I.E PO.NT DU OIAIll.K

LE TL'iNNEL DU MONT SAINT-GOTHAUD

à recueillir les voyageurs et à leur donner un asile gratuit, existait sur ce sommet. Il avait été créé, en 1330, par le duc de Milan, Azzo Visconti. Mais ce fut un archevêque de Milan, le cardinal Frédéric Visconti, qui, avec le concours du canton d'Uri, fonda, au seizième siècle, un établissement considérable et répondant aux besoins d'une assistance universelle. C'était un immense hospice, desservi par des capucins, et pouvant recevoir une vingtaine de lits pour les voyageurs pauvres, ainsi qu'un vaste réfectoire, où tout était gratuit.

Pour subvenir aux frais du couvent des Capucins du mont Saint-Gothard, les dons affluaient des vallées voisines. Les administrations postales des villes

1"'|G. — l'hospice du MO.NT SAI.NT-OOTII VRD, et l'hOIEI. du mont l'HOSA

suisses contribuaient également à son entretien, et les habitants d'Airolo envoyaient, de l'une de leurs forêts, le bois nécessaire au chauffage.

L'hospice rendait donc de précieux services aux malheureux et aux voyageurs de toute classe. Chacun y était bien accueilli, et recevait les mêmes soins, quels que fussent son rang et sa qualité. Malheureusement, en 1775, une avalanche renversa les bâtiments et la chapelle. Il fallut les reconstruire.

En 1799, une avalanche d'une autre espèce détruisit de nouveau l'édifice. Dans les combats entre les Français et les troupes de Souvaroff, l'hospice fut pillé; le mobilier, les portes, la toiture, etc., furent détruits, de manière que

le bâtiment n'offrait plus que l'aspect d'une ruine. La commune d'Airolo, à laquelle appartenait alors le plateau du Saint-Gothard, le rebâtit, et la confrérie des Capucins se chargea de son entretien. Mais comme le nombre des voyageurs augmentait sans cesse, les frais devinrent si forts que la commune d'Airolo dut invoquer le secours du canton du Tessin.

Le Clinton du Tessin avait commencé par installer dans l'hospice une nouvelle confrérie de Capucins. Mais les bons moines ne surent pas faire prospérer l'établissement, et l'on se décida à confier sa direction à un simple particulier d'Airolo, Félix Lombardi, universellement connu, dans le pays, par sa bonté, son honnêteté et son courage.

Le gouvernement du Tessin avait eu la main heureuse en mettant Félix Lombardi à la tête du charitable asile. « Il a bien mérité d'être appelé le père des pauvres », est-il dit dans un rapport sur l'administration de l'ancien couvent. La charité fut, en effet, la constante inspiratrice des actions de Félix Lombardi. Il soignait les malades et donnait des vêtements aux indigents. Il fournissait gratuitement le logement, le chauffage et la lumière; et ne recevait de rétribution que pour les rations alimentaires qu'il distribuait à ses hôtes. Des collectes faites en Suisse, et un léger secours du canton du Tessin, couvraient les frais de cette pieuse institution.

A la mort de ce digne homme, son fils lui succéda, et la manière dont ce dernier remplit les devoirs de l'hospitalité, prouve qu'il a hérité des qualités paternelles. Il tient à la fois l'hospice et un hôtel fort apprécié des touristes en été, qui porte le nom Dhôtel du mont Prosa^ du nom d'une montagne voisine.

Pour juger de l'importance au passage du mont Saint-Gothard, avant la création du tunnel, il suffira de dire qu'avant cette époque, 60,000 personnes le traversaient annuellement. Du 1" octobre 1879 au 31 septembre 1880, c'est-à-dire avant l'ouverture du tunnel, plus de 18,000 personnes avaient trouvé à l'hospice un asile gratuit, et plusieurs qui y étaient entrées malades, y avaient été soignées. On avait recueilli dans l'hospice 5,890 voyageui^s, dont 98 avaient reçu de Lombardiedes secours en argent. 56 pauvres avaient reçu des vêtements, et 158 malades avaient été soignés par lui. On vante avec raison la charité des religieux du mont Saint-Bernard, mais le nom de la famille Lombardi doit être honoré au même titre.

Du plateau du Saint-Gothard on ne jouit pas d'une vue aussi étendue que du sommet du mont Cenis. On est entouré de sommités, qui masquent en partie la vue : la Prosa, la Fibbia, le Pozzo Lucendro et le Sasso del Gotardo. On a seulement une échappée de vue sur les Alpes d'Uri, au nord, et au sud, sur une petite partie des montagnes qui dominent Airolo.

LE TUNNEL DU MONT S AINT-GOTIIA RD 23;i

Mais ce que le Saint-Golhard offre de particulier, c'est la descente du côté de l'Italie. Après avoir cheminé quelques minutes sur le terrain plat du sommet, tout à coup, le sol paraît se dérober, et on se trouve, comme au mont Cenis, au bord de pentes formidables. Do nombreuses terrasses en zigzags, et une suite de trente lacets, tracés au bord de l'abîme, conduisent dans la gorge sauvage nommée la vallée de la Trémola, dans laquelle le Tessin forme une série de magnifiques cascades.

Les nombreux tournants de la route adoucissent la descente, qui paraît impossible quand, pour la première fois, on jette un coup d'œil sur la vertigineuse hauteur où l'on se voit suspendu. Mais les chevaux, qui hennissent de plaisir, vous entraînent, en secouant au vent leur crinière, et se rejettent, comme pour vous rassurer, vers le côté opposé au précipice. Aucun faux pas n'est à redouter. Les seuls êtres effrayés sont les troupeaux que l'on rencontre en chemin, descendant vers les plaines de l'Italie, et qui se rangent, avec crainte, pour laisser passer le tourbillon de la, voiture.

Il existe sur cette descente, plusieurs refuges, comme sur la route du mont Cenis ; ce qui fait évoquer involontairement le souvenir des avalanches auxquelles la vallée de la Tremola est particulièrement exposée, pendant l'hiver. Un des passages les plus dangereux est le Bitcco dei Calanchetti (vitriers), ainsi nommé parce qu'une troupe de pauvres vitriers du bourg de Calancha, qui descendaient en Italie, y fut ensevelie sous la neige.

Dans ce même passage, une avalanche, en 1478, emporta et fit périr un détachement de soixante soldats suisses; et, en 1624, une autre avalanche y engloutit trois cents personnes à la fois.

Après avoir passé le troisième pont jeté sur le Tessin, la gorge de la Tremola est franchie, et, au bout de vingt minutes, on arrive à Airolo, village italien, dont le vieux clocher se dessine de fort loin.

Airolo est situé au fond d'une fraîche vallée. Les yeux se délectent à l'aspect de la verdure et des hameaux qui la décorent. A l'ouest, les perspectives de la vallée d' Airolo se prolongent sans fin, formant pendant plusieurs heures une montée douce, qui aboutit au pied de hautes montagnes. Les points de vue et les oppositions de lumière et d'ombre (jue recherchent les amateurs des scènes du monde alpestre, abondent dans ce fond de verdure qu'arrose le Tessin,

Au village d'Airolo, nous sommes en Italie. Là se termine l'ancienne route du mont Saint-Gothard, dont nous avons tenu à retracer ici les principaux aspects et les effets pittoresques, avant d'aborder l'histoire et la description de la galerie souterraine, qui est venue le rendre inutile, mais non la faire oublier.

Le tunnel du mont Saint-Golhard. — Préliminaires de l'entreprise.

Le tunnel du mont Saint-Gothard est un des plus beaux travaux de l'art de l'ingénieur, dans les temps modernes. Entrepris dans des conditions de terrain beaucoup plus difficiles que celles que l'on avait trouvées en perçant le mont Cenis, il dépasse de deux kilomètres et demi la longueur de cette dernière galerie. Il après de 15 kilomètres de long. La plus longue galerie souterraine du Sommering a dix fois moins de longueur. Il passe à 300 mètres au-dessous du fond de la vallée d'Andermatt, et à près de 2,000 mètres au-dessous du sommet de la montagne dans laquelle il est percé. Son entrée, du côté de la Suisse, à Gœschenen, est à 1,109 mètres, et sa sortie, à Airolo, en est à 1143 mètres.

La voie, dans le tunnel, monte du côté nord, de 5 m. 82 pour 1000 ; elle atteint le maximum de hauteur (1154 m.), puis elle redescend du côté sud, . avec une pente moyenne un peu supérieure à 1 pour 1000.

Nous consacrerons ce chapitre a l'histoire des préliminaires de l'entreprise, et à l'exposé des conditions qu'il y avait à remplir, pour percer le deuxième tunnel subalpin.

Dès l'année 1846, le gouvernement du Piémont, quoique préoccupé du percement des Alpes Pennines par un tunnel dans le groupe du mont Cenis, paraissait disposé àfaciliter la traversée des Alpes suisses par un chemin de fer.

Après l'unification de l'Italie, les provinces du centre et du nord du nouveau royaume réclamèrent énergiquement l'exécution de ce dernier projet, devenu indispensable à leur prospérité commerciale et industrielle. Des négociations ayant été ouvertes avec le Conseil fédéral de la Suisse, divers tracés de chemin de fer furent proposés parles cantons directement intéressés.

Les cantons de l'est patronnaient le passage du Spliigen, ou du Lukmanier, reliant le lac de Constance et le Rhin supérieur à la vallée du Tessin et aux plaines lombardes ; les cantons du centre demandaient la ligne du Saint-Gothard, par la rive du lac de Lucerne, la vallée de la.Reuss et celle

LE TLNNEL DU MONT SAINT-HOTII AKD 237

du Tessin ; et les cantons de l'ouest préconisaient le passage du Simplon, par la vallée du Rhône et celle de la Tosse (1).

Ces trois projets aboutissaient au lac Majeur, dont l'extrémité sud est k 50 kilomètres de Milan.

Des études détaillées furent entreprises par d'habiles ingénieurs, pour ces divers passages ; mais, en mars 1869, le gouvernement italien avisa le Conseil fédéral helvétique qu'il préférait la ligne centrale, c'est-à-dire celle du Saint-Gothard, et qu'il lui serait impossible d'assurer aux autres passages la forte subvention qu'il comptait offrir pour l'exécution du tunnel du mont Saint-Gothard.

Une convention entre la Suisse et l'Italie fut conclue à Berne, le 15 octobre 1869. Elle stipula les bases suivantes :

1° Le chemin de fer du mont Saint-Gothard partira simultanément de Lucerne et de Zug, pour aboutir à la frontière italienne surLuino,au bord du lac Majeur, et sur Chiasso, près de Côme, la longueur totale du réseau étant à peu près 263 kilomètres.

2° Depuis le lac de I^ucerne jusqu'à Biasca (à 30 kilomètres du lac Majeur), le chemin sera à double voie.

3° Le maximum des pentes sera de 0,025 et le minimum des courbes de 300 mètres.

4° Le grand tunnel sera percé en ligne droite, et son maximum d'élévation ne dépassera pas 1162 mètres au-dessus du niveau de la mer.

5" La subvention nécessaire pour rendre possible l'exécution de cette ligne est fixée à 83 millions : la Suisse y participera pour 20 millions et l'Italie pour 43 millions.

6° La Confédération suisse fera exécuter les prescriptions pour l'exécution de la ligne, et le Conseil fédéral prononcera sur toutes les questions relatives à la construction du grand tunnel.

1° La Suisse se réserve de prendre toutes les mesures nécessaires pour garantir sa neutrahté et sa défense.

Les clauses de cette convention restèrent pendant deux ans sans effet, parce que la Confédération de la Suisse du Nord ne voulait contribuer que pour 10 millions, au lieu des 20 millions qui lui étaient demandés. Enfin, au mois d'octobre 1871, l'Empire allemand consentit à se joindre àla Suisse, et offrit une subvention de 20 millions.

Voici quelles étaient les dimensions et le tracé du tunnel.

Sur les 263 kilomètres de ce réseau, une moitié environ devait néces-

1. Ce dernier projet avait le grand avantage de placer le tunnel à un niveau bien inférieur à celui des souterrains du mont Ceuis et des autres passages nommés ci-dessus.

siter de grands travaux d'art, principalement dans la vallée de laReuss et la partie supérieure de celle du Tessin.

L'œuvre capitale de cette ligne, c'était la percée du massif du mont Saint-Gotliard par un tunnel à double voie, de même section que celui du mont Genis, mais qui le dépasserait de 2,700 mètres en longueur, et qui devrait s'exécuter dans des roches plus dures et plus exposées à de fortes infdtrations. C'était le plus grand tunnel à double voie que l'on eût entrepris jusqu'à ce jour, sans puits auxiliaires entre les extrémités.

Le temps accordé à l'entrepreneur n'était que les 2/3 environ de celui qui avait été nécessaire pour l'achèvement du souterrain du mont Genis : ce percement présentait donc un immense intérêt, en vue de tous les travaux analogues qui pourraient être entrepris ultérieurement.

Ge tunnel devait réunir la vallée de la Reuss avec celle du Tessin ; sa direction faisait un angle de 5" environ avec celle du méridien. L'entrée du côté nord du tunnel, placée très près du petit village de Gœschenen, avait son seuil à 1,109 mètres au-dessus de la mer, ou à 672 mètres au-dessus du lac de Lucerne. La sortie sud, voisine du village d'Airolo, devait avoir son seuil élevé de 1,145 mètres au-dessus de la mer, ou à 948 mètres audessus du lac Majeur, que traverse le Tessin.

Ge tunnel était à double pente, comme celui du mont Genis. Du côté de Gœschenen, la voie devait monter d'un peu moins de 6 pour 1000, pour redescendre, du côté d'Airolo, par une pente de 1 à 2 pour 1000. Au centre du tunnel, c'est-à-dire au sommet de la ligne, une partie en palier aurait ses rails élevés de 1152 mètres au-dessus du niveau de la mer.

Les dimensions du souterrain étaient les mêmes qu'au mont Genis, à savoir : 6 mètres de hauteur sous clef, 7", 60 de largeur au niveau des traverses, et 8 mètres de largeur à 2 mètres au-dessus des traverses.

Du côté d'Airolo, le tunnel devait se terminer par une courbe de 300 mètres de rayon ; mais le tunnel devait être prolongé de 165 mètres en ligne droite, afin de faciliter à la Gompagnie les mesures pour la vérification de la ligne de direction. En tenant compte de ce prolongement, la longueur totale en ligne droite devait être de 14,920 mètres.

Du côté de Gœschenen, le tunnel traversait un massif d'environ 2,600 mètres de roches granitiques. Il rencontrait ensuite un repli de calcaire siliceux, correspondant à la vallée d'Unterseren. Le reste du massif, jusqu'à 1 kilomètre environ d'Airolo, se compose essentiellement de gneiss micacés ou amphiboliques; enfin, près d'Airolo, on retrouve quelques couches calcaires, plusieurs failles et une abondance d'eau tout lait extraordinaire.

La position géographique des deux extrémités du tunnel avait été déter-

LE TUNNEL DU MONT S A INT-GOTH A li D 239

minée par une double opération : la première avait été exécutée par M. 0. Gelpke, et la seconde par MM. Plantamour et Hirsch,. directeurs des observatoires de Genève et de Neufchatel.

L'exactitude remarquable de ces deux opérations ne saurait être mise en doute, puisque, avec un personnel et des instruments différents, ces habiles observateurs étaient arrivés à des résultats identiques, à quelques centimètres près (1).

Le 5 avril 1872, la Compagnie du chemin de fer du mont Saint- Gothard

FiG. 74. — CARTli DU TUN.NEL llU -MONT SAI.NT-OOTIIAIU)

avait ouvert un concours général pour l'exécution de ce grand liinnel des Alpes. Sept entreprises se présentèrent, dont trois seulement parurent sérieuses. Parmi ces trois, l'entreprise Louis Favre, de Genève, obtint la préférence. Ses offres étaient d'environ 15 millions au-dessous du prix demandé par ses concurrents, et elle offrait de terminer le tunnel dans un temps plus court d'une année. Louis Favre était, d'ailleurs, très honoral)lement connu comme ayant entrepris d'importants travaux de chemins de fer, parmi lesquels de grands tunnels, en France et en Suisse. De plus,

1. On se servit, pour ces opérations, d'une base mesurée clans la plaine d'Andermatt; sa longueur était de 1450°>,44. La différence de longueur entre les deux bornes fixées près des extrémités du tunnel, n'a été que de cinquante-trois millimètres, et la différence de hauteur absolue >\q quatre-vingt-dix-huit millimètres !

il s'était assuré la coopération du professeur Daniel Colladon, de Genève, à titre d'ingénieur-conseil de l'entreprise.

Les conditions souscrites par Louis Favre étaient les suivantes :

1° M. Favre a déposé aux mains delà Compagnie du Gottiard un cautionnement de 8 millions.

2° Il assume l'exécution complète du tunnel, à ses périls et risques, ainsi que de toutes les installations qu'il jugera nécessaires pour l'achèvement du tunnel, comprenant la force motrice, les compresseurs, les perforateurs et autres machines, les cintres et échafaudages, les voies de service, le matériel de transport, les ate-

FlG. 75. — COMMENCEMENT DES TRAVAUX A AIROLO (1872)

liers, magasins, habitations d'ouvriers, hôpitaux, chantiers, pour le prix de 2,800 francs le mètre courant, non compris les maçonneries et la voie définitive.

3» Ces prix comprennent également toutes les chances auxquelles est exposé l'entrepreneur, par suite de difficultés imprévues qui pourraient se présenter durant l'exécution.

4" M. Favre s'engage à achever complètement le tunnel dans l'espace de huit ans, ou au maximum dans l'espace de neuf ans. Si le tunnel n'est pas achevé au bout de huit ans, il subira, pendant le premier semestre de la neuvième année, une retenue de 5,000 francs par jour, et pendant le second semestre une retenue de 10,000 francs par vingt-quatre heures, jusqu'au jour de l'achèvement.

Au bout de la neuvième année, les 8 millions de cautionnement pouvaient être confisqués par la Compagnie du Gothard.

IJi TUNNEL DU MONT SAINT-GOÏHAIlb 241

A ces conditions s'ajouta, par la faute de la Compagnie du Golhard, une difficulté déplus pour l'habile entrepreneur. Les travaux d'abord du tunnel, dont la Compagnie était restée responsable, auraient dû être complètement terminés au 27 août, date pour laquelle les engagements de Louis Favrc avaient été ratifiés. Dans ces conditions, il lui serait resté deux mois et demi environ pour installer ses premiers appareils, dévier une partie de la force motrice, et exécuter les bâtiments d'ateliers, de magasins et d'habitation les plus indispensables. Il aurait pu, en outre, pousser rapidement les premiers travaux de percement de la galerie, et mettre ses ouvriers à

l'IG. "ÏG. — COllMEACE.MENl' DES THAVAUX A GUEbCUENEiN (1872).

l'abri, pendant les mois les plus rigoureux et avant la chute des neiges, qui, dans ces hautes stations, se déposent souvent en couches si épaisses qu'elles entravent les travaux extérieurs et rendentles transports difliciles et fort coûteux.

Du côté d'Airolo, les abords du tunnel furent achevés avant la fin de septembre, (fig. 75); mais, du côté de Gœschenen, ils ne l'étaient pas à la fin de décembre, et l'entrepreneur dut construire, à ses frais, une voûte provisoire, pour abriter ses premiers travaux de percement (fig. 76).

Le Conseil fédéral helvétique, auquel est réservé le droit de décider en cas de contestation, avait fixé le 1" octobre 1872 comme premier terme des engagements souscrits par Louis Favre.

Si l'on compare les conditions imposées au mont Saint-Gotliard avec celles de l'entreprise du tunnel du montCenis, long de 12,233 mètres, ou de celui du mont Hoosac, le plus grand qui ait été percé aux États-Unis, mais dont la longueur totale n'est que de 7,634 mètres, on trouve que, d'après les conditions imposées à l'entrepreneur, les travaux du Gothard devaient progresser deux fois plus vite que ceux du mont Cenis, et que, d'autre part, le prix payé par mètre d'avancement au Gothard, ne devait être qvCk peu près les 2/3 de celui qu'avait exigé le percement du mont Cenis, et la moitié de la dépense par mètre courant au tunnel de Hoosac (1).

En 1872, la presque universalité des ingénieurs considéraient les engagements pris par Louis Favre, relativement au temps, comme impossibles à réaliser. Cette opinion ne tarda pas à se modifier considérablement. L'énergique activité avec laquelle furent poussées les canaux de dérivation pour la force motrice, l'établissement des pompes pour la compression de l'air et des moyens de perforation, l'installation des ateliers et autres bâtiments, firent prévoir que les conditions imposées à Louis Favre seraient exactement remplies.

1. Le tunnel de Hoosac a coûté plus de 6,100 francs pur mètre courant.

L'exécution des travaux. — Difficultés exceptionnelles qui se présentèrent dans le percement du mont Saint-Gothard.

La Compagnie organisée à la fin de l'année 1871, pour réunir, par une voie ferrée continue, les lacs de Lucerne et deZug avec le lac Majeur et celui de Lugano, en suivant les vallées de la Reuss et du Tessin et en perçant le mont Saint-Gothard, avait donc décidé de confier à forfait et à un seul entrepreneur, l'exécution du grand tunnel à double voie, et l'on vient de voir les conditions rigoureuses qui lui étaient imposées.

C'est en août 1872 que la Compagnie avait choisi Louis Favre, comme entrepreneur de la totalité des travaux du grand tunnel. A la fin du même mois, le Conseil fédéral suisse approuvait la convention faite avec Louis Favre.

La Compagnie devait déterminer seule l'emplacement, la longueur, les dimensions et les pentes du tunnel, les endroits à revêtir et l'épaisseur des maçonneries, d'après un certain nombre de types convenus, dépendants delà nature delà roche.

La longueur de ce tunnel était, en ligne droite, de 14,920 mètres, plus, du côté d'Airolo, un tunnel de raccordement en courbe, long de 145 mètres.

La pente du côté nord était fixée à 5,82 "/ooi du côté sud à l°/oo-

La vérification des axes était réservée à la compagnie.

Les travaux dè percement sur la longueur ci-dessus concernaient uniquement Louis Favre, qui (art. 5 du traité) « prend comme il l'entend toutes les mesures qu'il juge utiles pour l'exécution du tunnel. »

Ainsi, l'entrepreneur dut faire exécuter à ses frais, et comme il l'entendait, les dérivations des torrents, tous les appareils hydrauliques, les pompes pour la compression de l'air et les conduites d'air, les voies de fer provisoires, tous les engins de perforation, ceux de transport, d'aération ; tous les bâtiments nécessaires à son entreprise : ateliers, magasins, logements et réfectoires d'ouvriers, hôpitaux, saintes-barbes, etc. ; tout l'outillage des ateliers et des chantiers de l'intérieur du tunnel.

Les travaux pour rendre les abords dégagés de tout obstacle sérieux, jus-

qu'aux portes du tunnel, devaient être entièrement l'œuvre de la compagnie.

Louis Favre, à qui incombait presque subitement une charge énorme de formalités à remplir, d'études à faire ou à compléter, d'une organisation

immense, aurait dû trouver, immédiatement après la ratification du traité, les abords de la montagne complètement libres et déblayés par les soins de la compagnie. lien fut autrement, comme on va le voir.

Du côté nord, celui de Gœschenen, le portail du tunnel était complètement

LE TUNiNEL DU MONT SAINT-GOTHARD 243

inabordable. Il était entièrement masqué par un massif granitique, surmonté ■déterres éboulantes et d'énormes blocs erratiques. L'ingénieur en chef de la compagnie, M. Gerwig, au lieu de s'occuper de leur déblayement, se contenta de faire percer à la main une galerie de très petite section, à niveau du sol

olu tunnel, et, au commencement d'octobre, il annonça à Louis Favre que, le portail du tunnel ayant été atteint à l'extrémité de cette galerie, il pouvait commencer ses travaux.

Cette conclusion était d'autant plus dérisoire, d'autant moins justifiable, qu'un énorme amas de blocs et de terrains éboulants continuait à masquer le

portail du tunnel, et que Louis Favre avait annoncé, dès Torigine du traité, qu'il attaquerait le tunnel en plaçant sa galerie d'avancement près du sommet de la voûte,

M. Gerwig prétendait obliger Louis Favre à percer sa galerie d'avancement par le bas ; l'entrepreneur, plus expérimenté que lui, persista dans son plan. Mais, poussé à bout par les retards et les exigences de l'ingénieur en chef, il dut, bien malgré lui, prendre en mains l'achèvement des abords, déblayer la tranchée d'accès jusqu'au portail, et construire, en avant de ce portail, une voûte en granit, pour préserver son personnel contre les éboulements.

Ce fut seulement le 16 novembre 1872 qu'il put attaquer la galerie d'avancement à la limite où commençaient en réalité ses obligations, c'est-à-dire trois mois après la signature du traité.

A la hauteur de 1,109 mètres, au pied des hautes Alpes, la campagne d'hiver commence dès les premiers jours de novembre. Dès cette époque, l'abondance des neiges et les froids intenses rendent difficiles ou impossibles les travaux extérieurs. Ce retard équivalait donc, à divers égards, à un semestre perdu.

Du côté sud, celui d'Airolo, les travaux purent commencer plus tôt, c'est-à-dire le 13 septembre; mais, dès le mois de novembre suivant, desinfiltrations menaçantes vinrentcompliquer l'excavation. Le premierrapport publié par la direction de la Compagnie, en parlant des travaux du tunnel en

1872, avoue (p. 44): «Que, dès le mois d'octobre, l'affluence des eaux avait pris des proportions extraordinaires. Le 24 novembre, on rencontra une couche désagrégée, de laquelle s'échappait un petit torrent. Ses eaux charriaient une telle quantité de débris que, dans les premiers jours, il ne put être question de continuer. Tous les efforts durent se reporter sur le déblayement des débris et sur l'écoulement des eaux, dont le débit atteignait jusqu'à 15 et 30 litres par seconde. »

Si l'on réfléchit à la faible pente assignée au tunnel [un millième du côté sud), et à la section restreinte de la galerie d'avancement [six à sept mètres carrés), on comprendra les difficultés qui naissaient de ces fortes infdtrations.

Mais ce n'était là qu'un prélude.

Les rapports trimestriels officiels du Conseil fédéral constatent que les infiltrations plus ou moins violentes dans la galerie d'Airolo ont atteint les proportions suivantes : en mars 1873, 75 litres par seconde ; en septembre

1873, 195 litres par seconde. En 1874, les infiltrations ont varié de 200 à 271 litres par seconde (1).

LE ÏUNiNEL DU MONT SAINT-GOTHARD

Ces rapports constatent que les infiltrations se sont présentées le i)1lis souvent sous forme de jets d'une extrême violence. Ainsi, le neuvième rapport parle de jets de 15 litres par seconde à 1,225 mètres de l'embouchure, et, à 13 mètres plus loin, d'une cascade sortant d'une fissure, etc. La galerie d'avancement du côté sud était changée en un aqueduc, avec 30 à 40 centimètres de hauteur d'eau boueuse, sous laquelle il fallait percer et charger les trous du bas, dits de relevage ^ mariner les débris, poser la voie, etc. (1).

Dans ces mômes années, on fit la rencontre de très nombreuses failles, ordinairement accompagnées de boues et de graviers, qui se versaient dans la galerie.

Malgré leur excessive gravité et les excès de dépenses de temps et d'argent occasionnés par ces difficultés, ni ces failles ni ces énormes infiltrations n'ont été le principal obstacle opposé à la rapidité de l'excavation du côté sud du tunnel. Un troisième incident a causé plus de dommages à l'entreprise Favre que ceux déjà énumérés. C'est le déficit inattendu dans la quantité d'eau motrice disponible annoncée par la compagnie à l'entrepreneur dans les deux seuls torrents utilisables à l'extrémité sud, près du tunnel : la Tremola, qui descend du lac Sella, près de l'hospice du Saint- Gothard, avec une forte pente, et le Tessin, beaucoup moins rapide, dans le voisinage du tunnel.

Dans les hautes vallées des Alpes, l'époque des très basses eaux des torrents coïncide toujours avec les grands froids. Ni Louis Favre, ni M. Colladon, son ingénieur-conseil, ne pouvaient attendre l'hiver pour établir des moyens de jaugeage et pour décider du choix des moteurs, de l'emplacement des dérivations et des hauteurs des chutes d'eau. En présence du peu de temps accordé pour le percement, et des énormes amendes à encourir, il fallait arrêter toutes ces données avant la fin de l'automne, et commander le plus tôt possible les puissants appareils hydrauliques et les pompes pour la compression de l'air, indispensables pour la perforation.

L'ingénieur en chef, M. Gerwig, pendant qu'il avait longuement étudié, avec M. Beckh, en 1864 et 1865, les projets du chemin de fer du Gothard, avec tunnel de Gœschenen à Airolo, aurait pu s'assurer, par des jaugeages nombreux, des volumes exacts d'eau disponibles en hiver dans la Tremola et le Tessin, ou insister auprès du gouvernement du Tessin pour faire exécuter ces jaugeages avec suite, avant d'affirmer des volumes exagérés

(1) Au luont Ceuis, les infiltrations n'ont guère dépassé deux ou trois litres par seconde, d'un même côté. Au tunnel du mont Uoosac 'États-Unis), d'après les rapports officiels, on considéra comme un grave obstacle, qui a notablement nui à la rapidité d'exécution et augmenté la dépense, un volume d'infiltration de 18 litres par seconde.

pour les minima de ces torrents. En effet, leur rapport technique, publié en 1865, dit, page 45 : « On ne manquera pas de puissantes chutes d'eau sur les deux versa^nts du Gothard. La Reuss et le Tessin m donnent plus qu'il n'en faudra. Sur le versant méridmial, on pourra en outre utiliser le^ eaux de la Tremola. »

Les résultats d'expériences de jaugeage, exécutées pendant les années 1871 et 1872, sur le Tessin et la Tremola, par l'ingénieur du canton du

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FiG. 79. — LA VALLÉE DE LA UEUSS, PRÈS DE GOESCHENEN

Tessin, M. Fraschina, furent transmis à l'entrepreneur par les bureaux de la compagnie. Ils donnaient les chiffres suivants :

Expériences en novembre 1871 :

Tessin 6,890 litres par seconde ; Tremola 897 litres.

Expériences en janvier 1872 :

Tessin 3,170 litres par seconde ; Tremola 710 litres.

Dans le premier rapport officiel de la Compagnie sur les travaux de 1872,

utilisera les eaux de la Tremola. Pour obtenir une force de 600 chevaux, il faudra une chute de 165 mètres. »

C'est, en effet, cette hauteur de chute que conseillait d'adopter M. Gerwig, dans une visite faite, sur place, au commencement de septembre 1872, entre lui et MM. Favre, Turrettini et Golladon.

Les chiffres ci-dessus, ne pouvant s'appliquer qu'à une force effective à réaliser sur les compresseurs, supposaient un volume d'eau minimum supérieur à 400 litres par seconde.

Dès le commencement de septembre 1872, M. Golladon avait insisté auprès de l'ingénieur, M. Maury, chef de section de l'entreprise à Airolo, pour qu'il fît établir un déversoir pour jauger la Tremola. Les difficultés étaient grandes, par suite de l'encombrement des roches dans le lit très accidenté du torrent. Néanmoins, M. Maury put prendre une mesure approximative, et il annonça, le 19 septembre, qu'il avait trouvé un peu plus de 340 litres d'eau par seconde. A la suite de cet avis, on fit changer la hauteur de chute, qui fut portée à 180 mètres, maximum qu'on ne saurait dépasser lorsqu'il s'agit de turbines de la force de 200 chevaux-vapeur, ou plus.

Malgré cette surélévation, on reconnut, par la suite, que l'eau de la Tremola ne pouvait fournir en hiver la puissance nécessaire. En 1873 et 1874 son volume d'eau fut souvent inférieur à 100 litres par seconde [ij.

Louis Favre dut se résoudre à entreprendre une autre dérivation, en barrant le Tessin, à environ 3 kilomètres en amont du bâtiment des compresseurs d'Airolo, pour obtenir une chute utile de 90 mètres près des ateUers.

Les difficultés de ce travail ne peuvent être bien comprises qu'après un examen sur place. 11 suffira de dire que le Tessin, sur cette longueur, est encaissé entre des rives à pic, formant le pied de la Fibbia, haute de 2,740 mètres, sommité d'où descendent chaque hiver de nombreuses avalanches de neige, de terres et de rochers; et de plus que ces parois, contre lesquelles il fallait suspendre le canal, ne présentent que des roches en décomposition. ^

Pendant les quatre années qui ont suivi l'établissement de cet aqueduc, il y a eu 19 fortes avalanches, qui toutes ont anéanti une certaine longueur de la conduite, occasionné une suspension de la force motrice et exigé de coûteuses réparations.

A ces causes de retard on doit ajouter la rencontre, sous les plaines d'An-

(1) Pendant Thiver 18S0, de la fin d'octobre à la fin do mars, le volume d'eau de la Tivmola a varié entre tiO et 80 litres par seconde.

LE TUNNEL DU MONT S AINT-GOTIIARD

dermatt, à 2,800 mètres de l'entrée nord du tunnel et sur près de 70 mètres de longueur, d'un terrain friable, composé de feldspath décomposé, avec mélange d'alumine et de plâtre, absorbant l'eau atmosphérique, et qui, cédant à la pression supérieure d'une couche de 300 mètres, s'effritait et se gonflait, avecunepuissance telle, que les plus forts boisages étaient insuffisants; si bien que les premiers revêtements en granit calculés et ordonnés par l'ingénieur en chef de la compagnie, furent écrasés à deux reprises.

A côté de cette série d'obstacles, dont la plupart sont dus à des cas de force majeure, l'entrepreneur eut à subir maints arrêts, ou difficultés, provenant de la position pécuniaire difficile dans laquelle la Compagnie avec laquelle il avait traité se trouva enveloppée, par suite de l'inexactitude des devis de M. Gerwig, son ingénieur en chef.

L'exécution des travaux. — Chutes d'eau et moteurs utilisant les chutes. — Lesturbines à Airolo et àGœschenen. — Les pompes à compression d'air, à Airolo et àGœschenen. — Les ateliers d" Airolo et de Gœschenen. — Quantités d'airnécessaires pour l'aération du tunnel. — Les machines perforatrices.

Le progrès dans le percement de très longs tunnels repose sur l'emplof des machines et d'une force motrice considérable.

Cette force se transmet par l'air comprimé, qui actionne les machines perforatrices, et aère, en même temps, les profondeurs du tunnel.

Pour obtenir cette puissance, il faut des chutes d'eau, des moteurs et des appareils de compression d'air. C'est donc des dérivations d'eau et des moteurs que nous parlerons d'abord. Nous examinerons ensuite les cylindres compresseurs d'air, enfin les machines perforatrices que met en mouvement l'air comprimé, fourni par les cylindres compresseurs.

CHUTES d'eau et MOTEURS.

Dans les hautes montagnes, qiland on a besoin de forces motrices considérables, il est naturel de les demander aux cours d'eau que l'on y rencontre généralement. Ces cours d'eau n'ont pas un gros débit, mais on peut aller les chercher assez haut pour avoir une chute qui compense la faiblesse de leur volume. Au contraire, à cause de la difficulté des transports dans les montagnes, le charbon atteint un prix tel qu'il devient impossible de l'employer. La houille coûtait, à Airolo, 100 francs la tonne. Dès les premiers temps de l'entreprise du percement du mont Saint-Gothard, on chercha donc à se procurer des forces motrices hydrauliques. A Gœschenen, le problème était facile à résoudre ; on avait la Reuss, dont la pente est très forte dans toute la vallée de Schœlennen, et qui, en outre, donne un volume d'eau notable. A Airolo, au contraire, le Tessin, qui paraît avoir un débit suffisant, n'a que fort peu depente, et on recula tout d'abord devant la longueur de la conduite à établir. La force motrice fut empruntée à un cours d'eau secondaire, affluent du Tessin, dont il est une des branches : la Tremola.

Deux rivières torrentielles ont donc été utilisées au mont Saint-Gotliard, du côté d'Airolo : le Tessin et la Tremola.

La Tremola prend sa source au lac Sella, à quelques kilomètres de l'hospice du mont Saint-Gotliard. Son eau est rarement trouble; sa pente moyenne est considérable : environ 20 pour 100. Ces deux avantages devaient la faire préférer. Mais son volume est assez restreint, et pour obtenir une force notable, on dut recourir à un maximum de hauteur de chute, qui s'élèva à 180 mètres, ou 18 atmosphères.

La dérivation de l'eau de la Trémola présentait de grandes difficultés.

La plus grande partie du lit de cette rivière torrentielle est encaissée dans une espèce de gorge, où d'énormes avalanches encombrent son lit, à peu près chaque hiver. 11 fallait absolument placer le barrage, le canal do prise d'eau et le réservoir dans des endroits accessibles pendant l'hiver.

Pour obtenir ce résultat, Louis Favre eut l'heureuse idée de transporter la prise d'eau en un point très élevé, où la Tremola est accessible toute l'année; de là, par une canalisation de 1000 mètres, il versa cette eau dans le lit d'un torrent secondaire, le Cliiasso, pbis éloigné des chutes d'avalanches.

Gomme tout ce versant de montagnes est sillonné d'avalanches, en hiver il fallait abriter le réservoir et l'enterrer sous le sol, en rétablissant par-dessus la pente naturelle ; sans quoi il aurait été infailliblement enlevé au premier hiver. Il devait, en outre, être placé latéralement au lit du torrent, pour ne, pas être emporté par une crue subite. On l'adossa à un mamelon et on l'encastra solidement dans la roche, bienmiseànu. Ceféservoir avait il mètres delong et 2 mètres de large, et il était divisé en trois chamljres, de 2 mètres de longueur, par des cloisons maçonnées qui servaient à retenir les dépôts lourds. Les corps llottants étaient arrêtés par des cloisons en planches placées au milieu des chambres. On profitait des rares moments d'arrêt pour vider le réservoir et le nettoyer.

De ce réservoir, placé à 180 mètres plus haut que les moteurs hydrauliques, l'eau épurée descendait, par une conduite, de 0",62 de diamètre, et 841 mètres de longueur, formée de tubes en fer très résistants, jusqu'au bâtiment des moteurs et descz/lindres compresseurs à côté des ateliers.

Une chute de 180 mètres est, il faut le remarquer, un maximum pour les roues hydrauliques d'une force notable. Les exemples en sont fort rares, et elle nécessite une véritable perfection dans les détails d'exécution.

Les turbines qui furent construites pour les travaux du Gothard, étaient àWè?, roues tangentielles, à axe vertical; elles avaient l'",20 de diamètre, 100 aubes et faisaient 350 tours environ par minute.

Billes furent fondues d'une seule pièce avec leurs aubes, et coulées, non en fonte, mais en bronze. En effet, sous des pressions excessivesle fer, la fonte ou l'acier, s'usent très rapidement par le cboc de l'eau, tandis que lo bronze peut durer intact pendant quelques années.

Chaque arbre de ces quatre turbines est muni, à sa partie supérieure, d'un pignon conique, qui cnmmaude une grande roue d'angle et son arbre moteur horizontal. Ces arbres horizontaux, placés sur une seule et même ligne, commandent directement les compresseurs d'air.

L'ensemble de cette canalisation et le jeu des appareils furent très satisfaisants: mais, dans les deux dernières années, le volume d'eau de la Tremola se réduisit, pendant les jours de froid excessif, et à courts intervalles, à environ 100 litres par seconde.

Comme la ventilation et l'action des machines perforatrices devaient marcher jour et nuit, sans aucune interruption, Louis Favre se décida, en 1874, à créer une seconde canalisation, et à recourir à l'eau du Tessin, comme supplément de force motrice.

Ce torrent, qui n'a que 5 pour 100 de pente, près d'Airolo, semblait défier toute dérivation durable, car il coule entre des bords escarpés, formés de roches éboulantes, le long desquelles, pour surcroît de danger, glissent, chaque hiver, des avalanches déneiges et de rochers.

On entreprit pourtant ce périlleux travail, et il réussit.

Le canal de dérivation pouvait débiter 1 mètre cube par seconde. Il était en très grande partie suspendu aux flancs de rochers presque à pic.

La dérivation du Tessin est formée, sur 3,400 mètres, d'une conduite en bois de 5 millimètres de pente, calculée pour débiter 1 mètre cube d'eau. Elle suit le flanc de la montagne, enterrée dans le sol là où cela a été possible, et dans une grande partie de son parcours, entaillée dans les parois à pic du lit du fleuve. Elle traverse deux gorges profondes et abruptes, qu'elle franchit sur des ponts en bois, d'une seule portée, l'un de 42 mètres et l'autre de 35 mètres de longeur, à des hauteurs de 25 et 30 mètres au-dessus du fond. On arriva à faire des ponts très légers et qui se sont bien comportés pendant toute la durée des travaux. Nous représentons dans la figure 81 le pont-aqueduc du torrent de l'Albanisca.

A l'extrémité de la conduite en bois, un dépotoir, analogue à celui de la conduite de la Tremola, recevait les eaux, les épurait et les amenait dans une canalisation en tôle, de 0", 75 de diamètre sur 600 mètres de longueur, qui les distribuait aux turbines.

Le projet d'élever l'eau du Tessin, par une canalisation longue de sept kilomètres, jusqu'au réservoir de la Tremola, présentait des difficultés insur-

montables. En conséquence, on se borna à créer un canal de 3 kilomètres et un second réservoir, placé à 90 mètres seulement au-dessus des turbines.

Il y avait donc, à Airolo, deux dérivations et deux réservoirs-dépotoirs ^ situés à deux hauteurs de chute, dont Tune était double de l'autre.

Pour deux chutes aussi différentes, correspondant à des vitesses dans le rapport, de 2 à 3, il était convenable de recourir à deux variétés de turbines. Cette importante addition fut réalisée, d'une manière rationnelle et remarquablement heureuse, en plaçant, sur chaque arbre des turbines, on

ViO, 81. — PO.NT-AQUIÎDUC SUR l.E TORRENT ALUAMSCA

roues tangentielles, une seconde turbine, de dimension différente, calculée pour cette chute de l'eau du Tessin.

Ces quatre nouvelles turbines, du système Girard, avaient chacune leur prise d'eau et leur vanne spéciales; elles avaient été construites, comme les précédentes, par MM. Escher et Wyss, de Zurich.

Celte addition réalisait un ensemble très facile à régler, et qui assurait une marche régulière, pendant toute l'année.

L'eau de la Tremola, moins' cliargée de débris et de graviers, était

toujours préférée; mais, dès que son débit était au-dessous du volume nécessaire, on ne la faisait agir que sur un nombre restreint de turbines, et l'eau du Tessin actionnait les moteurs complémentaires. En outre, si la conduite de 18 atmosphères avait une rupture ou une interruption de service quelconque, la conduite du Tessin y suppléait.

Ce second travail de canalisation, si éminemment remarquable par sa hardiesse et sa judicieuse exécution, atteignit pleinement son but. Son résultat essentiel fat de régulariser et d'accroître en même temps la force motrice à l'embouchure sud du tunnel ; de sorte que l'on put disposer, aux ateliers d'Airolo, de l'énorme puissance de plus de 1000 chevaux-vapeur.

Tel fut l'établissement hydraulique du côté d'Airolo, c'est-à-dire à l'entrée sud du tunnel. A l'entrée nord, à Gœschenen, on put tirer parti, d'une façon plus simple et moins dispendieuse, des chutes d'eau de la montagne.

La vallée de laReuss, du côté de Gœschenen, est aussi exposée que celle ■d'Airolo aux avalanches de pierres et de neiges ; mais celles-ci, moins fréquentes et moins fortes, durent peu, et n'ont d'autre inconvénient sérieux que d'empâter l'eau de la Reuss, et de la transformer, pour un ou deux jours, en une boue neigeuse, qui, obstruant les grillages et les conduites, occasionne des arrêts, que rien ne peut empêcher.

Le débit de laReuss, en dessous d'Andermatt, ne s'abaisse presque jamais à moins d'un mètre cube par seconde. Sa pente, d'environ 10 pour 100, permit de préparer une chute utile de 85 mètres, en plaçant le barrage à 926 mètres environ en amont de la bouche du tunnel.

Ce barrage et sa prise d'eau purent s'effectuer d'une manière remarquablement héureuse, par suite de l'habileté de Louis Favre à tirer parti des circonstances locales du lit du torrent.

La hauteur de chute à obtenir était, avons-nous dit, de 85 mètres. On profita d'un emplacement où plusieurs blocs de rocher, dont quelques-uns de près de 100 mètres cubes, séparent le torrent en deux bras. L'un de ces bras étant dévié du courant principal, servit à la prise d'eau, l'autre à laisser passer le trop-plein, ainsi que toutes les matières charriées, c'est-à-dire, •en été, les blocs entraînés par le courant, et en hiver, les neiges et les glaces.

Un canal maçonné de 130 mètres de longueur conduisit l'eau dans un dépotoir analogue à celui d'Airolo, mais de plus grandes dimensions, à cause du plus grand volume d'eau qui le traversait et, aussi de sa situation à l'abri des avalanches.

La dernière chambre donnait issue à l'eau, par une conduite en tôle, ayant O^jSS de diamètre, longue de 800 mètres, qui descendait jusqu'au bâtiment

des quatre turbines, et leur fournissait un volume total d'environ douze cents litres par seconde.

Ces quatre turbines étaient du système Girard, à axe horizontal. Leur diamètre est de 2"", 40 ; leur vitesse normale de 160 tours.

L'eau dérivée de la Reuss, à plus de 900 mètres de l'embouchure du tunnel, était amenée au bâtiment contenant les turbines par un tuyau de tôle, qui suivait les détours de la montagne.

Nous représentons dans la figure 82 le trajet de cette conduite hydraulique, jusqu'à son entrée dans le bâtiment des turbines, c'est-à-dire l'ensemble du canal de dérivation delà Reuss, à Gœschenen.

APPAREILS POUR LA COMPRESSION DE l'aIR.

La force mécanique considérable dont on disposait à Airolo et à Gœschenen dans la saison favorable, était employée à comprimer l'air, pour les besoins des divers travaux mécaniques. Nous étudierons particulièrement les appareils qui ont servi à la compression de l'air, parce qu'ils constituent une des innovations les plus intéressantes des travaux du percement du mont Saint- Gothard.

Nous avons décrit, dans la Notice précédente, les moyens qui ont été successivement mis en œuvre pour le percement du tunnel du Fréjus. On a vu que l'idée émise par M. le professeur Daniel Colladon, de remplacer, au tunnel du Fréjus, le simple câble proposé par M. H. Maus, par une circulation d'air à très haute tension, en faisant servir cet air à diverses fonctions utiles, ainsi qu'à l'aération du tunnel, est celle quia le plus contribué au succès de l'entreprise, et qui est devenue, pour ainsi dire, l'âme du percement du premier tunnel des Alpes.

Nous avons décrit les béliers hydrauliques dont Sommeiller, Grandis et Grattoni se servirent pour comprimer l'air, dans les chantiers de Bardonnèche et de Modane ; et l'on a vu que ces énormes appareils ne purent être employés à Modane, et ne servirent que peu d'années à Bardonnèche. On leur substitua des pompes dites à piston liquide^ dans lesquelles de nombreux pistons, mis en mouvement par sept moteurs hydrauliques, faisaient osciller, chacun, deux colonnes d'eau, renfermées dans autant de cylindres à simple effet, munis de soupapes.

Nous ajouterons, en passant, que ces pompes à piston liquide, que M. Colladon rappelait dans son mémoire remis, en 1852, au gouvernement sarde, ont été construites, pour la première fois, en 1824, par l'ingénieur

anglais Taylor, qui s'en servait, à Paris, pour comprimer le gaz de l'éclairage.

Ces pompes étaient fort supérieures aux béliers compresseurs^ mais elles avaient aussi bien des inconvénients. Le poids de l'eau à mouvoir, à Modane, à chaque cylindrée, dépassait 2,600 kilogrammes, et 2000, à Bardonnèche. On comprend, à priori, que des pompes à mouvement alternatif, dont les pistons représentent des masses aussi considérables, ne soient pas susceptibles d'oscillations rapides.

L'expérience a confirmé ce grave inconvénient des pompes à piston d'eau. L'application de l'indicateur de Watt démontra qu'au delà d'un petit nombre d'oscillations par minute, les effets devenaient irréguliers et défavorables au rendement en travail utile. A Bardonnèche et à Modane, on avait dû limiter à huit le nombre des révolutions des manivelles auxquelles les bielles des pistons étaient attachées.

Au mont Saint-Gothard, comme dans les pays de montagnes, les moteurs hydrauliques les plus convenables à utiliser étaient les turbines à révolutions rapides, associées à de hautes chutes. S'il avait fallu appliquer à Gœschenen et à Airolo, pour la compression del'air, les pompes àpiston liquide qui ont fonctionné au mont Cenis, on aurait dû interposer entre les turbines et les pompes, de nombreux et puissants engrenages, pour réduire convenablement la vitesse. Il en serait résulté, tout à la fois, une perte de travail, des chances d'accidents, de volumineux appareils de transmission, et surtout un grand excès de dépense.

L'emploi des turbines nécessitait donc celui de pompes de compression à mouvements rapides. Seulement, il importait de prévenir l'échaufTement de l'air, qui aurait entraîné une perte très notable de l'effet utile.

Le professeur CoUadon s'était fait breveter, en 1871, pour un système nouveau de pompes de compression d'air, lequel permet de comprimer même à sec, par une action très rapide, l'air ou les gaz, et d'annuler, en même temps, les effets nuisibles de réchauffement. Une pompe de ce système avait été établie, en 1871, pour le compte du chemin de fer de la Haute -Italie. Cette pompe, destinée à la compression du gaz d'éclairage, sous de hautes pressions, pour l'éclairage des trains de nuit, avait marché sans arrêt pendant près d'une année, à la vitesse moyenne d'environ 200 coups utiles par minute.

Ce résultat s'obtient par une double combinaison qui refroidit simultanément l'enveloppe de la pompe et ses pièces mobiles. ■ - Ce mode de refroidissement suffit pour les gaz que l'on veut comprimer à sec. Pour les pompes d'un grandvolume, au contraire, le refroidissement est

complété par de petits injecteurs, qui mélangent à l'air de l'eau pulvérulente.

Des pompes de ce système, mises à l'essai dans les ateliers de la Société genevoise de construction^ en présence de l'entrepreneur, Louis Favre, lui firentreconnaître la possibilité d'obtenir, avec leur emploi, de grands volumes d'air, sous des pressions de 8 ou 9 atmosphères, sans échauffement nuisible.

Nous représentons dans la figure 83 un système de deux ci/Iindres compressews d'air M. Colladon. Une bielle, mise en action ])ar le jeu de la turbine, vient, par son mouvement d'avance et de recul, aspirer de l'air et rejeter cet air dans un tuyau, après sa compression par le retour du piston. B, est la bielle, actionnée par le mouvement de lalurbine; V, le volant,

FrO. 8:3. — CYLINDRE COMPRESSRL'R Ii'AIP.

qui régularise la vitesse ; c, c', les deux cylindres dans lesquels l'air est aspiré, puis refoulé.

Nous donnons dans une figure spéciale (tîg. 84) l'explication du mécanisme qui sert à comprimer et à refouler l'air. Ce mécanisme se compose de deux groupes de soupapes s'ouvrant en sens inverse, et dont l'une laisse pénétrer dans le cylindre l'air, quand le piston, en se déplaçant, a fait un vide; tandis que l'autre se referme sur l'air une fois introduit, par la pression du piston, à l'intérieur du tuyau communiquant avec le réservoir d'air comprimé.

Le cylindre étant fermé, à ses deux bouts, par deux couvercles symétriques, l'eflet d'aspiration et de refoulement se produit alternativement dans l'une et l'autre de deux demi-capacités de ce même cylindre. Considérons donc une moitié seulement du cylindre.

2i'2 LES NOUVELLES CONQUÊTES DE LA SCIENCE

Dans la partie antérieure, C, du cylindre il y a trois soupapes, ou clapets^ dont deux à la partie supérieure, S, et une à la partie inférieure. S'. Les deux premières soupapes. S, servent à aspirer l'air. Elles s'ouvrent, sous la pression extérieure, quand le piston, en se déplaçant, a fait le vide à l'intérieur. Quand le piston revient ;i son point de départ, il comprime nécessairement l'air contenu dans la capacité qu'il parcourt, et sous la pression ainsi exercée, la soupape inférieure S', s'ouvre, et refoule l'air dans le canal d'écoulement, et de là, dans le réservoir d'air comprimé.

Ces deux périodes s'effectuent simultanément sur les deux faces opposées du piston; chaque période donnant lieu sur la face opposée du piston, au jeu contraire des soupapes.

Trois cylindres fixés, côte à côte, sur un même bâti, fonctionnent d'une manière identique, et forment \m groupe de compresseurs.

Pour combattre l'élévation de température qui résulte de la compression de l'air, M. CoUadon, avons-nous dit, fait usage de deux moyens, qui concourent au même résultat. Il fait d'abord circuler de l'eau à l'intérieur du piston et de sa tige, qui sont creux. En outre, une injection d'eau froide pulvérulente, est dirigée à l'intérieur du cylindre. Pour cela, un tube de très petit diamètre vient amener dans le cylindre, par une ouverture bien mastiquée, une petite quantité d'eau, lancée et rendue pulvérulente par l'effet de la hauteur de l'eau motrice, sous la pression de laquelle elle s'élance dans le cylindre, pendant les circulations du piston.

Le refroidissement instantané est donc produit par deux causes distinctes. D'abord le cylindre, la tige du piston et le piston lui-même, sont maintenus parfaitement froids, par la circulation d'eau à leur intérieur. La tige du piston étant creuse, ainsi que le pislon lui-même, le mouvement de va-et-vient de ces deux organes entretient dans ces cavités la circulation continue d'un filet d'eau, qui entre et sort par les extrémités de la tige, prolongée à l'arrière du cylindre. Une faible quantité d'eau injectée à l'état pulvérulent, complète le refroidissement.

Ce mécanisme est représenté, sur la figure 84, parle tube d'arrivée de l'eau E, et les petits tubes, qui conduisent l'eau aux injecteurs pulvérisateurs,

Par ces deux moyens combinés, on obtient, avec des pompes qui marchent à près de cent révolutions par minute, de l'air comprimé à plusieurs atmosphères, dont la température ne s'élève que de 12 à 15 degrés, en injectant dans les cylindres un volume d'eau qui est, au plus, la douze-centième partie de celui de l'air aspiré.

Les pompes du système CoUadon, qui ont fonctionné au tunnel du mont

264 LES iNOUVELLES CONQUÊTES DE LA SCIENCE

Saint-Gothard, pendant huit ans, ont démontré, d'une manière irrécusable, la possibilité de comprimer. Tair, sans piston d'eau et avec une grande vitesse, jusqu'à des tensions de huit atmosphères et au delà, d'anéantir en même temps dans les cylindres compresseurs, et au moment même de la compression, réchauffement considérable que tend à produire cette réduction de volume.

Les turbines de l'usine hydraulique d'Airolo, fortes chacune de 200 chevaux-vapeur, devaient faire 350 révolutions par minute. M. Colladon proposa d'établir des pompes faisant 80 révolutions dans le même temps, et pouvant être actionnées avec l'interposition d'un seul engrenage conique.

Afin d'égaliser la résistance et de supprimer l'emploi des volants, il conseilla d'accoupler ces pompes par groupe de trois, placées parallèlement sur un même bâti, et de les actionner par un arbre à trois manivelles.

Ce plan fut adopté par l'Entreprise. MM. Escher-Wyss, de Zurich, furent chargés des Irmsmissionsetlsi Société ffenevoise de construction de la fourniture de cinq groupes, de trois compresseurs chacun, pour le côté d'Airolo.

Ces cinq groupes furent placés, avec les turbines motrices, dans une chambre qui n'avait que 35 mètres de longueur sur 8", 50 de largeur. Chaque turbine pouvait aussi commander indifféremment l'un ou l'autre des groupes voisins, ou les faire marcher simultanément.

Quatre de ces groupes, marchant ensemble, pouvaient refouler, par heure, dam. le tunnel, près de 1 ,000 mètres cubes d'air, à la tension de 7 ou 8 atmosphères, lesquels, en se répandant dans le souterrain, pouvaient transmettre dans les parties où se faisait l'excavation mécanique, la puissance de quelques centaines de chevaux. Ce volume, en se détendant, fournissait pour l'aération du tunnel, environ 8,000 mètres cubes, sous la pression de l'atmosphère.

La figure 85 donne une coupe de l'ensemble de l'appareil de compression hydraulique d'Airolo [turbines et cylindres compresseurs d'air).

On voit, à la partie inférieure de ce dessin, l'eau de la Tremola arriver, parle tuyau. A, avec une hauteur de chute de plus de 180 mètres, et le tuyau B amener cette eau aux turbines motrices, G, C. Le mouvement de ces turbines est transmis par des bielles, E, E, aux tiges des cylindres compresseurs M, M, M. Trois cylindres compresseurs^ à double effet, sont fixés horizontalement sur un même bâti, Y.

Comprimé à 8 atmosphères, l'air s'échappe par les tuyaux, N, N, pour se rendre dans la conduite P, qui l'amène à un réservoir général, et de là au tunnel, par un tube de fonte de O^jSO de diamètre. A l'intérieur et au fond du tunnel, l'air comprimé est dirigé dans des tubes en

O .:1 « Tl

tôle, ayant d'abord 0",12, puis 0°, 10 de diamètre. C'est sur ces conduites que l'on établit des prises d'air pour le jeu des perforatrices, au moyen de tubes en caoutchouc, de 0", 06 et 0°, 05 de diamètre. Outre ces prises d'air, il existe en plusieurs points de ces conduites, des robiiiets d'aérage^ pour renouveler l'air près des cliontiers de travail, à l'intérieur du sonterrain .

La figure 86, dessinée d'après une photographie, donne l'aspect exact de XateUer des cylindres compresscîirs d'air, tel qu'il existait à Airolo. La légende qui accompagne cette planche, donne l'explication du rôle de chacun des engins mécaniques de celte belle installation.

Au premier plan, sont deux grandes turbines, mues par une chute de 90 mètres, de l'eau du Tessin.

Chaque turbine conduit un groupe de deux cylindres compresseurs, de 0^,46 de diamètre et de 0°',46 de course, ce qui correspond, sur l'arbre des compresseurs,;! une vitesse de piston de l'°,35 par seconde. Ces vitesses sont celles prévues, mais, dans la pratique, on n'a pas dépassé 65 tours dans la marche normale de ces grands compresseurs.

L'échauffement produit par la compression est détruit, ainsi qu'on l'a dit plus haut, par un double système de refroidissement. Toutes les parties en contact avec l'air comprimé, le cylindre, le piston et sa tige, sont parcourues par un courant constant d'eau froide, qui les maintient à une basse température, et leur permet d'absorber la chaleur produite par la compression. Le refroidissement est complété par une injection d'eau froide à l'intérieur du cylindre. Cette injection se fait au moyen d'jme buzette, formée d'une petite plaque en bronze, percée de deux trous convergents. L'eau est projetée en deux filets liquides, qui se rencontrent et produisent une pulvérisation complète, et un brouillard qui remplitle cylindre; toutes les parties de l'air qui s'y trouve sont ainsi uniformément refroidies.

Chaque groupe représente une force motrice d'environ 200 chevaux-vapeur. Il y a cinq groupes, mais seulement quatre turbines. Chacune de celles-ci, ayant un groupe à droite et un à gauche, peut commander l'un ou l'autre, au moyen d'un système d'embrayage ; on a donc toujours un groupe de rechange, ce qui permet la visite des appareils et leur réparation, s'il y a lieu.

Un établissement mécanique tout semblable quant aux turbines et aux cylindres compresseurs, se voyait à l'autre extrémité du tunnel, à Gœschenen.

La disposition adoptée pour les compresseurs d'air h Gœschenen, ne difïérait que dans quelques détails secondaires de celle d'Airolo. Les

pompes y étaient disposées d'une manière analogue ; elles formaient aussi cinq groupes, dont chacun était composé de trois compresseurs. Les arbres moteurs à trois manivelles, qui commandaient ces groupes, avaient une vitesse moyenne de 60 tours par minute. Cette différence de vitesse comparativement à celle des appareils d'Airolo, était compensée par une augmentation du volume des pompes.

Les compresseurs de Gœschenen avaient été fournis par MiM. Roy et C", de Vevey ; ils avaient été construits d'après le système Colladon, et ne différaient que par quelques détails dans le mode d'injection, des compresseurs que la Société genevoise avait fournis pour Airolo.

La figure 87, dessinée, comme la précédente, d'après une photographie, donne l'aspect exact de Y atelier des ci/iindres compresseurs à Gœschenen. Lalégende qui accompagne ce dessin, donne l'explication du rôle des différents agents de ce bel ensemble mécanique.

Nous ajouterons que les appareils représentés sur cette planche, ne tardèrent pas à être en nombre insuffisant. Dès l'année 1875, alors que, des deux côtés, la largeur de la galerie devenait plus grande et la consommation d'air comprimé plus considérable, on fut conduit à augmenter, dans les deux sections, le nombre des appareils compresseurs. En conséquence, on commanda à la Société (jénérale de construction quatre nouveaux groupes de compresseurs, identiques : deux pour chaque embouchure du tunnel.

On adopta le groupement par deux cylindres, au lieu de trois, qui rend la visite et l'entretien des appareils plus faciles, et l'on supprima toute circulation d'eau autour des cylindres, dans les tiges et les pistons. L'expérience avait, en effet, démontré que cette circulation d'eau n'était pas indispensable pour les pressions de 0 ou 7 atmosphères que l'on ne dépassait jamais. On eut ainsi des machines d'une grande simplicité.

Les cylindres ont 0",62 de diamètre et 0",90 de course; ils portent, sur chacun de leurs fonds, deux soupapes d'aspiration et une de compression. Ces soupapes sont en acier et très légères ; elles sont ramenées sur leur siège en bronze par des ressorts k boudin en fil d'acier, tous extérieurs, constamment visibles, faciles à remplacer et dont le fonctionnement indique, à chaque instant, la marche de l'appareil.

Chaque groupe de deux cylindres est conduit directement par une turbine à axe horizontal, de 5 mètres de diamètre, du système Girard, montée entre les deux cylindres. Ces turbines, construites pour fonctionner sous une chute de 80 mètres et dépenser 480 litres d'eau, avec une vitesse de 70 tours, produisent alors une force nette de 325 chevaux-vapeur. Mais, dans la pratique, on ne leur a jamais fait dépasser une vitesse normale de 50 tours.

Cette disposition, poiif l'étude de laquelle on avait profité des expériences faites sur les premiers appareils, donna d'excellents résultats, sous le double rapport de la régularité de la marche et du rendement. Elle a été reproduite aux installations du tunnel sous-marin de la Manche, avec cette différence que le moteur est une machine à vapeur et non des turbines.