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摘要：部分在建长输管道通常会穿越不具备定向钻施工的地质复杂的河流、水塘等水网地段，对穿越段的管道及光缆保护增加了难度。本文通过海缆水下开挖敷设穿越大型河流的成功案例，总结了较好的施工理论和方法，对其它类似工程提供了参考。
关键词：海缆;水下开挖;大型河流
一、工程概况
某管道工程在广东省湛江市定向钻穿越九洲江。该河流水面宽度约340m，深度1.5m-4.5m，属大型河流。定向钻穿越施工完成后，因九洲江河床溶洞多、裂隙发育等地质条件差，原光缆出现断芯问题。经专家论证，建议对该穿越段采用水下开挖方式重新敷设一条光缆。通过现场实地勘察测量，综合江底河床落差、水下孤石绕行等因素，拟定敷设海缆长度为400m。考虑到江底地形情况及水流冲击对光缆的影响，光缆采用铠装钢丝保护的双铠海底光缆。
二、地质情况
穿越区域属河谷-平坝地貌单元，穿越段河床两侧地形平坦开阔，起伏较小。河床地质主要为粗-砾砂、淤泥质土、砂夹粘土、粉质粘土、粘土夹卵砾石和砂夹卵砾石等，下伏基岩为泥质灰岩、灰岩。
由于穿越段九洲江的河道内曾经有过挖采砂采石历史，在河床上形成线状或面状采砂坑，一方面使水流运动明显加速，另一方面造成河床堆积表层的厚度分布极不规律，变化较大，导致河床的冲刷作用增强，对河床的稳定不利。
三、施工思路
本次九洲江海缆敷设江底拟采用浅埋法敷设，埋深不低于0.8m。每隔3米安装配重块（每组10kg）稳固，由潜水员进行水下安装。江底海缆加装完配重块后，潜水员在水下沿海缆 开挖“人字形”沟槽，海缆就位后，人工水下回填。回填后潜水员再沿海缆敷设线路探摸检查一遍，确保无大角度弯折和埋深不足等情况。为避免江底水流冲刷力过大导致海缆被冲刷移位，在江底每隔30米采用夯加固桩锚固。
四、施工方案
4.1优化海缆敷设路径
由潛水员进行水下探摸，进行海缆敷设路径、水深及地质情况勘测，确认江底情况，如有孤石、断崖等不利地质，实施绕行，并做好标记。积极与有关管理部门沟通，结合规划及部门意见，最终确定海缆敷设的最佳路径方案。
4.2测量放线
测量放线时，应根据本工程海缆穿越控制桩及线路定位桩坐标点，引出相应坐标点。为便于水上船只在作业时不偏离中心轴线，测量人员用1m长φ100mm圆木桩喷涂成红色敲入土中标记中轴线。现场采用3m长竹竿插红旗设置导标，拉紧一条钢绳用于江面施工时作为参照线，对有偏移位置单独设置黄色导标。
4.3卷扬机固定与钢丝绳选用
卷扬机设置在九洲江西岸边，预先采用C30混凝土和地脚螺栓制作固定底座，底座长宽高分别为3m×3m×1.8m。为防止卷扬机钢丝绳崩断伤人，在岸边设置环形卡环套住钢丝绳。卷扬机钢丝绳安全系数考虑5，过江海缆长度取350m，海缆自重每米5.7kg，江底泥沙摩擦系数取0.02。计算拖缆时钢丝绳承重约为2.03t，钢丝绳直径取12.5mm。
海缆盘采用角钢和钢管焊接制作，在盘中心轴上加装两个轴承。为防止海缆盘向卷扬机方向倾倒，朝向卷扬机一侧的斜撑应做长，另一侧用地锚固定。
4.4船只适航、清障
准备工作就绪后，工作船只沿既定路由进行适航，进一步校对海缆敷设路由。安排专业技术人员和潜水员配合对海缆敷设路由进一步勘测校对，两岸及江面上敷设路由每5米作为一个定位点，共测点70个，精确确定坐标，保证海缆敷设精度和准确性。清理施工区域障碍物。包括堤坝两侧的杂草、树木清扫，江底的废旧线缆、渔业用具等障碍物清理打捞。
4.5河岸两端登陆点预挖沟施工
为了避免海缆在下水和登岸时弯折挠度过大造成内部光缆受损，在河岸两端登陆点使用长臂挖掘机加人工配合方式开挖海缆敷设沟，确保海缆从江底缓敷至两岸的陆地上，避免大角度弯折损伤光缆。
4.6江底海缆敷设
（1）展放主牵引钢丝绳，利用卷扬机牵引海缆过江敷设。按照两岸定好的路由，将海缆盘固定在东岸，西岸卷扬机的钢丝绳利用工作船全部展放至东岸，即与海缆头固定连接处往后留180米钢丝绳的余量备用。
（2）海缆头与钢丝绳固定好后卷扬机开始回拖海缆，回拖60米后再将钢丝绳与海缆进行固定连接，以此类推固定三段共计180米。卷扬机将海缆头牵引至西岸后，解开第一个卡箍，用吊车在护岸大坝上继续将海缆向西岸侧的光缆接头位置牵引，同时卷扬机利用第二个卡箍继续牵引海缆，如此依次将海缆回拖完毕。钢丝绳牵引海缆时的卡扣制作方法如下图所示：
（3）西岸海缆敷设就位后，进行江底海缆安装配重块，人工水下开挖沟槽及海缆埋设。江底海缆埋设完成后，东岸的海缆继续用吊车牵引敷设铺过东岸大坝，继续敷设至线路光缆接头位置。
4.7江底海缆加配重块
海缆牵引就位后由潜水员水下检查就位情况，如发现有偏差，要重新调整就位，可采用牵引绳配合工作船将海缆调整至合适位置。确保海缆按照既定路由就位后，由潜水员水下对海缆每隔3米左右加装配重块，防止海缆在水流作用下发生偏移等现象。
配重块数量较多，单块重，需要在预定的时间内预制安装完成，所以工程开工前必须做好周密部署，一次性投入足够的异形构件模板，制订合理的生产计划。安装配重块主要依靠潜水员人工水下作业，船上人员密切配合，用牢固的牵引绳将配重块逐块递放至水下。
4.8江底人工开挖沟槽及海缆就位
江底海缆敷设完成并加装完配重块以后，由潜水员人工水下开挖“人字形”沟槽，利用海缆的自重和配重块的重量缓慢沉至沟底。开挖沟槽深度不低于0.8m。由于江底潜水员视野不清，开挖过程中泥沙扬起更导致无法观察沟槽开挖情况，只能靠潜水员水下探摸施工。同时，应合格控制潜水员水下作业时间，做好各方面的安全防护措施。
4.9加固桩锚固
为了避免江底水流冲刷力过大导致海缆被冲刷移位，江底每隔50米采用加固桩稳固。加固桩采用长1.5m-2.0m的镀锌角钢制作，角钢规格选用∠70×6mm，底部做尖，上端开孔。配合人员在船上利用传力钢管将角钢沿海缆下游侧夯入河床后，潜水员用镀锌铁丝和加粗尼龙捆扎带将海缆固定在角钢上端的开孔位置。
4.10两岸海缆登陆点回填及水保施工
海缆沟回填完成后，在两岸登陆点进行水保保护，防止河水冲刷导致登陆点水土流失。两岸水保基底可采用石笼加拋石制作，依靠河岸，在江边三面砌筑挡墙，中间填土压实。
五、结论
通过本方案的实施，顺利完成了海缆的穿越，各项测试指标全部满足设计规范要求，取得了良好的效果。同时，本方案对光缆穿越地质复杂的河流、水塘等水网段施工提供了参考。
关键词：海缆;水下开挖;大型河流
一、工程概况
某管道工程在广东省湛江市定向钻穿越九洲江。该河流水面宽度约340m，深度1.5m-4.5m，属大型河流。定向钻穿越施工完成后，因九洲江河床溶洞多、裂隙发育等地质条件差，原光缆出现断芯问题。经专家论证，建议对该穿越段采用水下开挖方式重新敷设一条光缆。通过现场实地勘察测量，综合江底河床落差、水下孤石绕行等因素，拟定敷设海缆长度为400m。考虑到江底地形情况及水流冲击对光缆的影响，光缆采用铠装钢丝保护的双铠海底光缆。
二、地质情况
穿越区域属河谷-平坝地貌单元，穿越段河床两侧地形平坦开阔，起伏较小。河床地质主要为粗-砾砂、淤泥质土、砂夹粘土、粉质粘土、粘土夹卵砾石和砂夹卵砾石等，下伏基岩为泥质灰岩、灰岩。
由于穿越段九洲江的河道内曾经有过挖采砂采石历史，在河床上形成线状或面状采砂坑，一方面使水流运动明显加速，另一方面造成河床堆积表层的厚度分布极不规律，变化较大，导致河床的冲刷作用增强，对河床的稳定不利。
三、施工思路
本次九洲江海缆敷设江底拟采用浅埋法敷设，埋深不低于0.8m。每隔3米安装配重块（每组10kg）稳固，由潜水员进行水下安装。江底海缆加装完配重块后，潜水员在水下沿海缆 开挖“人字形”沟槽，海缆就位后，人工水下回填。回填后潜水员再沿海缆敷设线路探摸检查一遍，确保无大角度弯折和埋深不足等情况。为避免江底水流冲刷力过大导致海缆被冲刷移位，在江底每隔30米采用夯加固桩锚固。
四、施工方案
4.1优化海缆敷设路径
由潛水员进行水下探摸，进行海缆敷设路径、水深及地质情况勘测，确认江底情况，如有孤石、断崖等不利地质，实施绕行，并做好标记。积极与有关管理部门沟通，结合规划及部门意见，最终确定海缆敷设的最佳路径方案。
4.2测量放线
测量放线时，应根据本工程海缆穿越控制桩及线路定位桩坐标点，引出相应坐标点。为便于水上船只在作业时不偏离中心轴线，测量人员用1m长φ100mm圆木桩喷涂成红色敲入土中标记中轴线。现场采用3m长竹竿插红旗设置导标，拉紧一条钢绳用于江面施工时作为参照线，对有偏移位置单独设置黄色导标。
4.3卷扬机固定与钢丝绳选用
卷扬机设置在九洲江西岸边，预先采用C30混凝土和地脚螺栓制作固定底座，底座长宽高分别为3m×3m×1.8m。为防止卷扬机钢丝绳崩断伤人，在岸边设置环形卡环套住钢丝绳。卷扬机钢丝绳安全系数考虑5，过江海缆长度取350m，海缆自重每米5.7kg，江底泥沙摩擦系数取0.02。计算拖缆时钢丝绳承重约为2.03t，钢丝绳直径取12.5mm。
海缆盘采用角钢和钢管焊接制作，在盘中心轴上加装两个轴承。为防止海缆盘向卷扬机方向倾倒，朝向卷扬机一侧的斜撑应做长，另一侧用地锚固定。
4.4船只适航、清障
准备工作就绪后，工作船只沿既定路由进行适航，进一步校对海缆敷设路由。安排专业技术人员和潜水员配合对海缆敷设路由进一步勘测校对，两岸及江面上敷设路由每5米作为一个定位点，共测点70个，精确确定坐标，保证海缆敷设精度和准确性。清理施工区域障碍物。包括堤坝两侧的杂草、树木清扫，江底的废旧线缆、渔业用具等障碍物清理打捞。
4.5河岸两端登陆点预挖沟施工
为了避免海缆在下水和登岸时弯折挠度过大造成内部光缆受损，在河岸两端登陆点使用长臂挖掘机加人工配合方式开挖海缆敷设沟，确保海缆从江底缓敷至两岸的陆地上，避免大角度弯折损伤光缆。
4.6江底海缆敷设
（1）展放主牵引钢丝绳，利用卷扬机牵引海缆过江敷设。按照两岸定好的路由，将海缆盘固定在东岸，西岸卷扬机的钢丝绳利用工作船全部展放至东岸，即与海缆头固定连接处往后留180米钢丝绳的余量备用。
（2）海缆头与钢丝绳固定好后卷扬机开始回拖海缆，回拖60米后再将钢丝绳与海缆进行固定连接，以此类推固定三段共计180米。卷扬机将海缆头牵引至西岸后，解开第一个卡箍，用吊车在护岸大坝上继续将海缆向西岸侧的光缆接头位置牵引，同时卷扬机利用第二个卡箍继续牵引海缆，如此依次将海缆回拖完毕。钢丝绳牵引海缆时的卡扣制作方法如下图所示：
（3）西岸海缆敷设就位后，进行江底海缆安装配重块，人工水下开挖沟槽及海缆埋设。江底海缆埋设完成后，东岸的海缆继续用吊车牵引敷设铺过东岸大坝，继续敷设至线路光缆接头位置。
4.7江底海缆加配重块
海缆牵引就位后由潜水员水下检查就位情况，如发现有偏差，要重新调整就位，可采用牵引绳配合工作船将海缆调整至合适位置。确保海缆按照既定路由就位后，由潜水员水下对海缆每隔3米左右加装配重块，防止海缆在水流作用下发生偏移等现象。
配重块数量较多，单块重，需要在预定的时间内预制安装完成，所以工程开工前必须做好周密部署，一次性投入足够的异形构件模板，制订合理的生产计划。安装配重块主要依靠潜水员人工水下作业，船上人员密切配合，用牢固的牵引绳将配重块逐块递放至水下。
4.8江底人工开挖沟槽及海缆就位
江底海缆敷设完成并加装完配重块以后，由潜水员人工水下开挖“人字形”沟槽，利用海缆的自重和配重块的重量缓慢沉至沟底。开挖沟槽深度不低于0.8m。由于江底潜水员视野不清，开挖过程中泥沙扬起更导致无法观察沟槽开挖情况，只能靠潜水员水下探摸施工。同时，应合格控制潜水员水下作业时间，做好各方面的安全防护措施。
4.9加固桩锚固
为了避免江底水流冲刷力过大导致海缆被冲刷移位，江底每隔50米采用加固桩稳固。加固桩采用长1.5m-2.0m的镀锌角钢制作，角钢规格选用∠70×6mm，底部做尖，上端开孔。配合人员在船上利用传力钢管将角钢沿海缆下游侧夯入河床后，潜水员用镀锌铁丝和加粗尼龙捆扎带将海缆固定在角钢上端的开孔位置。
4.10两岸海缆登陆点回填及水保施工
海缆沟回填完成后，在两岸登陆点进行水保保护，防止河水冲刷导致登陆点水土流失。两岸水保基底可采用石笼加拋石制作，依靠河岸，在江边三面砌筑挡墙，中间填土压实。
五、结论
通过本方案的实施，顺利完成了海缆的穿越，各项测试指标全部满足设计规范要求，取得了良好的效果。同时，本方案对光缆穿越地质复杂的河流、水塘等水网段施工提供了参考。