Gare Villejuif – Gustave-Roussy : un triple défi relevé par Setec

Crédit visuel de une : Anne-Claude Barbier

Ouvrage emblématique du Grand Paris Express, la gare Villejuif – Gustave-Roussy est le fruit d’un triple défi relevé par Setec. L’entreprise d’ingénierie est en effet parvenue à concilier opérations lourdes de génie civil souterrain, ambition architecturale forte, et enjeux ferroviaires majeurs. Une réussite qui est le fruit de cinq années d’études en génie civil, menées de 2013 à 2017, et de deux années supplémentaires de travail préparatoire concernant les aménagements, suivies de huit années de travaux, dont une bonne partie a été achevée en janvier 2025^[1]. Pour la première partie de cet entretien, Juliette Marchal, cheffe de projets Setec bâtiment, et Hervé Tourlet, directeur de projet Setec tpi, ont accepté de revenir en détail sur les enjeux techniques et les solutions innovantes mises en œuvre dans le cadre de ce projet hors normes, récompensé par le Grand Prix National de l’Ingénierie 2025.

Techniques de l’Ingénieur : À quel moment avez-vous l’un et l’autre pris part à ce projet ?

 Juliette Marchal : J’ai pris part au projet à partir de 2016. J’ai ainsi essentiellement participé à la fin de la conception de la partie bâtimentaire du projet, en travaillant sur les lots techniques et architecturaux.

Hervé Tourlet : J’ai pour ma part participé à la rédaction de l’appel d’offres qui nous a permis de remporter cette mission de maîtrise d’œuvre. J’étais, au départ, ce que l’on appelle chef de gare pour la conception des deux gares de Villejuif. J’ai participé à toutes les phases de conception, puis de suivi des travaux de gros œuvre. J’ai ensuite quitté le projet à l’issue des deux premières années de la phase travaux.

Vous évoquez, dans la vidéo de présentation, un projet « très complexe »… Dans quels aspects cette complexité s’incarnait-elle ?

HT : La complexité du projet tient essentiellement à la combinaison de trois domaines qui ne sont que rarement associés habituellement… Il s’agit tout d’abord de génie civil souterrain très lourd : la gare se trouvant sous une colline, et voyant se croiser deux lignes de métro, tout cela impliquait des travaux souterrains de grande ampleur, avec des structures lourdes et des ouvrages massifs capables, notamment, de résister à la pression de la terre sus-jacente.

Ce type d’ouvrages est rarement associé à un travail architectural très ambitieux… Dans notre cas la volonté architecturale était au contraire très forte, puisque portée par le grand architecte Dominique Perrault.

La troisième composante, rarement associée aux deux premières que je viens d’évoquer, concerne la présence de voies ferrées, avec les deux lignes de métro passant par la gare. Ceci, avec en outre deux systèmes différents : la ligne 14 est la prolongation d’une ligne RATP, alors que la ligne 15 est basée sur un système de métro entièrement nouveau.

La complexité du projet tenait donc essentiellement à la combinaison, au mariage assez unique de ces trois univers.

JM : La complexité du projet était aussi liée au fait que peu d’entreprises, aujourd’hui, ont l’expérience de la création d’une toute nouvelle ligne de métro – la dernière en date en Île-de-France étant la ligne 14, qui a plus de vingt ans aujourd’hui. D’autant plus que cette toute nouvelle ligne 15 possède un certain nombre de spécificités, à commencer par son alimentation par caténaire, ce qui est nouveau pour un métro. Ce type de particularité est venu ajouter de la complexité au projet.

Parmi l’ensemble des choix techniques que vous avez opérés, qu’est-ce qui vous amenés, en premier lieu, à imaginer ce « méga-puits » de 63 m de diamètre et 50 m de profondeur dans lequel a été aménagée la gare ?

HT : D’autres solutions ont été étudiées et comparées. Ce qui nous a conduits à retenir cette solution de méga-puits est, en premier lieu, tout simplement l’emprise au sol dont nous disposions – un tel projet n’aurait pas été envisageable en pleine ville… Dans le cadre de ce projet implanté au sein d’un parc^[2], les contraintes foncières étaient relativement faibles.

Le croisement des deux lignes de métro à forte profondeur nous a aussi confortés dans le choix de cette solution, qui s’est révélée la plus efficace.

L’un des avantages de ce type de structure est aussi son auto-stabilité. Sa forme cylindrique lui permet de résister à la pression des terres.

Ce choix technique a ensuite été mis à profit d’un point de vue fonctionnel et architectural. Il a en effet conduit à libérer un grand volume libre, qui a pu être utilisé pour l’intégration de nombreuses fonctionnalités : sécurité incendie et désenfumage, ventilation… La gare est ainsi en grande partie à l’air libre, ou au moins fortement ventilée. C’est d’ailleurs ce qui fait le principal caractère distinctif de cette gare.

Quels sont les autres éléments distinctifs de cette gare, sur le plan notamment de ses aménagements intérieurs ?

JM : Trois éléments principaux constituent à mes yeux l’identité de cette gare : la toiture transparente en ETFE^[3], ses escaliers mécaniques monumentaux, ainsi que les revêtements intérieurs métalliques (habillages muraux et plafonds en inox ; intérieur du puits en maille d’aluminium^[4]).

HT : En ce qui concerne le gros œuvre, l’un des aspects distinctifs concerne la création des tunnels en méthode traditionnelle, c’est-à-dire les extrémités de quais situées au-delà de l’emprise interne du puits. Les tunnels de la ligne 14, plus particulièrement, ont été creusés dans des terrains argileux, autour desquels se trouve une nappe d’eau souterraine. Nous avons donc mis en œuvre une méthode innovante, basée sur l’insertion de boulons créant un effet de voûte au niveau du sol.

Cette approche est atypique : on ne met d’habitude pas en place de boulons dans des terrains plastiques, qui plus est en présence d’une nappe d’eau. Cela s’apparente en quelque sorte à planter un clou dans un mur « savonneux », et engendre en outre un risque d’inondation. Après beaucoup de discussions, nous avons tout de même décidé de mettre en œuvre la méthode, mais en l’adaptant à ce contexte a priori défavorable… Cela n’avait, à ma connaissance, jamais été fait dans ce type de terrain.

Un autre aspect qui fait l’identité de ce projet est la conception mixte du puits, avec une paroi moulée provisoire de 64 cm d’épaisseur. « Provisoire », car sur la majeure partie de l’ouvrage, la poussée des terres est finalement reprise par le contre-voile périphérique réalisé du haut vers le bas du puits. Il s’agissait d’ailleurs de la meilleure solution pour optimiser les quantités de béton utilisé : le voile a été épaissi au fil de la descente et de l’augmentation de la pression des terres, ce qui n’est pas possible avec une paroi moulée. Cette solution était aussi nécessaire pour permettre de réaliser les quatre ouvertures liées à la pénétration des deux lignes de métro. Sans ce contre-voile, ces ouvertures auraient, en effet, fortement affaibli le caractère autostable du puits, et nécessité des renforts complexes.

^[1] Achèvement total avec ouverture de la L15 envisagé pour 2027.

^[2] Parc départemental des Hautes-Bruyères.

^[3] Éthylène tétrafluoroéthylène.

^[4] 1 808 m² de fils argentés en aluminium habillent le puits.