（江门明浩电力工程监理有限公司）
摘要：本文通过现场监理、记录整理了海缆敷设的施工工艺全过程，浅析其中工作方法和作业原理。依据海缆施工规范技术，探讨监理工作方法要点。
关键词：川岛联网供电；跨海电缆；敷设技术；监理要点
概述：广东江门台山上、下川岛与陆地之间，跨海距离分别为6.2km和9.5km。一直以来，岛上群众用电以发电为主，供电质量不稳定。在用电高峰和雷雨天气，跳闸停电是件平常事情。川岛与大陆仅隔海相望，地区渔业、旅游资源丰富。电力不足，严重制约着该地区的经济发展。为此，利用海底电缆连接，构成与大陆电力的联网供电势在必行。
本次上下川岛联网供电工程仅海缆部分的规模是：由大陆海宴终端场起，经海底电缆与下川岛连接，下川岛再与上川岛终端场的海缆连接。联网供电以后，不但给两岛注入了源源不断的电能，更重要的是提供了江门电网的技术服务和支持，使供电质量会得到根本的改善。
一、施工基本条件
1海洋勘察：首先对电缆起始路由、地形地貌进行测绘，摸清水深、渔业作业情况，了解潮高、海水流速等为工程提供可行性依据。
2敷缆主要设备：储缆盘：可储存2000吨、30km的海底电缆；退扭架：高度12米，可有效防止电缆绝缘扭伤的设备；布缆机：牵引力5kn，用于电缆输送及张力调节牵引；计量滚轮：用于检测海缆施放的长度、速度和张力；水力喷射式埋设机：（以下简称：埋设机）用于水下电缆的重要设备，重约15吨；另外还有主牵引、方向牵引卷扬机，船用发电机、高压水泵等附属设备。
3海域申报与施工安全：工程涉及海域使用的海事申报；施工过程中各牵引钢绳会在海面上不同方向下锚设置，影响海域的安全，同样也会受到往来客、货轮的干扰，要求应派护航轮进行海域的护航工作；施工前，还必须与当地的气象部门取得联系，以便及时掌握准确、实时的气象信息。
二、施工前的准备
1扫海工作：施工前对海缆路由沿途的清障。由两对间距5米，重量150Kg的四齿锚组成。每条路由应做两次以上扫海工作，以保证海缆能顺利施放在海床上。扫海过程常会有网箱，绳索被挂出。（见图一）必须清除。
2埋设机检测：施工前要对埋设机进行运行的检测首先，将埋设机固定在船舷旁，接入强力水泵，检测高压喷射水柱的冲力和效果（见图二）。调整埋设机上“犁”的角度，检查埋设机四方向倾斜角度，应与计算机检测数据一一对应。检查埋设机上传感器装置箱、电缆应保护完好状态。
3海底电缆：本次采用110kV型号为YJQ41-64/110单芯截面光电复合海缆，其中复合单模24芯通信光纤与多模2芯测温光纤各一组。从大陆海晏段至下川岛段全长7.47km，，导线截面1000 mm2；下川岛至上川岛段4.7km，导线截面500mm2，平均施工水深9米。海缆在海床上基本埋深3米，海缆登陆段采用人工冲埋，控制深度1.5米。海缆在储缆盘中应准备就绪（图五）。
三、海缆敷设的作业过程
1、牵引与定位
首先，根据海缆设计路由图，由定位员用DGPS系统找到设计路由的定位点，由锚艇在路由上投放牵引锚，并将牵引锚与施工船上的16t主牵引卷扬机连接，此即为施工船敷缆前行的主动力。同时，由锚艇投放左、右“八”字形定位锚。特别是在路由转弯处，应准确投放转向锚来确保施工船沿海缆设计路由拐点轨迹运行。
2、海缆始端登陆
利用在海潮高潮位时段，将敷缆船停泊在离海岸最近处，以此减小登陆段的距离。施工船头尾两侧分别抛出方向锚，配合3吨卷扬设备固定施工船。用DGPS复核终端点应在设计的路由终端点上。
电缆由施工船上的埋设机引出后下海，在电缆下方每隔2米垫以充气的内胎进行助浮并用小艇牵引上滩涂。上滩后，将电缆搁置在敷缆导轮上，利用设置在始端登陆点上的卷扬机牵引海缆登陆，直至进入到电缆终端场内。在终端场内，海缆将转换为架空线路进行电力的传输。
3储缆盘的退扭
电缆在卷入储缆盘时，理论上每一匝电缆扭转了360°，在电缆内部产生了扭转应力，在电缆放出时，必须要让电缆充分的退扭，以此消除扭转应力，防止电缆的绝缘层发生扭伤。因此，储缆盘电缆向外传送时，经过退扭架的过程十分总要，退扭高度通常不能低于筒装电缆内圈周长的1/2。海缆施放时，电缆在施工船上的传导路径是：储缆盘-退扭架-布缆机-计量滚轮-埋设机。
4、埋设机的敷缆作业
①埋设机敷缆作业，按以下步骤进行：
1）首先将埋设机布置在船舷旁
2）电缆从布缆机中导出，经过计量传输滚轮后被安装于埋设机腹部的导缆通道内。电缆从埋设机出口拖出并用气胎助浮投入海中，由小艇牵引至电缆终端场；
3）埋设机缓缓下潜，被搁置在水下海床上，按海水深度安装好导缆笼以防止电缆有扭曲现象；
4）派出潜水员下潜检查埋设机水下位置是否合适，检查海缆在埋设机出口位置是否正确；
5）启动高压冲埋水泵，将水泵流量稳定在300m3 /h范围内；
6）通过控制检测系统，监控埋设机应在工作正常状态；
7）启动主牵引卷扬机，施工船起锚前行。施工船即开始进行海缆的敷设作业；
埋设机特性：专用于水下各类泥砂、独立砾石、贝壳堆积物的开槽及电缆、光缆的敷埋冲埋作业。配置系统能对冲埋机进行深度、形态的调节及监控。施工中，可将电缆安全敷设于海床下，敷设过程可对电缆进行有效防护。
②埋设深度的调整：
海缆敷埋时，埋设机下设的滑雪板有利于在海床面上的滑行和转向，电缆埋设深度也就是埋设犁插入土下的控制深度，埋设深度可在0-3.5m间进行人工调整。埋设机的在设备上的调整埋深可按下式计算按公式：D=L*sinθ-S
L：埋设犁刀的长度固定为6179mm；
S：埋设犁刀调整转轴距泥面高度固定为718mm；
θ：埋设机犁刀与海床面夹角，可以调节。
若该工程θ设定为39°时，根据上式，埋设深度即为：D=6179*sin39°-718=3012mm。
在实际施工过程中，其深度会受到埋设机前行速度、冲埋水压以及埋设机姿态的影响。施工中应根据实际冲埋效果，综合上述因素进行调整，满足施工要求。
5、海缆敷设操控和监测系统（见图三）
①电缆敷埋导航定位系统
本工程导航利用了先进的DGPS（差分GPS）定位系统，通过软件给定能够输入电缆载体位置，同时显示载体实时行进轨迹，满足了水下工程的导航、测量要求。其特点是：
a.定位精度：小于600mm；定向精度：小于0.5°；
b.能检测定位趋势，在卫星信号短时间中断情况下，仍能保持较高的定向精度；
②埋设机监测系统：
埋设机设有姿态监测系统，检测的数据有：路由实时磁场经纬角度、埋设机冲埋深度及其埋敷轨迹显示等。埋设机基本工控数据包括：海缆施放长度、行进速度、埋设机姿态角度。自此，通过埋设机软件制作的3D模拟图，我们可在计算机控制屏幕上清楚看到埋设机在水下的作业状态了；
③水深测量系统：
利用超生波穿透介质时的反射回波原理构成的水深检测仪，除有水深测量，还有纵向航道测绘方面的功能。测量深度：0.30m-300m水深，测深精度：0.1%。
施工过程的技术操控信息传递是：由技术监测组通过对敷缆设备作业过程的检测，并以每5分钟间隔向生产管理指挥中心报送实时数据，指挥中心将信息综合后，统一用步话机指挥操控施工船上方向、速度操作组、大小施工船只配合，使海缆施放作业得以有序的进行。
6、电缆敷设纠偏与入水角调整
电缆敷设施工时，施工船在海上作业的时间长，容易受风、浪、潮汐等海洋气候影响，使敷缆路由硬性偏移。纠正的措施是：利用左、右方向锚进行纠偏调整。
为了防止电缆在敷设过程中电缆打结，在敷设时还要按水深控制好海缆的入水角和张力。其近似计算公式表达为：T=HW*cosθ；式中T为敷设时的电缆张力N，H为水深m，W为每米电缆在水中的重力N/m，θ为电缆的入水角度，一般操作中以45°到60°是比较合适的。
7、埋设机的收回
首先抛设好方向锚以固定船位，然后进行埋设机完成后的收回操作。
施工时严格按照以下程序施工：
1）将埋设机平衡吊出水面并逐件卸去电缆导缆笼；
2）将电缆从埋设机腹部的导缆通道内拖出并缓缓投放到海中；
3）抛设方向锚时，应注意横向已敷电缆的位置，用DGPS定位后才能确定锚位点；
8、终端登陆
其主要工作程序如下：
1）电缆通过布缆机驱动被徐徐送入水中，电缆入水后每隔2米垫以充气胎助浮；
2）电缆送出后在水面形成一个逐渐扩大的“?”圈；
3）利用工作艇往返监视和控制海面上的海缆，防止电缆折弯打扭。
通过计量装置测量出登陆电缆的准确长度，截断海缆并作好缆头的铅封处理，严防海水浸入海缆缆芯。
4）电缆头上装上电缆专用牵引网后进行登陆，其它情形与海缆始端类似，不再赘述。
9、海缆登陆后的地埋和浅滩冲埋
海缆在始端和终端登陆后，在终端场至海岸边的一段电缆，应将海缆放入距地面埋深1米以下混凝土槽盒内保护敷设。电缆在槽盒内应自然展放，且有1/10的自然弯曲。
电缆登陆完毕后，在海岸潮间最高位至施工船埋设机收回处，需采用人工进行冲埋敷设（见图四）。首先，由潜水员下潜探清楚海缆在海床上的位置，再由潜水员手持高压水枪，在海缆下方海床沿线喷射开槽，将电缆敷设至海床下1.5米深处。此冲埋质量监理检测方法：可在退潮后，在滩涂上用仪器或挖探方式进行检查。
四、监理工作要求及控制要点
海缆工程的监理，在大多数监理公司中经历的不多，工作方法有别于一般的建设工程。监理工作应依据批复的海上作业文件、海缆敷设路由图纸（数据）、施工方案等进行。重要的是，要对海缆施放的理论过程有所了解，同时对各环节的工艺参数，要充分把握才能有效控制和检验。施工中，海缆工程关键部位的控制，还有赖于工程中各工控检测仪器数据，例如：定位系统中实现DGPS的，只有通过差分法才能达到厘米级的偏差，符合图纸设计的参数要求。为此，我们监理工程师要了解检测设备的作用原理、采信方式，才能掌握好监控信息。
本工程除要有电力工程及建筑学知识外，还涉及海洋方面的知识：如海事，航海，海洋气候。还要了解潮汐规律、DGPS定位、罗经、节速方面的知识。
海缆监理工作控制要点：
1、按照规范，做好质量过程控制：
1）海缆施工目前仍被世界各国公认为复杂困难的工程施工，属特殊领域作业。为此，作为监理工程师，责任重大。监理过程应严格编制具体的监理大纲，认真审核施工单位的质量管理体系及保证文件，审核专业人员资质；充分了解设计文件和参数并控制实施；
2）施工方案审查：严格审查验评施工方案。由于海缆敷设传输电压高，属于大型船运作业，设备巨大等，而且水下作业，隐蔽性强，难监控，技术参数多的特点，要求施工方案应能充分展示过程和控制方法。安全方面更要了解施工单位紧急预案处理和组织措施和能力等，
以保证监理的可控、预控。
3）应对工程变更：变更是工程常遇到的事情，面对较大的方案变动时，监理工程师更要善于集思广益，要能够组织做好专家论证，统一方案后落实实施。
4）利用工程中的专用检测设备，做好施工状态参数记录。路由拐点、敷缆速度、敷缆长度、敷设埋深及轨迹、光纤过程在线监测方案等应一一记录作为工程珍贵的技术数据。
2、海缆一般施放过程的主要参数载录如下：
a、敷缆路由偏差小于±10m；
b、海缆埋设深度要求：陆上段电缆埋设深度为土质地层为不小于1米，用槽盒保护；水陆连接段（潮间段）不小于1.5米；中间水域段：埋深不小于2米；
c、海缆弯曲半径：按照安装标准不小于20倍海缆外径。根据经验分析：光电复合海缆施工中，为光纤的安全起见，建议控制数据为32倍；
d、光缆的测试要求单模衰减系数波长λ=1310nm时≤0.36dB/km，多模衰减常数：波长λ=850nm时≤2.4 ～3.5dB/km；光缆的应变限制在0.7～0.8%之内；
e、电缆在路由的长度控制在1.03倍以内；
f、其它电性能参数：参照“GB50168-92验收规范”
5）海缆施工资质需审核人员：敷缆总指挥、船长、潜水员、DGPS定位员、光缆测试员、电缆终端制作员、机电维修员等
五、结束语
本工程所用海缆为我国自行研制自行生产的新型交联聚乙烯光电复合110kV高压海底电缆，海缆采用大截面导体1000 mm2，总长50km，该几项指标均达到了我国海缆技术领先技术水平。本海缆工程为广东电网公司江门供电局电网建设填补了一项历史空白。
本工程通过海底电缆组成川岛联网工程，总投资人民币5.3亿元，于2010年7月27日顺利竣工。
参考文献：
[1]《电缆工程施工方案》2009年版
[2]《海底电缆及附件技术条件书》
[3]GB50168-92 电气装置工程电缆线路施工及验收规范
[4]GB50150-91电气装置工程电气设备交接试验标准
论文作者:劳炳强
论文发表刊物:《电力设备》2015年4期供稿
论文发表时间:2015/12/3
标签：电缆论文; 作业论文; 路由论文; 工程论文; 海床论文; 终端论文; 深度论文; 《电力设备》2015年4期供稿论文;