بشكل عام، يتم إنشاء الهياكل الخرسانية البحرية في البحر المفتوح. هناك أنواع مختلفة من الهياكل البحرية مثل الهياكل الأساسية والهياكل العائمة. تم بناء كلا الهيكلين لأغراض مختلفة مثل استكشاف وإنتاج النفط والغاز. منذ ذلك الحين، يقع الهيكل البحري داخل البحر، لذلك قد يتعرض بناؤه للعديد من الصعوبات والعقبات. تتم مناقشة المواقع التي يتم فيها إنشاء الهياكل البحرية في مواقع مختلفة في هذه المقالة. من الممكن بناء كل من الهياكل البحرية القائمة على القاع والعائمة جزئيًا أو كليًا في المواقع التالية.
يوجد في الصناعة البحرية نوعان من المواد الممكنة لبناء بَدَن أي هيكل، حديد التسليح والخرسانة. يتم استخدام الفولاذ على نطاق واسع في صناعة بناء السفن التجارية والسفن الحربية وما إلى ذلك. كما يتم استخدام مواد مثل الألمنيوم والبلاستيك المقوى بالزجاج أو الأخشاب في وحدات صغيرة بأطوال أقل من 100 متر وفي ظروف معاكسة أقل ممّا كانت عليه في الصناعة البحرية. ومع ذلك، فقد تم بناء بعض السفن والصنادل من الخرسانة في الماضي، ولكن هذه كانت حالات معزولة إلى حد ما ولم تغير ممارسات الصناعة.
تقدم هذه المقالة أيضًا مراجعة لتطبيق الخرسانة على الهياكل البحرية في السنوات الـ 35 الماضية. كما تم وصف أحدث التقنيات المتاحة لمنصات النفط البحرية والتطبيقات البحرية الأخرى. حاليًا، هناك حوالي 350 منصة جاذبية بحرية ومنصة خرسانية عائمة قيد التشغيل في بحر الشمال وشمال كندا وأستراليا وهولندا والكونغو ونيجيريا وإندونيسيا وروسيا والفلبين والبرازيل وخليج المكسيك. في الآونة الأخيرة، تم تصميم محطة بحرية مهمة للغاز الطبيعي المسال وهي الآن قيد الإنشاء في الجزيرة الخضراء بالقرب من مضيق جبل طارق في إسبانيا.
على مدار الثلاثين عامًا الماضية، كان هناك تحسّن كبير في جوانب التصميم والبناء لإنتاج الخرسانة. مضافات وإضافات تقلّل الماء، مثل ميتاكولين والسيليكا، سمحت بتطوير خرسانة ذات أداء محسن. يمكن لهذه الخرسانة الجديدة أن تحقق بسهولة نقاط قوة ومتانة أعلى بكثير ممّا يجعلها أكثر ملاءمة للتطبيقات البحرية. يعتبر الاستخدام الليبرالي للركام الخفيف أمرًا ضروريًا لتقليل الوزن الكلي للهيكل وللاعتبارات العائمة. سيتم مناقشة التكنولوجيا المتطورة لتصميم وبناء هذا النوع من الهياكل:
في طريقة البناء هذه، يتم إنشاء قاعدة المنصة الخرسانية في حوض جاف أو أرصفة حفر، بعد أن يتم تقوية قاعدة الهيكل الخرساني البحري بشكل كافٍ ولديها طفو كافٍ، سيتم غمر الرصيف بالمياه والسماح للقاعدة بالطفو. بعد ذلك، يتم نقل القاعدة إلى منطقة مائية أعمق وسيتم إرساؤها حتى اكتمال بناء الهيكل. يُذكر أنه يتم تطبيق هذه التقنية في بناء مُعظم الهياكل الخرسانية البحرية في بحر الشمال. تسلسل إنشاء الهياكل البحرية الخرسانية في الأحواض الجافة أو أرصفة القبور مهم جدًا.
قد يكون موقع بناء شكل بلات بالقرب من الشاطئ أو بعيدًا عنه بناءً على توفر المياه العميقة. ستكون المكاتب ومنشآت إنتاج الخرسانة على الأرض، ويمكن نقل موظفي البناء ومواد البناء اللازمة مباشرة من الأرض باستخدام وسائل ملائمة مثل الجسر الثابت أو العائم شريطة أن يكون موقع البناء قريبًا من الشاطئ. هناك حاجة إلى صنادل إضافية لدعم المكاتب ومصنع خلط الخرسانة ومناطق وضع المواد والمعدات الرئيسية الأخرى. بالإضافة إلى أفراد البناء الذين يحتاجون للسفر ذهابًا وإيابًا من الأرض إلى الموقع بانتظام.
حيث أن الجزء غير الاقتصادي من البناء البحري هو بناء حوض جاف بشرط عدم وجود أحد أو تعديل حوض جاف قائم لجعله مناسبًا للبناء. قد تكون تكلفة تطوير الحوض الجاف هي أعمال التنقيب في موقع الحوض الجاف، وإنشاء سد وأنظمة نزح المياه وتجريف القنوات لسحبها ودعم إنشاء الأرصفة، بالإضافة إلى التحسين الكامل للبنية التحتية لدعم المشروع على سبيل المثال الطرق والجسور وإمدادات المياه وإمدادات الطاقة ومعالجة مياه الصرف الصحي. من المحتمل أن تصل التكلفة الإجمالية لتطوير الحوض الجاف إلى حوالي ثمانين بالمائة من إجمالي تكلفة المشروع في المناطق البعيدة.
يُعتبر بناء أجزاء من الهيكل البحري بأكمله على بارجة غاطسة إجابة واقعية لخفض مُعظم تكاليف إنشاء الحوض الجاف. تزيد هذه التقنية من خيارات موقع موقع البناء لأنها تزيل متطلّبات الحوض الجاف. يعتبر أي موقع لموقع البناء مناسبًا بشرط أن يكون عمق المياه مناسبًا للصنادل وأنشطة موردي السفن، ويجب إعطاء الأولوية لتلك المواقع المحمية والتي لا تخضع لبحار لا هوادة فيها. لا يعتمد العدد المطلوب من المراكب على حجم المشروع فحسب، بل يعتمد أيضًا على سعة البارجة.
علاوة على ذلك، من الممكن استخدام إمّا الصنادل الكبيرة المبنية خصيصًا أو عدد الصنادل الملحومة الأصغر حجمًا لتحقيق نفس هدف البناء. يُفترض أن الأول يُمثّل حلاً ولكن الأخير قد يكون فعالًا من حيث التكلفة والتقدم على منصة العمل الخاصة به كما هو الحال على الأرض. علاوة على ذلك، قد يبدأ البناء بصنادل الإرساء بالقرب من الأرض حتى يتم تحميل جميع معدّات البناء المطلوبة مباشرة من الشاطئ.
بعد ذلك، يتم إنشاء الهيكل الخرساني البحري في مكان واحد على الصنادل إذا لم تكن المنصة كبيرة. عند بناء مراسي الأساس في موقع واحد على الصنادل، ستتطلّب أن تأتي جميع الدعامات مباشرة من الأرض. ومع ذلك، عندما تكون المنصة كبيرة، يتم بناؤها جزئيًا على الصنادل. بعد ذلك، يتم تعويم الجزء المكتمل من الهيكل البحري بعيدًا عن الصنادل، ويتم تثبيته مؤقتًا ويتم بناء الجزء المتبقي حيث يكون الجزء في حالة عائمة.
طريقة الانزلاق عبارة عن بلاطة هيكلية ذات منحدر طفيف وتمتد من منطقة البناء إلى الماء. يمكن أن تكون الهياكل المبنية على طرق الانزلاق إمّا ذاتية الطفو أو انزلاقًا على الصنادل. غالبًا ما يتم إنشاء الهياكل الصغيرة من خلال تطبيق هذه الطريقة. ومع ذلك، فإنّ وزن الهياكل الكبيرة المكتملة ضخم لذا يلزم ترقية الانزلاق في هذه الحالة وهو أمر مكلف. لذلك، يمكن بناء قاعدة معظم الهياكل على طرق الانزلاق بعد تعويم هذا الجزء ونقله إلى المياه العميقة لإكمال بناء المنصة.
لا تُستخدم المرافق سابقة الصب فقط في الأسطح وقواعد البايلات الخرسانية مسبقة الصب، ولكن أيضًا في التصنيع المسبق لعدد كبير من العناصر الهيكلية. بعد ذلك، يتم نقل الأعضاء الجاهزة إلى الموقع ثم تجميعها. على سبيل المثال، تم إنشاء عدد كبير من عناصر هيكل الحفر الخرساني في القطب الشمالي من منشآت سابقة الصب. أخيرًا، يتم تحديد الطريقة الفعلية بناءً على اقتصاديات المشروع ومرفق الموقع الحالي حيث يتم التخطيط للبناء.
العربية
