水底電（光）纜敷設施工工法

《水底電（光）纜敷設施工工法》是上海市基礎工程有限公司完成的建築類施工工法；完成人分別是柳立群、沈光、解泰昌、陳榮凱和朱建國。該工法適用於跨江、河、湖的水底電纜和光纜工程；海島與大陸、海島與海島之間的海底通訊以及海上石油平台之間的海底通信光纜和電力電纜工程。

《水底電（光）纜敷設施工工法》主要的工法特點是：施工船吃水淺，可以登灘擱淺，適應淺水施工；採用導纜籠技術，減少對光電纜的張拉；採用了DGPS全球定位系統和水下定位系統（超短基線），實現了光電纜實際敷設位置的精確定位，誤差小等。

2011年9月30日，《水底電（光）纜敷設施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為中國國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：水底電（光）纜敷設施工工法
• 工法編號：YJGF17-2000 
• 完成單位：上海市基礎工程有限公司 
• 主要完成人：柳立群、沈光、解泰昌、陳榮凱、朱建國 
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度） 

形成原因

為了滿足科學技術的發展和國民經濟的增長，中國在能源建設、通信信息港建設方面的投資規模不斷擴大，水底電纜、光纜（以下簡稱“電纜”）作為連線城市、大陸、島嶼，乃至國際間的輸電、通信幹線，是可靠、安全和有效的手段之一。上海市基礎工程有限公司從20世紀60年代開始在黃浦江、長江及沿海等水域進行水底電纜的敷埋設施工。經過長期施工實踐和工程經驗，上海市基礎工程有限公司逐步總結形成了一套《水底電（光）纜敷設施工工法》和相應的工藝。

工法特點

《水底電（光）纜敷設施工工法》具有如下特點：

1、施工船吃水淺，可以登灘擱淺，適應淺水施工。

2、採用導纜籠技術，大大減少對光電纜的張拉。

3、採用了DGPS全球定位系統和水下定位系統（超短基線），實現了光電纜實際敷設位置的精確定位，誤差±2米。

4、施工船由施工拖輪或舵槳側推動力定位系統控制航向偏差，誤差±10米。

5、施工船由鋼纜牽引，能保證船舶能沿著設計路由保持勻速前進。

6、採用自行設計、開發的水力埋深系統，最大埋深達到5米（視土質情況）。

操作原理

適用範圍

施工單位採用《水底電（光）纜敷設施工工法》，可套用於跨江、河、湖的水底電纜和光纜工程；海島與大陸、海島與海島之間的海底通訊光纜和電力電纜工程；海上石油平台之間的海底通信光纜和電力電纜工程；水深80米以內的泥沙質海域均可進行敷埋施工，埋深3.5米，局部可達5米（視土質情況）。

工藝原理

《水底電（光）纜敷設施工工法》針對海底光（電）纜的特點，開發出一套採用非自航駁船慢速牽引邊敷邊埋的海底光（電）纜施工工藝。該工藝是採用無動力的平板駁作為光（電）纜專業施工船，採用絞錨牽引、拖輪側推或舵槳側推動力的方法進行海底光電纜的施工。路由偏差是採用DGPS和水下定位系統進行測量和控制，光電纜的埋深是採用水力機械進行邊敷邊埋。該工法涵蓋了整個海纜施工中的所有工序和技術難點，主要包括了海纜的過纜、掃海、始端登入、中間段敷埋和終端登入等施工工序。

工藝流程

一、施工工藝流程

1、《水底電（光）纜敷設施工工法》主要的工藝流程為：準備工作→過纜作業→掃海→始端登入→中間海域段敷埋管施工→終端登入→余纜處理。

2、《水底電（光）纜敷設施工工法》具體工藝流程如下：

（1）準備工作

熟悉和了解施工水域的水文、地質、氣象資料及電纜有關技術參數；掌握設計要點；施工海域設定浮標、導標；測量淺水灘涂電纜登入點附近的地形，清除障礙物；拋設和布置繫船用的錨和地瓏、卷揚機等。

（2）過纜作業

過纜作業即電纜由電纜製造廠在碼頭，或通過運輸船過至敷埋設施工船的一種作業。根據電纜的交貨長度，可選擇整體吊裝、散裝過纜、“8”字形盤繞等形式。

（3）掃海

掃海的目的是為了進一步清理水底殘存的漁網等障礙物，一般由拖輪拖帶掃海錨具，沿設計路由低速航行，遇有障礙物，則由潛水員下水清理。

（4）電纜始端登入及埋深

在岸灘或退潮後露出水面的部分，用機械或人工方法開挖電纜溝槽；施工船將電纜用布纜機送出，岸上用卷揚機牽引，至設計位置；最後將電纜置於溝槽內，並用水泥蓋板或其他材料覆蓋保護。

（5）電纜在中間水域敷設、埋深

中間水域的電纜敷設和埋深採用施工船絞牽引鋼纜前進，“DGPS”導航，拖輪及其他船隻輔助的方法施工。採用邊敷邊埋的方法對電纜進行敷埋施工時，隨著敷埋設施工船的前進鋪纜，水力噴射埋設機將電纜同時埋深在海底以下一定深度。如需將已敷設的電纜再進行埋深，只需用埋設施工船及水力噴射埋設機沿著電纜敷設路由，把擱置在海床上的電纜埋深至設計深度。

（6）電纜終端登入，人工埋深

當敷埋設施工船因水深太淺無法繼續進行電纜敷埋設作業時，則可進行電纜的終端登入施工，施工船錨泊定位，電纜由布纜機送出，卷揚機將電纜牽引至設計位置，然後將電纜置於事先開挖好的溝槽內，其方法同始端登入。

（7）余纜處理

一般電纜敷埋設施工結束後，都有一定長度的餘量。可根據設計和業主要求切割，餘下的電纜卸至指定地點。

操作要點

施工單位採用《水底電（光）纜敷設施工工法》施工操作要點是：

1、過纜作業前必須取得建設單位的“電纜裝船通知書”，該書中必須明確電纜的具體規格、型號、長度和廠家，以及運纜船的船名、國籍、主要尺度、停靠港口的具體泊位，允許過纜作業時間，纜盤吊點及底部結構。

2、對施工船裝載狀態進行驗算，諸如排水量、吃水及首尾吃水差、乾舷高度和穩定等。

3、根據纜盤底部結構，計算施工船甲板的受力，必要時可在甲板上鋪設道木，使其受力均勻。

4、散裝過纜要注意退扭架的高度和彎曲半徑必須滿足和大於電纜技術要求。

5、掃海時，掃海錨具的入水角不得大於30°，航速控制在6節以內。來回沿路由掃海不少於1次。

6、登入作業前必須仔細測量、覆核船位距電纜終端的距離，計算出電纜登入所需長度，作業時，應按設計要求放出餘量。

7、電纜在登入中如遇到裸露在淺灘上的礁石、基岩、珊瑚，應在電纜下部墊以托輪，以防止表皮破損、產生小圈、打扭等現象發生。

8、中間水域敷設作業必須嚴格按操作程式進行。各崗位有專人負責，一切聽從指揮長指揮，對敷埋時的入水角、張力、埋深、船位等參數必須按“質量計畫”嚴格控制。施工中必須確保各崗位間、船隻間的通訊聯繫暢通。

材料設備

一、材料

《水底電（光）纜敷設施工工法》中的海纜主要為海底通信光纜和海底輸電電力電纜。

二、設備

《水底電（光）纜敷設施工工法》主要設備表：

設備表

序號	機械設備（船舶）名稱	型號規格	單位	數量	用途
1	海纜敷設船	3000噸	艘	1	海纜敷設
2	拖輪	167OHP	艘	1	船隻拖航
3	錨艇	500HP	艘	1	起、拋錨
4	交通艇	240HP	艘	1	人員、物資運輸
5	工作艇	24HP	艘	2	輔助登入施工
6	埋設犁	巾200毫米	台	1	海纜埋深
7	高壓水泵	150立方米/小時	台	2	海底開溝
8	GPS定位儀	HD-8500G	台	2	敷纜船定位
9	電測系統	自主研發	套	1	埋深監測

質量控制

一、施工質量控制標準

質量檢驗標準表

序號	檢驗部位	檢驗時間	檢驗人	檢驗內容	達標標準	採用手段、方法
1	水陸交接段及岸灘段電纜埋深	電纜施工完成後	質量員	電纜的埋設深度	埋設深度不小於設計要求	利用測繩進行檢驗
2	石質段電纜埋深	電纜施工完成後	質量員	電纜的埋設深度	埋設深度不小於設計要求	利用捲尺進行檢驗
3	中間水域段電纜埋深	電纜施工完成後	質量員	電纜的埋設深度	埋設深度不小於設計要求	埋深監測系統
4	電纜施工時路由控制	中間水域段電纜敷埋施工	質量員	路由軸線偏差	左右偏差不大 於10米	採用DGPS定位系統
5	電纜裝船測試	完成接纜後	質量員	電纜的各項指標	按照設計規範	ZGF-30千伏/5毫安耐壓測試儀
6	電纜裝船測試	完成接纜後	質量員	電纜的各項指標	按照設計規範	OTDR及絕緣、耐壓

二、質量保證措施

1、過纜時主要注意確保電纜的彎曲半徑、張力和電纜外護層不被損壞。採用滾輪設定電纜的臨時通道。

2、採用機械計米器計量電纜長度，並與電纜長度標誌對照覆核。

3、準確測量登入路由長度，計算登入用纜長度。海陸纜接續的預留根據設計要求。

4、登入時電纜張力控制在允許範圍以內，防止牽引的突然啟動和停止。

5、電纜通道由滾輪組成，表面光滑平整。

6、埋設機姿態異常時，可採取停止或減慢牽引速度，調整埋設機牽引纜長度，調整牽引纜入水角度等措施，使埋設機姿態恢復正常。

安全措施

1、施工前由海事、漁政部門召開施工協調會，明確各方職責，並向海事部門提請專項維護申請，以確保過往船隻及施工船的安全。

2、施工水域現場配備巡邏警戒用船，施工船前方500米處上下游各設定警戒艇一艘，隨施工船一同前進，以指示施工船前方500米的禁止通航距離，並用VTS對過往船隻廣播指揮。

3、施工船的錨泊系統必須經過精密的計算，考慮到施工船和埋設機的水流力；錨機的承載能力，錨的類型、重量，錨纜鋼絲的直徑等均要滿足施工的需要，確保施工船在施工期間不會因為受到風、流的影響而發生走錨現象。

4、施工船舶按照規定配備相應的消防器材。重點部位倉庫配置相應的消防器材，如機艙、油艙要配置泡沫滅火器和二氧化碳滅火器；一般部位職工宿舍、食堂等處設常規消防器材，如黃沙箱、消防水龍箱等。

5、施工期間若遇突發的災害性天氣，且海況極端惡劣，天氣難以及時好轉，則採取及時撤離施工現場躲避風浪的措施。

6、施工單位在進行危險作業時，除執行現有的有關HSE方面的規定以外，還須執行作業許可證規定的時間、地點、安全措施等要求。

環保措施

1、施工單位在施工前制訂出環境保護培訓計畫。培訓計畫根據光纜沿線環境特點、施工作業內容和風險評價報告書要求制訂。

2、施工期間專（兼）職HSE監督員對工程施工期間進行環境管理，其管理的內容主要是根據上級有關環保管理規定和施工項目特點制訂的環境保護措施，並對作業現場實施監督檢查。

3、施工人員應文明施工，禁止對周圍環境造成污染和破壞行為。

4、施工過程產生的廢棄物隨時清理回收，做到工完、料淨、場地清：施工作業中的焊條頭、廢砂輪片、廢鋼絲繩和包裝物等每天進行回收，統一送回營地集中處理。施工期間產生的工業污油，由專用回收裝置專人送到營地統一處理，禁止隨意傾倒。施工中使用的油漆、化學溶劑及有毒有害物品，要妥善存放、保管，制訂出防止泄漏和污染的具體措施。

5、施工完畢後恢復地貌，對所有灌溉溝渠以及供牲畜和野生動物用的人造的或天然的水源加以修整恢復到施工以前的狀態。及時清理光纜周圍各類施工廢棄物，做到現場整潔、無雜物。

6、減少設備使用、維修過程中產生的燃油、潤滑油、液壓油等液體的泄漏。

效益分析

1、經濟效益

從2005年以來，上海市基礎工程有限公司採用《水底電（光）纜敷設施工工法》已完成各種規格的海底電纜和光纜敷埋施工約300千米，契約金額約6500萬，實現利潤約500萬。

2、社會效益

由於《水底電（光）纜敷設施工工法》解決了大容量、大噸位、高電壓海纜的敷設和埋深施工技術難題，為中國海島建設和海上風電採用高電壓進行高容量的電力輸送創造了條件，奠定了基礎，能促進海上風電產業和海島建設的發展，具有經濟和社會效益。同時，施工單位採用該工法對提高中國的海纜施工技術水平，縮小和國際已開發國家之間的差距也有意義。

套用實例

一、上海崇明-長興島110千伏海纜工程

1、工程概況

為解決長興島造船基地的用電問題，將崇明島上多餘的電力通過海底電纜輸送到長興島。該項目就是敷設2根110千伏的海底電力電纜，實現對長興島的送電。

單根電纜長度為8.7千米，總計2根，設計要求埋深3.0米。電纜為交聯電纜，電壓等級110千伏，外徑為188毫米，電纜每米自重為77.8千克。挪威耐克森公司生產。

該工程是當時中國國內單位重量最大的海底電纜。

2、工程施工情況

工程於2004年12月開工，在上海港從國外貨輪上將電纜通過導纜架盤放到上海市基礎工程有限公司自行設計的敷纜船上，然後將敷纜船拖航到施工現場進行海纜的敷埋施工，於2005年2月竣工。

3、工程監測和結果評價

海纜施工過程中所有的張力和彎曲半徑均在設計允許範圍之內，埋深3米。

二、廣東珠海海底光纜工程（309工程）

1、工程概況

該工程是國防工程，為了加強珠江口的國防通信，將在珠江口的幾個島嶼通過海底光纜連線起來，形成國防通信網。該工程共敷設海底光纜6根，總長為112千米，設計最大埋深5米。

2、施工情況

2009年6月上海市基礎工程有限公司施工人員和船隊在南通光纜生產廠家完成接纜後調遣到珠江口，克服了颱風以及冷空氣等惡劣天氣的影響，於2009年11月31日完成所有海底光纜的敷埋作業。

3、工程檢測和結果評價

該工程所有6根海纜的敷設路由偏差均達到設計要求，埋深最深達到5米，工程整體質量合格。

三、廈門220千伏海底電纜工程

1、工程概況

廈門海纜工程是中國國內第一根220千伏的海底電纜，海纜採用進口220千伏自容式充油PPLP絕緣複合光纖海纜，銅單芯、截面S=2500平方毫米、鉛護套、PE外護套、聚丙烯外被電力海纜，單粗圓鋼絲鎧裝。直徑178毫米，單位重量約88千克/米，為中國國內單位重量第一，截面面積第一的海纜，設計埋深2米。

2、施工情況

施工人員與船隊於2010年5月進場施工，經歷了颱風季節，於2010年8月完成了3根單芯海纜的敷埋施工。

3、工程檢測及結果評價

海纜的允許張力和彎曲半徑均控制在設計允許範圍之內，路由偏差滿足設計要求。工程質量合格。

榮譽表彰

1998年，《水底電（光）纜敷設施工工法》技術成果獲得上海市科技進步三等獎；

2001年，《水底電（光）纜敷設施工工法》獲得了中國國家級工法（YJGF17-2000）；

2011年9月30日，中華人民共和國住房和城鄉建設部審定《2009-2010年度國家二級工法名單（升級版）》，以建質[2011]154號檔案公布，《水底電（光）纜敷設施工工法》被評定為中國國家二級工法。