Surveillance des déformations par GNSS sur le plus haut pont du monde

Situé à 626,01 mètres au-dessus du fleuve en contrebas, le pont du canyon de Huajiang, dans la province chinoise du Guizhou, a été certifié le 28 avril par le Guinness World Records comme étant le pont le plus haut du monde. Derrière ce record se cache un long programme de travaux de positionnement de précision. De la fermeture de la travée principale pendant la construction à la surveillance 24 heures sur 24 une fois le pont ouvert à la circulation, les équipements GNSS de CHCNAV ont contribué à la sécurité de l'ouvrage, et les navires de levé sans pilote ainsi que les récepteurs RTK de CHCNAV ont été utilisés pour mesurer la hauteur record elle-même.

Un positionnement précis pour une fermeture efficace de la travée principale

Au cours de la phase finale des travaux, la mise en place des poutres en treillis métalliques de grande portée a exigé une extrême précision lors des opérations en hauteur. Pour résoudre ce problème, un système intelligent de levage par câble et grue a été mis au point, s'appuyant sur le positionnement par satellite. CHCNAV a déployé la station de référence GNSS P5 ainsi que des récepteurs de surveillance GNSS intégrés CHCNAV, utilisant un positionnement au millimètre près pour suivre en temps réel la hauteur des treuils de levage et la position des treuils de traction. Ces données ont fourni aux équipes un soutien fiable pour l'ajustement de la position, le contrôle de l'alignement et l'assemblage précis des poutres, contribuant ainsi à la réalisation de la fermeture selon des normes de qualité élevées.
 

Dans la gamme CHCNAV, ce rôle de surveillance est assuré par le récepteur de surveillance GNSS et MEMS intégré H3, qui associe une carte GNSS multi-constellation à un capteur inertiel intégré pour le suivi en temps réel des déplacements.

Surveillance continue de l'état des structures pour une exploitation en toute sécurité

En tant que pont suspendu enjambant un canyon profond et une rivière, le pont du canyon de Huajiang est exposé à long terme à l'érosion environnementale et aux cycles de charge. C'est en identifiant rapidement les anomalies de déformation et les risques pour la sécurité que l'on garantit la sécurité de l'ouvrage pendant des décennies d'exploitation. Pour ce faire, l'autorité de gestion a installé dix récepteurs de surveillance GNSS CHCNAV aux points critiques de l'ouvrage : au milieu de la travée, sur les câbles principaux et sur les pylônes du pont.

Les récepteurs surveillent toutes les bandes de fréquences des constellations GNSS et, grâce à une identification intelligente des signaux et à une suppression adaptative des interférences, mesurent avec une grande précision et à haute fréquence la déviation au milieu de la travée, l'inclinaison de la tour, le déplacement du câble principal et le tassement des fondations. Grâce à leur indice de protection IP68, ils résistent aux conditions extérieures difficiles, et leur plage de fonctionnement de -40 à +85 °C leur permet de rester stables malgré les variations de température dans le canyon, assurant ainsi une surveillance continue et sans surveillance 24 heures sur 24.

Comment fonctionne la surveillance structurelle par GNSS

La surveillance structurelle par GNSS repose sur un principe simple appliqué avec une grande rigueur : un récepteur fixé à une structure transmet en continu sa propre position, et tout mouvement de la structure se traduit par une variation de cette position. Le défi technique consiste à détecter des mouvements de l'ordre de quelques millimètres sur une structure qui bouge elle-même sous l'effet du vent, de la circulation et de la dilatation thermique, et à le faire de manière fiable sur plusieurs années plutôt que sur quelques minutes.
 

Un récepteur GNSS de surveillance répond à ce défi de plusieurs manières. Il suit toutes les bandes de signaux disponibles sur plusieurs constellations, ce qui lui confère une redondance lorsqu’une partie du ciel est obstruée et améliore la géométrie de la solution de position. Il combine le traitement de phase de porteuse avec une station de référence, en l'occurrence la P5, de sorte que les positions sont déterminées par rapport à un repère stable plutôt qu'en termes absolus, ce qui porte la précision au niveau du millimètre. Lorsqu'un capteur inertiel est intégré, comme dans le H3, le récepteur peut également distinguer les mouvements structurels réels du bruit de signal à court terme. Il en résulte un enregistrement continu de quatre comportements clés que les ingénieurs surveillent sur tout grand pont :
 

• Déformation : le mouvement vertical du tablier au milieu de la travée sous l'effet de la charge de trafic et de la charge thermique.
   
• Inclinaison : le mouvement angulaire des pylônes du pont, qui révèle des problèmes de répartition inégale des charges ou de fondations.
   
• Déplacement : mouvement des câbles principaux, principaux éléments porteurs d'un pont suspendu.
   
• Tassement : mouvement vertical lent des fondations, pouvant indiquer des problèmes de sol ou d'érosion en profondeur.
   

Comme les capteurs enregistrent ces valeurs en continu plutôt que lors d'inspections périodiques, le système de surveillance établit une référence du comportement normal et signale tout écart par rapport à celle-ci. Une mesure qui s'écarte de la fourchette attendue devient un signal d'alerte précoce bien avant que le changement ne soit perceptible par un inspecteur, ce qui constitue l'avantage principal d'une installation de surveillance permanente par rapport aux seules campagnes d'inspection manuelles.

Un positionnement fiable dans un environnement de canyon difficile

Avant que le pont puisse être certifié comme le plus haut du monde, il fallait déterminer la distance verticale entre le tablier et la surface de l'eau avec une précision irréfutable. L'équipe de topographie du Premier Institut de topographie et de cartographie de la province du Guizhou a combiné un positionnement GNSS de haute précision avec des navires de levé sans pilote pour résoudre les problèmes de mesure spécifiques à un canyon en relief : contrôler la précision sur une dénivellation verticale extrême et travailler dans des conditions difficiles sur et autour de la structure.

Lorsque le niveau de l'eau a baissé et que le chenal s'est rétréci au point de rendre impossible le passage d'un bateau avec équipage, le bateau de levé sans pilote APACHE 4, pesant seulement 13 kg, était suffisamment léger pour que l'équipe puisse le transporter à pied jusqu'au point de mesure situé sous le pont. Grâce à son système de positionnement GNSS haute précision intégré prenant en charge les modes RTK et PPK, il a capturé les données d'élévation de la surface de l'eau avec efficacité et précision. Sur le tablier du pont au-dessus, le récepteur GNSS RTK ViLi i100 s'est connecté au réseau régional NTRIP pour implanter avec précision les points de levé correspondants.

L'environnement du canyon constituait le véritable test. Les vents violents, l'occultation par les montagnes et la réflexion sur la surface de l'eau perturbent tous la transmission du signal GNSS et provoquent facilement des erreurs de trajets multiples, ce qui représente la principale menace pour la stabilité du positionnement dans un tel environnement. Équipé d'un système de positionnement par fusion de données multi-sources, le ViLi i100 identifie et supprime les erreurs de trajets multiples causées par le relief du canyon, la réflexion sur la surface de l'eau et l'occlusion par les montagnes, garantissant ainsi la cohérence et la fiabilité des mesures répétées. Après de multiples recoupements des données, la hauteur entre le pont et la surface de l'eau a été fixée à 626,01 mètres, et la certification du Guinness World Records a été confirmée.

Récepteurs de surveillance CHCNAV pour les ponts et les infrastructures critiques

Les récepteurs utilisés sur le pont du canyon de Huajiang s'inscrivent dans le cadre plus large de la solution CHCNAV de surveillance des infrastructures et de suivi des déformations. Le récepteur de surveillance intégré GNSS et MEMS H3 est conçu précisément pour ce rôle : il s'agit d'un appareil étanche, certifié IP68, qui suit les signaux de plusieurs constellations, intègre un capteur inertiel pour une capture stable des déformations et fonctionne de manière autonome sur une large plage de températures. Associé à une station de référence GNSS P5 servant de référence, un réseau de ces récepteurs transforme un pont, un barrage, un talus ou un gratte-ciel en un ouvrage surveillé en continu.
 

Pour la surveillance de la déformation des ponts, la sécurité des barrages et des réservoirs, la surveillance des glissements de terrain et des pentes, ainsi que les travaux de tassement des immeubles de grande hauteur et des fondations, CHCNAV fournit les récepteurs GNSS, les stations de référence et la solution de surveillance qui les relie. Le pont du canyon de Huajiang est l'un des projets de ce programme en cours, et une preuve exigeante de ce que la surveillance GNSS continue peut apporter aux structures les plus extrêmes au monde.

____

À propos de CHC Navigation

CHC Navigation (CHCNAV) développe des solutions avancées de cartographie, de navigation et de positionnement conçues pour améliorer la productivité et l'efficacité. Au service de secteurs tels que le géospatial, l'agriculture, le contrôle des machines et l'autonomie, CHCNAV propose des technologies innovantes qui donnent les moyens d'agir aux professionnels et favorisent le progrès de l'industrie. Avec une présence mondiale couvrant plus de 140 pays et une équipe de plus de 2 200 professionnels, CHC Navigation est reconnue comme un leader dans le secteur géospatial et au-delà. Pour plus d'informations sur CHC Navigation [Huace:300627.SZ], veuillez consulter le site : https://geospatial.chcnav.com/about/overview