1 LE BRIDGE-BOY UN OUTIL INFORMATISE D ASSISTANCE A L INSPECTION DES OUVRAGES D ART DEMARS Philippe, Ingénieur en Chef-Directeur des Ponts et Chaussées GILLES Pierre, Ingénieur des Ponts et Chaussées MOREEL Paul, Ingénieur industriel en Industries SPW - Service Public de Wallonie - Direction de l Expertise des Ouvrages Résumé La qualité de l'inspection des ponts et des documents produits dépend très fortement de l'expérience et de la formation de l'inspecteur. Ceci est bien entendu préjudiciable à une bonne gestion des ponts. Afin d'améliorer la qualité et la reproductibilité de ce type d'inspection, un outil informatisé d'assistance a été développé au sein du SPW. Le principe de cet outil, baptisé "Bridge-Boy", repose sur plusieurs concepts originaux : Formulaire d inspection spécifique pour chaque pont. Base de données définissant pour chaque couple élément/matériau les types de défauts susceptibles d'être rencontrés. Encodage de l'inspection sur site à l'aide d'un ordinateur de poche Aide disponible sur chaque élément et défaut. Génération automatisée des documents d'inspection. Lien direct avec la banque de données des ouvrages d'art préexistante. Samenvatting De kwaliteit van de inspectie van de bruggen en de bijhorende documenten hangt hoofdzakelijk af van de ervaring en de opleiding van de inspecteur. Dit gaat uiteraard ten koste van een goed beheer van de bruggen. Om de kwaliteit en de productiviteit van de inspectie te verbeteren, werd door SPW een geautomatiseerd hulpmiddel ontwikkeld. De werking van dit hulpmiddel, "Bridge- Boy" genaamd, berust op verschillende originele concepten : Specifiek inspectieformulier voor elke brug Datase, waarbij elk onderdeel en materiaal aan elkaar is gekoppeld, en waarvoor de gebreken zijn beschreven De gegevens van de inspectie worden ter plaatse in een draagbare computer ingegeven Hulpfunctie voor ieder onderdeel met zijn gebreken Geautomatiseer beheer van de inspectiedocumenten Direkte link met de database naar reeds bestaande "kunstwerken"
2 1. DE L'IMPORTANCE DES INSPECTIONS D'OUVRAGES D'ART Un réseau routier se doit de rendre un service de qualité qui correspond aux attentes de ses utilisateurs. Pour y parvenir, il est indispensable de développer un système de gestion de cette infrastructure tant dans son ensemble que dans ses points particuliers. Les plus importants de ceux-ci correspondent aux ouvrages d art. De très nombreux pays l'ont compris et utilisent un système de gestion des ouvrages d'art. Ces systèmes se basent sur les thèmes suivants [réf.1] : Inventaire du patrimoine Inspection des ouvrages Evaluation de la capacité et de la fonctionnalité des ponts Budgétisation des travaux d entretien et de réparation Politique d entretien Planification des projets Une fois le patrimoine connu et inventorié, le thème essentiel d un tel système de gestion consiste en la connaissance et la mise à jour régulière de l état de chaque pont constituant le parc d ouvrages. Cette connaissance est acquise grâce à une procédure d inspection. Suivant les pays, l'organisation de ces inspections peut différer. Toutefois, elle se base presque systématiquement sur quatre types d'inspections [réf.2] : Inspection de routine : inspection réalisée très régulièrement dans le cadre du contrôle de la voirie. Inspection de contrôle : inspection visuelle annuelle destinée à apprécier l'état de l'ouvrage Inspection approfondie : inspection visuelle détaillée pluriannuelle. Elle peut nécessiter des moyens d'accès spécifiques et elle doit passer en revue tous les éléments de l'ouvrage. Inspection spécifique : inspection réalisée suivant les besoins lors du constat de dégradations. Elle peut utiliser tous les moyens disponibles afin de déterminer la nature, l'origine et l'étendue des dégradations. Elle doit également permettre de définir les réparations à entreprendre. Parmi celles-ci, l'inspection approfondie tient une place importante car elle est systématique dans le temps grâce à sa périodicité et dans l'espace puisque tous les éléments sont examinés. C'est elle qui permet d avoir une bonne vision de l état de l ensemble des ouvrages.
3 La pertinence des résultats de l inspection approfondie est donc essentielle. Elle dépend fortement de l'inspecteur qui la réalise, puisqu'elle se base presque exclusivement sur l'examen visuel. Malheureusement, la formation et l'expérience de cet inspecteur peuvent être fortement variables d'un pays à l'autre et même au sein d'un même organisme gestionnaire [réf.3]. L objectif de l outil informatisé d assistance aux inspections de ponts présenté dans cette communication consiste à aider l'inspecteur dans son travail afin d'améliorer et d'uniformiser la qualité de cette inspection approfondie. 2. PROCEDURE D INSPECTION EN REGION WALLONNE Le SPW Service Public de Wallonie, une des trois entités régionales de la Belgique, gère environ 3500 ponts répartis le long des autoroutes, routes et voies navigables. L'organisation des inspections des ouvrages d'art prévoit les opérations suivantes (réf.4): Contrôle de routine (inspection de routine) Inspection A de contrôle (inspection de contrôle) Inspection A générale (inspection approfondie) Inspection B (inspection spécifique) Les inspections générales A constituent la partie importante de la surveillance systématique des ouvrages. N Eléments Constatations Localisation 0 PONT DANS SON ENSEMBLE INFRASTRUCTURE 100 CULEE-TUNNEL-PONT-CADRE 110 FONDATION (CULEE) 112 FONDATION SUR PIEUX (CULEE) 120 RIDEAU DE PALPL. (CULEE) 130 SEMELLE (CULEE) 140 PAROI VERTICALE (CULEE) 140.1 Fissure dans le parement de moellons Amont et aval Rives droite et gauche. entre la culée et le mur de soutènement avec écoulement d eau et des efflorescences. 143 PAREMENT (CULEE) 144 CORPS DE CULEE 150 MUR GARDE-GREVE (CULEE) Figure 1 - Exemple de formule d'inspection
4 Ce type d'inspection, réalisée généralement tous les 3 ans, comporte deux parties : La formule d'inspection établie sur site par l'inspecteur. Elle correspond à une photographie de l ouvrage; Le rapport d'inspection établi par l'ingénieur responsable des ouvrages au sein du service gestionnaire. Il synthétise et analyse les résultats fournis par la formule. La formule d'inspection est réalisée sur un formulaire papier. Ce document comporte principalement trois colonnes (voir extrait en figure 1) : Eléments Défauts Localisation faisant référence à un schéma de l'ouvrage (exemple à la figure 2). 140.1 Fissure dans le parement de moellons entre la culée et le mur de soutènement avec écoulement d eau et des efflorescences. Figure 2 - Exemple de schéma Figure 3 - Exemple de rapport d'inspection
5 Après inspection, la formule d'inspection est transmise à l'ingénieur qui établit le rapport d'inspection directement dans la banque de données informatisée des ouvrages d'art (BDOA). Ce rapport reprend les défauts principaux et les actions à entreprendre pour y remédier. Un extrait est reproduit à la figure 3. 3. LIMITES DE LA PROCEDURE ACTUELLE D'INSPECTION Il s avère qu elle présente des limites. D'une part la formule d'inspection comporte une liste unique d'éléments, identique pour tous les types d'ouvrages. Des lacunes sont dès lors souvent constatées. Par ailleurs, l'inspecteur peut parfois être perplexe face à un défaut pour le qualifier précisément. Il résulte de ces deux aspects, que les inspections d'un même ouvrage réalisées à la même époque mais par deux inspecteurs différents risquent de différer significativement en fonction de l'expérience, de la formation et de la motivation de ceux-ci. Ce constat est bien entendu fortement préjudiciable à une bonne gestion des ouvrages d'art. Ensuite, la formule d'inspection doit être examinée par l'ingénieur afin qu'il rédige le rapport d'inspection. Cette étape est fastidieuse même si elle s'effectue directement dans la banque de données des ouvrages d'art. 4. AMELIORATION DE LA PROCEDURE ACTUELLE D INSPECTION Face à ce constat, la Direction de l'expertise des ouvrages du SPW, a décidé d'améliorer la procédure d'inspection pour tenir compte des limites précitées. Cette évolution se base sur plusieurs concepts : Utilisation d'un formulaire d'inspection spécifique pour chacun des 3500 ponts. Les formulaires spécifiques (canevas) sont établis à partir d'un relevé exhaustif des éléments constitutifs de l'ouvrage établi lors d une visite sur site. Définition dans ce canevas du matériau constitutif de chaque élément afin de proposer à l'inspecteur une liste restreinte de défauts susceptibles d'être rencontrés sur ce type d'élément réalisé avec ce genre de matériau. Réalisation de l inspection à l aide d un outil informatisé de poche permettant à l inspecteur de se libérer du crayon et du carnet. Génération automatique de la formule d'inspection. Génération semi-automatique du rapport d'inspection. Lien direct avec la banque de données des ouvrages d'art afin d'éviter tout encodage inutile.
6 N'ayant trouvé aucun produit existant répondant à ce cahier des charges, il a été décidé de le réaliser au sein de l'administration. L'outil, basé sur l'utilisation d'un ordinateur de poche, a été baptisé "Bridge-Boy " 5. DESCRIPTION DU BRIDGE-BOY Le projet Bridge-Boy est articulé autour de cinq modules distincts. Il est relié à la banque de données des ouvrages d art (BDOA) qui regroupe déjà toute une série d informations (inventaire, gestion, inspection, travaux). L ensemble des outils informatiques de ce projet a été développé spécifiquement. Il en avait été de même antérieurement pour la BDOA. La maîtrise complète des logiciels BDOA et Bridge-Boy a permis d assurer un bon échange d informations entre ceux-ci. 5.1. Module 1 : la base des connaissances. La base de connaissance est le cerveau du projet Bridge-Boy. Il contient toute l expérience et les connaissances indispensables à l efficience de l outil. Cette base contient d une part la liste de tous les éléments, matériaux et défauts susceptibles d être rencontrés sur nos ouvrages. Elle contient d autre part la table des liens entre les trois listes précédentes. Celleci est une des particularités du Bridge-Boy. En effet, elle permet de définir quels sont les défauts susceptibles d être spécifiquement rencontrés sur tel type d élément réalisé avec tel type de matériau. Cette table de liens permet de proposer à l'inspecteur une liste de défauts réduite et appropriée au couple "élément matériau" rencontré. Cette base de connaissance constitue une première partie de la banque de données du Bridge-Boy. 5.2. Module 2 : les canevas. Afin de pouvoir réaliser l inspection généralisée d un pont, il convient de connaître tous les éléments dont il est constitué. Une des particularités du Bridge-Boy consiste à utiliser une liste d'éléments spécifiquement établie pour chaque ouvrage individuel. Cette liste, appelée canevas, est donc un relevé exhaustif de tous les éléments constitutifs de l'ouvrage. Il est présenté sous une forme arborescente où chaque élément peut avoir des sous-éléments. Par exemple, la poutre en béton précontraint est divisée en deux abouts et une section courante. Par ailleurs, l'ordre dans lequel le rédacteur du canevas dispose les éléments dans celui-ci est étudié de manière à constituer un "itinéraire" d'inspection efficace sur terrain.
7 Une fois créé, le canevas est conservé dans la banque de données des ouvrages d'art (BDOA). 5.3. Module 3 : l inspection sur le terrain. Tous ces outils permettent d'entamer l'inspection généralisée d un ouvrage qui constitue la partie visible du Bridge-Boy. Ce programme est conçu pour être accepté par toute plate-forme portable de petite dimension sans restriction par rapport aux évolutions technologiques futures. Actuellement il est implémenté sur un ordinateur de poche du type Pocket PC (figure 4). La rapidité d utilisation du Bridge- Boy a été une de clés de sa conception. Cet ainsi que l inspecteur doit uniquement cocher des cases. Dans quelques cas particuliers, il peut toutefois ajouter un commentaire sous forme de texte. Figure 4 Le Bridge-Boy L'inspection d'un ouvrage avec le Bridge-Boy se déroule en trois étapes. En premier lieu, l'inspecteur charge depuis la BDOA le canevas du ou des ponts qu'il souhaite inspecter. Lors de cette étape, la partie de la base de connaissance nécessaire à l'inspection se charge automatiquement. La deuxième étape se déroule sur l'ouvrage. L'inspecteur se laisse guider par le Bridge-Boy d'élément en élément selon l'itinéraire défini lors de la rédaction du canevas (figure 5). Pour chaque élément, une liste de défauts est proposée dans laquelle il suffit de cocher ceux observés (figure 6). Dès qu un défaut est sélectionné, un certain nombre de caractéristiques est demandé (figure 7) ; leur nombre dépendant de l importance et du type de celui-ci. Ici aussi pour spécifier une caractéristique, une liste de choix est proposée. En outre, il est aussi possible de préciser si des photos, des schémas ou des notes manuscrites sont à associer à ces défauts.
8 Figure 5 - Exemple d'écran d'éléments Figure 6 - Exemple d'écran de défauts Figure 7 - Exemple d'écran de caractéristiques d'un défaut Figure 8 - Exemple d'écran d'aide En cas de doute sur la définition d un élément ou d un défaut, une aide est toujours disponible (figure 8). Cette procédure de travail permet de garantir une bonne uniformité dans la réalisation des inspections par différentes personnes.
9 De retour au bureau pour la troisième étape, il transfère dans la BDOA les données de son inspection et peut s'atteler à la rédaction de la formule d'inspection. 5.4. Module 4 : la formule d'inspection Une autre spécificité du Bridge-Boy est de permettre de générer automatiquement la formule d inspection (figure 9). Si des photos numériques ont été prises, le programme se charge de la rédaction automatique d'un rapport photographique intégré à la formule d'inspection Elém- -ents Localisation Matériau Code Défaut Caractéristiques Photos aile Amont gauche Briques 2 Autre défaut aile Aval gauche Briques 5 Descellement Déplacement : Oui 5 Densité : quelques aile Aval gauche Briques 6 Joint altéré Profondeur : En profondeur 6 Densité : quelques aile Aval gauche Briques 8 Cavité Dimension du défaut : < 1 m2 8 Profondeur : > 15 cm 8 Densité : isolée Basculement aile Aval gauche Briques 11 global aile Aval gauche Briques 12 Bombement Dim. du défaut : diam > 2 m 12 Disjointoiement : Oui 12 Densité : quelques Figure 9 - Extrait d'une formule d'inspection produite par le Bridge-Boy 5.5. Module 5 : le rapport d'inspection La formule d inspection est analysée par l ingénieur gestionnaire. Il sélectionne les défauts qui lui paraissent importants, leur adjoint des actions à entreprendre et autres commentaires. Il consigne ces conclusions dans le rapport d inspection. Une assistance lui est proposée sous forme de listes prédéfinies d'actions à entreprendre pour différents types de défauts. 6. PERSPECTIVES D'AVENIR DEVELOPPEMENTS FUTURS Plusieurs développements futurs sont d'ores et déjà envisagés toujours dans l'optique d'améliorer la qualité et la performance du système de gestion des ouvrages d'art.
10 A l'état actuel, la portée de l'outil s'arrête avec la rédaction du rapport d'inspection. Toutefois, lors de l'inspection, beaucoup d'informations précises ont été relevées (surface, longueurs, ) Celles-ci peuvent servir pour établir un métré de réparation de l'ouvrage. Il est donc prévu de développer cet outil vers la génération automatique de métré en utilisant un outil d'assistance à la rédaction de métré déjà développé et utilisé au sein du SPW. Par ailleurs, dans la gestion des ouvrages d'art, il est nécessaire de pouvoir hiérarchiser ceux-ci en fonction de leur état et du risque potentiel envers les usagers. Face à un grand nombre d'ouvrages, cette tâche est fortement facilitée, voire rendue possible, par l'utilisation d'un indice de qualité (type IQOA utilisé en France). Les informations précises relevées lors de l'inspection devraient permettre de calculer automatiquement cet indice de qualité. D'autres évolutions plus technologiques sont aussi prévues comme la prise de photos avec l'ordinateur de poche, l'intégration d'un GPS, 7. CONCLUSIONS L'outil Bridge-Boy répond à un besoin d'amélioration de la qualité et de l'efficacité des inspections approfondies, élément clé du système de gestion des ouvrages d'art. Basé sur un ordinateur de poche, l'outil permet à l'inspecteur de réaliser une inspection approfondie en étant toujours aidé dans la définition des éléments examinés et des défauts constatés. Cet outil permet d automatiser la rédaction des différents documents utilisés dans le cadre du système de gestion. Ce concept est né au sein du SPW. Vu la similitude existant entre les systèmes de gestion d'ouvrages d'art dans les différents pays Il pourrait facilement y être mis en œuvre. Bibliographie 1 : Indicateur de Performance des Ponts et Critères pour la définition de priorités d actions, AIPCR, 11.13.B, 2004, 80 pages 2 : Vers un indicateur de l état des ponts, AIPCR, 11.05.B, 1996, 151 pages 3 : Etude comparative des activités de gestion des ponts, AIPCR, 11.12.B, 2004, 31 pages 4 : Règlement concernant la gestion des ouvrages d art, SPW-Région wallonne, 2004