Inspection des piles d'un pont submergé à l'aide du véhicule sous-marin autonome (USV) Apache 4 et du sondeur multifaisceaux HN-400M

Au niveau d’un passage à niveau très fréquenté enjambant la rivière Huaihe, une équipe de prospection devait inspecter les fondations sous-marines des piles du pont, mesurer l’érosion et l’envasement autour de celles-ci, et cartographier le lit de la rivière en amont et en aval, le tout sans mettre à l’eau un bateau avec équipage dans un chenal à forte circulation. Elle a réalisé ces relevés à l'aide du navire de surface sans pilote CHC Navigation Apache 4, équipé d'un sondeur multifaisceaux HN-400M, et a transformé les relevés en une image tridimensionnelle complète du lit de la rivière. Voici comment cette campagne de relevés s'est déroulée.

Le site : les piles d'un pont ferroviaire sur la rivière Huaihe

La zone d'étude se situe au niveau du pont ferroviaire sur la rivière Huaihe, à Bengbu, dans la province d'Anhui. La mission était clairement définie : inspecter les piles du pont situées sous le niveau de l'eau, mesurer l'érosion et l'envasement autour de chaque pile, et réaliser un levé topographique du lit de la rivière en amont et en aval du pont. Il était nécessaire de disposer d'un relevé précis de la configuration du lit de la rivière sur toute la portée du pont afin d'évaluer l'état des fondations.

Le défi : inspecter les jetées à partir d'un bateau avec équipage

Dans ce contexte, la réalisation de l'étude à partir d'un navire avec équipage a soulevé trois problèmes :
 

• Le trafic maritime intense sur le chenal fait que les opérations avec équipage à proximité des jetées constituent un risque pour la sécurité de la navigation.
   
• Un grand bateau ne peut pas s'approcher suffisamment des jetées pour recueillir des données détaillées au niveau des fondations.
   
• Il n'y a pas de quai adapté sur le site, ce qui limite les lieux où un navire avec équipage peut être mis à l'eau et opérer.
   

L'équipe avait besoin d'une plateforme compacte et très maniable, capable d'opérer en toute sécurité au milieu du trafic, de s'approcher au plus près des jetées et d'être mise à l'eau depuis la rive sans quai.

La solution : l'USV Apache 4 équipé du système multifaisceaux HN-400M

L'équipe a associé l'Apache 4, un navire de surface sans pilote compact et entièrement électrique, au HN-400M, un échosondeur multifaisceaux léger à double fréquence. De petite taille et très maniable, ce navire de surface sans pilote peut s’approcher au plus près des fondations du pont pour recueillir des données détaillées ; sa conception compacte permet en outre à l’équipe de le mettre à l’eau et d’effectuer des relevés depuis la berge, sans avoir besoin d’un quai dédié. Un radar d'évitement d'obstacles à ondes millimétriques permet au navire d'éviter automatiquement les bateaux qui passent, tandis que des caméras embarquées permettent à l'opérateur de surveiller l'équipement en temps réel, garantissant ainsi la sécurité des relevés dans un chenal très fréquenté.
 

Le HN-400M combine un fonctionnement à 400 kHz et 550 kHz avec la technologie FM CHIRP : le mode 550 kHz permet ainsi de capturer des détails en haute résolution dans les eaux peu profondes autour des piles, tandis que le mode 400 kHz améliore la pénétration dans les eaux plus profondes et plus troubles. Une IMU intégrée de 0,03° assure une compensation de mouvement en temps réel, une bande de balayage de 145° couvre jusqu’à six fois la profondeur de l’eau en un seul passage, et avec ses 3,5 kg, le capteur est suffisamment léger pour permettre un déploiement rapide sur un USV. Ensemble, la plateforme et le capteur permettent d’obtenir une couverture dense du lit de la rivière, de l’ordre de 5 000 points par mètre carré avec un espacement des points inférieur à 0,03 m, plutôt qu’une série de mesures ponctuelles.

Sur le terrain : levé autonome pour obtenir un nuage de points 3D

Le déroulement des opérations était simple. L'équipe a planifié les lignes de levé en fonction de la profondeur de l'eau dans la zone et a laissé l'Apache 4 les parcourir de manière autonome, tandis que le HN-400M enregistrait une bande continue de sondages sur le lit de la rivière. Les sondages ont ensuite été convertis en un nuage de points tridimensionnel de la zone d'étude, fournissant ainsi un modèle complet du lit et des structures qui s'y trouvent.

Résultat : une vue sous-marine complète des jetées

À partir du nuage de points tridimensionnel, le relevé a fourni quatre types de résultats concernant le pont et le chenal :
 

• L'état sous-marin des piles du pont, avec l'érosion et l'envasement autour de chaque fondation.
   
• L'état d'envasement du lit, utile pour planifier et contrôler le dragage du cours d'eau.
   
• La répartition des matériaux dragués et déposés ainsi que du sable fluvial sur l'ensemble de la zone d'étude.
   
• L'emplacement des obstacles subaquatiques susceptibles d'affecter la sécurité de la navigation dans le chenal.

Dans quels autres cas cela s'applique-t-il ?

Cette même approche s'applique également à d'autres travaux de génie civil et d'aménagement des cours d'eau. Elle convient à l'inspection des fondations sous-marines des ponts routiers et ferroviaires, à l'entretien des voies navigables et aux levés de dragage, ainsi qu'à l'inspection des ouvrages portuaires et des quais, partout où des données sous-marines détaillées sont nécessaires dans des eaux très fréquentées, peu profondes à proximité d'ouvrages ou difficiles d'accès pour un bateau avec équipage.

Comparaison rapide entre un navire avec équipage et l'USV Apache 4

Pour les équipes qui prévoient de réaliser des levés bathymétriques côtiers et structurels, la gamme étendue de solutions de levés maritimes proposées par CHC Navigation comprend des plateformes USV et des charges utiles multifaisceaux destinées aux travaux hydrographiques et bathymétriques.

____

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], rendez-vous sur : https://geospatial.chcnav.com/about/overview