BÂTISSEUR

D’INFRASTRUCTURES

NGE FONDATIONS SAS

29, rue des Tâches 69800 St PRIEST

T 04 78 40 62 58 – www.ngefondations.fr

CANDIDATURE INNOVATION

SMART MUD : SYSTEME DE CONTRÔLE

DES NIVEAUX DE BOUE

23/05/2019

R&

D IN

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TIO

N

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SCNB 23/05/2019

VOTRE INTERLOCUTEUR

Anthony MARTENS

Ingénieur Recherche & Développement

NGE FONDATIONS

Service Matériel

29 rue des Tâches

69800 Saint-Priest

T : 04 78 40 62 58

@ : amartens@ngefondations.fr

A PROPOS DE NGE FONDATIONS

Un an d’existence, trente ans d’expérience et d’innovations

Synthèse des expertises de quatre spécialistes de la géotechnique (GTS, Groupe Dacquin, SUD

FONDATIONS, SOTRAC), NGE FONDATIONS poursuit son travail de recherche et développement

pour maîtriser le risque sol et protéger l’avenir de votre projet

NGE FONDATIONS, filiale de NGE – groupe de BTP de 11 000 hommes et femmes – est une entreprise de travaux

spécialisée dans la géotechnique, de la mécanique des sols à la mécanique des roches. Présente partout en

France, elle intervient en milieu rural comme urbain, en environnement montagnard ou fluvial.

NGE FONDATIONS, entreprise certifiée QSE (Qualité Sécurité Environnement) depuis 2007, avec un chiffre

d'affaires de 170 M€, emploie à ce jour 750 personnes. NGE FONDATIONS bénéficie de 30 ans d’expérience

pour tous ses savoir-faire multitechniques :

Amélioration des sols ■ Fondations profondes ■ Soutènement ■ Injection des sols ■ Confortement ■ Travaux

d’accès difficiles ■ Génie civil spécifique

Plus d’information : www.ngefondations.fr

A PROPOS DE NOS INNOVATIONS PHARES

ELITE® GEORISQUES PROTECTION

Forte de 30 ans d'expérience dans le domaine de la protection contre

les risques naturels, et dans la protection contre les chutes de rochers,

NGE FONDATIONS a développé ses produits : filets plaqués, filets de

protection, barrières dynamiques, paravalanches… afin de couvrir ses

besoins sur les chantiers. Face à l'intérêt porté à ses produits, NGE

FONDATIONS a décidé de les commercialiser sous le nom de

SOLUTIONS ELITE® (testés selon les normes européennes en vigueur).

L’écran 5 000 kJ a obtenu le marquage CE et la Catégorie A. Pour en

savoir plus : www.elitegts.com

Paroi AD/OC®

Ce nouveau concept de paroi clouée a été développé par notre

Département R&D en collaboration avec l’INSA et l’IFSTTAR de Lyon.

Conscients des problématiques du béton projeté (défaut de

drainage, délais allongés, surconsommation, technique

accidentogène, nuisances…) nous avons souhaité améliorer

considérablement la mise en œuvre de la paroi clouée. Composée

d’écailles préfabriquées en béton, la Paroi AD/OC® offre une

véritable alternative à la paroi clouée traditionnelle grâce à ses

avantages prouvés : parement autodrainant, délais optimisés, bilan

carbone réduit de moitié. Contact : adoc@ngefondations.fr

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Pieux Bois

Cette technique a été réhabilitée en partenariat avec notre filiale SUD

FONDATIONS, les laboratoires de recherche du CETE de Bordeaux, de

l’IFSTTAR et de l’IM2 Université Bordeaux 1. Soutenu par la Région

Aquitaine, le projet a permis d’éditer des guides techniques de

référence. En fondations ou en amélioration de sol, le pieu bois est une

solution éco-responsable (durable, esthétique, peu onéreux, bilan

carbone réduit…) pour des projets tels que : bâtiment, maison

individuelle, quai, passerelle, plateforme industrielle, berge…

Pour en savoir plus : www.ngefondations.fr

Pieux tarière creuse type III

Ce concept de pieux est une variante optimisée en carbone du pieux

à tarière creuse classique. Il améliore la qualité du bétonnage par

l’intermédiaire d’un tube plongeur développé conjointement avec le

service matériel.

Pour en savoir plus : www.ngefondations.fr

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TABLE DES MATIERES

1 CONTEXTE .................................................................................................................. 5

2 SPECIFICATION DU BESOIN ........................................................................................... 5

2.1 Fonction surveillance ................................................................................................................... 5

2.2 Fonction correction ...................................................................................................................... 6

3 PRESENTATION DU MATERIEL ....................................................................................... 6

3.1 Boitier électronique (voir Figure 3 et Figure 4) ............................................................................ 7

3.2 Le capteur radar (voir Figure 2) .................................................................................................. 9

3.3 L’électrovanne ............................................................................................................................. 9

3.4 Les batteries (voir Figure 5) ........................................................................................................ 9

4 UTILISATION .............................................................................................................. 10

4.1 Mise en service du système ...................................................................................................... 10

4.2 Fonction de surveillance ............................................................................................................ 12

4.3 Extinction du système................................................................................................................ 13

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1 CONTEXTE

Le projet de contrôle des niveaux de boue Smart Mud

s’inscrit dans le contexte des chantiers de parois

moulées. (Photo : Cage d’armature de paroi moulée

descendant dans une tranchée. Métro B, Lyon.)

Pendant la réalisation de la paroi, cette dernière est

remplie d’une boue afin d’éviter son effondrement. Le

niveau de boue doit être compris entre le bas de la

maçonnerie supérieure de la paroi et le niveau du sol.

L’absorption de la boue par le sol oblige à surveiller et

compléter le niveau régulièrement. Cette tâche est

facilement réalisable pendant les heures de travail sur

le chantier. En revanche, en dehors de ces horaires

(notamment les nuits et les weekends), cette

surveillance implique la mise en astreinte de personnels.

Un premier levier a été le développement d’un système

de flotteur qui actionne une vanne (de type « chasse

d’eau »).

Notre projet a pour objet la création d’un système autonome de contrôle du niveau de boue,

permettant une surveillance permanente du niveau de boue dans la paroi, et affranchissant le

personnel d’astreinte des multiples déplacements sur le chantier. Il alerte par sms l’utilisateur désigné

en cas de dysfonctionnement.

Sécurisation, fiabilité, gain de temps… Les avantages sont nombreux :

• diminution des incidents : notre système ne subit pas de coincement mécanique dont les flotteurs

sont sujets

• sécurisation : en cas de défaillance du système, l’utilisateur est prévenu par alerte SMS.

• système rassérénant : l’utilisateur s’assure du bon fonctionnement du système à distance en

l’interrogeant par SMS.

• avantage environnemental et économique : Evite les débordements de boue accidentels et, le

cas échéant, les réduit en temps et quantité (alertant automatiquement l’utilisateur).

2 SPECIFICATION DU BESOIN

2.1 FONCTION SURVEILLANCE

a) Permettre la mesure du niveau de boue dans la paroi.

b) Permettre de transmettre l’information sur le niveau de boue à distance

c) Etre autonome énergétiquement

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d) Permettre à l’utilisateur de s’assurer à distance du bon fonctionnement du système (contrôle

actif du bon fonctionnement par l’utilisateur)

e) Alerter l’utilisateur en cas de disfonctionnement (contrôle passif du bon fonctionnement par

l’utilisateur).

2.2 FONCTION CORRECTION

a) Permettre la correction du niveau de boue à distance ou de manière autonome

b) Permettre la correction du niveau de boue à distance

c) Permettre la correction du niveau de boue de manière autonome

d) Fermer la vanne automatiquement en cas de chute d’alimentation.

3 PRESENTATION DU MATERIEL

Le Smart Mud, ou Système de Contrôle des Niveaux de Boue (SCNB), est composé des éléments

suivants (voir Figure 1) :

Un boitier électronique

Un capteur radar

Une électrovanne

Deux batteries 12VDC

Un arrêt d’urgence

Une caisse en plastique

Figure 1: présentation du matériel (prototype n°3)

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Figures 2 bis : présentation du matériel - version améliorée (prototype n°4)

3.1 BOITIER ELECTRONIQUE (VOIR FIGURE 4 ET FIGURE 5)

Le boitier électronique rempli deux fonctions :

Il sert d’interface avec les batteries pour l’alimentation des autres composants du système.

Il centralise la communication entre les différents composants du système et avec l’extérieur

(via réseau GSM).

Le branchement des différents composants du système à ce boitier est décrit sur la Figure 4.

L’interrupteur visible sur la Figure 3 permet d’allumer et d’éteindre le système de surveillance.

Le boitier électronique comporte une pile rechargeable. Cette dernière permet

de fournir l’énergie nécessaire à l’envoi de messages d’alerte en cas

d’insuffisance d’alimentation par les batteries.

Cette pile est soumise à une tension de charge dès lors que le boitier

électronique est branché aux batteries et que l’arrêt d’urgence est désactivé.

Ainsi, même quand l’interrupteur du boitier électronique est en position « OFF »,

le système continue de consommer de l’énergie, ce qui risque de vider

complètement les batteries et de les détériorer.

Pour éviter ce phénomène, il est conseillé, en plus de placer l’interrupteur du

boitier électronique en position « OFF », d’activer l’arrêt d’urgence quand le

système n’est pas utilisé. Seul l’arrêt d’urgence permet d’isoler complètement les

batteries du reste du système.

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Figure 3: boitier électronique face avant (prototype n°3)

Figure 4: boitier électronique face arrière (prototype n°3)

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3.2 LE CAPTEUR RADAR (VOIR FIGURE 5)

Figure 5: capteur radar

Fabricant : VEGA

Modèle : VEGAPULS WL S 61

Technologie : radar

Tension d’alimentation : 12 à 35 VDC

Signal de mesure : 4 à 20 mA

3.3 L’ELECTROVANNE

Vanne papillon VAMEIN GN10-16 ASA150, 4 pouces

Actionneur électrique ER60 PLUS 60 N.m 24VDC

3.4 LES BATTERIES (VOIR FIGURE 6)

Le système doit être alimenté par une tension de 24VDC, il est donc équipé de :

2 batteries 12 VDC branchées en série

Un fusible 5A est placé sur le câble reliant les deux batteries.

Le système consomme environ 0.1 A en surveillance et 0.5 A quand la vanne est manœuvrée.

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Figure 6: batteries (prototypes n°3 et 4)

4 UTILISATION

4.1 MISE EN SERVICE DU SYSTEME

Ouvrir le couvercle de la caisse

Vérifier le bon branchement des batteries

Vérifier le bon branchement des différents composants au boitier électronique (voir Figure

4)

Positionner la caisse au-dessus de la tranchée, le fond de la caisse doit être à environ 5 cm

du sol.

Ajuster la caisse au-dessus de la tranchée de manière à centrer l’ouverture présente sur la

face inférieure de la caisse avec le centre de la tranchée.

Positionner la vanne au bord de la tranchée

S’assurer qu’aucun objet n’entrave l’ouverture ou la fermeture de la vanne

Désactiver l’arrêt d’urgence

Basculer l’interrupteur du boitier électronique en position « ON »

Refermer le couvercle de la caisse.

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Figure 6: Tranchée de boue sur l’un de nos chantiers de paroi moulée (Métro Ligne 14, Grand Paris)

Le système commence par se connecter au réseau GSM. L’opération peut prendre jusqu’à 1

minute.

a) Si au terme de cette période le système n’est pas passé à l’étape suivante, il est possible de

le redémarrer en basculant l’interrupteur du boitier électronique en position « OFF » puis

« ON ».

Une fois le réseau trouvé, le système effectue un cycle d’initialisation de la vanne (ouverture si vanne

fermée, puis fermeture).

A la suite, le système envoie un SMS aux numéros de téléphone enregistrés dans la mémoire de

l’appareil :

Si l’initialisation de la vanne s’est déroulée correctement :

**SNCB**

Système actif

sms <niveau> pour recevoir niveau

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Si l’initialisation de la vanne a échoué :

**SNCB**

ECHEC INITIALISATION VANNE

Dans ce cas, il est nécessaire de vérifier le bon

branchement des deux câbles de l’électrovanne

ainsi que l’absence de corps étranger dans la

vanne.

4.2 FONCTION DE SURVEILLANCE

Le système répète une boucle toutes les 15 secondes

environ :

a) Le système contrôle sa tension d’alimentation.

Si elle est trop faible, la pile de secours prend

le relais le temps d’envoyer le SMS suivant ;

**SCNB**

tension alim insuffisante

SYSTEME NON ACTIF

VANNE OUVERT/FERMEE/HS

Si ce cas échoit, vérifier que les batteries sont

correctement branchées et vérifier leur état de

charge. Si elles sont déchargées, les recharger à l’aide

d’un chargeur de batterie.

Figure 7: SMS de surveillance des

niveaux de boue

La pile de secours permet seulement l’envoi de SMS d’alerte. Elle ne permet ni

d’alimenter le capteur, ni d’alimenter l’électrovanne.

b) Le système interroge le capteur radar sur le niveau de boue.

c) Le système analyse la valeur mesurée par le capteur radar afin de détecter une éventuelle

anomalie de mesure.

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d) Si aucune anomalie de mesure n’est détectée, le système procède si nécessaire à la

correction du niveau de boue (par l’ouverture ou la fermeture de la vanne).

e) Le système consulte les SMS reçu (maximum 1 par cycle). Si le message correspond à une

instruction connue, l’instruction est exécutée.

f) Si depuis le dernier SMS envoyé un paramètre parmi les suivants a changé :

o Etat vanne (OUVERTE, FERMEE ou HS)

o Etat capteur (OK ou HS)

Ou si 1h (ou le temps choisi ; paramétrable) s’est écoulée depuis l’envoi du dernier SMS

Un SMS est envoyé :

**SCNB**

Système actif

Capteur OK/HS

Vanne ouverte/fermée/HS

Niveau : xx cm

Prochain SMS dans 1h

g) Temps d’attente de 5 secondes puis retour au début de la boucle.

4.3 EXTINCTION DU SYSTEME

Le système s’éteint en basculant l’interrupteur du boitier électronique sur la position « OFF » (voir

Figure 3).

Il est également conseillé d’activer l’arrêt d’urgence (voir explication dans la partie 3.1).