Fibre optique: Des avancées technologiques en instrumentation de battage de pieux

Le développement de l’instrumentation de battage de pieux, qui permet de déterminer la capacité portante des pieux battus ou forés (en cas d’essais de chargement dynamique) remonte aux années 1950.

Cette technologie permet également, par l’acquisition numérique des ondes générées par le battage (ondes de contrainte et d’accélération) de contrôler :

  • Le bon fonctionnement du marteau d’installation,
  • Le comportement du sol au battage,
  • Les contraintes dans le pieu.

L’instrumentation de battage des pieux offre de multiples avantages mais possède également certaines limites.

En substituant, pour la détermination de la capacité axiale d’un pieu, des essais de chargement dynamique ou une instrumentation en cours de battage aux traditionnels essais statiques, il a été possible de réduire considérablement les coûts et le temps de mise en œuvre. Et ce en particulier pour le contrôle et la validation des pieux en mer.

Cependant, l’instrumentation de battage classique des pieux ne permet pas de mesurer finement la distribution de la résistance le long du fût et n’en apporte qu’une estimation grossière.

Les contraintes générées le long des pieux en cours de battage sont calculées sur la base des mesures effectuées en tête de pieux et des hypothèses de comportement dynamique du sol. La connaissance de ces contraintes et de leur distribution le long du pieu sont par exemple nécessaires pour déterminer la fatigue accumulée par l’acier en cours de battage, ou pour contrôler et réduire les risques d’endommagement des pieux en pointe.

Capteurs en fibre optique

 

Les récentes avancées technologiques sur les capteurs en fibre optique et plus particulièrement sur la fréquence d’acquisition disponible, ont permis à G-Octopus de les utiliser de manière concluante pour l’instrumentation de battage de pieux et ainsi de repousser certaines des limites rencontrées.

Depuis le début de l’année 2018, G-Octopus a réalisé plusieurs instrumentations de pieux en utilisant cette technologie, soit le long du fût des pieux (en combinaison avec une instrumentation en tête classique), soit en substitution partielle à l’instrumentation classique en tête.

Les avantages offerts par cette technologie se sont avérés multiples. Comparé à une instrumentation classique, leur impact sur la structure (et notamment celle des pieux battus) est relativement faible en raison de la dimension des capteurs. Lesquels ne nécessitent pas la réalisation de trous de fixation ni de soudures, qui sont considérés comme critiques pour l’intégrité structurelle des pieux de fondation des parc éoliens en mer.

Ces capteurs ne nécessitent pas non plus de recourir à des cornières de protection, qui ont dans le passé récent provoqué des incidents au moment de l’installation ou se sont révélées problématiques pour l’acquisition des données.

L’utilisation de jauges de contraintes en fibre optique permet non seulement l’instrumentation en cours de battage (en combinaison avec des accéléromètres), mais également l’utilisation des capteurs installés pour le monitoring à long terme des pieux pendant la phase de mise en service des ouvrages.

De fait, les opérations réalisées par G-Octopus se sont soldées par un taux de survie des capteurs en fibre optique installés le long du fût du pieu proche de 100%, contre 20% à 30% pour les capteurs traditionnels (voire moins à moyen et long terme). Leur utilisation le long du fût des pieux a permis d’obtenir des mesures des contraintes en cours de battage exercées sur toute la longueur du pieu.

Cette application s’avère particulièrement utile en cas de risque de dommage en pointe dans des conditions de battage difficiles, mais également pour la détermination de la fatigue accumulée par l’acier durant la phase d’installation. Compte tenu de leur taux de survie, les capteurs peuvent être réutilisés pour monitorer les déformations et sollicitations durant la vie utile du pieu, ce qui rejoint les demandes de plus en plus fréquentes des projets.

En milieu marin, la fibre optique présente l’avantage d’une meilleure durabilité et s’avère moins fragile que les capteurs de technologie résistive, pour un coût comparable. La sensibilité à l’eau est réduite, tout comme les phénomènes d’oxydation, la résistance aux chocs est supérieure et les pertes d’informations sont moindres en cas d’atténuation du signal.

En utilisant la fibre optique en conditions réelles de chantier, G-Octopus a donc pu démontrer son utilité et son efficacité pour le suivi du comportement des pieux pendant le battage mais également dans la perspective du monitoring des ouvrages au cours de leur vie utile.

N’hésitez pas à nous contacter pour de plus amples informations :

alexandre.crochelet@g-octopus.fr;

emilio.nicolini@g-octopus.fr.