PROCÉDÉ KMI'LOYK AU IH)NT DE SALTASH

sible de songer à y entretenir, an moyen des appareils pneumatiques ordinaires, le volume d'air que nécessitait l'emploi d'un certain nombre d'ouvriers travaillant sous une hauteur d'eau de *2.> niches, c'est-à-dire sous une pression de 2 à 7t atmosphères. Il fallait évidemment, pour assurer l'effet des appareils, réduire le plus possible la capacité à livrer aux travailleurs. C'est dans ce but (pie M. Brune) avait composé son cylindre de deux parties : celle du fond, munie d'une calotte sphérique constituant une première capacité dans laquelle on «levait exercer. la* pression, et celle supérieure, qui pouvait être enlevée une fois le travail de maçonnerie achevé jusqu'au-dessus des plus liantes eaux. Dans le pourtour de la partie inférieure régnait une cloison intérieure concentrique avec la paroi extérieure, formant chambre annulaire à compartiments, mise en communication avec l'extérieur au moyen d'un tube dit pneumatique, lequel était enfermé dans un autre de plus grand diamètre.

Le tube pneumatique était destiné à comprimer de l'air dans la partie annulaire où les ouvriers travaillaient sous une pression cl»' 3 à T> atmosphères, afin de faire équilibre à la pression de l'eau environnante. Le tube le plus grand servait aux épuisement». Lorsque la vase était enlevée au moyen de cette espèce de cloche à plongeur et que le rocher sur lequel on s'établissait était dérasé dans le pourtour du cylindre, on maçonnait dans le fond et sur les bonis de façon à empêcher la pénétration de l'eau. Cette opération une lois faite, on «levait enlever la calotte sphérique et le tube pneumatique, puis travailler presque à sec dans le cylindre, comme dans un balardeau.

Dans le cas où des infiltrations se seraient produites, on pensait que des épuisements ordinaires auraient suffi pour maintenir les eaux; malheureusement la capacité du milieu, une fois la maçonnerie de l'anneau établie, fut loin d'être élanche; les pompes, mues par des machines locomobiles établies sur le cylindre, étaient impuissantes à enlever l'eau qui s'introduisait par les crevasses de la roche sur laquelle on était établi; il fallut recourir, pour la partie centrale de la pile, au môme procédé que pour la partie annulaire, c'est-à-dire à l'air comprimé.

PoniH loumiuiiM. — Il faut éviter, autant que possible, sur les chemins de fer, les ponts tournants (fig. 158), qui sont une eau*'

Fig I5S.

d'accident. Toutefois on en rencontre en assez grand nombre sui les chemins de 1er belles, et quelques-uns en Angleterre et en France.

Souterrains.

Les souterrains sur les chemins de fer sont nombreux. Les pln^ remarquables sont le souterrain de la Nerthe, sur le chemin d'Avignon à Marseille, long de 4,600 mètres; celui de Rlaisy, sur le chemin de Lyon, mesurant 4,000 mètres; celui du Credo, au chemin de Lyon à Genève, long de "i, 900 mètres; celui de Rillv, sur l'embranchement de Reims, d'une longueur de 5,500 mètres; celui de llotnniarting, sur le chemin de Strasbourg, ayant 2,7X0 mètres, et enfin celui du llauenslein, au chemin de fer Central (Suisse), loni; de '2,500 mètres.

Sur le chemin de Roanne à Tarare, tronçon du chemin de Lyon par le Nivernais, on sera obligé de percer un souterrain plus long encore que celui de la Nerthe : il aura 0,000 mètres de longueur.

PKKCFJENT DU MONT 4XNIS. âltt

Pereement de» «onterraim». — Les procédés employés pour creuser les souterrains qui livrent passage aux chemins aujourd'hui exploités sont les mêmes que ceux en usage pour le percement des paieries de mines ou des galeries traversées par les routes ou les canaux. Nous n'avons donc pas à les décrire; mais nous ne pouvons nous dispenser de faire connaître par quels moyens ingénieux on s'efforce aujourd'hui d'ouvrir sous le mont Ceins un souterrain d'environ 15,000 mètres de longueur dans des conditions exceptionnelles. La solution de ce problème est d'un immense intérêt pour la construction des chemins de fer dans les pavs de montagnes.

Perccmmt du mont Cent*. — L'une des extrémités de ce souterrain se trouvant en France (département de Savoie), l'autre extrémité se trouve en Italie à Bardonnèche, à un niveau sensiblement plus élevé. La plus grande hauteur de la montagne ne permettant pas de foncer des puits, comme cela se fait habituellement, pour l'attaquer en un grand nombre de points à la fois, on devait craindre que, le travail ne pouvant se faire qu'en deux points, on ne marchât avec une excessive lenteur. Il fallait aussi trouver un moyen d'envoyer à une grande distance sous terre l'air nécessaire à la respiration des ouvriers, à la combustion des lampes et au remplacement des gaz viciés provenant de l'explosion de la poudre.

M. MausS, l'habile ingénieur belge dont le nom se rattache à I exécution du plan incliné de Liège et à celle du chemin de Turin à Cènes, proposait, dans le but de percer le rocher sans faire usage de la poudre, une machine composée de fleurets juxtaposés mus par des cames. Pour transmettre le mouvement aux fleurets, M. Mauss utilisait les cours d'eau de Modnne et de Bardonnèche. J)es roues, auxquelles ces chutes imprimaient le mouvement de rotation, devaient transmettre leur puissance au moyeu de câbles portés sur des poulies. Les mêmes câbles devaient mouvoir des ventilateurs pour aérer la mine. Cette machine n'a pas été employée sans doute à cause de sa complication, et sans doute aussi à cause de la grande perte de force qui résultait de la transmission du travail de la machine au fond de la galerie.

On emploie aujourd'hui un autre procédé tout différent dont voici la description sommaire.

IRA\A!\ l>K TKItUASSKMKM ET TltAV AI \ H AUT

Il consiste à disposer sur un chariot placé au Tond du souterrain eu voir de percement un certain nombre de fleurets de niveau, d'un nombre bien supérieur à celui dont on pourrait faire usage par les procédés ordinaires. Ces fleurets sont pressés contre la roche par une machine Tort simple à pistou mis eu mouveuienl pat de l air comprimé. La même machine fait tourner le fleuret constamment sur lui-même. L'air comprimé, après avoir agi sur le pistou, se répand dans la galerie et sert à la ventiler. On diminue la quantité viciée par la combustion de la poudre en employant de la poudre de guerre au lieu de poudre de mine.

l ue machine hydraulique alimentée par le cours de leau de l'extérieur comprime l'air dans un réservoir, qui en fournit la quantité nécessaire à la pompe à air, et supplée au besoin à l'insuffisance de l'air sortant de cette pompe pour l'usage de la galerie.

Le trou de mine, dans des roches de même dureté, se fait avec des perforateurs à air trois fois plus vite qu'avec les perforateurs ordinairement en usage; mais il ne faudrait pas eu conclure que I opération totale, qui comprend en outre la manœuvre du chariot, le chargement de la mine et le déblayement du terrain, a lieu dans un temps trois fois moindre que l'opération avec les perforateurs ordinaires.

L'idée première d'employer la force motrice des chutes d'eau à comprimer de l'air pour transmettre le mouvement aux ma chines perforatrices et produire la ventilation appartient au savant professeur Daniel Colladou, de Genève. Ce n'est qu'en 4852 qu'il a pris un brevet, en Piémont, pour l'application de cette idée: mais il y a plus de vingt-cinq ans qu'il nous l'a communiquée et qu'il I émettait dans un coursa l'École centrale des arts et manufactures: «mi |SVJ6 déjà, il proposait à M. Brunei père, dans un Mémoire dont il nous a donné connaissance, d'employer l'air comprimé dans le percement du tunnel comme moyen de se préserver des irruptions de la Tamise.

I ne des questions les plus importantes à résoudre était celle de savoir quelle serait la résistance de l'air au passage des conduites d'une grande longueur et d'un certain diamètre; la puissance transmise au fond du tunnel et la possibilité de le ventiler jusqu'à une

l'KHLKMLM M MO.M CLMS.

profondeur de 0000 mètres dépendent de cette résistance. M. Colladon, se basant sur de nombreuses expériences qu'il avait laites en avril 1852, avec une conduite de 0,n,25 de diamètre et de 700 mètres de longueur , annonçait , dans un mémoire joint à sa demande de brevet, que les coefficients de résistance, adoptés jusqu'alors pour le mouvement des gaz dans les conduites nettes à l'intérieur, étaient trop forts et devaient être réduits de moitié, à fort peu près. D'autres expériences, faites par ordre du gouvernement piémontais, ont prouvé depuis lors qu'à la distance de 7,000 mètres (moitié de la longueur entre les compresseurs), pour un tube de 0'",20 de diamètre avec une vitesse de I mètre à l'origine de la conduite et une pression de 4D,,56 de mercure (0 atmospbèrcs), dans le réservoir, la force transmise à cette distance serait encore de 4"', 35 de mercure (5 atmosphères 72). On a constaté au>si que la quantité d'eau fournie par les ruisseaux du voisinage suffirait à la ventilation.

L'appareil perforateur est fort ingénieux. Il a été inventé par trois ingénieurs sardes, MM. Grandis, Grattonnc et Sommeiller. Ces ingénieurs avaient, en 1855, établi, avec l'appui du gouvernement piémontais, une machine à comprimer l'air pour refouler les convois du chemin de fer à la montée des Apennins. Ce système n'ayant pas réalisé l'économie qu'on en espérait, on proposa, en 1857, le transport des machines comprimantes à Modane et à Bardonnèchc pour entreprendre le percement du tunnel au moyen de l'air comprimé, et elles furent adoptées à la suite d'expériences nouvelle», faites, dans le but d'en étudier l'emploi, par M. Ménébrea, colonel du génie cl député aux Chambres piémontaises, dont le nom a liguré glorieusement dans les bulletins de l'armée d'Italie.

Le percement a été commencé par les moyens ordinaires, et au mois de septembre 1801, il était parvenu à 750 mètres de l'extrémité du côté de Modane, et à 050 mètres du côté de Bardonnèchc. C'est alors que l'on commença à se servir, du côté de Bardonnèchc seulement, des machines à air comprimé. Celles du côté de Modane ne fonctionnent pas encore (décembre 1861).

Dans un mémoire lu à la Société des ingénieurs civils, M. Noblemaire, ingénieur des mines, a décrit l'ensemble des appareils. Pour

reproduire celte description, il faudrait introduire dans le texte du Traité élémentaire des dessins qui ne peuvent entrer dans le cadre que nous avons dû nous imposer. Les machines subissent d'ailleurs chaque jour des modifications. Ainsi, du côté de Modane, on se propose d'employer un nouveau compresseur, de l'invention de M. Sommeiller, destiné par sa simplicité à remplacer les anciens dans les applications qui pourraient être faites ultérieurement du système. Nous nous bornerons, par conséquent, à extraire de ce mémoire les données suivantes, au moyen desquelles on se fera une idée des résultats produits et des chances de réussite de ces appareils.

On commence par ouvrir dans la partie inférieure du souterrain, et suivant son axe, une petite galerie préparatoire; les grandes dimensions qu'on lui a données, 4 mètres de largeur sur 5 mètres de hauteur, ne sont pas indispensables : il suffit, pour la largeur, d'avoir, de chaque côté de la voie principale de lm,50, 0"',75 pour poser de petites voies servant à l'enlèvement des déblais et pour surveiller la marche des machines ; ou pourrait donc la réduire à 3 mètres, mais pas au-dessous, surtout s'il faut boiser. Quant à In hauteur, elle pourrait facilement être réduite à 2"',50 et à la rigueur à 2 mètres.

On parait disposé, au mont Ccnis, à se rapprocher de ces limites ; on y gagnera certainement en rapidité d'avancement ; mais, si l'on tient compte de la difficulté très-grande que présentera plus tard, dans l'élargissement du souterrain, non l'installation des chantiers d'attaque , mais l'organisation d'un système suffisamment rapide d'enlèvement des déblais quand on sera à trois ou quatre kilomètres dans l'intérieur de la montagne , l'avantage de la diminution de section de la petite galerie ne parait plus aussi évident.

installation <ic» percumenrs. — Sur la voie centrale peut circuler un chariot assez massif en fer pesant quinze tonnes, auquel on a donné le nom da/jftM, parce que c'est sur lui que s'installent, de la manière suivante, les huit percusseurs (fig. 159).

Pour percer les trous sur les parois de la galerie, il est nécessaire de placer des machines extérieurement à l'affût. On les fait alors supporter par des tirants extérieurs qui ne sont niaintcuus entre les

MOVr CEHIS.

- attaque de la iwche.

nioiiliiiits que par leur épaulemcnt et le Tort serrage d'un boulon.

Le peu de poids des machines rend cet encorbellement moins nuisible qu'on ne pourrait le croire au premier abord.

L'affût porte, en outre, deux petits réservoirs, dont l'un reçoit l'air comprimé venant de l'extrémité de la conduite, et l'autre, l'eau pour le nettoyage des Irous.

Cette eau est enfermée dans des réservoirs en forme de chaudières, portés sur un autre chariot (tender) attelé à l'affût: il y reçoit, au moyeu d'un tu\au branché sur la conduite générale, la pression de 5 atmosphères.

Chacun de ces réservoirs porte cinq doubles robinets, de manière à distribuer à dix machines l'air et l'eau qui leur sont nécessaires.

Sauf la conduite générale en fonte, tous les tuyaux de conduite d'air ou d'eau sont en caoutchouc recouvert d'une forte toile; leur diamètre est «le 0"',05, et leur épaisseur de 0"',003 ; ils font un excellent service.

Attaque d« la roche. — Les machines une fois installées sur l'affût, celui-ci est poussé assez facilement, malgré son poids, contre le front de taille. On donne l'air et le travail commence.

La disposition aujourd'hui adoptée est la suivante : deux machines, fonctionnant à peu près au centre de la galerie, y pratiquent une ligne horizontale (fig. i60 et 161), de douze trous, se composant de huit petits trous de (P,03 de diamètre, et quatre gros de 0n',09.

Flg. 100.

Les petits seuls reçoivent de la poudre ; les gros restent tels quels : ils ne font que pratiquer dans la roche un vide initial qui facilite l'action horizontale des premières mines. Par suite de celte ifisposi-

Di

TRAVAUX DK TKRRASSKMKNT ET TUAYAIX |j'.\RT.

Fi». ICI.

lion, leur explosion produit une cavité centrale de 0IU,1)0 de pro fondeur, tic 1 mètre à 1"',30 de large, et d une hauteur allant parlois à (T,50 et 0,n,60, et moyennement à CT,50.

Quatre autres machines extérieures à l'affût percent en même

temps chacune 9 à 10 trous de 0",0i de diamètre disposés suivant 1rs lignes a ela', b et //.

Le septième percusseur pratique l'ensemble c des 8 et 0 mines inférieures disposées sur trois lignes, et le huitième- l'ensemble (/ des neuf trous supérieurs.

On a donc ainsi, en six heures de travail, criblé la roche de 65 à 70 trous de 0n,,00 de profondeur.

Tirage de» mines. — L'affût est alors retiré en arrière pour être à l'abri des projections, et l'on charge les mines de cartouches de 0m,50 environ de longueur ; la rangée A est d'abord tirée seule, et, après le déblai du vide produit par l'explosion, les mines des rangées a a\ b b', sont chargées avec des mèches d autant plus longues qu'elles sont plus éloignées du vide central. Enfin le groupe d est tiré dans les mêmes conditions; quant au groupe c , il ne l'est qu'après l'enlèvement total des débris.

Le succès de cette méthode est complet : la roche est broyée sur 0m,90 de profondeur, on morceaux qui ne dépassent point trois à quatre décimètres cubes, très-faciles à charger dans des wagonnets.

Quatre heures sont nécessaires pour le tirage des mines et l'enlèvement des déblais ; on peut donc compter aujourd'hui sur un avancement de 0"',90 en dix heures, et, dans quclqucsjours, quand le travail sera continu avec deux postes de douze heures, on peut être certain, en poussant les trous à 1 mètre, d'un avancement de 2 mètres qui sera facilement dépassé. Je ne crois rien exagérer en disant que dans quelques mois, quand le personnel sera mieux formé encore, les machines rendues plus puissantes, l'enlèvement des tlc-

3MO.YT CK.MS. -THUftK l)KS MIMES. Uiû

I»lais mieux organisé, on pourra atteindre un avancement normal de kJM\.*iO à r> mètres.

On peut facilement apprécier la valeur de ces résultats. Sur les 7.iU mètres percés du côté de Bardonnèche, 700 mètres ont été faits à la main, en travaillant sur toute la section du tunnel avec Irois postes de huit heures.

L'avancement moyen a été de IT^M) en v2i heures dans une roche qui n'a de mauvais (pie son hétérogénéité; c'est un calcaire noir assez régulièrement stratifié de l'est à l'ouest, avec une inclinaison de Ki" vers le nord, parfois compacte, parfois schisteux à la façon des ardoises; tantôt pur, et traversé seulement par des veines de calcaire blanc, souvent très-imprégné de quartz, surtout vers l'avancement.

D'après ces résultats je ne pense |ms qu'on puisse évaluer à plus de 0",70 l'avancement en petite galerie. Le système de perforation mécanique marche donc trois fois plus vite que le système ordinaire; il ira sans doute bientôt plus rapidement encore.

Les machines établies à l'intérieur du souterrain pour comprimer l'air que l'on envoie dans le fond jmr les conduites pour ali menter les percussenrs et remplacer l'air vicié portent le nom de compresseurs.

Pour tenir compte des pertes de toute espèce, il faut évaluer les dépenses de ces compresseurs, dans l'état actuel des choses, à (P' JINO d'eau par seconde; celte dépense avec une chute de 20 mètres représente une dépense de travail de k27,7'2 chevaux et un rendement de 5() p. 400.

Pour évaluer la force motrice qu'on doit avoir à sa disposition, il faut conuailre la quantité totale d'air nécessaire, soit aux ma chines, soit à l'aérage.

1° Machines. Une machine dépense environ 0U'VI80 d'air comprimé par minute, elle marche i l à IT> heures sur k2i; cela représente donc pour les huit machines une dépense totale, par *2i heures, de l4250m:* d'air comprimé ou 6250ms d'air libre.

'2° Aérage. Il faut pour un homme et sa lampe 0m"J par heure, qui représentent, pour 15 hommes, une dépense d'air de ïMOO1"* par k2 i heures.

.V>6 TRAVAUX l»E TEK K ASSENENT El TRAVAlX 1) ART

L'explosion de la poudre produit des gaz irrespirables qu'il est nécessaire de noyer dans une grande quantité d'air. 20 kilog. de poudre seront à peu près brûlés en 24 heures ; il faudra pour les diluer au plus iOGO™5 d'air libre.

On voit donc que l'échappement des machines peut fournir el a fourni eu effet jusqu'ici, pour 800 mètres de galerie, tout l'air nécessaire à l'acrage.

Il en sera autrement quand la galerie sera plus longue : le tirage des mines se faisant pendant que les machines ne fonctionnent pas, il taudra, sans doute, injecter de l'air. Pour les petits souterrains, il n'y aurait pas, à coup sûr, à s'en préoccuper.

Kn somme, on n'aurait donc besoin que de comprimer par 24 heures O^O013 de 1 à 6 atmosphères. En tenant compte des perte» diverses, des injections d'air nécessaires pendant le tirage des mines, il me paraît indispensable de comprimer par 24 heures N000"* d'air libre, soit 0",0!)2 par seconde; ce qui demande une force théorique de 2."> chevaux.

La conduite d'air comprimé est formée de tuyaux en fonte de 0'", 20 de diamètre intérieur et de 0'\ 01 d'épaisseur; ils s'assemblent au moyen d ecrous serrant fortement, dans une gorge tournée sur l'extrémité de chaque tuyau, une cordelette de caoutchouc de ()m,0l de diamètre.

11 n'est pas facile, avec les moyens actuels, de connaître ni l élauchéité de celle conduite, ni la perte de charge de l'air dans cette longueur de 1600™. On ne dispose à Bardonuèche que de manomètres Desbordes, complètement insuffisants pour des mesures de ce genre. Cependant on a remarqué que, la conduite restant fermée, la pression y baisse en 12 heures de ô atmosphères m frt"",H.

Ouantà la perte de charge, les manomètres indiquant h atm* sur les réservoirs, celui placé à l'extrémité de la conduite accuse

Les frais d'établissement du système se calculent de la manière suivante.

Les dépenses se classent en deux catégories : machines et bâtiments; un compresseur coûte j d'après les renseignements que

MONT CENIS. - ACHEVEMENT ul SOUTERRAIN. 557

I on m'a donnés, 120,000 fr., rendu à Bardonnèche et mis en place; j'admettrai ce prix, quoiqu'il me paraisse bien élevé; il constitue pour dix compresseurs, une dépense de. . 1,200,000 IV.

Conduite d'air, double conduite de six kilomètres, soit 12,000 mètres de tuyaux; cela représente, pose comprise, à 20 fr. le mèlre. . . . 240,000

Los transports ne coûtent pas inoins de 80 IV. par tonne, par 720 tonnes, ci 57,000

Perforateurs, 50 macbines à 2,000 fr. l'une. 100,000

Affût, lender, robinetterie, tuyaux de caoutchouc, ete 50,000

Soit, pour l'ensemble des machines 1,027,000 fr.

Pour les constructions (je ne parle que de celles nécessitées par le nouveau système de forage employé), on peut en estimer ainsi la valeur.

Canal, 5 kilomètres avec réservoir et bassin d'épuration 50,000 IV.

Bâtiments des compresseurs et ateliers. . . 50,000

Machines-outils, forges, etc., y compris le transport. 15,000

Total «ênéiiai 1,710,000 IV.

Il faut un travail de l'importance du percement du mont Cenis pour qu'on puisse se permettre un luxe semblable. Remarquons au reste que les dépenses de premier établissement, dont les compresseurs forment la part principale, auraient été très-notablement réduites par l'emploi de ceux que l'on vient d'installer à Modane.

Achèvement du «onterrnin. Les ingénieurs italiens ne semblent pas décidés à appliquer à l'élargissement du souterrain le système mécanique, qui s'y prêterait fort bien, sans grande modification des dispositions actuelles, au moins pour l'enlèvement de la zone inférieure de 5 mètres de hauteur sur 7o,,60 de large. La question est délicate, en effet et mérite d'être étudiée de près.

Le but qu'il faut atteindre est de faire marcher, par l'emploi des machines ou par les moyens ordinaires, l'élargissement du souter-

rain de front avec la galerie préparatoire, de manière que les deux travaux s'achèvent à peu près en même temps.

On peut y arriver par les deux méthodes : par les moyens mécaniques, c'est évident ù /wvori ; par les moyens ordinaires, une fois la galerie préparatoire suffisamment avancée, on pourra ouvrir en arrière un nombre pour ainsi dire infini de chantiers, et, avec un nombre su disant d'ouvriers, pousser les travaux d'élargissement aussi vite que I on voudra. C'est donc la seule question de prix de revient qui doit décider du choix à faire entre les deux systèmes.

Choix dm mjuunw m employer. — L' évaluation du prix de revient du mètre d'avancement, dans le nouveau système, me semble, pour le moment, tout à fait impossible; mais la question devient plus abordable si on la restreint au seul élargisseinenl du souterrain, travail dont il faut d'abord estimer l'importance.

Le volume total des déblais à enlever, en supposant qu'on augmente de !Pt.jO de chaque côté, pour faire le mnraillement, la dimension type de la galerie, est de 48** par mètre courant, soit *2 40,000** pour les *>,000 mètres qui restent à faire : le volume de la petite galerie est de 60,000**, il reste donc à enlever, pour achever le souterrain, 180,000**, ou, en moyenne, 50,000*"* |>ar an, si l'on admet que le percement de la galerie préparatoire sera achevé en six ans.

Ceci posé, dans la comparaison des deux méthodes (au point de vue exclusif de l'abatage), il n'y a pas à tenir compte, pour le nouveau système, des frais d'installation, que I on imputera exclusivement au percement de la galerie préparatoire. Les seules dépenses à considérer seront donc :

Pour le nouveau système : achat de machines;

— — entretien des machines;

— — main-d'œuvre;

— — entretien de l'outillage.

Pour le système ordinaire : main-d'œuvre;

— — entretien de l'outillage.

En évaluant ces dépenses d'après les données fournies par l'expérience, M. Noblemaire trouve pour la dépense d'achèvement «lu souterrain : dans le système des machines, 1 ,170,000 fr., et, dans