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1、海底电 （ 光 ） 缆的保护和管理摘要 : 对海底电 （ 光 ） 缆损坏的原因进行了分析 , 并提出了保护方法及建 议 , 也 介绍了国内几种打捞海底电 （ 光 ） 缆的几种方法。关键词 : 海底电 （ 光 ） 缆 ; 损坏原因 ; 保护方法和建议 ; 打捞和修理 ; 问 题和建 议1 引 言海底电 （ 光 ） 缆 （ 以下简称海缆 ） 被敷设在环境极其恶劣的海底 , 海缆 在 运行中除了受到潮汐、波浪、冲刷及地震等自 然条件的作用外 , 还受到海底 物质的 摩擦、有害气体的侵蚀等影响 。 更为严重的是由于人类在海洋活动中对 海缆造成的 损坏。由于我国的海缆修理技术发展较先进国家滞后 , 用于
2、修理的 设备、仪器和工艺 单一 , 很难在短时间内排除海缆故障 , 因此海缆在修理期间 遇到许多困难和问题 , 使 得海缆修理周期很长 , 从而严重阻碍了电力 、信息的 及时传输 , 妨碍了海缆的正常 使用 。本文就海缆损坏原因和如何避免 , 以及结 合笔者参与的海底电力电缆、海底 光缆打捞修理积累的肤浅经验和认识进行探 讨。2 海缆损坏原因分析统计资料表明 :95 % 的海缆损坏是由于人类进行渔业、航运等活动期间 造成 的 , 主要有以下几点。2.1 捕捞和海水养殖业对海缆造成的损坏由于我国近海渔业资源日 益匮乏 , 传统的捕捞工具被现代化的大型渔轮 及捕 捞工具替代 , 捕捞船只的密度从
3、1993 年的 43656 艘次增加到 1996 年的 52000 艘次 , 这还未包括常年在我国海区作业的我国台湾 , 以及韩 国 、日本渔船约 600 艘。 目 前渔业生产的方式主要有 : 流刺网类、拖网 类、围网类、张网类、钓具 类、笼壶类等 , 其中以张网类中的翻杠张网和帆 张网对海缆造成的损坏最为频繁和 严重。翻杠张网属双桩竖打张网 , 在水流 转向时 , 网能自动翻转迎流。 一般将竹 桩打入海底1.5 m左右、铁桩打入2 2.5 m,网具间距40 m,在水深15 m以浅的海域集中而广泛地布置。因此对埋设的海缆危害很大。帆张网是一种流动张网 ， 适宜作业水深 5060m, 但在 80
4、 m 水深海域也使用 。 造成对海缆损坏是作业方式中使用的 锚 , 亦 称安康锚 , 调查发现该锚重达到 1200 kg, 锚杆长度达到 4.2 m, 锚 齿长达 2.3 m 。锚底还有一根直径为 16 19 cm 、长度 2.0 3.5 m 的 铁管作锚的横杆插 入锚底 , 与锚齿成直角交叉。由于网具与铁锚的尺寸、重 量很大 , 铁锚抛入海底 后如遇软泥质海底 , 则锚全身被埋入海底 , 深度可 达 2.0 m 以上。 每艘渔船可携 带 5 6 只该类型的锚。 该锚曾多次造成海 缆的损坏。2.2 航运和海洋工程船只对海缆造成的损坏损坏海缆的主要原因是这类船舶的任意抛锚 , 如敷设在镇江 江心
5、洲的电力 电缆、 中国联通深圳 珠海海底光缆 , 曾屡次被航运船只抛锚损坏。 航运船只 一般使用的 为霍尔锚 , 锚重 2 10t 、锚抓力 0.34 69.0t 、入土深度 1.0 2.0 m 。值得一提的是海洋工程施工船舶对海缆造成的锚害。 这类船只排水量很大 , 且 线型 简单 , 大部分呈箱型船体 , 水阻力较大 , 为了稳定地锚泊在海上进行有 关作业 , 所配 置锚数量很多 , 最多可有 10 只 。 由于此类船只的锚上基本不 设锚链 , 锚泊力全部 由锚提供 , 故锚重都在 5 8t, 甚至更大 , 锚型则都为 大抓力海军锚 , 入土深度达到 2 m 以上。 在东海大桥施工期间 ,
6、 打桩船、起 重船及混凝土搅拌船曾多次将埋设于海 底的芦潮港 - 嵊泗的复合电缆和中日 光缆损坏。2.3 自然条件造成海缆的损坏海缆长时间与海底裸露基岩摩擦会造成损坏 , 如舟山电信所属的桃花岛 虾峙岛 海底光缆 , 在桃花岛一侧的光缆与海底基岩发生摩擦而损坏。海底地 形发生变化也会 使光缆损坏 , 如南京军区与中国网通合建的常熟 南通光缆 线路 , 因南通侧边坡失 稳塌方而将光缆损坏。 江阴 靖江火车轮渡的水底光 缆因冲刷形成局部“架桥”, 光缆在水流的作用下产生激振疲劳而损坏。 滩涂部分 的海缆在潮汐、波浪共同作用 下 , 由原来埋设一定深度至变浅直至裸露 , 从而 被船只搁浅等情况发生损
7、坏 , 如浯屿 岛美电力电缆在浯屿侧的损坏。3 海缆的保护 为了确保海缆在运行期间的安全 , 保障国家电力和通信事业的发展 , 各国 都在海 缆敷设施工、运行维护制定了许多可行的方法和措施。3.1 建立针对性强的保护管理规定和办法为了使海缆安全有效地运行 , 世界各国相应建立了有关海缆保护的法律法 规 , 其 中不少是重要的国际性公约 , 如联合国海洋法公约、保护海底电 缆巴黎公约 （ 巴黎宣言、议定书 ） 、公海公约、 海上国际法等。 近 年来 , 我国也 制订和颁布了一些法律法规 , 主要有 : 中华人民共和国海上 交通安全法、 军 事设施保护法和国务院、中央军委颁发的保护海底电缆 的规定
8、、铺设海底电 缆管道管理规定等。我国海缆的发展较发达国家滞后 , 上述法律法规由颁布到全面 落实需相当漫长的 , 一个健全完善的过程 , 因此有 关单位应根据海缆所处海域的特 点 , 如各海域在自然条件、人类活动的差异 , 近岸端和中间海域的差异等 , 制订更为 切合实际的 , 针对性的管理规定和办 法。3.2 海缆建设期间的保护选择合适的海缆路由 , 以避开航道、锚地、渔业作业频繁的海域 , 是确保 海缆安 全运行的基本条件 , 但随着生产力发展和海洋开发的兴起 , 海底油、气 及供水管道的 铺设 , 及航道、大桥、码头等基本建设的发展 , 要在有限的路由 资源中选择理想的敷 设路由是很困难
9、的 。海缆建设前的设计阶段 , 海缆所属单 位应及时将初选的海缆敷 设路由向国家海洋管理部门申报 , 组织召开路由沿线 有关单位参加的评审和协调 , 借 此机会进一步掌握和了解本路由的特点 , 为最 终确定路由和选择海缆的保护方法提供 依据 , 同时也为海缆的施工奠定基础。 海缆施工完成后 , 海缆所属单位应及时将海缆 的实际敷设路由向国家海洋管理 部门申报 , 最终由海图出版部门将该路由标于新颁海 图 , 由此对路由上从事航 行、捕捞等有关活动的船只 、人员进行警示。提高海缆的 机械强度 , 在浅海即 水深 500 m 以浅的海域 , 选用双层钢丝铠装的海缆 , 以提高海 缆的抗拉力 , 保
10、障海缆的安全。 上世纪 90 年代以来 , 海缆敷设施工已将海缆埋深至 海底 0.6 m 或更深 , 目 前国内埋设最深为 3 m, 国外有的则达 6 m 甚至更深 , 埋设 设 备也从犁式发展至广泛使用的水力喷射型埋设机 , 我公司也已成功开发了用于 坚 硬土体海床埋设的刀盘开沟机。 这种深埋方法确实非常有效地避免了海缆的 损坏。选 择具有丰富海缆施工技术和经验的队伍承揽施工 , 提高海缆的施工质 量 , 尤其是确保 海 缆的埋设深度 , 包括海缆在浅水滩涂部分的保护处理、 施工 路由偏差的控制、 海缆敷设余量的控制及岸上土建、 禁锚设施的安装质量是检验 施工质量主要项目 , 也是确保海缆运
11、行后的安全保障所在。 施工单位完工后提 供竣工技术资料及时审查归 档 , 为日 后一旦海缆发生故障时 , 提供打捞、修理 的重要依据。在浅水滩涂部分的 海缆 , 采用加装铸铁关节套管、水泥盖板、水 泥沙浆袋等方法 , 防止因捕捞、海水养 殖对其造成的伤害。3.3 海缆运行中的维护(1) 设置警示装置。 由于一般的海缆业主不可能配置一定数量的船只 , 在海缆 路由上 进行巡逻和维护。 因此在海缆的登陆点附近设置必要的警示装置也是防 止海缆受到损 坏的重要措施之一 , 目前我国的警示装置主要有 : 有人员看护的水线房 , 房内设置扩音器、高频电话甚至监控雷达等设备 , 可 24 h 全 天候监视海
12、缆路由上的各种动向 , 如有异常情况发生 , 即可采用呼叫 或出动船只驱赶 的方法解决。 这种有人员看护的水线房常见于原黄浦江的过江 电力电缆、长江及长江 入海口的电力电缆和光缆。 设置三角禁锚牌和宣传牌是一种最为常见的一种警示方法 , 前者用于海域部 分的警 示 , 后者用于海底电缆和陆缆交接段的警示。 通常情况下 , 过往船只观 察到该装置 后 , 都会主动避让。 在电缆铺设的水域中设置警示船灯浮的方法。 如前面提到的镇江 江心洲的 电力 电缆 , 因屡次受到运河口到长江段水域的船舶锚害 , 最后在运河口设置了 两只警示船 灯浮 ; 芦潮港 嵊泗的复合电缆因在东海大桥施工期间 , 屡次受
13、到工程船舶的锚害 , 不得己也在大桥附近海域 , 设置了一些浮标 , 使电缆受 到的损坏次数降低。 当然设 置此类装置也应取得海域管理部门的许可。(2) 宣传与教育。 在海缆路由沿线的码头、车站 , 甚至在营运的客轮上设置醒 目的宣 传牌、标语牌 , 发放广告衫等 , 提示民众保护海缆的重要性 , 使得本 地和过往船只的 人员引起重视 ; 在当地的媒体上 , 定期宣传和公告 ; 定期到 当地政府、海域管理、渔 政水产等部门进行沟通 , 取得这些部分的支持和配合 , 掌握和了解目前路由变化的情 况。(3) 定期进行检测 、巡线和有关设施维护。 正如前言所述 : “海缆被敷设在环 境极 其恶劣的海
14、底 , 海缆在运行中受到潮汐、波浪、冲刷及等自然条件的作用”。 尽管施 工时已将海缆采用了埋设、套管等保护措施,但不可避免地受到自然条件的影响 ,可 能使得海底的海缆冲刷裸露甚至悬空 “架桥”;亦可能受风暴潮侵袭 ,水陆交叉段的 海缆回填被掏空。 造成这些现象有的需要几年甚至更长 , 有 的则短短数月 。这些现 象可通过定期和不定期的实地巡查发现。笔者认为 , 一 般而言在海缆敷设结束后的一 年内 , 每季度应对海缆测试和巡查一次。 若一年 内没有上述现象发生 , 则海缆测试 和巡查次数为半年一次。 但对重大的气象灾 害过后的测试和巡查必须每次进行。(4) 落实编外的直接、长效巡查员 。由于大
15、部分的海缆敷设路由的登陆点位于 交通不 便的僻静海边或悬崖峭壁附近 , 天长日久地守候和巡查实难做到 , 笔 者通过几次海底 电缆施工得知 , 施工当地的政府和渔村的百姓有不少对保护海 缆的意义有清晰的认 识 , 其中不乏有一些在当地有威望、责任心强的同志 , 因 此建议海缆所属单位可聘请 这些同志担当义务巡查员 ,采用经济手段 , 奖惩并 用的方法 , 更加直接、长效地维护 海缆。(5) 海缆维护器材的准备。主要包括检测 、测试设备仪器仪表 , 修理接续设备、 备用 海缆及海缆接头盒的准备等。(6) 海缆修理队伍的准备。 海缆一旦发生故障 ,不但无法进行正常运行 ,还在 政治和 经济上造成影
16、响 ,如果等故障发生后才寻找修理队伍,则从商谈到队伍 进场需化一段 时间 ,同时还会因修理队伍准备工作不足 , 延长修理时间。所 以还是早作准备和安排 为好 ,一般可事先选择 2至 3家队伍 , 首选的应是该 段海缆的施工单位 ,达成一个 初步的合作意向 ,形成一旦海缆发生故障后的修理实施方法 ,需要时,则该队伍可根 据要求 , 在最短时间内调遣打捞船只及 有关人员进场施工。4 海底电缆的打捞和修理与海缆铺设工程相比较 , 海缆的打捞、修理是一项艰巨复杂的工作 , 它涉 及到海 洋、潜水、光电性能检测等多门学科 ,尤其今天在深海、大长度、深埋 设的海缆修复 工程中 , 实施难度和要求更高。 除了要求施工单位有一定的技术 能力和装备外 , 还 必须具有一支丰富海上打捞施工作业经验的队伍。4.1 国内海缆修理工艺海缆修复工艺主要为 :(1) 海缆故障点位置的确认 ;(2) 海缆及其故障点在 水域位
