在海缆敷设过程中,依靠牵引缆以及侧绑拖轮协助顶推,控制船位。敷设时施工船如果偏离路由轴线,采用拖轮及锚艇,在施工船背水侧或背风侧进行顶推,以纠正敷埋设施工船的航向偏差,确保海缆实际敷设路由与设计路由
在海缆敷设过程中,依靠牵引缆以及侧绑拖轮协助顶推,控制船位。敷设时施工船如果偏离路由轴线,采用拖轮及锚艇,在施工船背水侧或背风侧进行顶推,以纠正敷埋设施工船的航向偏差,确保海缆实际敷设路由与设计路由的偏差小于5m。在水流较急或风力较大时,施工船舶抛锚候潮或通过锚艇搬锚前进。搬锚进行施工时由牵引钢缆牵引施工船前进,船头锚钢缆慢慢收紧,后面锚钢缆慢慢放长,根据需要搬动锚位使施工船前进,保证施工路由的精确性。
施工船上设立控制室,由定位测量人员报告当前船位坐标及偏差,由电测人员报告埋设机牵引力、埋设深度、埋设机姿态、流速、风力等数据,及时反映给施工指挥人员并做好记录。
埋设机的埋设速度由12t液压绞车的收绞牵引钢缆的速度来决定,并由液压泵站变量来控制与调节。海底电缆埋设速度控制在6-12m/ min以内。
与自航式电缆敷埋比较,牵引式敷埋工艺具有敷埋速度稳定、航行偏差容易控制的特点。敷埋施工时,前方由钢缆牵引,后方同时牵引的水力机械埋设机可有效地稳住船位。同时因施工船为非自航甲板驳,吃水仅在2m以下,施工船可在滩涂进行批滩作业,最大限度地将电缆采用机械埋深。此外采用导缆笼工艺,海底电缆在敷设和埋深时,均在导缆笼内由施工船进入海底,保证了敷、埋的同步一致,有效地防止电缆打扭而造成的质量事故。
2.2 施工顺序
本次海底电缆敷设施工从A人工岛向滩海变方向进行敷设,根据施工海域地形地貌、水深状况共分为4阶段,分别为:人工岛海底电缆的登陆施工;中间海域的电缆敷埋施工;蛤蜊岗段海底电缆敷埋施工;滩海变侧的海底电缆登陆施工。
2.3 电缆所受张力计算
海底光电复合缆敷设示意图
由于在电缆施工过程中采用了导缆笼工艺,因水深产生的电缆重力由导缆笼承受,施工船无需对电缆施加张力。
如图所示,施工过程中电缆张力主要有:退扭架下电缆自重T1,退扭架圆弧段对电缆张力T2,退扭架对电缆张力T3,导缆笼对电缆张力T4。其中退扭架上布有滑轮,摩擦系数为0.01,电缆与导缆笼摩擦系数为0.1。
T1=W1×h×g=37.6×13×9.8N=4790.24N
T2=T1×e^(μ1θ)=4790.24×e^(0.01×3π/4)N=4904.2474N
T3=μ1×W1×L1×g=0.01×37.6×20.888×9.8=77N
T4=μ2×W2×L2×g=0.1×25.3×8×9.8=198.352N
其中:W1为电缆空气中重量,h为退扭架高度,θ为圆弧段弧度,μ1为电缆与滑轮的滚动摩擦系数,μ2为电缆与导缆笼的滑动摩擦系数,L1为退扭架斜坡段竖直方向投影长度,L2为海中段电缆竖直方向投影长度。
电缆所受最大张力为T=T2+T3+T4=5179.6N=5.1796KN
电缆所受侧应力计算如下:
p=T/R=5179.6÷2.4N/m=2158.166N/m=220.221Kg/m
结论:由于电缆允许最大张力[T]为110KN,最大侧应力[p]为7000Kg/m,所以T<[T],p<[p],故施工过程中能保证电缆的安全。
三、不利条件及解决方案
3.1 不利条件分析
(1)蛤蜊岗段海底电缆敷设施工
海底电缆敷设施工将经过长度约2.5km的蛤蜊岗段,该段水深很浅,低潮时局部区域露出海面,且有很长距离水深不足1m,施工船舶和辅助船只很难顺利通过。
(2)滩海变侧浅滩段海底电缆的登陆
滩海变侧浅滩段距离较长,低潮时有约4-5km的海床面露出,给海底电缆在滩海变侧的登陆带来很大困难。
(3)工期紧
工期紧是本次海缆施工的难点之一,业主制定了严格的海缆完工截止日期,但施工时正值冬季春季交替,施工海域多大风天气,浪大涌大,而且海缆一旦下水,需一次性敷设完成,如遇大风天气或大涌大浪,很可能面临截缆甚至船毁人亡的情况。
3.2 解决方案
(1)蛤蜊岗段海底电缆敷埋施工
海缆敷设船装载33km电缆后,船艏艉平均吃水约2.0m,从人工岛登陆后敷设至蛤蜊岗附近时,已经完成将近18Km的电缆,经计算此时的施工船吃水约1.5m。
根据多次实地勘测了解,蛤蜊岗段水深最浅的长度约为2.5Km,该段的每月大潮讯期间,高平潮前后2小时水深达1.6m,可供海缆施工船敷埋通过。根据施工船12m/min的敷埋速度,通过该浅滩需要约4小时。
施工过程中,需严格控制主要项目:电缆施工路由偏差和余量的控制、电缆埋设深度的控制、电缆机械力的控制。
施工路由的控制:采用中海达海洋测量系统,实时差分信号定位,误差小于1m,导航员通过偏航窗口了解施工路由与设计路由的偏差,及时反映给施工现场指挥人员,根据实际情况指挥辅助船只进行顶推纠偏,确保路由偏差控制在5m以内、电缆余量控制在2%以内。纠偏应缓慢逐步进行,兼顾水下埋设机姿态。导航员及时做好敷埋记录。
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