關(guān)于瓊州海峽500kV海底電纜海岸結(jié)合段綜合保護(hù)措施的研究

陳政 吳青帥 張維佳 李曉駿 呂泰龍 吳聰

【摘?要】海纜電纜在運(yùn)行中除了時(shí)刻遭受著潮汐、波浪、沖刷及地震等自然條件的作用外，還受到海底物質(zhì)的摩擦、人類活動(dòng)破壞的威脅。其中海底電纜海岸結(jié)合段收到的影響最為嚴(yán)重，如何有效的提高海纜電纜近岸登陸就顯得尤為重要。本文就海纜電纜近岸海岸結(jié)合段受到威脅種類及如何采取保護(hù)措施進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵詞】500kV海底電纜;近岸海岸結(jié)合段;保護(hù)措施

引言

海南聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是我國第一個(gè)超高壓、長距離、大容量跨海電力聯(lián)網(wǎng)工程，其建成投運(yùn)實(shí)現(xiàn)了海南電網(wǎng)與南方電網(wǎng)主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，結(jié)束了海南電力孤島歷史，有效提高了海南電網(wǎng)穩(wěn)定性和供電可靠性，具有顯著的政治、安全、經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

海南聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)海底電纜北起廣東省徐聞南嶺村燈樓角，穿越瓊州海峽到達(dá)海南省澄邁林詩島玉包角，海峽內(nèi)過往船只數(shù)量巨大。所以海纜的安全穩(wěn)定運(yùn)行受到船只通航的極大威脅。

本文將海纜電纜近岸海岸結(jié)合段的保護(hù)措施應(yīng)用進(jìn)行探討，針對海纜電纜近岸海岸結(jié)合段不同危害因素針形成綜合保護(hù)方案，以確保海纜安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 海纜電纜海岸結(jié)合段安全分析

海纜電纜在運(yùn)行中除了時(shí)刻遭受著潮汐、波浪、沖刷等自然條件的作用外，還受到海底物質(zhì)的摩擦、人類活動(dòng)的威脅。具體可分為：

1.1海上捕撈及養(yǎng)殖

目前漁業(yè)生產(chǎn)的方式主要有：流刺網(wǎng)類、拖網(wǎng)類、圍網(wǎng)類、張網(wǎng)類、釣具類、籠壺類等對海纜安全形成重大隱患。造成對海纜損壞是作業(yè)方式中使用的錨，由于現(xiàn)在近海漁業(yè)資源匱乏，新漁船噸位在不斷增大。與之配套的鐵錨的尺寸、重量也隨之增大。

1.2航運(yùn)及海洋工程

瓊州海峽每年過往輪船11萬艘，外輪2000余艘，值得一提的是海洋工程施工船舶對海纜造成的錨害，這類船只排水量很大，且線型簡單，大部分呈箱型船體，為了穩(wěn)定地錨泊在海上進(jìn)行有關(guān)作業(yè)，所配置錨數(shù)量最多可達(dá) 10 只，錨重都在 5 ～ 8t，錨型則都為大抓力海軍錨，入土深度達(dá)到 2 m 以上。遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了海纜現(xiàn)有保護(hù)措施的承受范圍。

1.3自然因素

潮汐、波浪共同作用下，海岸結(jié)合段內(nèi)泥土隨著海水的進(jìn)退被不斷的帶出斜坡底部，造成斜坡底部泥土大量流失，最終導(dǎo)致斜坡下部掏空現(xiàn)象。海水夾雜著碎石拍打到懸空的斜坡上，直接導(dǎo)致斜坡面被破壞。

2 海纜電纜海岸結(jié)合段綜合保護(hù)措施

2.1海底電纜近岸加固段

2.1.1海底電纜近岸加固段由于長期受到潮汐、波浪的沖刷導(dǎo)致海纜埋深不足甚至裸露的現(xiàn)象，海底電纜近岸加固段結(jié)構(gòu)為將油布平鋪在海纜原有石英沙袋上，再在油布上堆放新沙袋。經(jīng)計(jì)算，單相海纜每米承受石英沙袋重量約500公斤。用石英砂袋重新在已經(jīng)裸露的砂袋表面進(jìn)行二層加固覆蓋，覆蓋海纜面積（長約35米，寬3米）每個(gè)石英沙袋尺寸約為：100×40×25cm，重量約為40kg，擺放方式為將砂袋橫放。石英水泥沙袋平鋪在油布平鋪上形成梯形結(jié)構(gòu)（見圖1），達(dá)到覆蓋加固作用。

2.1.2道路交叉跨越

當(dāng)海纜電纜近岸存在道路交叉跨越時(shí)可采用大跨域梁或埋管形式進(jìn)行保護(hù)。在方式選擇需充分考慮海纜的側(cè)壓力。優(yōu)先推薦埋管穿管形式。

2.2海底電纜淺灘段防沖刷段

海底電纜淺灘段防沖刷段分為堆石區(qū)和防浪固沙區(qū)，能有效防止海纜裸露。

堆石區(qū)范圍大致呈矩形，橫向方向：覆蓋三根電纜，并且從外側(cè)兩根電纜分別向外延伸一定的距離;縱向方向：自岸邊向大海延伸至珊瑚礁海底邊線。石塊材質(zhì)要求對環(huán)境不造成污染，密度不小于2500kg/m3，遇水不易破碎和水解，不允許用薄片、條狀、尖角等形狀塊石以及泥巖等。堆積層數(shù)為2-4層，隨坡度而定。最高處拋石頂面比岸邊高0.2m。

防浪固沙區(qū)采用透水框架平順式連續(xù)堆放的方式，框架全布置或堆放的范圍為從堆石體護(hù)坡的邊緣向大海延伸，框架群堆放區(qū)分為單層和雙層部分。

透水框架桿件混凝土標(biāo)號為C20，卵石最大粒徑小于30mm，混凝土中添加RMA海水耐蝕劑（或同等性能產(chǎn)品）。RMA摻量為10%～15%，可替換等量水泥，要求砼抗硫酸鹽侵蝕系數(shù)大于或等于0.90，并且砼抗氯離子滲透性不應(yīng)大于1000cc。

單層四面六邊透水框架區(qū)段，大部分屬于海灘外露段或者海水淹沒較淺區(qū)段（見圖2）。框架全布置或堆放的范圍為從堆石體護(hù)坡的邊緣向大海延伸40m，兩側(cè)覆蓋三根電纜，并從兩側(cè)最外邊的電纜分別向外延伸約30m。

2.3海底電纜防浪堤段

在防沖刷設(shè)施達(dá)不到海纜運(yùn)行要求下可設(shè)置防浪堤（見圖3）。防波堤堤身結(jié)構(gòu)由海上拋填10～100kg塊石形成堤心，坡度1：1.5，海側(cè)護(hù)底鋪設(shè)一層高韌聚酯土工布，其上依次設(shè)置二片石墊層、護(hù)底塊石。堤身外側(cè)安放塊石墊層，理坡，墊層上方安放8t扭王字塊護(hù)面;堤身內(nèi)側(cè)采用塊石護(hù)面進(jìn)行防護(hù)，并設(shè)置護(hù)底塊石厚。主要分為3部分，其中包括：軟基處理、拋填堤心石、外坡（墊層、護(hù)底、棱體以及護(hù)面等）修建。

2.4海底電纜海岸結(jié)合段海纜終端錨固

為增加海纜放破壞，在海岸結(jié)合段可設(shè)置錨固裝置，可使用高級混凝土配合錨具配合方式進(jìn)行錨碇。錨固裝置：1）設(shè)置在低潮位處，防止其上部海纜受力下滑的裝置;2）設(shè)置在高潮位，可防止海纜受力影響終端裝置。

錨具大小可進(jìn)行建模和進(jìn)行受力分析（見圖4），從而確認(rèn)錨具受力情況。

3 結(jié)論

目前海纜海岸結(jié)合段保護(hù)在防外力破壞上還是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。通過海纜電纜近岸海岸結(jié)合段綜合保護(hù)措施研究，四種措施將可以大幅度提升海纜防外力破壞的能力。這種模式也可以運(yùn)用到沿海電纜電纜海岸結(jié)合段的保護(hù)上，可以通過上述措施提高設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹火紅.海底電（光）纜的保護(hù)和管理[J].電線電纜，1672-6901（2006）03-0034-05.

作者簡介：

姓名，陳政（1990—），男，本科，主要從事海纜運(yùn)維工作，csgchenzheng@163.com

（作者單位：中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司廣州局海口分局）