Par Adrien Patanè, gestionnaire des solutions technologiques - Amériques, propriétaires privés et secteur public, Trimble
Aux États-Unis, alors que le financement des projets d'infrastructure atteint des niveaux sans précédent, certains départements des Transports des États éprouvent de plus en plus de difficulté à réaliser les projets comme prévu. Comme si les pénuries de main-d'œuvre et la hausse des coûts n'étaient pas un défi suffisant, la plupart des départements des Transports sont également aux prises avec un héritage de technologies obsolètes, de données cloisonnées qui rendent l'information difficile à obtenir ou à partager, et de flux de travail incohérents qui entravent la collaboration, ce qui entraîne des retards dans les échéanciers.
Pour résoudre ces problèmes, des départements des Transports innovants et leurs partenaires commerciaux adoptent des technologies numériques et de nouvelles méthodes de collaboration pour accroître l'accès aux données cloisonnées et rationaliser les flux de travail afin que les projets puissent se terminer à temps et dans les limites du budget.
Une méthode de collaboration innovante et des technologies numériques ont aidé les équipes à achever le projet complexe du pont un an plus tôt que prévu, minimisant ainsi les perturbations de la circulation et l'impact sur l'environnement. Photo fournie par Granite Construction.
Avec le soutien d'organisations politiques comme le Forum sur l'innovation et la technologie (ITF) de l'ARTBA, qui préconise l’accélération de l’utilisation des technologies numériques dans l'industrie américaine de la construction des transports, les propriétaires d'infrastructures, les entrepreneurs et les firmes d'ingénierie reconnaissent les avantages de la transformation numérique pour améliorer la productivité et ainsi rétablir la confiance du public dans les projets d'infrastructure.
« Les technologies numériques favorisent des processus plus efficaces qui permettent aux parties prenantes de collaborer de manière à promouvoir la visibilité et la transparence des données », a déclaré Cyndee Hoagland, coprésidente de l'ITF de l'ARTBA et vice-présidente principale, secteur des propriétaires et public chez Trimble. « Ces méthodes de collaboration basées sur la technologie réduisent non seulement les frictions entre les équipes en les aidant à livrer des projets de meilleure qualité avec moins de risques et des coûts de propriété des actifs réduits, mais elles permettent également aux propriétaires d'infrastructures de mieux gérer et entretenir leurs actifs tout au long du cycle de vie des actifs. »
« Les technologies numériques favorisent des processus plus efficaces qui permettent aux parties prenantes de collaborer de manière à promouvoir la visibilité et la transparence des données. »
—Cyndee Hoagland, vice-présidente principale, propriétaires privés et secteur public, Trimble
Caltrans, le département des Transports de la Californie, est un chef de file reconnu parmi les organisations qui adoptent des processus et des technologies de collaboration innovants pour obtenir de meilleurs résultats pour ses projets. En tant que membre de l'ARTBA, Caltrans travaille avec d'autres organisations membres, telles que Granite Construction, pour mettre en œuvre ces innovations tout en réalisant de nouveaux projets de routes et de ponts.
Un projet de pont et d'autoroute de Caltrans récemment achevé met en évidence les avantages d'un accord contractuel de collaboration et de plusieurs technologies numériques qui ont donné des résultats positifs pour Caltrans et Granite, son partenaire de construction pour le projet. Le projet de remplacement du pont Cosumnes, d'une valeur de 158 millions de dollars, a été exécuté sur un tronçon très achalandé de la route étatique (SR) 99 dans le comté de Sacramento.
Ce modèle 3D, qui illustre le pont de débordement temporaire de la rivière Cosumnes et une ligne de services publics adjacente, a permis aux équipes de conception et de construction d'améliorer la précision et l'efficacité de leur planification préalable à la construction. Image fournie par Trimble Inc.
Le projet a permis de remédier aux déficiences structurelles et sismiques du pont vieillissant de la rivière Cosumnes, de la structure de débordement de la rivière Cosumnes et du pont McConnell en les remplaçant par trois travées de pont modernes. Un meilleur éclairage, des accotements plus larges, un drainage anti-inondation et des rampes réalignées ont amélioré la sécurité et atténué les problèmes de mobilité des marchandises sur ces structures où on dénombre 70 000 déplacements quotidiens de véhicules.
Comme nous avons terminé le projet un an plus tôt que prévu, le public a bénéficié d'un corridor de transport plus sécuritaire avec moins de perturbations. »
—Aaron Chamberlin, ingénieur principal des transports, Caltrans
Pour aller de l'avant avec ce projet de grande envergure, Caltrans a conclu une entente GCEG avec Granite. Le nouveau mécanisme contractuel GCEG facilite la communication essentielle entre le concepteur/propriétaire et l'entrepreneur en ce qui concerne les produits livrables contractuels. L'entrepreneur agit en tant que consultant pendant le processus de conception et fournit des commentaires sur la constructibilité et les prix des options de conception. Au moment où les soumissions sont demandées, les options de conception ont été validées à la fois par l'entrepreneur et le concepteur/propriétaire, ce qui garantit de meilleures soumissions et des estimations plus précises.
« Cet instrument contractuel était une nouvelle façon pour Caltrans de collaborer et de partager des fichiers de conception complets avec l'entrepreneur dès le début du processus de conception, ce qui a permis d'améliorer la mise en scène du projet », a déclaré Aaron Chamberlin, ingénieur principal des transports chez Caltrans. « Les résultats ont été des économies de temps et d'argent considérables. De plus, comme nous avons terminé le projet un an plus tôt que prévu, le public a bénéficié d'un corridor de transport plus sécuritaire avec moins de perturbations.
Pour le projet du pont de la rivière Cosumnes, Caltrans et Granite ont utilisé des technologies numériques de pointe pour transformer les flux de travail traditionnels et coordonner plusieurs équipes. Ils ont utilisé des modèles 2D et 3D pour analyser et réconcilier les conflits entre la conception et les conditions existantes, telles que la proximité du chantier avec la chaussée active ou les vides dans la conception des travaux de terrassement.
« Nous avons économisé du temps et de l'argent et réduit les risques en optimisant l'emplacement de la grue avant d'amener la machinerie sur le chantier. »
– M. Shaun Carman, gestionnaire de l'arpentage, Granite Construction
Sur la base des données de conception fournies par Caltrans, l'équipe des services numériques de Trimble a préparé des modèles 3D numériques illustrant les structures du pont, les terrassements adjacents et le tracé des nouveaux services publics. Granite a pu visualiser ces modèles et les visualiser dans le paysage réel sur place en utilisant la technologie de réalité augmentée de positionnement de haute précision Trimble SiteVision sur un appareil mobile. Cette visualisation en temps réel a continué de fournir à l'équipe de projet des informations essentielles sur la conception et les conditions tout au long du projet.
Le remplacement de six ponts vieillissants par trois travées modernes a nécessité le détournement de plusieurs voies de circulation et l'évitement de lignes électriques et d’une conduite de carburant à haute pression à proximité. Photo fournie par Granite Construction.
« L'utilisation de SiteVision avant la construction nous a permis de visualiser les nouveaux ponts, de voir comment ils s'adapteraient et comment nous pourrions installer notre équipement », a déclaré Shaun Carman, responsable de l'étude chez Granite. « Nous avons économisé du temps et de l'argent et réduit les risques en optimisant l'emplacement de la grue avant d'amener la machinerie sur le chantier. »
Granite a utilisé une gamme de technologies intégrées, notamment les stations totales de Trimble, des trousses de base et de robot du système mondial de positionnement par satellite (GNSS), ainsi que des contrôleurs de terrain portatifs, pour assurer la précision, la cohérence et l'efficacité sur le terrain et au bureau. Le contrôle machine GPS (système mondial de positionnement) a été mis en œuvre sur toutes les lames et tous les bouteurs pour accélérer l'excavation et le nivellement, et le logiciel Trimble Business Center a été utilisé pour créer des modèles précis pour niveler les routes sur la base des plans de conception de Caltrans.
Pendant la construction, les technologies connectées ont permis aux équipes de partager les données de manière transparente, ce qui a permis à Granite et Caltrans de prendre des décisions ensemble. Les modèles et le système de réalité augmentée ont également permis aux équipes de terrain de Granite de visualiser les dangers du chantier, tels que la conduite de carburéacteur à haute pression qui passait sous l'une des sections du pont.
« L’accès aux données consolidées et cohérentes pour la construction a permis aux équipes d'accélérer le processus. »
—Anthony Abitz, gestionnaire de projet, Granite Construction
Granite a utilisé le logiciel Trimble Stratus avec des données de drones pour cartographier, mesurer et partager des informations précises sur les chantiers et les actifs. Les données ont permis à l'équipe de terrain de Granite de calculer les quantités de travaux de terrassement et de créer des rapports d'avancement mensuels afin de pouvoir produire des factures en temps opportun.
Granite a également livré à Caltrans des modèles conformes à l'exécution. Les modèles pour les entrées de drainage sont devenus d'une importance cruciale lorsque le chantier a été inondé. Avec les données numériques conformes à l’exécution, l'équipe de terrain a pu utiliser la réalité augmentée pour visualiser les entrées sous l'eau.
« L’accès aux données consolidées et cohérentes pour la construction a permis aux équipes d'accélérer le processus », a déclaré Anthony Abitz, ingénieur de projet chez Granite, « De plus, en partageant le modèle numérique conforme à l’exécution avec les gestionnaires d'actifs, ces derniers n’ont pas à recréer toutes ces informations précieuses pour assurer l’exploitation et l’entretien de l'actif pendant des décennies. »
Le remplacement du pont de la rivière Cosumnes a été le premier projet dans le cadre duquel l'équipe de conception de Caltrans a partagé des plans 2D et des modèles 3D avec un entrepreneur. Cette approche s'est avérée utile puisqu’elle a amélioré la communication, la coordination et la planification pour les deux groupes.
« Si vous pouvez connecter les équipes internes et externes avec une source unique de données fiables sur de longues périodes, cela améliorera considérablement la productivité, et les résultats seront un atout plus performant tout au long de la durée de vie. »
—Aaron Chamberlin, ingénieur principal des transports, Caltrans
Caltrans continue d'étendre son utilisation des modèles BIM (Building Information Modeling) civils et des contrats de collaboration avec les entrepreneurs. En appliquant les leçons apprises, Caltrans va de l'avant avec le développement d'un processus BIM de niveau 4, qui comprend des données de planification intégrées au modèle et qui calcule le temps que chaque tâche ou phase du projet devrait prendre. L'organisme poursuit également ses efforts pour tirer parti des systèmes numériques conformes à l'exécution et, de manière plus stratégique, pour déployer l’initiative CALMS (Caltrans Asset Lifecycle Management System) à l’échelle de l'État, qui utilisera les technologies numériques pour connecter les données et les flux de travail à toutes les phases du cycle de vie des actifs, de la conception et de la construction à l'exploitation et à l’entretien.
« Le succès du projet du pont de la rivière Cosumnes a validé ce que nous soupçonnions depuis le début : si vous pouvez connecter les équipes internes et externes avec une source unique de données fiables sur de longues périodes, cela améliore considérablement la productivité, et le résultat sera un atout plus performant tout au long de la durée de vie », a déclaré Aaron Chamberlin de Caltrans.
Avec la stratégie de gestion du cycle de vie des actifs à l'échelle de l'État de la Californie, Caltrans « utilisera les technologies et les données numériques pour connecter les personnes et les processus de nos programmes et divisions », a expliqué M. Chamberlin. « Ce sera une victoire pour les projets futurs et une victoire pour la qualité et l'abordabilité des actifs à long terme. »
Adrien Patanè possède 20 ans d'expérience dans le secteur des technologies de transport et de construction dans le cadre de projets complexes et respectueux de l'environnement en Australie, en Europe, en Asie et dans les Amériques. En tant que responsable des solutions technologiques pour le secteur des propriétaires et public de Trimble, il joue un rôle clé en aidant les départements des Transports et les entrepreneurs à mettre en œuvre des flux de travail de construction 3D et d'autres technologies innovantes meilleures, plus sûres, plus rapides et plus écologiques.
Cet article a été publié à l'origine dans la revue Transportation Builder (mars-avril 2023). Reproduction autorisée.
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