Instrumentation des tunnels par mesure répartie

Les techniques de capteurs à fibre optique pour la surveillance d’ouvrages par mesure répartie ont ouvert de nouvelles possibilités pour la surveillance de l’intégrité des tunnels.

Cementys a été appelé pour installer son capteur SensoLuxTM® sur deux ouvrages, l’un neuf et l’autre vieux de 35 ans : le prolongement du tunnel ferroviaire de la ligne 12 du métro parisien et le tunnel du Fréjus, le plus long tunnel routier d’Europe. Le capteur a été posé sur des zones sensibles : au niveau d’un accès pompier en cours de creusement dans le cas de la RATP et à l’aplomb du forage d’une galerie de ventilation pour la SFTRF.  Ce câble optique utilise les phénomènes de rétrodiffusion Raman et Brillouin pour la mesure de température et de déformation.

Le câble permet la détection de déformations sur toute sa longueur, sans point mort, avec une résolution spatiale de 0.5 m, une précision de ±5µdef et une portée de plusieurs dizaines de kilomètres. Le faible diamètre du câble (2mm environ) lui permet d’être facilement intégré aux tunnels en le collant sur les voûtes de béton, sous forme d’anneaux, au fond d’une rainure. Le câble optique ainsi protégé permet une surveillance à long-terme, sans maintenance du système de mesure et sans dérive du capteur. Il présente également l’avantage d’une intrusivité quasi nulle, le capteur étant noyé dans le béton.

La moindre déformation ortho-radiale de la structure du tunnel est transmise à la fibre, solidaire du béton, et détectée par les interrogateurs optiques.

La mesure initiale est considérée comme référence. Les mesures suivantes sont comparées à cette première. Les diverses contraintes imposées à la fibre lors du collage n’ont donc aucune conséquence sur la précision des mesures.

Le câble mesure la déformation (compression et dilatation) du béton pour détecter aussi bien les désordres locaux tels que les fissures ou les déformations étendues telles que les phénomènes de convergence. Les données sont transmises sur de longues distances grâce à la fibre, ce qui permet d’effectuer un suivi des ouvrages en temps réel.

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Projet de Géodésie sur le barrage d’Inga (RDC)

 

 

Cementys a gagné l’appel d’offre du projet de Géodésie sur le barrage d’Inga pour le compte de la Société Nationale d’Electricité (SNEL) en République Démocratique du Congo.

Ce projet financé par la Banque Mondiale a deux objectifs :

–    Fourniture d’instruments de mesures géodésiques de précision

–    Fourniture et mise en place de la matérialisation

 

L’équipe Cementys est heureuse de collaborer avec la Société Nationale d’Electricité pour la surveillance du barrage d’Inga.

Ce projet se déroulera pendant les mois de Janvier et Février 2016.

Surveillance des barrages Inga I et II, RDC.

 

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Instrumentation de canalisations : suivi des déplacements et des contraintes

La mesure distribuée de déformation par fibres optiques est une technologie récente capable de mesurer les déformations d’une canalisation (on-shore ou off-shore) de plusieurs dizaines de kilomètres.

Afin de calculer le déplacement d’une portion spécifique de cette canalisation ou les contraintes normales s’appliquant n’importe où sur sa surface, l’agencement des câbles  à fibre optique doit être à trois dimensions.

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Deux configurations des câbles sont possibles. L’une est composée de trois câbles à fibres optiques collés longitudinalement à la canalisation et l’autre est une disposition en hélice. La seconde configuration nécessite des équipements et les installations de production plus complexes mais une seule fibre optique est suffisante pour obtenir les mêmes résultats.

Les performances de cette technologie sont souvent comparées avec celle de la technologie des capteurs ponctuels à réseaux de Bragg et malgré leur résolution légèrement plus faible (±5µm/m contre ±1µm/m) pour les capteurs distribués, ils tirent leur avantage sur le nombre équivalent de capteurs très important (1km de canalisation instrumentée <=> 3000 capteurs à réseaux de Bragg). Leur utilisation est donc idéale pour couvrir de très longues distances.

 

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Démonstrateur : mesures de déplacements d’un pipeline

Mesures réparties de déformation et de température par fibre optique : Application à la mesure de déplacements d’un pipeline.

 

Cementys est fier de vous présenter son démonstrateur de mesure de déplacements d’un pipeline en flexion. Pour cela, Cementys propose l’utilisation d’au moins 1 fibre optique disposée en hélice ou de 3 fibres optiques disposées longitudinalement à 120° autour du pipeline. Deux tronçons de pipeline de 13 m en acier ont ainsi été instrumentés.

Les systèmes d’interrogation par effet Brillouin (sensible à la déformation et à la température) et par effet Raman (sensible uniquement à la température) permettent de mesurer tous les 50 cm les variations de déformations liées aux contraintes exercées sur le pipeline mais aussi la température absolue de celle-ci.

Les résultats obtenus permettent de mesurer expérimentalement l’amplitude et la direction de la flexion. Etant donné la portée importante de ces systèmes grâce à la technologie par fibre optique, il est possible d’atteindre des zones très éloignées (jusqu’à 60km).

Le câble SensoluxTM®, contenant 4 fibres optiques (2 monomodes et 2 multimodes) est particulièrement bien adapté à ces mesures. Collé avec une résine Epoxy, tous les efforts mécaniques ou les variations de température subis par la structure sont intégralement retransmis aux fibres optiques et sont ainsi détectés par les interrogateurs.

A terme cette instrumentation nous donne des renseignements sur la pression interne et externe du tube, ainsi que les contraintes appliquées tout le long du tube en quasi-temps réel.

 

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Surveillance des barrages Inga I et II, RDC.

Surveillance des barrages Inga I et II, RDC.

 

Cementys a gagné l’appel d’offre pour la réalisation de forages de reconnaissance et l’installation d’instruments d’auscultation sur l’aménagement hydro-électrique d’Inga pour le compte de la Société Nationale d’Electricité (SNEL) en République Démocratique du Congo.

L’équipe de Cementys est heureuse de collaborer avec la SNEL sur la surveillance de ces grands barrages d’Inga I et II qui, avec leur puissance installée de plus de 1700 MW, alimentent une grande partie du Congo en électricité.

Le projet financé par la Banque Mondiale durera 5 mois entre juillet et novembre 2015.

 

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Instrumentation d’un Pont Avion

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Instrumentation d’un Pont-Avion

 

Cementys a été mandaté par un aéroport français pour la surveillance de deux galeries situées en dessous d’un pont-avion sur lequel circuleront les avions aux destinations internationales.

Le pont-avion est un ouvrage de type pont-dalle en béton précontraint qui doit être capable de résister à des charges de train d’atterrissage de 600 tonnes. La surveillance de Cementys a pour but d’appréhender le comportement de la structure sous les effets mécaniques (fluage des câble, sollicitation en cycle décollage +  atterrissage des avions) et thermique (gradient thermique important).

Cementys a installé ses capteurs de déformation à corde vibrante MicroVib® à des points stratégiques du parement du béton. Toute déformation de la structure est ainsi mesurée. Les données de mesure sont envoyées via Modem GSM vers notre serveur sécurisé, étudiées, puis retranscrites sur l’interface de visualisation client THMInsight®.

L’instrumentation mise en place apporte donc des mesures en temps et réel, durables et précises (résolution 05μ/m, corrélation thermique avec une technologie à corde vibrante). Simple à mettre en œuvre, elle est parfaitement adaptée aux conditions de pose du client et à ses besoins (pose postérieur). De plus, le système de surveillance permet au client d’enclencher des travaux de renforcement en cas de réception d’alertes emails et SMS.

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Instrumentation de raidisseurs dans un tunnel ferroviaire

Suivi du comportement de raidisseurs de renforcement

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Lors des travaux d’élargissement du tunnel de Rolleboise (construit en 1841), la SNCF a mis en place des raidisseurs classiques composés de cages d’armatures sur lesquelles est projeté du béton et quelques raidisseurs expérimentaux, sans cage d’armature, réalisés avec du béton projeté fibré.

Afin de voir le comportement des raidisseurs en béton projeté fibré et de valider cette nouvelle technique, la SNCF a mandaté CEMENTYS  pour réaliser  une instrumentation robuste et fiable à l’aide d’extensomètres à corde vibrante du type MicroVibM153® et d’une centrale d’acquisition de mesure THMLogger® pouvant être interrogée à distance (via Modem GSM) par le logiciel de supervision THMInsight®.

Le suivi en temps réel des contraintes subies par les raidisseurs en BP fibré et l’interprétation des mesures faites par les experts GC de CEMENTYS permettent à la SNCF d’avancer rapidement dans leurs travaux de recherche et développement de nouveaux procédés d’élargissement ou renforcement des tunnels anciens.

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Contrôle d’étanchéité par GéoRadar multi-fréquence

Le toit des Galeries Lafayette a été ausculté par Cementys

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En février 2014, suite à la demande du groupe « Galeries Lafayette », Cementys a réalisé une campagne de diagnostic d’étanchéité de la terrasse (pelouse synthétique) située au 8è étage du magasin par des analyses de réflexion d’ondes électromagnétiques – technique d’auscultation par géoradar.

Un radar permet d’émettre une impulsion électromagnétique qui va se propager en s’atténuant plus ou moins dans le milieu ausculté. Les interfaces présentant un contraste de propriétés électromagnétiques réfléchissent une partie de l’énergie émise par la source. Ces réflexions sont enregistrées par le récepteur pendant un intervalle de temps prédéfini par l’opérateur et constituent un radargramme montrant l’amplitude du signal reçu en fonction du temps. La teneur en eau influence la permittivité effective du béton.

Une augmentation de la teneur en eau du béton conduit donc à un accroissement de son aptitude à la polarisation électrique, et par conséquent, à une augmentation de la constante diélectrique. De plus, la variabilité de la réflectivité électromagnétique de l’interface « étanchéité – béton », est liée à la présence d’eau.

Ainsi, Cementys a pu réaliser une cartographie de l’étanchéité et le diagnostic du toit des Galeries Lafayette.

Etanchéité GéoRadar

Exemple d’une cartographie  de l’amplitude des signaux radar présentant des problèmes d’étanchéité
(analyses réalisées sur interface béton-couche d’étanchéité)

Cartographie GéoRadar

Cartographie de l’amplitude des signaux radar ne présentant aucune stagnation d’eau (analyses réalisées sur interface béton-couche d’étanchéité)

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Contrôle d’humidité dans les gaines de précontrainte

Suivi thermo-hygrométrique de la déshumidification
des tirants d’ancrages précontraints

EPR Flammanville

Le réacteur EPR Flamanville 3 est le premier réacteur de Génération III en construction du parc nucléaire français. L’objectif de la première production commercialisable est fixé à 2016.

Depuis mi-2014, Cementys est chargé d’accompagner l’injection des gaines de câbles permettant la mise en compression du béton de l’enceinte de confinement du futur réacteur. Près de 270 câbles d’acier, répartis en tirants à l’intérieur de cette paroi interne du bâtiment, sont tendus de manière à y exercer une force qui dépasse 1 000 tonnes par mètre. Cette précontrainte sert à renforcer la structure du mur.

Avant d’entreprendre l’injection à l’aide d’un coulis de ciment, un suivi thermo-hygrométrique est réalisé par Cementys. Cette action a pour but de prévenir une éventuelle corrosion des câbles et de déterminer le moment opportun de l’injection. Cementys a choisi d’équiper les gaines de tirants de sondes HydraCap®. Ces sondes permettent de mesurer la température et l’humidité relative avec une grande précision. En effet, la technologie employée est dotée d’une grande sensibilité et détecte des variations au centième.

L’ensemble de ces capteurs est relié à notre centrale d’acquisition THM-Logger qui collecte régulièrement les données et permet de les consulter à distance avec une visualisation des mesures en temps réel.

Les avantages de ce type d’installation sont multiples notamment, la mise en place de seuils d’alarmes permettant d’augmenter la réactivité des équipes de terrains en vue de maintenir un niveau de température et d’humidité acceptable. Ceci contribue à une augmentation de la durée de vie de l’ouvrage et donc par conséquent, de la sécurité sur le long terme.

EPR Flammanville Graphique

HydraCap

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Surveillance topographique de l’église Marseillaise des Carmes

Surveillance topographique de l’église Marseillaise des Carmes
pour Assistance à Maîtrise d’Ouvrages

Surveillance Eglise des Carmes

L’église actuelle des Grands Carmes, également appelée Notre-Dame du Mont Carmel, est un monument historique de la ville de Marseille érigé au 17ème siècle.

À la suite d’une restauration du quartier des Grands Carmes, de nombreux désordres au sol et en façades ainsi qu’un tassement des maçonneries entraînant un devers du clocher et du presbytère ont été constatés. Avant d’entreprendre toute action, la ville de Marseille a confié à Cementys l’instrumentation de l’église pour la surveillance de la topographie et du comportement des structures.

Afin de répondre de façon précise à son client, Cementys a choisi d’instrumenter l’ouvrage avec des capteurs utilisant la technologie de la corde vibrante. Cette technologie présente l’avantage de pouvoir corréler l’effet des variations thermiques sur les mesures grâce à une thermistance intégré dans le capteur.

ArchiVib-Carmes-3Pour quantifier le tassement des maçonneries, des capteurs ArchiVib100® M1860 ont été intégrés au bas du clocher, dans le presbytère ainsi que dans la sacristie. Ces capteurs Cementys, utilisant le principe des vases communicants, sont reliés entre eux pour former un circuit fermé dans lequel circule un fluide en continu. Ce principe de fonctionnement permet à la corde vibrante de détecter des variations de l’ordre du millimètre au niveau du sol.

Pour contrôler le devers du clocher et du presbytère, Cementys a opté pour la solution ClinoVib® M1410B. Ces inclinomètres permettent de mesurer l’inclinaison de la structure suivant deux axes de direction avec une précision de 0.1 degré.

De plus, des convergencemètres à fil de type DeltaVib® ID-C 543 instrumentent les murs de l’ancien chœur et permettent d’évaluer leur comportement. Le fil, reliant deux murs parallèles, est en kévlar. Ce matériau, insensible à l’allongement, transmet directement au capteur les mouvements des structures.

ClinoVib-Carmes-2

Enfin, la solution proposée par Cementys permet un suivi et une visualisation des mesures en temps réel. En effet, l’ensemble de ces capteurs sont reliés à notre centrale d’acquisition THM-Logger qui, en plus de collecter les données, permet de les consulter à distance en communicant par modem GSM.

Ce type d’installation confère de nombreux avantages comme la mise en place de seuils d’alarmes permettant d’augmenter la réactivité dans le cas où une intervention serait nécessaire mais également la possibilité de créer une base de données, consultable par le client, stockant la totalité des mesures depuis la mise en place des capteurs.

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