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海缆敷设施工问题原因分析及改进措施探讨
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摘要：现如今海岛经济发展迅速，沿海区域岛屿用电需求也在不断提高，随着施工技术水平的不断进步，电力系统的海缆敷设施工数量越来越多。该文以某海缆敷设施工项目为例，对海缆敷设施工常见的问题进行分析，并提出相应的改进方法，进而有效提高施工效率，降低施工成本。
关键词：海缆敷设；施工问题；改进措施
引言
浅海海缆敷设主要包括路由勘察清理、海缆敷设和冲埋保护三个阶段。海缆敷设时，需通过控制铺缆船的航行速度、海缆释放速度来控制海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海缆。在较深海域，海缆敷设船缓慢释放海缆的同时使用水下监视器、水下传感器不断地进行观测和调整，以控制敷设船的前进速度、方向和敷设速度，绕开凸凹不平的地方和岩石，避免损伤海缆。然而，海底缆线路的建设需要面对很多技术和环境上的挑战。海洋环境包括深度、水压、温度、海浪、海流、沉积物和生物等多种因素，这些因素都会对海底缆线路造成影响。
1海缆敷设基本概述
1.1技术要求
为了确保海缆敷设工程的稳定性和安全性，防止其受到外界因素的影响，例如渔业活动、平台落物等，需要加强对海缆的保护。对于中间直线位置的海缆须使用挖沟埋设的方法进行保护，将埋设的深度控制在1.5m左右。对于临近平台和交叉点位置的海缆则使用水泥压块的方式加以保护。
1.2工艺流程
为了能够实现对技术要求的满足，应采用下述工艺流程，如图1所示。
1.3工法特点及工艺原理
在开始建设海底缆线路之前，需要进行周密的规划和设计工作。这个过程包括确定缆线的路径、长度、深度和连接点等。还需要考虑到海洋环境因素以及其他地理、政治和经济因素。一旦确定了规划和设计方案，就可以开始制造缆线和相关设备。工法特点。海缆回拖施工工艺与定向钻工法相结合，通过对大型、可靠的船舶的利用，在特殊环境下进行海底海缆敷设，其主要工法特点包括4种。1）超过300m的海缆长距离穿堤施工。2）穿越深度可达到50m，曲率半径最大值为1000m；海缆定向穿越保护管最大为DN800。3）潮间带穿堤作业。4）6级风速下可实现不间断施工。
工艺原理。该工艺使用在石油化工领域较为成熟的定向钻工法进行保护管的穿越，并且配备了大型、专业、可靠的海缆敷设船舶进行海缆回拖施工。
1.4效益
海缆长距离回拖施工工艺具有施工速度快、精度高以及耗费成本低的优势。在施工环节，同定向钻工法相结合，能够在短期内完成施工任务，并通过对大型专业施工船舶的合理利用，使船舶受外界因素影响较小，能够长时间连续作业，防止因为气候因素导致船舶设备待机的情况，经济效益良好。并且设备具有国内先进的工艺水平，具有较高的能耗等级，可以实现对污染物排放的控制，对海域环境造成的影响较小。
2工程实例
海缆敷设工作需要使用最先进的技术和设备，以确保缆线能够安全地运行并良好地服务于人类社会。随着信息时代的到来，人们对数据传输速度和带宽的需求越来越大。这促使了各种通信网络的发展，其中跨海底缆线路的建设是其中一个重要的方面。海底缆线路可以连接世界各地，使人们能够通过互联网、电话和电视等方式进行全球通信。海缆敷设施工是一项重要的技术工程，通常用于电信、互联网和其他信息交换网络中。由于海洋环境的复杂性和不可预测性，海缆敷设的过程非常具有挑战性。尽管海缆敷设技术已经非常成熟，但在敷设过程中仍会遇到各种复杂的工况及问题。
根据设计图纸，海缆穿越保护管道设计为4根DN800钢管，管材选用DN800*24 Q355B型无缝钢管，管道内外防腐采用环氧树脂，防腐厚度为400μm。该项目拟定采用水平定向钻进行海堤穿越施工，穿越深度最大为20m，曲率半径为600m，起点为海堤内侧陆上开关站西北角，终点为海堤外侧距海堤190m处。管道穿越施工设备安放陆上开关站处，穿越管道须安放在海上。穿越地段有老海堤和新海堤公路，新海堤公路的设计显示下有水泥深层搅拌桩，桩底高程为-16.8m。陆上开关站建设位于海堤内的围塘内，三面环水，地基原为海床。海堤内侧水面高程约为2.5m，外侧海水潮差为3m左右，退潮后海面水位底于内侧水面约为4m。
3海缆敷设施工问题
海洋自然灾害是对海域路由影响最为严重的灾害性天气，也是施工过程中需要加以重视的气候因素之一。狂风浪潮对沿岸造成巨大损失同时，也对海缆保护管造成较大的冲击，同时，因为受到风浪影响，回拖时，对海缆穿保护管精度控制要求较高。路由海域的泥质多为泥沙，部分从外海随着涨潮流进入，且泥沙类型丰富，多数开阔水域泥沙均为泥质粉砂和细砂。路由区底质细颗粒沉积物较多，透气性不佳，对海缆及保护管产生一定的影响。
海缆敷设是连接全球的互联网和通信网络的重要环节，其质量、安全和可靠性对于全球通讯、经济和安全都有着重要影响。然而，在实际施工中，常常会遇到一些问题，在这篇文章中，我们将探讨其中的一些主要问题及其解决方案。
（1）在下放埋缆机的过程中，一般会连带部分海缆下水，此部分海缆呈打圈状态，且由于敷设过程中张紧器张力加大，打圈的海缆在受力情况下处于拉直状态，所有扭力集中于一点，使得海缆最终呈现打扭状态。如图2所示。
（2）打扭部分海缆正前方20m的位置处采用了海缆保护套管，保护套管较重，无法释放海缆的扭力，使得扭力集中在一个位置，从而造成海缆出现打扭。
处理措施
首先进行海缆打压测试，当打压测试结果为合格时，需对打扭部分进行沙袋及压块保护。在打扭部分两侧沿路由方向垫放沙袋，使之高于海缆顶部，然后在沙袋上方摆放水泥压块；同时在打扭部分底部悬空处垫放沙袋，确保无悬空，并在打扭部分顶部垫放沙袋，最后在顶部摆放压块。如图3所示。
海缆敷设完成后发现第二个限位锚未能起到限制海缆路由的作用，海缆路由未呈现S弯状态，路由偏离原有设计路由位置5m左右，如图4所示。同时海缆未完全铺到交叉点压块的摆放位置，导致海缆下方出现悬空（由海缆张力太大导致）。IP2设计路由实际铺设路由TP5（KP2.4521）IP3重力锚2m×1.2m
原因分析
在海缆敷设经过S弯限位锚正上方时，敷设速度太快，张紧器带力，海缆没有完全敷设到限位锚外侧就被直接拉直，偏离了设计的路由，导致临近交叉点的路由形成悬空。
处理措施
由于海缆受力较大，无法搬移，为了保证海缆的安全性和稳定性，不仅需要在海缆的悬空位置进行沙袋回填，而且还要在海缆两侧摆放压块，并保证压块高于海缆，同时在海缆的上方摆放“品”字状压块。
情况描述
进行WHPB侧尾端海缆头抽拉之前，在水下探摸海缆与护管相对位置时发现海缆头与护管喇叭口处于交叉的状态，导致抽拉作业无法进行。
原因分析
施工过程中为了便于抽拉作业同时防止海缆弯曲过大，在海缆上绑扎了很多的浮袋，但由于部分浮袋破损使得海缆位置发生变化，海缆头无法对准喇叭口，从而导致海缆头抽拉困难，图5为浮袋状态示意图。
处理措施
在海水流向处于浮袋上方时，浮袋随海水远离铺缆船，与此同时利用皮划艇拖拉限位，慢慢将海缆头调整到立管喇叭口位置，完成海缆头抽拉作业。
4保护管设计优化方法
该工程海缆穿越保护管道设计为4根DN800钢管，管材选用DN800*24 Q355B型无缝钢管，管道内外防腐采用环氧树脂，防腐厚度为400μm，能够发挥最大的保护作用。具体有4种优化方法。
地锚箱锚固首先将钻机地锚箱埋设在地锚坑内，之后在其四周打入4根钢管作为锚固桩，并在地锚箱上焊接钢板，锚固桩的长度不小于5m，穿越工程施工的过程中，需要对钻机前后两端进行同时锚固，前锚固使用混凝土支撑墙加固，进而满足回拖的需要。
回拖护管。①在进行回拖欠，将穿越管段吊放到发送沟。应与当地的地形和出土角明确开挖的深度和宽度。通常情况下，发送沟的下地宽度应该大于穿越管径800mm。②发送沟内注水。通常情况下，管沟内最小注水深度应大于穿越管径的1/3，这样才能确保回拖管在漂浮的状态下。③回拖入土位置应修建“猫背”，与管线的自然弹性弯曲相结合，管道入土角和具体出土角保持一致，以防出现回拖受阻的情况。④回拖穿越管段连续作业，应保持在钻机扭矩和拉力允许的范围内，在钻具和回拖管线能够承载拉力的情况下，以最大的回拖速度完成回拖。⑤在井坡道上放置连接好的管材，一次对接头、分动器、钻杆进行连接。在回拖管道时，对孔内情况进行严密观察，施工人员应密切关注回拖力和扭矩的变化。回拖应保持平稳，禁止蛮拖。应将管材一次性拖入成形的孔洞中，该过程中防止出现停顿，导致回拖阻力降低。
海缆回拖的过程中，船舶应安排合理的位置，不仅要满足其吃水要求，又能够有效减少海缆回拖的长度，进而确保回拖的顺利进行。在海缆登陆位置设置专门的定位锚基础，使用混凝土浇筑，混凝土基础中预埋卸扣，其主要用于固定安装船舶钢丝缆用以定位锚。保持绞车安装位置和预铺设钢缆轨迹保持整平，确保拖缆没有阻力。主作业船舶通过定向钻穿越预设牵引钢丝，将需要回拖的海缆拖拉到穿越点位置，使用主作业船舶收放定位钢丝缆，对船位进行调整，进而确保海缆回拖的有效进行。
确保已焊接好的钢管不沾油污，在施工中拆除的骨架需要进行认真复核，确保钢管位置正确。完成焊接后不能对焊完的焊缝进行浇水冷却，禁止敲击钢板接头，禁止堆放重物，导致钢管受压变形。
钢管防腐质量控制。在使用前，应使用抛射除锈，除锈等级不低于Sa2级，完成内表面除锈作业后，应使用清洁、干燥、无油的压缩空气对管道内部的砂粒、尘埃以及锈粉等微尘进行全面清除，并且确保在6h内完成底漆施工。
5结语
现如今海上风电发展迅速，面对海缆敷设环境的复杂、多变，海缆长距离回拖工艺在海缆登陆施工过程中具有重要的作用。在风浪的影响下，回拖过程中海缆穿保护管精度控制要求较高，因此应采取有效的保护管设计优化方法，有效提高施工效率，确保施工质量。
（1）海缆敷设出现打扭现象较为常见，要防止此情况发生，首先需细化方案，在施工时保证敷设速度与船舶航行速度相同，同时要控制海缆的下放长度，下放长度不易过大。
（2）敷设“S”弯时，需要潜水员提前下水检查限位情况。
（3）敷设终止时，要考虑水下海缆已下放长度，即不要使海缆过短导致平台端无法连接，也不要过长增加抽拉难度。
（4）对于保护管无法穿过倒揽孔的问题，有很多的处理措施，如使用压块代替保护管；或将埋缆机放置于甲板上，在导缆口后方安装保护管；又或在海缆敷设完成后潜水员下水进行安装等。选取时需要根据具体的施工阶段和施工环境综合考虑决定。
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