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Le tunnel de la Manche
La Revue scientifique de la France et de l’étranger — 27 mars 1875
lundi 19 décembre 2011, par gloubik
I. - L’idée de l’établissement d’une voie sous-marine entre la France et l’Angleterre est déjà ancienne. En 1802, un ingénieur français, M. Mathieu, imagina d’établir une communication entre les deux pays par une galerie creusée sous la Manche. Ce long souterrain aurait été éclairé par des lanternes et le service aurait été fait par des diligences. Ce projet, qui trouva quelques partisans sérieux, surtout en Angleterre, ne fut cependant pas pris en considération par les gouvernements qui auraient pu seuls le réaliser.
En 1838, un autre ingénieur français, M. Thomé de Gamond, entreprit à ce sujet une série d’études auxquelles il a consacré trente-cinq ans de sa vie, et, il faut le dire aussi, toute sa fortune. M. de Gamond pratiqua de nombreux sondages dans le Pas-de-Calais, afin de déterminer la profondeur maximum de la mer sur la ligne au-dessous de laquelle devait être percé le tunnel, et il s’attacha surtout à connaître la composition géologique des terrains du détroit. Il parvint ainsi à dresser un projet complet et à fixer les moyens d’exécution. Ce projet, dont on a pu voir les détails à l’exposition de 1867, a été modifié ultérieurement, à la suite des études nouvelles de deux ingénieurs anglais, M. Low et Sir John Hawkshaw, et de l’ingénieur français M. A. Lavalley.
D’ailleurs, le percement d’un tunnel sous-marin n’est pas le seul moyen qui ait été proposé pour établir une voie ferrée allant de France en Angleterre. Divers autres systèmes ont été étudiés, et nous rappellerons en particulier le projet d’établissement d’un tube métallique étanche immergé sur le lit même du détroit, celui d’un grand viaduc assez élevé pour ne pas gêner le passage des navires, enfin celui de bacs flottants portant les trains de chemins de fer. Mais l’idée de M. de Gamond a réuni le plus grand nombre de partisans, et c’est le percement d’un tunnel sous-marin qui sera tenté. Pour exécuter les dernières études et les travaux préparatoires, il s’est constitué un comité international composé de notabilités prises parmi les ingénieurs et les capitalistes des deux pays, présidé, pour l’Angleterre, par lord Richard Grosvenor, membre du parlement, pour la France, par M. Michel Chevalier, membre de l’Institut. Le projet définitif arrêté par ce comité a été soumis aux délibérations de l’Assemblée nationale.
Suivant ce projet, le chemin de fer à établir, se détachant des lignes de Chatam-and-Dover et du South-Eastern, partirait de la côte anglaise, près la baie de Sainte-Marguerite et de South-Foreland, à l’est de Douvres, et aboutirait sur la côte de France, à l’ouest de Calais, où il se raccorderait avec la ligne française du chemin de fer du Nord, de Boulogne à Calais.
Le tunnel se composerait de trois parties distinctes : une partie centrale, ayant 26 kilomètres de longueur, et deux rampes d’accès de 11 kilomètres chacune, ayant une pente comprise entre 12,5mm et 13,15mm par mètre. La partie centrale serait légèrement arquée et se décomposerait en deux portions égales, inclinées chacune à 0,378mm par mètre, de manière à diriger leurs eaux vers l’origine des rampes d’accès, d’où partirait de chaque côté une galerie à section réduite ayant environ 4,5km de longueur et faisant suite respectivement à chacune des sections de la partie centrale du tunnel : ces galeries amèneraient les eaux de la partie centrale et celles des rampes d’accès au fond de puits creusés sur les deux côtes de l’Angleterre et de la France, et munis de machines d’épuisement.
Le capital nécessaire à l’exécution du tunnel et de ses voies de raccordement avec les chemins de fer voisins a été évalué à 250 millions de francs. Ce chiffre paraît être un maximum qui pourra, suivant les auteurs du projet, être considérablement réduit. Il est d’ailleurs évident que la dépense, qui doit rester entièrement à la charge des concessionnaires, ne pourra être appréciée avec quelque exactitude que lorsqu’on sera fixé, par des travaux préparatoires, sur les chances de succès de l’entreprise et sur les moyens à prendre pour surmonter les difficultés qu’elle présente.
II. - Il ne faut donc pas perdre de vue qu’il s’agit en ce moment, non pas encore de creuser le tunnel, comme l’ont cru un instant des personnes trop impatientes, mais de se rendre compte, par des sondages préliminaires suffisamment développés, de la possibilité ou de l’impossibilité de l’entreprise. Le comité franco-anglais s’engage à exécuter les trauvaux préparatoires de toute sorte, tels que recherches, puits, galeries, sondages, etc., qui seront jugés nécessaires pour fixer les conditions techniques de l’opération. On évalue la dépense des travaux préparatoires à environ 4 millions : 2 millions pour la France, 2 millions pour l’Angleterre. La Compagnie du Nord donne 1 million ; MM. de Rothschild frères, de Paris, 500 000 francs ; les membres français du comité, 500 000 francs. La Compagnie anglaise, constituée en 1872, a déjà dépensé 750 000 fr. Le reste sera souscrit par l’initiative privée.
Le percement d’une galerie entière d’essai d’une rive à l’autre, à petite section, coûtera environ 25 millions de francs. Mais, avant même d’entreprendre cette galerie étroite, qui est destinée à démontrer d’une façon définitive la possibilité de l’entreprise, on doit exécuter d’abord des espèces de reconnaissances, moins décisives sans doute, mais aussi beaucoup moins coûteuses, et auxquelles va subvenir le capital de 4 millions réuni dès maintenant. De cette façon, si l’entreprise doit échouer, on aura limité la perte.
Le projet dont nous venons d’indiquer les bases principales a été soumis à l’enquête d’utilité publique dans le département du Pas-de-Calais ; et, en même temps, toutes les chambres de commerce de France ont été appelées à se prononcer sur l’utilité de son exécution. Comme on le pense bien, les avis ont été partout favorables à l’entreprise projetée.
Les études des ingénieurs anglais et français ont permis de reconnaître que la profondeur de la mer, dans le Pas-de-Calais, est inférieure à 60 mètres, la largeur du détroit étant d’ailleurs de 28 kilomètres. Si faible que soit cette dépression, elle interdit cependant, — du moins dans l’état actuel de l’art des ingénieurs, — l’établissement de piles pour la construction d’un pont ; elle permet, en revanche, de concevoir la possibilité de l’établissement d’un tunnel, descendant, par des rampes modérées, au-dessous du fond de la mer pour remonter dans les mêmes conditions sur la rive opposée.
III. - Mais pour que cette idée pût sortir du domaine de la théorie, il fallait prouver que la nature des roches qui forment le fond du détroit, ne s’opposait pas à la réalisation d’une telle entreprise ; c’est-à-dire qu’on pouvait y ouvrir un passage à travers des terrains suffisamment tendres pour se laisser facilement percer, suffisamment consistants pour écarter le danger des éboulements, suffisamment compactes pour qu’on y soit à l’abri de l’invasion des eaux de la mer. L’examen géologique qu’on en a fait permet de présumer qu’il en est ainsi.
L’étude comparée des falaises bordant les deux rives du Pas-de-Calais montre que la composition des couches de craie comprises entre Folkestone et Douvres correspond, trait pour trait, à celle du massif crayeux du cap Blanc-Nez.
Sur l’une et l’autre rive, la craie blanche à silex a pour base une épaisse assise de craie grise ou marneuse, un peu mélangée d’argile, régulière dans ses allures, exempte de fissures et reposant elle-même, par l’intermédiaire de la couche si constante connue sous le nom de grès vert supérieur, sur l’argile bleue dite gault.
Jusque-là la concordance est absolue sur les deux falaises, où l’on voit les diverses assises venir s’enfoncer successivement sous la mer d’après une ligne de prolongement qui paraît assez uniforme pour toutes ces assises. Mais, à partir du gault, se développe sur la côte anglaise un système de sables et d’argiles dit terrain wealdien, dont il n’existe en France que des rudiments, et qui sépare le terrain crétacé du terrain jurassique.
Dès lors il est évident que la seule formation géologique à travers laquelle on puisse tenter le passage est celle de la craie. 1Mais la craie blanche est fissurée ; par suite, elle peut livrer passage aux eaux. C’est donc la craie grise qu’il faut choisir. Son plongement étant bien connu, tant par l’observation des falaises que par les puits profonds creusés à Calais et à Douvres, on déterminera aisément l’alignement que doit suivre le tunnel pour se maintenir dans la couche de craie grise à une profondeur donnée tout en laissant au-dessus de la voûte du tunnel un massif protecteur d’une épaisseur suffisante, épaisseur qui paraît pouvoir être fixée à 40 mètres dans des conditions de sécurité absolue.
D’après les considérations qui précèdent, la réussite semble probable. Mais on ne peut pas affirmer encore qu’elle soit certaine ; il faudrait pour cela avoir la preuve que la craie grise, dans laquelle doit être percé le tunnel, est bien continue d’une rive à l’autre.
Il est évident que si un pareil travail devait être fait entre Douai et Valenciennes, ou entre Douai et Béthune, sa réussite ne donnerait lieu à aucun doute, et l’on n’aurait pas besoin, pour l’affirmer, d’études nouvelles et spéciales, parce que l’on sait, par les sondages nombreux faits dans ces régions, que les couches de craie y sont à peu près horizontales, et surtout continues. La question est de savoir s’il en est de même entre Douvres et Calais, si les couches primitivement continues n’ont pas été disloquées et coupées par des l’ailles qui mettraient au même niveau la couche imperméable, où le tunnel doit être établi, et une couche perméable où il serait inondé par l’invasion des eaux.
On sait malheureusement d’une façon certaine que, dans le voisinage de ces points, l’écorce terrestre a subi depuis le dépôt de la craie des dérangements importants. Les couches de craie ont été fortement soulevées en dôme allongé dans la direction nord-ouest autour de Boulogne ; sur le prolongement de l’axe de ce dôme, toutes les couches du sol ont été brisées jusqu’aux environs d’Arras, et tout le long de cette ligne de fracture les deux bords ont joué l’un sur l’autre, de telle sorte que les mêmes couches se trouvent, au sud de la faille, à 100 mètres plus haut qu’au nord.
Ce dôme allongé se prolonge jusqu’en Angleterre, avec des inclinaisons moindres qu’en France. Mais il ne faut point se hâter d’en conclure que le tunnel doive nécessairement y tomber, et rencontrer là des obstacles sinon invincibles, du moins très graves. On peut remarquer, en effet, que la direction de ce dôme, — imparfaitement connue du reste, puisqu’on n’a pu l’observer qu’à son extrémité, — ne paraît pas de nature à couper nécessairement celle du tunnel. Tout au contraire, il est permis d’espérer, sans être téméraire, ni même trop optimiste, que, sous le détroit, on trouvera les couches inclinées, comme dans le Boulonnais proprement dit, et sans discontinuité du fait de ce soulèvement, dont l’influence se bornerait dès lors à infléchir la ligne que devrait suivre le tunnel.
Un autre accident, postérieur au bombement du Boulonnais, est beaucoup plus à craindre, parce que ses allures et sa direction sont infiniment moins connues. Dans l’île de Wight, la craie et les terrains tertiaires ont été redressés jusqu’à la verticale, dans une direction est-ouest, qui, prolongée, longe le littoral de l’Angleterre à quelque distance au sud, et vient traverser la Flandre dans une région couverte d’alluvions, de sorte qu’on ne peut étudier ce dérangement nouveau en aucun endroit autre que l’île de Wight, ou un point encore plus à l’ouest sur le littoral anglais.
Il est trop marqué en ces points là pour ne pas se prolonger à l’est. Les géologues qui pensent que les érosions sont généralement déterminées par des fentes préalables de l’écorce terrestre attribueront aisément à cette dislocation l’origine première de la fissure qui a d’abord livré passage aux eaux, lesquelles, par leur action répétée, ont donné ensuite au détroit sa configuration actuelle. Quant aux caractères que peut avoir cette fente, à son importance, il est impossible de s’en faire une idée a priori ; l’étude des affleurements de la craie des deux côtés du détroit ne peut rien apprendre à ce sujet, à cause de l’inclinaison des couches. Si un accident de cette nature séparait les deux rives, il aurait pour effet de reporter un peu plus au nord ou au sud le point où une couche déterminée viendrait affleurer au niveau de la mer, mais il n’empêcherait pas la correspondance des couches de part et d’autre du détroit. Pour s’assurer qu’un pareil accident n’existe pas, il faudrait pouvoir tracer sur le fond de la mer l’affleurement d’une couche mince bien déterminée, celle du gault par exemple, et s’assurer qu’il ne présente ni inflexion brusque, ni décrochement. Des sondages montrant l’existence de la craie sous tout le détroit sont insuffisants pour distinguer ces couches minces, à cause de l’épaisseur très grande sous laquelle se présente cette formation sans changement appréciable de sa nature minéralogique,
IV. - Quant à la crainte, que quelques personnes ont manifestée, de voir se produire des éboulements par suite du poids énorme de la mer, augmenté de celui du massif crayeux laissé au-dessus du tunnel, cette crainte est dépourvue de tout fondement. Il suffit, pour s’en convaincre, de se rappeler le tunnel du mont Thabor dont la voûte supporte, non plus 110 mètres de craie et 50 mètres d’eau, mais 800 mètres de roches schisteuses et porphyroïdes. Il y aurait bien d’autres faits à citer. Voici un exemple tout à fait typique emprunté à un ingénieur anglais du dernier siècle, Pryce, dans son Traité sur l’exploitation des mines, où on lit à propos d’une mine de la Cornouaille :
« La mine de Huel-Cock, dans la paroisse de Saint-Just, s’étend sous la mer à près de 150 mètres de distance, et dans quelques endroits il n’y a pas plus de 5 mètres d’épaisseur de roches entre le fond de l’eau et les galeries, de sorte que les mineurs entendent parfaitement le bruit des vagues venant du large de l’Océan se briser sur le rivage ; ils entendent aussi le roulement des galets au fond de la mer, pareil à celui du tonnerre, ce qui frappe d’étonnement et presque de terreur les curieux qui l’entendent pour la première fois. Des filons plus riches que les autres ont été exploités à 1 mètre 20 seulement au-dessous du fond, et il est arrivé que, par des temps d’orage, le bruit occasionné par les flots et les galets était tellement épouvantable, que les ouvriers ont plusieurs fois abandonné leurs travaux, plus effrayés du fracas de la tempête que de la crainte de voir la mer tomber sur eux et les engloutir. Sous une aussi faible épaisseur, ils eurent quelquefois à arrêter des infiltrations d’eau salée ; ils y parvinrent en les calfatant avec des étoupes et du ciment, comme les flancs d’un navire . »
Nous venons de parler des infiltrations de l’eau de la mer. Or, dans le cas qui nous occupe, ces infiltrations pourront-elles se produire ? En d’autres termes, la craie du Pas-de-Calais est-elle perméable ? Il nous est facile de nous renseigner à ce sujet. Les puits artésiens, que l’on a creusés sur le littoral, fournissent des arguments à peu près décisifs en faveur de l’imperméabilité de la craie. A Douvres, on en a foré trois à plus de 110 mètres de profondeur ; l’un d’eux a dû être abandonné, il n’a rencontré aucune source. Quant aux deux autres, pour leur donner une quantité d’eau suffisante, il a fallu creuser des galeries latérales de 40 à 50 mètres de longueur. On a rencontré alors trois crevasses livrant passage à une eau douce abondante ; mais, avec une machine de la force de 30 chevaux, on peut, paraît-il, mettre le puits à sec en trois heures. A Harwick, un puits de 300 mètres n’a pu recueillir d’eau ; à Calais, un autre puits de 350 mètres est resté sans résultat.
D’après tout ce qui précède, on peut voir que le percement du tunnel de la Manche a beaucoup de chances de succès. Parmi les obstacles qu’on peut rencontrer, le plus sérieux, on pourrait presque dire le seul sérieux, ce serait une faille.
V. - Maintenant, comment pourra être exécuté le percement ? La solution de ce problème, qui paraît si difficile, est beaucoup simplifiée par l’invention d’une machine due à un ingénieur anglais, M. Brunton, qui, depuis plusieurs années, l’a soumise à des épreuves variées et l’a appliquée avec succès, surtout dans la craie grise où le tunnel sera ouvert. Cette machine marche comme une tarière qui creuserait un trou cylindrique dans du bois. Mise en rotation au moyeu de la vapeur ou par l’air comprimé, elle entaille et découpe un massif de craie sur une section circulaire de 2 mètres 10 de diamètre. La craie, réduite en fragments, tombe sur une toile sans fin soutenue par des rouleaux et, tournant par l’effet du même moteur que la machine, elle est déversée ensuite dans des wagons qui l’emportent sur des rails hors de la galerie. La rapidité d’avancement de la machine s’est montrée fort remarquable dans toutes les expériences où on l’a essayée : elle atteint 1 mètre et 1 mètre 20 par heure. En partant de cette donnée, il est facile de calculer qu’il ne faudrait que deux ans pour franchir, en partant des deux extrémités, l’espace total à creuser souterrainement entre Douvres et Calais.
Quant à l’aération de la galerie, elle s’obtiendra, comme au Saint-Gothard, par l’injection d’air comprimé jusqu’au front de taille. L’air comprimé sur la côte sera transmis par des tuyaux et servira à la fois à aérer et à transmettre la force motrice. Les ouvriers circulent sans inconvénient dans un milieu de deux à trois atmosphères de pression.
VI. - Supposons maintenant le tunnel exécuté. Son exploitation ne rencontrera-t-elle aucun obstacle ? Il y aura évideminent quelques difficultés particulières que ne présentent pas les chemins de fer ordinaires. Mais l’expérience des grands tunnels déjà construits, notamment dans les Alpes et à Londres, permet d’affirmer qu’elles seront levées assez aisément.
Par exemple, certaines personnes se sont préoccupées de la ventilation. Les travaux des houillères ont prouvé qu’on pouvait maintenant ventiler à toutes les profondeurs et sur toutes les longueurs possibles. La puissance des machines qu’on emploie aujourd’hui, déjà si considérable, peut être amplifiée autant qu’on le voudra. Mais cela ne sera même pas nécessaire. Les trains qui circuleront dans le tunnel, à intervalles fort rapprochés, produiront eux-mêmes la ventilation ; ils agiront en effet comme d’immenses pistons parcourant de gigantesques corps de pompe, refoulant l’air devant eux et l’aspirant par derrière.
La fumée des locomotives parait d’abord entraîner des inconvénients plus graves et qui, à l’inverse des précédents, se multiplieraient avec la fréquence des trains et menaceraient de rendre l’air irrespirable. Mais il y a bien des moyens de vaincre cette difficulté. Au Métropolitan-railway de Londres, dont le trajet est en majeure partie souterrain, on la tourne d’une façon très simple en mettant la machine en pression quelque temps avant le départ, et en emmagasinant ainsi dans la chaudière une quantité de vapeur qui suffit à conduire le train au prochain relais. Dans le trajet, on peut alors encapuchonner la cheminée de manière à étouffer un peu le feu sans l’éteindre, et à le laisser ensuite se raviver à la station.
On pourrait employer aussi les locomotives sans fumée de M. Lamm, récemment inventées en Amérique où elle sont déjà fort employées, et emporter au départ, au lieu d’une provision de charbon qu’on brûle en route, une caisse d’acier très résistante contenant de l’eau surchauffée d’avance jusqu’à une température, et, par conséquent, une pression extrêmement élevées : cette eau, mise en communication avec les corps de pompe de la machine beaucoup moins échauffés, s’y évapore en quelque sorte d’une manière réglée et leur fournit de la vapeur tout comme le ferait une chaudière chauffée d’une manière continue.
Peut-être aussi proposera-t-on de remplacer la vapeur par l’air comprimé pour actionner la machine, comme on l’a fait déjà dans un certain nombre de cas analogues, ou même de substituer aux locomotives des machines fixes installées, aux deux extrémités du tunnel, et halant les trains au moyen de grands câbles télédynamiques ; mais, ce qu’il y a de certain, c’est qu’on ne rencontrera là aucun obstacle difficile à lever.
Quant aux avantages que l’Angleterre et la France sont appelées à retirer d’une pareille entreprise, ils sont trop grands et trop sensibles pour avoir besoin d’être mis en évidence. Tout le monde les aperçoit. Les voyageurs seront délivrés de tous les ennuis, de tous les malaises, de toutes les pertes de temps qu’entraînent une traversée, un embarquement, un débarquement ; enfin, de cette peur de la mer, si singulière peut-être, mais en même temps si puissante chez les gens qui ont été élevés loin de l’Océan. On s’expose tous les jours sans hésitation à une foule de dangers infiniment plus probables, et cependant il y a peut-être encore bien des hommes qui font leur testament avant de partir pour Douvres. Du reste, si le voyage sera devenu plus commode, il ne coûtera sans doute pas moins cher, car les tarifs accordés à la compagnie l’autorisent à percevoir environ 25 francs en première classe pour la traversée du tunnel, somme supérieure à celle que demandent les bateaux d’aujourd’hui.
Pour les marchandises, au contraire, qui ne peuvent pas comme les voyageurs s’embarquer et se débarquer toutes seules, l’économie sera certaine, car on supprimera les frais du double transbordement, nécessaire aujourd’hui et toujours fort coûteux. Ce n’est pas cependant que les tarifs maximum accordés à la Compagnie future ne soient très élevés ; — mais l’exécution d’une entreprise aussi aléatoire en même temps qu’aussi considérable l’exigeait impérieusement. — Ainsi une tonne de 1000 kilogrammes de marchandise en grande vitesse, comme des huîtres, des denrées altérables ou des bagages, payera 90 fr. pour traverser le tunnel ; un bœuf, en petite vitesse, 25 fr. ; un mouton, aussi en petite vitesse, 5 fr. En petite vitesse la houille, les minerais de fer, les engrais, les matériaux pour construction de route, etc., sont taxés à 20 fr. par tonne de 1000 kilogr. ; les pierres de taille et autres matériaux de construction (briques, ardoises, moellons, etc.), la fonte brute, les minerais de zinc, de cuivre, d’étain, le sel, etc., à 25 fr. ; les blés et autres céréales, le charbon de bois, le bois à brûler ou de charpente, les cotons et laines brutes, le coke, le fer, et les fontes moulées, le cuivre, le zinc, l’étain, les vins, bières et autres boissons, payeront 35 fr. : enfin le prix s’élève jusqu’à 40 fr. ; pour les eaux-de-vie, les huiles, le sucre, le café et les autres denrées coloniales, les tissus de tous genres, les œufs, les viandes fraîches, les drogues et produits chimiques, les armes et les objets manufacturiers. Nous donnons bien entendu des nombres ronds.
Il faut bien remarquer d’ailleurs que ce sont là des tarifs de maximum en dessous desquels la Compagnie descendrait sans doute ; mais, lorsqu’il y aura à faire un long trajet de terre outre la traversée du détroit, les marchandises pondérantes continueront sans doute, dans bien des cas, à trouver plus d’économie dans la voie maritime. Ainsi, du charbon de Newcastle, destiné à Rouen, ne passera sans doute jamais par le tunnel.
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