Un tracé alternatif entièrement en tunnel dans le roc

REM de l’Est – une approche différente

Marc Durand, doct-ing en géologie et géotechnique, professeur retraité UQAM

 

 

La discussion sur le REM de l’Est est en cours depuis plusieurs mois et elle a récemment repris en force depuis que le promoteur du projet CDPQ Infra a publié deux rapports techniques sur les « impossibilités »* d’adopter un tracé en tunnel pour la portion au centre-ville.

Il nous apparaît que les promoteurs ont démarré leur analyse du projet REM de l’Est avec un a priori : les pylônes de béton de la première phase du réseau devrait être la recette pour garantir une solution technique éprouvée et prévisible. Dans cette vision, la voie la plus directe pour rejoindre le tracé le long du port de Montréal dans l’Est est forcément le boulevard René-Lévesque. Une des deux études géotechniques rendues publiques le 2 septembre dernier a également étudié un tracé sous la rue St-Antoine. Sur ces tracés, hormis un petit segment de 500 m entre Bleury et Jeanne-Mance, il y a en effet des difficultés pour la réalisation d’un tunnel vers l’Est. CDPQ Infra en conclu que son projet de référence doit donc se poursuivre majoritairement en voie aérienne sur pylônes.

Nous proposons une approche totalement différente de la problématique. Plutôt qu’un a priori de voies sur pylônes, nous prenons au contraire un a priori de tracé entièrement souterrain. Nous avons regardé où serait le tracé idéal pour la construction d’un tunnel. Par bonheur, nous avons constaté que ce tracé coïncide aussi avec des quartiers populeux et des institutions importantes.

Tracé proposé entièrement en tunnel (en turquoise sur la carte ci-dessous) 

- Longueur de la gare centrale à son extrémité à Beaugrand: 13,5 km, dont 9,85 km pour la partie jusqu’à HMR.

- Quartiers et institutions desservis: quartier Milton Parc - Stade Percival-Molson - Parc Jeanne-Mance - Plateau Mont-Royal - quartier Rosemont Petite Patrie - quartier Nouveau Rosemont, Anjou.

Institutions: École Père Marquette collège Jean-Eudes et Collège de Rosemont, aréna Étienne Desmarteaux, École Nesbitt, École Sans Frontières, Jardin Botanique à son entrée Maison de l’Arbre, Parc Maisonneuve, Hôpital Maisonneuve-Rosemont, Pavillon Rosemont, École Louis-Riel, École Dunton, pour n’en nommer que les plus évidents.

Ce tracé turquoise s’arrête au terminus Beaugrand de la STM/métro Beaugrand. Il est éloigné (flèches en violet dans la carte) des deux lignes de métro qu'il ne compétionne pas.

Le premier REM a pu intégrer des voies en surface (voies réservées sur le nouveau pont Champlain, voies existantes traversant Ville Mont-Royal, etc.) pour ensuite se prolonger loin dans les quartiers ouest avec des voies surélevées.

Pour les nouvelles voies vers l’Est, les opportunités sont différentes. Il en existe une qui est de nature géologique : il est possible de choisir un tracé qui permet une construction par tunnelier dans des conditions optimales. Nous avons analysé sur la carte de la profondeur du roc un tracé où l’épaisseur des dépôts meubles est faible à très faible. Ce tunnel est montré en turquoise sur la figure suivante.

Tracé turquoise en tunnel - fond de carte montrant l'épaisseur des dépôts meubles (modifié de Prest & Hode Keyser, CGC carte 1427A).

Les deux flèches violettes pointent vers les deux lignes de métro existantes qui sont identifiées par les stations   M   sur la carte.

Les courbes en rouge (isopaches de l’épaisseur des dépôts meubles données en pieds) indiquent que la profondeur à laquelle on retrouve un substratum rocheux calcaire est faible tout au long du tracé. Le plateau Rosemont, que ce tracé rejoint après avoir desservi les quartiers Parc Milton et le Plateau, forme en effet une arête géomorphologique. De la station de départ au centre-ville (RB) jusqu’à la bifurcation des voies à HMR (station Hôpital Maisonneuve-Rosemont), le tunnel a une longueur de 9,85 km. Le tracé en bleu ciel qui se dirige ensuite vers Montréal-Nord montre la partie du REM de l’Est que CDPQ Infra a lui-même choisi de réaliser en tunnel. Notre tracé se poursuit en tunnel jusqu'à rejoindre le tracé aérien de CDPQ Infra (ligne mauve dans la figure). Ce tronçon entre Beaugrand et Pointe-aux-Trembles pourrait sans doute être aussi foré par tunnelier dans de bonnes conditions ; c’est du moins une option qui mériterait d’être étudiée.

Je crois que cette alternative mérite d’être étudiée plus à fond pour trois raisons :

1-  Elle a l’avantage d’être localisée dans un roc accessible, car peu profond sur tout son parcours. Elle pourrait être rentable sur les coûts de forage par tunnelier, ainsi que sur les coûts de construction des stations, lesquelles pourraient demeurer à des profondeurs optimales. Le coût d’une option entièrement en tunnel peut s’avérer très proche des coûts d’une option aérienne dans ces conditions.

2-  Contrairement au tracé que CDPQ Infra (bd. René-Lévesque) a situé entre deux lignes du métro au centre-ville, ce tracé alternatif ne compétitionne avec les lignes de métro en place. Il desservira directement une clientèle importante dans des quartiers densément peuplés comme le quartier Rosemont-Petite-Patrie. Ces quartiers sont au milieu et loin de deux lignes de Métro : la ligne verte sous le rue Hochelaga et la ligne bleue sous la rue Jean-Talon. Suivre la rue Rosemont se présente comme un tracé à mi distance, dans un secteur non desservi par un transport collectif rapide. Une grande partie de la population citée ci-dessus doit se rabattre actuellement sur la ligne orange après un trajet en bus, ce qui contribue à la saturation du métro aux heures de grande affluence. La ligne turquoise du REM allègera cet encombrement en desservant directement sa propre clientèle.

3-  C’est une alternative en tunnel ; c’est de loin la plus importante raison d’approfondir cette option, car l’ajout de nouvelles structures linéaires au sol ou en voie aérienne sur pylônes dans des quartiers peuplés n’est plus envisageable en 2021. Toute tentative d’aller dans ce sens soulèvera, avec raison, une levée de boucliers. Aussi jolis que seront les croquis de présentation des voies sur des colonnes de béton, un fait indéniable persistera : ces structures s’enlaidissent avec les années. Les réparations requises pour leur entretien périodique contribuent aussi à cet enlaidissement. Au final,  leur détérioration avancée fera qu’un jour on trouvera nécessaire de les démolir.

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* J'ai lu les deux rapports techniques dont il est question; il y a un net décalage entre les propos de M. Arbaud de CDPQ Infra et les documents techniques qui analysent les paramètres de la construction par tunnelier. Globalement les complications géotechniques de Montréal sont mineures par rapport aux prouesses récentes dans le conception et la construction de grands projets de tunnels forés par des tunneliers.

Un élément très positif dans le REM de l'Ouest

À la station Édouard-Montpetit du REM actuellement en construction, je note un élément accessoire qui est cependant très important pour moi: les concepteurs de la station ont retenu un élément que j'ai proposé il y a bien longtemps lors de la construction du réseau du métro.

Dans la vidéo promotionnelle du REM, on montre à la minute 3:07 de la vidéo un aperçu d'une fenêtre sur le roc:

Je dis que ce détail est important pour moi car j'ai dans le passé proposé la réalisation de fenêtres sur le roc dans le métro. Comme il s'agit là d'un document ancien, pas facile à dénicher dans les archives de l'ACFAS, je le reproduis ci-dessous au bénéfice de ceux qui s'intéresseraient à la question. C'est un texte présenté au colloque "De la Science au musée" tenu lors du 50e congrès de l'ACFAS en mai 1982. Même si ce document date de quatre décennies, les réflexions qu'il propose demeurent d'actualité et s'appliquent bien à décrire l'intérêt du concept fenêtre sur le roc, qui semble donc avoir été retenu dans la nouvelle station Édouard-Montpetit.

N.B. Panneau explicatif pour la description des fenêtres sur le roc (panneau tel qu'il était à l'origine, hélas disparu depuis).

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Les carrières du plateau Rosemont

J'ai indiqué dans mes autres textes que le roc tout le long du tracé que j'ai retenu était idéal pour des constructions en souterrain. En effet, ces formations* calcaires ont même été très prisées dans l'histoire de Montréal comme bon matériau de construction. Il y a eu de nombreuses carrières au cours des deux derniers siècles qui ont fourni au développement de la ville la pierre qui était requise pour les divers besoins.

La carte ci-dessous montre la localisation de ces carrières dans le centre Est de l'île de Montréal:

Source des données de carrières: Ville de Montréal - service de l'environnement. Cette source donne aussi accès aux fiches individuelles des carrières numérotées.

Il a été important dans le tracé que j'ai conçu d'éviter de recouper directement le site d'une ancienne carrière. Plusieurs de ces carrières sont assez profondes (>10 m); elles ont été remblayées de divers type de matériaux, des déchets de toutes sortes. Le tracé turquoise passe à côté de certaines de ces carrières; par exemple le #47 dans l'image qui est l'ancienne carrière Rhéaume située dans l'emprise du Jardin botanique. Aucune des carrières indiquées sur la carte n'affecte le tracé turquoise conçu pour les éviter.

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* Le terme formation en géologie désigne un ensemble de strates, ou un ensemble de couches géologiques superposées (leur stratigraphie) qui ont une nature similaire (lithologie similaire). On considère aussi que les formations constituent des unités lithostratigraphiques de base. La carte ci-dessous montre que le tracé se situe dans les formations calcaires du groupe de Trenton (montrées en bleu) superposées l'une sur l'autre dans cet ordre: formations Deschambault et Mile-End, formation Montréal, formation Tétreauville.

Données géologiques tirées de la carte # 152 de T.H. Clark. Cette carte montre deux failles qui recouperaient le tracé dans sa portion Plateau Mont-Royal.

les diverses lignes possibles

Voici le tracé alternatif (turquoise) que je propose en souterrain, pour remplacer le tracé aérien du REM qui joint le centre-ville à la station Honoré-Beaugrand, ainsi qu'à une station à l'Hôpital Maisonneuve-Rosemont. J'ai superposé ce tracé turquoise sur la carte du site CDPQ Infra:

Carte modifié avec le tracé alternatif entièrement en tunnel dans le roc du plateau Rosemont; source du fond de carte: CDPQ Infra.

Les grandes différences avec le projet CDPQ Infra sont les suivantes:

- Le tracé est souterrain, pas seulement sur 500 m en quittant le point de départ Robert-Bourassa, mais sur 9,85 km jusqu'à l'Hôpital Maisonneuve-Rosemont (HMR), ainsi que pour un autre 3,5 km jusqu'à Beaugrand. Le tracé CDPQ Infra montre aussi une partie en souterrain entre les stations Assomption et HMR longue d'environ un kilomètre; cette partie en tunnel n'est plus requise dans l'option que nous proposons.

- La bifurcation des lignes: elle se fait à la station HMR; les deux lignes du Nord et de l'Est convergent vers l'hôpital plutôt qu'au site industriel situé à l'angle de Dickson et Souligny (juste au nord de Viauville sur la carte).

- Le choix des quartiers desservis: Parc Milton, plateau Mont-Royal, Rosemont, Nouveau Rosemont et Anjou, plutôt les quartiers retenus par CDPQ Infra, lesquels sont déjà couverts par la ligne verte du Métro.

- Le tracé turquoise est plus court de 1400 mètres que la longueur des portions de tracé CDPQ Infra qu'il remplace, lesquelles sont marquées en violet sur la carte ci-dessous:

Un tracé nommé ligne rose a été proposé par l'équipe de Valérie Plante pour le métro y a quelques années lors de la campagne électorale municipale. Ce tracé aussi quittait le centre-ville en se dirigeant vers le nord jusqu'à Montréal Nord. Il y a des similitudes partielles entre le tracé alternatif (turquoise) que je propose pour le REM  et une portion de ce projet  ligne rose du métro.

REM - quelques infos techniques

 (En cours de rédaction)

Dimensions des piliers:

Dimensions des fondations des piliers:

Espacement des piliers:

Système d'alimentation électrique des wagons du REM:

source de la photo d'origine

source de l'image

CDPQ Infra a opté pour des colonnes d'acier qui sont des poutres en  H  très ordinaires. On ne peut pas vraiment dire que l'ensemble formera un choix esthétique. Même neuf, c'est déjà laid; qu'en sera-t'il dans dix ans avec la corrosion et l'impact du temps ?

Celle sera la fiabilité de ce système complexe de colonnes, poutres, câbles lors des jours de verglas ? 

Les pylônes et les grosses poutres portantes de section rectangulaires, ce n'est pas très esthétique et cela se détériore très rapidement:

Photo: Journal Métro | Les travaux du REM dans le quartier Griffintown.

Aucune ville dans le monde n'envisage en ces années 2000 d'enlaidir l'espace urbain avec de telles poutres en béton. Cela se faisait il y a cinquante ans, mais partout on s'attache maintenant à les démolir et à faire disparaitre ce type de structures; à Montréal on en rajoute!   Il semble bien que je ne sois pas le seul à trouver laides les solutions techniques retenues par CDPQ Infra: Mario Girard signe un article sur ce sujet dans La Presse du 2 décembre 2021.

Une entrée de station REM discrète

Il y serait propice d'implanter une station donnant accès au Jardin botanique et au parc Maisonneuve qui est situé dans le même quadrilatère vert délimité par les rues Pie-IX, Sherbrooke, Viau et Rosemont. J'ai imaginé une structure enfouie qui disparaitrait sous un couvert végétal:

Une station de ce type serait très discrète et presqu'invisible, à l'exception de son entrée donnant sur le boulevard Rosemont. Ce sera un atout formidable pour l'accès au parc et au Jardin botanique.

Exemple concret de croisement de tunnels

À la hauteur de la 18e avenue, le tracé turquoise sous le boulevard Rosemont croise un tunnel existant. Ce tunnel foré pour l'aqueduc vient se raccorder au grand réservoir d'eau qui existe sous le parc Étienne Desmartaux.

La coupe de terrain localisée à cette intersection montre que le roc existe à quelques mètres de profondeur seulement sous une mince couche de sol meuble (montré en teinte jaune dans la figure). Le tunnel existant recoupe perpendiculairement le boulevard Rosemont à une grande profondeur, à plus de 40 m sous la surface du roc. Il y aura donc amplement d'espace pour permettre le passage du REM au-dessus de ce tunnel existant. L'excavation en tunnelier pour les besoins des deux voies du REM requiert un très grand diamètre. Nous avons localisé un cercle de 9 mètres diamètre vers 20 m de profondeur dans la coupe de terrain, mais en réalité il y aura à cet emplacement une grande latitude en hauteur pour choisir une position optimale.

Là comme ailleurs sur tout le tracé qui suit les rues et boulevards, dans la première tranche entre zéro et six mètres de profondeur, il y a des utilités enfouies sous les emprises publiques : réseau d'aqueduc, égouts et collecteurs, conduites de gaz, réseau de câblages enfouis. Ces structures existantes ne sont pas un obstacle à l'implantation d'un REM souterrain, mais elles devront être bien inventoriées en rapport avec l'implantation des édicules, des sorties des stations vers la surface.

Vue détaillée par quartiers

Voici en cinq images le trajet alternatif en tunnel que je propose pour rejoindre les tronçons que CDPQ Infra a défini vers Pointe-aux-Trembles et vers Montréal Nord.

J'ai volontairement omis de localiser des stations sur ce parcours à l'exception des stations aux extrémités: la gare Robert-Bourassa (REM-RB),  la gare Hôpital Maisonneuve-Rosemont (HMR) et la station Honoré Beaugrand (10) à la fin de mon tracé turquoise. Si ce parcours est retenu, il sera aisé de déterminer ensuite des emplacements optimaux pour les stations sur les quatre grandes artères: l'avenue du Parc,  l'avenue Mont-Royal, la rue Papineau et le boulevard Rosemont. C'est le tracé général qu'il faut analyser en premier.

Au départ de la gare Robert-Bourassa (REM-RB) sous le boulevard René Lévesque au centre-ville, ce trajet se dirige vers le Parc Jeanne-Mance et le stade Percival Molson (1) tout près de l'intersection des rues Parc et Des Pins:

Ensuite  le tracé longe l'avenue du Parc pour se poursuivre dans une grande courbe sous le parc Jeanne-Mance, ce qui le mène alors sous l'avenue Mont-Royal:

Sur cette portion du tracé, le tunnel croisera la ligne orange près de la station de métro Mont-Royal. Le croisement se fera possiblement en passant sous la station, un choix qui reste à déterminer par une analyse plus poussée de la meilleure option dans ce secteur. Ce choix devrait déterminer l'interconnexion optimale des transits entre les deux systèmes de transport, Métro et REM.

Ensuite, le tracé s'incurve et quitte l'avenue Mont-Royal (2) pour atteindre la rue Papineau (3) qu'il suit sur un peu plus d'un km, pour atteindre le boulevard Rosemont. Il le rejoint par un grand virage passant sous la rue Des Carrières. La ligne se poursuit ensuite sous le boulevard Rosemont en ligne droite jusqu'à l'intersection Pie IX au bas de l'image ci-dessous:

Nous avons identifié sur la figure ci-dessus quelques unes des institutions que le tracé Rosemont va desservir: l'école Pierre-Marquette (4), le collège de Rosemont (5) et le collège Jean-Eudes (6).

L'image suivante ci-dessous montre l'autre portion de ce trajet qui se poursuit sous Rosemont jusqu'à la gare qui jouxterait l'Hôpital Maisonnneuve-Rosemont (8). Le numéro (7) identifie l'entrée du Jardin Botanique qui se situe sur le boulevard Rosemont entre les 28e et 29e avenues. Le numéro (9) indique le Pavillon Rosemont, un autre pôle hospitalier dans ce secteur.

À la station HMR nous avons indiqué un tracé (en bleu) de raccordement pour le REM qui se dirigera en tunnel vers Montréal Nord. Le tracé turquoise quant à lui se poursuit encore pour 3,5 km pour traverser le quartier Nouveau Rosemont et Anjou. Il se  raccorde ensuite au tracé (en mauve) du REM que CDPQ Infra a inscrit en voies aériennes sur la rue Sherbrooke jusqu'à Pointe-aux-Trembles.

La dernière image ci-dessus est orientée vers le quartier Nouveau Rosemont et plus loin Anjou. Les chiffres identifient l'Hôpital Maisonneuve-Rosemont (8)  ainsi que le Pavillon Rosemont (9). Il y a également un collège privé et le couvent des Franciscains juste en face. 

Tout au loin passé l'autoroute Transcanadienne, c'est le terminus et la station Honoré-Beaugrand (10)  où se termine l'alternative en tunnel que nous présentons par ce tracé turquoise.