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La découverte des thermes
En 1835, la présence d'un établissement thermal fut mise en évidence par les travaux opérés dans la rue de la Petite Cité, aujourd'hui rue des Romains. Dix années plus tard, le creusement des fondations de l'école catholique de garçons au 17 de cette même rue mit au jour une abside et un hypocauste. Cette observation sera confirmée lors des fouilles de 1993. A proximité, aux numéros 15 et 15a de la même rue, Charles Mathis mena une fouille en 1913 mettant au jour un hypocauste, quelques fragments de baignoire et des monnaies du IIIe siècle ap. J.-C. Il publia cette découverte, localisée à l'ouest et dans le prolongement des structures dégagées en 1993. En 1955, on observa un mur romain sur une longueur de 50 à 60 m longeant cette rue de la Petite Cité ou rue des Romains, à partir de la gendarmerie jusqu'au garage Groll. Devant l'école de garçons, ce mur servait de contrefort à une voûte en briques d'une hauteur de 80 cm. Les débris de briques noircies mélangés à la terre noire, de la cendre et de la suie, font penser à un four qui aurait servi à chauffer l'eau des thermes. Cette observation situe approximativement le mur sud des bâtiments thermaux. De plus, le foyer dont il est question semble correspondre au système de chauffe avec son praefurnium desservant le tepidarium du complexe thermal. Cette installation de chauffe date des réaménagements liés au second état de cette partie des thermes, caractérisé par la reprise de l'hypocauste séparé en deux unités de chauffe.
La typologie des thermes
Il apparaît que les vestiges de l'établissement thermal constituent l'extension la plus orientale des installations. D'un point de vue typologique, le bâtiment appartient à la catégorie des thermes dits allongés : Reihentyp, où les différentes pièces sont disposées en enfilade, selon un itinéraire rétrograde allant de l'apodyterium au frigidarium, puis au tepidarium, pour finir avec le caldarium. Ce type de plan, qui apparaît à Donnestetten à la fin du Ie siècle, s'impose au long des IIe et IIIe siècles. Répandu dans les castra du limes rhénan, on le trouve également dans les thermes publics de Kögen ou Rottweil. A Niederbronn, l'évolution des bâtiments présente trois états successifs. Le premier, daté de la première moitié du IIe siècle, est caractérisé par la succession des différentes salles et l'adjonction d'une abside. Le second état, réalisé dans la deuxième moitié du IIIe siècle, se distingue par l'ajout d'une piscine froide sur la face nord, à hauteur du frigidarium. Le troisième état consiste en une salle tout en longueur, s'individualisant par son appareillage et une construction relativement médiocre. Sa réalisation se situe selon toute vraisemblance dans la première moitié du IVe siècle, à l'époque de Constantin, où la station thermale témoigne d'un léger rétablissement lié à la proximité de Trèves, alors capitale de l'Empire.