海底電纜施工特點分析與應用探究

陳軍

摘要：海底電纜鋪設主要包括電纜路由勘查清理、海纜敷設和沖埋保護三個階段。電纜敷設時，通過控制敷設船的航行速度、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。海上平臺用電多數要通過海底電纜作為供電通道，根據目前發展需求，海底電纜今后應用將會更加廣泛。

關鍵詞：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，海中段施工在深海區，難度最大。在淺灘段敷設時，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。深海段敷設時，電纜敷設船“邊走邊放”，釋放出電纜，同時使用水下監視器、水下遙控車不斷地進行監視和調整，控制敷設船的前進速度、方向和敷設電纜的速度，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調會，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指導書，并組織相關單位、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；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境，為后續作業安全質量提供保證。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。試航結束后進行清障，要反復進行，直到清除路由及周邊區域海底的障礙物，一般使用拖輪尾部設置一個專用錨，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、深度應符合設計要求，按照實際土質情況確定放坡比例，預挖溝始端距離至小船能正常進入區域即可。

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DGPS等定位設備?？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置在終端登臺點側的地錨相連接。在轉向點處，由錨艇拋設轉向錨并與主牽引鋼纜相連，確保施工時敷設施工船沿設計路由進行電纜的展放施工。

2.6 始端登臺施工

根據已知路由圖紙及相關數據，初步擬定電纜始端和終端登臺就位點的位置坐標，根據現場情況設定錨位，電纜始端登臺前，在高潮位時將施工船錨泊就位在預定設計位置，并利用專用的測量設備將其定位于路由線上。電纜從敷設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，左右和上下弧形設置滾輪、彎曲半徑應滿足設計要求。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船與出盤的電纜牽引頭通過旋轉連接器對接，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，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 埋設機投放

待始端登臺完成后，把海纜先通過導纜籠再到埋設機進行放置，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

根據設定的坐標值，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。在敷設過程中，每隔1km派潛水員對埋設機犁刀的觸地和整體姿態情況進行核實。

2.7.3 中間水域展放過程監控

在施工過程中的測量，利用施工船上專用的設備進行路由位置等重要數據的監控，主要通過傾角傳感器、電子羅經、姿態傳感器、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機在海底的姿態以及當時的水深情況，電子羅經、定位系統則在施工的過程中直觀的反映當前的船位。根據各種儀器提供的數據，結合實際來進行判定，為施工安全質量提供保障。

2.7.4 電纜展放糾偏措施

由于海纜敷設施工為連續型作業，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 敷設船終端登臺就位

待敷設船中間水域展放施工至終端登臺點附近側即開始電纜的終端登臺施工；同始端登臺，施工前需根據路由勘測資料和潮汐數據，初步設定登臺時船舶就位點，確保不對已沖埋電纜造成損傷。依據定位系統對敷設船拋設八字錨牽引埋設機穩定到指定位置，然后進行埋設機的回收操作。

2.8.2 放出余纜

利用施工船上的布纜設備，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設置輪胎內胎或其它裝置，產生浮力將海纜漂浮在水面，達到一定長度后，將海纜在水面設置成“Ω”形狀，并隨時進行觀察調整，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，設置蛇皮套等進行固定，使用旋轉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生質量問題。海纜敷設完畢后，及時拆除電纜上綁扎的輪胎，將海纜平穩放置至海床上。

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相關試驗規程規范進行電氣試驗。對淺灘段電纜應按設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）