Une solution de surveillance intelligente assure la sécurité autoroutière pendant la construction d'une ligne ferroviaire

Author: Megan Hanssen est directrice marketing produits chez Leica Geosystems, une division d'Hexagon, Simon Hall est directeur marketing contenu & distribution chez Leica Geosystems, une division d'Hexagon, Craig-Lee Holt est un spécialiste des solutions de surveillance et de creusement de tunnels chez Leica Geosys- tems, une division d'Hexagon.

Dans le cadre des projets de transport importants exécutés dans l'ensemble du Royaume-Uni, la surveillance d'infrastructures voisines pour détecter des déformations est essentielle pour garantir la sécurité et une exploitation continue. Pendant le creusement du tunnel de la ligne ferroviaire à grande vitesse HS2 sous l'autoroute M25 près de Londres, SOCOTEC UK – un prestataire de services d'essai, de contrôle et de certification – a surveillé avec succès l'autoroute très fréquentée et difficile d'accès. À cet effet, SOCOTEC a utilisé une solution de Leica Geosystems dotée d'une fonctionnalité de numérisation laser 3D automatisé et un ensemble d'autres techniques de surveillance.

TRAIN À GRANDE VITESSE, AUTOROUTE CRUCIALE ET DÉFI DE SURVEILLANCE

Le premier chemin de fer en Grande-Bretagne a été inauguré en 1930 et a révolutionné le transport. Près de deux siècles plus tard, les voyageurs au Royaume- Uni continuent à circuler sur des voies posées durant l'ère victorienne. Le développement d'infrastructures ferroviaires est resté à la traîne face à la demande d'établissement de nouvelles lignes et de liaisons inter-régionales plus rapides. La voie ferrée pour trains à grande vitesse High Speed 2 (HS2), actuellement en construction au Royaume-Uni, permettra de réduire ces problèmes en reliant les principaux aéroports et villes pour connecter davantage les plus grandes régions économiques britanniques.

La construction de cette voie ferrée étendue entre de grandes métropoles comme Londres, Birmingham et Manchester, exige la réalisation d'un tunnel susceptible d'interrompre le trafic existant et de déformer les voies routières situées au-dessus. Le creusement du tunnel sous l'autoroute M25 présentait un tel risque. Cette autoroute nationale stratégique est empruntée quotidiennement par plus de 250 000 véhicules sur une section longue d'environ 188 kilomètres. La construction de deux tunnels séparés sous cette infrastructure a conduit National Highways, une entreprise publique chargée de la maintenance de la M25, à demander une solution de surveillance garantissant la sécurité des voyageurs et évaluant l'intégrité structurelle de l'axe routier pendant l'exécution du projet.

La surveillance de cette autoroute a cependant posé des problèmes : fortement fréquentée en continu, cette voie n'offrait qu'un accès limité aux zones de surveillance et ne pouvait pas être condamnée pour la collecte de données pendant les périodes de construction. En même temps, il n'était pas pertinent d'installer des prismes sur la surface de la route, où ils risquaient d'être détruits par les véhicules lourds ou le trafic et de devoir être placés ailleurs.

SOCOTEC UK, LE LEADER DU SECTEUR, RELÈVE LE DÉFI

À cet effet, Align – la co-entreprise chargée de réaliser 21,6 km de l'infrastructure ferroviaire, y compris les doubles tunnels d'une longueur de 16,04 km sous la M25 – a fait appel aux experts en surveillance chez SOCOTEC UK. Ce prestataire de services d'essai, d'inspection et de certification multisectoriels s'est spécialisé dans la surveillance géotechnique et structurelle et possède 30 ans d'expérience dans le traitement de grands projets de génie civil, comme la modernisation de la gare Victoria à Londres.

L'entreprise SOCOTEC UK a non seulement étudié la faisabilité en termes d'accès et d'installation d'équipements, mais a aussi cherché à limiter le plus possible l'interruption du trafic et, ce qui est plus important encore, à assurer la sécurité des usagers de la M25 et celle de sa propre équipe pendant les travaux effectués le long de l'autoroute. C'est pourquoi elle voulait une solution ne nécessitant qu'une installation minimale sur la surface de la route, une mise en place réduite d'instruments à proximité des travaux de terrassement et un système de surveillance apte à être entièrement télécommandé et à fonctionner de façon autonome en continu, et cela, pendant plusieurs années.

Engagée dans l'innovation numérique, SOCOTEC UK a saisi cette opportunité pour appliquer les fonctionnalités de numérisation 3D et d'automatisation proposées par les solutions de surveillance de Leica Geosystems.

ANALYSE DES CORRECTIFS : UNE SOLUTION NON INTRUSIVE DE LEICA GEOSYSTEMS

La configuration de surveillance sur mesure a été conçue en concertation avec SCCS, un membre d'Hexagon, et le distributeur leader d'équipements Leica Geosystems au Royaume-Uni. L'équipement intégrait de nombreuses fonctions automatisées, comme l'analyse des correctifs, l'imagerie, le calage à l'horizontale d'instruments et la création de rapports.

« Nous avons choisi SCCS pour obtenir le matériel, le logiciel et l'assistance nécessaire dans l'installation d'un système capable d'effectuer avec précision des scans de petits lots, des mesures sur des prismes et des levés de points sans réflecteur », explique Jeff Foggo, chef de projet senior chez SOCOTEC UK..

Pour résoudre les problèmes d'accès et d'interruption, SOCOTEC UK a opté en faveur d'une solution de surveillance unique, non intrusive, appelée « patch scanning », qui se base sur la numérisation 3D et un logiciel de surveillance automatisée pour générer des données et des analyses. La combinaison du logiciel GeoMoS et du scanner laser de haute précision de la station MS60, acquérant des milliers de points par seconde, a permis de réduire le nombre de cibles réfléchissantes ou de prismes installés et de surveiller même les zones les plus difficiles d'accès. Cette solution a diminué les interruptions du trafic pendant l'installation et l'exploitation, a évité d'exposer l'équipe de SOCOTEC UK à des risques sur le terrain et a garanti la sécurité des usagers de la route.

SOCOTEK UK a recueilli des données de mesure de référence 12 mois avant le début des excavations pour déterminer les mouvements habituels de la surface de la route. Pendant cette période, la MS60, installée sur un socle haut pour une visibilité optimisée, a scanné de petites zones, dénommées « patchs », à des intervalles déterminés avec un espacement de 20, 40 et 60 mètres. D'autres réseaux de mesure incluaient des prismes placés sur le dessus de talus ainsi que de nombreux points sans réflecteur sur des structures. Des prismes additionnels avaient été installés comme références dans des zones stables.

L'utilisation de techniques hybrides avec des MultiStations a permis à SOCOTEK UK d'optimiser son installation de surveillance et d'obtenir des mesures fiables. Le logiciel GeoMoS a comparé les mesures avec des valeurs de référence de ligne de base pour détecter des déformations et envoyer des notifications aux intervenants clés lorsque les mouvements dépassaient les seuils de tolérance.

AUTOMATISATION ADDITIONNELLE POUR UNE SURVEILLANCE EN CONTINU

En complément des scans, SCCS a recommandé d'augmenter le niveau d'automatisation du projet à l'aide de l'imagerie pour réduire les déplacements sur le site. L'accès à distance à des vidéos en direct et à des images fixes des caméras intégrées dans la MS60, a permis de traiter facilement toute question relative à la mesure de données et d'effectuer des vérifications immédiates.

Les capteurs de mesure intelligents des MS60 et TM50 ont été commandés de façon centralisée par GeoMoS et ont utilisé des sources d'énergie sur mesure avec une alimentation de secours pour assurer une surveillance continue. En outre, comme les instruments étaient installés à des endroits éloignés et pouvaient être affectés dans leur stabilité, SOCOTEC UK devait s'assurer que les stations totales restaient calées à l'horizontale. Connecté via ComGate20, GeoMoS a actionné à distance et sans intervention humaine l'embase autocalante AD12 pour chaque station totale, avant tout cycle de mesure, afin de garantir la qualité des résultats et de réduire la maintenance sur le terrain.

Mais SCCS a fourni bien plus que les instruments et les logiciels. Ce prestataire a aussi organisé une formation à distance et sur le site pendant l'exploitation et transmis le programme de surveillance.

PROTECTION CONSTANTE DU MATÉRIEL DE SURVEILLANCE CONTINUE

Pour protéger le précieux équipement sur le terrain, SOCOTEC UK a monté les instruments dans des cages sécurisées et installé le système antivol et de localisation Leica LOC8. LOC8 permet un géorepérage, une transmission d'alertes personnalisées via SMS, un suivi et un verrouillage des instruments. Lorsque trois instruments ont été volés sur le site, SOCOTEC UK a été en mesure de fournir des informations de suivi à la police locale qui a réussi à récupérer le matériel volé d'une valeur d'env. 138 000 EUR. Une fois restitués, les instruments ont fait l'objet d'une inspection, d'une maintenance et d'un contrôle qualité par SCCS avant de regagner le site pour reprendre la surveillance le plus rapidement possible.

RÉSULTATS DU SYSTÈME DE SURVEILLANCE INNOVANT

La solution de surveillance Leica Geosystems utilisée par SOCOTEK UK a permis d'exploiter la M25 de la manière habituelle pendant le creusement des tunnels, en évitant une restriction problématique de la circulation dans le cadre de ce projet d'amélioration du transport.

« En coopération avec SCCS, nous avons réalisé une surveillance horaire fiable de la M25 et de l'environnement pendant le passage de deux tunneliers sous l'autoroute, le long de la voie ferrée HS2 », indique Jeff Foggo.

« Avoir l'occasion de fournir un système de surveillance innovant sur l'une des sections les plus fréquentées de l'infrastructure autoroutière au Royaume-Uni, a été et reste une expérience gratifiante. Les données obtenues ont montré que le système de surveillance était le bon choix : l'équipement a enregistré d'une manière fiable les faibles mouvements générés par le creusement des tunnels et toutes les parties prenantes, entre autres National Highways, ont reçu l'assurance qu'elles attendaient. »

Des experts en surveillance ont utilisé un système d'auscultation automatisée pour maintenir en service une grande autoroute au Royaume-Uni pendant la construction d'une voie ferrée en dessous. Pour assurer la sécurité des usagers et maintenir les routes exploitables, les données de déformation ont été collectées de façon autonome et continue avec une station totale dotée d'une fonctionnalité de numérisation 3D. Elles ont ensuite été analysées en mode automatique par un logiciel de surveillance, qui envoyait en plus des notifications et rapports automatisés aux parties prenantes.