الإنشاءات البحرية

الإنشاءات البحرية هي عملية بناء هياكل داخل أو بجوار مسطحات مائية كبيرة، وعادةً ما تكون بحارًا. تُبنى هذه الهياكل لأغراض متنوعة، تشمل النقل، وإنتاج الطاقة، والترفيه. تستخدم الإنشاءات البحرية مواد بناء متنوعة، أبرزها الفولاذ والخرسانة . من أمثلة الهياكل البحرية: السفن، والمنصات البحرية، والمراسي، وخطوط الأنابيب، والكابلات، والأرصفة، والجسور، والأنفاق، وحواجز الأمواج، والأحواض. قد تتطلب الإنشاءات البحرية الغوص، إلا أن الغوص الاحترافي مكلف وخطير، وقد ينطوي على مخاطر عالية نسبيًا، كما أن أنواع الأدوات والمعدات التي يمكن استخدامها بأمان تحت الماء من قبل الغواصين محدودة. تُعد المركبات التي تُشغل عن بُعد تحت الماء (ROVs) وأنواع أخرى من المعدات الغاطسة بديلاً أقل خطورة، لكنها أيضًا مكلفة ومحدودة الاستخدام. لذا، عندما يكون ذلك عمليًا، فإن معظم الإنشاءات تحت الماء تتضمن إما إزالة المياه من موقع البناء عن طريق نزح المياه خلف سد مؤقت أو داخل صندوق غاطس ، أو تصنيع الوحدات الهيكلية مسبقًا خارج الموقع مع تجميعها وتركيبها في الموقع.

التأثيرات البيئية

بعض جوانب البيئة البحرية التي تعقد عملية البناء:

تُسبب المسافة من المرافق الدائمة مشاكل لوجستية في توفير المواد والمعدات ومصادر الطاقة والإقامة. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 1.2}
الضغط الهيدروستاتيكي الناتج عن العمق في عمود الماء. يتناسب الضغط الهيدروستاتيكي طرديًا مع العمق، ويزداد بمقدار بار واحد تقريبًا لكل عشرة أمتار من العمق. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 1.3}
درجة حرارة الماء والهواء فوقه. تتراوح درجة حرارة سطح البحر من حد أدنى يبلغ -2 درجة مئوية (28 درجة فهرنهايت) إلى حد أقصى يبلغ حوالي 32 درجة مئوية (90 درجة فهرنهايت) . تنخفض درجات حرارة السطح المرتفعة بسرعة مع العمق، وتصل عمومًا إلى حالة استقرار عند حوالي 2 درجة مئوية (36 درجة فهرنهايت) عند عمق حوالي 1000 متر (3300 قدم) ، مع العلم أنه في الجرف القاري الشمالي الغربي لأستراليا، قد تتجاوز درجة حرارة الماء وقاع البحر 30 درجة مئوية (86 درجة فهرنهايت) على عمق 250 مترًا (820 قدمًا) . قد تختلف درجات حرارة الهواء بشكل أكبر، وعلى الرغم من أن الماء له تأثير مُلطف، إلا أن درجة حرارة الهواء أكثر تقلبًا وقد تكون أكثر تطرفًا. ^[¹^]^:^{الفصل 1.4}
كيمياء مياه البحر ومنطقة الرذاذ ^{[ 1 ]}^{: الفصل 1.5}
التلوث البيولوجي ^{[ 1 ]}^{: الفصل 1.5}
تُسبب التيارات البحرية أحمال سحب على المنشآت والمعدات. وتوجد أنواع عديدة من التيارات في البحار، تُصنف حسب أسبابها، وتشمل التيارات الجيوستروفية، والتيارات المدية، والتيارات الناتجة عن الرياح، والتيارات المحيطية، والتيارات الناتجة عن دوران المياه وكثافتها، بالإضافة إلى تلك الناتجة عن تصريف الأنهار. وتتحرك تيارات الأنهار بشكل رئيسي بفعل الجاذبية، لكنها تختلف أفقيًا ورأسيًا. وعادةً ما تكون أعلى سرعة في تيارات الأنهار بالقرب من الضفة الخارجية عند المنعطفات، كما تزداد سرعتها محليًا حول العوائق التي تعترض جريانها. وقد تُشكل التيارات دوامات، وقد تختلف حدودها الجانبية اختلافًا كبيرًا على المدى القصير. وقد توجد أيضًا مكونات رأسية قصيرة أو طويلة المدى في بعض المناطق، وغالبًا ما ترتبط تيارات الصعود والهبوط بتضاريس قاع البحر والرياح في المناطق الساحلية. وقد تكون التيارات مُطبقة رأسيًا، حتى أنها قد تتدفق في اتجاهين متعاكسين على السطح وفي القاع. ويُعد تأثيرها على الإنشاءات تحت الماء نتيجة لقوى السحب الناتجة عنها ونقل الرواسب غير المتماسكة، وخاصةً بفعل التعرية ، أثناء الإنشاء وبعده. يمكن أن يتسبب مرور الماء فوق سطح مغمور في قوى رفع تتناسب طرديًا مع مربع السرعة، مما قد يعقد العمليات، لذا فإن تغيرات السرعة اللحظية الناتجة عن الأمواج قد تزيد الأمور تعقيدًا. ^[¹^]^:^{الفصل 1.6}
تُعدّ الأمواج عاملاً بيئياً مؤثراً آخر بالقرب من السطح، إذ تُحدث اضطرابات في جميع درجات الحرية الست لجسم عائم، ويمكنها أن تُمارس قوى كبيرة على جسم ثابت. وهي سبب رئيسي للتأخير وانخفاض كفاءة التشغيل، وقد تكون المعيار التصميمي الرئيسي للمنشآت الثابتة. أما التسونامي، فهو نوع من الأمواج التي تحدث نادراً نسبياً، ولكنها قد تُحدث أثراً مدمراً نظراً لكميات الطاقة الهائلة التي تحملها لمسافات طويلة بسرعات عالية. ويعتمد العمق الذي تتحرك فيه الموجة بشكل ملحوظ على طول الموجة ، وبدرجة أقل، على ارتفاعها . ^{[ 1 ]}^{: الفصل 1.7}
رياح
المد والجزر والعواصف
يُقلل المطر والثلج والضباب من مستوى الرؤية، ولكن بفضل الرادار وأنظمة تحديد المواقع الدقيقة، لم تعد تشكل خطراً جسيماً كما كانت في السابق. ومع ذلك، قد تتسبب في تأخير بعض العمليات. في حالة هطول أمطار غزيرة، قد تدخل كميات كبيرة من المياه إلى الفتحات غير المحمية، ويجب إزالتها قبل أن تؤثر سلباً على استقرار السفينة بسبب سطحها الحر. قد يكون الضباب من النوع الصيفي الذي يتشكل على مسافة معينة فوق الماء، وقد يترك شريطاً ضيقاً من الهواء الصافي فوقه مباشرة، أو من النوع الشتوي، حيث يكون هناك ضباب كثيف فوق الماء مباشرة، ولكن السماء صافية على مسافة قصيرة. قد يمنع المطر والضباب والثلج عمليات طائرات الهليكوبتر، التي تتطلب عموماً رؤية جيدة للهبوط. قد يمثل الثلج مشكلة إضافية تتمثل في إزالته لمنع تراكمه. كما يمكن أن يتسبب الرذاذ الناتج عن الرياح والأمواج في تراكم كميات كبيرة من المياه التي يجب تصريفها، وفي الظروف الباردة قد يتجمد ويشكل طبقة من الجليد. قد يمنع الرذاذ الشديد الأشخاص من العمل على سطح السفينة. يمكن أن يحدث التجلد الجوي، المعروف أيضاً بالجليد الأسود، في المناطق شبه القطبية، عندما يكون الهواء رطباً ودرجة الحرارة منخفضة. يتشكل الجليد مباشرةً على الأسطح الباردة، وقد يتراكم بسرعة، مما يزيد من وزن السطح ويزيد من مقاومة الرياح. وقد يحدث التجلد ورذاذ الجليد في المناطق نفسها وفي ظروف مماثلة. لا يُشكل البرق عادةً مشكلة كبيرة للهياكل الفولاذية والخرسانية المزودة بحماية كافية من الصواعق، ولكنه يُشكل خطرًا على العاملين في المناطق المعرضة للرياح. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 1.10}
الجليد البحري والجبال الجليدية ^{[ 1 ]}^{: الفصل 1.11}
الزلازل والتسونامي
سكور ^{[ 1 ]}^{: الفصل 1.14}
الترسيب ^{[ 1 ]}^{: الفصل 1.15}

الجوانب الجيوتقنية

تؤثر جيولوجيا قاع البحر تأثيرًا كبيرًا على جميع المنشآت البحرية تقريبًا. فقاع البحر هو الركيزة التي يجب أن ترتكز عليها المنشأة، ويؤثر كل من شكله ومادته على تصميمها وبنائها. لذا، من الضروري إجراء مسوحات جيولوجية دقيقة وموثوقة قبل البدء بأي مشروع بناء. وقد شهدت تقنيات أخذ عينات قاع البحر تطورات ملحوظة، إلا أن بعض أنواع التربة لا تزال صعبة التحليل، وقد لا تُنتج العينات نتائج دقيقة بالقدر المطلوب. فقد تكون قوة التربة في الموقع أكبر مما تشير إليه طرق أخذ العينات التقليدية، وقد لا تتمكن هذه الطرق من استخلاص وتحديد المكونات الأساسية بسبب عدم كفاية العينات. ويمكن أن يؤدي عدم تحديد المشكلات المحتملة إلى تأخيرات وتجاوزات في التكاليف. تغطي العديد من المنشآت البحرية مساحات شاسعة، وقد تختلف خصائص التربة اختلافًا كبيرًا. وقد تجعل قيود التكلفة والوقت من الصعب جمع عينات كافية من الحفريات لوصف الركيزة وصفًا كاملًا. وقد تُسهم طرق أخرى لتحليل الركيزة عن بُعد في تحديد اختلافات محتملة لإجراء فحص أدق. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 2.1}

غالبًا ما تكون المواد القاعية رسوبية، وفي المياه العميقة، قد تتراوح من الطمي الناعم جدًا ذي الكثافة المنخفضة إلى الحصى المفكك، وصولًا إلى الرمال الكثيفة شديدة التماسك. قد تتعرض الرواسب الحبيبية للتسييل إذا تعرضت لاضطراب شديد، كما هو الحال في الزلازل، أو التأثير الدوري لأمواج العواصف، أو السحق بفعل الجليد البحري. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 2.2} عندما يحدث هذا، يمكن أن تتصرف التربة كسائل كثيف. يمكن أن يحدث هذا أيضًا أثناء بعض عمليات البناء، مثل دق الركائز. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 2.3} يمكن أن يعطي وجود الصخور الكبيرة في رواسب الطمي الجليدي انطباعًا مضللًا بوجود صخور أساسية، مما يخفي الامتداد الأطول للرواسب الأكثر ليونة في الأسفل. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 2.5}

في المناطق القطبية، قد تُشكّل التربة الصقيعية أساسًا غير موثوق، وقد تُمثّل طبقات الكلاثرات المدفونة على أعماق كبيرة مشكلةً عند الحفر، ولكنها عادةً ما تكون عميقةً جدًا بحيث لا تُشكّل مشكلةً في أعمال البناء. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 2.7}

يمكن أن يتواجد غاز الميثان على أعماق ضحلة في رواسب الدلتا الغنية بالمواد العضوية، وفي الطمي القطبي. ويمكن لهذه الرواسب أن تقلل من مقاومة القص للتربة الطينية والطميية. وقد يؤدي تسرب مفاجئ وكبير إلى انخفاض مؤقت في كثافة المياه يكفي لغرق السفن أو منصات الحفر، كما يمكن أن يتسبب في انفجار أو حريق على السطح. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 2.10}

قد تدعم التربة الطينية في البداية منحدرًا شديدًا عند حفرها، لكنها عرضة للزحف والانهيار المفاجئ واسع النطاق عند تعرضها لأحمال صدمية أو اهتزازات. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 2.11}

الرمال غير المتماسكة - التحولات الموسمية. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 2.13}

تتشكل الكثبان الرملية تحت الماء في المناطق ذات التيارات القوية، وقد تتحرك هذه الكثبان مع التيارات، حيث يرتفع الرمل بفعل التدفق فوق الجزء الخلفي من الكثيب، ويترسب في الجزء الأمامي. قد يُشكل هذا مشكلة عند مدّ خطوط الأنابيب، وقد يتطلب دفنها على أعماق أكبر من المعتاد. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 2.14}

التأثير البيئي والاجتماعي

المواضيع التي تثير القلق:

النفط ومشتقاته
المواد الكيميائية السامة
التربة الملوثة
مخلفات البناء
العكارة
نقل الرواسب ، والتجريف، والتآكل
تلوث الهواء
اضطراب وتدمير الموائل البحرية
ضوضاء
التأثير على حركة المرور
حماية الهياكل القائمة
تسييل التربة
أمان الطرف الثالث
الأثر الأثري : غالباً ما تركت الحضارات القديمة آثاراً لوجودها في المناطق الساحلية وعلى ضفاف الأنهار، والتي قد تُكتشف أثناء أعمال البناء. وعادةً ما تُقدّم التشريعات إرشادات حول كيفية إدارة هذه المواقع عند اكتشافها.

المواد والتصنيع

تتعرض مواد البناء البحرية لظروف قاسية، بما في ذلك التآكل وتغيرات درجات الحرارة. وقد تتعقد عملية التصنيع بسبب الحجم الكبير لبعض الهياكل، والحاجة إلى نقلها إلى الموقع لتركيبها كوحدات منفصلة، والاختلافات الحرارية المحتملة بين المكونات ومواقع التصنيع والتركيب. أكثر المواد استخدامًا في البناء البحري هي الخرسانة والفولاذ. ^{[ 2 ]}^{[ 1 ]}^{: الفصل 4}

فُولاَذ

تتأثر متانة الهياكل المجوفة في البيئة البحرية بالتآكل، سواء داخلها أو خارجها، وقد يكون التآكل شديدًا بشكل خاص في الشقوق والفجوات. كما قد تتآكل الأسطح الداخلية للخزانات الفولاذية بفعل السوائل والمواد الأخرى المخزنة فيها. ويمكن أن يزداد معدل التآكل بفعل الاحتكاك أو التعرية، وكذلك بارتفاع درجة الحرارة، وزيادة تركيز الأكسجين، ووجود أيونات الكلوريد. ولذلك، يكون التآكل عادةً أشدّ ما يكون في منطقة التناثر. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 4.2}

مواد

تُقاس الفولاذات بالخصائص المادية التالية : ^{[ 1 ]}^{: الفصل 4.3}

الحد الأدنى لقوة الخضوع
الحد الأدنى للقوة القصوى
الحد الأدنى للاستطالة عند التمزق
مقاومة الشق عند درجات الحرارة المنخفضة
الخصائص في اتجاه السماكة (الخصائص على المحور z)
قابلية اللحام
القدرة على تحمل التعب
تركيبة السبيكة
مقاومة التآكل

التصنيع واللحام

في المشاريع الكبرى، قد يُشترط وجود لحامين معتمدين (لحامين مُجازين، تم اختبارهم وفقًا لمعيار محدد)، وقد يُحدد إجراء اختبارات غير إتلافية وميكانيكية. ينبغي أن يُراعي تصميم الوصلات وطرق التصنيع عوامل تركيز الإجهاد والظروف المحيطة لتقليل مخاطر تشقق الإجهاد، كما ينبغي أن تُراعي عمليات تحضير اللحام والتشطيب ذلك أيضًا. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 4.2}

التركيب والتجميع

الطلاءات والحماية من التآكل

يتعرض الفولاذ للتآكل الجوي، وتآكل منطقة الرذاذ، وتآكل الشقوق، وأسباب أخرى، بما في ذلك التآكل الناتج عن تفاعل البكتيريا الهوائية واللاهوائية. معدلات التآكل في مياه البحر ضعف مثيلاتها في المياه العذبة. قد تؤخر الطلاءات بدء التآكل لمدة تتراوح بين 10 و20 عامًا. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 4.2}

عند الإمكان عمليًا، ينبغي توفير ظروف ورشة عمل مناسبة من حيث الرطوبة والحماية من الظروف الجوية الخطرة عند طلاء وتغطية الهياكل الفولاذية، والحفاظ على نظافة أسطح الوصلات قبل اللحام. قد يتطلب ذلك إقامة مأوى مؤقت، وقد يلزم توفير التدفئة أو إزالة الرطوبة. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 4.2}

تُستخدم الأنودات التضحية أو الحماية الكاثودية بالتيار المفروض لحماية الفولاذ في المناطق المغمورة. يجب تثبيت الأنودات بإحكام لمنع تلفها أثناء النقل. يلزم وجود وصلات فعالة بين الأنودات والهياكل. يُحظر استخدامها في الأماكن المغلقة أو حيث يُحتمل انحباس الغاز، لأن الهيدروجين قد يتولد ويُنتج جوًا قابلًا للانفجار. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 4.2}

يمكن تطبيق طبقات طلاء فولاذية على الفولاذ الذي سيُغمر بالماء بشكل أساسي، شريطة أن تتمتع هذه الطبقة بالمقاومة المطلوبة للانفصال الكاثودي. ويمكن توفير حماية إضافية باستخدام مواد مثل النحاس والنيكل، أو باستخدام فولاذ إضافي لزيادة سُمك المنطقة المعرضة للتآكل. وتُعتبر معدلات التآكل المسموح بها عادةً من 0.1 إلى 0.3 ملم سنويًا. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 4.2}

الخرسانة الهيكلية

استُخدمت الخرسانة مسبقة الإجهاد والخرسانة المسلحة لعقود عديدة في بناء منصات بحرية ضخمة، معظمها في بحر الشمال. كما تُستخدم الخرسانة مع الهياكل الفولاذية في التصاميم الهجينة والمركبة، ويُستخدم ملاط الأسمنت على المنصات الفولاذية لربط الركائز بالقواعد والأرجل. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 4.3.1}

يجب أن تكون المواد المكونة متطابقة تمامًا لضمان الأداء الفعال. كما يجب أن تتمتع بالمتانة عند تعرضها للبحر والهواء. ويساهم التصميم الدقيق ومراقبة الجودة أثناء التصنيع في توفير خدمة طويلة الأمد مع صيانة منخفضة. وتُعد منطقة الرذاذ الأكثر عرضة لتلف مياه البحر، بينما تُعاني المنطقة المغمورة والمناطق الواقعة أسفل خط الطين من مشاكل قليلة. وتتميز منطقتا الغلاف الجوي والرذاذ بحساسية عالية لتآكل حديد التسليح بفعل الكلوريد وثاني أكسيد الكربون. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 4.3.1}

الخلطات والخصائص

تعزيز

أوتار الشد المسبق وملحقاتها

عمليات التضمين

النقل والوضع

المعالجة

طلاءات الخرسانة

فواصل البناء

القوالب والدعامات

الهياكل المركبة من الفولاذ والخرسانة

تم استخدام نوعين من الإنشاءات المركبة من الفولاذ والخرسانة لتحقيق فوائد:

النهج الهجين:

هياكل فولاذية علوية مدعومة بهياكل خرسانية سفلية،
إطارات فولاذية هيكلية تدعم الجدران والألواح الخرسانية الخارجية،
مفصل فولاذي يوفر اتصالاً مفصلياً بين قاعدة خرسانية وعمود فولاذي أو خرساني.

بالنسبة لهذه الهياكل، تكمن المشكلة الرئيسية في عمل الوصلة تحت الأحمال الديناميكية الدورية، والتي يمكن التحكم بها غالبًا عن طريق إجهاد الوصلة مسبقًا. يجب الحرص على ضمان أن تكون الإجهادات الناتجة عن هذه الطريقة من النوع المناسب لكل مادة، وأن تكون أحمال التحميل موزعة بالتساوي لتجنب إجهادات الانفجار. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 4.4.1}

النهج المركب: ^{[ 1 ]}^{: الفصل 4.4.2}

ومن الأمثلة النموذجية ما يلي:

يتم توصيل سطح خرساني بعارضة فولاذية عن طريق صبه فوق مسامير ملحومة بسطح العارضة العلوي. يتحمل الخرسانة الضغط، بينما يتحمل الفولاذ الشد والقص العرضي. يُستخدم هذا النظام بشكل شائع في بناء الجسور. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 4.4.2}
يتم لحام موصلات القص الخاصة على شكل قضبان عرضية أو صفائح رأسية مثقبة بالفولاذ.
يتم ملء لوحين فولاذيين، متباعدين ومثبتين معًا بواسطة أضلاع أو قضبان أو مسامير فولاذية، بالخرسانة. تعمل الخرسانة على توزيع الأحمال الموضعية وتحمل أحمال القص خارج المستوى. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 4.4.2}

يبدو أن هذا النوع من الإنشاءات المركبة يتمتع بمزايا في المنشآت البحرية التي يجب أن تتحمل قوى صدم محلية عالية، مثل اصطدام الجليد أو السفن، وفي جدران المنشآت الخرسانية حيث تكون الشقوق والتسريبات غير مقبولة ويصعب أو يستحيل إصلاحها. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 4.4.2}

المواد الاصطناعية والمركبة

التيتانيوم

يتميز التيتانيوم بقوة عالية ومقاومة كبيرة للتآكل، ولكنه باهظ الثمن أيضاً، لذا يُستخدم عادةً في البيئات شديدة التآكل أو كغلاف. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 4.6}

الصخور والرمل والمواد الإسفلتية البيتومينية

معدات

بعض فئات المعدات الرئيسية التي تستخدم بشكل متكرر في الإنشاءات البحرية:

البوارج ^{[ 1 ]}^{: الفصل 5.6}
- رافعات البارجات ^{[ 1 ]}^{: الفصل 5.7}
- رافعات دوارة ^{[ 1 ]}^{: الفصل 5.8}
- البوارج شبه الغاطسة ^{[ 1 ]}^{: الفصل 5.9}
- البارجات ذاتية الرفع ^{[ 1 ]}^{: الفصل 5.10}
- إطلاق البوارج ^{[ 1 ]}^{: الفصل 5.11}
- قوارب الكاتاماران ^{[ 1 ]}^{: الفصل 5.12}
سفن وبوارج مد الأنابيب [ ^{1 ] :}^{الفصل 5.14}
الكراكات والصنادل القادوسية ^{[ 1 ]}^{: الفصل 5.13}
سفن إمداد المنصات ^{[ 1 ]}^{: الفصل 5.15}
سفن مناولة المراسي ^{[ 1 ]}^{: الفصل 5.16}
سفن النقل الثقيل ^{[ 3 ]}
قوارب القطر ^{[ 1 ]}^{: الفصل 5.17}
سفن الحفر ^{[ 1 ]}^{: الفصل 5.18}
قوارب الطاقم ^{[ 1 ]}^{: الفصل 5.19}
مصنع الخرسانة العائم ^{[ 1 ]}^{: الفصل 5.20}
رافعات الأبراج ^{[ 1 ]}^{: الفصل 5.21}
سفينة دعم الغوص

كما يتم استخدام معدات أخرى تستخدم عادة في الهندسة المدنية والإنشائية الأرضية المناسبة للمواد المستخدمة، أحيانًا بدون تعديل، وأحيانًا يتم تعديلها أو تكييفها خصيصًا لتناسب بيئة العمل.

العمليات البحرية

تشمل العمليات البحرية وعمليات المنصات البحرية عادةً القطر، والربط، والتوازن، ورفع وإنزال الأحمال الثقيلة، ونقل الأفراد، والمسح، والتفتيش، والغوص. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 6}

القطر ^{[ 1 ]}^{: الفصل 6.1}
المراسي والروابط ^[¹^] : ^الفصل^6.2
رفع ووضع الأحمال الثقيلة ^{[ 1 ]}^{: الفصل 6.3}
نقل الأفراد في البحر ^{[ 1 ]}^{: الفصل 6.4}
التدخلات تحت الماء ، والغوص ، وأنظمة العمل تحت الماء ، والمركبات التي يتم تشغيلها عن بعد تحت الماء، وأجهزة التحكم عن بعد ^{[ 1 ]}^{: الفصل 6.5}
صب الخرسانة والحقن تحت الماء ^{[ 1 ]}^{: الفصل 6.6}
المسح والملاحة ^[¹^]^: الفصل ^6.7
زيادة الطفو المؤقتة ^{[ 1 ]}^{: الفصل 6.8}

تعديلات قاع البحر

قد يكون قاع البحر مغطى برواسب مستوية تراكمت على مر السنين، مما يوفر منصة مستقرة، ولكن هذا ليس هو الحال في كثير من الأحيان، وقد يكون موقع البناء غير مستوٍ، أو مغطى برواسب ضعيفة غير متماسكة، أو يقع على منحدر، أو يكون غير منتظم، مع وجود نتوءات صخرية أو صخور متناثرة. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 7.1}

هناك طريقتان للتعامل مع الركائز غير المناسبة. في الماضي، كانت معظم حالات الإنشاءات البحرية تُكيّف الهيكل ليناسب الركيزة، لكن الطريقة الثانية تُستخدم غالبًا في المنشآت البرية الكبرى، ويمكن استخدامها، وقد استُخدمت بالفعل، في موانئ المياه الضحلة والمنشآت الساحلية. كما أن لتحضير قاع البحر مزايا محتملة كبيرة في المياه العميقة. عادةً ما يتوفر وقت كافٍ لتحضير الموقع خلال الفترة الزمنية اللازمة لتوريد وتصنيع الهيكل قبل تركيبه. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 7.1}

تهدف تعديلات قاع البحر لتحسين أداء الأساسات إلى توفير قاعدة مستقرة ذات قوة كافية لدعم الهيكل ومقاومة الانهيار والتدهور الناتج عن حدث قاسٍ واحد والأحمال الديناميكية المتكررة. في بعض الحالات، قد تُضاف امتدادات للأساسات لحماية الهيكل من الجليد المتحرك أو اصطدام السفن. قد تشمل هذه العمليات ما يلي: ^{[ 1 ]}^{: الفصل 7.1}

يمكن تجهيز الموقع عن طريق التجريف والتسوية وإزالة العوائق. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 7.3} يمكن إزالة المواد الرخوة أو دمجها أو تدعيمها، ^{[ 1 ]}^{: الفصل 7.6} وإزالة المناطق المرتفعة من المواد الصلبة والصخور. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 7.4} يمكن وضع مواد حبيبية مثل الصخور المكسرة والحصى والرمل وتسويتها كحشو عملي واقتصادي لتوفير دعم مستوٍ وموحد للمنشآت، سواء في الموقع بأكمله أو في المناطق المنخفضة أو كبديل للمواد الرخوة التي أزيلت سابقًا. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 7.5}

يمكن استخدام أكوام الرمل والأعمدة الحجرية لتحسين قدرة تحمل التربة الضعيفة كالطمي والطين، ويتم تركيبها عن طريق الحفر أو غرس أداة حفر في التربة، حيث تُضاف إليها المواد الخشنة قبل دفعها للخارج تحت ضغط ثم إزالة أداة الحفر. تتميز هذه العملية بالسرعة، خاصةً عند الحاجة إلى تحسين مساحات صغيرة فقط. تزيد هذه الطريقة من مقاومة التربة للتحمل والقص، كما تمنع التميع. يمكن استخدام حقن المواد الأسمنتية، باتباع إجراءات الحقن الأرضي، لإزاحة مياه المسام وتوفير طبقة أساسية أقوى. يجب أن تُزيح ضغوط الحقن الماء دون التسبب في تشقق التكوين عن طريق تكوين قنوات. يجب أن تكون جزيئات الأسمنت صغيرة بما يكفي لاختراق المسامات، ويمكن إضافة عامل ترطيب إلى الملاط لتقليل لزوجته. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 7.6}

تدابير لمنع تسييل الركيزة ^{[ 1 ]}^{: الفصل 7.7}
الحماية من التآكل ^{[ 1 ]}^{: الفصل 7.8}

تركيب الركائز

الركيزة أو الدعامات هي عنصر إنشائي رأسي أو شبه رأسي في الأساسات العميقة، تُغرس أو تُحفر عميقًا في الأرض في موقع البناء. هناك العديد من الأسباب التي قد تجعل الأساسات العميقة مفضلة، مثل الأحمال التصميمية الكبيرة، وضعف التربة على أعماق ضحلة. تُستخدم مصطلحات مختلفة لوصف أنواع مختلفة من الأساسات العميقة، بما في ذلك الركيزة (التي تُشبه العمود)، والركيزة (التي تُشبه العمود)، والأعمدة المحفورة، والأساسات الغاطسة. تُغرس الركائز عادةً في الأرض في الموقع، ويمكن أن تُصنع من الخشب أو الفولاذ أو الخرسانة المسلحة أو الخرسانة مسبقة الإجهاد.

منشآت الموانئ والأنهار والمصبات

أكثر أنواع هياكل الموانئ شيوعًا هو الرصيف أو المرفأ الهامشي المُخصص لتحميل وتفريغ الحاويات . وتُستخدم الأرصفة الجانبية عادةً لنقل المنتجات البترولية، وتُستخدم دعامات خشبية للوصول إلى منصات التحميل والأرصفة. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 9}

تتكون المنشآت المدعومة بالركائز من ركائز فولاذية أو خرسانية، تُغرس في الطين والرمال الرخوة لقاع البحر، وعادةً ما تحمل سطحًا من الخرسانة المسلحة. تُباعد الركائز بمسافة تتراوح بين 7 و10 أمتار لتوفير التكاليف، وتبلغ قدرة تحمل كل ركيزة من 100 إلى 250 طنًا. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 9}

تُصنع الركائز الفولاذية إما من مقاطع على شكل حرف H أو من أنابيب، بأقطار تتراوح بين 400 و600 ملم. وتتميز الركائز الأنبوبية بسهولة حمايتها من التآكل. يبلغ عمق المياه لسفن الحاويات والشحن حوالي 16 مترًا، مع قدرة تحمل مصممة للركائز تتراوح بين 200 و400 طن، لذا في معظم الحالات يتراوح طول الركيزة بين 30 و40 مترًا. قد تحتاج سفن الحاويات الأكبر حجمًا إلى عمق 20 مترًا من المياه بجانبها، وقد تحتاج إلى ركائز بطول يتراوح بين 40 و50 مترًا لدعم حمولة الرافعة الرأسية بشكل كافٍ، وقطر متر واحد لتحقيق الصلابة الجانبية. أما محطات النفط فتحتاج إلى عمق أكبر، عادةً حوالي 23 مترًا، لذا تكون الركائز أكبر حجمًا وأكثر تحملاً. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 9}

تشمل المنشآت النهرية الأهوسة، والسدود المنخفضة، ومنشآت تصريف المياه الزائدة، وجدران الحماية من الفيضانات. تاريخيًا، كانت هذه المنشآت تُبنى عادةً خلف سدود مؤقتة من الألواح المعدنية للسماح بتجفيف موقع العمل، مما يُتيح استخدام أساليب البناء التقليدية في الهندسة المدنية. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 9.3}

الهياكل الساحلية

المنصات البحرية

تُعدّ المنصة البحرية عادةً هيكلاً ضخماً مزوداً بمرافق لاستخراج ومعالجة النفط والغاز الطبيعي الموجودين في التكوينات الصخرية تحت قاع البحر . كما تحتوي العديد من المنصات على مرافق لإقامة العمال، مع أنه من الشائع أيضاً وجود جسر منفصل لإقامة العمال متصل بمنصة الإنتاج. وتُمارس معظم المنصات أنشطتها على الجرف القاري ، مع إمكانية استخدامها أيضاً في البحيرات والمياه الساحلية والبحار الداخلية. وبحسب الظروف، قد تكون المنصة مثبتة في قاع المحيط، أو تتكون من جزيرة اصطناعية ، أو عائمة . ^{[ 4 ]} وفي بعض الترتيبات، قد يحتوي المرفق الرئيسي على مرافق تخزين للنفط المُعالَج. كما يمكن ربط آبار النفط البحرية البعيدة بالمنصة عبر خطوط التدفق والوصلات السُرّية . وقد تشمل هذه المرافق البحرية بئراً بحرياً واحداً أو أكثر، أو مراكز توزيع لعدة آبار.

منصات فولاذية بحرية

منصات خرسانية بحرية

الهياكل العائمة الدائمة

تطبيقات أخرى

خطوط الأنابيب والكابلات البحرية

خط الأنابيب البحري هو خط أنابيب يُمدّ على قاع البحر أو تحته في خندق. ^{[ 5 ]}^{[ 1 ]}^{: ص 583-585.} قد يمتد جزء من خط الأنابيب أيضًا على اليابسة. ^{[ 6 ]} تُستخدم خطوط الأنابيب البحرية بشكل أساسي لنقل النفط أو الغاز، ولكن نقل المياه مهم أيضًا. ^{[ 6 ]} يُفرّق أحيانًا بين خط التدفق وخط الأنابيب. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}^{[ 7 ]} يُعدّ خط التدفق خط أنابيب داخليًا، بمعنى أنه يُستخدم لربط رؤوس الآبار تحت سطح البحر، والمشعبات ، والمنصة داخل حقل تطوير مُحدد. أما خط الأنابيب، والذي يُشار إليه أحيانًا بخط أنابيب التصدير، فيُستخدم لنقل الموارد إلى الشاطئ. ^{[ 5 ]} تتطلب مشاريع إنشاء خطوط الأنابيب الكبيرة مراعاة العديد من العوامل، مثل البيئة البحرية، والمخاطر الجيولوجية، والتأثيرات البيئية. ^{[ 5 ]}

الكابل البحري هو كابل اتصالات أو كابل طاقة كهربائية يتم وضعه على قاع البحر أو تحته.

تركيب السطح العلوي

الهياكل القطبية

إصلاح وتقوية المنشآت البحرية

الإزالة والإنقاذ

في نهاية عمرها التشغيلي المفيد، قد يلزم إزالة المنشآت البحرية أو إعادة تأهيلها. ^{[ 1 ]}^{: الفصل 20}

^{[ 1 ]}^{: الفصل 20.1}

بناء

الإنشاءات تحت الماء

تاريخ

بناء الموانئ في العصور القديمة ^{[ 8 ]}
السدود واستصلاح الأراضي#التاريخ

انظر أيضاً

نظام أمبلمان – نظام نقل الأفراد في المنصات البحرية
الهندسة الساحلية – فرع من فروع الهندسة المدنية
الغوص التجاري – الغوص الاحترافي في المشاريع الصناعية
رصيف - هيكل من صنع الإنسان يُستخدم في مناولة القوارب أو السفن
استصلاح الأراضي – إنشاء أراضٍ جديدة من المحيطات أو البحار أو مجاري الأنهار أو البحيرات
الهندسة البحرية – هندسة وتصميم الأنظمة على متن السفن
الهياكل الخرسانية البحرية – الهياكل الخرسانية المستخدمة في البيئات البحرية البحرية
الغوص في المياه العميقة – الغوص خارج المياه الإقليمية لدولة ما
منحدر إنزال القوارب أو السفن – منحدر ساحلي يمكن من خلاله إنزال القوارب أو السفن إلى الماء أو رفعها منه
أنواع الخرسانة - مادة بناء تتكون من ركام ملتصق بمادة رابطة
الإنشاءات تحت الماء – الإنشاءات الصناعية في بيئة تحت الماء
البيئة تحت الماء – البيئة المائية أو تحت الماء
المسح تحت الماء – فحص أو قياس في بيئة تحت الماء أو لها

مراجع

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 جيرويك، بن سي. الابن (2007). بناء المنشآت البحرية والساحلية ( الطبعة الثالثة). تايلور وفرانسيس. رقم ISBN 978-0-8493-3052-0.
↑ ستانارد، ليام (6 يناير 2021). "5 هياكل مذهلة تحت الماء: كيف تتم أعمال البناء تحت الماء" . www.bigrentz.com .
↑ "المشاريع: ثاندر هورس بي دي كيو" . دوك وايز. 2010. مؤرشف من الأصل في 6 أغسطس 2010. تم الاطلاع عليه في 23 مايو 2010 .
↑ رونالدز، بي إف (2005). "نطاقات التطبيق لمنشآت إنتاج النفط والغاز البحرية". الهياكل البحرية . 18 (3): 251-263 . Bibcode : 2005MaStr..18..251R . doi : 10.1016/j.marstruc.2005.06.001 .
1 2 3 4 دين، إي تي آر (2010). الهندسة الجيوتقنية البحرية - المبادئ والتطبيق . ريستون، فيرجينيا، الولايات المتحدة الأمريكية: توماس تيلفورد. الصفحات 338-340 .
1 2 3 بالمر، أ.س .؛ كينغ، ر.أ. (2008). هندسة خطوط الأنابيب تحت سطح البحر ( الطبعة الثانية). تولسا، الولايات المتحدة الأمريكية: بنويل. ص 2-3 .
↑ باي، ي.؛ باي، ك. (2010). دليل هندسة ما تحت سطح البحر . نيويورك: دار نشر جلف بروفيشنال. ص 22.
↑ أولسون، جون. (2007). تكنولوجيا الموانئ الرومانية . المجلة الدولية لعلم الآثار البحرية. 17. 147 - 157. 10.1111/j.1095-9270.1988.tb00635.x.

[Gerwick_2007-1] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 جيرويك، بن سي. الابن (2007). بناء المنشآت البحرية والساحلية ( الطبعة الثالثة). تايلور وفرانسيس. رقم ISBN 978-0-8493-3052-0.

[Stannard_2021-2] ستانارد، ليام (6 يناير 2021). "5 هياكل مذهلة تحت الماء: كيف تتم أعمال البناء تحت الماء" . www.bigrentz.com .

[Dockwise_2010-3] "المشاريع: ثاندر هورس بي دي كيو" . دوك وايز. 2010. مؤرشف من الأصل في 6 أغسطس 2010. تم الاطلاع عليه في 23 مايو 2010 .

[Ronalds_2005-4] رونالدز، بي إف (2005). "نطاقات التطبيق لمنشآت إنتاج النفط والغاز البحرية". الهياكل البحرية . 18 (3): 251-263 . Bibcode : 2005MaStr..18..251R . doi : 10.1016/j.marstruc.2005.06.001 .

[Dean_2020-5] 1 2 3 4 دين، إي تي آر (2010). الهندسة الجيوتقنية البحرية - المبادئ والتطبيق . ريستون، فيرجينيا، الولايات المتحدة الأمريكية: توماس تيلفورد. الصفحات 338-340 .

[Palmer_and_King_2008-6] 1 2 3 بالمر، أ.س .؛ كينغ، ر.أ. (2008). هندسة خطوط الأنابيب تحت سطح البحر ( الطبعة الثانية). تولسا، الولايات المتحدة الأمريكية: بنويل. ص 2-3 .

[Bai_and_Bai_2010-7] باي، ي.؛ باي، ك. (2010). دليل هندسة ما تحت سطح البحر . نيويورك: دار نشر جلف بروفيشنال. ص 22.

[8] أولسون، جون. (2007). تكنولوجيا الموانئ الرومانية . المجلة الدولية لعلم الآثار البحرية. 17. 147 - 157. 10.1111/j.1095-9270.1988.tb00635.x.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

اللغة	العربية (RTL)
روابط موسوعية	30 رابطاً
المصدر الأصلي	ويكيبيديا ↗