摘要:本文基于浙江舟山某220kV输变电工程(线路工程)施工组织设计,介绍了海缆敷设施工方案中的关键内容,主要是输变电线路工程中海缆敷设施工的创新,一是项目中投入的新机具、新材料(转动电缆盘、新型导览笼),二是采用新工艺——新型潮间带挖沟技术,最后提出了施工过程中应该注意和重视的地方。
关键词:输变电线路;海缆工程;敷设施工;创新
1.工程概述
项目为舟山本岛侧海缆终端塔至220kV鱼山岛变的输电线路的海缆工程,线路额定电压220kV。 电缆主要附件:电缆终端6只(户外复合套管);直接接地箱2只;避雷器6只,海缆锚固装置18只。工程海缆选用单芯220kV铜导体交联聚乙烯绝缘铅护套铜丝铠装聚丙稀纤维外被层海底电力电缆,导体截面1600mm2。型号:HYJQ71-F-127/220-1×1600mm2+3×12B1,2根;HYJQ71-F-127/220-1×1600mm2,4根。通信部分:舟山本岛海缆终端塔至220kV鱼山变,采用两根光电复合海缆,每根海缆复合3管12芯的通信光纤。敷设型号为SOFC-ASK450C-72 独立海光缆一根。
备注 单芯220kV铜导体交联聚乙烯绝缘铅护套铜丝铠装聚丙稀纤维外被层海底电缆,导体截面1600mm2,
2.现场管理和施工平面布置
2.1 施工平面布置
施工驳船作为工程指挥中心,亦作为敷埋电缆施工船,包括作业人员宿舍区,项目部设在主施工船上。施工期间,施工船上的作业人员均住宿在各自的船舶上。供电采用柴油发电机,船上设有淡水仓,供船上生活用水。岸上设置施工项目部,并配有仓库及基本生活场所。船上的施工区和生活区按船检部门的要求配置整船的消防安全设施。
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图 2 施工船作业平面布置图
图3 施工船建缆1号平面布置图
图4 现场施工项目部平面布置图
2.2 施工现场条件布置
本工程施工现场条件布置秉承的原则:(1)现场布置科学合理,减少施工用地;(2)合理组织运输,减少二次搬运;(3)施工区域的划分和场地的占用应符合总体施工部署和施工工艺流程的要求,减少相互干扰;(4)充分利用既有空间和既有设施为项目施工服务,降低临时设施的建造成本;(5)现场布置应方便生产和生活,办公区、生活区、生产区等设施分离设置,布置科学合理;(6)符合节能、环保、消防和安全的要求;(7)遵守当地主管部门和建设单位有关现场安全、文明施工的规定。
2.3 施工项目消防布置
岸上施工项目部每个房间设置有灭火器,尤其是仓库重地,船上消防设施均经过海事主管部门年检,包括灭火器、消防栓、黄沙等等消防器材的配置,完全满足现场施工消防的安全需要,不留死角。
3. 施工主要工序
工序总体包括:工程测量→电缆过驳、运输→路由扫海(养殖、障碍清除)→试航→主牵引钢缆敷设→电缆始端登陆→海缆埋设施工→电缆终端登陆→陆上段电缆施工→复合缆引接光缆敷设及熔接→电缆水下保护→终端制作→ 竣工耐压试验→余缆处理
4.施工创新
4.1采用新机具、新材料
项目中投入的新机具、新材料主要有:
4.1.1转动电缆盘
海缆在铺设前,要在外力的作用下,以类似钢丝绳的包装方法盘绕在圆形的电缆盘内,此种绕放方式对铠装海缆一定会产生内在的旋转应力,每盘绕一圈,都有一圈外加的环形扭力发生,这就要求在海缆敷设时采取某种方式将盘放的环形转力逐一解开,防止扭力累积。现在总的来说有两种方式能够实现海缆敷设前的退扭,一种是抽高式海缆退扭,另一种是旋转式海缆退扭。
旋转式海缆退扭方式和抽高式海缆退扭方式相比,省去了庞大而笨重的退扭架,节省了动复员费用。但他的最大特点是,海缆盘的下面装有回转机构,自身带有驱动装置,能够配合布缆机的敷设海缆的速度,调节自身旋转速度,将海缆释放,并且能够实现完全退扭。此种退扭方式虽能完全退扭,但由于电缆盘大直径较大,重量较重,所以稳定性不好控制。
公司专业为本工程提出了“新型组合式海缆输导系统”,将转动电缆盘和布缆机组合在一起,以确保海缆边敷边埋过程中海缆输导协调同步和牢固可靠,合理有效控制海缆的敷设速度和张力,确保海缆精确、有序和平稳的布放入海底,不发生悬空、套圈和打扭,并使敷设海缆的长度最接近理想情况下的敷设长度。
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图5 转动电缆盘布置图
4.1.2新型导览笼
传统海底电缆从船上到海床上埋设犁的输导过程中,为防止海底电缆从海缆船至埋设犁之间输导不出现打扭等损伤,导览笼应运而生,然而传统的导览笼容易造成海底电缆的磨损,且输导速度难以控制,急需对传统的海底电缆导览笼进行升级改造,以满足截面大、单重大的海底电缆输导顺畅、无损伤。
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图6 海底电缆输导示意图
公司研发了新型海底电缆导览笼,在原有导览笼上增设了滑轮,以解决海底电缆敷设过程中与传统导览笼摩擦力过大的问题。将用于截面大、单重大的海底电缆深埋敷设,可显著减小海底电缆与导览笼的摩擦力,大大提高海底电缆在海缆船和埋设犁之间输导的安全可靠性。解决了海底电缆敷设时与导览笼摩擦力过大的问题,产品性能安全可靠、安装拆卸方便,具有广泛的推广应用价值。
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图7 新型导览笼
4.2 采用新工艺——新型潮间带挖沟技术
采用自行式浅滩海缆埋设机,解决海缆路由存在长距离浅滩深埋作业的技术难题,颠覆传统浅滩海缆敷设方式,实现浅滩海缆埋设作业效率翻一番。
针对本工程海缆路由存在长距离、地势平缓且水深小于2米的浅滩海域,此段海域海缆深埋成为很大技术难题,提出了“可升降操纵台的自行式浅滩海缆埋设机”,操纵台采用可升降技术有效克服潮汐变化的影响,具备全天候作业能力,颠覆传统浅滩海缆敷设方式,提高海缆埋设作业速率翻一番。
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图8 自行式浅滩埋设犁
针对本工程海缆线路情况,公司开展海缆全线保护技术研究,对专项规划研究不同区段海域海缆保护方式,针对海缆路由基岩和渔业养殖等区段海缆保护,提出“海缆外套无磁保护管的上面盖上水泥砼块网”方案,海缆安全提高80%。
针对海缆登陆点及路由上存在基岩和渔业养殖及渔业网箱情况,经专项技术研究,应在此段海缆加套无磁保护管,并在其上面盖上砼块网被,有效阻止海缆移动产生磨损和外力设备损伤发生,海缆安全提高80%。
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图9 砼块网保护技术
此外,项目还开展标准工艺应用,建立科学系统的施工标准化体系,将标准化要求贯穿工程施工相应环节,促进规章制度更加完善,现场管理更加规范,人员技能更加精湛,材料加工、施工工艺更加精细,试验检测更加可靠,从业班组和从业人员标准化意识明显增强,工程质量、安全水平进一步提高,实现从业人员一流、管理水平一流、施工工艺一流、作业环境一流、建设成果一流。
当海缆登陆完成后,在登陆点派专人看护,电缆沟盖板完成验收,并在周边布置警示牌加以警戒,同时将敷设后路由轨迹提交业主,及时向海事、海洋局备案。
5.其他注意
(1)工程海缆为大截面220kV光电复合电缆,施工时需注意电缆的牵引力、侧压力不能大于电缆的允许值(允许值按电缆厂提供的参数为准),两端登陆及海上施工时需保证电缆的弯曲半径不小于20D。同时需注意海缆退扭时的应力释放,以免产生应力释放不及时而造成海缆外铠装变形对海缆损伤。(2)施工区域附近存在锚地并穿越多条航道,过往船舶流量较大。本项目穿越多条航道和锚地,需要安装浮标装置,以警示过往船只,避开海缆线路路由,保护海缆不受外力损伤。(3)工程海缆设计路由附近渔业养殖较多,且海缆路由附近海底管线众多,对施工抛锚定位及施工作业提出了更高的要求。针对这些现实问题,要采取积极的应对方案措施,进行科学处置、处理、解决。
作者简介:虞文杰(1977.9-),男,浙江舟山人,硕士,工程师,浙江启明电力集团有限公司海缆工程公司市场经营部主任,研究方向:海缆工程敷设技术。