一种海缆打捞维修方法

技术领域

本发明涉及海缆维修领域，尤其涉及一种海缆打捞维修方法。

背景技术

海底海缆是用绝缘材料包裹的导线，敷设在海底及河流水下，用于电信传输。现代的海底海缆都是使用光纤作为材料，传输电话和互联网信号。全世界第一条海底海缆是1850年在英国和法国之间铺设的。中国的第一条海底海缆是在1988年完成，共有两条，一是福州川石岛与中国台湾沪尾(淡水)之间，长177海里另一条由中国 台南安平通往澎湖，长53海里。海缆在发生故障时，需要在水下作业，维修是极为不便；维修时，需要预测天气、开船、潜水、打捞、海缆沉放、海缆交接、试验检测等一系列操作，不仅工作量巨大，而且难度大，每一个环节都很重要，若其中一个环节出现偏差，有可能导致精心计划的维修工作以失败告终，需要重新选定一个时间再进行维修。现有的海缆维修，时间长，维修效率低。

发明内容

因此，针对上述的问题，本发明提出一种海缆打捞维修方法。其解决了海缆维修效率低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种海缆打捞维修方法，包括以下方法：

(1)新海缆打捞及铺设：

按照新海缆沉缆布置图及坐标，第一施工船抵达沉缆端头位置附近，四锚定位锚泊，潜水员入水找到新海缆端头，连接牵引钢缆，利用船尾绞车进行绞收，同时沿着海缆走向移动船舶，将海缆角度保持在5°-10°，海缆进入布缆机以后，绞车跟着继续绞收直到海缆进入电动转盘，继续盘缆回收到新海缆另一端完全出水，缆头留置小车后对海缆进水情况排查处理，光纤测试、绝缘测试、铅封；新海缆打捞的时候需要结合之前切割海缆后端头相位，提前准备新海缆的方向；

所述第一施工船右舷或左舷边缘设有潜水吊笼，所述第一船体甲板两侧均有围栏，所述第一施工船上设有布缆机、至少一个电动转盘，所述第一船体的甲板处设有至少一个弧板，以控制海缆最小弯曲半径，防止海缆过度弯曲而损伤；

(2)新海缆铺设：

第一施工船抛锚进点，抛锚时，在和海缆交叉锚的钢丝上绑上浮球；

(3)埋设犁投放：

海缆装入埋设犁腹部以后，关上门板，采用吊车将埋设犁缓缓吊入水中，搁置在海床面上，将埋设犁缓缓放置到海床上；

(4)海缆检测切断去潮铅封：

第四施工船搭载潜水员进入施工现场，潜水员水下将海缆在故障点位置附近切断，切割完成后立即将两侧海缆端头回收至甲板；海缆端头回收至甲板后，首先进行目测检查，如海缆内部进水严重则进行切除，直至无明显进水情况；再对海缆内部的阻水带进行检查，如阻水带膨胀则继续进行切除，直至阻水带完好；

海缆去潮后，对两侧海缆进行完好性复测，通过绝缘测试判断海缆绝缘性能是否完好，通过光纤检测判断海缆光纤是否完好，通过低压脉冲法进行海缆全长数据采集和异常波形判断，两侧海缆端头均需按照上述方式进行检测，若发现其中一项检测不合格，则继续回收海缆并对海缆进行切断、检测，直至以上检测均合格，合格后对切口处进行铅封处理，以防止水汽进入海缆内部；铅封后将两侧海缆端头通过卸扣先连接钢丝绳，再用吊绳与钢丝绳连接，另一端用浮标绑定飘于海面，将海缆端头放置于海床并对其位置进行信标记录；

(5)两艘平台船进点：第二施工船和第三施工船进点插腿，泥面标高为h1，淤泥层底标高为h2，桩腿的长度h≥h2+h0，h0为气隙高度；

第二施工船和第三施工船上设有船舶定位系统、吊钩系统、桩腿；

(6)海缆端头打捞、固定：

第四施工船通过打捞浮标分别将新海缆端头与旧缆端头拉至甲板后，再移动至第二施工船和第三施工船旁，第二施工船和第三施工船通过吊机将海缆端头从两侧的弧板吊装至自身甲板，在甲板面适当位置布设导向轮，利用甲板上卷扬机及甲板吊机辅助进行海缆的打捞、牵引，牵引过程实施监护，保证海缆打捞时平顺、不弯折；

先对海缆两端头进水情况进行检查，切除海缆两端头进水及打捞时受外力拖拽的海缆(每端切除约5-10m)，然后每端海缆再各拉25m左右上甲板，并将海缆端头送至海缆接头室，保证两段海缆平行且交叉7m左右，在平台甲板上固定海缆，需确保海缆在平台上不发生位移，海缆固定宜采用双重固定方式，即船只边缘及进入接头室外各固定一道，中间可以留有海缆缓冲余地，同时平台船上配有将海缆垫高0.5米的支架6-8个，并做好海缆在制作平台上的固定工作；

(7)硬接头制作：

光纤熔接前需对制作硬接头的两端海缆中光纤进行一次通断衰减检测，光纤熔接后、光缆接续盒放入壳体内及吊放入海后对所有光纤进行一次通断衰减检测，冲埋硬接头时，保证硬接头与海缆中轴线在一条直线上；海缆打捞至作业平台上后，进行光纤OTDR检验，光纤OTDR测试海缆的衰减指标和长度初步判断海缆完好无损，并且进行海缆的绝缘性能测试；

(8)铠装剥除：

海缆就位时，由于光纤接续的原因海缆需要交错7米，从工棚中间位置再往后剥离约7米的铠装，预留剥离后的铠装长度每端2米，剥除铠装分出端海缆预留交错1.5米长度后切除剩余部分；

(9)光纤熔接及机械保护：

中间接头制作完成后，先进行光缆接续及光缆接头盒安装(岸上进行在线OTDR测试)；在保证质量和安全的前提下，同步进行保护外壳的安装；保护外壳安装完成后，灌胶孔灌入聚氨酯胶水；

(10)海缆接头沉放：海缆硬接头经完工试验通过后，移除临时接头制作室，清空甲板，准备一个吊梁、吊带及卸扣；

将接头两端各30米左右的海缆用钢丝绳绑在上面，每5米用两种不同的颜色的油漆标记，专人看管，然后吊机使用多点吊具将接头和弯曲限制器吊起，以2-3米/分钟的速度以垂直路由方向趴臂，当左右两侧的钢丝绳受力以后慢慢放出，严禁海缆从甲板自由滑入海中，以免对接头及海缆形成冲击，然后将接头及海缆缓缓吊放入水，直至顺滑摆放到海床上，此过程中，吊机应始终保持钢丝微微向外，直到尼龙绳和钢丝都不受力，海缆呈“Ω”形状顶端垂直路由方向沉放入海底；

硬接头着床后，潜水员入水先观察硬接头在海床上的摆放是否平顺、海缆有无弯曲打扭，同时对端头附近水下海缆轨迹进行探摸及USBL信标打点，然后拆除吊具和绳索，回收上甲板；两组硬接头相隔距离需大于120米以上，防止两组硬接头互相干扰施工，并保证后续硬接头维修有足够的余量；

(11)海缆试验检测及保护：

两处接头施工均完成后，进行海缆交流耐压试验、光纤测试，试验及测试合格后将海上升压站内及海缆终端复位，最后择机对硬接头及裸露海床上的海缆进行冲埋，冲埋深度不少于2米，并记录海缆及接头的路由坐标及埋深。

进一步的：

弧板上海缆位置距离原海缆端头距离L，(L-L1)2≥(h0+h3+h4)+L2，L1为海缆甲板长度，L2为与原海缆的直线距离，h3为最高潮水深，h4为型深。

弧板上海缆位置距离新海缆端头距离L0，(L0-L1)2≥(h0+h3+h4)+L3，L1为海缆上甲板长度，L3为与新海缆的直线距离，h3为最高潮水深，h4为型深。

潜水吊笼边缘位置需与船体最外舷齐平。

所述围栏为高度2m的钢结构。

所述弧板后方海缆通道两侧焊接海缆固定缆桩，用于固定海缆。

硬接头包括220kV整体预制绝缘件中间接头、接头保护壳体、弯曲限制器，每个接头两端各一组弯曲限制器，硬接头总装完成后直径约1m，总长约27m，含两端各10m弯曲限制器。

吊梁12米的，20T以上承重，吊带10T以上承重，卸扣10T以上承重；所述吊梁顶部设有两个第一吊点，所述吊梁底部设有八个第二吊点。

埋设犁投放按照以下程序进行作业：

①设犁起吊放在小车中间位置；

②海缆装入埋设犁腹部，关上门板，移动船舶将海缆入水角控制在45°至60°之间，保证投放埋设犁时海缆的弯曲半径；

③吊起埋设犁，将小车向船头移动让出埋设犁入水空间；

④开启水泵，检查水泵压力；

⑤移动船舶同时放出海缆，将埋设犁缓缓放置到海床上；

⑥启动埋深监测系统；

⑦工船起锚，开始牵引敷埋作业。

中间接头包括多个小接头，多个小接头上下交错设置。

通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明采用四搜施工船进行检修，采用第一施工船对新海缆的打捞、切断铅封，采用自升式支腿平台船的第二施工船和第三施工船为主维修船，主要工作为两个海缆接头同时制作及沉放，第四施工船为辅助维修船，主要进行海缆切断及海缆打捞等工作，可分别同时进行准备工作，分工明确，工序环环相扣，能够准确的定位，提高了检修的精度，大大缩短了维修的时间，提高了维修的效率，防止气候变化导致维修的中止甚至失败；(1)新海缆打捞时，角度保持在5°-10°，防止新海缆弯曲较大发生损坏；(2)海缆交叉锚的钢丝上绑上浮球，以免摩擦海缆，抛锚避开已铺设的海缆路由；(3)埋设犁用于浅海海底开沟。它能在海底拖曳，犁出深0.7—1米的沟道，用来埋设海缆；(4)当第四施工船对旧海缆进行切断、检测、维修时，第二施工船和第三施工船可根据旧海缆切断的长度，进行位置调整；(5)第二施工船和第三施工船位置确定后，桩腿插入泥里进行固定，桩腿的长度不小于淤泥层底标高加上气隙高度，固定的更加稳定，便于维修人员的快速维修；(6)通过第四施工船，将旧海缆和新海缆两头分别移动至第二施工船和第三施工船上，在第二施工船和第三施工船上分别进行接头和检测；(7)对打捞后的旧海缆和新海缆进行检测，确保连接后不会发生故障；(8)海缆需要交错7米，预留交错1.5米长度，防止海缆长度不够，提高维修的顺利进行；海缆接头沉放时，采用吊梁、吊带及卸扣，使得海缆呈“Ω”形状顶端垂直路由方向沉放入海底，防止接头及海缆形成冲击，有利于海缆平放，防止海缆弯曲损坏。

进一步的，采用支腿船进行海缆抢修具有安全、高效、适应性强、成本低等优点：

(1)提高安全性：支腿船可以提供一个稳定的平台，使得抢修工作更加安全。在海上进行作业时，支腿船可以保持平衡，减少了因海浪和海风造成的船体晃动，从而降低了操作人员和设备的风险；

(2)提高效率：支腿船可以在海上进行长时间的作业，不需要返回岸边进行补给和维修。同时，支腿船上可以搭载各种维修设备和工具，可以快速进行抢修工作，从而提高了作业效率；

(3)适应复杂海洋环境：海缆故障通常发生在海底，需要在海洋环境中进行抢修。支腿船可以适应不同的海洋环境和天气条件，可以在海浪较大的情况下进行作业，提高了抢修的成功率；

(4)降低成本：采用支腿船进行海缆抢修可以减少人员和设备的运输成本，同时也可以减少抢修时间和人力成本。采用支腿船进行海缆抢修可以在复杂海况下减少抢修时间，减少因海缆受损造成的发电量损失，提高运营效率。

进一步的，通过公式(L-L1)2≥(h0+h3+h4)+L2，计算出海缆位置距离原海缆端头距离L，通过公式(L0-L1)2≥(h0+h3+h4)+L3，计算出弧板上海缆位置距离新海缆端头距离L0，有利于对两个平台船最佳位置的确定，防止维修后的海缆过长或过短，防止两个平台船的位置出现偏差，使得海缆沉放时能够水平放下，提高维修后海缆的质量，提高海缆的维修效率。

进一步的，潜水吊笼边缘位置需与船体最外舷齐平，保证吊笼下放时不磕碰船体。

进一步的，硬接头内设置弯曲限制器，能够增加连接后海缆的强度，防止海缆沉降时，硬接头处发生磨损甚至断裂。

进一步的，吊梁底部设有八个第二吊点，有利于海缆水平吊装。

进一步的，海缆入水角控制在45°至60°之间，保证埋设犁时海缆的弯曲半径，防止海缆的损坏。

附图说明

图1是第二施工船和第三施工船抛锚进点的结构示意图；

图2是第二施工船海缆牵引上甲板的结构示意图；

图3是新海缆和旧海缆交错的结构示意图；

图4是新海缆和旧海缆铠装剥离示意图；

图5是中间接头的结构示意图；

图6是中间接头的侧视简图；

图7是接头保护壳体的结构示意图；

图8是海缆维修后的结构示意图；

图9是吊梁的结构示意图；

图10是吊梁吊起海缆的结构示意图；

图11是海缆接头制作室的结构简图；

图12是接头制作室内部脚手架的结构简图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

参考图1至图12，本实施例提供一种海缆打捞维修方法，包括以下方法：

(1)新海缆打捞及铺设：

按照新海缆沉缆布置图及坐标，第一施工船抵达沉缆端头位置附近，四锚定位锚泊，潜水员入水找到新海缆端头，连接牵引钢缆，利用船尾绞车进行绞收，同时沿着海缆走向移动船舶，将海缆角度保持在5°-10°，海缆进入布缆机以后，绞车跟着继续绞收直到海缆进入电动转盘，继续盘缆回收到新海缆另一端完全出水，缆头留置小车后对海缆进水情况排查处理，光纤测试、绝缘测试、铅封；新海缆打捞的时候需要结合之前切割海缆后端头相位，提前准备新海缆的方向；

所述第一施工船右舷或左舷边缘设有潜水吊笼，潜水吊笼边缘位置需与船体最外舷齐平，所述第一船体甲板两侧均有围栏，所述围栏为高度2m的钢结构。所述第一施工船上设有布缆机、至少一个电动转盘，所述第一船体的甲板处设有至少一个弧板，所述弧板后方海缆通道两侧焊接海缆固定缆桩，用于固定海缆，以控制海缆最小弯曲半径，防止海缆过度弯曲而损伤；

(2)新海缆铺设：

第一施工船抛锚进点，抛锚时，在和海缆交叉锚的钢丝上绑上浮球；

(3)埋设犁投放：

海缆装入埋设犁腹部以后，关上门板，采用吊车将埋设犁缓缓吊入水中，搁置在海床面上，埋设犁投放按照以下程序进行作业：

①设犁起吊放在小车中间位置；

②海缆装入埋设犁腹部，关上门板，移动船舶将海缆入水角控制在45°至60°之间，保证投放埋设犁时海缆的弯曲半径；

③吊起埋设犁，将小车向船头移动让出埋设犁入水空间；

④开启水泵，检查水泵压力；

⑤移动船舶同时放出海缆，将埋设犁缓缓放置到海床上；

⑥启动埋深监测系统；

⑦工船起锚，开始牵引敷埋作业。

(4)海缆检测切断去潮铅封：

第四施工船搭载潜水员进入施工现场，潜水员水下将海缆在故障点位置附近切断，切割完成后立即将两侧海缆端头回收至甲板；海缆端头回收至甲板后，首先进行目测检查，如海缆内部进水严重则进行切除，直至无明显进水情况；再对海缆内部的阻水带进行检查，如阻水带膨胀则继续进行切除，直至阻水带完好。

海缆去潮后，对两侧海缆进行完好性复测，通过绝缘测试判断海缆绝缘性能是否完好，通过光纤检测判断海缆光纤是否完好，通过低压脉冲法进行海缆全长数据采集和异常波形判断，两侧海缆端头均需按照上述方式进行检测，若发现其中一项检测不合格，则继续回收海缆并对海缆进行切断、检测，直至以上检测均合格，合格后对切口处进行铅封处理，以防止水汽进入海缆内部；铅封后将两侧海缆端头通过卸扣先连接钢丝绳，再用吊绳与钢丝绳连接，另一端用浮标绑定飘于海面，将海缆端头放置于海床并对其位置进行信标记录。

(5)两艘平台船进点：第二施工船和第三施工船进点插腿，泥面标高为h1，淤泥层底标高为h2，桩腿的长度h≥h2+h0，h0为气隙高度。

第二施工船和第三施工船上设有船舶定位系统、吊钩系统、桩腿。如图1和图2，第二施工船1和第三施工船2位于海上，A点为海缆故障点，旧海缆3与新海缆4在接头制作室5内接头和检测。

弧板上海缆位置距离原海缆端头距离L，(L-L1)2≥(h0+h3+h4)+L2，L1为海缆甲板长度，L2为与原海缆的直线距离，h3为最高潮水深，h4为型深；弧板上海缆位置距离新海缆端头距离L0，(L0-L1)2≥(h0+h3+h4)+L3，L1为海缆上甲板长度，L3为与新海缆的直线距离，h3为最高潮水深，h4为型深。

如图11和图12，接头制作室8采用帐篷加脚手架构建组成，采用油布搭建类似简易房式接头制作室，并具备一定的抗风防水能力。根据保护外壳及内部中间接头布置方式，为保证安装，接头制作室内部长*宽*高至少为8m*4m*2m，在接头制作室内部使用钢管+卡子设置1个脚手架81，放置在接头安装区域的正上方，以便在安装过程中使用葫芦吊卸/移动海缆/接头；脚手架尺寸：长度6m，高度2m，宽度为4m，脚手架的上部横担可承受250kg的下坠力，接头制作室作为安装洁净室，要求地面清洁，安装前必须使用吸尘器清扫洁净室内部，确保无尘埃，(接头制作室内部地面铺一层地板革，如此将很大程度避免由于人员走动导致地面的灰尘的再次产生)，接头制作室开窗两侧长边每侧开2-3个窗子82，以便接头制作室内部透光，接头制作室顶部安置6-9支日光灯管(或者至少需准备5盏150-200瓦的施工照明灯，以及备用灯泡若干)，以便照明；防潮、防风、防尘、恒温：需安装空调、净化机和除湿机等，使接头室环境指标达到如下要求：温度10-35℃，相对湿度＜80％。(设置温湿度表进行检测)，接头制作室内顶部安装一根径向钢梁，可用于挂葫芦和吊带(荷载3t)，以方便架起海缆，移动配件等，室内电源供给：需单独1条220V的电源线供中间接头施工专用(5kW)。

(6)海缆端头打捞、固定：

第四施工船通过打捞浮标分别将新海缆端头与旧缆端头拉至甲板后，再移动至第二施工船和第三施工船旁，第二施工船和第三施工船通过吊机将海缆端头从两侧的弧板吊装至自身甲板，在甲板面适当位置布设导向轮，利用甲板上卷扬机及甲板吊机辅助进行海缆的打捞、牵引，牵引过程实施监护，保证海缆打捞时平顺、不弯折。

先对海缆两端头进水情况进行检查，切除海缆两端头进水及打捞时受外力拖拽的海缆(每端切除约5-10m)，然后每端海缆再各拉25m左右上甲板，并将海缆端头送至海缆接头室，如图3，保证两段海缆平行且交叉7m左右，在平台甲板上固定海缆，需确保海缆在平台上不发生位移，海缆固定宜采用双重固定方式，即船只边缘及进入接头室外各固定一道，中间可以留有海缆缓冲余地，同时平台船上配有将海缆垫高0.5米的支架6-8个，并做好海缆在制作平台上的固定工作。

(7)硬接头制作：

光纤熔接前需对制作硬接头的两端海缆中光纤进行一次通断衰减检测，光纤熔接后、光缆接续盒放入壳体内及吊放入海后对所有光纤进行一次通断衰减检测，冲埋硬接头时，保证硬接头与海缆中轴线在一条直线上；海缆打捞至作业平台上后，进行光纤OTDR检验，光纤OTDR测试海缆的衰减指标和长度初步判断海缆完好无损，并且进行海缆的绝缘性能测试；如图3至图8，硬接头6包括220kV整体预制绝缘件中间接头61、接头保护壳体62、弯曲限制器63，每个接头两端各一组弯曲限制器63，接头保护壳体62上设有两个灌胶孔64，硬接头总装完成后直径约1m，总长约27m，含两端各10m弯曲限制器，中间接头包括多个小接头，多个小接头上下交错设置。

接头保护壳体外径为1m，弯曲限制器外径为0.56m，通常接头保护壳体的外径不小于0.8m，弯曲限制器外径不小于0.5m。这种结构，海缆吊起和沉降时，不会过渡弯曲，防止海缆损坏。

(8)铠装剥除：

如图3至图8，海缆就位时，由于光纤接续的原因海缆需要交错7米，从工棚中间位置再往后剥离约7米的铠装，预留剥离后的铠装长度每端2米，剥除铠装分出端海缆预留交错1.5米长度后切除剩余部分。

(9)光纤熔接及机械保护：

中间接头制作完成后，先进行光缆接续及光缆接头盒安装(岸上进行在线OTDR测试)；在保证质量和安全的前提下，同步进行保护外壳的安装；保护外壳安装完成后，灌胶孔64灌入聚氨酯胶水(双组份胶水，需要搅拌)。

(10)海缆接头沉放：海缆硬接头经完工试验通过后，移除临时接头制作室，清空甲板，如图8至图10，准备一个吊梁7、吊带70及卸扣；

吊梁12米的，20T以上承重，吊带10T以上承重，卸扣10T以上承重；所述吊梁顶部设有两个第一吊点71，两个第一吊点71中心对称间距6米，每个可承重至少20T，所述吊梁底部设有八个第二吊点72，第二吊点72中心对称，两端第二吊点间距2米，其余第二吊点间距1.5米，每个可承重至少10T。中间四个第二吊点连接接头保护壳体，位于两侧的其他第二吊点连接弯曲限制器。

将接头两端各30米左右的海缆用钢丝绳绑在上面，每5米用两种不同的颜色的油漆标记，专人看管，然后吊机使用多点吊具将接头和弯曲限制器吊起，以2-3米/分钟的速度以垂直路由方向趴臂，当左右两侧的钢丝绳受力以后慢慢放出，严禁海缆从甲板自由滑入海中，以免对接头及海缆形成冲击，然后将接头及海缆缓缓吊放入水，直至顺滑摆放到海床上，此过程中，吊机应始终保持钢丝微微向外，直到尼龙绳和钢丝都不受力，海缆呈“Ω”形状顶端垂直路由方向沉放入海底；

硬接头着床后，潜水员入水先观察硬接头在海床上的摆放是否平顺、海缆有无弯曲打扭，同时对端头附近水下海缆轨迹进行探摸及USBL信标打点，然后拆除吊具和绳索，回收上甲板；两组硬接头相隔距离需大于120米以上，防止两组硬接头互相干扰施工，并保证后续硬接头维修有足够的余量；

(11)海缆试验检测及保护：

两处接头施工均完成后，进行海缆交流耐压试验、光纤测试，试验及测试合格后将海上升压站内及海缆终端复位，最后择机对硬接头及裸露海床上的海缆进行冲埋，冲埋深度不少于2米，并记录海缆及接头的路由坐标及埋深。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。