０　引　言

隨著全球信息服務技術的發展，長距離、大容量、高質量的通信方式越來越被迫切需要，海底光纜（簡稱海纜）通信技術在此大環境下發展異常迅速，海纜通信日益成為當今以通信為基礎的全球經濟重要的組成部分。由于一條海纜的建成需要大量的投資，為保證回報率，一般要求海纜應能在海底嚴酷的環境中穩定可靠地工作２５年以上，因此除去海纜自身纜芯與保護層結構應能長期保證光纖能正常傳輸信號之外，還應考慮對海纜進行額外防護，保護海纜不受自然環境和人為因素（如漁業拖網捕魚等）影響，即使在一些人為因素影響較大的環境下仍能正常工作。

目前近海海纜主要的保護措施是深埋，但在埋設深度確定上無統一標準，僅依據操作經驗或籠統定義埋設深度，對于其保護效果和成本效益無法作出有效評價，因此亟需建立一種科學的埋設深度確定方法，以指導海纜的埋設施工。

１　海纜埋設防護現狀

２０世紀８０年代初，海纜埋設保護開始盛行，埋設深度設定為０．６ｍ，未考慮海床底質條件和其他各種可能的環境災害。近年來，一般工程上采用的埋設深度已提高到１．０～１．５ｍ，在漁業活動區的埋設深度通常為３．０ｍ，在航運繁忙區的埋設深度甚至達到了５．０～１０．０ｍ。雖然理論上將海纜埋設越深越安全，但埋設深度越深，海上施工作業的難度也越大，所需的設備必須更先進，施工成本也會大大增高［１］。此外，過深的埋設會增加之后海纜維護修理的難度，導致成本和時間的浪費。因此，分析和綜合考慮各因素的對海纜埋設深度的影響，再依據所需要達到的工作年限與保護效果來確定一個比較合理的埋設深度，不僅能保證海纜系統的安全級別，又降低了施工難度，還具有一定的經濟性。

２　海纜埋設深度確定的影響因素

海纜埋設深度確定的影響因素可分為海纜自身抗損壞能力、海纜埋設環境的底質條件、海纜的外部環境威脅和海纜需要達到的安全等級四個方面。

２．１　海纜自身抗損壞能力

海纜自身抗損壞能力包括海底光纜自身設計限定了其最大埋設深度、針對特殊環境設計的海纜能抵御一定的外部干擾沖擊等。在結構設計過程中，考慮海纜自身抗損壞能力是必不可少的。對一些特定情況，如打撈、拖錨捕撈、海底探查等區域而設計的海纜，因其自身抗損壞能力較強，不需要過深的埋設就可達到保護要求［２］。例如美國ＡＴ＆Ｔ公司生產的ＳＬ１００海纜系列的單鎧海纜，是針對抗錨害設計的，其采用了中心加強設計、鎧裝鋼絲防護、尼龍外涂覆等措施，特殊的結構設計使該海纜光纖受力較低，無需過深的埋設便可滿足其防護要求。因此，海纜自身抗損壞能力強，可降低埋設深度要求，且自身抗損壞能力越強，所需的埋設防護要求越低。

２．２　海纜埋設環境的底質條件

在不同的海纜埋設環境底質條件下，相同重量的錨入土深度不同，同樣，相同的埋設深度所達到的保護效果也有差異。海底沉積土結構十分復雜，為方便，工程上通常將其分為黏土和沙土兩大類，兩者物理力學性質差異較大。黏性土顆粒細膩，有黏結力，土粒與土中水的相互作用顯著，隨含水量的不斷增加，其狀態變化為固態、半固態、可塑態和流動態，黏性土的工程性質可用塑性來衡量。黏性土強度主要來源于黏聚力和摩擦力。沙土顆粒較粗糙，狀態松散，工程上一般采用相對密度Ｄｒ來衡量其松緊程度。沙土的強度主要來源于土粒表面粗糙不平而產生的摩擦力，受表面粗糙度、密度、顆粒形狀和級配的影響。土壤的抗剪強度是重要的土壤力學性能參數之一，是指土體抵抗剪切破壞的極限能力，表１示出了工程中土壤抗剪強度參數的分級。在確定海纜埋設深度時，海底底質條件越松軟，外部物體沖擊（如拋錨）所能達到的入土深度越深，則海纜的埋設深度應更深才能達到防護效果；對于相同的埋設深度，海底底質越硬，則安全等級越高。２．３　海纜的外部環境威脅海纜外部環境威脅是影響確定海纜埋設深度的主要因素。海纜的外部環境威脅包括自然因素、航運交通、漁業情況和安裝施工等。雖然由統計數據可知，航運交通、漁業情況和安裝施工等人為因素是造成海纜損壞的主要因素，但也不能忽略不受人為控制的自然因素。自然因素，如地震、底質遷移、海底滑坡、外露巖石磨損等，雖是小概率事件，且本身不會對海纜產生太大的危害，但會改變已埋設海纜的深度，海底底質的運動會導致埋設的海纜在一段時間后，埋設深度降低，甚至暴露在海床上，這大大增加了海纜受漁業捕撈或船錨損害的風險［３］。

通常海纜路由選擇時會避開航道，但是航運錨害造成的海纜故障仍居高不下，其中包括航運船舶駛入海纜附近海域禁錨區域隨意拋錨［４］；船舶發生意外故障或者遇到大風大浪時被迫臨時在海纜附近海域就地拋錨。隨著捕撈船只的增加，漁業錨害對海纜的危害也越來越嚴重，漁錨鉤掛造成海纜通信中斷時有發生。漁船作業方式包括張網類、圍網類、釣具、拖網類等，常見的漁船作業所使用的錨在不同海底底質的入土深度如表２所示。除航運和漁業船只帶來的危害外，海洋工程安裝施工船也會給海纜安全造成很大隱患［５］。工程安裝所用的船舶配備的錨數量多、質量較大，如果在埋設有海纜的附近進行安裝作業，極易造成海纜嚴重損壞。例如在東海大橋建橋時，起重船、打樁船及混凝土攪拌船造成了中日海纜的損壞。不同噸位的海洋施工船的船錨抓力和入土深度可參考表３。３　海纜埋設深度的確定方法

３．１　原則

海纜埋設深度的確定，需綜合考慮可靠性、經濟性等因素。海纜的最佳埋設深度的確定原則是，在一定的經濟條件下，使用最小的埋設深度達到滿足要求的防護效果。如同防洪大壩的設計，需依據大壩建設的地點特征設計總體建設目標。在市區人員密集居住區的大壩和在偏遠山區人煙稀少的大壩的設計是不同的，前者必須要達到很高的安全等級，必須考慮百年一遇的洪水，建設要求高，而后者設計時考慮５０年一遇的洪水就可滿足要求了，建設要求要低很多。如此，既保證了可靠性，又能節約成本。基于上述原則，設計海纜埋設深度時主要可從以下三個方面考慮：ａ．外部環境威脅能達到的入土深度。

在設計埋設深度時必須保證海纜埋設深度大于外部威脅能達到的入土深度。ｂ．外部環境威脅造成海纜傷害的概率。在設計埋設深度時必須對使海纜傷害概率較大的事件進行主要設防，將其入土深度作為重要設防標準。ｃ．海纜系統需要達到的安全等級。

安全等級越高，埋設深度越深。

３．２　步驟和計算方法

確定海纜埋設深度的流程如圖１所示，具體步驟為：ａ．對敷設區域進行調查，主要調查底質條件，統計目標事件。ｂ．根據海纜系統所要求的工作年限和工作狀況設定安全等級，依據安全等級來制定驗收標準。依據驗收標準分別劃分各種底質條件的埋設深度等級和傷害概率等級，制作出各底質海纜埋設深度評估矩陣。ｃ．找出目標事件，計算出目標事件的入土深度，按入土深度等級分類后統計各等級傷害概率，在評估矩陣上標識出，依據其所處區域實際情況確定埋設深度。

４　總　結

依據本文介紹的海纜埋設深度確立方法，可有效得出在同一安全等級下，不同海底底質所需要的埋設深度，這對海纜敷設施工具有重要的指導意義