Améliorer la sécurité de la surveillance de la construction des tunnels du métro
Défi
La construction de tunnels est une affaire minutieuse. D'énormes tunneliers (TBM) creusent la terre, enlèvent le sol et posent des segments d'arceaux en béton préfabriqué dans leur sillage pour empêcher le toit de s'effondrer. Même avec les arceaux en place, le tunnel est un endroit potentiellement dangereux. Les ingénieurs n'ont aucun moyen de savoir si un segment de béton va céder tant qu'ils n'ont pas installé un équipement de surveillance capable de vérifier les contraintes et les déformations.
L'installation de cet équipement met en danger la sécurité des ingénieurs, en particulier s'il y a des vibrations à l'horizon, de sorte que le tunnelier doit faire une pause pendant des heures pendant que l'installation a lieu. Cela ralentit la construction du tunnel et en augmente le coût. En travaillant sur la ligne 18 du métro Grand Paris Express en France, les experts de la société de conseil en structure Sixense ont décidé qu'il devait y avoir une manière plus intelligente d'installer l'équipement de surveillance des tunnels et ont travaillé avec Worldsensing sur une nouvelle approche révolutionnaire.
Solution
Au lieu d'installer des équipements de surveillance dans le tunnel après la pose du revêtement, ont pensé les experts, pourquoi ne pas intégrer les dispositifs dans le revêtement lui-même ? Les segments de béton installés par le tunnelier sont préfabriqués hors site, ce qui facilite l'intégration des capteurs. À cette fin, Worldsensing a mis au point une version spéciale de son enregistreur de données à cinq canaux à fil vibrant, enfermé dans un boîtier en polymère robuste qui peut être enfoncé directement dans le béton.
Tous les composants électroniques de l'unité sont protégés par une résine isolante, seules les connexions USB de l'appareil restant ouvertes à des fins de configuration. Les enregistreurs de données sont alimentés par des batteries qui peuvent durer jusqu'à dix ans sans nécessiter d'entretien. L'ensemble de l'unité est placé dans le béton, à l'intérieur d'une enceinte externe en mousse, pour affleurer la surface du revêtement du tunnel.
Atouts
Les enregistreurs de données sont connectés en toute sécurité à des capteurs à fil vibrant tels que des jauges de contrainte ou des cellules de pression et commencent à fournir des informations utiles dès leur installation, aidant ainsi les experts à évaluer la résistance structurelle de chaque segment de béton, même pendant le durcissement. Pendant la construction, l'équipement est installé dans le cadre du processus de revêtement du tunnel, ce qui évite tout retard dans les opérations et tout risque pour les ingénieurs.
Au départ, chaque enregistreur de données peut envoyer des signaux à une passerelle installée jusqu'à 100 m de distance dans la tête du tunnelier, ou ailleurs dans le tunnel, ce qui permet d'avoir une vision quasi instantanée et en temps réel de la stabilité structurelle dès que le revêtement est fixé en place. Et dès que le tunnelier se trouve à plus de 100 m d'un capteur, les interférences diminuent et les enregistreurs de données peuvent communiquer avec des passerelles placées jusqu'à 3 km les unes des autres en ligne droite ou 800 m dans un tunnel non linéaire.
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