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[行业新闻] 水下和深水下光缆选型引起的头脑风暴

P:2024-12-03 09:57:03

1

陈先生请教一下各位专家,901标准里面水下和深水下如何来界定?

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宋主席


这个水下和深水下在标准里并没有严格界定,仅仅是个概念性参考建议。不同的水下实际场景,严酷度不仅仅取决于水深,还有流速,沙石含量等等因素。从产品的角度来说,可以设计不同结构,或相同结构给出不同的机械性能指标,可供用户或工程设计人员根据需要进行选择。


陈先生


谢谢宋总。

贺专家


根据我个人的经验,早年间工程上大家都有个默契或者是叫共识吧:长江、黄河、淮河之类大河用8吨缆,小河用1吨到4吨缆,33-43-333。现在变成了有河就尽量走桥,大河实在没办法的直接上大海缆了。640


图1  GYTA33光缆


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图2  GYTA333光缆
刘组长:


陈先生:


现在有客户咨询160米水库,能否用GYTA53+33。
京先生
@宋主席,?有要求高的用户是需要供应商提供水深设计技术参数的,这就是对水深的界定要来了。@宋,?有要求高的用户是需要提供水深设计技术参数的,这就是对水深的界定要求了,十几年年碰到过。


宋主席

库环境算是非常好的了,流速小,船只少,泥沙少,机械强度估计没问题;但要根据跨度,敷设方式,缆重估算下施工时可能受到的力)。还有160米水压的影响(缺乏经验)。一般来说,这么深的水库,是否意味着两边坡度较大呢?


陈先生:
水线光缆的应用环境复杂,环境因素不可量化,更多的是靠经验。所以现在客户选型也是头痛。


先生141319:


是的,常看谈纤说缆公众号就会了。
黄总:
最好要有光缆路由的水下地形剖面图,尤其是两个登陆点的情况。即宋总所述的坡度。如果没有相关资料和信息,建议按最恶劣条件考虑。
陈先生谢谢大家!
黄总
考虑情况之一,光缆登陆段长160m或更大且几乎垂直,受缆自重蠕变导致的光纤佘长减小甚至消失,光纤受力发生应变,以前有过开通运行后断纤的实际案例。考虑情况之二,如果水流始终是单向的,抛设的缆位置会发生单向移动而受力。还有考虑不考虑水下部分可能的维修(如接头?)评:这种情况当然是尽量避免为好。总之,水下光缆不仅仅是选型问题,与多个因素相关。
贺专家
黄总说的对,和航运抛锚、渔业养殖捕捞、库底底质、水下地形等因素密切相关,如果距离不长,简单起见可以直接上铠装海缆(SA或者DA),价格也不高。做好岸滩侧的固定和保护。
杨院长:
1.一般水线线路都需要专业的设计。水下需要扫海/河,了解水下情况。并从相关部门了解水文情况。
2.海缆与河缆施工工艺相差很大。缆的选择除了了解水下及河床情况,还要考虑施工工艺对缆的要求。比如犁式或冲槽就有区别。
3.与工程总造价比,缆的价格占比可能并不高,因此缆的选择可以保守一些,降低风险。
4.水下接头和陆缆的考虑是完全不一样的。
谭总
杨院长:
一般河床的变化都会有。河底沉积也会变化。登陆段S弯的考虑必须充分。综上,不是万不得已,水线不会是第一考虑的。

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笔者查询了一下标准,《通信线路工程设计规范》GB 51158-2015关于水底光缆的相关规定如下,录入进来,供大家参考。

水底光缆敷设安装要求

6.5  水底光缆敷设安装要求

6.5.1  水底光缆的选用应符合下列规定:

   1  河床及岸滩稳定、流速不大但河面宽度大于150m的一般河流或季节性河流,应采用短期抗张强度为20000N及以上的钢丝铠装光缆。

   2  河床及岸滩不太稳定、流速大于3m/s或主要通航河道等,应采用短期抗张强度为40000N及以上的钢丝铠装光缆。

   3  河床及岸滩不稳定、冲刷严重,以及河宽超过500m的特大河流应采用特殊设计的加强型钢丝铠装光缆。

   4  穿越水库、湖泊等静水区域时,可根据通航情况、水工作业和水文地质状况综合考虑确定。

   5  河床稳定、流速较小、河面不宽的河道,在保证安全且不受未来水工作业影响的前提下,可采用直埋光缆过河。

   6  当河床土质及水面宽度情况能满足定向钻孔施工设备的要求时,也可选择定向钻孔施工方式,此时可采用在钻孔中穿放直埋或管道光缆过河。

6.5.2  水底光缆的过河位置,应选择在河道顺直、流速不大、河面较窄、土质稳定、河床平缓无明显冲刷、两岸坡度较小的地方。下列地点不宜敷设水底光缆:

   1  河流的转弯与弯曲处、汇合处,和水道经常变动的地方,以及险滩、沙洲附近。

   2  水流情况不稳定,有漩涡产生,或河岸陡峭不稳定,有可能遭受猛烈冲刷导致坍岸的地方。

   3  凌汛危害段落。

   4  有拓宽和疏浚计划,或未来有抛石、破堤等导致河势改变可能的地点。

   5  河床土质不利于布放、埋设施工的地方。

   6  有腐蚀性污水排泄的水域。

   7  附近有其他水下管线、沉船、爆炸物、沉积物等的区域。

   8  码头、港口、渡口、桥梁、锚地、船闸、避风处和水上作业区附近。
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6.5.2 目前随着水文调查资料和技术的日渐翔实成熟,以及光缆制造和敷设技术的不断进展,因河床变动、水流冲刷等自然原因导致的水底光缆中断事件已经减少,抛锚、捕捞、水工作业等人为原因成为水底光缆的故障主因。而过河位置选择不当是上述情况出现的重要原因之一,因此对不宜敷设水底光缆的地点作了比较详细的规定。

6.5.3  水底光缆应避免在水中设置光缆接头

6.5.4  河宽超过500m的特大河流以及重要的通航河流等,可根据干线光缆的重要程度设置备用水底光缆。主、备用水底光缆应通过连接器箱或分支接头盒进行人工倒换,也可进行自动倒换;为此可设置水线终端房。
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6.5.4 主备用水底光缆间应保持合适的距离,避免同时受到损害。

6.5.5  水底光缆的埋深,应根据河流的水深、通航状况、河床土质等具体情况分段确定。

   1  河床有水部分的埋深应符合下列规定:

       1)枯水季节水深小于8m的区段,河床不稳定或土质松软时,光缆埋入河底的深度不应小于1.5m;河床稳定或土质坚硬时不应小于1.2m。

       2)枯水季节水深大于8m的区域,可将光缆直接布放在河底不加掩埋。

       3)在游荡型河道等冲刷严重和极不稳定的区段,应将光缆埋设在变化幅度以下;当遇特殊困难不能实现时,在河底的埋深亦不应小于1.5m,并应根据需要将光缆作适当预留。

       4)在有疏浚计划的区段,应将光缆埋设在计划深度1m以下,或在施工时暂按一般埋深,但需要将光缆作预留,待疏浚时再下埋至要求深度。

       5)石质和半石质河床,埋深不应小于0.5m,并应加保护措施。

   2  岸滩部分埋深应符合下列规定:

       1)比较稳定的地段,光缆埋深不应小于1.2m。

       2)洪水季节受冲刷或土质松散不稳定的地段应加深埋深,光缆上岸的坡度宜小于30°。

   3  对于大型河流,当航道、水利、堤防、海事等部门对拟布放水底光缆的埋深有特殊要求时,或有抛锚、运输、渔业捕捞、养殖等活动影响,上述埋深不能保证光缆安全时,应进行综合论证和分析,确定合适的埋深要求。
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6.5.5 水底光缆的基本埋深参照了原电缆设计规范的规定。在土质适宜的情况下,采用截流挖沟、水泵冲槽、机械挖掘等方式可以达到适宜的埋深。但当埋深要求在2m~3m以上时,则需要使用埋设犁、冲放器等专用设备进行施工,其成本亦会有所增加,应进行分析论证。

6.5.6  水底光缆的敷设长度,应按下列规定确定:

   1  有堤的河流,水底光缆应伸出取土区,伸出堤外不宜小于50m。无堤的河流,应根据河岸的稳定程度、岸滩的冲刷程度确定,水底光缆伸出岸边不宜小于50m。

   2  河道、河堤有拓宽或改变规划的河流,水底光缆应伸出规划堤50m以外。

   3  土质松散易受冲刷的不稳定岸滩部分,光缆应有预留。

   4  主、备用水底光缆的长度宜相等,当有长度偏差时,应满足传输要求。

6.5.7  穿越河流的水底光缆长度,根据河宽和地形情况,可按表6.5.7-1进行估算或按下式计算。其中,单盘水底光缆的长度不宜小于500m。

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   式中:L——水底光缆长度(m);

         L1——水底光缆两终端间现场的丈量长度(m);

         L2——终端固定、过堤、“S”形敷设、岸滩及接头等项增加的长度(m);

         L3——两终端间各种预留增加的长度(m);

         L4——布放平面弧度增加的长度(m),可按表6.5.7-2确定;

         L5——水下立面弧度增加的长度,应根据河床形态和光缆布放的断面计算确定(m);

         L6——施工余量,根据不同施工工艺考虑取定(m);其中拖轮布放时,可为水面宽度的8%~10%;抛锚布放时,可为水面宽度的3%~5%;埋设犁布放时应另行据实计算;人工抬放时一般可不加余量;

         a——自然弯曲增长率,根据地形起伏情况,取1%~1.5%。

表6.5.7-1  水底光缆长度估算表

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   注:实际应用中,应结合施工方法和技术装备水平综合考虑取定。

表6.5.7-2  布放平面弧度增加长度比例表

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   注:表中Lbs代表布放平面弧度的弦长,f代表弧线的顶点至弦的垂直高度,f/Lbs代表高弦比。

6.5.8  工程设计应按现场勘察的情况和调查的水文资料,确定水底光缆的最佳施工时节和可行的施工方法。水底光缆的施工方式,应根据光缆规格、河流水文地质状况、施工技术装备和管理水平以及经济效益等因素进行选择,可采用人工或机械挖沟敷设、专用设备敷设等方式。对于石质河床,可视情况采取爆破成沟方式。
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6.5.8 水底光缆的施工主要分挖沟和敷设光缆两大工作内容。现行施工定额中挖沟和敷缆主要有水泵冲槽、人工截流挖沟、挖冲机、拖轮布放、抛锚布放、人工布放等几种,其中挖冲机作业时挖沟与敷缆一次完成。

6.5.9  光缆在河底的敷设位置,应以测量时的基线为基准向上游按弧形敷设。弧形敷设的范围,应包括洪水期间可能受到冲刷的岸滩部分。弧形顶点应设在河流的主流位置上,弧形顶点至基线的距离,应按弧形弦长的大小和河流的稳定情况确定,一般可为弦长的10%,根据冲刷情况或水面宽度可将比率适当调整。当受敷设水域的限制,按弧形敷设有困难时,可采取“S”形敷设。当布放两条及以上的水底光缆,或同一区域有其他光缆或管线时,相互间应保持足够的安全距离。水底光缆接头处金属护套和铠装钢丝的接头方式,应能保证光缆的电气性能、密闭性能和必要的机械强度要求。

6.5.10  靠近河岸部分的水底光缆,当可能受到冲刷、塌方、抛石护坡和船只靠岸等危害时,可选用下列保护措施:


   1  加深埋设。
   2  覆盖水泥板。
   3  采用关节形套管。
   4  砌石质光缆沟。


6.5.11  光缆通过防洪堤坝的方式和保护措施,应符合下列要求:

   1  光缆穿越防洪堤坝堤的位置应在历年最高洪水位以上,对于呈淤积态势的河流应考虑光缆寿命期内洪水可能到达的位置。

   2  光缆在穿越土堤时,宜采用爬堤敷设的方式,光缆在堤顶的埋深不应小于1.2m,在堤坡的埋深不应小于1.0m。堤顶部分兼为公路时,应采取相应的防护措施。当达到埋深要求有困难时也可采用局部垫高堤面的方式,光缆上垫土的厚度不应小于0.8m。

   3  光缆不宜穿越石砌或混凝土河堤。
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6.5.11 防洪堤坝安全是影响国计民生的大事,不能因为光缆穿越而破坏其原有的防护能力,给防汛工作带来困难或危害,同样光缆在通过堤坝时,也不能降低要求,应采取有效措施保障光缆安全可靠。在有条件的情况下,尽量不穿越防洪堤坝。

6.5.12  水底光缆的终端固定方式,应根据不同情况分别采取下列措施:

   1  对于一般河流,水陆两段光缆的接头,应设置在地势较高和土质稳定的地方,可直接埋于地下,为维护方便也可设置接头人(手)孔。在终端处的水底光缆部分,应设置1~2个“S”弯,作为锚固和预留的措施。

   2  较大河流,岸滩有冲刷的河流,以及光缆终端处的土质不稳定的河流,除上述措施外,还应对水底光缆进行锚固。

6.5.13  敷设水底光缆的通航河流,在过河段的河堤或河岸上设置标志牌。标志牌的数量及设置方式应符合相关海事及航道主管部门的规定。无具体规定时,可按下列规定执行:

   1  水面宽度小于50m的河流,在河流一侧的上下游堤岸上,可各设置一块标志牌。

   2  水面较宽的河流,在水底光缆上、下游的河道两岸均可设置一块标志牌。

   3  河流的滩地较长或主航道偏向河槽一侧时,可在近航道处设置标志牌。

   4  有夜航的河流可在标志牌上设置灯光设备。
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6.5.13 水线标志牌的型式和设置要求应按照相关专业标准,并提前向主管部门申请以获得批准。

6.5.14  敷设水底光缆的通航河流,应划定禁止抛锚区域,其范围应按相关航政及航道主管部门的规定执行。无具体规定时,可按下列要求执行:

   1  河宽小于500m时,上游禁区可距光缆弧度顶点50m~200m,下游禁区可距光缆路由基线50m~100m。

   2  河宽为500m及以上时,上游禁区可距光缆弧度顶点200m~400m,下游禁区可距光缆路由基线100m~200m。

   3  特大河流,上游禁区距光缆弧度顶点可大于500m,下游禁区距光缆路由基线可大于200m。

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