關于瓊州海峽500kV海底電纜海岸結合段綜合保護措施的研究

陳政 吳青帥 張維佳 李曉駿 呂泰龍 吳聰

【摘?要】海纜電纜在運行中除了時刻遭受著潮汐、波浪、沖刷及地震等自然條件的作用外，還受到海底物質的摩擦、人類活動破壞的威脅。其中海底電纜海岸結合段收到的影響最為嚴重，如何有效的提高海纜電纜近岸登陸就顯得尤為重要。本文就海纜電纜近岸海岸結合段受到威脅種類及如何采取保護措施進行研究。

【關鍵詞】500kV海底電纜;近岸海岸結合段;保護措施

引言

海南聯網系統是我國第一個超高壓、長距離、大容量跨海電力聯網工程，其建成投運實現了海南電網與南方電網主網聯網運行，結束了海南電力孤島歷史，有效提高了海南電網穩定性和供電可靠性，具有顯著的政治、安全、經濟價值。

海南聯網系統海底電纜北起廣東省徐聞南嶺村燈樓角，穿越瓊州海峽到達海南省澄邁林詩島玉包角，海峽內過往船只數量巨大。所以海纜的安全穩定運行受到船只通航的極大威脅。

本文將海纜電纜近岸海岸結合段的保護措施應用進行探討，針對海纜電纜近岸海岸結合段不同危害因素針形成綜合保護方案，以確保海纜安全穩定運行。

1 海纜電纜海岸結合段安全分析

海纜電纜在運行中除了時刻遭受著潮汐、波浪、沖刷等自然條件的作用外，還受到海底物質的摩擦、人類活動的威脅。具體可分為：

1.1海上捕撈及養殖

目前漁業生產的方式主要有：流刺網類、拖網類、圍網類、張網類、釣具類、籠壺類等對海纜安全形成重大隱患。造成對海纜損壞是作業方式中使用的錨，由于現在近海漁業資源匱乏，新漁船噸位在不斷增大。與之配套的鐵錨的尺寸、重量也隨之增大。

1.2航運及海洋工程

瓊州海峽每年過往輪船11萬艘，外輪2000余艘，值得一提的是海洋工程施工船舶對海纜造成的錨害，這類船只排水量很大，且線型簡單，大部分呈箱型船體，為了穩定地錨泊在海上進行有關作業，所配置錨數量最多可達 10 只，錨重都在 5 ～ 8t，錨型則都為大抓力海軍錨，入土深度達到 2 m 以上。遠遠超過了海纜現有保護措施的承受范圍。

1.3自然因素

潮汐、波浪共同作用下，海岸結合段內泥土隨著海水的進退被不斷的帶出斜坡底部，造成斜坡底部泥土大量流失，最終導致斜坡下部掏空現象。海水夾雜著碎石拍打到懸空的斜坡上，直接導致斜坡面被破壞。

2 海纜電纜海岸結合段綜合保護措施

2.1海底電纜近岸加固段

2.1.1海底電纜近岸加固段由于長期受到潮汐、波浪的沖刷導致海纜埋深不足甚至裸露的現象，海底電纜近岸加固段結構為將油布平鋪在海纜原有石英沙袋上，再在油布上堆放新沙袋。經計算，單相海纜每米承受石英沙袋重量約500公斤。用石英砂袋重新在已經裸露的砂袋表面進行二層加固覆蓋，覆蓋海纜面積（長約35米，寬3米）每個石英沙袋尺寸約為：100×40×25cm，重量約為40kg，擺放方式為將砂袋橫放。石英水泥沙袋平鋪在油布平鋪上形成梯形結構（見圖1），達到覆蓋加固作用。

2.1.2道路交叉跨越

當海纜電纜近岸存在道路交叉跨越時可采用大跨域梁或埋管形式進行保護。在方式選擇需充分考慮海纜的側壓力。優先推薦埋管穿管形式。

2.2海底電纜淺灘段防沖刷段

海底電纜淺灘段防沖刷段分為堆石區和防浪固沙區，能有效防止海纜裸露。

堆石區范圍大致呈矩形，橫向方向：覆蓋三根電纜，并且從外側兩根電纜分別向外延伸一定的距離;縱向方向：自岸邊向大海延伸至珊瑚礁海底邊線。石塊材質要求對環境不造成污染，密度不小于2500kg/m3，遇水不易破碎和水解，不允許用薄片、條狀、尖角等形狀塊石以及泥巖等。堆積層數為2-4層，隨坡度而定。最高處拋石頂面比岸邊高0.2m。

防浪固沙區采用透水框架平順式連續堆放的方式，框架全布置或堆放的范圍為從堆石體護坡的邊緣向大海延伸，框架群堆放區分為單層和雙層部分。

透水框架桿件混凝土標號為C20，卵石最大粒徑小于30mm，混凝土中添加RMA海水耐蝕劑（或同等性能產品）。RMA摻量為10%～15%，可替換等量水泥，要求砼抗硫酸鹽侵蝕系數大于或等于0.90，并且砼抗氯離子滲透性不應大于1000cc。

單層四面六邊透水框架區段，大部分屬于海灘外露段或者海水淹沒較淺區段（見圖2）。框架全布置或堆放的范圍為從堆石體護坡的邊緣向大海延伸40m，兩側覆蓋三根電纜，并從兩側最外邊的電纜分別向外延伸約30m。

2.3海底電纜防浪堤段

在防沖刷設施達不到海纜運行要求下可設置防浪堤（見圖3）。防波堤堤身結構由海上拋填10～100kg塊石形成堤心，坡度1：1.5，海側護底鋪設一層高韌聚酯土工布，其上依次設置二片石墊層、護底塊石。堤身外側安放塊石墊層，理坡，墊層上方安放8t扭王字塊護面;堤身內側采用塊石護面進行防護，并設置護底塊石厚。主要分為3部分，其中包括：軟基處理、拋填堤心石、外坡（墊層、護底、棱體以及護面等）修建。

2.4海底電纜海岸結合段海纜終端錨固

為增加海纜放破壞，在海岸結合段可設置錨固裝置，可使用高級混凝土配合錨具配合方式進行錨碇。錨固裝置：1）設置在低潮位處，防止其上部海纜受力下滑的裝置;2）設置在高潮位，可防止海纜受力影響終端裝置。

錨具大小可進行建模和進行受力分析（見圖4），從而確認錨具受力情況。

3 結論

目前海纜海岸結合段保護在防外力破壞上還是一個薄弱環節。通過海纜電纜近岸海岸結合段綜合保護措施研究，四種措施將可以大幅度提升海纜防外力破壞的能力。這種模式也可以運用到沿海電纜電纜海岸結合段的保護上，可以通過上述措施提高設備的穩定運行。

參考文獻：

[1]曹火紅.海底電（光）纜的保護和管理[J].電線電纜，1672-6901（2006）03-0034-05.

作者簡介：

姓名，陳政（1990—），男，本科，主要從事海纜運維工作，csgchenzheng@163.com

（作者單位：中國南方電網超高壓輸電公司廣州局海口分局）