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Equipements – Instrumentation : vers de plus en plus de spécialisation et d’innovation

1 juin 2017
<span>Equipements</span> – Instrumentation : vers de plus en plus de spécialisation et d’innovation

Afin de répondre à l’évolution des attentes des donneurs d’ordre et des exploitants, les spécialistes de l’instrumentation pour chantiers de géotechnique se réinventent.

Jean-Pierre Arsonnet, président d’Apageo.

La géotechnique est l’ensemble des activités liées aux applications de la mécanique des sols, de la mécanique des roches et de la géologie de l’ingénieur.
Elle englobe l’étude des propriétés mécaniques et physico-chimiques des sols et de l’interaction entre les terrains et les ouvrages environnants d’une part, l’ouvrage objet de la prestation du fait de sa réalisation et/ou de son exploitation d’autre part. Pour cela, la géotechnique s’appuie principalement sur la géologie qui retrace l’histoire de la terre, précise la nature et la structure des matériaux et leur évolution dans le temps et sur la mécanique des sols et des roches qui modélise leur comportement en tant que déformabilité et résistance des matériaux.

L’enchaînement des missions d’ingénierie géotechnique doit suivre les étapes d’élaboration et de réalisation de tout projet pour contribuer à la maîtrise des risques géologiques. Chaque mission s’appuie sur des investigations géotechniques spécifiques. Mécanique des sols, ingénierie des fondations, études, sondages et essais « in situ », à chaque application correspond un type d’instruments tels que les pressiomètres, phicomètres, les scissomètres, pénétromètres, dilatomètre, pénétro-densitographe à même de renseigner sur les conditions rencontrées.

Innovation

« La sondeuse Rotostaf, qui représente l’aboutissement d’une réflexion murie depuis plusieurs années, est l’illustration de notre capacité à apporter aux bureaux d’études et entreprises de sondage les meilleures solutions », Jean-Pierre Arsonnet, Président d’Apageo, « les derniers développements préfigurent ce que sera le pressiomètre de l’avenir ». En l’occurrence, un appareil à même d’automatiser la mise en œuvre de l’essai pressiométrique.

Au-delà, l’industriel a été amené à repenser le process et la finalité en répondant à deux questions : qu’est-ce qu’un forage pressiométrique et comment mettre en œuvre l’essai. Des interrogations qui ont nécessité de commencer par travailler sur le phasage de la réalisation d’un forage, en détaillant chaque étape de l’opération et en étudiant comment il était possible d’améliorer le principe de « l’odex pressiométrique », méthode permettant de forer et de tuber simultanément des trous profonds dans tous les types de formations y compris les formations comportant des gros blocs.

L’innovation ? Réduire le diamètre du tubage à l’avancement. « Une fois que nous sommes parvenus à obtenir une qualité de forage jugée idéale pour une mise en œuvre la plus facile possible de la sonde, nous nous sommes intéressés à la façon dont il était possible d’optimiser ce système », poursuit Jean-Pierre Arsonnet, « rapidement, le concept d’une tête de forage innovante permettant d’améliorer les rendement de l’appareil s’est imposé».

Le principe de forage tel qu’il est pratiqué en géothermie, avec une tête de forage à double sens de rotation avec laquelle le tube tourne dans le sens opposé à celui du train de tige intérieur, s’est avéré adapté et adaptable. A la clé, une sondeuse « nouvelle génération », alliant qualité de forage et vitesse d’exécution, donc rendements, pour un essai pressiométrique conforme aux exigences des bureaux d’études et entreprises de sondage.

Les limites de la polyvalence

Carottage, campagne d’essais destructifs, études d’environnement, …longtemps les entreprises de géotechnique n’ont raisonné que par la polyvalence de leurs machines pour remplir ces différentes missions en passant d’une technique à une autre. Demandé par les opérateurs, ce caractère multifonction qui caractérise le « couteau suisse » inhérent à l’exercice même de leur métier, est aujourd’hui remis en cause. Les limites du modèle ont été atteintes. L’une des explications réside dans les exigences de performances, sous-tendues par la qualité d’exécution, que seul, un outil dédié permet d’atteindre.

« La Rotostaf qui n’est dédiée qu’à la réalisation d’essais pressiométriques illustre le virage amorcé par les spécialistes des entreprise de géotechnique », confirme Jean-Pierre Arsonnet, « le système de tubage auto-foreur permet d’atteindre une qualité et une productivité qu’aucune autre technique plus conventionnelle ne peut approcher ».

L’optimisation de la  réalisation via la mise en œuvre de la technique est de règle. Elle annonce la mutation des équipements utilisés par les spécialistes de la géotechnique, sous l’impulsion des fabricants qui, à l’instar d’Apageo repensent leurs offres produits en proposant plus d’automatisation et plus de process pour accroitre la performance.

Des équipements de chantiers en mutation

C’est sous cette impulsion que des pressiomètres travaillant à 300 bar ont vu le jour, quand pendant des décennies les essais se faisaient à 80 bar et que le seuil des 100 bar paraissait infranchissable, laissant la voie libre aux dilatomètres, coûteux et complexes.

Ces évolutions ont été rendus accessibles grâce aux apports de la mécatronique et à l’intégration croissante de l’électronique et de l’informatique dans les matériels de chantier. A la clé, des process reproductibles, totalement maîtrisés, automatisés –permettant d’écarter les risques d’erreur humaine, dans le cadre d’un protocole défini à l’avance.

« Grâce à la RotoSTAF,  le forage est précis, puis le Pressiomètre Auto-Controlé GeoPAC pilote la mise en œuvre de l’essai, en appliquant strictement le protocole », souligne Jean-Pierre Arsonnet, « les derniers développements offrent la capacité à suivre tous les essais en temps réel et permettent d’intervenir le cas échéant ».

Avantages induits, le niveau de précision atteint et la qualité des mesures générées grâce à l’électronique embarquée. « Grâce à ces progrès, nos produits apportent une réelle valeur ajoutée aux spécialistes », assure Jean-Pierre Arsonnet, « les donneurs d’ordre ne conçoivent pas de travailler autrement ».

Les nouveaux défis

Dans cette incitation à l’innovation, les fournisseurs doivent prouver leur capacité à inventer des instruments en adéquation avec le cahier des charges des donneurs d’ordre et démontrer leurs aptitudes à être force de proposition dans tous les domaines.

Ainsi Apageo est en mesure de proposer des équipements permettant de maîtriser la mise en œuvre d’essai in situ qualitatif : de la réalisation du forage grâce à la sondeuse RotoSTAF, à la réalisation de l’essai pressiométrique avec le GeoPAC. Cet outil de pilotage de l’essai pressiométrique est totalement automatique et autonome, intégrant l’acquisition de données sur son ordinateur ultra mobile GeoBOX, et offrant la possibilité d’un transfert de données simple et rapide du chantier au bureau grâce au système GPRS.

Cette offre complète répond aux besoins du client qui recherche une réponse globale, l’industriel peut alors maîtriser l’intégralité du process du chantier et faire office d’interlocuteur unique à même d’élaborer une offre cohérente.

Dès lors, se pose la question du traitement de la donnée. Toutes ces techniques n’ont de sens que si elles communiquent et inter-opèrent entre elles et que les mesures et autres résultats peuvent être exploitées facilement, sous différentes formes. Apageo propose un logiciel de traitement de données appelé GeoVISION : « Le contrôle du logiciel et de son ergonomie est essentiel », estime Jean-Pierre Arsonnet, « la forme est aussi importante que le fond pour la présentation des rendus au client ».

D’une vision globale, les perspectives d’évolution à plus long terme sont multiples. Selon Apageo, le travail à très haute pression (1 000 bar) est identifié comme une voie de progrès, même si sa mise en œuvre sera complexe. En dépit des contraintes, l’alternative est porteuse, le poussage de roche à ces pressions étant considéré comme possible. « Cela d’autant plus que les process seront automatisés », relève Jean-Pierre Arsonnet, « le pilotage de nos machines programmable de sondage comme de forage sans intervention sera une réalité à moyen terme ».

A ce titre, les chantiers du Grand Paris permettront le déploiement de ces solutions « in situ ». La complexité de l’environnement construit, l’encombrement du sous-sol parisien, la diversité géologique régionale, les nécessaires investigations à grande profondeur et l’échelle du projet imposent aux entreprises et à leur fournisseur de repousser les limites de leur savoir-faire. Cela d’autant plus que les promoteurs du projet ont exprimé leur ouverture à l’innovation et à la mise en œuvre, à grande échelle, de technologies et d’approches inédites.

Intégration technologique     

Le spécialiste des technologies de mesures a été choisi par l’industriel allemand pour sa plate-forme Leica iCON, qui, intégrée dans le système de positionnement Liebherr, permet de décupler la précision des opérations. La solution Leica iCON pour les machines de forage et battage est directement implémentée dans le kit monté en usine LIPOS®, qui comprend un accessoire pour l’installation facile et rapide du matériel sans avoir à changer la structure de la machine. La solution de la plate-forme fera maintenant partie du processus d’enregistrement et de génération de rapports dans les machines de fondation Liebherr.

Avantage pour l’exploitant : la solution proposée constitue un moyen simple et efficace de gestion des données de forage et de battage, l’intégration du module Leica permettant un accès direct aux données qui peuvent être sauvegardées.
En outre, les coûts sont réduits de par l’opérateur s’affranchissant de la dépendance aux implantations. La technologie mise en oeuvre fournit directement aux opérateurs l’emplacement des points à implanter et permet, grâce au GNSS et à l’écran embarqué de se déplacer avec précision sur le chantier. La précision et la fiabilité du positionnement sont assurées par la dernière technologie GNSS déployée.

La plate-forme partage la même base matérielle que les autres produits iCONtrol du fournisseur, permettant aux utilisateurs de travailler avec différents systèmes iCON de guidage d’engins.

Parmi les principaux avantages induits, il est important de souligner que la solution couvre tous types de forage et de creusement de pieux. Elle engendre une productivité accrue. La connexion par télématique avec le chantier est simple et éprouvée. Pour l’utilisateur, l’interface est intuitive avec des vues 3D, entièrement personnalisables. Le paramétrage est rapide, la personnalisation se faisant via un choix de préférences que l’opérateur sélectionne.

J-N.O