Inspection des tunnels : enregistrer l'intérieur d'un tube sans GNSS ni lumière

La dégradation des tunnels se répartit entre les défauts du béton de revêtement (fissuration, délamination et épaufrures, dégradation du matériau), les problèmes d'eau (fuites, stalactites de glace et glace sur les parois en hiver), les déformations dues aux charges extérieures (pression du terrain repoussant le revêtement vers l'intérieur, soulèvement du radier) et les problèmes de fixations (boulons et ancrages corrodés ou desserrés de l'éclairage, des ventilateurs, des panneaux et des câbles). Les tunnels anciens construits avec un blindage en bois présentent souvent des vides laissés derrière le revêtement.

Après Sasago, l'inspection périodique des tunnels routiers au Japon tous les cinq ans, fondée sur une inspection visuelle rapprochée, est devenue obligatoire à partir de juillet 2014. Pour le revêtement, le sondage au marteau pour détecter la délamination est aussi important que l'examen visuel. Comme pour les ponts, chaque tunnel est classé de I (sain) à IV (intervention urgente). Le Japon compte environ 11 000 tunnels routiers (fin de l'exercice 2024), dont beaucoup ont été construits pendant les décennies de forte croissance.

La difficulté est que l'on ne peut pas s'approcher sans fermer le tunnel. Atteindre la voûte implique d'amener des nacelles élévatrices sous fermeture d'une voie ou fermeture totale. Pour les tunnels de montagne sans itinéraire de déviation, cela touche des communautés entières. Les tunnels ferroviaires concentrent les travaux dans le court créneau de maintenance entre le dernier et le premier train.

Pour l'imagerie systématique du revêtement d'un tunnel routier ordinaire, les scanners embarqués sur véhicule sont actuellement plus rapides et plus homogènes. Les drones sont vraiment rentables là où les véhicules ne peuvent pas aller et où les personnes peinent à accéder : puits de ventilation, galeries inclinées, galeries d'amenée hydroélectriques, anciens tunnels abandonnés et intérieur d'un tunnel après un effondrement ou un incendie, lorsqu'on ne peut pas y envoyer de personnes.

La méthode de base consiste à emporter un éclairage, verrouiller l'exposition et avancer à distance constante. Un tunnel est un tube ; effectuer des passages séparés pour la voûte, les reins et les piédroits facilite ensuite la construction d'une image déroulée du revêtement. Faire figurer dans le cadre les repères de distance ou les numéros des luminaires facilite grandement le recalage.

Dans un tunnel, le drone perd la plupart de ses sens. Le GNSS disparaît peu après la tête du tunnel, et il fait sombre. Les puits et les gaines sont confinés. S'y ajoutent la suie des gaz d'échappement et la poussière, le vent poussé par la circulation ou les trains et le jet des ventilateurs. Dans une courbe, les liaisons radio s'affaiblissent également.

• Sans GNSS : utilisez des aéronefs qui se localisent par LiDAR ou caméras. Attention : un tube long, droit et sans relief se ressemble partout et provoque une dérive ; ajoutez des repères tels que des marqueurs de distance. Sans GNSS
• Obscurité : les éclairages embarqués sont tout ce dont vous disposez. Alignez la puissance et la direction de l'éclairage et l'exposition fixe sur le relevé précédent. Obscurité
• Espaces confinés : puits, gaines et galeries d'amenée ont des parois proches. Utilisez des aéronefs carénés qui résistent au contact, et des plans de batterie avec une marge pour revenir. Espaces confinés
• Poussière et fumée : la suie encrasse les objectifs et ajoute du bruit aux retours LiDAR. Arrêtez la ventilation ou évitez d'entrer sous le vent. Poussière et fumée
• Liaisons : les courbes et les longues sections coupent les liaisons de commande et vidéo. Prévoyez des répéteurs ou des aéronefs captifs, et définissez le comportement en cas de perte de liaison (retour ou stationnaire).

Ce que l'exploitant doit décider à l'avance pour le moment où la position ou la liaison est perdue au fond d'un tunnel est traité dans comment les exploitants se préparent à la perte de position ou de liaison (Airffic Flight Institute).

Les images de tunnel deviennent utiles une fois assemblées en une carte déroulée du revêtement. Des milliers d'images sont enchaînées selon la distance depuis la tête du tunnel, les fissures, fuites et délaminations suspectées sont cartographiées, et le résultat est comparé à la fois précédente. L'IA est efficace pour proposer des fissures, mesurer leur longueur et leur largeur et montrer les changements. Savoir si une zone est délaminée, s'il faut la purger et s'il faut fermer le tunnel relève de la décision de l'ingénieur responsable.

Les tunnels routiers relèvent de l'inspection périodique prévue par la loi japonaise sur les routes : tous les cinq ans, inspection visuelle rapprochée, avec sondage au marteau du revêtement. La révision de février 2019 a conservé l'inspection visuelle rapprochée comme base tout en ouvrant la voie aux technologies d'aide à l'inspection (généralement décrites comme les méthodes dont l'inspecteur estime qu'elles permettent un diagnostic équivalent), mais le sondage reste nécessaire dans de nombreux cas pour confirmer une délamination. Les tunnels ferroviaires sont inspectés périodiquement par les exploitants selon les normes d'entretien des ouvrages ferroviaires.

L'interprétation officielle japonaise considère un tunnel dont l'intérieur est nettement séparé de l'extérieur comme un espace intérieur, hors du champ des règles de vol de l'aviation, mais la situation près des têtes de tunnel ou si le drone sort à l'extérieur dépend des circonstances — vérifiez auprès du Bureau de l'aviation civile et du propriétaire plutôt que de décider vous-même. Voler sous fermeture nécessite aussi un accord avec l'exploitant routier et une autorisation d'occupation de la voirie délivrée par la police. Aux États-Unis, les National Tunnel Inspection Standards (NTIS) fédérales, adoptées en 2015, exigent une inspection courante des tunnels routiers, normalement tous les 24 mois ; en Europe, après l'incendie du tunnel du Mont-Blanc en 1999, une directive européenne de 2004 a fixé des exigences de sécurité pour les tunnels du réseau routier transeuropéen. Comparez les pays dans la réglementation dans le monde.

• Contrôle au marteau : les décollements s'identifient au son du tapotement. Les dispositifs de sondage par drone sont encore au stade de la recherche et des essais, et ne constituent pas un substitut général.
• Enlèvement des morceaux instables : abattre sur place le béton décollé reste un travail pour des personnes en nacelle élévatrice.
• Vides derrière le revêtement : les photos ne peuvent pas les voir ; un géoradar ou d'autres investigations sont nécessaires.
• Imagerie systématique des longs tunnels routiers : les scanners embarqués sur véhicule sont plus rapides et plus constants.
• Notation et décisions de circulation : interpréter les défauts et décider des fermetures restent des tâches humaines.

Selon la rédaction d'Airffic, cela se passe ainsi. Lorsque l'éclairage des tunnels est passé aux LED, des repères de positionnement ont aussi été installés au plafond. Pendant une courte fermeture nocturne, un drone survole la voûte et les supports de fixation en un seul passage, et ses images sont superposées à la carte du revêtement produite par le scanner. Seul ce qui a changé depuis la fois précédente s'allume en rouge, et les inspecteurs vont sonder uniquement à cet endroit.

Les puits et les galeries d'amenée ne sont plus des endroits où l'on descend. Un aéronef sous cage y plonge une fois par an et rapporte nuages de points et images. Les personnes consacrent leur temps à ce que signifient les changements et à l'ordre des réparations et des renouvellements. L'inspection des tunnels passe d'aller dans l'obscurité à rendre l'obscurité visible.