Étagement ferroviaire Casavant, à Saint-Hyacinthe : une réalisation innovante et unique dans le monde ferroviaire au Canada
Revue Routes et transports automne-hiver 2022-2023 : Décarbonation : transformation des transports, propulsion vertes | Article de RomiAnne Beaudoin, Raffi Guiragossian et Youssef Maalouf, AECOM et Véronique Lapalme, CN
La Ville de Saint-Hyacinthe souhaitait depuis longtemps parachever le boulevard Casavant, discontinu de part et d’autre de l’emprise ferroviaire du CN, afin de relier le nord de la ville au secteur Douville et ainsi désenclaver une partie de son territoire. En partenariat avec le CN, le projet d’étager les deux voies ferrées s’est concrétisé d’une manière unique et innovante dans le domaine ferroviaire au Canada.
Un défi de taille
L ’analyse préliminaire a permis de soulever les enjeux techniques particuliers et les principales contraintes, soit la nature très sensible des sols argileux en place et le maintien de la circulation ferroviaire : exigence primordiale du CN. Le secteur est composé de sols argileux sensibles à la liquéfaction, ayant une faible capacité portante. De plus, la présence du ruisseau Plein Champ dans l’axe du boulevard Casavant projeté nécessitait la déviation du cours d’eau préalablement aux travaux de la structure, soulevant la complexité de devoir construire trois ponceaux par fonçage dans l’argile sous une voie ferrée active sans altérer la stabilité de la structure ferroviaire. Le maintien de la circulation ferroviaire est habituellement assuré par la construction de voies temporaires, afin d’y dévier les convois et permettre la construction de l’ouvrage. En raison de la géométrie ferroviaire, il aurait fallu construire deux voies ferrées temporaires d’une longueur approximative de 1 km. De plus, étant donné la faible capacité portante des sols en place, cette déviation aurait dû être aménagée sur un immense remblai léger temporaire. Compte tenu du coût de la déviation, supérieur à celui de l’ensemble du projet, et de l’absence de données techniques sur le comportement en fatigue du remblai léger sous les charges ferroviaires, la déviation n’était pas envisageable.
Une approche innovante
Face aux multiples contraintes, la construction d’un pont d’étagement ferroviaire en sous-œuvre a été proposée. Cette méthode inusitée est une réalisation audacieuse dans le monde ferroviaire au Canada, pour un projet de cette envergure (chemin de fer de classe 1). Les sols argileux et leur faible capacité portante ont été compensés par l’érection de deux plateformes de travail en remblai léger, afin de permettre le transport et le positionnement des équipements aux abords des voies ferrées, tout en protégeant les câbles de signaux, de communication et de fibres optiques, qui longeaient les voies ferrées, et ainsi permettre la réalisation des travaux selon les différentes phases du projet. Afin de ne pas perturber les opérations ferroviaires, les travaux ont été réalisés par blocs de travail (périodes où il n’y a pas de trains sur une des voies ferrées), majoritairement de nuit. Tous les trains prévus durant les blocs de travail circulaient sur une des voies maintenues en service, permettant l’installation en sous-œuvre des éléments du pont, selon l’ordonnancement établi sur l’autre voie, et vice-versa, par la suite. Une planification rigoureuse des phasages et une construction modulaire par éléments préfabriqués ont permis que chaque élément du pont puisse être installé lors des blocs de travail. De plus, en raison du passage de trains en continu près des aires de travail et pour une question de sécurité, il a été nécessaire de supporter la voie active, par l’installation, à travers le ballast, de palplanches entre les deux voies ferrées. Malgré ces précautions, chaque passage de trains nécessitait l’arrêt des travaux et le retrait des équipements, et constituait une réelle course contre la montre. Une fois le pont assemblé sous les voies ferrées, le sol sous-jacent a été excavé en paliers, pour tenir compte des contraintes géotechniques et compléter les contreventements, révélant au grand jour la structure enfouie et réalisée en sous-œuvre.
Un ordonnancement clé
La réussite du projet est directement liée à la programmation méticuleuse des phases de projet, intégrant la prise en compte des contraintes majeures du site et la gestion des risques associés dans chacune des trois phases :
- Phase 1 : Déviation du ruisseau PleinChamp (2017-2018)
- Phase 2 : Construction de deux plateformes de travail en remblai léger (2018-2019)
- Phase 3 : Construction du pont ferroviaire en sous-œuvre (2019-2020) Ce phasage a été élaboré pour permettre la réalisation des travaux de façon optimale en morcelant le projet, afin d’assurer la faisabilité technique et la gestion des risques, le tout, sans causer d’interruption des opérations ferroviaires, et permettant même une accélération des travaux de près d’une année par rapport à l’ordonnancement initial. ¸
Une réalisation unique
Les points forts du projet se traduisent notamment par les défis suivants, relevés lors de sa réalisation :
Maintien du trafic ferroviaire
- Travaux effectués sous des voies ferrées actives d’une des subdivisions les plus achalandées du CN
- Organisation et planification optimisées : 87 blocs de travail de courte durée (6 heures, en moyenne), sur une des 2 voies ferrées, majoritairement de nuit, +/- 24 trains/jour et 6 trains/nuit.
- À chaque train sur la voie adjacente : arrêt des travaux et retrait des équipements (interruption moyenne : 15 min/train).
- Une discipline exemplaire de tous les intervenants était requise, pour enlever la voie, excaver le sol avec précision, ne pas endommager les pièces déjà installées, réaliser les travaux, remblayer et remettre la voie en service.
Nature des sols :
- Pieux battus à travers le ballast, jusqu’à une profondeur moyenne de 18 m dans l’argile. Les pieux constituaient également les piles du futur pont, et le moindre désalignement n’aurait été constaté qu’au moment de l’excavation et aurait été presque impossible à corriger. La confection d’un gabarit de fonçage a assuré la précision requise;
- Travaux réalisés avant l’excavation de masse de l’argile. Méthodes adaptées pour ne pas liquéfier l’argile et compromettre les voies ferrées ainsi que la portion du pont déjà construite enfouie dans le sol.
Temps d’exécution
- Différentes techniques ont été mises à profit, afin d’assurer une productivité maximale et d’accélérer le rythme de réalisation des travaux, notamment les suivantes : équipements prévus en double, pour faire face à des situations de bris ou de panne; plusieurs quarts de travail en simultané; utilisation de systèmes préassemblés; gabarit pour battage des pieux, selon les angles requis; démantèlement et remise en place de la voie par panneau.
Un projet structurant pour la communauté
Attendu depuis longtemps de la part des Maskoutains, le raccordement du boulevard Casavant d’ouest en est, rendu possible par la construction de l’étagement ferroviaire, constitue une réalisation particulièrement structurante pour la Ville de Saint-Hyacinthe, en permettant de relier les différents secteurs de la municipalité et d’offrir une accessibilité accrue au parc industriel Olivier-Chalifoux, aux grandes surfaces commerciales et au quartier des études supérieures (Faculté de médecine vétérinaire, Institut de technologie agroalimentaire et Cégep de SaintHyacinthe). Ce nouveau lien routier central offre une alternative au lien existant du passage à niveau sur le chemin Grand Rang, ce qui avantage grandement tous les usagers (automobilistes, cyclistes et piétons). Le transport des biens et services est maintenant facilité, et la fluidité de la circulation est grandement améliorée.
Ces deux éléments étaient d’ailleurs un des enjeux majeurs qui devaient être solutionnés dans le cadre de ce projet, car d’importantes congestions de la circulation étaient déjà observées dans ce secteur, aux périodes de pointe, notamment en raison de la forte augmentation de la population observée au cours de la dernière décennie et qui ne cessera de progresser au cours des prochaines années. Ce nouveau lien routier permet à la Ville de Saint-Hyacinthe d’envisager la poursuite des développements résidentiels et économiques dans le secteur ouest de la municipalité. En plus de créer des emplois, de bâtir des collectivités plus propres et plus inclusives, la réalisation de ce projet se voulait une porte d’entrée pour la création de centaines d’autres projets. Les retombées positives pour la communauté sont indéniables. Enfin, plus de 75 % du projet a été réalisé par des acteurs locaux et des matériaux québécois, et la méthode de travail en sous-œuvre a permis de réduire les coûts de construction de l’ordre de 70 %.
En ce qui a trait à l’environnement, l’absence de la déviation des voies ferroviaires a permis d’éviter un empiètement important sur des terres agricoles adjacentes à l’emprise ferroviaire, soit une superficie d’environ 9320 m².
Rappelons que la ville de Saint Hyacinthe est située dans une région où le développement de l’agriculture et la protection des terres constituent évidemment une priorité. La préfabrication de la majorité des éléments et leur livraison, en grande partie par voie ferrée, ont permis de limiter le camionnage et ses effets sur les réseaux routiers (congestion, entretien, etc.). Le remblai léger a été récupéré pour utilisation ultérieure, et une partie des sols des travaux d’aménagements temporaires a été réutilisée par la Ville, ce qui s’est avéré judicieux, au chapitre des coûts, et avantageux pour l’environnement, en éliminant le transport de ces matériaux sur une longue distance.
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CN, un chef de file du transport et de la logistique en Amérique du Nord
Le CN est essentiel à l'économie et il compte sur une équipe d’environ24 000 cheminots qui transporte annuellement des marchandises d’une valeur de plus de 250 G$ CA pour un large éventail de secteurs, tels les ressources naturelles, les produits manufacturés et les biens de consommation, sur un réseau ferroviaire de quelque 20 000 milles de parcours couvrant le Canada et le centre des États-Unis.
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