秦皇島電纜鋪設工程3.5米埋深技術分析
航海技術
作者：楊文 周東榮 彭忠衛 範傑
摘要：介紹一種電纜埋設施工技術，它突破傳統電纜一次埋深不大於2.5m的極限，借助拖曳接觸式大流量埋設機，將電纜一次埋深深度提高至3.5m以上，為海上油田管纜的安全運行提供了有力保障。
關鍵詞：電纜 深埋 接觸式 絞錨 拖曳
0 引言
秦皇島32-6電纜鋪設工程是國內電纜埋深技術的一次重大進步，采用新研製的拖曳接觸式、大流量、高揚程埋設機，經過前期充分準備並進行實地海試，驗證埋設機滿足一次埋深到位的要求後，再按照絞錨移船、邊埋邊鋪的作業方式，將電纜一次埋設達到埋深3.5m。本文介紹的就是電纜埋設機通過海試驗證，將電纜一次埋設到位的電纜埋設施工技術。
1 技術背景及設計思路
秦皇島電纜鋪設工程主要工作內容是秦皇島32-6WHPG平台至秦皇島32-6CEPJ平台約6.4km電纜鋪設。秦皇島32-6 油田位於渤海中部海域，西距南堡 35-2 油田約 20km，西北距京塘港約 20km，油田範圍內年平均水深約 20m。
電纜項目埋深涉及的路由地質主要分為2層，Ⅰ層為非常軟到軟的褐灰色粉質黏土，設計不排水抗剪強度一般為4～20kPa，最大為50kPa，層底埋深一般在1.3～1.8m。Ⅱ層為鬆散到中密實的砂性土層，設計不排水抗剪強度一般為20～40kPa，其中部分井位達到57kPa～100kPa。施工海域為不規則半日潮，最高天文潮位為2.01 m，最低天文潮位為 0.28 m；表、底層的最大可能潮流流速分別為68.5 cm/s、51.5cm/s，潮流方向依次為67度、75度。電纜外徑約為139.3mm，鋪設時最小彎曲半徑為2 780mm。
本項目電纜路由大部分處於油田禁航區的邊界，並靠近貨船錨地，為降低貨船拋錨損壞電纜的風險，需要將電纜埋深至少3.5m。由於目前國內尚無一次埋深達到3.5m的埋纜施工先例，業主方經過多次討論協商，綜合施工安全、經濟效益和社會影響等因素，淘汰了預挖溝後鋪電纜、先鋪電纜後挖溝、航道疏浚等諸多方案，選擇了邊鋪邊埋的施工方案。但邊鋪邊埋的施工方案需要新研製建造一台拖曳接觸式、大流量、高揚程埋設機，且要求進行實地海試以驗證埋設機滿足要求，好在前期準備時間較為寬裕，並通過論證該作業方式安全經濟可行，也為今後推廣深埋電纜提供了技術依據和工程案例。
秦皇島電纜鋪設工程的邊鋪邊埋作業方式可以簡述為：2500t浮吊船大力號作為施工母船，其現場抗風能力較強，滿足電纜需連續鋪設完成的作業要求，再配備新研製的埋設機，由1艘拖輪和2艘拋錨艇協助起拋錨作業，按照施工方案進行絞錨移船、邊鋪邊埋、一次埋深到位的作業方式，完成6.4km電纜鋪設作業。
本施工技術較之傳統電纜施工，有如下特點：
1）大力號配備埋設機采用邊鋪邊埋作業方式，比預挖溝、後挖溝、疏浚等方案更經濟，作業效率高，安全隱患低；
2）埋設機噴衝臂角度為40度時，噴衝臂端部的導纜槽出口距離滑靴高度為3.8m，即保證噴衝臂角度為40度時，滿足本項目埋設深度3.5m的要求，一遍達到埋深要求；
3）大力號拋8點錨泊進行電纜鋪設作業，采用邊挖溝邊移錨的絞錨移船、橫向移船前進方式，由2艘拋錨艇和1艘拖輪協助作業；
4）大力號船體抗風性能優越，若在鋪設過程中遭遇極端惡劣天氣，可以停止埋設進行現場抗風，以滿足電纜鋪設的不可中斷性；
5）埋設機設置信標，實時監控埋設機的位置，若發現埋設機位置與設計路由有偏差，及時進行糾偏；
6）埋設機配備橫傾、縱傾姿態儀，拖曳纜繩配備張力監控裝置，以實時監控埋設機的姿態和拖曳張力，保障埋設機姿態和行進速度在設計範圍內，使埋設質量滿足要求。
盡管優點明顯，但此施工技術關鍵在於埋設機的性能是否能達到設計要求，難點在於無此類深埋電纜作業的施工先例。所以在施工前，必須進行埋設機海試，以驗證埋設機的性能是否滿足要求。下文將描述埋設機海試過程，並根據秦皇島項目的施工實際，來介紹邊鋪邊埋進行深埋電纜的施工過程，以及電纜鋪設過程中主要的應急保障措施。
2 埋設機海試過程
在埋設機完成建造和陸地調試後，調遣一艘工程船（聯合正力）專門進行埋設機的實地海試，海試地點選擇在電纜鋪設路由附近適當位置。海試過程如下：
●開啟監控係統，電纜埋設機起吊下水，本體下放直至完全坐底。下放位置在DGPS和信標的定位下就位於路由起始點，檢查係統狀態；
●逐漸下放噴衝臂，檢查相關參數，檢測內容：拖曳力、噴衝臂角度、噴衝壓力等；
●海試母船在定位係統的指引下，通過緩慢的收絞錨纜移動海試母船位置，同時放鬆起吊吊索，觀察拖曳鋼纜受力情況並進行調整，確保受力均勻；