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海缆规格有单芯和三芯之分,为减少路由占地和施工成本,目前,海上风电场项目使用最多的是三芯交联聚乙烯绝缘光电复合海缆。
海缆敷设需要的船机设备主要有敷缆船、拖轮、锚艇、水陆两栖挖掘机、布缆机、绞磨机、发电机、定向钻机等。
海缆敷设属于一个相对特殊的施工项目 , 目前我国缺乏相应的设计规范、 施工规范和质量验收规范。典型敷设流程如下:
(1)接缆。
按地点可分为码头接缆和船上过缆,按方式可分为散装过缆和整体吊装过缆。我国通常采用海底电缆敷设船接缆,地点一般为生产厂家的码头。
(2) 试航。
施工船舶到达施工现场后,首先进行试航作业, 熟悉海况及施工航线,以确保施工安全及施工质量,此工序为非必须完成的工序。
(3)扫海。
主要排除施工路由轴线上影响施工顺利进行的旧有废弃缆线、插网、渔网等小型障碍物,常采用锚艇尾系扫海工具,沿设计电缆路由往返扫海。
(4)敷设主牵引钢缆。
海底电缆敷设船一般为无动力船型,需要拖轮拖带,常采用设置主牵引钢缆引导敷设船的施工方法。
图2 敷设主牵引钢缆
(5)登陆准备。
登陆前在两登陆点的路由轴线上挖设绞磨机地垅,在登陆的滩涂上按设计轴线敷设电缆登陆的牵引钢丝,并在电缆登陆路由沿途设置滚轮,以保护电缆免受磨损和减小电缆登陆时的摩擦力。
(6)始端登陆。
海底电缆始端登陆前,在高潮位时将施工船锚泊就位于登陆点附近,以减小登陆距离,并利用差分全球定位系统(difference global positioning system , DGPS) 的测量系统定位于路由轴线上,在始端登陆点处设置绞磨机。登陆时,电缆头从船头通过入水槽入海,利用预先设置在始端登陆点处的绞磨机牵引电缆浮运登陆。
(7)敷埋段施工。
海底电缆敷埋段施工主要步骤是埋深施工船锚泊就位→缆盘内电缆提升→电缆放入甲板入水槽→电缆放入埋设机腹部→投放埋设机至海床面→牵引施工船敷埋电缆,我国海底电缆施工船的敷设速度通常不超过10m/min。
图3 敷埋段施工
电缆敷设时需要通过控制敷设船的航行速度、电缆释放速度来控制电缆的入水角度以及敷设张力,避免由于弯曲半径过小或张力过大而损伤电缆。
其中:
浅滩段敷设时,电缆敷设船停在距离海岸4.5千米的地方,通过岸上的牵引,将放置在浮包上的电缆牵引上岸,电缆上岸后拆除浮包引机,使电缆下沉至海底。
深海段敷设时,电缆敷设船释放出电缆,使用水下监视器控制敷设船的前进速度,方向和敷设电缆的速度,以绕开凹凸不平的地方和岩石避免损伤电缆。
图4 浅海区域电缆铺设
(8)终端登陆。
海底电缆终端登陆前,利用布缆机将电缆通过入水槽送入水中,在电缆入水段每隔几米垫以充气内胎助浮。电缆不断送出后在水面上逐渐形成一个不断扩大的“ Ω ”形状,工作艇监视和控制海面上电缆弯曲情况,防止电缆扭弯, 准确测量电缆登陆距离后, 将电缆截断、封头。待电缆头牵引出施工船后, 在电缆头上设置活络转头,并与设置在终端登陆点处的绞磨机牵引钢丝连接,启动绞磨机牵引电缆,待电缆牵引施工完成后,沿电缆沟槽逐个拆除浮运电缆的轮胎,将电缆沉放至海床上,然后牵引就位。
海底电缆敷设方法分类
海底电缆敷设方法主要分开挖法、刀犁式埋设犁施工法和冲埋式埋设犁施工法三种。
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