海底电缆牵引锚方式敷设施工工法.docx
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海底电缆牵引锚方式敷设施工工法
海底电缆牵引锚方式敷设施工工法
电气安装公司
赵宏宇、樊洪军、张宏卫
一、前言3
二、工法特点4
三、适用范围4
四、工艺原理4
五、工艺流程及要点5
六、机具设备10
七、劳动组织及HSE管理13
八、质量要求14
九、效益分析16
十、应用实例17
一、前言
目前国内敷设主要有三种方式：
1、深海长距离海底电缆敷设，利用两条拖轮左右带动工作船进行海底电缆的敷设。
因为深海作业，电缆、光缆一般不进行埋深。
在上海舟山群岛处由于渔船拉网作业将中美海底光缆两次拖断，造成很大经济损失。
并且海底电缆敷设时对电缆、光缆敷设量不好控制，敷设电缆、光缆浪费很大。
2、工作船依靠自己的工作锚进行移船敷设海缆方式。
工作船前后共八个锚，通过抛锚船沿电缆路由方向抛锚，工作船再依靠锚机拉动，使自己向前移动，从而进行电缆敷设。
这种方式敷设海底电缆速度慢，并且在工作区域海缆、海管错综复杂时抛锚有可能伤及海底电缆、海底管线，施工十分危险。
同时也有跑锚的危险。
3、采用牵引钢缆带动工作船进行移船并利用水力埋设犁敷设海底电缆方式。
敷设海底电缆的速度由工作船主卷扬机控制。
水力埋设犁冲埋敷设方式利用水力埋设犁自重及水压进行电缆敷设，较适合埕岛海域海底表层内为淤泥质粉质粘土及粉沙，局部有硬质粘土（铁板砂）的特点；并且这种施工简便灵活适应埕岛海域海底电缆、海底管线复杂的特点。
我分公司从98年6月至2008年，已成功敷设了近百条电缆，截面从3*70mm2至3*185mm2，长度从几百米至3.5公里，均取得了投产送电一次成功的佳绩。
电缆埋深经青岛海洋大学海底检测全部符合设计要求。
工程验交一次合格率100%，质量优良率90%。
二、工法特点
1、适用中短距离海底电缆敷设施工，具有灵活机动、施工工期短等特点。
2、与前二种施工方式相比，减少对海上作业船舶和设备的要求。
3、采用先进的工艺和方法。
如利用PLC和工控软件对埋设机的各种参数进行实时监测。
4、本工法工序易操作，可靠性强。
三、适用范围
本工法适用于水深在2－30米，敷设直径在30－200毫米，最大敷埋深度3.3米海底电缆的施工。
四、工艺原理
采用牵引钢缆带动工作船进行移船并利用水力埋设犁敷设海底电缆方式。
敷设海底电缆的速度由工作船主卷扬机控制。
水力埋设犁冲埋敷设方式利用水力埋设犁自重及水压进行电缆敷设，较适合埕岛海域海底表层内为淤泥质粉质粘土及粉沙，局部有硬质粘土（铁板砂）的特点；并且这种施工简便灵活适应埕岛海域海底电缆、海底管线复杂的特点。
五、工艺流程及要点
我们采用牵引钢缆带动工作船进行移船并利用水力埋设犁敷设海底电缆方式，工艺流程图如下：
施工第一步：
施工前先进行海底地层勘察，了解海床面地形起伏与堆积层厚度；海底地质勘察，决定是否适于冲埋施工及能否埋到所需深度；海底障碍勘察，调查是否有妨碍埋设施工的海底障碍物。
施工第二步：
进行扫海利用拖轮后拖一组由两只四爪锚构成，有效宽度约3--6m的犁耙结构，连续慢速的沿路轴线来回扫耙一次，调查沿路由海床面上的各种可能影响施工的障碍物。
如：
钢丝、钢管、水泥柱、木杆、海网等可当场清除，扫海中由潜水员配合执行。
施工第三步：
潜水员对两端平台的J型电缆护管进行水下探摸，施工人员在平台上配合潜水员对J型电缆护管预穿铁丝，为以后电缆穿J型电缆护管做准备。
潜水员对J型电缆护管管口的杂物进行清除，并左右活动J型电缆护管的活结，以确定J型电缆护管是否能够使用。
并做好两端平台登陆准备工作。
施工第四步：
将电缆吊装至施工船舶，固定在电缆架上，并检查电缆在电缆架旋转是否正常，有无发卡、发涩情况。
并且保证电缆架、步缆机、入水槽在一条直线上。
同时对施工船舶上所有施工设备进行检查，做好电缆敷设准备。
施工第五步：
根据施工方案敷设牵引钢缆，敷缆船在距离平台100m左右船艉以“八”字锚缆稳泊于海面。
施工船上履带式布缆机将电缆从缆盘内牵引出，将电缆送至入水槽，电缆端头采取保护措施后扎上网套，与回转节和拖曳钢绳连接，拖曳钢丝绳与J型护管内预穿的牵引钢索连接，通过设于平台的转向滑轮，绞于船上卷杨机。
利用低平潮时间，布缆机缓缓送出电缆，电缆呈一定入水角下水。
一般控制在30-60度之间，以45度为宜。
同时启动卷扬机以拖曳钢丝牵引电缆端头，慢速穿过护管上平台，平台电缆登陆处垫以滑轮或采取其它防护措施，以防护电缆表面不受损坏，卷扬机牵引时，应严格控制电缆张力和弯曲半径，并随时校核布缆机与卷扬机的牵引进度。
同时潜水员下水监护电缆与海床接触情况，与喇叭口折点处电缆受力情况及其弯曲半径。
平台上施工人员借助卷扬机牵引，将电缆敷设至高压出线柜，施工的同时应严格控制电缆张力和保证其弯曲半径。
施工第六步：
始端电缆登平台后，开始进行中间段电缆敷设。
敷缆船在卷扬机的牵引下向末端平台进行敷设，这时将埋设机投放，埋设机主要性能和参数如下：
外形尺寸：
长7200*宽4800*高3700，重量8500Kg。
形式为牵引射水结构，龙门架可协调犁。
功能：
（1）、潜水深度：
2-30米（海底流速3节）
（2）、埋设能力：
30-200电缆，海底最大埋深3.3米。
（3）、适用土质：
海底的各类粘土（剪切强度1.0Mpa）,饱和砂土，尤其对机构开挖较困难的铁板砂有良好的适应性。
（4）埋设速度：
1.5－8m/min（埋设机最大冲能的稀释和吸排泥量为240立方米/小时）。
同时监控系统启动，对海底电缆的埋深、埋设犁的姿态、水泵的压力、牵引卷扬机的转速等技术参数进行实时监控，使海底电缆施工的技术参数符合设计要求，并确保海底电缆的安全施工。
同时GPS定位人员对施工路线进行GPS定位，并与设计路由进行比较，如发现偏离设计路由及时通知船舶驾驶人员。
驾驶人员通过利用顶推的拖轮进行调整，使敷设沿着设计路由进行敷设。
中间段电缆敷设时控制室的施工人员利用甚高频对讲机与埋设机施工人员、卷扬机施工人员、水泵施工人员及时保持联系。
将埋深、埋设犁的姿态、水泵的压力、牵引卷扬机的转速等技术参数进行实时了解，使海底电缆施工的技术参数符合设计要求，并确保海底电缆的施工质量。
施工第七步：
到达末端平台后，准备进行末端平台登陆。
先进行回收埋设机敷设作业。
进行至敷埋端点后，抛设定位系船“八”字锚四只以固定船位，然后进行埋设机的回收操作。
严格按照以下操作规程:
（1）调整牵引钢缆和埋设机起吊索具将埋设机移位至距船尾7米处。
（2）逐件卸去导缆笼。
（3）采用卷扬机将埋设机吊出水面，调整牵引钢缆及起吊索具将埋设机搁置在专用停放架上。
（4）将电缆从埋设机中电缆通道内取出并放入入水槽中。
（5）施工的同时应注意电缆的弯曲半径及受力情况，保证电缆不受损伤。
施工第八步：
开始末端电缆登平台。
调整敷缆船位使入水槽面向登陆一侧，测量入水槽距终端站的距离，电缆用布缆机送至入水槽，每隔3米左右，人工系上充气内胎，将电缆浮于海面，送出的电缆在海面上形成一个不断扩大的“几”，当电缆输出长度足够登陆时（应考虑一定的余量），将电缆切割，封头扎上网套，然后由预先准备的钢缆和回转节网套系住，卷扬机缓缓牵引电缆头，当电缆头距离J型护管50米左右时，自电缆头开始向施工船侧逐步卸去充气内胎使电缆沉入海床面，并由潜水员水下监护电缆，卷扬机缓慢牵引，使其进入J型护口，同时潜水员水下监护电缆在J型护管口的弯曲半径及受力情况。
卷扬机牵引时，应严格控制电缆张力和弯曲半径，并随时校核布缆机与卷扬机的牵引进度。
平台上施工人员借助卷扬机牵引，将电缆敷设至高压进线柜，施工的同时应严格控制电缆张力和保证其弯曲半径。
施工第九步：
对登陆的电缆进行固定，同时对两端电缆进行高压电缆冷缩套的安装。
施工完成后，根据有关电气实验规范进行电气试验。
电气试验合格后，根据甲方要求进行投产运行。
在海床土质较硬的情况下，埋设机可能达不到预期的埋设深度，采取以下程序:
⑴采取同时敷设和埋深的施工方法。
敷与埋两个过程同时进行，保证电缆顺埋设机通道而下，达到埋设机臂切入土中的最大深度。
⑵通过埋设机上的埋设传感器，采集埋深数据，随时调整与埋设相关的外部工序，以控制埋深。
⑶通过观察埋设深度的变化，可鉴别和证实调查报告中的土质情况。
⑷在较硬土质中埋深，应控制减小速度，加大水量，同样能达到设计深度要求。
⑸一旦因射水过急和土质条件太硬发生埋设臂有振动时，为确保电缆安全应停止射水。
六、机具设备
序号
设备名称
主要性能
数量
备注
1
胜建驳一
载重1500t
1
施工船
2
水力埋设机
埋深3.3米
1
附监测、控制系统
3
潜水装备
0－50米
3
4
移动绞车
10吨
2
电动、无级变速
5
卷扬机
5吨
5
电动、慢速
6
卷扬机
1吨
4
电动、快速
7
机动水泵
24HP压力
2
8
潜水泵
H＝15米
Q＝25米3
2
9
桅杆式起重机
起重量80吨
1
10
气割设备
2
11
发电机
120KW
1
12
发电机
40KW
1
13
电焊机
500A
1
交流
14
电焊机
500A
1
直流
15
流速仪
1
16
风速仪
1
17
定位系统
1
18
激光经纬仪
30m－5Km
1
附测距仪
19
回声测探仪
0－60米
1
便携式
20
单边带通讯机
15W
2
21
甚高频电话
25W
4
22
手持对讲机
3W
8
23
数据采集仪
1
24
微机
笔记本
2
带打印机
施工船舶
胜建驳一
基本参数:
长50m×宽20m×深2.5m
满载吃水1.2m
装载量1500t
水力冲射式埋设机
基本参数:
长7200mm×宽4800mm×高3700mm，重量8500kg
潜水深度：
2-30m（海底流速3节）
埋设能力：
30-200mm2电缆，海底最大埋深3.3m
适用土质：
海底各类粘土（剪切强度1.0MPa）
七、劳动组织及HSE管理
1、劳动组织
项目组织机构图详见下图：
2、HSE管理
（1）所有参加本工程海上工程施工的人员必须经海上石油作业安全“四小证”培训，并应持证上岗，海上施工必须穿戴劳保用品及救生衣，在电缆穿J型管及平台脚手架上作业时还必须系安全带。
（2）电缆在埋深作业时，密切注意各施工环节与技术参数的大小，如牵引发生异常情况，应查明原因后继续施工。
（3）操纵起重机、投放、回收埋设机时，注意上、下风人员、设备安全，配置合理的留缆。
（4）定期进行安全检查，明确重点部位。
危险岗位，查出隐患，及时整改。
（5）拖轮辅助施工，在顶推侧推或靠泊施工船只时应做到稳、准、轻。
（6）遇雾天，按规定鸣笛或敲雾钟。
（7）施工船只必须悬挂各自水上专业施工旗号，包括白天的信号旗、信号球、夜间信号灯等。
（8）船只间的通讯联系应每天校验，确保安全可靠。
（9）每天落实专人收听施工海域天气预报，做好记录。
如遇6级北风天气须撤离施工区域时，全体船只要有组织地做好各项撤离前的准备工作，并为下步重新施工创造好条件。
（10）夜间施工和锚泊，加强值班，查看船舶周围情况，注意潮水涨落，发现走锚等情况，及时采取措施。
如电缆在船，更需加强看护。
八、质量要求
1、采用标准
（1）GB50168-2006《电气装置工程电缆线路施工及验收规范》
（2）GB50150-2006《电气装置工程电气设备交接试验标准》
（3）Q/SYJ10003-2006《胜利油田胜利石油化工建设有限责任公司企业标准》
2、质量控制点
登陆平台时主要控制电缆弯曲半径和电缆护层的安全。
控制登陆时电缆入水角、电缆进入J型护管口的弯曲半径大于电缆基本要求。
防止电缆护层与平台表面的过度摩擦。
控制电缆张力在电缆参数之内，防止卷扬机牵引海底电缆的突然启动和停止。
中间海域电缆敷埋施工主要控制电缆安全、电缆埋设深度、敷缆航线偏差。
保持电缆在施工船上电缆通道转向处弯曲半径大于电缆直径的15倍；电缆入水槽弯曲半径大于电缆直径的15倍。
保持施工船上电缆通道光滑。
敷埋作业严格按照操作规程进行。
确保定位系统和电测系统的准确性、连续性、有效性。
电缆埋设深度误差范围控制在±10%以内。
敷缆航线偏差控制在±20米以内。
控制安装电缆总长度在设计路由总长度的1.03倍以内。
3、质量保证措施
A、海底电缆施工项目部实行三级质量管理，明确岗位和职责。
a、项目经理为海缆铺设第一质量负责人，负责海缆铺设项目全部质量工作。
b、第二层为敷缆前期准备，电缆敷设与电气安装试验质量负责人，由三位副经理担任，负责各自分工范围内的质量工作。
c、各专业组负责人分别为所负责专业的质量负责人。
各岗位工种施工中应认真按程序和组织设计施工，并严格“三检制”，突出施工中的自检和工序质量管理点，按照工程质量控制点和质量管理点进行质量监督。
B、本项目工程划分为一个单位工程，下分海底电缆中间铺设、平台穿J型管及电缆终端头制作三个分部工程。
C、施工前的电缆验收检验。
该项检验应在电缆装船前进行，并由业主组织，检验合格方可装船组织施工。
D、施工过程中严格按照施工规范组织施工，关键工序如铺设路由电缆头制作、电缆埋深等均应设立质量控制点，从人、机、料、环、法五方面进行控制，并组织开展QC活动，对每一分项工程可能出现的质量问题，由QC小组事先定出措施，并加以宣贯。
E、施工用具、电气试验设备、计量器具等必须经检验合格，精度等级符合要求。
F、施工过程中必须严格程序控制，进行工序交接并做好自检、互检和专检，检查合格方可进行下道工序施工。
九、效益分析
牵引锚方式海底电缆施工，只需主施工船一艘、顶推拖轮一艘、巡视船一艘，而且施工工期短。
利用工作锚进行移船方式敷设海底电缆，需要主施工船一艘、顶推拖轮二艘、抛锚船一艘，巡视船一艘。
下表为两种敷设方式敷设1公里海底电缆经济效益对比。
方式
项目
牵引锚方式
工作锚方式
施工工期
2天
1天
施工船机费
16.4万
7.4万
施工人员
40人
30人
费用
17.4万
7.9万
节约费用
9.5万
十、应用实例
2000年敷设的中心二号至CB20A3.2公里海底电缆过程中，跨越二条油管线一条气管线，海底电缆没有余量，施工难度很大。
我们认真研究施工方案，把施工的每一个细节清楚。
海底电缆施工一次成功，电气试验一次合格。
在2002年敷设的中心一号至中心二号3.2公里海底电缆过程中，因为两座平台都是中心平台，在它们周围海底电缆、海底管线十分密集，抛锚起锚会有很大危险。
我们认真研究图纸，仔细研究施工方案，把施工的每一个施工环节细划到每一个施工人员上，最终确定牵引钢缆固定在中心一号平台上，以中心二号为始端施工方案。
海底电缆施工一次成功，电气试验一次合格。
2006年敷设的CB243A至CB264.8公里海底电缆过程中，我们利用二个拖轮对施工船进行辅助施工，使施工路由与设计路由相吻合，海底电缆施工一次成功，电气试验一次合格。
节省船机费45万元。
2007年敷设的KD34C至KD487公里海底电缆、登陆点至KD34C7公里海底电缆施工中，我们根据现场实际制定出确实可行的施工方案。
我们在海上连续工作一个月，将两条海底电缆敷设完成，电气试验一次合格，节省费用126万元。
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