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海缆敷设施工问题分析及改进王磊

发表时间：2021/7/28 来源：《基层建设》2021年第14期作者：王磊

[导读] 近年来，我国经济发展非常迅速，其用电量也迅猛增长，这就海上风电的发展，而在海上风电建设的过程

        广东粤电阳江海上风电有限公司广东阳江 529500
        摘要：近年来，我国经济发展非常迅速，其用电量也迅猛增长，这就海上风电的发展，而在海上风电建设的过程，其海缆敷设施工是其中重要的问题。本文以海缆敷设安装工程为例，分析了海缆敷设设备，作业人员普遍存在的问题，并提出了相应的改进方法，以有效提高海缆敷设的效率，在保证质量的同时，降低建设成本。海缆回拖是电力系统建设的一个重要内容，对于海上电力工程的发展具有重要意义，对于促进我国经济的发展也有重要意义。
        关键词：海缆敷设；施工问题；改进

        引言
        如今，海上风电发展迅猛，海缆敷设环境更加复杂，因此在海缆登陆建设环节的特殊情况下，不得不穿越海堤，在特殊情况下，需要采用长距离水下光缆回拖施工技术来保证海缆的定向穿越。海缆长距离回拖施工技术结合定向钻井法，采用可靠的施工船舶铺设海缆，实现海缆定向穿越的目的。该处理方法受环境因素影响小，即使在受季风影响较大的冬季也可连续作业，施工质量有保证，优势明显。
        1 海缆敷设基本概述
        1.1技术要求
        为保证海缆在服务过程中的安全稳定，需要保护海缆免受捕鱼活动、平台坠落物等外力影响。海光的正中直线部分采用埋沟保护，埋深1.5 m，靠近平台和交叉口的位置用水泥压块保护。
        1.2施工流程为满足技术要求，挖沟埋设段采用铺缆船拖带埋缆机边铺缆边埋缆的方案，具体施工流程如图 1所示。

        图 1 海缆敷设施工流程图
        1.3 工法特点及工艺原理工法特点
        将海缆回拖法和定向钻进法相结合，利用大型稳定船将海缆放置在特殊环境中，其施工方法的主要特点有四个。（1）大于300m的长距离海底光缆通过堤防施工。（2）穿透深度可达50m，最大弯曲半径1000m。海底光缆定向穿透保护管最大为DN800。（3）潮间带工程。（4）6 级风速可不间断施工。该工艺采用石化领域较为成熟的定向钻进方式，穿过防护罩，配备大型海缆敷设船，专业、可靠地进行海缆建设
        1.4 效益
        海缆长距离回填施工技术具有施工速度快、精度高、成本低等优点。在施工过程中，结合定向钻进的方法，可在短时间内完成施工作业，并通过合理使用大型专业施工船舶，船舶受外界因素影响小，可连续作业。船舶设备长时间待命，避开天气因素，经济效益好。此外，该设备具有国内先进技术水平，电耗水平高，可实现污染物排放控制，对海洋环境影响小。
        2 工程实例
        根据设计图，海底光缆交叉保护管道采用两根DN508钢管设计，管材为DN508*15 Q355B无缝钢管，管道内外防腐采用环氧树脂，防腐厚度是 400μm。本项目拟采用水平钻孔穿越堤防，最大穿透深度为28 m，曲率半径为600 m，起点是堤内土地转换站的西北角。终点为堤外距堤190 m。管道穿越施工设备应放置在陆上转换站，穿越管道应放置在海中。交叉口有一条旧堤和一条新堤，新堤设计下为深拌水泥桩，桩基高度为-16.8m。陆基转换站位于堤坝上的一个池塘中，三面环水，地基原为海床。内陆堤防高度约2.5 m，外海潮差约3 m，退潮后海平面底部低于内陆水域约4 m。
        3 海底光缆敷设设施存在的问题
        海洋自然灾害是对海上航线影响最大的恶劣天气，也是在此过程中必须考虑的气候因素之一。强风和巨浪对海岸造成巨大损失，同时对海缆保护管的影响更大。同时，由于受风浪的影响，海底光缆再次被回拖时需要通过保护管的精密控制要求。根系水域的泥浆大部分是淤泥，也有一部分来自涨潮的公海，淤泥的种类很多，泥多为有机淤泥，质量较好。走线区底部沉积物多，透气性差，对保护电缆和软管有一定影响。
        4 保护管设计优化方法
        一般在设计时，会将工程的海缆穿越保护管道设计为 2 根，这2根管道都是DN508 钢管，选用是 DN508*15 Q355B 型无缝钢管，这种的管道的防腐性特别好，因为这种管道的内壁和外壁都采用环氧树脂，而且防腐厚度为 400 μm，可以对管起到很好的保护作用，保护管道设计的优化方法主要有4种。（1）地锚箱锚固，首先将钻机地锚箱嵌入地锚坑内，然后打入四根钢管，这四根钢管就是锚固桩，这里需要注意的是，锚固桩的长度是有一定的要求的，不能小于5m，钢板焊接在地锚箱上。穿越工程施工时，钻机前后两端应同时锚固，前锚固用混凝土支撑墙加固，以便满足回拖的需要。（2）第二种方法是回拖护管。①在回拖护管的过程中，将横管部分向上提至出口处。开挖的深度和宽度应结合当地的地形和开挖的角度来确定。一般情况下，传输排水管的宽度应大于500mm管径。②一般情况下，管沟的最小注水深度应大于横管直径的1/3，这样拖管才能漂浮。③“猫背”必须结合管道的自然弹性弯曲建在回拖入土的位置，且管道进入地下的角度必须对应一定的开挖角度，以免对回拖造成影响。④管段的连续回拖作业应保持在平台扭矩和拉力允许范围内，并在工具钻机和拖曳管道能承受拉力时以最大回拖速度，结束会拖作业。⑤将连接管置于井道上，同时连接接头、分动箱和钻杆。拆除管道时，应密切观察孔洞情况，施工人员应特别注意拉力和扭矩的变化。回拖必须平稳，禁止粗暴回拖。应将管道一次拖过成型的孔，以防止过程中断，从而降低拖曳阻力。（3）在海缆回拖的过程中需要合理定位，既要满足吃水要求，又要有效减少海缆回拖长度，保证回拖平稳运行。在海缆登录的位置安装专用锚固基础，采用混凝土浇筑。卸扣一般嵌在混凝土基础中，主要用于锚固船舶钢丝绳的固定和安装。将绞盘安装位置和预置的钢缆轨道调平，使回拖没有阻力。主线通过定向钻穿过预设的拖船，将海底电缆拖到交汇处。浇注衬里用于通过收回和重新定位钢丝绳来重新定位容器。海底光缆回拖取得实际进展。（4）钢管保护措施及防腐质量控制，钢管保护措施保证焊接钢管不涂油，施工时拆开的骨架得到仔细修补，使钢管到位。焊接完成后，焊接接头不能浇水或冷却，也禁止敲击钢板接头，如果上面堆放重物，钢管可能受压变形。严格控制钢管质量，使用前应通过挤压除锈，除锈水平不低于Sa2。内表面除锈工作后，应使用清洁、干燥、无油的压缩空气清除砂子。管道内锈粉粉尘彻底清除，6小时内完成底漆施工。施工内部防腐处理时，油        漆的成分应按制造商的说明进行，不得添加稀释剂，确保油漆在使用前混合均匀，成品漆一般应在4.时间内使用，施工外防腐层时，应选用环氧煤沥青作为防腐材料，有效去除管接头表面的油脂、灰烬和锈迹，化学除锈或喷砂必须确保质量标准，等级 Sa2.5。在表面熔化并达到标准后2小时内对表面进行喷漆，在晴天或正常天气下，时间不应超过 8 小时，如果空气湿度高，则需要随着时间的推移进行涂漆。
        结束语
        在海上风电发展迅猛的今天，面对海缆敷设复杂多变的环境，长距离海缆回拖技术在其中发挥了重要作用。海缆在风浪的影响下，在回拖过程中穿过护套的精度控制要求很高，因此需要采用一种有效的方法优化护套设计，以有效提高施工效率，保障施工质量，相关人员要高度重视，确保海缆回拖的平稳。

        参考文献：
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        [3]姚兴隆，迟岩，韩毅平，曹淑刚，梁鹏. 考虑船舶粘性阻尼的海缆敷设及登陆分析[J]. 光通信研究，2020（02）：30-35+49.