海底光缆的敷设和设计要求

1）海底光缆装船即为海洋施工开始。在铺设施工前要将全部或部分海底光缆（根据船载能力确定）按装船和盘绕的技术要求装于船上的电缆舱内。海底光缆的装船和盘绕是工程施工的重要环节之一，关系到海底光缆的铺设施工的安全和质量。在海缆装船时，事先应将多段光缆的接续盒安装好。

2）海底光缆的长度、种类和规格应根据工程设计委托书的要求及设计的系统传输容量要求，并根据海洋调查所确定的海缆路由上的海底地质、地形、水深、海底光缆的敷埋设余量及特殊保护要求等来确定。海底光缆的铺设余量一方面要保证海底光缆顺着海底的地形起伏布放或埋于海底，不存在较大的张力或悬空现象；另一方面要避免余量过多，使海底光缆弯曲松弛在海底而易受渔捞和锚具影响。一般来说，实际放出的海底光缆长度（L）要稍大于施工布放船只的航行路由长度（l），海底光缆的铺设余量（S）可用下式表示。

海底光缆铺设路由的偏差首先取决于施工船的操纵性能和定位精度，其次为铺设过程中有可能遇到路由航线上临时出现的船只、渔网或其他特殊情况的干扰，布缆施工船不得已进行主动回避而造成的路由偏离。

3）海底光缆的护层结构根据埋设地段及海底环境的不同分为深海型海底光缆及铠装型海底光缆。从海底光缆结构来区分，海底光缆可分为轻型和轻型防护型海底光缆以及轻铠装、单铠装和重铠装海底光缆，单铠装还可分为中型单铠装和重型单铠装（铠装钢丝的粗细不同）等，还有防硫化氢等类型的海底光缆以满足不同使用条件下的要求。具体使用选择应符合下列规定：

（1）深海区域使用深海型（无铠装）海底光缆。

（2）浅海区域及登陆部分使用铠装型海底光缆，即轻铠装、单铠装或重铠装海缆。单铠装又有中型单铠装和重型单铠装（铠装钢丝的粗细不同）两种选择。在需要特别保护的地段可采用加粗钢丝铠装型或使用双层铠装型及特殊保护型的海底光缆。

（3）海缆登陆点至海缆登陆站之间可以使用海底光缆，也可以使用陆地光缆，但在需要对海底光放大器进行供电的情况下使用陆地光缆时，需要考虑解决其远供电流的传送问题。

（4）其他一些特殊应用场合的海缆类型，如有鲨鱼出没的深海海域采用防鲨鱼海缆，在硫化氢浓度较高的海域采用防硫化氢等特殊类型的海缆。

4）海底光缆在海中布放分为直接敷设和埋设两种方式，工程中应根据海缆路由的实际情况和海底光缆的保护要求确定，一般在深海地区采用直接敷设方式。浅海地区一般采用埋设方式，埋设深度按照工程的具体要求、海缆需要保护的程度和海底的地质情况等综合考虑。我国大陆架100m水深之内海底光缆的埋设深度一般要求不小于3m，100～200m水深之内海底光缆的埋设深度不小于2m。

根据施工设备的自动化程度以及工作机理，海缆的施工方法又可分为：

（1）直接敷设法——将海底光缆直接布放在海底层表面的一种方法；

（2）开挖法；

（3）冲埋式埋设犁施工法；

（4）刀犁式埋设犁施工法；

（5）遥控操作的水下机器人（Remotely Operated Vehicle，ROV）冲埋法。

其中的埋设犁施工法在世界上应用最为广泛。目前一般在近岸浅海区使用冲埋式埋设犁施工，而深海区使用刀犁式埋设犁施工。ROV的冲埋速度较慢，只适合短距离的后冲埋施工。

冲埋式埋设犁施工法是在埋设犁的掘削部装有喷嘴，有两种型式。

图10.5.1　靴式冲埋机示意图

（1）靴式冲埋机：固定在船舷，“靴子”的高度依水深变化调节。其底部和根部都装有喷嘴，从喷嘴喷射出的高压水在海底冲出沟槽，然后通过靴筒内的导轨把光缆和中断器引导到沟槽中，自然回填掩埋，如图10.5.1所示。

（2）犁式埋设机：通过钢缆牵引埋设犁，埋设臂的下方装有喷嘴，光缆进入埋设臂通道被引导至沟槽中。(www.xing528.com)

这种方式埋设海缆最大埋深为10m，埋设速度为1～15m／min，作业水深＜50m。

刀犁式埋设犁施工法是由敷缆船用牵引索拖拉埋设犁，使安装在埋设犁尾部的刀犁在海床上掘削出一条沟槽，然后将光缆和中继器埋入。它的优点就是除岩石以外的其他底质都可以进行埋设，刀犁式施工法使用的敷缆船较大、所需的辅助船较少、抗风能力强、施工速度快。常用1.1m、1.5m的埋设犁，最大埋设深度4.0m；最大工作水深为2000m。图10.5.2为刀犁式埋设犁示意图。

图10.5.2　刀犁式埋设犁示意图

随着现代水下摄像及控制系统技术的发展，在海缆施工过程中还用到水下机器人以实现更为精准、复杂的施工任务。图10.5.3、图10.5.4分别为海缆施工的水下机器人（ROV）和海底光缆埋设机。

图10.5.3　准备进入施工状态的ROV

图10.5.4　海底光缆埋设机

5）海底光缆在海上实际铺设的位置与路由勘察确定的最佳路由的偏差应符合工程设计要求。在埋设过程中，如遇与现有海底光缆、电缆、管道交越时，交角不应小于60°，交叉处，不可开挖埋设，只能从其上经过，海底光缆应采取保护措施。

6）海底光缆布放过程中的弯曲半径不应小于1m或应按工程设计要求，海底光缆铺设不应扭结、打圈。在铺设过程中，海底光缆，海底光缆接头盒，海底分支单元和海底光中继器等不应受到损伤。

7）海缆布放埋设过程中时，尽量保持稳定的张力，并随时通过监测仪表监视埋设机械在水下的工作状态、埋设深度及光缆张力，埋设深度和光缆张力应符合技术合同和设计要求。布放埋设过程中应对光缆的另一端（船中的一端）进行动态监测。

与所有的光缆一样，海缆虽然可承受的张力较大，特别是浅海光缆，但也需要将张力控制在短暂拉伸负荷范围内，并且经过拉伸时，光纤的伸出量不应超过0.15%。表10.5.1为具体的海缆机械性能要求。

表10.5.1　海缆机械性能

注：A型为中碳钢丝双铠浅海光缆，B型、C型为单铠浅海光缆，D型为深海光缆

8）当需要在布放过程中对海缆进行接续时，需提前准备好海缆接头盒及相应的密封工具、材料、注塑机等，在光纤熔接过程中应从光缆另一端同时检测接头损耗是否符合要求。光纤接头做好后，接头盒应尽快进行封装，以避免海洋气候变化、船舶颠簸不稳，影响接头质量，甚至海缆的布放。

9）对于有中继海底光缆，应每天和在每一个光中继器／海底分支单元施工后以及在每一次接续后，进行直流电压电流特性和绝缘电阻测试。在条件允许时，宜进行C－OTDR测试，并记录测试结果；对于无中继海底光缆，应每天和在海底分支单元施工后以及在每一次接续后，进行OTDR和绝缘电阻测试，并记录测试结果。

10）海底光缆埋设段落施工后应进行埋设后检查，检查段落的总长度应符合合同要求，并应对检查确认埋设深度未达标的段落进行再冲埋；重点检查的段落应包含但不限于施工接头处、光电缆／管道交越处、埋设犁释放和抬起处、怀疑未能达到埋设深度的段落等。

11）海缆登陆点至海缆登陆站之间的光缆敷设安装以及海缆登陆站传输机房内设备安装等，除特殊要求外，均与陆上光缆传输系统的要求相同。海底光缆登陆点处必须设置明显的海缆登陆标志。

12）海底光缆登陆施工时其登陆部分海底光缆不直接进行埋设，因而需在登陆施工结束后再完成这一部分海底光缆的埋深工作。海底光缆登陆后应在海滩人井进行终端并与至海缆登陆站的陆上部分光缆进行连接，铠装应固定于岸滩人井。登陆部分的海底光缆应进行埋设处理，埋设深度根据工程的实际情况和要求确定，但一般不得小于2m。盘留的光缆弯曲半径应大于1m。安装关节套管长度应符合工程合同和设计要求。海底光缆穿越海堤处要采用钢管保护并在两端进行封堵。