海上风电项目电缆敷设施工方案

海上风电项目电缆敷设施工方案工程概述图9.1地理位置接线图本工程电缆主要连接风机与风机之间、风机与海上升压站之间、海上升压站与陆地电网之间，江苏滨海海上风电场的场内集电线路采用35/220kV海底电缆，总长252.1km。电缆敷设区段划分本工程电缆主要连接风机与风机之间、风机与海上升压站之间、海上升压站与陆地电网之间，工程场址海域海床表层土为粉砂沉积土，陆上部分为滩涂和浅滩。根据锚重与投砂土层深度的关系，电缆敷设深度选择为泥面2.0m以下。根据电缆敷设区域海洋环境的不同，可将电缆敷设区分为以下两个主要区域进行：1）升压站至陆上登陆点所经过的浅水与滩涂区域；2）各风机之间、风机与升压站和升压站与滩涂登陆点之间所经过的近海区域。设备配置表表9.1主要施工船机配置表序号设备名称单位数量用途备注1铺缆船艘2敷设电缆自有（改造）2两栖挖掘机台4浅水滩涂地区域挖沟及回填自有3两栖运输车台2浅水及滩涂区域电缆运输及敷设2011年2月下线4200t汽车起重机台1电缆装车自有5抛锚艇艘2施工船抛锚自有62000HP拖轮艘2拖运施工船自有7交通艇艘5接送施工人员自有8起重船艘1电缆装船自有国内生产的两栖挖掘机可在直接在滩涂地区行驶，具备漂浮能力，可在无水和漂浮状态进行挖掘作业。XX电气专为潮间带区域风电建设开发的两栖运输车具备运输能力大、接地比压低、具备漂浮能力的特点。当水深小于2.5m时，设备可直接在滩涂地区行驶。当大潮水深大于3m时，设备可下锚漂浮。图9.2国产两栖挖掘机图9.3两栖运输车升压站与陆上登陆点之间的浅水与滩涂区域施工根据不同水深采用不同的施工设备的方案，进行区域划分并采用不同的施工方案。1）落潮后水深小于3m的区域采用挖掘机进行挖沟和回填。两栖挖掘机可在直接在滩涂地区行驶，具备漂浮能力，可在无水和漂浮状态进行挖掘作业。采用改造后的两栖运输车进行电缆的运输和敷设。两栖运输车可直接在滩涂区域行驶，并具备漂浮能力，运输能力大，可具备改造后进行电缆运输。电缆敷设前，采用两栖挖掘机对电缆路由进行清扫工作。两栖挖掘机挖沟后，由两栖运输车的卷扬牵引电缆，牵引电缆的过程中引绳必须保持一定的张力和牵引速度，并对牵引张力进行监测。电缆沉入沟底后由两栖挖掘机进行回填施工。2）两栖施工设备与铺缆船施工的过渡区域（落潮后水深3m~5m）落潮后水深大于3m的区域由铺缆船进行电缆施工。电缆敷设前，应对预定固定光缆路由进行扫海操作。由铺缆船首拖扫海锚具，沿设计路由按规定的扫海速度，清除路由上特别是要求埋设段上，海床表层的废物及障碍，如与路由交越的钢缆或绳索，路由调查中提出的不明反应物，以及其它有可能阻碍埋设施工的进行。扫海范围不包括已知的海底管线区域，防止造成意外损坏。①施工船航行至预设登陆点，电缆由光缆仓通过退扭架及电缆通道进入埋设犁后，系套筒后将钢绳传送至登陆滩涂。岸上配合人员接收电缆及牵引绳，使用浮球登陆法进行登陆。牵引过程中牵引绳必须保持张力，张力将被连续监测，且尽可能保持牵引速度均匀。当缆端到达牵引机械处后，牵引速度将被减慢但不停止直到陆上电缆足够满足连续使用。剩余电缆被盘八字圈后固定在岸滩上，同时设置地锚。②电缆埋设登陆完成后，施工船在甲板上完成3.5米埋设犁的最后调试。由于工程路由较长，需分段敷设主牵引钢缆，主牵引钢索由1号铺缆船释放并通过船上主锚机进行控制。敷设主牵引钢缆时利用DGPS定位，在距光缆始端登陆点5000米处抛设主牵引锚，再由锚艇沿路由布放牵引钢缆，牵引钢缆与施工船上的鼓轮布缆机相联接。施工时当完成5000米光缆敷埋时，采用同样的施工方法进行主牵引钢缆的敷埋施工。牵引钢缆铺设时采用DGPS定位系统，牵引钢缆的铺设精度控制在（±5m）范围内。牵引钢缆准备完毕后，埋设犁被A字架投放入水中，在海底就位。施工船确保入水光缆保持较为合理的状态，牵引机逐步放出光缆并保持合适的张力，同时调整埋设犁牵引钢索及脐带电缆的长度，使施工船和埋设犁之间的距离达到最佳值。当埋设犁开始移动时，通过船上监控设备控制其犁刀位置，高压水泵埋设臂开始工作切入河床。逐步调整埋设深度，直至标值，放出光缆，光缆的接地点应提前于埋设犁。当埋设犁，完成调整至要求的埋设深度，开始绞锚沿设定路由前进，通过DGPS进行定位，控制船位不偏离设计路由。在牵引机的控制下，光缆由电缆池通过退纽架进入埋设犁由电缆滑道和入水口放出。放出的光缆长度应与船只向前移动相适应以保证光缆沿敷设计划正确实施。其中相关的释放及控制通过埋设犁埋设控制软件来实施。项目经理将据反馈来的信息，随时进行控制调节，可调节牵引机上的光缆张力，保证埋设犁上的残余张力尽可能小，满足光缆的技术要求，或随水深变化随时调整埋设犁和施工船之间的距离。在光缆埋设作业过程中，埋设犁上的各类信号通过脐带电缆传回控制室，保证光缆被埋至预定深度。施工过程中施工船位控制由施工船转推进器和2000HP全回转拖轮进行辅助控制，以实现对横向流的控制。在电缆敷设过程中，要严格控制施工作业船舶的前进速度，这要依据敷设电缆的速度而定。因为敷设电缆的速度是一定的，作业船前进速度太快，会使电缆承受太大的拉力而受到损伤，另外可能导致电缆在水下悬空；作业船前进速度太慢，电缆可能在海底打扭，也容易受到损伤。深水区域施工电缆敷设前，在施工前，应对预定固定光缆路由进行扫海操作。由铺缆船首拖扫海锚具，沿设计路由按规定的扫海速度，清除路由上特别是要求埋设段上，海床表层的废物及障碍，如与路由交越的钢缆或绳索，路由调查中提出的不明反应物，以及其它有可能阻碍埋设施工的进行。由于工程路由较长，需分段敷设主牵引钢缆，主牵引钢索由铺缆船释放并通过船上主锚机进行控制。敷设主牵引钢缆时利用DGPS定位，在距光缆始端登陆点5000米处抛设主牵引锚，再由锚艇沿路由布放牵引钢缆，牵引钢缆与施工船上的鼓轮布缆机相联接。施工时当完成5000米光缆敷埋时，采用同样的施工方法进行主牵引钢缆的敷埋施工。牵引钢缆铺设时采用DGPS定位系统，牵引钢缆的铺设精度控制在（±5m）范围内。牵引钢缆准备完毕后，埋设犁被A字架投放入水中，在海底就位。施工船确保入水光缆保持较为合理的状态，牵引机逐步放出光缆并保持合适的张力，同时调整埋设犁牵引钢索及脐带电缆的长度，使施工船和埋设犁之间的距离达到最佳值。当埋设犁开始移动时，通过船上监控设备控制其犁刀位置，高压水泵埋设臂开始工作切入河床。逐步调整埋设深度，直至标值，放出光缆，光缆的接地点应提前于埋设犁。当埋设犁，完成调整至要求的埋设深度，开始绞锚沿设定路由前进，通过DGPS进行定位，控制船位不偏离设计路由。在牵引机的控制下，光缆由电缆池通过退纽架进入埋设犁由电缆滑道和入水口放出。放出的光缆长度应与船只向前移动相适应以保证光缆沿敷设计划正确实施。其中相关的释放及控制通过埋设犁埋设控制软件来实施。项目经理将据反馈来的信息，随时进行控制调节，可调节牵引机上的光缆张力，保证埋设犁上的残余张力尽可能小，满足光缆的技术要求，或随水深变化随时调整埋设犁和施工船之间的距离。在光缆埋设作业过程中，埋设犁上的各类信号通过脐带电缆传回控制室，保证光缆被埋至预定深度。施工过程中施工船位控制由施工船转推进器和2000HP全回转拖轮进行辅助控制，以实现对横向流的控制。在电缆敷设过程中，要严格控制施工作业船舶的前进速度，一般为3~5m/min,这要依据敷设电缆的速度而定。因为敷设电缆的速度是一定的，作业船前进速度太快，会使电缆承受太大的拉力而受到损伤,另外可能导致电缆在水下悬空；作业船前进速度太慢，电缆可能在海底打扭,也容易受到损伤。风机平台与升压站平台登陆施工船埋设施工至风力发电机平台前，平台登陆人员应已完成必要的引机械和人员的配置。施工船到达工作区域后，将沿设计路由靠近登陆点。施工船到达指定位置后，埋设犁停止工作，埋设犁臂回收。靠近风机和升压站50m范围内的电缆铺设由潜水员配合采用高压水冲泥。施工过程中要防止电缆在水下电缆保护管入口处打折或打扭，防止电缆在向上提升时受到损伤。电缆登平台作业完成后要做好电缆绑扎固定工作，特别是电缆进入保护管入口处的定位卡子和电缆保护管出口处固定卡子的安装,防止电缆在运行中长时间受力，造成不应有的伤害。当然还要事先计算出电缆登平台的长度，防止电缆预留长度不够。电缆登平台作业完成后,要进行电缆连接端子的制作工作。这项工作的重点是要控制制作电缆头的施工工艺和注意天气状况。要注意检查操作者的工作水平能事符合要求,是否具有相应的操作资质证书。在制作电缆头时,特别是高压电缆头,要求空气比较干燥时才可以进行,在天气比较潮湿的情况下,特别在大雾天气不允许进行电缆端子的制作工作,要先将电缆头密封好,等天气好转,满足相应标准规范安全要求时再来进行该项工作。电缆接线端子电气连接要良好,接地电阻要满足相应规范要求。海底电缆登陆方案对海底电缆而言，泥质和砂质海岸都是理想的登陆点，一般还要登陆点附近避开锚地，尤其大型船舶锚地。滨海港港界内地质条件满足登陆要求。施工船航行到预设登陆点，电缆由光缆仓退扭架及电缆通道进入埋设梨后，系套筒后将钢丝绳传送至登陆滩涂。岸上配合人员接收电缆及牵引绳，使用浮球登陆法进行登陆。牵引过程中牵引绳保持张力，张力将被连续监测，且尽可能保持牵引速度均匀。当缆端到达牵引机械处后，牵引速度减慢但不停止直到陆上电缆足够满足接续使用。剩余电缆被盘八字圈后固定在岸滩上，同时设置地锚。登陆完成后，施工船在甲板上完成埋设犁的最后调试，开始电缆埋设。海底电缆穿堤方案由于220kV变电站位于海堤内陆地上，海上风机的35kV海缆需要穿越海堤连接到变电站，为此初步拟定顶管方案和破堤开挖两个方案。（1）穿堤平面布置按照《海籍调查规范》中“以电缆管道外缘线向两侧外扩10m距离为界”的规定，海底电缆使用海域为504.2万m2。据此确定海缆登陆和穿堤位置。同时根据220kV变电站的规划选点位置，确定海缆登陆以后的走向。有四组电缆穿堤防，考虑若电缆相距太近，其散热的相互影响会降低载流量，因此，电缆间距设为2m。（2）顶管穿堤方案海缆需要穿越的堤防为一线大堤，防洪要求较高，应尽量减小海缆穿堤对大堤防洪安全和正常运行的不利影响。因此，考虑采用定向钻机开挖方案。在变电站内设置电缆转换井，利用定向钻工法进行非开挖施工，成孔后通过回拖，埋设4根电缆保护管，然后通过保护管将电缆穿出。非开挖方案要考虑保护管内漏水和管外壁渗水对堤防防洪的影响。由于电缆与保护管之间存在间隙，外海水沿着保护管倒灌到堤内，为此，采取必要的防水措施，并将保护管在电缆转换井的入口保护管内填充相应的止水材料进行防水，并将保护管在电缆转换井处上翻到高于200年一遇潮水位后下弯至一定高程穿出电缆转换井，同时电缆转换井顶面高程设为高于200年一遇洪水位,防止管接头漏水导致海水倒灌淹没变电站。由于电缆保护管直径比较小，通过管内埋设注浆管对管外壁土体进行接触灌浆施工比较困难，而通过堤顶钻孔注浆效果很难保证，因此，采用足够大的管埋深，确保当保护管外壁与土体脱开形成渗漏通道时，保护管上部的上覆土能够有效地防止流土产生。堤防内侧坡角处电缆导管埋深要根据在200年一遇高潮位时，渗透稳定安全系数计算。同时为加大渗径，在堤防内侧坡角及堤防外侧绿化护坡的混凝土埂外侧各设置一道水泥土搅拌墙，尺寸根据现场情况经过计算而定。考虑到电缆上升和转弯要求，电缆转换顶尺寸设置要合理，电缆转换井顶部设进入孔。由于电缆保护管直径比较小，且埋深较大，顶管方案施工期间对堤防沉降和稳定的影响比较小，故推荐选择此方案。由于本电缆直径大，重量较重，使得施工时回施电缆的难度增加，由于电缆接入转换井前存在一个弯曲段，更增加了施工的难度，为提高工作效率减少弯曲段回施对电缆的损伤，采取对该弯曲段明挖直埋的方式进行覆缆。此外，由于海上敷缆船吃水较深，当铺缆船到达距外堤角约一公里处将无法继续敷缆，为完成从外堤角以外一公里段的海缆敷设工作采用以下两种方式：A、采用人工开挖；B、采用定向钻直接钻至外堤角约一公里处。采用人工开挖方式时定向钻的钻进长度约120m,采用定向钻钻至堤外约一公里处的钻进长度1120m。为节约施工成本，选用人工开挖完成外堤角以处一公里段的海缆敷设工作。（3）破堤开挖方案该方案为拆除一段大约10m宽的堤防路面、防浪墙和相应的护坡，通过明挖埋设电缆保护管，覆土后在管外侧进行接触灌浆，然后将堤防恢复重建。为防止海水通过保护管倒灌，保护管底部最高高程设置高于200年一遇潮水位。电缆穿越堤防后，通过电缆沟进入变电站。破堤开挖方案对堤防影响大，故不推荐选择此方案。穿堤方案选用开挖方式还是采用非开挖顶管方式要报海塘管理部门批准。施工注意事项①电缆敷设由于要一次性不间断进行，所以要充分考虑气象因素，施工前若干天，须收集气象水文资料，确定未来若干天内气象水文适宜施工作业。②在电缆埋设前，在预定路由附近，进行敷设的模拟试验，取得第一手资料。③在电缆埋设阶段，抛锚艇靠在施工船旁，随时辅助施工船控制大于2.5节的横流。④遇突发性事件，如机械故障，由拖轮将其在海中定位或抛锚定位，排除故障后继续施工。⑤突遇强风天气（风力大于6级小于8级），施工船将开沟犁提出泥面，施工船顺风前进，将电缆直接释放到水中，待天气转好后进行电缆的回收和敷设。⑥突遇不可抗飓风，则将电缆切断后，放浮标入水，待天气好转后进行电缆的接续和敷设。⑦考虑适用全回转拖轮做急流时应急拖轮。⑧在穿越已有电缆、管线前，及时与已有电缆、管线的产权单位沟通，确定跨线方案，减少对其影响。质量安全保证措施⑴海底电缆做外观检验及电缆绝缘电阻测试,对出厂资料进行检查,在认为有必要时还要做电压试验,确保待敷设电缆的质量能满足安全技术要求；⑵对施工用机具和各种仪器仪表进行检查,检查机具是否合格，检查仪器仪表是否已经校对,有的仪器还必须有相关资质单位出具的检定证书,以保证施工作业中采集的各类数据的准确性。⑶在电缆敷设过程中,严格按照已批准的施工组织设计及施工工艺,对敷设过程通过旁站、巡视等手段对电缆敷设的各项参数进行控制性检验(如埋深、轨迹等),使其在允许的偏差范围之内。⑷在电缆敷设过程中,依据敷设电缆的速度严格控制施工作业船舶的前进速度。防止作业船前进速度太快,使电缆承受太大的拉力而受到损伤,或导致电缆在水下悬空；防止作业船前进速度太慢,电缆在海底打扭受到损伤。⑸对海缆的入水角严格控制在30°～60°之间,采用固定电缆入水角的方法来保证电缆入水角。电缆通过电缆导向板入水中,其入水角固定,一般为45°左右,敷设时不用再对电缆入水角做经常性的检查,主要在敷设前检查电缆导向板的角度就可以保证电缆入水角符合要求。海底电缆施工过程中,还要注意海缆的埋设深度及路由轨迹。其深度可以通过传感器来监测,一般控制在设计深度的10%左右,绝对不允许电缆在水下悬空敷设。⑹控制路由轨迹,在安全方面有重要意义,主要是控制电缆与海上已建设施的相对位置,使之保持一定的距离,防止相互影响,造成一些安全隐患,另外也可以根据需要提前做好一些防护措施。海底电缆严禁交叉、重叠,相邻的电缆应保持足够的安全距离,不宜小于平均最大水深的1.2倍；电缆与管道之间的不平距离不宜小于50m,受条件限制时最小不得小于15m。这些可以通过随时检查GPS卫星定位系统显示屏来得到保证。⑺在电缆施工过程中,必须有一