Ce que terra® met en œuvre pour la surveillance géodésique et géotechnique de la gare de Berne s'apparente à une démonstration de l'état le plus avancé de la technique. Ce grand chantier des CFF, extrêmement exigeant, requiert des mesures de sécurité maximales et donc toutes les disciplines que terra® maîtrise dans le domaine de la surveillance. En effet, pendant la construction d'un nouveau passage souterrain pour les personnes, qui passe sous le hall de gare existant avec l'ensemble des 15 voies et quais à plus de 20 mètres de profondeur, le trafic public et ferroviaire doit se poursuivre sans problème et en toute sécurité.

Le manque de place est criant dans les installations publiques de la gare de Berne. Il faut y remédier, notamment en construisant un nouveau passage souterrain qui permettra aux pendulaires et aux passants de se rendre et de revenir rapidement et en toute sécurité des voies. Et comme la deuxième gare du pays est déjà la plaque tournante du quotidien de quelque 260 000 personnes, le passage souterrain doit être percé, excavé et construit dans des conditions d'exploitation ferroviaire quasi normales. Les secousses dans l'environnement sont inévitables, mais doivent rester dans des limites tolérables. Si elles sont trop fortes, les bâtiments et les rails peuvent être endommagés et mettre en danger les ouvriers et les voyageurs. Leur sécurité est la priorité absolue. Ils doivent pouvoir être protégés à tout moment ou être avertis à temps en cas d'instabilité dans les environs du chantier et donc de problèmes plus graves. Depuis le début des travaux en 2017 et jusqu'à l'achèvement du passage souterrain en 2027, terra® est chargé de surveiller les zones critiques 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7.

"Elles ne sont mesurées et enregistrées qu'à partir du moment où l'engin lourd arrive sur le chantier", précise Florian Eidt, responsable de l'ensemble du secteur du monitoring géotechnique et géodésique chez terra®. "Avant que la première pelleteuse ne prenne position pour le passage souterrain de la gare de Berne, nous avons effectué des mesures complètes des vibrations dans les bâtiments situés à proximité immédiate de la gare. Ce n'est qu'en connaissant le niveau préalable, c'est-à-dire en sachant avec quelle fermeté les environs tremblent en cas d'exploitation ferroviaire normale, que nous pourrons par la suite faire des déclarations fiables sur le fait de savoir si le chantier provoque des vibrations supplémentaires et quelle est leur intensité". Le passage souterrain sera construit en huit étapes. Environ 1000 capteurs de mesure sont utilisés pour chaque section de construction, qui comprend le passage sous deux ou trois voies et un quai. Pour Florian Eidt, il n'est pas inhabituel d'utiliser autant de capteurs dans le cadre de grands projets de construction des CFF. terra® avait par exemple déjà été chargé de la surveillance lors de la construction du tunnel du Weinberg dans le cadre de la ligne diamétrale zurichoise.

Des signaux fiables même à 20 mètres de profondeur

Pourtant, le chantier de la gare de Berne n'est pas un travail de routine. Le toit de l'immense hall de la gare et les bâtiments qui s'y trouvent en partie constituent un défi particulier pour les spécialistes expérimentés du monitoring. Cela pèse sur une soixantaine de piliers sur la centaine que comptent les quais. La construction du passage souterrain modifie fondamentalement la situation du sol, jusqu'ici stable, pour de nombreux piliers situés à proximité. Ils ont besoin de nouvelles fondations qui absorbent les forces et les répartissent dans le sol au lieu de les concentrer dans les profondeurs. "Les piliers concernés sont déplacés sur de nouvelles fondations. Chacun d'entre eux repose désormais sur une construction composée d'une vingtaine de colonnes en acier bétonnées, chacune d'entre elles s'enfonçant de vingt mètres dans le sol. Pour chacune de ces nouvelles constructions de fondations, nous équipons chaque pied de colonne d'une chaîne de capteurs de cinq mètres de long. Cette disposition de capteurs nous fournit ensuite des données sur la manière dont les forces agissent en profondeur, ou confirme qu'elles agissent comme prévu". Mais la surveillance intensive ne se limite pas aux piliers et à leurs alentours. Sur les parois frontales du nouveau passage souterrain, les capteurs extensométriques placés dans les ancrages de terre mesurent également si les parois de la fouille résistent à la pression du terrain. En outre, les voies de chaque section de construction et, par sécurité, deux autres, à gauche et à droite de la section, sont surveillées. Les mesures tachymétriques permettent de détecter au millimètre près les éventuels déplacements verticaux et horizontaux des rails ainsi que des piliers du toit des quais et de prendre ainsi immédiatement les mesures de protection nécessaires en cas de besoin. 

Garder le contrôle de milliers de données de mesure d'un seul coup d'œil

Jusqu'à présent, tout s'est déroulé comme prévu sur ce grand chantier. Même du point de vue de Florian Eidt et du monitoring. Les points critiques se comportent exactement comme les ingénieurs l'avaient calculé au préalable et anticipé avec des mesures appropriées. Jusqu'à présent, il n'y a pas eu de situations inquiétantes et l'ensemble de l'environnement du chantier est sûr et stable. Et ce, bien que le passage souterrain, construit selon la méthode de construction en tranchée ouverte, nécessite le creusement d'une tranchée extrêmement profonde avec des parois latérales presque verticales et que le trafic ferroviaire ne soit pas suspendu, à l'exception d'une voie à la fois. "Notre surveillance géodésique et géotechnique fonctionne également à cet endroit, où règne la brutalité la plus grossière du côté de la construction". La plateforme de données swissMon® développée par terra® joue un rôle central dans ce contexte. Celle-ci rassemble les données de tous les capteurs et instruments en service. Les résultats sont en outre visualisés, de sorte qu'il est possible de voir à tout moment et d'un seul coup d'œil où tout est au vert et où les valeurs critiques sont éventuellement et fréquemment atteintes, voire dépassées. Mais en principe, personne ne doit rester assis devant l'écran de cette plateforme de données. En effet, swissMon® fonctionne de manière entièrement automatique, dispose de fonctions de diagnostic automatisées et envoie une alarme par SMS sur des téléphones portables prédéfinis en fonction de la valeur d'intervention définie. En cliquant sur le lien envoyé avec le message, le destinataire peut se connecter, se retrouver immédiatement dans la "zone de mesure critique", obtenir une vue d'ensemble et, si nécessaire, prendre d'autres mesures. swissMon® ne peut pas seulement enregistrer les données des capteurs et instruments de mesure qui lui sont reliés. Il est également possible d'intégrer d'autres données de tiers utiles pour le monitoring du projet en question, comme par exemple le niveau des eaux souterraines. 

Un monitoring évolutif pour chaque taille de projet

Ce qui semble déjà assez excitant n'est rien comparé à ce qui va suivre sur ce chantier, estime Florian Eidt. "Aujourd'hui, dans la partie nord du chantier, nous nous 'entraînons' pour le sud. En effet, avec le passage souterrain, nous allons pénétrer dans une zone où, 17 mètres plus bas, seront construites les cavernes pour la nouvelle gare à quatre voies des Transports régionaux Berne-Soleure SA. A l'avenir, tous les trains de la RBS devraient circuler depuis cette gare souterraine". Les spécialistes de terra® ne craignent toutefois pas de ne pas pouvoir assurer un monitoring sans faille dans la "partie difficile" du chantier, comme c'était le cas jusqu'à présent. "On peut absolument compter sur notre savoir-faire et notre technique - de chaque capteur, de nos tachéomètres Trimble à notre plateforme de données swissMon® en passant par tous nos autres systèmes de mesure. Et la collaboration avec la direction des travaux du projet APBB se déroule également à merveille. C'est particulièrement important pour nous sur ce chantier exigeant. En effet, lorsque nous installons des capteurs, comme par exemple ceux des nouveaux pieds de poteaux, nous devons être sur place au bon moment. Une fois que ces colonnes de béton de 20 mètres sont enfoncées dans le sol, il est trop tard, même pour le meilleur des capteurs".

Le degré de sécurité qu'offre un monitoring de terra® ne dépend pas de la taille du projet. Il est évolutif sans perte de performance ni lacunes. terra® remplit à 100 % chaque tâche dans le cadre de la surveillance géotechnique et géodésique, même lorsqu'un seul capteur doit être utilisé à cet effet.