浅谈海南海底光电缆施工

吴润（上海市基础工程有限公司）

【摘要】介绍电缆先敷后埋的设备施工特点 该工艺与边敷边埋工艺区别

【关键词】先敷后埋 动力定位系统 ROV  CAPJET 

一、前言

海南联网工程是我国第一个超高压、长距离及较大容量的跨海联网工程。该工程跨海段本期共建3根525千伏的海底电缆，海底电缆路由南起海南的林诗岛，北至广东的南岭村，海底电缆跨越31千米的琼州海峡，电缆路由最大水深据估计有97米。电缆施工采用先敷后埋的作业方式，与目前国内的边敷边埋得作业方式有较大的区别。本文通过对该工艺的简述与边敷边埋施工特点的比对，为使我们能更合理的选用电缆施工工艺以及对将来电缆施工技术发展，提供一定的参考意义。

二、电缆工程施工

2.1 电缆敷设施工

工程电缆敷设采用NEXANS公司 “斯卡格拉克”电缆施工船，吃水较深，约为5米，载重量约为8000吨。施工船配备动力定位系统（DP），最大抗风等级为12级。

电缆敷设施工时，始端同样采用浮运登陆的施工方式。中间海域段敷设施工时，

施工船依靠DP提供施工船牵引力，施工船纠偏同样采用DP来完成。由于本工程所施工的电缆为充油电缆，故电缆堆放在施工船上的电缆转盘上（Turn Table）,施工时，电缆无需退纽，电缆根据电缆敷设速度同步旋转布放电缆。电缆通过电缆转盘，以及电缆通道后，经布缆机（本工程由于水深较浅，所采用的布缆机为轮胎式布缆机，当水深一般大于500米时，即采用鼓轮式布缆机）提供张力后，经船尾的入水槽后布放至海底。

在施工过程中，施工船采用DGPS定位系统进行定位，动力定位系统根据当时风速，流速，流向实时调整施工船位。电缆在水下将由设置在船尾的ROV（水下机器人）进行监测，该ROV设有USBL（水下超短基线），照明及水下摄像等主要部件组成。可实时记录电缆在海底精确位置，为下一步电缆埋深作业时提供数据，同时在施工过程中可不间断监视海底电缆路由情况，若发现小范围不良地质，或障碍物，施工船可根据此情况及时调整路由，避让，以便将来的埋深作业。

电缆终端登陆施工采用双头登陆的施工方式，将电缆余量敷设在水面上，电缆随潮流呈“Ω”漂浮在水面，由于“斯卡格拉克”吃水较深（大于5米），登陆距离较长，遭遇转流情况，但其可通过动力定位系统，随流调整船位牵引电缆，使电缆顺水流再次呈“Ω”漂浮在水面，不会发生电缆在水面打圈现象。直至电缆牵引至终端站。

2.2 电缆埋深作业

2.2.1动力定位系统

当电缆完成敷设施工后，将采用CAPJET对已敷设电缆进行埋深作业。电缆埋深作业船采用我公司的“建基5002“，其载重吨位，以及甲板作业面能满足电缆埋深作业，以及动力定位系统的安装操作。

  动力定位系统（DP）共有4个挂桨，分别安装在船舷四周，总计能提供3000HP的动力， DP的供电由2台1250KW的发电机提供。除四个挂桨外，该系统还配有流速仪，风速仪，DGPS,电罗经等部件。根据现场水文，环境实时调整挂桨的转速马力，转向，确保施工船能稳定的保持船位。确保施工船在2节流以内，能继续利用CAPJET进行电缆埋深作业。

2.2.2水下ROV

水下ROV作为电缆施工的辅助设备，在本工程中被广泛用于水下监测，障碍清理等工作。其水下部分主要分为动力系统及监测及操作系统：动力系统配置有8台13KW的螺旋桨，（其中4个设置在水平方向，4个为设置在垂直方向）最快航速为3节。监测及操作系统则为ROV上配置有多功能机械抓或者多功能机械臂可用于水下项目的处理，其水下监测设备配备有水下摄像、声纳、高度计、LED灯、测深仪、罗经、及测量传感器。其监测系统可采集数据，并通过影像形式传输至甲板的控制屏，操作人员指令通过脐带电缆发布至水下ROV控制其在水下的工作，其脐带电缆长度为2000米，破断拉力能达到100KN。在本工程项目施工中ROV无论是在电缆施工过程中，电缆埋深保护，及其他相关水下监测过程中都在广泛使用，相比较传统的潜水员水下作业而言其不受水深影响，作业时间较长，受水流因素影响较小，更能直观反映水下的情况，灵活处理水下情况。

2.2.3 CAPJET

  待电缆完成敷设施工后即开始进行埋深作业。埋深作业依靠CAPJET系统完成，其系统主要由CAPJET,控制箱、工作室、发电机组及起重臂组成。而CAPJET本身由1、水下动力系统（10个螺旋桨分别布置在CAPJET各个位置、即可确保CAPJET在施工过程能根据流速情况调节位置，同时也能抵御由高压水破土时对CAPJET本身所产生的反作用力确保其在海底施工的稳定性。）2、埋深系统（布置有2台420KW的潜水泵，能提供10-40bar的水压，通过高压皮龙将高压水由水泵传输给CAPJET上的不锈钢埋设臂进行破土施工）及控制监测系统组成。施工时，首先由施工船舶根据电缆路由进行定位，而后施放CAPJET,CAPJET接收加载在电缆上的信号可在海底找到电缆。通过其本身自带的动力系统进行就位调整后即可开始电缆埋深施工。

三 、先敷后埋及边敷边埋施工作业对比

    边敷边埋以及先敷后埋作为两种不同电缆施工作业方式，在电缆施工时作业时被广泛使用。但具体选择何种方式进行施工，需根据工程的投资规模，施工环境、质量要求等各方面的因素来综合考虑，通过对两种施工方式的不同特点的比对，方能决定电缆的施工方式。

通过对先敷后埋及边敷边埋的主要施工特点的分析可知，（见下表）从施工成本上来考虑，采用先敷后埋需配备动力定位系统的施工船只，以及CAPJET等专用设备，而边敷边埋所需要的施工船只及设备的要求则相应较低，因而边敷边边埋的施工成本较之先敷后埋的作业方式要少的多。

从施工及质量方面来考虑，先敷后埋在很多方面对环境的适应性较之边敷边埋则要强：中间海域敷设所需施工时间较少，降低施工风险；采用DP定位，无需辅助船只纠偏，在风浪较大的情况下仍能继续施工；基本不受施工区域水深等等。关于电缆埋深，基本都采用高压水进行破土施工，施工质量相差不大。

   故该两种施工方式各有优劣，在浅海较短距离的施工环境中，选择边敷边埋的作业方式，即能保证施工质量，同时也能减少工程施工成本。在深水或则海况较为恶劣的施工地点，先敷后埋则成为无可替代的施工方式。

    总之，根据工程特点，选择合适的施工方式，不仅将降低施工成本，同时能更好的保证施工质量。

由于我国沿海海域水深都较浅，边敷边埋得施工工艺在光电缆施工中被广泛使用，经过多年的发展及完善，工艺已十分成熟。但受作业条件，在深水区域则无法进行施工，在国内的春晓油田及南海一些区域，电缆施工任务基本被具有先敷后埋施工技术的境外单位所承接。近年来，随着沿海经济的发展，国内浅海光电缆敷设已日趋饱和，光电缆发展趋势势必向深海或境外发展。故我们不能满足于现有状况，需居安思危，开始对先敷后埋的施工工艺进行研究，实践，为我公司能在光电缆施工中生存发展创造有利条件。