关于海缆敷设的研究分析

于执鑫

摘要：海底电缆是海上油气及海上风电系统重要的组成部分，在其生产中发挥着重要的作用。海底电缆敷设质量的好坏对整个系统的寿命和效益产生重要影响。近几年，随着海上风电设施的快速发展，海底电缆从敷设长度、比重、直径及接头制作等方面都比常规电缆敷设技术有了更高的要求。海缆与的陆上缆，在运行环境、敷设方式、电缆本体结构以及金属套接地方式上均有很大的不同，为了高海缆线路的安全可靠性，应对海缆敷设进行研究。

关键词：海缆敷设；问题；保护

1. 海缆敷设常见问题及解决措施

1.打扭问题

电缆打扭和打圈损伤电缆是海底电缆敷设时需要特别注意避免的问题。海底电缆打扭的原因有：（1）电缆放出时因旋转产生打扭；（2）敷设张力为零时，由于电缆铠装的扭应力造成电缆打扭；（3）电缆过长导致打扭。

防止打扭的主要措施常有：（1）使敷设船的退扭架保持适当的退扭高度；（2）敷设过程中始终要保持一定的张力，张力不能超过电缆的最大许可值。通常靠控制入水角控制张力，一般在敷设施工中海缆入水角保持在30~60°之间，其张力可控制在海缆许可的张力范围之内。（3）控制海缆每次送出的长度不大于2m，来防止海缆打扭和拉伤。（4）在陆地牵引阶段和海缆登平台时也常会出现海缆的打扭状况，需关注。

2.电缆的过驳问题

电缆过驳时易出现拉力超标、电缆打扭等故障，对电缆的敷设寿命和使用安全至关重要。电缆过驳前需做好如下工作：（1）过驳状态船舶运动计算分析；（2）电缆扭转分析；（3）过驳状态下电缆位形计算分析。通常如下原因易导致电缆过驳风险：（1）船舶相对运动；（2）设备故障；（3）船舶就位错误；（4）电缆收放缆不同步；（5）海水流速；（6）船舶碰撞；（7）锚缆交缠。

电缆过驳时应采取如下措施：（1）首先将设备机具检查调试完毕；（2）两船依照设计船位就位；（3）将电缆从动力转盘中牵出进行捯驳，同时带备用钢缆，防止意外；（4）采用顺流站位方式，减少流阻力；（5）电缆位形一般5m和10m为安全的船间距离.

3.牵引问题

电缆牵引工作通常在平台终端和陆地终端敷设时进行。对于大口径海缆尤其需注意做好如下工作：（1）需要满足允许的牵拉力和最大允许侧压力要求；（2）路由各拐点需设置电缆滚轴；（3）布置时滚轮间距及受电缆重力影响产生的压力需满足使用要求；（4）牵拉过程中，要防止电缆在牵拉过程中偏离滚轮，造成电缆受损；（5）避免电缆受流水作用而造成电缆过度偏离路由；（6）牵引机夹紧固定后，要随牵拉钢丝绳同步牵拉电缆；（7）穿越河道护管前，需在电缆上安装减阻滑轮，减少电缆和护管摩擦力；（8）电缆敷设到终端，需采用“S”形敷设作为备用，并且复合缆弯曲半径应满足技术要求。

4.接头制作问题

对于大口径、长距离电缆，电缆厂家一次性生产整根电缆的生产能力无法满足要求，为保证电缆质量，通常单根电缆分成多个接头，采取分段铺设。制作接头时需注意：（1）要制作专用的下放工装，确保下放时电缆弯曲半径满足要求；（2）接头应成U型平铺在海床面上，并记录好电缆接头点坐标；（3）接头下放完毕后，使用水利挖沟机对该段电缆进行挖沟埋设；（4）电缆对接室要满足电缆接头制作的要求，包括防潮、防风、防尘、定温；（5）考虑到接头寿命和全生命周期期间每次更换的长度，应提前核算电缆长度富裕量；（6）对电缆接头做防水处理，制作后要进行试验，直到检验合格。

5.后挖沟问题

因视线受限、挖沟机受流水等因素影响，后挖沟作业存在电缆损坏的风险。挖沟作业时通常以绞船方式进行。挖沟作业中由声纳系统检测挖沟沟深并监测有无杂物，如发现杂物应停止挖沟，清理杂物。挖沟船在行进过程中通过拉力显示器监控拖拉缆拉力大小，保证挖沟机不因牵引力过大而翻倒。后挖沟期间，船舶绞锚行进速度应与后挖沟速度保持一致性。

6.海底路由复查

路由复查需根据设计（或业主）提供的路由勘察技术资料进行，复查时需注意了解以下海底状况：（1）海床面地形起伏与堆积层厚度；（2）海底底地质是否适于冲埋施工以及能否埋设到所需深度；（3）是否存在妨碍埋设施工的海底障碍物。

二、海缆的敷设保护

1.埋设保护

海缆埋设施工方式大致可以分为两种。一种是边敷边埋，即埋设机械一边敷设电缆，一边埋深电缆，敷埋同步进行。此种方式一般要求海缆在电缆船上被预先装载在埋设器内，埋

设器被放置在海床上，开始拖曳开沟的同时，电缆被自动安放至形成的沟槽内。一般来说，边敷边埋的埋设效果比较好，海缆张力易控制，不易在沟槽内产生悬空，也不易打圈。其缺点是由于海缆需在电缆船甲板上预置在埋设器内，会造成初始段无法埋设或深度不够，故常用于长距离连续施工，而不适用于短距离施工。另外一种方式是先敷后埋，即先将电缆敷设于海底表面，然后埋设机械跟踪、将海缆埋设至设计深度。先敷后埋具有灵活机动的特点，一般在海缆修理及边敷边埋不易进行的地方使用。其缺点是埋设效果及效率低。

埋设保护是最经济、最有效的海缆保护方式，适用于除登陆段、近海浅滩区、礁岩区外的绝大部分海域。对于登陆段、近海浅滩区，敷设船只吃水较深，难以靠近，埋设机械无法施工;对于礁石区，采用埋设方式往往达不到设计埋设深度的要求，且施工速度慢。

2.沟槽保护

由于登陆段和浅滩区水深较浅，敷设船只无法靠近，埋设机械难以施工，此时常常在电缆敷设船敷设电缆前将电缆沟槽开挖好。切割抽吸挖泥船能对从土壤到软岩土的不同地质进行开沟作业，该挖泥船甚至能在浅海或泥土滩涂上为其自身开沟进入。安装在小型驳船上的挖掘机也可完成该项工作。

若海底是岩石层或是因为太硬而无法用犁或水力喷射机械进行挖沟，则可在电缆敷设前用切割轮、切割链或其他机械粉碎机进行开岩作业。但是，开岩作业投资高昂且速度慢，只

适用于长度较短的局部路由段。在条件允许的情况下，也可采用水下爆破的施工方式，开挖出满足设计要求的深槽。

3.穿管保护

海缆路由近海浅滩段的渔业活动频繁，是渔船作业抛锚的频发点，当海缆埋设深度达不到要求时，可采用铁护套保护和预埋钢管或钢筋混凝土管保护。

4.覆盖保护

当海床为礁岩难以埋设、埋深不满足设计要求或因海缆与其他管线交叉而无法埋设时，可采取覆盖保护的方式，即采用岩石、混凝土块、水泥沙袋等将海缆覆盖起来，从而起到保

护的作用。常用的有抛石保护、混凝土垫保护和混凝土袋(沙袋)保护。

抛石保护是典型的覆盖保护方式之一。专用的船舶装载岩石至敷设的电缆上，并抛下岩石。岩石可以从驳船的单侧推出(侧向抛石)，或从船舱底部抛出，该方法实施简单、快速，但非常浪费，若海水较深，抛石还会对海缆产生较大的冲击力。采用柔性的抛石导管进行抛石是目前较好控制和较先进的作业方法。

结语：海底电缆是海上设施的重要组成部分和生命线。根据保险单位对海上设施事故率的统计，因海底电缆敷设导致的事故占整个海上事故一半以上的比例，而重大的海底电缆事故会导致整个系统的瘫痪，甚至威胁到生命财产安全。认真归纳总结大口径海底电缆的敷设技术，对提高海缆施工质量，降低运行风险、延长使用寿命有着重要的指导意义。

参考文献

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