Cet article décrit la mise en œuvre d’un dispositif de Structural health monitoring (SHM) par Sites afin de surveiller l’état du viaduc de Millau lors des travaux de réfection de la chaussée.
Contexte, problématique à résoudre, attentes de l’exploitant :
Dans le cadre des travaux de réfection de la couche de roulement du Viaduc de Millau, le concessionnaire CEVM a souhaité la mise en œuvre d’un monitoring renforcé du tablier afin de fournir une aide à la décision lors de la réalisation des travaux par Eiffage Route.
Le tablier du Viaduc de Millau, entièrement constitué d’acier, est très souple, continu sur près de 2500 m et solidaire des piles via des câbles de clouage. L’application de l’enrobé à 180 °C aurait pu entrainer d’importantes déformations et contraintes si des précautions n’avaient pas été prises.
Par ailleurs, afin de maintenir la circulation, les travaux ont été réalisés par demi-chaussée en basculant le trafic à double sens sur l’autre demi-chaussée.
Un gradient de température transversal était donc attendu entre la zone de travaux et la zone circulée ; ce qui aurait également pu créer des tensions, notamment au niveau des appuis.
Afin de limiter l’effet des travaux sur l’ouvrage et en particulier aux extrémités, l’application de l’enrobé a été morcelée en quatre zones : 200 m environ sur les travées d’extrémités et environ 1000 m pour les deux autres zones. Et un système de monitoring complémentaire au système permanent du viaduc a donc été mis en œuvre.
L’objectif du monitoring était de fournir des données en temps réel à l’entreprise. Ce qui permettait d’ajuster les cadences d’application afin de respecter les seuils déterminés par le bureau d’étude. Deux principaux indicateurs ont été retenus suite aux analyses croisées lors de la période de préparation, et à des essais réalisés lors de la mise en œuvre d’une planche d’essai en mai 2022 :
- La température dans les différentes parties du tablier et notamment l’écart Est/Ouest ;
- Les déplacements du tablier sur appuis et à mi-travée, notamment le déplacement transversal (perpendiculaire à l’axe de l’ouvrage).
En plus de ces indicateurs, les déplacements aux niveaux des deux joints de chaussée ont également été surveillés en complément.
Solution mise en œuvre par Sites :
Afin de réaliser le suivi des travaux, 51 sondes de températures de type PT100 ont été utilisées. Ces sondes ont été fixées sur des supports aimantés permettant ainsi de les déplacer simplement au fil de l’avancée des travaux. Pour chaque phase de travaux, ce sont donc trois sections de tablier qui étaient suivie à l’aide de 17 sondes chacune.
Tous les capteurs d’une section instrumentée étaient reliés à un coffret de regroupement équipé d’une centrale d’acquisition réalisant une mesure toutes les 30 secondes. Les mesures étaient envoyées en permanence au poste de contrôle via un routeur.
Les mesures de contrôle des déplacements du tablier ont été réalisées via quatre systèmes de surveillance robotisés (deux placés aux extrémités au niveau des culées C0 et C8 et deux sur des têtes de piles P3 et P5). Chaque système de surveillance robotisé est constitué d’un tachéomètre de précision asservi via un coffret de mesure et de traitement. Les tachéomètres visaient des prismes situés sur le tablier ainsi que des prismes de référence (au sol ou en pied des piles). De par sa taille exceptionnelle, l’ouvrage a nécessité la réalisation de visées parfois très longues (jusqu’à 500 m environ) et donc une adaptation des méthodes habituellement utilisées avec ce genre de surveillances. Un cycle de mesure était effectué toutes les 2 à 3 minutes et les données transmises au poste de contrôle sur le logiciel de supervision Simon-e Live®.
L’ensemble des mesures provenant des différents systèmes :
- Mesure des sections de température ;
- Mesures des déplacements ;
- Mesures du système de monitoring permanent du viaduc.
était rapatrié de façon continue (rafraichissement toutes les 30 secondes à 3 minutes) sur le poste de supervision situé dans les bureaux du chantier :
Résultats obtenus :
Les travaux se sont déroulés en deux phases distinctes :
- Mise en œuvre de l’enrobé dans les sens 1 (Nord-Sud) du 12 au 19 septembre 2022
- Mise en œuvre de l’enrobé dans le sens 2 (Sud-Nord) du 4 au 7 octobre 2022
Durant toute la durée d’application, une équipe Sites était présente afin d’assurer la supervision des mesures et le déplacement des capteurs au fil de l’avancement.
Les seuils de suspension des travaux qui avaient été fixés n’ont jamais été atteint, mais les effets des travaux sont clairement visibles sur les exemples de courbes ci-dessous.
