Inspection des ponts : s'approcher des endroits que personne ne voit

La dégradation des ponts se répartit en trois familles : la dégradation du béton (fissuration, épaufrures et armatures apparentes, efflorescences, attaque par les chlorures, réaction alcali-silice, gel-dégel), la dégradation de l'acier (corrosion, dégradation du revêtement, fissures de fatigue, boulons desserrés ou manquants) et les problèmes aux appareils d'appui, aux joints de dilatation et au drainage. Toutes se concentrent là où l'eau, le sel et les charges répétées pénètrent.

Au Japon, après l'effondrement du plafond du tunnel de Sasago en 2012, l'inspection périodique des ponts routiers (et des tunnels) tous les cinq ans, fondée sur une inspection visuelle rapprochée, est devenue obligatoire en juillet 2014. Les inspecteurs s'approchent à portée de main et sondent au marteau ou touchent si nécessaire. Chaque pont est classé dans l'une de quatre catégories, de I (sain) à IV (intervention urgente).

Les moyens de s'approcher deviennent le coût et le risque. Les véhicules d'inspection sous ouvrage (« passerelles négatives ») nécessitent des fermetures de voies et ne peuvent pas atteindre toutes les portées. Les piles élevées et les travées au-dessus des cours d'eau nécessitent des échafaudages, des accès sur cordes, voire un bateau. Aux États-Unis, les inspections courantes des ponts sont exigées à des intervalles allant jusqu'à 24 mois (12 mois pour les ponts en mauvais état), et les gestionnaires font face au même problème.

L'autre difficulté, ce sont les personnes. Le Japon compte environ 720 000 ponts routiers (fin de l'exercice 2024), dont beaucoup appartiennent aux municipalités, et de nombreuses petites communes n'ont aucun ingénieur spécialisé en ponts. Les ponts de plus de 50 ans sont passés d'environ 130 000 à la fin de l'exercice 2018 à environ 230 000 à la fin de l'exercice 2024. Le nombre de ponts vieillissants augmente, mais pas celui des inspecteurs. C'est pourquoi l'inspection par drone devient une nécessité, et non une commodité.

Le drone remplace le *moyen d'accès*. Sans fermer de voies ni monter d'échafaudage, il amène une caméra au plus près de l'élément. Il existe trois grandes façons de l'utiliser.

Le schéma de base est une grille : maintenir une distance constante à la surface et faire se chevaucher les images dans les deux directions (un recouvrement de 60 à 80 % est courant). Les images peuvent ensuite être assemblées en orthomosaïques ou en modèles 3D, de sorte que les fissures peuvent être reportées sur les plans avec leur position et leur longueur.

Pour savoir combien de temps une cellule d'inspection sous tablier peut rester en vol stationnaire avec sa charge utile et sa batterie, faites tourner le quadrirotor d'inspection fourni dans dimensionner une cellule et estimer le temps de vol stationnaire (Airffic Architect).

Le dessous d'un pont est un endroit hostile pour les drones. Le tablier masque le GNSS, si bien que la position dérive ; les poutres en acier perturbent le champ magnétique, si bien que la boussole se trompe. Au-dessus des cours d'eau, le vent s'engouffre dans la vallée, et les reflets sur l'eau peuvent tromper les capteurs de distance orientés vers le bas.

• Sans GNSS : choisissez des aéronefs qui se localisent par caméras ou LiDAR (odométrie visuelle-inertielle, SLAM). Environnements sans GNSS
• Perturbations magnétiques : vérifiez l'état de la boussole avant le décollage et soyez prêt à voler dans des modes qui ne dépendent pas du cap magnétique. Perturbations magnétiques
• Vent : l'air s'enroule autour des piles. Gardez une trajectoire de dégagement à l'écart de l'ouvrage et une marge de distance de sécurité supplémentaire. Vent et turbulences
• Obscurité : les caissons et les abouts de poutres sont plongés dans le noir. Utilisez l'éclairage embarqué et une exposition fixe pour garder une qualité d'image constante. Obscurité

Prendre des photos ne termine pas une inspection. À partir de milliers d'images, il faut trouver les défauts, les mesurer, les localiser, les comparer à la fois précédente et classer le pont. L'IA aide à trouver, mesurer et comparer ; le classement reste la tâche de l'ingénieur responsable.

Les lignes directrices japonaises sur l'inspection périodique ont été révisées en février 2019 de sorte que, si l'inspection visuelle rapprochée reste la base, des technologies d'aide à l'inspection comme les drones peuvent être utilisées pour inspecter plus efficacement. Ces lignes directrices sont généralement décrites comme autorisant les méthodes dont l'inspecteur estime qu'elles permettent un diagnostic équivalent à une inspection visuelle rapprochée. Le MLIT (ministère japonais du Territoire, des Infrastructures, des Transports et du Tourisme) publie un catalogue des performances des technologies d'aide à l'inspection afin que les gestionnaires puissent les comparer (le projet de 2019 comprenait au départ 16 technologies).

Le vol est réglementé séparément. Au Japon, les vols au-dessus des zones densément habitées ou à moins de 30 m de personnes ou de biens sont des « vols spécifiés » qui nécessitent une autorisation ou une approbation selon les conditions, ainsi qu'une notification de plan de vol et un carnet de vol. Les ponts franchissent des routes, des voies ferrées et des cours d'eau ; la coordination avec les gestionnaires routiers, fluviaux et ferroviaires est donc indispensable. Comparez les pays dans la réglementation dans le monde.

Les lieux et les modes de vol qui nécessitent une autorisation ou une approbation au Japon, ainsi que la manière de les demander, sont présentés dans où le Japon exige une autorisation de vol et comment la demander (Airffic Flight Institute).

• Contrôle au marteau et toucher : les décollements se détectent traditionnellement en tapotant. Des dispositifs de sondage embarqués sur drone sont à l'essai mais ne constituent pas encore un substitut général.
• Corrosion sous revêtement, défauts internes : les photos ne montrent que les surfaces. L'épaisseur et les fissures internes exigent un CND par ultrasons, courants de Foucault ou autre.
• Zones masquées par la boue ou les nids : nettoyez d'abord. Ce que vous ne voyez pas, vous ne pouvez pas le photographier.
• Notation et responsabilité : interpréter les défauts et décider des actions reste un travail humain.

Au pied d'un pont de ville se trouve une petite station de drone. Avant l'aube, un drone se faufile entre les poutres sur un itinéraire fixe et photographie chaque élément depuis la même pose, dans les mêmes conditions que la fois précédente. À midi, seuls les éléments qui ont changé apparaissent sur l'écran de l'ingénieur. La « grande inspection » quinquennale est devenue une veille annuelle.

Personne n'a besoin d'escalader le pont. Les personnes interprètent les changements, décident de l'ordre des réparations et l'expliquent aux habitants. L'inspection passe d'un métier qui consiste à aller dans des endroits dangereux à un métier qui consiste à prendre soin du pont tout au long de sa vie.