海底電纜施工特點分析與應用探究

陳軍

摘要：海底電纜鋪設(shè)主要包括電纜路由勘查清理、海纜敷設(shè)和沖埋保護三個階段。電纜敷設(shè)時，通過控制敷設(shè)船的航行速度、電纜釋放速度來控制電纜的入水角度以及敷設(shè)張力，避免由于彎曲半徑過小或張力過大而損傷電纜。海上平臺用電多數(shù)要通過海底電纜作為供電通道，根據(jù)目前發(fā)展需求，海底電纜今后應用將會更加廣泛。

關(guān)鍵詞：海上油田；海底電纜；施工特點；固定保護

海底電纜是敷設(shè)在海底及河流水下用的電纜，一直被公認為復雜困難的大型工程。海纜的鋪設(shè)流程分為：接纜、掃海、始端登陸施工、海中電纜施工、終端登陸施工。其中始端和終端段屬淺灘段作業(yè)，海中段施工在深海區(qū)，難度最大。在淺灘段敷設(shè)時，先用船把電纜運到海上，在電纜上面綁一個個輪胎，電纜猶如套上了救生圈，浮在水面。通過岸上的牽引機牽引，將電纜牽引上岸，電纜上岸后拆除輪胎，使電纜下沉至海底。深海段敷設(shè)時，電纜敷設(shè)船“邊走邊放”，釋放出電纜，同時使用水下監(jiān)視器、水下遙控車不斷地進行監(jiān)視和調(diào)整，控制敷設(shè)船的前進速度、方向和敷設(shè)電纜的速度，以繞開凹凸不平的地方和巖石，避免損傷電纜。

1 施工工藝流程

前期準備工作→工程測量→試航、清障→預挖溝施工、電纜過駁裝船→展放主牽引鋼絲繩→始端登臺施工→中間水域沖埋施工→終端登臺施工→電纜固定及保護。

2 海底電纜施工方法

2.1 前期準備工作

施工前由海事、漁政等部門召開施工協(xié)調(diào)會，明確各方職責，并向海事部門提請專項維護申請，以確保過往船只及施工船的安全；編制水下電纜展放施工作業(yè)指導書，并組織相關(guān)單位、部門以及廠家進行評審、修訂；組織全體施工人員認真進行安全、技術(shù)交底和安全教育，保證每個施工人員都能基本掌握施工工藝及其操作要領(lǐng)；進行必要的海上施工應急演練。

2.2 工程測量

利用定位系統(tǒng)對路由兩端登臺點以及工程的各主要控制點進行測量復核。

2.3 試航、清障

海纜敷設(shè)前船舶進行試航顯得尤為重要，先讓船長及水手熟悉該海域的施工環(huán)境，為后續(xù)作業(yè)安全質(zhì)量提供保證。試航盡量選擇大潮汛期間，當流速較快時進行工程的預施工試驗。試航結(jié)束后進行清障，要反復進行，直到清除路由及周邊區(qū)域海底的障礙物，一般使用拖輪尾部設(shè)置一個專用錨，改錨由3～4齒爪錨，沿著路由線上反復掃掃耙，并在前期工作中了解該海域可能存在的障礙物，遇到障礙物由潛水員配合及時清除。

2.4 預挖溝施工、電纜過駁裝船

2.4.1 預挖溝施工

淺灘段需預先開挖溝槽，溝槽寬度、深度應符合設(shè)計要求，按照實際土質(zhì)情況確定放坡比例，預挖溝始端距離至小船能正常進入?yún)^(qū)域即可。

2.4.2 電纜過駁、裝船

電纜過駁就是將電纜連同纜盤，從岸上（運輸船上）吊裝至電纜敷設(shè)船上，為了保證吊裝的安全性，采用的浮吊船機或碼頭吊允許荷載應大于電纜盤重，且吊機回轉(zhuǎn)半徑應滿足過駁需求，裝船完畢后應對電纜性能檢查測試，確認各項性能指標滿足工程設(shè)計要求。

2.5 展放主牽引鋼絲繩

由于施工船無自航動力，需靠收絞主牽引鋼纜沿既定的圖紙路由敷埋施工。首先施工船根據(jù)DGPS等定位設(shè)備?？吭谑级说桥_點路由軸線上，再由具有動力的錨挺沿著路由設(shè)置牽引錨，與主牽引鋼纜形成連接，然后展放主牽引鋼纜并與施工船上卷揚機連接。當施工至終端登臺點附近時，將主牽引鋼絲繩與預先設(shè)置在終端登臺點側(cè)的地錨相連接。在轉(zhuǎn)向點處，由錨艇拋設(shè)轉(zhuǎn)向錨并與主牽引鋼纜相連，確保施工時敷設(shè)施工船沿設(shè)計路由進行電纜的展放施工。

2.6 始端登臺施工

根據(jù)已知路由圖紙及相關(guān)數(shù)據(jù)，初步擬定電纜始端和終端登臺就位點的位置坐標，根據(jù)現(xiàn)場情況設(shè)定錨位，電纜始端登臺前，在高潮位時將施工船錨泊就位在預定設(shè)計位置，并利用專用的測量設(shè)備將其定位于路由線上。電纜從敷設(shè)船纜盤出來后先穿過纜橋，然后導入布纜機（履帶式電纜輸送設(shè)備），最后到達入水槽（也叫“入水角”，入水槽安裝在船頭正中處，左右和上下弧形設(shè)置滾輪、彎曲半徑應滿足設(shè)計要求。從始端登臺點岸上絞磨機處展放一根防扭鋼絲繩至電纜敷設(shè)船與出盤的電纜牽引頭通過旋轉(zhuǎn)連接器對接，沿著施工的路由進行牽引。在電纜登臺的地方設(shè)置地滑車滾輪，以保護海纜不受損及減小牽引時的摩擦力，海纜敷設(shè)完畢后，及時拆除電纜上綁扎的輪胎。登臺后將電纜沉放至海床上預先挖好的溝槽內(nèi)，必要時可用高壓水槍進行沖填；在解除浮運輪胎的同時，順著電纜下沉的方向，沿線每隔20m插一竹竿作為標記。

2.7 中間水域沖埋施工

2.7.1 埋設(shè)機投放

待始端登臺完成后，把海纜先通過導纜籠再到埋設(shè)機進行放置，施工床上有抱桿吊機，將其吊起慢慢吊入于海水中，放置在海床面。

2.7.2 中間水域展放

根據(jù)設(shè)定的坐標值，利用拋錨船變換定位錨及牽引錨，使敷纜船沿路由方向前進。在敷設(shè)過程中，每隔1km派潛水員對埋設(shè)機犁刀的觸地和整體姿態(tài)情況進行核實。

2.7.3 中間水域展放過程監(jiān)控

在施工過程中的測量，利用施工船上專用的設(shè)備進行路由位置等重要數(shù)據(jù)的監(jiān)控，主要通過傾角傳感器、電子羅經(jīng)、姿態(tài)傳感器、水深傳感器、觸地傳感器、張力傳感器、拖力傳感器、計米器、水泵壓力傳感器等組成。其中傾角傳感器、姿態(tài)傳感器、觸地傳感器、水深傳感器在施工過程中能顯示當前埋設(shè)機在海底的姿態(tài)以及當時的水深情況，電子羅經(jīng)、定位系統(tǒng)則在施工的過程中直觀的反映當前的船位。根據(jù)各種儀器提供的數(shù)據(jù)，結(jié)合實際來進行判定，為施工安全質(zhì)量提供保障。

2.7.4 電纜展放糾偏措施

由于海纜敷設(shè)施工為連續(xù)型作業(yè)，在海上施工時間長，船舶受到天氣因素、潮汐因素較大，在一定程度上會偏離原路由。方法一施工船四個角拋出4個定位錨，靠收放錨鋼絲繩進行船位航向調(diào)整。前進時有錨艇依次進行翻錨施工；方法二是由旁邊的拖輪、錨挺等對施工船的路由偏差進行推頂并及時調(diào)整，以控制、糾正電纜展放施工時的航向偏差。

2.8 終端登臺施工

2.8.1 敷設(shè)船終端登臺就位

待敷設(shè)船中間水域展放施工至終端登臺點附近側(cè)即開始電纜的終端登臺施工；同始端登臺，施工前需根據(jù)路由勘測資料和潮汐數(shù)據(jù)，初步設(shè)定登臺時船舶就位點，確保不對已沖埋電纜造成損傷。依據(jù)定位系統(tǒng)對敷設(shè)船拋設(shè)八字錨牽引埋設(shè)機穩(wěn)定到指定位置，然后進行埋設(shè)機的回收操作。

2.8.2 放出余纜

利用施工船上的布纜設(shè)備，通過水槽將海纜輸送到海水中，電纜入水后，因有自重的影響，要將海纜每隔2～3m設(shè)置輪胎內(nèi)胎或其它裝置，產(chǎn)生浮力將海纜漂浮在水面，達到一定長度后，將海纜在水面設(shè)置成“Ω”形狀，并隨時進行觀察調(diào)整，預防彎曲半徑過小。

2.8.3 終端登臺及電纜下沉就位

首先將終端登臺點岸邊的牽引鋼絲繩展放出來，將海纜頭輸送出施工船只后，設(shè)置蛇皮套等進行固定，使用旋轉(zhuǎn)連接器與牽引鋼絲繩進行對接，然后施工機動絞磨或其它動力設(shè)備進行連接，沿著施工的路由進行牽引。在電纜登臺的地方設(shè)置地滑車滾輪，以保護海纜不受損及減小牽引時的摩擦力，最后一段電纜脫離船舶入水時，需嚴格控制電纜的彎曲半徑，采取保護措施，避免最后段電纜彎曲半徑太小而產(chǎn)生質(zhì)量問題。海纜敷設(shè)完畢后，及時拆除電纜上綁扎的輪胎，將海纜平穩(wěn)放置至海床上。

2.9 電纜固定及保護

在施工最后階段，要對海底電纜進行深埋保護，減小復雜的海洋環(huán)境對它的影響，保證運行安全。對登臺的電纜利用吊車進行吊裝上架固定后，由廠家負責對電纜進行終端頭制作、安裝，終端頭制作完成后根據(jù)相關(guān)試驗規(guī)程規(guī)范進行電氣試驗。對淺灘段電纜應按設(shè)計要求由潛水員進行套管進行安裝，以有效保護淺灘段水下電纜。

參考文獻：

[1]海底電纜故障原因分析及建議[J].崔勝.機電信息.2018（21）