CHAPITRE V

Exposé. — L'historique du tunnel de la rivière Saint-Clair présente bien des analogies avec celui du souterrain Hudson; dans les deux cas on n'a eu recours au bouclier qu'après de nombreux échecs. Seulement l'ouvrage dont il s'agit ici a été terminé et dans des conditions si brillantes qu'il est universellement connu.

Les produits du marché de Chicago peuvent être dirigés sur les ports de l'Océan Atlantique par deux voies : la voie de l'est, qui passe à travers les plaines au sud du lac Erié et aboutit à New- York, et la voie du nord-est, qui passe entre les lacs Huron et Erié et se dirige vers Montréal et la vallée du Saint-Laurent. Ce dernier tracé doit franchir la rivière Saint-Clair, qui sort du lac Iiuron, traverse le lac Sainl-Clair et vient, sous le nom de rivière Détroit, se jeter dans le lac Erié. Ces rivières sont larges et profondes et ont un courant rapide; la navigation très active représente un trafic supérieur à celui du port de New-York. Pour les franchir, il faudrait un pont d'une seule arche dépassant les travaux les plus hardis et nécessitant des dépenses d'autant plus fortes que la nature du sol des rives aurait obligé à des fondations difficiles et que l'étendue et le niveau des plaines aux abords aurait conduit à allonger considérablement les rampes d'accès.

Le terrain ne paraissait pas non plus favorable à l'exécution d'un souterrain; au-dessous de la vase ou de l'argile molle, il se compose de sable et de gravier, et le rocher ne se trouve qu'à une profondeur trop grande pour s'y établir en admettant même que celte roche offrît quelque chance de succès.

Ces motifs obligèrent pendant longtemps à se contenter d'un ferry boat.

Souterrain de la rivière Détroit. — Chaque année le temps perdu et les dépenses entraînés par le transbordement devenaient plus onéreux. Aussi dès 1867, M. JasI. Joy, président duMichigan Central Railroad, demanda-t-il à M. E. S. Chesborough d'étudier un souterrain sous la rivière Détroit, entre Détroit et Windsor. En 1872, les travaux furent commencés; le souterrain devait avoir 8 000 pieds (2 438 m.) dont 3 000 (915 m.) sous la rivière; il devait être établi avec un diamètre intérieur de 18 pieds 1/2 (5,64 m.j avec un revêtement en maçonnerie de briques de 24 pouces (0,61 m.) d'épaisseur et devait être drainé par une petite galerie de 5 pieds de diamètre (1,52 m.), placée sous Taxe du souterrain. On pensa agir sagement en commençant par le percement de cette galerie. Mais le travail fut arrêté à diverses reprises par des irruptions de sable etd'eau, à des pressions de 100 pieds (30,48 m.\ supérieures à la charge hydrostatique de la rivière. Il fut poursuivi jusqu'à 1220 pieds 371,85 m.) sur la rive américaine ou de Détroit et jusqu'à environ 450 pieds (137,16 m.; sur la rive Canadienne ou de Windsor. Mais à ce moment les dépenses étaient de plus de six fois et demie plus élevées que le montant du projet total. M. Chesborough déclara qu'avec une pareille pression il était impossible de recourir à l'air comprimé et que la méthode du bouclier, tel qu'il avait été employé à Chicago au lac Cleveland, ne permettait pas d'avoir une direction régulière. Il n'était que l'interprète d'une opinion qui a été signalée ci-dessus et dont l'avenir devait montrer le peu de fondement. Quoi qu'il en soit, les directeurs estimèrent qu'à continuer le travail dans les mêmes conditions, ils seraient conduits à des dépenses hors de proportion avec les bénéfices à espérer de l'opération.

Grand Trunk Railway System. — La Compagnie de Michigan Central Ry n'est pas la seule qui assure le trafic de Chicago avec la vallée du Saint-Laurent. Il existe une seconde traversée de la rivière Saint-Clair près de la sortie du lac Iluron, à 60 miles (96,560 m.) au nord de Détroit. Sur la rive ouest de la rivière

Saint-Clair, à Port-Huron, aboutissent quatre lignes de chemin d fer; la plus importante est le Chicago and Grand Trunk Railwa qui enlève les produits de Chicago sur un réseau de 4 100 mille (6 598 km.) d'étendue. À Test se terminent les deux lignes di réseau canadien du Grand Trunk : l'une va directement à Toront et Montréal et l'autre (l'ancien Grand Western Railway) va à h rivière Niagara, où elle se soude aux lignes de New- York.

Le relevé des revenus bruts et du nombre de tonnes et de voya geurs par mille en 1884 et 1889, sur le Chicago and Grand Trun Railway

Revenus bruts par mile. . . . 9 368 dollars 10 082

Nombre de voyageurs par mile. 184 352 — 184 283

Tonnes de marchandises — 1135 477 — 1169 306

montre que ce trafic très lourd, surtout pour les marchandises, restait stalionnaire. Cela tenait à la traversée de la rivière, qui se faisait en un point rétréci, où le courant très violent varie de 4 à 1 milles à l'heure (6,4 km. à 11,3 km.); l'activité très grande de la navigation et le choc des glaces en hiver rendait la traversée très difficile et très lente; il ne fallait pas moins d'une demi-heure pour opérer le passage des trains de voyageurs.

En 1888, le nombre total de voilures et de wagons transbordés s'est élevé à :

Wagons à marchandises de toutes sortes 296 908

Voitures à voyageurs 27 067

Fourgons et wagons-postes 7 920

Total. . . . 332 495

soit une moyenne de 1 004 par jour, en comptant les dimanches, pour un tiers seulement.

L'importance de cette traversée pour le Grand Trunk Railway s'était surtout fait sentir depuis qu'il avait réuni à son réseau le Chicago and Grand Trunk et qu'il était devenu un concurrent très sérieux des autres compagnies, pour le trafic de Chicago avec les ports de l'Atlantique. Malgré l'échec désastreux du tunnel de la rivière Détroit et quoiqu'il fût bien probable que les difficultés eussent été les mêmes sous la rivière Saint-Clair, les directeurs de la compagnie commencèrent les éludes d'un souterrain»

En 1882, M. Walter Shanly de Montréal fut chargé d'examiner *■ il était possible de faire le travail. 21 fit une reconnaissance, mais ». -«os opérer de son- ~JL -âges, et déclara que

l'emplacement le l-Zfc-lus favorable pour L ■»!] souterrain était \ •r-'ort-Huron à 3 mil- " l «s (4.8 km.) au sud c3u « ferry-boat » ac- *uel.

Une compagnie fut ^constituée en 1884, g

eous la présidence de 'S.

"M. Joseph llickson, ^

directeur du Grand g,

"Trunk et avec M. Jo- ï S

aeph Hobson, ingénieur en chef de la division ouest du Grand Trunk, coin me ingénieur en chef.

M. Hobson reprit les ^ £

études sur le choix g

de l'emplacement et reconriulque le meilleur était bien celui désigné par M. Shanly. En ce point les deux lignes rejoignent les rives est 2 et ouest et font en- | suite un détour de £ 3 milles au nord

jusqu'à l'emplacement du ferry. Le souterrain procurerait donc un raccourcissement de 6 milles (9, G km.). Cet emplacement fut donc délinilivement adopté.

Des sondages furent entrepris en 1885 afin de déterminer av précision la nature des terrains à traverser. Pour ne pas désagrég le sol à remplacement de l'ouvrage, les trous de sonde furent fait» sur une ligne parallèle à son axe et à 50 pieds (15,24 m.) plus aun sud. Pour opérer dans la rivière, on se servit d'un chaland solide — ment amarré avec des câbles dans plusieurs directions; à l'aida d'une sonnette, on descendait des tubes en fer de 6 pouces (0,152 m.>à travers le sable et le gravier jusqu'à l'argile. Ces tubes étaient formés de tronçons de 12 pieds (3,66 m.) de longueur, assemblé par des écrous. On opérait le sondage à l'intérieur de ces tubes avec autant de facilité et d'exactitude qu'en dehors du lit de 1 rivière.

Le profil ci-joint (fig. 89) donne la coupe du rocher qui se trouve sous l'argile, et en pointillé la ligne de l'argile, telle que la donnait les sondages de 1 885. Mais ces sondages ne pouvaient donner qu'une indication grossière en raison de leur espacement et de leur nombre réduit à onze seulement dans le lit de la rivière.

Les résultats de ces sondages n'étaient pas encourageants. Le terrain se présentait exactement dans les mômes conditions qu'à Détroit, et il fallait s'attendre à rencontrer les mêmes difficultés qui avaient obligé à abandonner le souterrain en ce point, après les tentatives les plus acharnées et les plus coûteuses. La couche d'argile, qui se trouve sous le lit de sable et de gravier de la rivière, était tout à fait tendre, perméable, imbibé d'eau et certainement très instable.

Travaux préliminaires. — Quand celte situation fut connue, on délibéra sur la méthode à suivre. M. Hobson proposa, avant d'attaquer le souterrain à pleine section, d'exécuter sur foule la longueur une petite galerie dans une position correspondante à la partie la plus élevée de la section du souterrain projeté ; il estimait que le percement de cette galerie pourrait seul permettre de se faire une opinion raisonnée sur les difficultés qui pourraient se présenter et la meilleure méthode d'exécution à adopter. Si la petite galerie pouvait être exécutée sans de trop grosses difficultés, le souterrain pourrait être attaqué avec confiance à pleine section ; si, au contraire, il se présentait des difficultés insurmonta-

15 pieds 3 pouces (4,65 m.) de longueur et de 21 pieds 6 pouces (6,55 m.) de diamètre extérieur en tôle d'acier de 1 pouce (0,0254) d'épaisseur.

L'enveloppe était formée de quatre anneaux placés les uns au

Fig. 91. — Coupe longitudinale du bouclier.

bout des autres ; les trois premiers avaient 4 pieds (1,22 m.) de longueur et le quatrième, placé à l'avant, 3 pieds 3 pouces (0,99 m.) seulement. Chacun de ces anneaux était formé de douze segments de 5 pieds 7pouces -çr- de longueur (1 ,71 m.). Les joints transversaux

laissant entre elles un espace annulaire de 2 pouces 1/2 (63,5 mm.), dans lequel fut introduit sur toute la circonférence un anneau en

caoutchouc de 2 pouces

carrés (50,8 mm. X 50,8 mm.) , maintenu par des vis. M. Uobson croyait obtenir ainsi un joint étanche entre les anneaux du revêtement et l'enveloppe du bouclier et . éviter toute infiltration d'eau et de boue liquide; l'élasticité du caoutchouc permettait aussi d'espérer une diminution des frottements dus aux inégalités de fonte et aux petites variations de direction du bouclier. Mais le frottement fut tel que, malgré un serrage énergique des vis, le caoutchouc

Fig. 94. — Détails de l'enveloppe du bouclier et de la rondelle en caoutchouc.

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Fig. 95. — Détails des entretoiscs et des supports de vérins.

était arraché de la rainure. Il fallut le remplacer par un anneau en acier de même dimension, qui, dit-on, aurait donné d'excellents résultats.

Le bouclier comportait une première cloison étanche à 4 pieds

i l ï22 m.) de son extrémité arrière, c'est-à-dire au joint du premier "»aeau. Cette cloison en tôle d'acier de un i/2 pouce (12,7 mm.) <l épaisseur était rivée aux cornières de ce joint. Elle était raidie par sept poutres horizontales et trois poutres verticales formant une saillie de 9 pouces (0,228 m.). A la partie inférieure de cette paroi se trouvaient deux ouvertures rectangulaires de 6 pieds ,1,83 m.) de hauteursur4 pieds 6pouces (1,37 m.)de largeur, pour le passage des hommesetdes déblais. Ces ouvertures pouvaient être

Pig. 96. — Détails des portes du bouclier.

fermées par des portes à coulisse suspendues par une chaîne, en cas d'irruption d'eau ou d'argile Ouente. Ces portes devaient tomber par leur propre poids, mais si elles avaient été arrêtées dans leur chute par l'afflux d'argile, comme elles se trouvaient en dedans et offraient au dehors une surface lisse ne laissant pas de prise, il eût été très difficile de les enfoncer de force jusqu'en bas. La prudence eût commandé d'installer un vérin ou une vis permettant de les pousser à fond, ou tout au moins de ménager la prise d'une pince. Les précautions les plus minutieuses furent d'ailleurs prises. Avant d'avancer le bouclier, des sondages étaient exécutés à 8 pieds (2,44 m.) en avant de la fouille. Si l'un d'eux avait révélé la

teau, tandis que les divisions verticales s'arrêtaient dans la partie centrale un peu en arrière et s'étendaient jusqu'au couteau en forme de gousset. La cloison étanche était reliée aux divisions verticales par des plaques en tôle de 4 pieds 9 pouces (1,45 m.) de longueur, 7 pouces (0,178 m.)de largeur et i/2pouce(0,013m.) d'épaisseur. Ces tirants avaient pour but de donner à la cloison une résistance suffisante contre la poussée des terres ou de Teau qui pouvaient pénétrer dans le bouclier. Ils rendirent des services, quand le bouclier atteignit les cloisons provisoires placées en bout des galeries d'essai.

Quelque fort que paraisse ce bouclier, il était encore trop faible

et il fallut le renforcer par des étais en bois placés en diagonale

dans chacune des 12 cellules formées par les divisions; certaines

parties étaient littéralement encombrées de bois. Mais l'argile

était si molle qu'elle coulait à travers les obstacles, sans qu'il en

résultât de gêne.

Les deux boucliers furent construits par la « Hamilton tool and bridge manufacturing C° Ontario ». Leur poids considérable de 160000 livres (72 575 kg.) obligea à exécuter sur place au bord de la fouille et au niveau du terrain naturel l'assemblage des diverses pièces préparées à l'usine et amenées par chemin de fer. In berceau en charpente destiné à recevoir le bouclier fut construit dans le fond de la fouille et un plan incliné, formé de 4 cours de longuerines, de 1 pied carré (0,305 m.) espacés entre eux de * pieds (1,22 m.) fut installé sur le talus. La descente se fît au rooyen de 6 câbles fixés à un bout, enroulés autour du bouclier et amarrés de l'autre bout à des pieux placés en haut du talus. La position du bouclier avait été calculée avec soin en haut du talus, afin qu'après avoir roulé sur le plan incliné il arriva sur son berttau exactement dans la position voulue pour le travail. Avec un homme à chaque câble, mollissant au signal, la descente de cette énorme masse se fit doucement en 80 minutes.

Travail à l'air comprimé. — Depuis l'entrée du souterrain jusqu'à la rivière il y avait 1716 pieds (523,03 m.) sur la rive américaine et 1994 pieds (607,76 m.) sur la rive du Canada. A partir de ce point on construisit derrière le bouclier des massifs de

7 pouces (0, 1S m.) de profondeur, ce qui réduisait le diamètre libre intérieur à 19 pieds 10 pouces (6,04 m.) Chaque nervure transversale comportait 12 trous de 1 pouce (0,025 m.) espacés de 4 pouces 1/2 (0,113 m.) d'axe en axe, entourés d'un renforcement de 7/8 pouce (0,026 m.) de hauteur et 3 pouces (0,076 m.) de diamètre venu de fonte avec le segment, afin de compenser l'affaiblissement. Les nervures longitudinales étaient percées de quatre trous de boulons espacés de 3 pouces (0,076 m.}. Au centre du segment, un trou de 1 pouce 1/2 (0,038 m.) de diamètre renforcé par une saillie circulaire de 3 pouces 1/i (0,082 m.) de diamètre avait été ménagé pour l'injection de mortier derrière les segments. Celte injection

Ftg. 99. — Joint longitudinal.

se faisait avec du ciment de Porlland liquide, coulé au moyen d'un entonnoir. II n'était possible de faire ce coulis qu'à la partie inférieure. Dans la partie haute, les vides étaient comblés par le tassement de l'argile. 11 y avait 13 de ces segments et une clef de 9 pouces 7/8 (0,231 m.) de développement, suivant la circonférence extérieure. Les joints longitudinaux nécessitaient l'emploi de 56 boulons de 7/8 de pouce (0,0222 m.) de diamètre et 5 pouces 7/8 (0,149 m.) de longueur. Dans les joints transversaux entre les anneaux, il entrait 157 boulons de même diamètre, mais de 8 pouces (0,203 m.) de longueur. Tous ces boulons étaient en acier doux avec lôlc carrée et écrou hexagonal. Entre les écrous et les nervures était intercalée une rondelle de fer de 1/8 pouce (0,003 m.) d'épaisseur et 1 pouce 7/8 (0,047 m.) de diamètre.

La surface des joints longitudinaux (fig. 99} avait été soigneusement rabotée ; une fourrure en chêne blanc qui absorbait l'humidité et assurait l'étanchéité du joint était placée entre chaque anneau. 11 est toutefois ù

craindre que ces fourrures ne i- - j*l-.„. -....

pourrissent. Les joints transversaux (fig. 100) entre anneaux n'étaient pas rabotés et on se contentait d'intercaler une toile grossière enduite de goudron. Les faces en contact étaient entaillées du côté intérieur, de manière à former une rainure de

2 pouces (0,05 m.) de pi'O- Fîk- lOO. — Joint transversal.

fondeur avec une largeur

d'un 1/2 pouce (0,013 m.), afin de pouvoir couler du plomb, partout où il se produirait des infiltrations d'eau. Il a été nécessaire de recourir à ce procédé sur un grand nombre de points.

Le tiers environ de la fonte a été fabriquée aux ateliers d'Hamilton de la compagnie du Grand Tnink Railway, avec un mélange de 80 p. 100 de vieilles roues de wagons et 20 p. 100 de fonte écossaise. Le reste a été fondu aux usines de Détroit. Avant d'être reçus, les segments étaient soigneusement calibrés et pesés ; on n'admettait qu'une tolérance de 1/32 pouce (0,0008 m.) dans les dimensions et de 5 p. 100 sur les poids. Le poids par pied était de 9333 livres (13 900 kg. par m. cl.). Le poids total de la fonte employée s'est élevé à 5 600 000 livres (25 400 t.).

Les joints des segments étaient rabotés dans un atelier installé sur ulace. Grâce à un outillage ingénieux, on en rabotait 9 à la lois, et de 90 à 99 par jour. Pour donner à la garniture en bois une épaisseur uniforme, ce rabotage ne se faisait pas suivant un plan diamétral, mais suivant un plan tangent à un cercle de 3/11! pouce (0,005 m.). En réalité, il s'agissait d'une correction insignifiante qui n'atteignait pas dans l'épaisseur du joint 1 p. 100 de pouce.

Les segments étaient ensuite chauffés au feu de bois a une tem-

Fig. 101. — Orue de montage des anneaux.

forme était tracée de manière à porter uniquement sur la partie

Fig. 103, — Vérins hydrauliques.

cylindrique du revêtement, dans la crainte de briser les nervures. Celte tête était vissée et pouvait être enlevée pour refaire la garni-

Cet avancement est résumé dans le tableau ci-après :

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