selon les projections du Bureau australien des statistiques, la population de Melbourne atteindra huit millions d'ici 2053, contre 5,3 millions aujourd'hui.

Pour se déplacer à Melbourne à l'heure actuelle, très peu de ces navetteurs utilisent le réseau ferroviaire de la ville qui rayonne du CBD vers les nombreuses banlieues de la ville, obligeant les utilisateurs du métro à se rendre dans le centre et à en revenir pour parcourir même de courtes distances et entraînant des embouteillages aux heures de pointe.

Pour changer cela, le gouvernement de l'État de Victoria, dirigé par les travaillistes, s'est lancé dans le « Victoria's Big Build » - une série de plus de 180 améliorations majeures des infrastructures, d'une valeur, selon lui, d'environ 100 milliards de dollars australiens, qui comprennent également le tunnel à péage de 4 km de West Gate, le projet d'autoroute à péage de 10 km de North East Link et les nouvelles lignes de transport en commun rapide proposées par Suburban Rail Loop.

Bien que considérés comme un facteur décisif dans la victoire du parti travailliste victorien pour un troisième mandat, les mégaprojets ont été particulièrement impopulaires auprès des politiciens de l'opposition qui ont fréquemment menacé de les abandonner et ont fait valoir qu'ils alourdissaient inutilement la dette des contribuables et faisaient grimper les prix de la construction.

L'un des éléments centraux du Big Build de Victoria est le tunnel du métro de la ville, qui fournit un deuxième chemin de fer souterrain pour Melbourne avec cinq nouvelles stations, contournant le tunnel souterrain existant de la boucle urbaine et permettant aux navetteurs de traverser la ville sans changer de train pour la première fois.

Quels entrepreneurs travaillent sur le tunnel du métro ?

Deux grands consortiums d'entrepreneurs travaillent sur le projet. Cross Yarra Partnership, un groupe composé de Lendlease, John Holland, Bouygues Construction, John Laing et Capella Capital, construit les deux tunnels et cinq nouvelles stations. Parallèlement, un consortium connu sous le nom de Rail Network Alliance, composé de John Holland, CPB Contractors, Alstom, Aecom, Rail Projects Victoria et Metro Trains, construit les deux entrées du tunnel et installe les systèmes ferroviaires, notamment la signalisation à haute capacité, les systèmes de contrôle des trains et de l'alimentation électrique.

Image : Projet de tunnel du métro

Les travaux de creusement du tunnel ont débuté fin 2019 et se sont achevés en 2021 avec quatre tunneliers creusant à chaque extrémité des deux tunnels parallèles à 35 mètres sous terre. Les premiers trains ont commencé à circuler sur le réseau en juillet 2023 et le réseau devrait être ouvert au public plus tard cette année.

En 2019, la construction du tunnel du métro a fait la une des journaux lorsque, peu de temps après le début des travaux de creusement, elle s'est arrêtée entre North Melbourne et Kensington et les tunneliers sont passés en veille alors qu'un différend faisait rage entre l'entrepreneur et le gouvernement victorien sur la question de savoir qui devait payer les dépassements financiers.

Heron refuse de commenter le différend, qui a été résolu lorsque l'entrepreneur et l'État ont convenu de partager le dépassement des coûts de 2,74 milliards de dollars australiens sur le budget initial de 11 milliards de dollars australiens.

« Le coût du projet de tunnel du métro est de 12,6 milliards de dollars », a déclaré Heron. « Comme tous les projets de construction en Australie et dans le monde, le tunnel du métro a été confronté à des défis sans précédent pendant la pandémie, notamment des impacts sur les chaînes d’approvisionnement mondiales que personne n’aurait pu prévoir. Le projet progresse comme prévu et gère bien les performances et les risques. »

Certes, outre l’augmentation des coûts associés au projet, la pandémie a également eu un effet majeur sur les premiers travaux de creusement de tunnels en 2020.

« Des mesures ont été mises en place pour assurer la sécurité des Victoriens et garantir que la construction du projet puisse se poursuivre comme prévu », explique Heron. « Ces mesures comprenaient la distanciation physique, la fermeture des chantiers, le renforcement des EPI et du nettoyage du site, des quarts de travail décalés et des limites de densité de travailleurs obligatoires. »

Et la construction d’un mégaprojet souterrain à une époque de distanciation sociale imposée était loin d’être le seul défi technique auquel le projet a été confronté.

Heron explique que l'un des principaux problèmes auxquels les équipes de construction ont dû faire face était la géologie difficile de Melbourne et la nature surpeuplée de la ville, à la fois au-dessus et au-dessous du sol.

« Melbourne est bien connue pour ses conditions géologiques plus difficiles que d’autres villes comme Sydney », explique-t-il. « À Sydney, la géologie est plus homogène, car elle est constituée de grès. La géologie unique de Melbourne, connue sous le nom de « formation de Melbourne », présente une plus grande variabilité et constitue un environnement de travail beaucoup plus difficile. »

Gagnante du vote : Jacinta Allan, alors ministre des transports publics et des grands projets (3e à partir de la gauche) et le premier ministre de l'État de Victoria, Daniel Andrews (4e à partir de la gauche) posent pour une photo avec les employés du tunnel du métro sur un chantier de construction de l'une des nouvelles stations du tunnel du métro dans le quartier central des affaires de Melbourne en novembre 2017. Photo : Reuters/James Ross

Pour creuser les tunnels, les équipes ont utilisé quatre tunneliers à boues spécialement conçus pour s'adapter aux conditions du sol local. Chaque tunnelier mesurait 7,28 mètres de diamètre, pesait plus de 1 100 tonnes et mesurait 120 mètres de long.

En plus de devoir creuser à travers le limon, l'argile et le basalte imprévisibles sous la ville, les tunneliers qui foraient le nouveau tunnel devaient également se frayer un chemin à seulement 1,5 mètre sous la ligne ferroviaire souterraine existante City Loop de la ville, qui a continué à fonctionner pendant la construction, ainsi que le tunnel de Burnley Road et des dizaines de conduites et câbles d'eau, de gaz et d'électricité importants - et à travers la rivière Yarra de Melbourne.

« Avant de commencer à creuser le tunnel sous la rivière Yarra, l’équipe a réalisé une série de tests géologiques et d’évaluations environnementales pour vérifier l’état du sol », explique Heron. « Les tunneliers ont parcouru environ 120 m au-dessus de la rivière Yarra et ont creusé un tunnel à environ 12 mètres sous le lit de la rivière Yarra. »

Mais l'équipe n'a pas dû s'en tenir uniquement à la congestion souterraine. Pour construire les deux immenses stations nécessaires au CBD tout en permettant aux tramways emblématiques de Melbourne de continuer à circuler au cœur de la ville sur Swanston Street et le long de St Kilda Road - le couloir de tramway le plus fréquenté au monde - Heron explique que l'équipe a choisi de creuser des puits d'accès jusqu'à 11 étages de profondeur pour transporter les machines, l'équipement et les ouvriers sous terre afin de creuser les nouvelles stations.

Creuser des stations sous une ville animée

Les travaux d'excavation ont été effectués à l'aide de sept machines à têtes coupantes, des machines dotées d'énormes têtes de coupe qui découpent et retirent la roche et les sédiments souterrains. Les machines à têtes coupantes ont été descendues jusqu'à 30 m sous terre en morceaux, puis réassemblées pour creuser. Chaque machine pesait 118 tonnes, mesurait 15 m de long et pouvait briser une roche trois fois plus dure que le béton. Les machines à têtes coupantes ont ensuite foré les stations à partir de trois tunnels superposés (connus sous le nom de conception trinoculaire) pour intégrer le hall et les quais sur un seul niveau, créant ainsi des quais de 19 m de large.

Une fois creusées, les cavernes ont été renforcées avec du béton projeté, des boulons d'ancrage et un revêtement final en béton.

« Ce type de construction s’apparente à une opération chirurgicale », explique Heron. « Nous avons construit des puits le long de Swanston Street et de St Kilda Road, puis nous avons creusé des cavernes sous terre sur le côté pour abriter les nouvelles stations. »

Le point d'excavation le plus profond se situait jusqu'à 40 m à la State Library Station dans le CBD de Melbourne, où les tunneliers ont retiré 600 000 mètres cubes de roche et de sol, soit environ un tiers du total de 1,8 million de mètres cubes à excaver pour l'ensemble du projet.

Le tracé du tunnel. Image : Rail Projects Victoria

Ici, les fouilles sont si profondes que des chercheurs de l'Université de Melbourne ont pu démontrer l'utilisation de l'énergie géothermique pour chauffer et refroidir des bâtiments.

Durant les premiers mois de construction de la nouvelle station, l’équipe de chercheurs a enterré des tuyaux en plastique à l’intérieur de pieux de fondation en béton qui ont ensuite été installés dans le cadre d’un mur de soutènement.

Le sol restant à une température stable tout au long de l'année, l'eau pompée dans les tuyaux absorbe la chaleur du sol en hiver et la restitue au sol en été. Lorsque l'eau revient à la surface, le changement de température peut être utilisé pour chauffer ou refroidir efficacement le bâtiment.

L'essai a révélé qu'une gare comme la State Library pourrait utiliser le système pour tous ses besoins de chauffage et de refroidissement, et même contribuer à réchauffer et à refroidir les bâtiments qui l'entourent.

Et, les travaux de construction du tunnel étant désormais terminés, Heron affirme que le réseau est désormais entré dans une phase de test au cours de laquelle tous les éléments, y compris la signalisation à haute capacité, les portes palières, les ascenseurs, les escaliers mécaniques, les systèmes de sécurité, les communications, l'éclairage, la plomberie et l'alimentation électrique, sont tous progressivement testés ensemble.

En 2023, le gouvernement victorien a annoncé que les travaux de construction des gares étaient tellement en avance sur le calendrier que le réseau ouvrirait en 2025, soit un an plus tôt que prévu, tandis que certains entrepreneurs affirment en privé que le réseau commencera à transporter des passagers à partir de septembre 2024.

« Le projet de tunnel du métro est dans les temps et devrait ouvrir aux passagers en 2025, soit un an plus tôt que prévu », déclare Heron. « Le projet a capitalisé sur l’achèvement d’autant de travaux que possible dans les premières étapes du programme, ce qui a permis à l’équipe d’accélérer la construction. Les travaux à la station Arden ont également été accélérés pour que l’équipe puisse commencer à tester les systèmes à l’intérieur de la station, ce qui est en cours depuis quelques mois. Cela nous permettra de renforcer la fiabilité de la technologie et d’identifier les éventuels problèmes du système, ce qui permettra un déploiement plus fluide de la technologie dans les quatre autres stations souterraines. »