海光缆施工指导书

海光缆施工指导书海底光缆是国际间通信传输的重要手段，其意义极为重大。为确保海缆系统大容量传输通道的安全运营，采用合理的海缆施工方式至关重要。通常使用的施工方法有以下几种：①直接敷设法：由施工船直接沿海缆路由将海缆敷放海中。②开挖法：过江、过海峡等海面较窄，并需通过主航道的海缆施工中使用。③冲埋式埋设犁施工法：水力喷射埋设深度大，埋深可以达到3～5m；如果某些冲埋设备结合空气提升装置和机械切削装置，将进一步提高埋设深度。④刀犁式埋设犁施工法：由敷缆船用牵引拖拉埋设犁，使安装在埋设犁尾部的刀犁在海床上掘削出一条沟槽，然后将海缆和中继器埋入。⑤ROV冲埋法：能在水深2500m以内的浅海域对海缆进行修理和维护。1、工程测量施工船抵达施工现场前，利用DGPS测量系统对路由两端登陆点以及工程的各主要控制点进行测量复核。在施工过程中的测量，首先采用海缆埋设监测系统对海缆的具体位置进行监控。施工有关数据的采集主要通过倾角传感器、电子罗经、姿态传感器、水深传感器、触地传感器、张力传感器、拖力传感器、计米器、水泵压力传感器等组成。其中倾角传感器、姿态传感器、触地传感器、水深传感器在施工过程中，能显示当前埋设机在海底的姿态以及当时的水深情况，电子罗经、DGPS定位系统则在施工的过程中直观的反映当前的船位。同时在施工过程中可以通过拖力传感器测出牵引埋设机的牵引力。这些数据都将为施工提供依据，并根据实际情况来调整施工方法，确保海缆的安全以及施工的质量。2、施工工艺：慢速绞锚牵引式敷埋施工海缆敷埋一般建议采用“牵引式高压水力射水埋设机”进行敷埋施工，敷、埋同步进行，一般埋设深度2～3.5米。海缆牵引式敷埋方法，即施工船上设置牵引卷扬机，在船尾收绞预先敷设在路由轴线上的牵引钢缆，牵引施工船前进，施工船同时牵引水下埋设机，海缆通过导缆笼进入埋设机后，被敷埋于海床上，敷埋施工过程中由拖轮顶推调整船位。施工船采用平底方驳作为海缆敷埋施工船，施工船吃水较浅，适于浅水区作业以及浅滩作业。海缆敷埋船属非自航船舶，靠船上卷扬机收绞预先敷设在海缆路由轴线上的牵引钢缆，牵引施工船前进；施工船同时牵引水下埋设机埋深海缆。敷埋过程中，由拖轮协助顶推，以调整船位。牵引式高压水力射水埋设机具有如下工艺特色：①抗流性能强埋设机结构是综合机械，在水下的工作状态与工况条件相适应。埋设机主机纵向与侧向迎水面小、跨幅大于5m、重心低于0.8m，自然摆放在水底，在6～7节水流中能保持良好姿态，作业时抗流性能好。②埋设深度敷埋海缆时，埋设机雪橇板紧贴海床面前进，海缆埋设深度也就是埋设机水力开沟刀插入土体的实际深度。该深度通过变幅水力开沟刀调节，埋设深度可在0～3.5米之间变化。③敷埋速度海缆敷埋速度由施工船上牵引卷扬机的绞缆线速度决定，并由联接于卷扬机的变频器来控制与调节；可在0～8m/min的速度范围内变化。施工过程中，根据不同土质情况，敷埋速度一般控制在1～8m/min。④工作水深由于船舶吃水浅，工作水深可以是1.5m～150m的任何水深。⑤施工安全性采用非自航船绞缆进行海缆敷埋施工，利于保持匀速前进增加船舶稳性，防止变速时增加海缆张力或因敷设余量过多而打圈。同时，海缆通过导缆笼进入水下埋设机，海缆全部在导缆笼的保护下敷设，不会打小圈；在敷埋施工过程中海缆不受牵引力作用，确保海缆安全。3、扫海该工作主要解决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。采用锚艇尾系扫海工具，沿设计路由往返海缆路由扫海一次，发现障碍物由潜水员水下清理；若遇到不能及时清理的大型障碍物，由潜水员水下探明情况，拟订解决方案，并立即告知相关单位。扫海施工时采用DGPS系统精确定位导航，控制扫海的区域范围在±10米范围之内。4、敷设主牵引钢缆由于施工船无自航动力，需靠收绞主牵引钢缆沿设计路由敷埋施工。首先施工船根据DGPS定位就位于始端登陆点附近路由轴线上，由锚艇在海缆设计路由上抛设牵引锚，牵引锚和主牵引钢缆连接后开始敷设主牵引钢缆，直至将主牵引钢缆和施工船上卷扬机连接。施工时，由锚艇敷设主牵引锚。当施工至终端登陆点附近时，将主牵引钢缆与预先设置在终端登陆点侧的地锚相连接。牵引钢缆敷设时采用DGPS定位系统，牵引钢缆的敷设精度控制在（±10m）范围内。5、登陆准备工程施工根据现场实际情况选择，登陆施工条件较为艰难的登陆侧作为海缆的始端登陆点，另一端作为海缆的终端登陆点。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海缆登陆的牵引钢丝，并在海缆登陆路由沿途设置滚轮，以减少海缆登陆时的摩擦力。6、始端登陆施工海缆始端登陆前，在高潮位时将施工船锚泊就位在登陆点附近，以减小登陆距离，并利用DGPS测量系统定位于路由轴线上，抛“八”字开锚锚泊固定。在路由抛设系船锚时，根据现场情况设定锚位，确保原有海底管线的安全。在始端登陆点处设置牵引设备。登陆时，海缆头从缆盘内通过退扭架拉出，从船头通过入水槽入海，水面段在海缆下方垫以充气内胎进行助浮，充气内胎与海缆利用白棕绳绑扎固定；利用预先设置在始端登陆点处的绞磨机牵引海缆浮运登陆。在海缆牵引至滩涂处，人工解除助浮充气内胎，将海缆搁置在预先设置在海缆登陆路由的滚轮上方滚动或滑动，减少海缆牵引的阻力。完成海底海缆始端登陆施工后，小艇沿登陆段海缆逐个拆除浮运海缆的轮胎，将海缆沉放至海床上。7、海缆敷埋施工施工步骤：埋深施工船锚泊就位→缆盘内海缆提升→海缆放入甲板入水槽→海缆放入埋设机腹部→投放埋设机至海床面→牵引施工船敷埋海缆7.1埋设机投放海缆放入入水槽后，船头海缆装入埋设机腹部，关上门板，采用拔杆吊机将埋设机缓缓吊入水中，搁置在海床面上。严格按照埋设机的投放操作规程，按照以下程序进行作业：埋设机起吊，脱离停放架海缆装入埋设机腹部，关上门板并在埋设犁海缆出口处设置吊点，保证投放埋设犁时海缆的弯曲半径埋设机缓缓搁置海床面潜水员水下检查海缆与埋设机相对位置，并解除吊点启动二台高压水泵启动埋深监测系统启动牵引卷扬机施工船起锚，开始牵引敷埋作业7.2埋深调节与控制埋设机的埋设速度由卷扬机的绞缆线速度来决定，并由联接于卷扬机的变频器来控制与调节；敷埋速度一般控制在1～8m/min。在施工过程中,海缆埋设深度可通过调节牵引速度、水泵压力、牵引力以及埋设机姿态等手段来控制。可采用二台高压水泵，最大流量可以达到300m3/h，确保施工船的牵引速度在8m/min时，海缆的埋设深度也能达到设计要求。敷埋时施工船易偏离路由轴线，拟采用拖轮及锚艇，在施工船背水侧或背风侧进行顶推，以纠正埋深施工船的航向偏差。7.3海缆埋深监测系统①海缆敷埋导航定位系统采用法国SERCELNR—108DGPS，该DGPS采用国家差分GPS参考台的差分信号进行修正，系统定位精度优于1m。同时本工程施工将DGPS定位系统和电罗经相结合，施工时直观的反映出当前的船位、航向以及船舶姿态并与路由轨迹进行实时对照。操作系统为海达4.3导航软件。海达4.3是质量控制导航软件包，可以显示船的航迹、测线、锚位、障碍物或建造物。质量控制数据可与航迹信息同时显示。该系统能够从几个定位系统中提取数据，并相互直接对比。②埋深监测系统：采用海缆敷设监测系统。控制软件为PLCONSPEC。该系统由数据采集仪采集各传感器传输敷设速度、牵引张力、海缆张力等的感应电流或电压信号，并接入计米器，水深仪，流速仪，经初步转换后传输给ONSPEC处理软件，运算及处理，并反映至微机显示器上或外接显示屏上，并进行连续存储。电测人员将各种数据反映给施工指挥人员，以供及时掌握作业情况。通过布缆机的张力控制，可以保证海缆在敷设时张力控制在允许范围之内。③海缆敷设纠偏措施海缆敷设施工时，海上作业时间较长，施工船容易受到风、浪、流、潮汐作用的影响，导致海缆偏离设计路由。采用慢速绞锚敷埋的施工方法，在施工船前方由钢缆牵引，后方的埋设机（自重约11吨）相当于另1只稳船锚；此外，施工船由施工拖轮、锚艇在施工船背水侧或背风侧进行顶推、侧推动力定位，控制海缆敷埋施工时的航向偏差。施工船所受外力作用进行计算：施工船所受水流抵抗（Rw）外力作用计算：Rw=0.5*ρw*Aw*C*Vw2符号说明：Rw：施工船所受水流作用力ρw：水密度；淡水：100Kg*sec2/m2;海水:104.6Kg*sec2/m4Aw:受压面积：m2C：抵抗系数：1.29Vw：水流速度：m/sec施工船所受水流作用力由水流流速V和迎水受压面积决定。在施工过程中，施工船的路由前方是牵引锚缆，船体受到主动牵引力F1；而其尾部拖曳水下埋设机，船体受到埋设机的反作用力F2。该反作用力主要由埋设机与河床的摩擦力，以及安装于埋设机腹部的高压射水水流的反作用力引起。因此，引导埋设机铺埋海缆，主要是控制施工船船体在沿设计路由的左右方向的偏差。7.4埋设机的回收待施工船施工至终端登陆点附近侧即开始海缆的终端登陆。抛设定位系船“八”字开锚四只以固定船位，进行埋设机的回收操作。严格按照操作规程：调整牵引钢缆和埋设机起吊索具将埋设机移至距左弦甲板7m处。逐件卸去导缆笼。采用卷扬机将埋设机吊出水面，调整牵引钢缆及起吊索具将埋设机搁置在专用停放架上。将海缆从埋设机海缆通道内取出并放入入水槽中，海缆从海缆通道内取出时，在埋设犁尾部海缆出口处设置2个吊点保持海缆的弯曲半径。8终端登陆在海缆终端登陆前，已完成终端登陆的施工准备工作，具备登陆条件。准确测量登陆长度后，在施工船上截下余缆。终端登陆采用双头登陆法，主要程序如下：施工船抛设八字锚稳定船位布缆机将海缆通过入水槽送入水中。在海缆入水段每隔2米垫以充气内胎助浮。海缆不断送出后在水面上逐渐形成一个不断扩大的“”形状。工作艇监视和控制海面上海缆弯曲情况，防止海缆打小弯。准确测量海缆登陆距离后，将海缆截断、封头。待海缆头牵引出施工船后，在海缆头上设置活络转头，并与设置在终端登陆点处绞磨机的牵引钢丝联结，启动绞磨机牵引海缆。施工船移动船位，避让开海缆登陆路由。牵引海缆沿海缆设计的登陆路由牵引。海缆牵引施工时，沿海缆登陆路由设置滚轮，减少海缆牵引时的摩擦力。待海缆牵引施工完成后，小艇沿海缆沟槽逐个拆除浮运海缆的轮胎，将海缆沉放至海床上。9两端滩涂段处理根据设计要求对海缆进行保护，一般有安装套管、潜水员水下冲埋、抛沙包、浇筑混凝土等保护措施。