Positionnement précis dans le ciel de Londres

Auteur : Renata Barradas Gutiérrez

Les emblèmes urbains ne se construisent pas du jour au lendemain. Entre les phases de planification, la conception et la construction, d'autres activités cruciales ont lieu – comme la surveillance et le positionnement – assurées simultanément.

22 Bishopsgate, une tour de 287 mètres de haut s'élève dans le quartier financier de Londres, au Royaume-Uni. Planifié avec l'ambition d'être le premier « village vertical » de la capitale britannique, 22 Bishopsgate est le deuxième plus haut bâtiment de Londres.

Pour établir les bases de cette construction, Careys Civil Engineering, un entrepreneur réputé pour ses travaux qui mettent en valeur les environnements bâtis et naturels de communautés et d'infrastructures au Royaume-Uni et en Irlande, a réalisé le bétonnage au moyen d'un système de coffrage grimpant auto-élévateur – le premier de ce type à être utilisé au Royaume-Uni.

La structure à 62 étages, avec une surface au sol de plus de 120 000 mètres carrés, a exigé la coulée de 58 000 mètres cubes de béton et l'utilisation de 7 500 tonnes d'armatures. Le traitement de projets complexes de cette étendue impose le recours à de nouvelles méthodes, comme le système de positionnement de bâtiment que Leica Geosystems a développé pour Careys Civil Engineering. Cet entrepreneur a choisi cette solution sur mesure pour fournir des coordonnées de référence dans le but de surveiller et d'exécuter les travaux topométriques pendant la construction.

La méthode Careys-Geosystems

Careys Civil Engineering a construit les deux gaines centrales de 22 Bishopsgate avec des coulées successives de béton réalisées à l'aide d'un système de coffrage grimpant. Les systèmes de coffrage grimpant sont des plateformes de travail ou puits pour fixer le coffrage, l'acier et pour bétonner. Ce système convient à la construction d'éléments de béton verticaux sur plusieurs étages, dans les tours.

Après chaque élévation du puits pour réaliser un nouveau niveau, l'équipe de Careys Civil Engineering avait besoin de coordonnées fiables pour implanter la structure et vérifier le positionnement correct de la gaine centrale. La tâche principale du système de positionnement automatique de Leica Geosystems est de fournir pendant toute la durée de construction des coordonnées précises et fiables, non influencées par les mouvements du bâtiment.

Cette solution de surveillance basée sur le GNSS comprend :

• 7 récepteurs GNSS Leica GM30 pour la surveillance
• 7 antennes GNSS Leica AR10
• 1 système d'auscultation Leica GeoMoS Monitor
• 1 logiciel Leica GNSS Spider
• 1 réseau de stations de référence HxGN SmartNet
• Des inclinomètres

Avec la combinaison d'unités matérielles et logicielles indiquée ci-dessus, Leica Geosystems a développé une procédure basée sur des observations GNSS et des inclinomètres (capteurs d'inclinaison de précision), ayant pour but de fournir des points coordonnés fiables à l'extrémité supérieure du coffrage de la tour en construction. Ces points coordonnés, également appelés « points de contrôle actifs (ACP) », sont visés par les stations totales automatiques de Leica Geosystems pour établir les coordonnées et l'orientation de ces dernières.

“ Au-dessus d'une certaine hauteur, les points de contrôle au sol n'étaient plus exploitables ou visibles dans le centre-ville ; le système GNSS, a livré des coordonnées précises sans exiger des contrôles au sol ”, indique Damien Watson, ingénieur senior chez Careys Civil Engineering, au département Installations et Parcs. 

Pour établir le système de positionnement automatique, on a associé des prismes 360° de Leica Geosystems aux stations GNSS. Les informations de positionnement fournies par les capteurs GNSS étaient ainsi disponibles comme points de référence pour les topographes qui effectuaient le levé de la gaine centrale avec les stations totales automatiques Leica Geosystems.

Les inclinomètres de haute précision, fixés aux mêmes emplacements des antennes GNSS, étaient raccordés à la station pour contrôler la verticalité des antennes GNSS afin de fournir les coordonnées les plus précises lors de chaque calcul. On a utilisé le réseau SmartNet pour fournir les coordonnées de référence aux stations GNSS installées sur les puits et pour calculer les lignes de base.

Assurance d'un flux de données fluide

Pour obtenir les ACP, on a recueilli, enregistré et post-traité les données avec le logiciel Spider sur un PC dédié afin de fournir les coordonnées les plus précises à l'équipe. En tant que centrale de commande, le logiciel Spider a calculé les informations de positionnement. La combinaison des données des stations GNSS placées sur le puits et des données du réseau de référence SmartNet a permis de fournir toutes les six heures le jeu de coordonnées le plus précis pour chaque point. Les coordonnées de Spider étaient automatiquement transférées au système GeoMoS Monitor, où elles ont été transformées en coordonnées locales et ajustées sur la base des données de l'inclinomètre.

“ La solution Leica Geosystems a fourni un workflow et un calcul de résultats entièrement automatique, avec une fourniture rapide de coordonnées, en nous permettant ainsi d'optimiser les coûts et le temps d'intervention de l'équipe de géomètres ”, relève Damien Watson.

L'équipe avait en plus la possibilité de vérifier en temps réel le nombre de satellites poursuivis et la qualité de données de chaque point dans l'interface Spider. Tous ces contrôles qualité ont fourni la très haute précision de positionnement dont Careys Civil Engineering avait besoin pour construire cette nouvelle tour emblématique.

Après chaque phase d'élévation et de traitement, de nouvelles coordonnées de points de contrôle validées étaient disponibles pour la station totale automatique en vue de mesurer tout repère ou objet de la structure. L'équipe de Careys Civil Engineering a ensuite installé la station totale automatique tout en haut, où l'ensemble des points de contrôle étaient visibles.

La station totale automatique a déterminé ses propres position et orientation en mesurant les points de contrôle et en vérifiant les résultats avec les coordonnées fournies par GeoMoS. Elle a ainsi observé tous les points importants à contrôler pendant la construction.

En route vers de nouveaux ouvrages

Un positionnement précis et fiable sur l'état des structures, sous forme de données exploitables, est crucial pour prendre des décisions rapides et avisées, et pour réagir aux problèmes potentiels. Le système de surveillance basé sur le GNSS s'est révélé si concluant que Careys Civil Engineering l'utilisera dans de futurs projets, comme la construction d'une nouvelle tour à Manchester.

“ La solution Leica Geosystems a automatiquement fourni des coordonnées de référence à l'équipe de mesure, et la précision s'est de plus en plus améliorée lors de l'avancement des travaux. À chaque niveau, nous disposions de données fiables”, conclut Damien Watson.