Surveillance GNSS des déformations sur le pont le plus haut 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 le pont le plus haut du monde. Derrière ce record, un programme complet de positionnement de précision et de surveillance structurelle a accompagné le projet, depuis le clavage de la travée principale pendant la construction jusqu’au monitoring 24 h/24 de l’ouvrage une fois ouvert à la circulation.

Les équipements de CHC Navigation ont contribué au suivi des opérations critiques de construction et à la sécurité de l’ouvrage. Des USV ainsi que des récepteurs CHCNAV GNSS RTK, ont également été utilisés pour mesurer la hauteur record du pont.

Un positionnement précis pour le clavage 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 précision extrême lors des opérations en hauteur. Pour répondre à cette exigence, un système intelligent de levage par câble et grue, basé sur le positionnement par satellite, a été mis en place.

CHCNAV a déployé la station de référence GNSS P5 ainsi que des récepteurs GNSS de surveillance intégrés, afin d’assurer un suivi millimétrique des variations de position en temps réel. Le système a permis de surveiller la hauteur des treuils de levage et la position des treuils de traction, fournissant aux équipes des données fiables pour l’ajustement de la position, le contrôle de l’alignement et l’assemblage précis des poutres. Ces informations ont contribué à réaliser le clavage de la travée principale selon des exigences élevées de précision et de qualité. Dans la gamme CHCNAV, ce rôle de surveillance est notamment assuré par le récepteur de surveillance GNSS et MEMS intégré H3, qui associe un module 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 sécurisée

En tant que pont suspendu enjambant un canyon profond et une rivière, le pont du canyon de Huajiang est exposé à long terme aux effets combinés de l’environnement, du vent, des variations thermiques et des cycles de charge. Identifier rapidement les anomalies de déformation et les risques structurels est essentiel pour garantir la sécurité de l’ouvrage pendant toute sa durée d’exploitation. Pour cela, l’autorité de gestion a installé dix récepteurs de surveillance GNSS CHCNAV sur des points critiques de l’ouvrage, notamment au milieu de la travée, sur les câbles principaux et sur les pylônes du pont

Les récepteurs suivent les bandes de fréquences des constellations GNSS et, grâce à l’identification intelligente des signaux et à la suppression adaptative des interférences, fournissent des mesures haute fréquence et haute précision. Ils permettent de suivre la flèche au milieu de la travée, l’inclinaison des pylônes, le déplacement des câbles principaux et le tassement des fondations. Grâce à leur indice de protection IP68, les récepteurs résistent aux conditions extérieures difficiles. Leur plage de fonctionnement de -40 à +85 °C leur permet de rester stables malgré les fortes variations de température dans le canyon, assurant ainsi une surveillance continue, 24 h/24, sans intervention humaine.

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 position, et tout mouvement de l’ouvrage 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, tout en assurant une mesure fiable sur plusieurs années.

Un récepteur GNSS de surveillance répond à ce défi de plusieurs manières. Il suit les signaux disponibles sur plusieurs constellations, ce qui renforce la redondance lorsque certaines zones du ciel sont obstruées et améliore la géométrie de positionnement. Il combine le traitement de phase de porteuse avec une station de référence, en l’occurrence la P5, afin que les positions soient déterminées par rapport à un repère stable. Cette approche permet d’atteindre un suivi de déplacement de niveau millimétrique.

Lorsqu’un capteur inertiel est intégré, comme dans le H3, le récepteur peut également contribuer à distinguer les mouvements structurels réels du bruit de signal à court terme. Il en résulte un enregistrement continu de quatre comportements clés surveillés par les ingénieurs sur les grands ponts :

• Déformation : Mouvement vertical du tablier au milieu de la travée sous l’effet des charges de trafic, du vent et des variations thermiques.

• Inclinaison : Mouvement angulaire des pylônes du pont, pouvant révéler une répartition inégale des charges ou des contraintes au niveau des fondations.

• Déplacement : Mouvement des câbles principaux, qui constituent des éléments porteurs essentiels d’un pont suspendu.

• Tassement : Mouvement vertical lent des fondations, pouvant indiquer des problèmes de sol, d’érosion ou de stabilité à long terme.

Comme les capteurs enregistrent ces valeurs en continu, et non uniquement lors d’inspections périodiques, le système de surveillance établit une référence du comportement normal de l’ouvrage. Tout écart par rapport à cette référence peut devenir un signal d’alerte précoce, bien avant que le changement ne soit visible lors d’une inspection manuelle. C’est l’un des principaux avantages d’une installation de monitoring permanente.

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 avec une précision irréfutable la distance verticale entre le tablier et la surface de l’eau. L’équipe de topographie du Premier Institut de topographie et de cartographie de la province du Guizhou a combiné le positionnement GNSS haute précision avec des USV, afin de répondre aux contraintes spécifiques d’un canyon en fort relief : contrôler la précision sur une dénivellation 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, l'USV APACHE 4, pesant seulement 13 kg, était suffisamment léger pour être transporté à pied jusqu’au point de mesure situé sous le pont. Grâce à son système de positionnement GNSS haute précision intégré, compatible avec les modes RTK et PPK, il a permis de capturer efficacement les données d’élévation de la surface de l’eau. Sur le tablier du pont, 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 les réflexions sur la surface de l’eau peuvent perturber la transmission des signaux GNSS et générer des effets de trajets multiples, qui représentent une menace importante pour la stabilité du positionnement. Équipé d’un système de positionnement par fusion de données multi-sources, le ViLi i100 contribue à identifier et à atténuer les effets de trajets multiples causés par le relief du canyon, les réflexions sur l’eau et l’obstruction par les montagnes. Cette approche renforce la cohérence et la fiabilité des mesures répétées. Après de multiples recoupements, la hauteur entre le pont et la surface de l’eau a été fixée à 626,01 mètres, confirmant la certification du Guinness World Records.

Récepteurs de surveillance CHCNAV pour les ponts et les infrastructures critiques

Les récepteurs utilisés sur le pont du canyon de Huajiang s’inscrivent dans la solution CHCNAV de surveillance des infrastructures et de suivi des déformations. Le récepteur de surveillance intégré H3 GNSS et MEMS est conçu pour ce type d’application : appareil étanche certifié IP68, il suit les signaux de plusieurs constellations GNSS, 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 repère stable, un réseau de récepteurs H3 permet de transformer un pont, un barrage, un talus ou une structure de grande hauteur en ouvrage instrumenté et surveillé en continu.

Pour la surveillance des déformations de ponts, la sécurité des barrages et réservoirs, le suivi des glissements de terrain et des pentes, ainsi que la surveillance du tassement des bâtiments de grande hauteur et des fondations, CHC Navigation fournit les récepteurs GNSS, les stations de référence et la solution de monitoring qui relie l’ensemble du système.

Le pont du canyon de Huajiang illustre la contribution de la surveillance GNSS continue à la sécurité des infrastructures critiques. Dans l’un des environnements structurels les plus exigeants au monde, le monitoring permanent permet de mieux comprendre le comportement de l’ouvrage, de détecter plus tôt les anomalies et de soutenir une exploitation plus sûre sur le long terme.

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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 des professionnels. Présente dans les secteurs du géospatial, de l’agriculture, du guidage d’engins et de l’autonomie, CHCNAV propose des technologies innovantes qui accompagnent les utilisateurs dans leurs opérations terrain et contribuent au progrès de l’industrie. Avec une présence mondiale dans plus de 140 pays et une équipe de plus de 2 200 professionnels, CHC Navigation est reconnue comme un acteur majeur du secteur géospatial et des technologies de positionnement. Pour plus d'informations sur CHC Navigation [300627.SZ], veuillez consulter le site : https://geospatial.chcnav.com/about/overview