5 000 personnes en 6 jours : déplacement de 130 mètres de la station de métro Shibuya dans le cadre du projet de rénovation majeur de Subim à Tokyo

Fondée en 1946, la Tokyo Kyukyu Electric Railway Company (Tokyu) est l'une des plus grandes entreprises de construction du Japon, spécialisée dans les projets d'infrastructures et de construction commerciale à grande échelle.
Dans cet article, Tokyu partage un flux de travail sur la façon d'appliquer la technologie BIM avec Sketchup sur le projet de construction de la station Shibuya de la ligne Ginza du métro de Tokyo.

La station Shibuya de la ligne Ginza du métro de Tokyo est située au cœur de Shibuya, un quartier très fréquenté de la capitale. Ligne de métro métropolitaine importante au même titre que les lignes Hanzomon et Fukutoshin, elle transporte environ 220 000 personnes par jour.etun bâtiment avec la gare située à l'intérieur.

Depuis son ouverture en 1938, sa rénovation à grande échelle s'est avérée difficile. Actuellement, la gare présente les problèmes suivants : 1. elle n'est pas accessible aux personnes en fauteuil roulant ; 2. le quai est étroit ; et 3. elle ne dispose pas de toilettes.

La gare de Shibuya fera l'objet d'une reconstruction afin de réduire la congestion, d'améliorer la sécurité et le service. La gare de Shibuya, sur la nouvelle ligne Ginza, a ouvert ses portes le 3 janvier 2020. Accessible aux personnes à mobilité réduite, elle fluidifie le trafic et facilite les correspondances avec les autres lignes ferroviaires.

La station, toujours reliée au centre commercial, a dû être déplacée de 130 mètres vers l'est. Nous étions chargés de ce déplacement, qui impliquait de réduire le nombre de piliers (de sept à trois côté est) et de construire un quai central avec des voies ferrées de part et d'autre, à l'emplacement d'un quai de monorail distinct à l'origine.

Nouvelle station : quai de 12 mètres de large, situé entre deux voies, accessible aux personnes à mobilité réduite par ascenseur
Par ailleurs, les travaux de liaison des quais ont débuté en 2009, parallèlement au réaménagement du quartier de la gare de Shibuya. Ce projet, réalisé à l'aide du modèle 3D SketchUp BIM/CIM(*1), a été salué par la critique et a reçu le prix d'excellence i-Construction 2019 décerné par le ministère du Territoire, des Infrastructures, des Transports et du Tourisme.

Au total, 5 000 participants ont travaillé sur ce projet d'envergure pendant les 6 jours allant du 28 décembre 2019 au 2 janvier 2020.
Les travaux d'aménagement liés au déplacement de la gare ont nécessité le remplacement de trois lignes ferroviaires. Ce remplacement a entraîné l'interruption temporaire du trafic sur la ligne de Ginza, ce qui a accru les exigences en matière de qualité des travaux. Trois problèmes majeurs ont été rencontrés lors de ce remplacement :

(1) Contraintes de temps
Les travaux n'ont duré que six jours. Le chantier se situait en plein cœur de Tokyo et, dans le cadre du projet de réaménagement de la gare de Shibuya, la construction devait respecter un plan précis et être coordonnée avec les horaires d'ouverture de la voie de bus Meiji-dori et les restrictions de circulation. Il a fallu identifier les points critiques et élaborer et mettre en œuvre rapidement des solutions.

(2) Construction à trois couches
La construction a nécessité des opérations de grue à plusieurs niveaux, au sol, sur la voie ferrée et sur les structures temporaires. Il est difficile de représenter des opérations de construction à trois niveaux à l'aide de simples plans bidimensionnels. Afin d'éviter toute collision entre les flèches des grues, un plan de travail détaillé pour la séquence de rotation des flèches a été indispensable.

(3) Partage fiable d'informations
Avec 5 000 participants au projet, des plans, des processus et des procédures complexes et exhaustifs étaient nécessaires, et la coordination entre les départements était essentielle.
Tous les travailleurs impliqués dans la construction devaient être rapidement et précisément informés du calendrier et des procédures complexes du chantier. De plus, les manœuvres de changement de voie, nécessitant l'arrêt des trains, devant être réalisées en six jours, tous les participants au projet devaient avoir une compréhension intuitive commune des travaux et une parfaite maîtrise des processus et procédures de construction.

Déploiement de la modélisation 3D BIM/CIM pour garantir une construction précise
Auparavant, avec l'approche traditionnelle, si des problèmes de conception étaient identifiés ou si un examen de l'opérabilité était nécessaire, impliquant des modifications ou des changements, cela entraînait une augmentation des coûts et des retards dans le calendrier.
Pour ce projet, nous avons sollicité la collaboration du client tout au long de la phase de validation. Lors de la conception préliminaire, nous avons utilisé SketchUp pour créer une maquette 3D intégrant le point de vue de l'entrepreneur, puis nous avons mené en parallèle la conception technique (*2) grâce à des échanges réguliers. Par ailleurs, la maquette 3D SketchUp nous a permis de consulter préalablement le service de la circulation sur les questions de sécurité d'exploitation, notamment l'emplacement des feux de signalisation.

Une communication claire et simple est essentielle. Les documents bidimensionnels rendent difficile la communication des intentions de conception et du déroulement du projet. SketchUp a donc été utilisé comme plateforme pour coordonner les informations et le calendrier entre tous les services impliqués, chacun utilisant ses propres fichiers et échéanciers. SketchUp est un outil simple et flexible que chaque service peut maîtriser rapidement. Son utilisation pour la modélisation 3D a permis d'éliminer tout biais de compréhension entre les services.
De plus, grâce à l'utilisation de la réalité virtuelle (RV) et de modèles 4D pour la révision, le travail préparatoire (*3) est réalisé en ajoutant des chronologies et des animations minute par minute au modèle 3D SketchUp. Ce travail préparatoire vise à vérifier l'efficacité des travaux et des procédures de construction dès les premières étapes du projet, afin de faciliter la prise de décision, d'éviter les reprises et d'accroître la productivité en permettant un partage d'informations cohérent entre les nombreux intervenants du chantier.

Simulation numérique (à gauche) et sur site (à droite)
Grâce à cette méthodologie, nous avons réduit de moitié le temps nécessaire au chef de chantier pour appréhender le projet. Sur chaque chantier, nous avons ainsi réussi à diminuer les coûts de main-d'œuvre d'environ 60 %.
Notre entreprise ne dépend pas de sociétés externes spécialisées dans le BIM/CIM. Nous avons utilisé SketchUp, élaboré un manuel de compétences pour nos employés et dispensé une formation initiale à plus de 200 ingénieurs de chantier, permettant ainsi à ces derniers de prendre l'initiative sur le lieu de construction.

L'utilisation de SketchUp BIM/CIM améliore non seulement la productivité, mais offre également des avantages supplémentaires aux clients, aux utilisateurs des installations et aux autres parties prenantes. Nous nous efforcerons de mettre en œuvre le flux de travail SUBIM, en le déployant sur les chantiers et en l'étendant à l'ensemble de l'entreprise.

Vidéo d'interview du directeur du département de génie civil des chemins de fer de Tokyu
*1 Le BIM/CIM (Modélisation et gestion des informations du bâtiment et de la construction) est un flux de travail qui débute dès la phase de recherche et de conception et déploie des modèles 3D lors des phases de construction, de maintenance et de gestion. Il est utilisé pour la construction, la production et la gestion des familles de systèmes, tout en intégrant des informations attributaires (matériaux, résistance, etc.) afin de garantir la gestion de la qualité et d'améliorer la productivité.
*2 L'ingénierie simultanée (IS) est une méthodologie visant à raccourcir les cycles de développement et à réduire les coûts grâce à l'exécution simultanée de multiples tâches dans le processus de développement, notamment dans le secteur manufacturier, ainsi qu'au partage d'informations et au travail collaboratif entre les services. Le BIM devrait avoir les effets suivants.

Garantir l'opérabilité et la qualité après la mise en service en tenant compte des avis du responsable des travaux et des modifications apportées aux plans dès la phase de conception, en améliorant l'apparence et le confort d'utilisation des installations.
La prise en compte de la maintenance et de la gestion (par exemple, le choix des matériaux, en évitant de créer des sections potentiellement fragiles) doit se faire en intégrant dès la conception l'avis du responsable de la maintenance et de la gestion. Fournir les informations nécessaires à la maintenance et à la gestion, sous une forme exploitable, lors des phases de conception et de construction, améliore l'efficacité et la qualité de ces processus.
Le travail collaboratif des personnes impliquées dans le projet peut accélérer la prise de décision et réduire les délais d'attente, raccourcissant ainsi la période de construction et la durée totale du projet. (Ministère du Territoire, des Infrastructures, des Transports et du Tourisme, Directives CIM, Édition générale).
*3 Travaux préparatoires, qui consistent à prendre en compte les modifications possibles des spécifications des processus ultérieurs, etc., à l'avance, au stade initial, dans le but d'améliorer la qualité et de raccourcir la période de construction dans les secteurs industriels du développement de systèmes et de la fabrication de produits.

Dans le cas du BIM, l'effet recherché peut être obtenu en modifiant les spécifications grâce à la vérification des interférences d'armatures dans les structures en béton armé et à la prise en compte de l'efficacité des méthodes de construction temporaires dès la phase de conception, aux inspections réalisées par le chantier pour prévenir les reprises, aux contrôles des procédures de construction et aux inspections du point de vue de la maintenance et de la gestion aux phases de conception et de construction. (Extrait du site web de la Fondation du Centre d'information sur la construction du Japon)