Comment inspecter les puits de ventilation profonds de 700m sur le tunnel du Fréjus ? Retour sur une mission d’exception, réalisée avec des méthodes innovantes par les équipes SITES.
Le Tunnel du Fréjus relie via une galerie de 12,9km l’Italie et la France entre Modane et Bardonecchia. Mis en service en 1980, cet ouvrage est le 9ème tunnel routier le plus long au monde. Il capitalise un trafic de plus de 1,5 million de véhicules par an ce qui en fait un point de passage international clé en Europe. La SFTRF et son homologue italienne, la SITAF, ont en charge l’exploitation du tunnel. Dans le cadre de sa mission d’exploitation, la SFTRF a donc missionné une entreprise spécialisée en auscultation d’ouvrage de Génie Civil pour réaliser l’inspection de quatre puits de ventilation. Ces puits assurent la circulation de l’air frais et de l’air vicié. SITES a mis à profit les capacités de sa gamme de service d’inspection ScanTubes® pour répondre aux problématiques de l’exploitant et remplir cette mission.
Des ouvrages exceptionnels présentant des problématiques d’inspections uniques.
Les puits de ventilation situés de part et d’autre de la frontière présentent des caractéristiques techniques et d’exploitations contraignantes :
– Côté Français, une tête de puits en altitude à 1950m avec un accès par une route de montagne ;
– l’absence de dispositif lumineux ;
– Un puit vertical d’une profondeur de 700m. Ce puit est divisé en deux par un voile béton pour assurer la circulation de l’air frais et de l’air vicié indépendamment.
– Côté Italien, Une tête de puits en altitude à 1750m et 2 ouvrages distincts (air frais et air vicié) d’une longueur d’environ 700m et inclinés à 45°.
– Les inspections doivent donc être réalisées sur 4 tubes distincts (2 côté Français et 2 côté italien) ;
– Afin de rendre possible l’accès et d’assurer la sécurité du personnel lors des interventions, le système de ventilation est coupé, ce qui implique de réduire le trafic. Les créneaux d’intervention sont par conséquents limités entre minuit et 3h du matin lors de fermeture complète du trafic ou entre minuit et 5h lors de fermeture partielle (trafic alterné).
Accès tête de puit côté français
La gamme de service ScanTubes® pour répondre à de fortes contraintes.
La gamme de service ScanTubes® a pour but d’automatiser la numérisation d’ouvrages linéaires en vue de réaliser des diagnostics. Pour cette opération, une version dédiée aux ouvrages verticaux a été déployée. Une nacelle équipée de 10 appareils photos industriels commandés par une centrale d’acquisition réalisent des prises de vue à intervalle régulier. Des capteurs de positionnement complètent ce dispositif. Le déploiement par les équipes d’inspection permet ainsi de réaliser une couverture photo exhaustive et haute résolution de l’ensemble du linéaire parcouru. Le système a été déplacé via un treuil disposé en tête de puits. Le treuil est conçu pour assurer la stabilité du système de prise de vue et éviter toute rotation du système de prise de vue. La vitesse de descente de l’appareil est limitée à 0.5m/s pour assurer un recouvrement optimal entre les images permettant les post-traitements nécessaires à l’analyse. Un flash positionné sous la nacelle assure l’éclairage nécessaire lors de chaque prise de vue.
Le service ScanTubes® réduit considérablement le temps nécessaire à la visite d’un ouvrage. En l’occurrence, les équipes d’intervention n’ont eu besoin que du créneau de fermeture de 5h pour réaliser l’inspection d’un puit. Ce temps est 3 à 4 fois inférieur au temps nécessaire pour réaliser une telle intervention avec des moyens classiques conventionnels, comme des cordistes. Au vue des contraintes qui pèsent sur le trafic international routier dans le tunnel du Fréjus et du coût de fermeture complet ou partiel d’un tel actif, toute minute de gagner est précieuse. Surtout, l’inspection avec des outils robotisés dans de telle condition représente un gain significatif en matière de réduction de l’exposition du personnel à des situations dangereuses.
Le sommet du puit et le ScanTubes® paré pour la descente
Afin de compléter la captation de données, un drone (modèle ELIOS® conçu par FLYABILITY) dédié à l’inspection d’espaces confinés a été utilisé. La cage de protection du drone permet en effet de voler au contact des parements du puits de ventilation et de réaliser ainsi des prises de vue (vidéo) haute résolution. Les premiers 50m ont été visités depuis le pied du puits de ventilation avec cette méthode complémentaire. L’équipe est composée d’un pilote de drone et d’un expert Génie Civil afin d’orienter les investigations et de contrôler que la qualité des images est suffisante pour une analyse approfondie au bureau. Moins d’une dizaine de vols sur une durée totale de 2h ont été nécessaires pour réaliser les visites.
Cette intervention démontre que ce type d’outil permet de s’affranchir de la mise en place d’échafaudage ou du déploiement de cordiste qui nécessiteraient un arrêt prolongé de l’installation et des mesures de sécurité extrêmement contraignante.
Le drone en action depuis le pied du puit
La valorisation des données visuelles par traitement d’image
Les données acquises sont traitées au bureau. Le but : générer un clone numérique de l’ouvrage à partir duquel un inspecteur repère, mesure et émet un avis sur tous les désordres apparents de l’ouvrage. Le traitement d’image permet de réassembler l’ensemble des images HD prises à 360°. Cet assemblage fait appel à des traitements par photogrammétrie et aux données de géoréférencement pour créer une orthophotographie des puits de ventilation.
Le clone numérique permet ensuite à un inspecteur de détecter des fissures de l’ordre de 0.3mm avec une précision de positionnement absolue inférieure au centimètre. L’inspecteur numérise tous les désordres visibles et alimente une base de données qui servira à l’émission d’un avis sur l’état de santé de l’ouvrage et éventuellement prévoir des travaux. Le support numérique offre la possibilité de retourner sur les désordres de manière illimitée. Des avis complémentaires peuvent être donnés si l’inspecteur souhaite une confirmation par un second expert. Ce type d’échange d’information n’est pas possible lors d’intervention physique où seuls les défauts repérés durant la visite sont pris en comptes.
Extrait orthophoto, support pour réaliser l’inspection
En conclusion, la réalisation de l’inspection avec le service ScanTubes® dans le tunnel du Fréjus fait apparaître plusieurs avantages :
– La rapidité de réalisation des prises de vue photos. Le coût d’immobilisation d’un ouvrage clé dans le trafic transfrontalier est ainsi fortement réduit et maîtrisé.
– La possibilité de suivre l’évolution de désordre dans le temps grâce à la précision des mesures et du positionnement ;
– Un accroissement de la qualité de la détection des désordres. Car l’inspection proprement dite n’est pas réalisée in-situ avec la pression des contraintes d’exploitation et des créneaux de fermeture. Pour le tunnel du Fréjus, il faut imaginer la charge que représente la détection de fissure à plusieurs centaines de mètre du sol dans un environnement complètement sombre.
– L’archivage numérique qui permet un retour illimité sur les défauts ou sur une zone douteuse ;
– La visite de certaines parties de l’ouvrage grâce à un drone dédié à des opérations en milieu confiné. Cette méthodologie complémentaire permet l’obtention d’image haute résolution et selon plusieurs points de vue. La facilité de déploiement (moins de 15min) et le temps d’acquisition de donnée réduit considérablement le temps d’immobilisation de l’ouvrage
– La constitution d’une base de données sur la vie de l’ouvrage qui pourra être mise à profit dans le cadre de projet de recherche ou d’exploitation de logiciel de détection automatique.
– La durée et le mode d’inspection par ScanTubes® permet de réduire l’exposition du personnel à des situations dangereuses.
