海上風(fēng)電項目電纜敷設(shè)施工方案工程概述圖9.1地理位置接線圖本工程電纜主要連接風(fēng)機(jī)與風(fēng)機(jī)之間、風(fēng)機(jī)與海上升壓站之間、海上升壓站與陸地電網(wǎng)之間，江蘇濱海海上風(fēng)電場的場內(nèi)集電線路采用35/220kV海底電纜，總長252.1km。電纜敷設(shè)區(qū)段劃分本工程電纜主要連接風(fēng)機(jī)與風(fēng)機(jī)之間、風(fēng)機(jī)與海上升壓站之間、海上升壓站與陸地電網(wǎng)之間，工程場址海域海床表層土為粉砂沉積土，陸上部分為灘涂和淺灘。根據(jù)錨重與投砂土層深度的關(guān)系，電纜敷設(shè)深度選擇為泥面2.0m以下。根據(jù)電纜敷設(shè)區(qū)域海洋環(huán)境的不同，可將電纜敷設(shè)區(qū)分為以下兩個主要區(qū)域進(jìn)行：1）升壓站至陸上登陸點所經(jīng)過的淺水與灘涂區(qū)域；2）各風(fēng)機(jī)之間、風(fēng)機(jī)與升壓站和升壓站與灘涂登陸點之間所經(jīng)過的近海區(qū)域。設(shè)備配置表表9.1主要施工船機(jī)配置表序號設(shè)備名稱單位數(shù)量用途備注1鋪纜船艘2敷設(shè)電纜自有（改造）2兩棲挖掘機(jī)臺4淺水灘涂地區(qū)域挖溝及回填自有3兩棲運輸車臺2淺水及灘涂區(qū)域電纜運輸及敷設(shè)2011年2月下線4200t汽車起重機(jī)臺1電纜裝車自有5拋錨艇艘2施工船拋錨自有62000HP拖輪艘2拖運施工船自有7交通艇艘5接送施工人員自有8起重船艘1電纜裝船自有國內(nèi)生產(chǎn)的兩棲挖掘機(jī)可在直接在灘涂地區(qū)行駛，具備漂浮能力，可在無水和漂浮狀態(tài)進(jìn)行挖掘作業(yè)。XX電氣專為潮間帶區(qū)域風(fēng)電建設(shè)開發(fā)的兩棲運輸車具備運輸能力大、接地比壓低、具備漂浮能力的特點。當(dāng)水深小于2.5m時，設(shè)備可直接在灘涂地區(qū)行駛。當(dāng)大潮水深大于3m時，設(shè)備可下錨漂浮。圖9.2國產(chǎn)兩棲挖掘機(jī)圖9.3兩棲運輸車升壓站與陸上登陸點之間的淺水與灘涂區(qū)域施工根據(jù)不同水深采用不同的施工設(shè)備的方案，進(jìn)行區(qū)域劃分并采用不同的施工方案。1）落潮后水深小于3m的區(qū)域采用挖掘機(jī)進(jìn)行挖溝和回填。兩棲挖掘機(jī)可在直接在灘涂地區(qū)行駛，具備漂浮能力，可在無水和漂浮狀態(tài)進(jìn)行挖掘作業(yè)。采用改造后的兩棲運輸車進(jìn)行電纜的運輸和敷設(shè)。兩棲運輸車可直接在灘涂區(qū)域行駛，并具備漂浮能力，運輸能力大，可具備改造后進(jìn)行電纜運輸。電纜敷設(shè)前，采用兩棲挖掘機(jī)對電纜路由進(jìn)行清掃工作。兩棲挖掘機(jī)挖溝后，由兩棲運輸車的卷揚牽引電纜，牽引電纜的過程中引繩必須保持一定的張力和牽引速度，并對牽引張力進(jìn)行監(jiān)測。電纜沉入溝底后由兩棲挖掘機(jī)進(jìn)行回填施工。2）兩棲施工設(shè)備與鋪纜船施工的過渡區(qū)域（落潮后水深3m~5m）落潮后水深大于3m的區(qū)域由鋪纜船進(jìn)行電纜施工。電纜敷設(shè)前，應(yīng)對預(yù)定固定光纜路由進(jìn)行掃海操作。由鋪纜船首拖掃海錨具，沿設(shè)計路由按規(guī)定的掃海速度，清除路由上特別是要求埋設(shè)段上，海床表層的廢物及障礙，如與路由交越的鋼纜或繩索，路由調(diào)查中提出的不明反應(yīng)物，以及其它有可能阻礙埋設(shè)施工的進(jìn)行。掃海范圍不包括已知的海底管線區(qū)域，防止造成意外損壞。①施工船航行至預(yù)設(shè)登陸點，電纜由光纜倉通過退扭架及電纜通道進(jìn)入埋設(shè)犁后，系套筒后將鋼繩傳送至登陸灘涂。岸上配合人員接收電纜及牽引繩，使用浮球登陸法進(jìn)行登陸。牽引過程中牽引繩必須保持張力，張力將被連續(xù)監(jiān)測，且盡可能保持牽引速度均勻。當(dāng)纜端到達(dá)牽引機(jī)械處后，牽引速度將被減慢但不停止直到陸上電纜足夠滿足連續(xù)使用。剩余電纜被盤八字圈后固定在岸灘上，同時設(shè)置地錨。②電纜埋設(shè)登陸完成后，施工船在甲板上完成3.5米埋設(shè)犁的最后調(diào)試。由于工程路由較長，需分段敷設(shè)主牽引鋼纜，主牽引鋼索由1號鋪纜船釋放并通過船上主錨機(jī)進(jìn)行控制。敷設(shè)主牽引鋼纜時利用DGPS定位，在距光纜始端登陸點5000米處拋設(shè)主牽引錨，再由錨艇沿路由布放牽引鋼纜，牽引鋼纜與施工船上的鼓輪布纜機(jī)相聯(lián)接。施工時當(dāng)完成5000米光纜敷埋時，采用同樣的施工方法進(jìn)行主牽引鋼纜的敷埋施工。牽引鋼纜鋪設(shè)時采用DGPS定位系統(tǒng)，牽引鋼纜的鋪設(shè)精度控制在（±5m）范圍內(nèi)。牽引鋼纜準(zhǔn)備完畢后，埋設(shè)犁被A字架投放入水中，在海底就位。施工船確保入水光纜保持較為合理的狀態(tài)，牽引機(jī)逐步放出光纜并保持合適的張力，同時調(diào)整埋設(shè)犁牽引鋼索及臍帶電纜的長度，使施工船和埋設(shè)犁之間的距離達(dá)到最佳值。當(dāng)埋設(shè)犁開始移動時，通過船上監(jiān)控設(shè)備控制其犁刀位置，高壓水泵埋設(shè)臂開始工作切入河床。逐步調(diào)整埋設(shè)深度，直至標(biāo)值，放出光纜，光纜的接地點應(yīng)提前于埋設(shè)犁。當(dāng)埋設(shè)犁，完成調(diào)整至要求的埋設(shè)深度，開始絞錨沿設(shè)定路由前進(jìn)，通過DGPS進(jìn)行定位，控制船位不偏離設(shè)計路由。在牽引機(jī)的控制下，光纜由電纜池通過退紐架進(jìn)入埋設(shè)犁由電纜滑道和入水口放出。放出的光纜長度應(yīng)與船只向前移動相適應(yīng)以保證光纜沿敷設(shè)計劃正確實施。其中相關(guān)的釋放及控制通過埋設(shè)犁埋設(shè)控制軟件來實施。項目經(jīng)理將據(jù)反饋來的信息，隨時進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，可調(diào)節(jié)牽引機(jī)上的光纜張力，保證埋設(shè)犁上的殘余張力盡可能小，滿足光纜的技術(shù)要求，或隨水深變化隨時調(diào)整埋設(shè)犁和施工船之間的距離。在光纜埋設(shè)作業(yè)過程中，埋設(shè)犁上的各類信號通過臍帶電纜傳回控制室，保證光纜被埋至預(yù)定深度。施工過程中施工船位控制由施工船轉(zhuǎn)推進(jìn)器和2000HP全回轉(zhuǎn)拖輪進(jìn)行輔助控制，以實現(xiàn)對橫向流的控制。在電纜敷設(shè)過程中，要嚴(yán)格控制施工作業(yè)船舶的前進(jìn)速度，這要依據(jù)敷設(shè)電纜的速度而定。因為敷設(shè)電纜的速度是一定的，作業(yè)船前進(jìn)速度太快，會使電纜承受太大的拉力而受到損傷，另外可能導(dǎo)致電纜在水下懸空；作業(yè)船前進(jìn)速度太慢，電纜可能在海底打扭，也容易受到損傷。深水區(qū)域施工電纜敷設(shè)前，在施工前，應(yīng)對預(yù)定固定光纜路由進(jìn)行掃海操作。由鋪纜船首拖掃海錨具，沿設(shè)計路由按規(guī)定的掃海速度，清除路由上特別是要求埋設(shè)段上，海床表層的廢物及障礙，如與路由交越的鋼纜或繩索，路由調(diào)查中提出的不明反應(yīng)物，以及其它有可能阻礙埋設(shè)施工的進(jìn)行。由于工程路由較長，需分段敷設(shè)主牽引鋼纜，主牽引鋼索由鋪纜船釋放并通過船上主錨機(jī)進(jìn)行控制。敷設(shè)主牽引鋼纜時利用DGPS定位，在距光纜始端登陸點5000米處拋設(shè)主牽引錨，再由錨艇沿路由布放牽引鋼纜，牽引鋼纜與施工船上的鼓輪布纜機(jī)相聯(lián)接。施工時當(dāng)完成5000米光纜敷埋時，采用同樣的施工方法進(jìn)行主牽引鋼纜的敷埋施工。牽引鋼纜鋪設(shè)時采用DGPS定位系統(tǒng)，牽引鋼纜的鋪設(shè)精度控制在（±5m）范圍內(nèi)。牽引鋼纜準(zhǔn)備完畢后，埋設(shè)犁被A字架投放入水中，在海底就位。施工船確保入水光纜保持較為合理的狀態(tài)，牽引機(jī)逐步放出光纜并保持合適的張力，同時調(diào)整埋設(shè)犁牽引鋼索及臍帶電纜的長度，使施工船和埋設(shè)犁之間的距離達(dá)到最佳值。當(dāng)埋設(shè)犁開始移動時，通過船上監(jiān)控設(shè)備控制其犁刀位置，高壓水泵埋設(shè)臂開始工作切入河床。逐步調(diào)整埋設(shè)深度，直至標(biāo)值，放出光纜，光纜的接地點應(yīng)提前于埋設(shè)犁。當(dāng)埋設(shè)犁，完成調(diào)整至要求的埋設(shè)深度，開始絞錨沿設(shè)定路由前進(jìn)，通過DGPS進(jìn)行定位，控制船位不偏離設(shè)計路由。在牽引機(jī)的控制下，光纜由電纜池通過退紐架進(jìn)入埋設(shè)犁由電纜滑道和入水口放出。放出的光纜長度應(yīng)與船只向前移動相適應(yīng)以保證光纜沿敷設(shè)計劃正確實施。其中相關(guān)的釋放及控制通過埋設(shè)犁埋設(shè)控制軟件來實施。項目經(jīng)理將據(jù)反饋來的信息，隨時進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，可調(diào)節(jié)牽引機(jī)上的光纜張力，保證埋設(shè)犁上的殘余張力盡可能小，滿足光纜的技術(shù)要求，或隨水深變化隨時調(diào)整埋設(shè)犁和施工船之間的距離。在光纜埋設(shè)作業(yè)過程中，埋設(shè)犁上的各類信號通過臍帶電纜傳回控制室，保證光纜被埋至預(yù)定深度。施工過程中施工船位控制由施工船轉(zhuǎn)推進(jìn)器和2000HP全回轉(zhuǎn)拖輪進(jìn)行輔助控制，以實現(xiàn)對橫向流的控制。在電纜敷設(shè)過程中，要嚴(yán)格控制施工作業(yè)船舶的前進(jìn)速度，一般為3~5m/min,這要依據(jù)敷設(shè)電纜的速度而定。因為敷設(shè)電纜的速度是一定的，作業(yè)船前進(jìn)速度太快，會使電纜承受太大的拉力而受到損傷,另外可能導(dǎo)致電纜在水下懸空；作業(yè)船前進(jìn)速度太慢，電纜可能在海底打扭,也容易受到損傷。風(fēng)機(jī)平臺與升壓站平臺登陸施工船埋設(shè)施工至風(fēng)力發(fā)電機(jī)平臺前，平臺登陸人員應(yīng)已完成必要的引機(jī)械和人員的配置。施工船到達(dá)工作區(qū)域后，將沿設(shè)計路由靠近登陸點。施工船到達(dá)指定位置后，埋設(shè)犁停止工作，埋設(shè)犁臂回收?？拷L(fēng)機(jī)和升壓站50m范圍內(nèi)的電纜鋪設(shè)由潛水員配合采用高壓水沖泥。施工過程中要防止電纜在水下電纜保護(hù)管入口處打折或打扭，防止電纜在向上提升時受到損傷。電纜登平臺作業(yè)完成后要做好電纜綁扎固定工作，特別是電纜進(jìn)入保護(hù)管入口處的定位卡子和電纜保護(hù)管出口處固定卡子的安裝,防止電纜在運行中長時間受力，造成不應(yīng)有的傷害。當(dāng)然還要事先計算出電纜登平臺的長度，防止電纜預(yù)留長度不夠。電纜登平臺作業(yè)完成后,要進(jìn)行電纜連接端子的制作工作。這項工作的重點是要控制制作電纜頭的施工工藝和注意天氣狀況。要注意檢查操作者的工作水平能事符合要求,是否具有相應(yīng)的操作資質(zhì)證書。在制作電纜頭時,特別是高壓電纜頭,要求空氣比較干燥時才可以進(jìn)行,在天氣比較潮濕的情況下,特別在大霧天氣不允許進(jìn)行電纜端子的制作工作,要先將電纜頭密封好,等天氣好轉(zhuǎn),滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范安全要求時再來進(jìn)行該項工作。電纜接線端子電氣連接要良好,接地電阻要滿足相應(yīng)規(guī)范要求。海底電纜登陸方案對海底電纜而言，泥質(zhì)和砂質(zhì)海岸都是理想的登陸點，一般還要登陸點附近避開錨地，尤其大型船舶錨地。濱海港港界內(nèi)地質(zhì)條件滿足登陸要求。施工船航行到預(yù)設(shè)登陸點，電纜由光纜倉退扭架及電纜通道進(jìn)入埋設(shè)梨后，系套筒后將鋼絲繩傳送至登陸灘涂。岸上配合人員接收電纜及牽引繩，使用浮球登陸法進(jìn)行登陸。牽引過程中牽引繩保持張力，張力將被連續(xù)監(jiān)測，且盡可能保持牽引速度均勻。當(dāng)纜端到達(dá)牽引機(jī)械處后，牽引速度減慢但不停止直到陸上電纜足夠滿足接續(xù)使用。剩余電纜被盤八字圈后固定在岸灘上，同時設(shè)置地錨。登陸完成后，施工船在甲板上完成埋設(shè)犁的最后調(diào)試，開始電纜埋設(shè)。海底電纜穿堤方案由于220kV變電站位于海堤內(nèi)陸地上，海上風(fēng)機(jī)的35kV海纜需要穿越海堤連接到變電站，為此初步擬定頂管方案和破堤開挖兩個方案。（1）穿堤平面布置按照《海籍調(diào)查規(guī)范》中“以電纜管道外緣線向兩側(cè)外擴(kuò)10m距離為界”的規(guī)定，海底電纜使用海域為504.2萬m2。據(jù)此確定海纜登陸和穿堤位置。同時根據(jù)220kV變電站的規(guī)劃選點位置，確定海纜登陸以后的走向。有四組電纜穿堤防，考慮若電纜相距太近，其散熱的相互影響會降低載流量，因此，電纜間距設(shè)為2m。（2）頂管穿堤方案海纜需要穿越的堤防為一線大堤，防洪要求較高，應(yīng)盡量減小海纜穿堤對大堤防洪安全和正常運行的不利影響。因此，考慮采用定向鉆機(jī)開挖方案。在變電站內(nèi)設(shè)置電纜轉(zhuǎn)換井，利用定向鉆工法進(jìn)行非開挖施工，成孔后通過回拖，埋設(shè)4根電纜保護(hù)管，然后通過保護(hù)管將電纜穿出。非開挖方案要考慮保護(hù)管內(nèi)漏水和管外壁滲水對堤防防洪的影響。由于電纜與保護(hù)管之間存在間隙，外海水沿著保護(hù)管倒灌到堤內(nèi)，為此，采取必要的防水措施，并將保護(hù)管在電纜轉(zhuǎn)換井的入口保護(hù)管內(nèi)填充相應(yīng)的止水材料進(jìn)行防水，并將保護(hù)管在電纜轉(zhuǎn)換井處上翻到高于200年一遇潮水位后下彎至一定高程穿出電纜轉(zhuǎn)換井，同時電纜轉(zhuǎn)換井頂面高程設(shè)為高于200年一遇洪水位,防止管接頭漏水導(dǎo)致海水倒灌淹沒變電站。由于電纜保護(hù)管直徑比較小，通過管內(nèi)埋設(shè)注漿管對管外壁土體進(jìn)行接觸灌漿施工比較困難，而通過堤頂鉆孔注漿效果很難保證，因此，采用足夠大的管埋深，確保當(dāng)保護(hù)管外壁與土體脫開形成滲漏通道時，保護(hù)管上部的上覆土能夠有效地防止流土產(chǎn)生。堤防內(nèi)側(cè)坡角處電纜導(dǎo)管埋深要根據(jù)在200年一遇高潮位時，滲透穩(wěn)定安全系數(shù)計算。同時為加大滲徑，在堤防內(nèi)側(cè)坡角及堤防外側(cè)綠化護(hù)坡的混凝土埂外側(cè)各設(shè)置一道水泥土攪拌墻，尺寸根據(jù)現(xiàn)場情況經(jīng)過計算而定?？紤]到電纜上升和轉(zhuǎn)彎要求，電纜轉(zhuǎn)換頂尺寸設(shè)置要合理，電纜轉(zhuǎn)換井頂部設(shè)進(jìn)入孔。由于電纜保護(hù)管直徑比較小，且埋深較大，頂管方案施工期間對堤防沉降和穩(wěn)定的影響比較小，故推薦選擇此方案。由于本電纜直徑大，重量較重，使得施工時回施電纜的難度增加，由于電纜接入轉(zhuǎn)換井前存在一個彎曲段，更增加了施工的難度，為提高工作效率減少彎曲段回施對電纜的損傷，采取對該彎曲段明挖直埋的方式進(jìn)行覆纜。此外，由于海上敷纜船吃水較深，當(dāng)鋪纜船到達(dá)距外堤角約一公里處將無法繼續(xù)敷纜，為完成從外堤角以外一公里段的海纜敷設(shè)工作采用以下兩種方式：A、采用人工開挖；B、采用定向鉆直接鉆至外堤角約一公里處。采用人工開挖方式時定向鉆的鉆進(jìn)長度約120m,采用定向鉆鉆至堤外約一公里處的鉆進(jìn)長度1120m。為節(jié)約施工成本，選用人工開挖完成外堤角以處一公里段的海纜敷設(shè)工作。（3）破堤開挖方案該方案為拆除一段大約10m寬的堤防路面、防浪墻和相應(yīng)的護(hù)坡，通過明挖埋設(shè)電纜保護(hù)管，覆土后在管外側(cè)進(jìn)行接觸灌漿，然后將堤防恢復(fù)重建。為防止海水通過保護(hù)管倒灌，保護(hù)管底部最高高程設(shè)置高于200年一遇潮水位。電纜穿越堤防后，通過電纜溝進(jìn)入變電站。破堤開挖方案對堤防影響大，故不推薦選擇此方案。穿堤方案選用開挖方式還是采用非開挖頂管方式要報海塘管理部門批準(zhǔn)。施工注意事項①電纜敷設(shè)由于要一次性不間斷進(jìn)行，所以要充分考慮氣象因素，施工前若干天，須收集氣象水文資料，確定未來若干天內(nèi)氣象水文適宜施工作業(yè)。②在電纜埋設(shè)前，在預(yù)定路由附近，進(jìn)行敷設(shè)的模擬試驗，取得第一手資料。③在電纜埋設(shè)階段，拋錨艇靠在施工船旁，隨時輔助施工船控制大于2.5節(jié)的橫流。④遇突發(fā)性事件，如機(jī)械故障，由拖輪將其在海中定位或拋錨定位，排除故障后繼續(xù)施工。⑤突遇強風(fēng)天氣（風(fēng)力大于6級小于8級），施工船將開溝犁提出泥面，施工船順風(fēng)前進(jìn)，將電纜直接釋放到水中，待天氣轉(zhuǎn)好后進(jìn)行電纜的回收和敷設(shè)。⑥突遇不可抗颶風(fēng)，則將電纜切斷后，放浮標(biāo)入水，待天氣好轉(zhuǎn)后進(jìn)行電纜的接續(xù)和敷設(shè)。⑦考慮適用全回轉(zhuǎn)拖輪做急流時應(yīng)急拖輪。⑧在穿越已有電纜、管線前，及時與已有電纜、管線的產(chǎn)權(quán)單位溝通，確定跨線方案，減少對其影響。質(zhì)量安全保證措施⑴海底電纜做外觀檢驗及電纜絕緣電阻測試,對出廠資料進(jìn)行檢查,在認(rèn)為有必要時還要做電壓試驗,確保待敷設(shè)電纜的質(zhì)量能滿足安全技術(shù)要求；⑵對施工用機(jī)具和各種儀器儀表進(jìn)行檢查,檢查機(jī)具是否合格，檢查儀器儀表是否已經(jīng)校對,有的儀器還必須有相關(guān)資質(zhì)單位出具的檢定證書,以保證施工作業(yè)中采集的各類數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。⑶在電纜敷設(shè)過程中,嚴(yán)格按照已批準(zhǔn)的施工組織設(shè)計及施工工藝,對敷設(shè)過程通過旁站、巡視等手段對電纜敷設(shè)的各項參數(shù)進(jìn)行控制性檢驗(如埋深、軌跡等),使其在允許的偏差范圍之內(nèi)。⑷在電纜敷設(shè)過程中,依據(jù)敷設(shè)電纜的速度嚴(yán)格控制施工作業(yè)船舶的前進(jìn)速度。防止作業(yè)船前進(jìn)速度太快,使電纜承受太大的拉力而受到損傷,或?qū)е码娎|在水下懸空；防止作業(yè)船前進(jìn)速度太慢,電纜在海底打扭受到損傷。⑸對海纜的入水角嚴(yán)格控制在30°～60°之間,采用固定電纜入水角的方法來保證電纜入水角。電纜通過電纜導(dǎo)向板入水中,其入水角固定,一般為45°左右,敷設(shè)時不用再對電纜入水角做經(jīng)常性的檢查,主要在敷設(shè)前檢查電纜導(dǎo)向板的角度就可以保證電纜入水角符合要求。海底電纜施工過程中,還要注意海纜的埋設(shè)深度及路由軌跡。其深度可以通過傳感器來監(jiān)測,一般控制在設(shè)計深度的10%左右,絕對不允許電纜在水下懸空敷設(shè)。⑹控制路由軌跡,在安全方面有重要意義,主要是控制電纜與海上已建設(shè)施的相對位置,使之保持一定的距離,防止相互影響,造成一些安全隱患,另外也可以根據(jù)需要提前做好一些防護(hù)措施。海底電纜嚴(yán)禁交叉、重疊,相鄰的電纜應(yīng)保持足夠的安全距離,不宜小于平均最大水深的1.2倍；電纜與管道之間的不平距離不宜小于50m,受條件限制時最小不得小于15m。這些可以通過隨時檢查GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)顯示屏來得到保證。⑺在電纜施工過程中,必須有一