海底光缆保护性施工方法探讨

引言

在当今快速全球化和计算机化的时代，对数据通信的需求正在爆炸式增长，海底光缆以其大容量、高可靠性和低延迟的优点，已成为全球通信网络的核心枢纽。然而，水下环境复杂且不断变化，海水腐蚀、海洋侵蚀、船舶锚地损坏、捕鱼活动和水下地质灾害等 都对海底光缆的安全构成严重威胁。因此，采用科学合理的防护施工方法，确保海底光缆在施工过程中不受损坏，并在调试后能够长期稳定运行，具有重大的现实意义。

1.海底光缆施工特点与技术需求

1.1 施工环境的复杂性

水下世界具有相当大的复杂性和特殊性。海水的深度从浅海到深海变化很大，浅海区域明显受到潮汐和波浪的影响，水流速度和方向经常变化，施工船舶和设备在运行过程中难以保证稳定性；深海地区面临低温高压环境，对建筑机械的耐压性和操作精度提出了极高的要求。此外，不同海洋区域的海底地形和地貌各不相同，浅海、海沟、海脊、珊瑚礁等复杂地形不仅增加了施工难度，还可能对光缆造成物理损坏；海水的腐蚀环境严重影响光缆的使用寿命，选择合适的保护层以加强光缆的抗腐蚀能力是十分必要的。除此之外，海底光缆施工还要处理好与途径海域的渔业养殖、旅游运输、船舶航行等各相关利益方的协调工作，以及人文历史遗迹、自然景观等保护工作。

1.2 技术要求的专业性

海底光缆施工涉及多学科专业技术，包括海洋工程、机械电子工程和通信工程等。施工前需要借助海洋测量技术来精确获取施工海域的地形、地质等信息，为施工计划的编制提供精确的依据。在敷设光缆时应精确地控制光缆、敷设速度及挖掘深度等参数，以免因拉伸过大、弯曲过大或悬空而导致破损，这意味着工程机械需要拥有高度精确的控制系统、速度调节系统以及深度探测系统。与此同时，为了保证光缆能够有效接入通信设备，还需要掌握光缆融合测试先进技术来保证信号传输低损耗高稳定。

2.影响海底光缆保护性施工的因素

2.1 地质条件因素

海底的地质状况是决定施工成功与否的核心要素之一，海底地质的不同种类直接决定了光缆的埋设技术和施工设备的选择。由于海底是沙质或淤泥质的，且土壤质地较为松软，尽管冲埋法在光缆埋设方面相对方便，但这种方法容易导致回填速度过快和光缆埋深不足，从而降低了对光缆的保护效能。对于硬土质的海底环境，例如黏土和砾石层，采用冲埋法是难以执行的，因此需要使用犁埋法或钻埋法。这不仅对施工设备的功率和耐磨性提出了更高的要求，也相应地提高了施工成本。在遭遇岩石地貌的情况下，虽然钻埋法可以确保光缆的保护效果，但其施工难度较高、工程周期延长，并且对钻孔设备的技术性能有着极高的要求。另外，海底的地质稳定性也是非常关键的。在地震活跃区、容易发生滑坡的地方等不稳定的地质环境中，可能会导致海底地貌的改变，从而引发光缆的拉伸和断裂，这对光缆的安全构成了巨大的威胁。

2.2 水文气象因素

水文气象条件对海底光缆施工的影响贯穿整个过程。海水的流速和流向会改变光缆的铺设轨迹，增加施工定位难度。在强潮流区域，若未充分 响。在海浪的作用下，施工船舶会产生晃动，不仅干扰施工设备的 ，增加光缆受损风险。潮汐变化会引起水位波动，影响埋设深度的准 确 施工方案，可能导致光缆埋深不符合设计要求。恶劣的气象条件，如台风、 进度，甚至迫使施工暂停，增加施工成本和安全风险。

2.3 人为活动因素

人为活动对海底光缆保护性施工构成较大威胁。海上交通运输活动频繁，船舶的锚泊作业是导致光缆损坏的主要人为因素之一。大型船舶的锚具重量大、冲击力强，一旦锚落在光缆路由上，极易造成光缆机械损伤，甚至断裂。渔业捕捞活动也会对光缆产生影响，拖网捕鱼的网具可能缠绕光缆，在拖动过程中拉伤光缆。此外，海上石油与天然气开采、海洋工程建设等活动，可能改变海底地形，破坏光缆原有保护结构，增加光缆故障风险。

2.4 设备与技术因素

施工设备性能与技术水平是海底光缆保护性施工质量的决定性因素。敷设船定位系统精度不足，会导致光缆敷设位置偏差，影响后续使用；埋设机 若与 地质条件不匹配，将造成光缆埋设深度不够或无法作业；检测设备缺失或精度低， 张力、 曲半径、温度等参数，增加受损风险。同时，海底光缆技术的更新迭代，要求施工团队及时掌握新技术。若仍采用传统工艺，难以保障新型光缆的施工质量。

3.海底光缆保护性施工方法

3.1 海底光缆施工前准备

在进行海底光缆的保护性施工之前，全方位和精确的前期准备工作是确保施工顺利进行和光缆安全性的关键因素。施工团队需要利用雷达无人机系统、导航系统、多波束测深系统和浅地层剖面仪等专业设备，以准确获取施工海域定位、海底的地形地貌、沉积物类型以及地质结构等关键信息。此外，搜集施工海域的气象和水文信息也是非常关键的，这包括潮汐、海浪、海流和水温等各种数据。这些信息有助于施工团队更合理地规划施工方式及时间表，以保证能够在气候条件和海洋环境理想的情况下进行施工。

施工前必须对海上路由及登陆点进行再次的核查，同时在海上路由进行扫测和清障，以清理水中残存的渔网浮标、海底岩石等障碍物；对登陆的海岸滩涂也要进行处理，清除或搬移影响登陆的障碍物，并铺设临时施工便道、设置警示标志。

同时，施工所需的设备准备也是不能被轻视的。选择合适的设备如敷设船、埋设机、水下机器人等，并对其进行深入的检查和调整。为了确保光缆敷设的 敷设船必须拥有稳健的航行性能和精准的定位系统；埋设机的各项性能参数需要与施工 海域的地质状况相适应，以确保光缆能够被有效地埋设；水下机器人在施工过程中可以对光缆进行定位、装卸和埋设，以确保施工的高质量完成。

3.2 海底光缆敷设与埋设施工技术

海底光缆按敷设深度大体可分为深海光缆和浅海光缆，不同的海域深度，海底光缆的敷设技术也不同。500米以上的深海区域，光缆在海底被损坏的风险很低，可不用填埋直接敷设在海床上，敷设时要注意光缆的张力、长度和弯曲度，以保证其能够自然平放在海底，如遇打扭或悬空等情况，需通过回填沙袋并摆放压块进行调整和保护。对于 500 米以下浅海区域，尤其是 200 米以浅的大陆架海域，海洋环境复杂，易受捕捞、锚泊等人为因素以及海流、潮汐等自然环境的影响，对施工工艺提出了严苛要求，相应的技术方案也更为复杂精密。可根据敷设距离、海况、海底环境等因素选择边敷边埋或是先敷后埋的施工方式，埋设深度不宜小于 2 米。在近岸及浅水海域，一般使用吨位较小的平底敷设船，配合挖掘机、潜水员，以先敷后埋和先挖沟后敷埋相结合的方式进行作业，埋设深度不宜小于0.5 米，同时岸滩部分加装套管进行保护，或者在近岸路由外侧设置防护桩。

海底光缆应尽可能避免与其他管线交越，当遇到与其他海底管道等设施交越时，需提前规划交越方案，明确责任。根据交越角度和设施类型，采用提升或下潜的交叉跨越、平行隔离等方式处理。其中与海底油气管线交越角度应为 90 度，与其他管线交越角度应大于 60 度， 交越点垂直 离应大于 0.5 米；平行隔离时，隔离距离应大于50 米，如遇管线较多时，可适当缩短距离。同时，交越部位需 行特殊保护，如加装套管、高强耐磨保护套、石笼压盖等装置，确保光缆与交越设施保持安全距离；在交越处设置明显的标识和保护装置，如安装警示浮标、设置防护栏等，以防遭到人为破坏。

3.3 海底光缆登陆施工技术

登陆区域是海底光缆与陆地光缆连接的关键部位。首先，在海岸边选择合适的登陆点，要求地势平坦、便于施工和维护，且远离海浪强烈冲击。光缆登陆可采用人工牵引、机械牵引等方式。人工牵引适用于距离较短、地形较为平坦的情况；机械牵引则利用牵引设备，如卷扬机等，将光缆快速牵引上岸。光缆上岸后，应及时进行固定和保护，防止因潮水涨落对其造成拉扯损坏。

根据登陆区域的地质、坡度条件选择不同的登陆方式。如为较坚硬的粘土地质，挖沟 1.5 米以上，回填原土并夯实即可；如为坡度大于30 度的石质底质，凿沟1 米以上，回填后分层浇筑水泥，以抗击山上洪水及岸边海水的冲击；如为陡峭的岩石段，可将钢钉嵌入到礁石上，使装有光缆的套管与钢钉固定，以抵抗岸边涌浪的冲刷和磨损；如为卵石滩，需移石挖沟，给光缆安装套管后回填，并利用海水低潮时段，浇筑水泥，使其更加稳固；如为松散泥沙土且平坦无坡，需加大缆沟深度 2 米以上，回填后上方覆盖水泥板等构件；如遇建筑或设施等不便选择地面登陆的情况，可采用大深度钻孔十几米的方式穿引光缆。

3.4 海底光缆防护措施

在建设过程当中，为了防止光缆遭受外界机械损害和腐蚀等风险，必须实施全方位的保护措施。在机械保护领域，光缆的铠装层根据水深不同，设计是有所区别的，对于浅水区域，采用多层钢丝铠装，以抵御岩石刮擦、渔业生产和船舶活动等破坏；对于深水区域，采用单层钢丝铠装或复合材料保护套，缆芯中加高强度钢丝绞线，以提高抗拉、抗水压的强度。为了解决海洋环境中的腐蚀问题，除了使用耐腐蚀的金属材料来制作光缆铠装层外，还需要在光缆接头位置进行特殊的密封处理，使用防水密封胶、热缩套管等材料，形成多层密封结构，以防止海水的渗透。对于需要穿越复杂地形或人为破坏高风险区域的光缆，需额外加装金属防护套管或混凝土盖板。值得关注的是，将以上保护措施与加大光缆的埋设深度结合起来，会大大减少光缆受损几率。另外，在光缆的路由路径上，设置明显的警告标志，例如浮标和水下标识牌，以提醒经过的船舶注意避让。对于那些靠近港口、航道或其他船舶频繁活动的区域，可以安装实时监控系统，通过声呐、摄像头等设备来监测周围船舶的动态，从而及时预警潜在的危险。

3.5 施工过程中的质量控制

建立综合质量控制体系，对确保海底光缆施工质量起到至关重要的作用。在施工前应严格控制光缆、防护材料及施工机械的质量，以保证满足设计要求及有关标准规范；施工期间，应加强各项施工连接质量监控，例如光缆敷设电压监控，埋设深度检测，保护结构安装质量检测等。为了及时发现并整改施工中存在的质量问题，施工过程实时监控由在线监控系统完成，并将关键参数传送至监控中心即时报警。与此同时，要构建质量可追溯系统来对施工中关键数据及作业进行详细的记录，从而对质量问题进行及时追踪并解决。另外，施工人员要经常进行质量培训以增强质量意识及操作技能，保证施工质量稳定。培训范围包括建筑工程、质量标准、操作规程，通过考核保证施工人员具备相应的知识与技能。

结束语

海底光缆保护性施工作为一个系统的复杂工程，涵盖了诸多学科领域与诸多技术环节。通过科学、合理的路由选择和设计，先进的敷设和埋设施 的防护结构设计 ，并对质量进行严格把关，制定环境影响的防范措施，可以有效地提升 杂海底环境下长期平稳地运行。在海洋工程技术不断发展以及人们对 ： 施工技术会得到不断地创新与提高。未来，还需进一步加强对新型施工材料、施工 工艺和施工设备的研发与应用，探索更加高效、安全、环保的保护性施工方法，以满足全球通信网络建设与发展的需求。

参考文献

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作者简介：

华夏（1986.11），女，汉族，黑龙江肇东人，大学本科，工程师，从事通信及网络领域研究张青帝（1988.5），女，汉族，人，硕士研究生，工程师，从事侦察领域研究宫鹏（1982.12） ，男，汉族，山东昌邑人，大学本科，助理工程师，从事海光缆领域研究