Cinq Green Tunnels pour la ligne à grande vitesse

Admirer les paysages qui défilent ou survoler les nuages ? Entre le train et l’avion, le choix dépend des préférences de chacun, mais aussi de la durée du trajet, du prix et du confort.

De plus en plus de voyageurs optent pour le rail afin d’arriver à destination rapidement et de manière fiable. En 2023, le transport ferroviaire de voyageurs dans l’Union européenne a atteint un niveau record, avec 429 milliards de voyageurs-kilomètres. Sur de nombreuses liaisons intra-européennes de moins de six heures, le train constitue désormais une véritable alternative à l’avion. L’Eurostar relie par exemple Londres à Paris en seulement 2 heures et 17 minutes.

Si l’avion reste plus rapide dans les airs, le train peut rivaliser en temps de trajet global : les gares sont généralement situées en centre-ville, les procédures d’enregistrement sont réduites et de nombreuses liaisons ferroviaires offrent une grande fiabilité. À cela s’ajoute un bilan carbone nettement plus favorable, le train générant en moyenne beaucoup moins d’émissions par voyageur-kilomètre que l’avion.

Relier Londres et Birmingham à grande vitesse

À mesure que le réseau à grande vitesse se développe, une autre question devient essentielle : comment construire de nouvelles lignes ferroviaires sans transformer durablement les paysages ? Reliant Londres à Birmingham, la ligne britannique à grande vitesse HS2 a elle aussi été conçue pour offrir une alternative attractive à l’avion.

« En tant qu’alternative bas carbone aux transports routier et aérien, HS2 jouera un rôle clé dans la relance économique verte du Royaume-Uni et dans sa transition vers la neutralité carbone à l’horizon 2050. »

Andrew Stephenson
Ancien ministre chargé de HS2

Déclaration faite en novembre 2020 à la suite de l’obtention de la certification PAS 2080 relative au management du carbone.

La ligne s’étendra sur 225 kilomètres et sa mise en service est prévue par étapes au cours des années 2030. Pour sa réalisation, HS2 s’appuie sur Vossloh et sa filiale SATEBA. Cette dernière fournit les éléments préfabriqués en béton destinés aux tunnels, tandis que Vossloh apporte les composants de l’infrastructure ferroviaire.

Cinq Green Tunnels où le rail se fond dans le paysage

Au total, cinq de ces tunnels végétalisés sont construits entre Londres et les West Midlands. À terme, ils seront empruntés par les trains à grande vitesse. Ils sont situés à Copthall, Burton Green, Greatworth, Wendover et Chipping Warden.

Les Green Tunnels recouvrent la nouvelle ligne HS2 lorsqu’elle traverse des zones rurales ou passe à proximité d’espaces urbains. Ils contribuent ainsi à réduire les nuisances sonores et à préserver l’environnement. Une fois les travaux achevés, leurs surfaces pourront être revégétalisées afin de se fondre dans le paysage.

Visualization of the Wendover Green Tunnel

2 385 mètres sous des paysages verdoyants

En juillet 2026, HS2 a achevé la structure du Green Tunnel de Chipping Warden. Long de près de deux kilomètres et demi, il compte parmi les plus longs tunnels du tracé. Il se compose de 5 020 éléments préfabriqués, assemblés sur place pour former une structure à double voûte en forme de M.

Afin de permettre la circulation des trains à grande vitesse sans laisser la ligne à ciel ouvert dans le paysage, les ingénieurs ont opté pour la technique de la tranchée couverte : le tunnel est construit dans une excavation ouverte, qui est ensuite remblayée et réintégrée dans son environnement.

Construction progress on the Chipping Warden Green Tunnel

Lors du lancement officiel des travaux en juin 2022, Rohan Perin, représentant du maître d’ouvrage chez HS2 Ltd, avait présenté le Green Tunnel de Chipping Warden comme un exemple emblématique de la volonté du projet de limiter les nuisances pour les populations vivant à proximité de la ligne ferroviaire. L’installation des premières voûtes avait alors marqué une étape importante de sa construction.

Les derniers travaux destinés à intégrer le tunnel de Chipping Warden dans le paysage sont toujours en cours.

Cut-and-Cover : comment sont construits les Green Tunnels

Voici comment sont construits les Green Tunnels. La méthode de la tranchée couverte consiste d’abord à creuser une longue excavation à ciel ouvert, dans laquelle est réalisée la structure en béton du tunnel. Contrairement aux tunnels profonds traditionnels, cette technique ne nécessite pas de tunnelier progressant pendant des mois à travers des couches géologiques complexes et des nappes phréatiques. Elle limite ainsi les risques techniques et facilite la planification des travaux.

Les parois latérales et centrales préfabriquées sont installées sur une fondation en béton, puis reliées aux segments de toiture et assemblées avec précision. Produits en usine, ces éléments peuvent être posés plus rapidement et avec une grande exactitude sur le chantier. Cette méthode raccourcit la durée des travaux et réduit les coûts de main-d’œuvre et de logistique.

Les matériaux issus de l’excavation sont ensuite réutilisés pour recouvrir le tunnel. La surface est végétalisée avec des arbustes, des arbres et des espèces locales. Une fois achevé, le tunnel se fond presque invisiblement dans le paysage.

Porous Portals : des silencieux pour les trains à grande vitesse

Afin de résister aux pressions aérodynamiques et aux vibrations générées par des trains circulant jusqu’à 360 km/h (225 mph), les parois latérales et centrales du tunnel, ainsi que ses segments de toiture, ont été conçus pour offrir une robustesse particulière.

Les contraintes les plus importantes apparaissent lorsque les trains entrent dans le tunnel ou en sortent. Des portails poreux ont donc été installés à ses deux extrémités. Agissant comme des silencieux, ils permettent à la pression de se dissiper de manière contrôlée. Leur structure perméable laisse l’air s’échapper avant l’entrée du train dans le tunnel, évitant ainsi une onde de pression soudaine qui pourrait autrement provoquer un « bang sonique » audible.

270 segments par portail

Les différents éléments des portails poreux s’affinent soit vers la gauche, soit vers la droite. Leur longueur augmente parallèlement d’environ sept à onze mètres, chaque segment mesurant approximativement dix centimètres de plus que le précédent.

Un seul portail se compose de 270 segments déclinés en 106 variantes, dont 96 n’ont été fabriquées qu’en un seul exemplaire. Cette diversité de formes et de dimensions permet d’adapter précisément les portails aux exigences spécifiques de chaque entrée de tunnel.

Des milliers d’éléments en béton fabriqués localement

Les éléments modulaires en béton destinés à plusieurs Green Tunnels du tracé HS2 sont fournis par SATEBA UK, qui fait partie du groupe Vossloh depuis 2025. Les segments sont fabriqués et entièrement préfabriqués sur le site de Stanton-by-Dale.

Par rapport aux méthodes de construction traditionnelles, cette approche réduit de moitié l’empreinte carbone de la structure. Cette performance repose sur une conception optimisée à double voûte, qui nécessite environ 50 % de béton et 20 % d’acier en moins qu’une structure tunnel rectangulaire massive.

La fabrication dans les conditions contrôlées de l’usine évite également les surconsommations de matériaux liées aux aléas météorologiques et réduit les déchets sur le chantier. La proximité du site de production avec le chantier contribue en outre à limiter les émissions liées au transport.

« La préfabrication hors site permet de réduire les quantités de béton et d’acier à forte intensité carbone, tout en rendant la construction plus rapide, plus efficace et moins contraignante pour les populations locales. »

Rohan Perin
Représentant du maître d’ouvrage chez HS2 Ltd

L’ampleur du projet se mesure au nombre d’éléments en béton utilisés. Le tunnel de Chipping Warden comprend 954 anneaux composés de 4 770 segments. Celui de Greatworth compte 1 041 anneaux et 5 205 segments, tandis que Wendover se compose de 515 anneaux et de 2 575 segments. Chaque anneau comprend deux parois latérales, une paroi centrale et deux segments de toiture. Selon leur position, les différents éléments pèsent entre 16 et 50 tonnes.

Chaque segment dispose d’un « passeport numérique » qui rassemble les données techniques et les documents de contrôle qualité, tout en facilitant son installation. Préfabriqués en usine, les éléments peuvent être positionnés et assemblés directement sur le chantier, sans adaptations chronophages ni travaux préparatoires complexes.

Mais l’achèvement de la structure du tunnel ne constitue qu’une partie du projet. La grande vitesse exige également une infrastructure ferroviaire adaptée.

Des solutions de pointe pour une circulation fluide et sûre dans les tunnels

Lorsque les premiers trains circuleront dans le tunnel, les rails et leurs systèmes de fixation joueront un rôle essentiel. Vossloh fournit notamment des attaches élastiques, des isolateurs et des semelles sous rail, qui assurent la stabilité de la voie, l’amortissement des vibrations et la sécurité, aussi bien dans le tunnel que sur l’ensemble du tracé.

Conçus pour des vitesses pouvant atteindre 360 km/h, ces systèmes absorbent les forces générées par la circulation des trains à grande vitesse. Ils contribuent également à atténuer les vibrations et à réduire les nuisances sonores.

Vossloh fabrique ses composants localement, sur son site de Scunthorpe au Royaume-Uni. Cette proximité réduit les distances de transport et les émissions de carbone, tout en contribuant aux objectifs de durabilité du projet. Robustes et nécessitant peu de maintenance, les systèmes sont conçus pour fonctionner de manière fiable pendant plusieurs décennies.

De la construction du tunnel à l’exploitation ferroviaire

La construction de la ligne à grande vitesse entre Londres et Birmingham se poursuit. Le gros œuvre des Green Tunnels de Copthall, de Chipping Warden et, plus récemment, de Burton Green est désormais achevé. Les structures principales étant en place, les prochaines étapes consistent à finaliser les travaux restants et à restaurer les paysages qui les recouvrent.

La ligne sera ensuite équipée des systèmes ferroviaires nécessaires. Outre l’infrastructure de la voie, ceux-ci comprennent l’alimentation électrique et les systèmes de contrôle des trains. Les essais ne pourront débuter qu’une fois ces travaux terminés. Selon les estimations actuelles du gouvernement britannique, les premiers services voyageurs devraient être mis en circulation sur la première section entre 2036 et 2039.