What value does HDD Horizontal Directional Traverse create for industry?

في بناء البنية التحتية الحديثة، يتزايد تكرار مد وربط خطوط الأنابيب تحت الأرض. غالبًا ما تواجه أساليب البناء التقليدية مشاكل مثل زيادة التداخل مع حركة المرور الأرضية والبيئة المحيطة، بالإضافة إلى صعوبة البناء في ظل ظروف جيولوجية معقدة. الحفر الاتجاهي الأفقي ظهرت تقنية الحفر الأفقي الاتجاهي (HDD) لتوفير حل فعال وصديق للبيئة واقتصادي لمشاريع عبور خطوط الأنابيب تحت الأرض. في هذه الورقة، سيتم مناقشة مبدأ عمل نظام الحفر الأفقي الاتجاهي (HDD) وخصائصه التقنية وتطبيقاته الواسعة بالتفصيل.

一.نظام عبور الاتجاه الأفقي HDD مبدأ العمل

التخطيط والمساحة: قبل البدء بالإنشاء، تُخطط مسارات الحفر بناءً على عوامل مثل المتطلبات الهندسية والظروف الجيولوجية. ومن الضروري إجراء مسوحات ودراسات تحت الأرض لتحديد المسافة المراد قطعها، وعمق دفن خط الأنابيب أو المنشأة، والتركيب الجيولوجي لباطن الأرض، والتأثيرات البيئية المحتملة، وغيرها، وذلك لتوفير أساس دقيق للإنشاء اللاحق.

فتح مدخل السطح: إعداد منصة الحفر في وضع البداية المحدد لإنشاء نقطة دخول السطح، والتي تعد نقطة البداية لكامل عملية العبور وبداية عمليات الحفر اللاحقة.

حفر حفرة تجريبية: بدءًا من نقطة دخول السطح، يُنشأ ثقب تجريبي بالحفر باستخدام مثقاب صغير القطر. عادةً ما يكون مثقاب الحفر مزودًا بمحرك طين، إلخ. أثناء عملية الحفر، يدفع الدفع وعزم الدوران اللذين توفرهما منصة الحفر مثقاب الحفر على طول مسار مُخطط له مسبقًا في الأرض. في الوقت نفسه، تُوصل مضخة طين الطين المُجهز إلى مثقاب الحفر عبر أنبوب الحفر. يُزيت الطين مثقاب الحفر ويُبرده، كما يحمل بقايا الحفر إلى السطح، ويُثبّت جدار الحفرة لمنعه من الانهيار.

المراقبة في الوقت الحقيقي: أثناء عملية حفر الحفرة التجريبية، تُستخدم مجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار وأدوات الملاحة لمراقبة موضع واتجاه لقمة الحفر آنيًا. تشمل هذه الأدوات الجيروسكوبات، وأجهزة الاستشعار المغناطيسية، ومقاييس الميلان، ومقاييس التسارع، وغيرها، والتي يمكنها قياس معلومات موضع لقمة الحفر في الأرض بدقة، ونقل هذه البيانات إلى نظام التحكم الأرضي آنيًا.

التوجيه وتصحيح الانحراف: بناءً على البيانات المُراقبة آنيًا، يُحدد المُشغّل ما إذا كان لقمة الحفر قد انحرفت عن المسار المُحدد مُسبقًا. في حال وجود أي انحراف، يُمكن تصحيحه بتعديل زاوية لقمة الحفر أو تغيير مُعاملات الحفر، وما إلى ذلك، لضمان تقدّم لقمة الحفر دائمًا على طول المسار المُخطط له، وذلك لتحقيق هدف التحكم الدقيق في اتجاه الحفر.

التوسيع: بعد اكتمال حفر البئر التجريبية، يكون قطرها عادةً أصغر من قطر الأنبوب أو المرفق المراد وضعه. يتطلب توسيع البئر التجريبية لاستيعاب الأنبوب أو المرفق المستهدف عملية توسيع باستخدام مثقب، وذلك باستبدال المثقب تدريجيًا بآخر ذي قطر أكبر. أثناء عملية التوسيع، يقطع المثقب التربة من جدار البئر ويخلطها مع الملاط لتكوين محلول ملاط يُصرف من البئر.

سحب خط الأنابيب إلى الخلف: عندما يصل الثقب المُقسّم إلى قطر مُحدد مسبقًا، يُوصَل خط الأنابيب المراد مدّه بالمُقسّم، ثم يُسحب عبر جهاز السحب الخلفي في منصة الحفر على طول الثقب المُقسّم من نقطة الخروج حتى اكتمال مدّه. أثناء عملية السحب الخلفي، يجب التحكم في قوة السحب وسرعته لتجنب إجهاد الأنبوب أو تلفه.

الخروج والاسترداد: بعد الانتهاء من مد الأنابيب، يُنفَّذ التوصيل النهائي وأعمال التثبيت عند نقطة الخروج. وفي الوقت نفسه، يُنظَّف طين الحفر المتبقي، ويُرَدَّم، ويُرمَّم محيط البئر، بحيث يعود إلى حالته قبل الإنشاء قدر الإمكان، ويُقلِّل من تأثيره على البيئة المحيطة.

ثالثا.نظام عبور الاتجاه الأفقي HDD الميزات التقنية

1. البناء بدون حفريات مع تأثير منخفض على البيئة

واحدة من أعظم مزايا نظام التوجيه الأفقي الاتجاهي للقرص الصلب تتميز تقنية الحفر العميق (HDD) بطريقة البناء بدون حفر. بالمقارنة مع البناء التقليدي بالحفر، لا تتطلب هذه التقنية تدميرًا واسع النطاق للطرق الأرضية والمباني والنباتات، وما إلى ذلك. وهذا لا يقلل فقط من الإزعاج والضرر بالبيئة المحيطة، بل يقلل أيضًا من تلوث الضوضاء والغبار أثناء عملية البناء، ويجنب أيضًا المشاكل الاجتماعية مثل الازدحام المروري الناتج عن الحفر. وتتجلى المزايا البيئية لتقنية الحفر العميق بشكل خاص عند تنفيذ مشاريع خطوط الأنابيب تحت الأرض في مناطق ذات متطلبات بيئية عالية، مثل مراكز المدن والمحميات الطبيعية والأنهار والبحيرات.

2.توجيه عالي الدقة، قابل للتكيف مع التضاريس المعقدة

بفضل نظام التوجيه المتطور، يُمكن لجهاز الحفر عالي الدقة (HDD) التحكم بدقة عالية في مسار الحفر. سواءً كان الحفر أفقيًا أو رأسيًا، يُمكن تنفيذه بدقة وفقًا لمتطلبات التصميم، مع إمكانية التحكم في الخطأ ضمن نطاق ضيق. هذا يُمكّن تقنية HDD من التكيف مع مجموعة متنوعة من ظروف التضاريس المعقدة، مثل عبور الأنهار والبحيرات والطرق والسكك الحديدية والمباني وغيرها من العوائق. في المساحات الحضرية المعقدة تحت الأرض، يُمكن لجهاز الحفر عالي الدقة أيضًا تجنب خطوط الأنابيب والبنى التحتية الموجودة تحت الأرض بدقة، مما يضمن بناءً آمنًا وسلسًا.

3. كفاءة بناء عالية وفترة بناء قصيرة

يعتمد نظام الحفر العميق (HDD) على التشغيل الآلي، حيث تُجرى عمليات الحفر والتوسيع والسحب باستمرار، مما يُسهم في سرعة البناء. وبالمقارنة مع البناء بالحفر التقليدي، يُقلل نظام الحفر العميق (HDD) مدة البناء بشكل كبير. وتتضح كفاءة البناء بشكل أكبر، لا سيما في مشاريع المعابر طويلة المدى. ولا يقتصر تقصير مدة البناء على خفض التكلفة الإجمالية للمشروع فحسب، بل يُقلل أيضًا من تأثيره على البيئة المحيطة والحياة الاجتماعية.

4. مجموعة واسعة من أقطار الأنابيب القابلة للتطبيق

تُستخدم تقنية الحفر العميق (HDD) في مد خطوط الأنابيب بمختلف أقطارها. بدءًا من كابلات الاتصالات وأنابيب الغاز صغيرة القطر، مرورًا بأنابيب إمدادات المياه والصرف الصحي متوسطة القطر، ووصولًا إلى أنابيب النفط والغاز الطبيعي كبيرة القطر، فإن تقنية الحفر العميق (HDD) قادرة على التعامل مع جميع هذه الأنواع. باختيار معدات الحفر والمثاقب وتقنيات البناء المناسبة، يُمكن تلبية متطلبات تقاطع خطوط الأنابيب بمختلف أقطارها. هذا الاستخدام الواسع يجعل تقنية الحفر العميق (HDD) تُستخدم على نطاق واسع في جميع أنواع مشاريع خطوط الأنابيب تحت الأرض.

5. فعالية ملحوظة من حيث التكلفة

على الرغم من أن تكاليف شراء وصيانة معدات الحفر العميق (HDS) مرتفعة نسبيًا، إلا أن تقنية الحفر العميق (HDS) تتميز بفعالية كبيرة من حيث التكلفة الإجمالية للمشروع. فمن خلال خفض تكاليف حفر الأرض، وإصلاح الطرق، وتحويل حركة المرور، وتعويض البيئة المحيطة، بالإضافة إلى تقصير مدة البناء وخفض تكاليف استئجار العمالة والمعدات، يمكن للحفر العميق (HDS) تحقيق تكلفة إجمالية أقل للملكية مقارنةً بالحفر التقليدي في كثير من الحالات. وتبرز مزايا التكلفة للحفر العميق (HDS) بشكل خاص في المشاريع ذات الظروف الجيولوجية المعقدة وصعوبة البناء.

3. مجالات تطبيق نظام التوجيه الأفقي الاتجاهي للقرص الصلب

1. معبر خط أنابيب النفط والغاز

في قطاع النفط والغاز، تُستخدم تقنية التمديد الأفقي (HDD) على نطاق واسع في المشاريع التي تعبر فيها خطوط الأنابيب الأنهار والبحيرات والطرق والسكك الحديدية وغيرها من العوائق. على سبيل المثال، تُستخدم تقنية التمديد الأفقي الاتجاهي (HDD) على نطاق واسع في مشاريع نقل الطاقة واسعة النطاق، مثل نقل الغاز غربًا-شرقًا ونقل النفط غربًا-شرقًا، وذلك لتحقيق مد آمن وفعال لخطوط الأنابيب طويلة المدى وذات العيار الكبير، مما يضمن استقرار وموثوقية خطوط نقل الطاقة، ويقلل أيضًا من التأثير على البيئة على طول خطوط الأنابيب.

2. إنشاء شبكة خطوط الأنابيب تحت الأرض الحضرية

مع تسارع التحضر، يتزايد الطلب على إنشاء وتطوير شبكات الأنابيب تحت الأرض في المناطق الحضرية. وتلعب تقنية الحفر العميق (HDD) دورًا هامًا في مد وتجديد شبكات الأنابيب تحت الأرض، مثل أنابيب إمدادات المياه والصرف الصحي، وأنابيب الغاز، وكابلات الكهرباء، وكابلات الألياف الضوئية للاتصالات في المناطق الحضرية. في وسط المدينة، ونظرًا للكثافة السكانية وازدحام حركة المرور، غالبًا ما تخضع عمليات الحفر التقليدية للعديد من القيود، ويمكن لتقنية الحفر العميق (HDD) إكمال بناء وتجديد شبكة الأنابيب تحت الأرض بكفاءة دون التأثير على سير العمل في المدينة، مما يضمن سير العمل بشكل طبيعي للبنية التحتية الحضرية.

3. هندسة الحفاظ على المياه

في مجال هندسة الحفاظ على المياه، تُستخدم تقنية الحفر العميق (HDD) لعبور الأنهار والسدود وغيرها من العوائق، ومدّ أنابيب الري، وأنابيب الصرف، وأنابيب تحويل محطات الطاقة الكهرومائية. على سبيل المثال، في بناء بعض مناطق الري واسعة النطاق، تُستخدم تقنية الحفر العميق (HDD) لعبور الأنهار والطرق السريعة بأنابيب الري، مما يُحقق الاستخدام الرشيد والاستخدام الفعال لموارد المياه. وفي مشاريع التحكم في الفيضانات، تُستخدم أيضًا لمدّ أنابيب الصرف لتحسين قدرة المدينة على التحكم في الفيضانات وتصريف المياه.

4. مشروع حماية البيئة

في مشاريع حماية البيئة، يُمكن استخدام تقنية البناء بالطرق غير النفاذة (HDD) في مد أنابيب الدخول والخروج لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي، وتثبيت خنادق مكبات النفايات بأغشية غير منفذة، وأنابيب التجميع الجوفية لمواقع معالجة النفايات الخطرة، وغيرها. وتُسهم طريقة البناء غير الحفرية التي تعتمدها تقنية البناء بالطرق غير النفاذة (HDD) في الحد من التلوث الثانوي للبيئة المحيطة، وحماية سلامة البيئة. وفي الوقت نفسه، يُمكن لتقنية البناء بالطرق غير النفاذة (HDD) إكمال بناء البنية التحتية اللازمة في بعض المناطق الهشة بيئيًا، مثل المحميات الطبيعية والأراضي الرطبة.

نظام التنقل الاتجاهي الأفقي HDDكتقنية متقدمة لمد خطوط الأنابيب تحت الأرض، تلعب تقنية الحفر العميق (HDD) دورًا متزايد الأهمية في تشييد البنية التحتية الحديثة بفضل مبدأ عملها الفريد وخصائصها التقنية المتميزة. فهي لا توفر حلولاً فعّالة وصديقة للبيئة واقتصادية لمشاريع خطوط الأنابيب تحت الأرض في مجالات النفط والغاز، وشبكات الأنابيب تحت الأرض في المناطق الحضرية، وهندسة الحفاظ على المياه، وحماية البيئة فحسب، بل تُعزز أيضًا الابتكار والتطوير المستمر لتقنيات بناء خطوط الأنابيب تحت الأرض. مع التقدم المستمر في العلوم والتكنولوجيا، ستواصل تقنية الحفر العميق (HDD) تحسين أداء المعدات، ودقة التوجيه، وتقنيات البناء، وغيرها، وستتوسع مجالات تطبيقها بشكل أكبر لخلق قيمة أكبر في المجال الصناعي.