海上风电场工程潮间带海域海底电缆敷设施工

海上风电场工程潮间带海域海底电缆敷设施工

荣洪宝

（中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122）

摘要：本文对潮间带海域特征进行描述，对典型海底电缆敷设方法汇总分析，提出了不同海缆路径区域内的敷设施工方案。

关键词：潮间带海域敷设施工敷缆船

Constructionofsubmarinecablelayinginintertidalareaofoffshorewindfarmproject

RongHongbao

（POWERCHINAHUADONGENGINEERINGCORPORATIONLIMITED,HANGZHOU,ZHEJIANG311122,）

Abstract:thispaperdescribesthecharacteristicsoftheintertidalseaarea,summarizesandanalyzesthetypicalsubmarinecablelayingmethods,andputsforwardthelayingconstructionschemesindifferentcablepaths.

Keywords:intertidalzonelayingconstructioncablelayingship

1潮间带海域特性

1.1海域分段

潮间带是界于高潮线与低潮线之间的地带，即是指大潮期的最高潮位和大潮期的最低潮位间的海岸，也就是海水涨至最高时所淹没的地方开始至潮水退到最低时露出水面的范围，通常也称为海涂。

滩涂是我国对淤泥质沉积海岸、湖岸和河岸的习惯性称谓，江苏沿海近岸潮间带大部分位于滩涂区。江苏沿海近岸滩涂属淤泥质型海岸（黄海的苏北平原海岸），主要是由细颗粒的淤泥组成。滩涂坦荡无垠，广阔平坦，坡降在0.5‰左右，滩涂宽度一般为5～10公里，宽的可达20公里。在广阔滩涂上，纵横交叉地分布着一些潮水沟（港槽），它们是潮水进出的通道。涨潮时海水首先通过这些潮水沟向岸流动，落潮时潮水沟里的海水最后流干，潮水沟里的淤泥层含水量极高，承载力较低。

潮间带海域按照定义并根据不同地区的特点可分为下列三个区：

(1)高潮区（上区）

位于潮间带的最上部，上界为大潮高潮线，下界是小潮高潮线。它被海水淹没的时间很短，只有在大潮时才被海水淹没。

(2)中潮区（中区）

占潮间带的大部分，上界为小潮高潮线，下界是小潮低潮线，是典型的潮间带地区。

(3)低潮区（下区）

上界为小潮低潮线，下界是大潮低潮线。大部分时间浸在水里，只有在大潮落潮的短时间内露出水面。

1.2潮间带海域潮汐与地形综合特性

(1)潮汐变化特征

江苏省海域一般为正规半日潮，浅海分潮明显，一日两潮，由于潮波辐聚，波能集中，使得潮间带海域内潮差大、潮流强，涨落潮在延续时间与进程上成规律性变化。

(2)水深变化特征

潮间带海域内的地形高程大部分处于高低潮位之间，随着潮汐规律性的变化，地形在涨潮期间淹没，但水深有限，地形在落潮期间露滩，此种水深变化特征同潮汐变化一致，形成独特的在时间、空间上变化的规律性水深特性。

(3)地表层地质特征

潮间带海域内的土体被海水规律性浸泡，尤其在淹没状态时土体内空隙水压力增加，土体强度降低，地基承载力较小，同时地质天然含水量高，容易产生砂土的振动液化；在露滩情况下，土体内水压力降低，土体承载能力显著增加，承载力可以到达80～100Kpa，无外力干扰时，具备一定的承载力，俗称“铁板砂”，表层土体的地质变化随潮汐也呈现规律性变化。

2海底电缆敷设施工

考虑到潮间带风电场附近海域实际水文地质情况及相关施工设备的工作性能，潮间带风电场工程电缆敷设主要分为220kV送出海缆和风电场内35kV集电海缆两大施工区域，其中以220kV送出海缆最具有代表性，可分为始端登陆段、中间段及终端登陆平台段，各区域敷设方法如下：

(1)始端登陆段为浅滩区域，采用人工和机械设备（两栖挖掘机）挖沟埋设电缆；

(2)中间段根据水深条件不同可采用专业敷缆船敷设或通过两栖式挖掘机乘退潮露滩时开挖沟槽，电缆敷设船乘潮敷设；

(3)终端登陆平台段采用专业敷缆船和卷扬机等人工配合登陆。

2.1敷设主牵引缆

正确选择敷缆方向，施工船舶靠泊于终端点路由，钢缆设置牵引锚固定于施工船舶上，主牵引钢缆与之连接后沿设计路由敷设至始端登陆点的施工船，由绞缆卷扬机进行牵引。

为确保牵引钢缆的敷设精度，敷设主牵引钢缆作业采用DGPS定位导航。

2.2始端登陆

施工船尽量向登陆点靠近。DGPS定位导航系统，将施工船锚泊于路由轴线上，施工船艏艉抛设“八”字锚固定船位；电缆在船艉侧下水，在水域段采用橡胶轮胎浮在水面上，严禁水底拖拉；电缆头牵引进入预先施工好的过堤段，并进入终端站接线柜，留足设计规定的余量。解掉橡胶轮胎，将电缆放入海中。电缆登陆完成后，在电缆沟槽内加盖水泥盖板或其他材料覆盖保护。

2.3中间段海底电缆敷埋

根据中间段水深情况，水深小于2.5m时露滩采用两栖式挖掘机开挖沟槽，浅吃水平板驳配合敷设；水深大于2.5m时采用专业敷缆船进行埋设。

(1)小于2.5m水深施工方法

①高潮位水深在1.0~2.5m的区段，可采用组装“浅吃水平板驳”进行电缆敷埋施工。具体方案为：运输船上布置门吊或起重机，将海底电缆吊放在“浅吃水平板驳”上，侯潮进行电缆敷埋作业，或采用运输船上的退扭架、布缆机将海缆散装过驳至“浅吃水平板驳”上，再侯潮进行电缆的敷埋作业。

“浅吃水平板驳”主甲板布置储缆盘、退扭塔、播缆机、电缆刹车、埋设机，以及锚泊系统，并配备发电机组。

②若高潮位水深在1.0m以内的区段，采用“浅吃水平板驳”敷设电缆或牵引电缆、两栖挖掘机进行后埋深的方法进行施工或可通过助浮装置牵缆过滩，两栖挖掘机埋缆。

(2)大于2.5m水深专业敷缆船敷设施工

专业敷缆船可搭载水力机械海缆埋设机，具体施工方法如下所述：

①在铺缆船船尾将海底电缆装入埋设机电缆挖沟犁头内，用铺缆船自身的吊机将电缆挖沟犁吊离甲板，慢慢放入水中，然后潜水员下水检查海底电缆及电缆挖沟犁姿态，如果海底电缆及电缆挖沟犁姿态正常，则进入正常铺缆状态。

②在潮水位置满足铺缆船可移动的深度条件下，开启电缆挖沟犁的射流泵，同时铺缆船向前移动铺缆。

③电缆正常铺设过程中，埋设机姿态仪随时反映出埋设机的姿态。

④铺缆船铺缆时，高压水冲击联合作用形成初步断面，在淤泥坍塌前及时铺缆，一边开沟一边铺缆，开沟与铺缆同时进行，电缆敷设时采用GPS定位系统进行定位，牵引钢缆的敷设精度控制在拟定路由±5m范围内，敷缆速度宜控制在10m/min。

(4)终端登平台

埋设机回收完毕后，调整锚位将施工船调头90°后继续沿电缆设计路由敷设电缆，直至施工船距离电缆终端平台附近。然后甩出电缆尾线，并用轮胎将电缆绑扎后助浮于海面上，使电缆在海面上形成—“Ω”形，电缆头甩出浮于水面上后，此时将电缆头系于预先铺设在电缆终端平台的钢丝绳上，通过缓缓绞动机动绞磨机将电缆牵引入平台，直至终端接线柜，并按照设计要求余留一定长度，电缆预留至足够长度后立即将海面上的电缆沉放至海床。

3结语

潮间带海域因潮汐与地形环境的结合变化，形成了独特的海洋水文特征，由此增加了海缆敷设施工的难度，工艺复杂，总结此特殊海域海缆敷设的主要经验如下：

(1)获取详细的地理地形资料，收集潮汐变化数据，梳理海缆路由区域内水深随时间变化的情况，评估船只进出工程的时段适应性是潮间带海域海缆施工的重点。

(2)对于不同的海缆路由区域，应进行针对性敷缆施工的工艺研究与实施，针对有水、干地环境采取合理的海缆埋设机械选型工作。

参考文献：

[1]陈凯华海南联网海缆敷设施工与防护[J].南方电网技术，2009，5（3）：25－26

[2]付明玉，张爱华，徐金龙边敷边埋作业敷缆船路径控制控制方法研究[J].哈尔滨工程大学学报，2012（10）：1254-1258

[3]李超，周学军，欧阳群新型海缆船海缆装载的作业规范[J].光纤与光缆及其应用技术，2011，6：36-39

[4]沈光海底电缆先敷后埋施工关键设备研究[J].建筑施工，2017，38(7)：963-965

[5]NB/T31117，海上风电场交流海底电缆选型敷设技术导则[S]