Frutigen–Brigue (Lœtschberg)

Généralités

L’exécution de la ligne de Frutigen à Brigue est due à l’initiative du canton de Berne. Dès que furent connus les premiers projets du percement du Simplon, l’idée vint de le compléter par le percement des Alpes bernoises.

C’est M. Teuscher qui, le premier, proposa le tracé par Kandersteg et le Loetschberg.

Ce tracé a été étudié ensuite en détail par MM. Wittmann et Greulich, puis par M. Emch. En 1904, MM. Colombo, Garnier et Pontzen, chargés d’étudier la solution la plus avantageuse pour la percée des Alpes Bernoises, conclurent en faveur du tracé par le Loetschberg.

En 1904 et 1905 le tracé du Chemin de fer des Alpes Bernoises fut étudié par un groupe d’entrepreneurs français, MM. Allard, Coiseau, Couvreux, Dollfus, Duparchy et Wiriot.

En s’appuyant sur les projets de ce groupe, le Comité d’initiative créé à Berne pour la percée des Alpes Bernoises arrêta un tracé qui fut adopté le 27 Juin 1906 par le Grand Conseil Bernois.

Un marché fut conclu avec le groupe ci-dessus qui s’était adjoint M. Chagnaud. Actuellement, le Groupe des Entrepreneurs qui exécute la percée des Alpes Bernoises est, après le décès de MM. Coiseau et Duparchy, ainsi composé : MM. Allard, Couvreux, Chagnaud, Dollfus, Prud’homme et Wiriot.

Tracé

Partant de Frutigen (Figure 6), la ligne est située sur le flanc occidental de la vallée jusqu’à Tellenburg, franchit la Kander et suit la rive Est, sur 7 kilomètres de longueur. Elle présente ensuite une double boucle pour atteindre Kandersteg.

Cette double boucle est obligée. De Frutigen à Kandersteg, soit sur 12,500 km environ de longueur, la ligne présente, en effet, une différence de niveau de 460 m.

Sur le plateau de Kandersteg elle traverse une deuxième fois, puis une troisième fois, la Kander et arrive à la tête Nord du souterrain du Loetschberg. Ce souterrain traverse les Alpes Bernoises sur une longueur de 14 536 m entre le Balmhorm et le Stockhorn, passe sous le col de la Loetschen et débouche à Goppenstein dans la vallée de la Lonza (Valais).

La ligue suit alors le versant Est (rive gauche) de cette profonde vallée, puis débouche dans la vallée du Rhône et descend sur le versant Nord (rive droite) vers le fond de cette vallée jusqu’à Brigue.

La ligne se divise donc en trois parties distinctes : 1° le souterrain du Loetschberg, 2° la rampe nord de Frutigen à la tête nord du Loetschberg, 3° la rampe sud de Brigue à la tête sud du Loetschberg.

Courbes et Alignements

Voir tableau 2

La longueur minimum des alignements entre 2 courbes de sens contraire est de 30 mètres.

Paliers et Déclivités

Voir tableau 3

Le point culminant de la ligne est 0 l’intérieur du souterrain du Loetschberg à la cote 1 244,10 m, ainsi que l’indique le profil en long de la figure 7.

• Comme terme de comparaison avec le Loetschberg, on peut citer les cotes suivantes des points culminants des grands souterrains en exploitation ou en construction :
  • Ronco : 324,14 m en exploitation
  • Turchino : 378,70 m en exploitation
  • Wochein : 534,00 m en exploitation
  • Granges : 545,05 m en projet
  • Karawanken : 636,00 m en exploitation
  • Simplon : 705,20 m en exploitation
  • Mont d’Or : 894,68 m en construction
  • Saint Gothard : 1 154,60 m en exploitation
  • Somport : 1 211,64 m en construction
  • Tauern : 1 225,30 m en exploitation
  • Loetschberg : 1 244,10 m en construction
  • Mont - Cenis : 1 294,70 m en exploitation
  • Arlberg : 1 310,90 m en exploitation
  • Puymorens : 1 597,00 m en construction

Gares

Les gares prévues sur la ligne, y compris les 2 extrêmes, sont au nombre de 10 indiquées dans le tableau 4.

Profils en travers

Les terrassements sont exécutés suivant les profils types représentés par les figures 8 et 9 ci-dessous pour une seule voie sur toute la longueur de la ligne en dehors des gares et des souterrains.

La largeur du ballast sera de 3,40 m entre les crêtes supérieures.

La plateforme des terrassements sera arasée à 0,40 m au-dessous des rails. Elle aura 5,20 m de largeur.

Ouvrages d’art

En dehors des souterrains, les ouvrages d’art sont nombreux. Il y a 12 viaducs de plus de 20 mètres d’ouverture sur la rampe Nord et 13 sur la rampe Sud.

Pour ces grands ouvrages d’art, les fondations dans les terrains non rocheux, sont prévues pour 2 voies.

Souterrains

Les souterrains non revêtus ne sont exécutés que pour une voie (figure 10).

Ceux revêtus partiellement sont exécutés avec un piédroit et une calotte pour 2 voies, il restera un stross (figure 11).

Les parties complètement revêtues sont représentées par la figure 12.

• La rampe Nord comprend 12 souterrains d’une longueur totale de 4 924 m, deux ont plus d’un kilomètre de longueur. Ce sont :
  • le souterrain hélicoïdal de Fürthen qui a : 1 665 m,
  • le souterrain de Riedschuk qui a : 1 524 m.

La rampe Sud comprend 21 souterrains d’une longueur totale de 7 074 m. Un seul a plus d’un kilomètre de longueur, c’est le souterrain de Hohtenn qui a 1 365 m.

Le plus important de tous est celui du Loetschberg situé au faîte de la ligne.

Il avait été prévu primitivement à une seule voie.

Grâce à une subvention de la Confédération suisse, il est exécuté à 2 voies (figure 12).

Il devait être en alignement sur toute sa longueur et n’avoir que 13 745 m.

Or, au point où cet alignement passe au-dessous de la vallée de Gastern, à environ 170 m de profondeur et 2 675 m de la tête nord du souterrain, un cataclysme se produisit le 24 juillet 1908.

En peu de minutes, les déjections de la Kander obstruèrent la galerie d’avancement sur 1 600 m de longueur en ensevelissant 25 ouvriers.

A la suite de cette catastrophe, des sondages et des études nouvelles furent alors entrepris. Il fut reconnu qu’en suivant le tracé rectiligne, le souterrain devait traverser une masse de détritus fluents sur une longueur de 300 m enviroN. Aussi la direction primitive fut-elle abandonnée, car aucun moyen connu de la technique des travaux ne permettait d’entreprendre avec chance de réussite une pareille traversée.

Les entrepreneurs proposèrent immédiatement de dévier le tracé en le reportant vers l’Est sous la haute vallée de Gastern (voir figure 6) dans la pensée qu’on pourrait éviter de la sorte le lit de déjections de la Rander et qu’on resterait dans le rocher.

Les faits confirmèrent pleinement cette prévision.

La longueur du souterrain fut augmentée de 791 m et portée ainsi à 14 536 m dont 12 269 m en alignement et 2 267 m en courbes de 400 m et 1 000 m de rayon.

En réalité, la longueur de 14 536 m sera portée à environ 14 605 m après le chaînage définitif par suite du prolongement des têtes, décidé pour plus de sécurité.

• Le Loetschberg occupe le troisième rang en ce qui concerne la longueur, parmi les grands souterrains :
  • Simplon : 19 731 m en exploitation
  • Saint Gothard : 14 984 m en exploitation
  • Loetschberg : 14 605 m en construction
  • Mont - Cenis : 12 849 m en exploitation
  • Arlberg : 10 250 m en exploitation
  • Granges : 8 560 m en projet
  • Tauern : 8 526 m en exploitation
  • Tende : 8 098 m en exploitation
  • Karawanken : 7 976 m en exploitation
  • Somport : 7 820 m en construction
  • Turchino : 6 447 m en exploitation
  • Wochein : 6 339 m en exploitation
  • Mont d’Or : 6 104 m en construction
  • Puymorens : 5 118 m en construction

A partir de la tête Nord, située à l’altitude de 1 200 m, le souterrain est en rampe de 7 mm sur 6 300 m jusqu’à l’altitude de 1 244,10 m. Après un palier de 602 m, il est en pente de 2,5 mm d’abord, puis de 3,8 mm par mètre ensuite, sur 7 634 m, jusqu’à la tête Sud située à l’altitude de 1 219,55 m.

Exécution des travaux

• Pour l’exécution des travaux, la ligne a été naturellement divisée en 4 tronçons ou services :
  • le service de Frutigen chargé de la rampe Nord,
  • le service de Kandersteg chargé de la branche Nord du souterrain du Loetschberg,
  • le service de Goppenstein chargé de la branche Sud du souterrain du Loetschberg,
  • le service de Brigue chargé de la rampe Sud.

L’entreprise dût se préoccuper avant tout commencement des travaux, d’établir une voie d’accès aux chantiers.

Elle construisit 2 voies de service à écartement de 0,75 m, l’une prolongeant la ligne de Spiez à Frutigen jusqu’à la tête Nord du souterrain du Loetschberg, l’autre raccordant la tête Sud de ce souterrain à la station de Brigue.

La voie de service de la rampe Nord est en dehors du tracé définitif. Elle est reliée par embranchement aux divers chantiers. Elle a une longueur totale de 14 km. Elle est établie avec des rails Vignole de 25 kg, des rampes maxima de 0,06 par mètre et des courbes de 50 m de rayon minimum.

La voie de service de la rampe Sud suit le tracé de la ligne définitive. Elle a une longueur totale de 28 km. Elle a été établie avec des rails de 25 kg, des pentes maxima de 0,04 m et des courbes de 50 m de rayon minimum. Sur le versant Nord, on a pu disposer en outre, de la route cantonale qui existe jusqu’à Kandersteg.

Mais sur le versant Sud on n’a pu utiliser que le sentier qui aboutit à Goppenstein. Il fut, il est vrai, élargi et corrigé, mais les avalanches le rendent souvent inutilisable.

Sur les 2 rampes, la traction est assurée par des locomotives à vapeur et par celles à air comprimé du grand souterrain.

Les travaux de ces deux voies de service ont été menés avec une rapidité aussi grande que possible.

Ils ont duré, pour la rampe Nord, de la fin de 1906 au mois d’août 1907, et pour la rampe Sud, du printemps 1907 en juillet 1908.

• Pour le service de la rampe Nord, on fit à Frutigen des installations comprenant :
  • 1 760 m de voies à écartement de 0,75 m avec 22 appareils de branchements pour le triage et le classement du matériel, pour le dépôt des locomotives et le parc à charbon,
  • 12 bâtiments couvrant une surface de 2 910 m2 pour les bureaux, les magasins, la construction et l’entretien du matériel, ainsi que le débit des bois nécessaires à l’entreprise.

L’éclairage de ces bâtiments est électrique ainsi que la commande des machines-outils. Le courant est fourni par les usines de la Kander à Spiez.

• Pour le service du souterrain du Loetschberg, on fit des installations aux 2 têtes comprenant :
  • A Kandersteg - 8 510 mètres de voies à écartement de 0,75 m avec 70 appareils de branchement pour desservir le souterrain et les divers dépôts de matériel. 41 bâtiments couvrant une surface de 11 380 m2. Dix de ces bâtiments servent de logements au personnel, les 31 autres sont occupés par les bureaux, les ateliers de réparation et entretien, la scierie, le poste des pompes centrifuges, la station de transformation, de compression et de ventilation. Le courant électrique nécessaire est fourni par les usines de Spiez.
  • A Goppenstein - 5 390 mètres de voies à écartement de 0,75 m avec 40 appareils de branchements. 74 bâtiments courant 12 840 m2. 39 de ces bâtiments sont occupés par le personnel, soit 29 dé plus qu’à Kandorsteg. Il n’y avait pas en effet de maisons disponibles pour le personnel à Goppenstein et il a fallu abriter 3 à 4 000 personnes. Les autres bâtiments servent à abriter le matériel et les installations mécaniques qui sont semblables à celles de la tête Nord énumérées ci-dessus.

Le courant électrique nécessaire est fourni par les usines de Lonzawerk.

• Pour le service, de la rampe sud, on fit, près de Brigue, à Naters, sur la rive droite du Rhône, des installations analogues à celles de Frutigen. Elles comprennent :
  • 2.870 mètres de voies à écartement de 0,75 m avec 21 appareils de branchement, y compris les voies situées dans la gare de Brigue.
  • 18 bâtiments couvrant une superficie de 2 500 m2.

Le courant électrique nécessaire est fourni par la Société de. Brigue - Naters.

Perforation du Loetschberg

• Le souterrain du Loetschberg fut attaqué :
  • Le 14 octobre 1906 à la tète Nord;
  • Le 1er novembre 1906 à la tête Sud, par la galerie de base comme celui du Mont d’Or (On est fixé aujourd’hui, un grand souterrain alpin doit être attaqué à la base et non en calotte).

Les travaux furent poussés avec activité à partir du 7 mars 1907 à la tète Nord, et du 8 avril 1907 à la tête Sud, époques auxquelles on a pu commencer à utiliser la perforation mécanique.

Jusque là, le perçage à la main n’avait donné qu’un avancement total de 350 m, soit de 30 à 40 m on moyenne par mois dans chaque galerie.

• La rencontre des 2 galeries d’avancement s’est produite le 31 mars dernier, soit au bout de :
  • Pour la galerie Nord : 1 629 jours.
  • Pour la galerie Sud : 1 612 jours.
  • Total pour les deux galeries : 3 241 jours.

• Mais il faut tenir compte des arrêts causés par :
  • Le cataclysme du 24 juillet 1908, mentionné précédemment : 207 jours,
  • L’avalanche du 29 février 1908, qui tua 11 personnes à

Goppenstein et endommagea une partie des installations : 31 jours,

• • Les fêtes et les diverses opérations géodésiques effectuées

dans le souterrain : 115 jours,

• • Nombre total de jours de chômage 353 jours.

On n’a donc mis, en réalité que 2 888 jours pour percer les 2 galeries du Loetschberg. En déduisant le temps passé à la perforation à la main, 331 jours, on arrive pour la perforation mécanique à un total de 2 557 jours. La longueur du souterrain étant de 14 536 mètres, en déduisant la longueur percée à la main, 350 mètres, la longueur percée mécaniquement est de 14 186 mètres. En y ajoutant une longueur de 1 300 mètres, pour tenir compte de la galerie abandonnée après le cataclysme du 24juillet 1908, on a 15 486 mètres. Soit pour chaque galerie un avancement journalier de 15 486 / 2 557 = 6,51 m, et un avancement mensuel moyen de 195,30 m.

L’avancement mensuel maxima d’une seule galerie a été de 309 mètres. Il a été obtenu à la tête Nord du souterrain.

En ne tenant pas compte des 353 jours d’arrêts, la moyenne générale d’avancement a été de (14 536 + 1 300) / 3 241 = 4,9 m par galerie et par jour, soit 147 mètres par galerie et par mois.

De pareils chiffres d’avancement n’ont, à notre connaissance, jamais été atteints.

Pour la perforation mécanique, on a employé des perforatrices à air comprimé. Elles étaient du système Meyer dans le calcaire des Alpes de la galerie Nord, et du système Ingersoll dans les schistes cristallins de la galerie Sud.

Elles fonctionnaient par percussion, étaient groupées au nombre de 5 sur un affût, dans chaque galerie d’attaque.

Quand les trous étaient terminés, on les chargeait avec de la dynamite gomme. Après l’explosion, la galerie avait progressé de 1,50 m environ.

A côté de ces perforatrices, dans les galeries de faite et les abatages, on a employé des marteaux perforateurs à air comprimé de différents systèmes (Flottmann - Meyer - Ingersoll). Ils ne sont employés que depuis quelques années, ils pèsent 13 kg environ et sont tenus à la main.

Leur principal avantage consiste dans la réduction de la durée de percement, par rapport à la perforation à la main tout en présentant au moins la même facilité que celle-ci pour donner au trou une direction voulue quelconque. De plus, les faibles dimensions des trous qu’ils permettent de faire, donnent une économie d’explosifs appréciable.

L’air comprimé nécessaire à chacune des têtes pour la perforation est fourni par 2 compresseurs électriques à basse pression (10 kg) de 400 HP chacun.

Géologie, hydrologie et température de la roche

Le souterrain du Loetschberg traverse sur les 4 premiers kilomètres en partant de la tête Nord, des dépôts sédimentaires de formation crayeuse et jurassique, puis sur 6,500 km, c’est-à-dire sur presque là moitié de la longueur (14,536 km) le granit de Gastern et enfin sur les 4 derniers kilomètres, des schistes cristallins jusqu’à la tête Sud.

Les venues d’eau ont été fréquentes dans la galerie Nord, mais on n’en a eu à combattre aucune importante.

La température maximum de la roche à l’avancement a été de 34,2° constatée à 5 800 mètres de la tête Sud. Ce maximum ne correspond pas tout à tait à la plus grande profondeur du souterrain (1 430 m) qui est située à 6 300 mètres de la tête Sud.

Ventilation

Dans la partie maçonnée, l’air est amené par une gaine latérale de 6 à 7m2 de section laissant l’emplacement pour 2 voies de service ainsi que pour le retour de l’air vicié (C’est la première fois au Loetschberg que la ventilation est assurée par une gaine établie au moyen d’une cloison dans la section maçonnée).

L’air est refoulé dans cette gaine par 2 grands ventilateurs de 170 HP chacun, couplés en série de 3,50 m de diamètre donnant chacun, à raison de 290 tours par minute, 25 m3 d’air à la seconde sous une pression de 250 mm d’eau.

A l’extrémité de la partie maçonnée, l’air est repris par des ventilateurs portatifs centrifuges de 40 HP chacun refoulant l’air dans les différents chantiers, à raison de 1 200 tours, 3 m3 par seconde sous une pression de 600 mm d’eau.

Les conduites d’air ont successivement 1,20m, 0,60 m et 0,45 m de diamètre.

La ventilation est complétée par l’air d’échappement des perforatrices.

A la fin des travaux, la cloison formant la gaine sera démolie mais les grands ventilateurs seront conservés pour servir à la ventilation du souterrain après l’ouverture à l’exploitation.

Traction à air comprimé

La traction à air comprimé a donné au Loetschberg les meilleurs résultats.

Les locomotives, au nombre total de 10 (5 pour chaque galerie) emmagasinent l’air comprimé à 120 kg. Des détendeurs ramènent à 20 kg l’air admis dans les cylindres.

Ainsi que l’a signalé au Congrès International des Chemins de fer à Berne, en Juillet 1910, M. Chagnaud, membre participant de l’entreprise générale du Loetschberg, avec leur gabarit de faible dimensions (elles n’ont que 1,80 m de hauteur sur 1,52 m de largeur), ces locomotives à air comprimé vont jusqu’à l’avancement, ce qui a permis de supprimer la traction à la main ou à chevaux, même pour les manoeuvres à l’avancement. Leur effort de traction est très grand, elles remorquent jusqu’à 70 wagons cubant de 1,50 m3 à 2,50 m3 soit plus de 600 tonnes en palier.

Si théoriquement, l’air comprimé coûte plus cher que l’électricité, pratiquement, c’est de beaucoup l’outil de chantier par excellence allant partout, souple, ne craignant pas les parties mouillées que l’on trouve toujours dans les souterrains et donnant une exploitation très régulière, n’occasionnant jamais d’arrêt de chantier, ce qui est de la plus haute importance économique.

L’air comprimé nécessaire est fourni à chaque tête par 2 compresseurs de 250 HP chacun.

Achèvement des travaux

• Ainsi qu’il a été dit précédemment, le Loetschberg était percé le 31 Mars dernier. A ce moment il restait encore à achever :
  • Les déblais sur 30 % environ de la longueur totale,
  • Les maçonneries sur 40 % environ de la longueur totale.

Ce souterrain sera donc achevé au plus tard dès le début de l’année prochaine.

En dehors du Loetschberg, sur la rampe Nord et la rampe Sud, les travaux sont activement poussés. On espère qu’ils seront terminés de façon à permettre l’ouverture de la ligne entière au service d’été 1913.

Toute la ligne sera exploitée électriquement au moyen d’un courant monophasé de 15 000 volts à 15 périodes.

Dépenses

Le contrat primitif s’appliquant à un souterrain de faîte à 1 voie était de 37 000 000 pour le souterrain et 37 000 000 pour les rampes d’accès y compris la superstructure.

La mise à double voie du grand souterrain en a fait monter la dépense à 50 millions.

Il n’est pas possible, aujourd’hui de supputer avec quelque exactitude ce que coûteront les rampes et il n’est pas prudent de parler de prix de revient avant l’achèvement et le règlement des travaux.