海缆路由勘察的技术要点

1.海缆路由勘察范围

根据《海底电缆管道路由勘察规范》定义，将路由勘察的工作区域划分为登陆段、近岸段、浅海段和深海段四部分，如图1-15所示。每部分的路由调查区的调查范围（走廊宽度）、技术手段与调查内容都略有差别。

图1-15 路由勘察工作区域划分

登陆段指海底电缆登陆点附近水深小于5m的路由走廊带，以预选路由为中心线的勘察走廊带宽度一般为500m，自岸向陆延伸至100m处，向海至水深5m处。一般主要用到陆地地形测量、单波束水深测量、侧扫声呐探测、底质采样等技术，工程需要时可采用人工潜水、水下摄像及插杆试验等手段。

近岸段是指登陆段外至水深20m的路由海区，勘察走廊带宽度一般为500m。一般采用单/多波束水深测量、侧扫声呐探测、海底地层剖面探测和工程地质取样等技术，工程需要时可采用人工潜水。

浅海段为水深20～1000m的路由海区，勘察走廊带宽度一般为500～1000m。通常海缆埋设结束点位于该路由海区。海缆埋设路由海区内一般采用多波束水深测量、侧扫声呐探测、海底地层剖面探测和工程地质取样等技术，但是由于该海区水下拖体一般距离母船较远，因此水下拖体定位需采用水下声学定位技术。而海缆敷设路由海区由于一般只进行海底地形测量，所以一般采用深水多波束水深测量技术为主。

深海段是指水深大于1000m的路由海区，海缆一般只进行敷设，不进行埋设，勘察走廊带宽度一般为水深2～3倍。该海区受人类活动影响较小，但海底形态一般都比较复杂，量程范围大，对深水调查设备要求很高。

2.海缆路由勘察技术

海缆路由勘察技术主要是针对海缆路由区海底工程地质条件、海洋气象水文环境、腐蚀性环境参数和海洋规划与开发活动等工程环境条件采用的相应的勘察调查技术。一般海缆路由勘察主要方法有：导航定位、地形测量、海底面状况及障碍物探测、海底地层剖面探测、工程地质取样测试、已有管线探测、海洋水文气象环境调查和腐蚀性环境调查，而海洋规划和开发活动评价虽然主要以资料收集和评价为主，基本不涉及实地勘察，但由于该内容也是勘察需了解的一个主要内容，因此在本书中也将海洋规划和开发活动评价归为一种勘察技术。实际上，勘察是一项综合分析的工作，勘察的每一项内容一般不止利用一种技术进行，往往需要多种勘察技术的交互勘察，互相验证分析，从而获得更准确的勘察结果。海缆路由勘察内容及主要相关技术如表1-2所示。

表1-2 海缆路由勘察内容及主要相关技术

（1）导航定位

导航定位是海缆路由勘察所有其他技术的基础，也是完成勘察顺利进行的基本保证，没有导航定位技术的保障，路由勘察只能像盲人一样没有方向，所以导航定位精度的好坏直接关系到整个路由勘察的数据质量。路由勘察中的导航定位主要使用全球导航卫星系统（GNSS）和水下声学定位系统，全球卫星导航系统主要用于水上载体的导航和固定安装的换能器的定位，水下声学定位系统则是为水下拖体或者采样器在水下的定位。

（2）地形测量

地形测量是海缆路由勘察的基础内容也是最重要的内容，通常分为登陆点地形测量和水深地形测量。登陆点地形测量为陆地地形测量，而水深地形测量通常采用回声测深技术为测量手段。通过对路由勘察区的地形测量，获取勘察区的精细地形成果数据，从而准确反映出区域的实际地形地貌特征，特别是特殊地形地貌，如陡坎、斜坡、海山、沙波以及洼地等，同时也能获取勘察区域内坡度较大的地方。地形测量的目的是为设计和施工提供基础地形信息，以使得在勘察后可以在地形数据基础上对海缆路由进行优化，避开不良地形区域，另外也为施工提供航行保障。

（3）侧扫声呐探测

海底面状况及海底障碍物的存在直接关系到路由选择和施工安全，是海缆路由勘察要重点查明的内容。海底面状况和障碍物探测一般采用侧扫声呐探测技术进行。分析和研究海底表层的工程地质条件，对于海缆的敷设均有着十分重要的应用价值。随着侧扫声呐在海洋工程勘测中的广泛应用，通过对声呐图像的判读，结合底质采样结果，对勘测区域海底表层底质类型及分布、海底人工地物和不良地质现象进行分析和定性，从而绘制海底面状况图，将为海缆工程的设计和施工提供依据。

（4）海底地层剖面探测(www.xing528.com)

海底地层特征是海缆路由勘察的重要内容，重点要查明路由区域浅部地层结构与浅部地层的岩性特征。而且，通过海底地层剖面探测也能探测是否存在浅部灾害地质因素，如浅层天然气、古河道、海底滑坡以及活动断层等。海底地层剖面探测一般利用海洋地球物理的勘探方法来探测海底地质信息，通过探测获取路由区浅部地层的发射特征、产状特征和层理结构等，同时结合地质取样和浅部地层的声学反射特征，可以区分浅部地层的岩性，为设计提供依据。

（5）已有管线探测

已有管线探测主要是确定路由区海底已建海缆和管道的位置和分布，主要技术为磁法探测和声呐探测。海洋磁法勘探是海洋地球物理调查的一项传统内容，在海洋油气勘探、海底构造研究等方面曾发挥了重要的作用。近年来，随着海洋磁力仪灵敏度和探测精度的提高，海洋磁法探测技术在海洋工程中得到了新的应用，例如在光缆路由调查、海底油气管线调查，海湾大桥、海底隧道工程的可行性研究，找寻海底磁性物体等方面均取得了一些成功的经验。声呐探测则包括侧扫声呐探测和浅地层剖面仪探测。侧扫声呐可以对裸露于海底的海底管线进行位置和状态扫测，而对于埋设的金属结构的海底管道，可利用浅地层剖面仪或者管线仪进行位置和埋深情况探测。

（6）工程地质取样测试

工程地质取样测试是海缆路由工程地质勘察实际工作中不可缺少的重要方法。因为仅仅用海洋工程物探法是不够的，海缆铺设要求做定性和定量全面的工程地质评价，而仅仅采用海洋工程物探法只能做出定性和区域性的评价，而生产实践要求定量评价，为了对海缆路由进行全面评价，必须采用定量研究的方法。因此，海缆路由勘察实践中广泛采用工程地质取样测试方法。

海缆路由勘察工作中的工程地质取样，分为底质取样和工程地质钻探两种方式。而底质取样又分为柱状采样和表层采样两种，以柱状采样为主。一般海缆路由勘察不需要开展工程地质钻探，若工程设计单位提出相关要求，则按设计要求开展海洋工程地质钻探工作。

在海缆路由勘察工作中，海底沉积物的测试方法分为原位测试、船上土工测试和实验室土工测试三大类。通过这三类测试取得勘察路由区海底沉积物的各种物理与力学指标，这些指标是海缆工程设计和施工不可缺少的重要科学依据。原位测试工作常采用的方法有静力触探试验（CPT）、标准贯入试验（SPT）等；船上土工测试常用方法有小型十字板剪切试验、小型贯入仪试验、泥温、热阻率等；室内土工测试主要是将海上取得的沉积物样品在实验室内做沉积物的物理力学性质的常规试验和特殊项目的试验。海缆路由区沉积物的物理力学性质指标，一方面可作为海缆工程设计不可缺少的重要参数，另一方面可作为在海缆施工过程和竣工数年后的长期观测分析中，为防止出现各种事故采取防范措施的指导。总之，对海缆路由区海底沉积物工程性质的研究和综合分析，有助于对海缆路由各段海底沉积物进行对比研究，便于划分沉积环境和掌握海洋沉积物的空间分布、变异规律及对海底底坡稳定性的预测等，因此，具有重大的实际意义。

（7）海洋水文与气象环境调查

利用潮汐、海流、波浪、风等海洋水文气象环境因子的现场观测和历史资料，统计分析海缆路由区的海洋水文气象参数，同时，水文气象各要素极值参数是海缆工程的规划、设计、施工和营运必须提供的基础资料，为安全、科学、合理的工程设计提供环境数据支撑。众所周知，在海缆工程的勘探和海上施工作业等均需要长时间的海上风、浪、流极值序列作为设计参数以保障安全。然而往往在海上，特别在海缆路由区这些资料严重缺乏，海上浮标实测资料也非常稀少。数据资料的缺乏，严重影响着海缆工程中的安全保障工作。特别是要建设海上平台设施，更加离不开海上水文气象环境工程极值条件参数和一般作业条件参数。此时，需要采用先进的风、浪、流后报数值模拟方法，系统地进行风、浪、流数值模拟，从而得出海洋水文气象工程环境区划极端设计参数。通过对水文气象条件各要素的分析评价，掌握了研究区海洋环境的时空变化特征，为海缆工程的规划、设计、施工和营运提供了技术保障，并为选择最佳工期提供依据，这已成为海缆工程中不可缺少的工作。

（8）腐蚀性环境调查

海缆敷设或埋设于海底，而海底腐蚀性主要来自于底层海水及沉积物的腐蚀作用，因此在海缆路由勘察工作中，需要对海缆所在海域的底层海水及沉积物进行腐蚀性环境参数的测定。根据《海底电缆管道路由勘察规范》（GB/T 17502—2009）的要求，对底层海水腐蚀性环境参数主要测定pH值、Cl^-、SO₄^2-、HCO^-₃、CO₂^3-、侵蚀性CO₂；沉积物测试参数则包括pH值、Cl^-、SO₂^4-、HCO^-₃、CO₂^3-、氧化还原电位、电阻率。一般来说海底管道路由勘察应进行腐蚀性环境参数测定，海缆由于已经具有较完善的保护措施而大大降低了底层海水和沉积物对其的腐蚀，故其路由勘察中腐蚀性环境参数的测定可根据工程设计要求确定。

对于海缆来说，海底腐蚀主要发生在沉积物粒径较大的埋设路由区和深水敷设段。海水一般对金属具有很强的腐蚀性，由于海缆的生产技术以及海洋防腐技术已经比较成熟，且近岸大都进行了掩埋，因此腐蚀性影响一般较小。海缆实际敷设或埋设后，海底腐蚀对海缆具有实质性的影响主要为：①不同沉积物类型以及海底流对海缆的磨蚀；②埋设层中硫酸盐还原菌等微生物的活动会加速海缆保护层（中密度聚乙烯护套）老化、粉化的速度。

目前，对于海底腐蚀性环境对海缆腐蚀影响的评价还没有相应标准，根据《海底电缆管道路由勘察规范》（GB/T 17502—2009）的要求，应按《岩土工程勘察规范》（GB 50021—2001）相关要求进行。但是，《岩土工程勘察规范》（GB 50021—2001）中腐蚀性评价标准主要是针对土壤和水对混凝土及钢筋的腐蚀性评价，并不完全适用于底层海水及沉积物对海缆的腐蚀性评价。虽然当前已有部分学者如李祥云等提出了海底沉积物腐蚀性评价方法，并有部分学者如孙永福等对这一方法进行了修正，但他们提出的方法均基于泥质沉积物而言，因此也不一定适用于其他类型的沉积物。

总之，在海缆路由勘察工作中进行海底腐蚀性调查与评价有助于海缆的选型设计以及保护，具有一定的实际意义。

（9）海洋规划和海洋开发活动

这部分内容虽然不用实际外业进行调查，但也是海缆路由勘察报告的主要组成内容，主要是进行分析路由与海洋功能区划、海洋开发规划的符合性，评述路由区的渔捞、交通、油气开发、已建海底电缆管道、海洋保护区等海洋开发活动与路由的交叉和影响，为电缆管道设计、施工及维护提出对策或建议。

海洋功能区划包括：省、市、县级海洋功能区划，相关的城市发展规划，港口航道发展规划及其他涉海部门的发展规划。分析项目用海是否符合海洋功能区划，就是给出与项目用海选址、布局和平面布置相关的规划图件，分析论证项目用海与相关规划的符合性。

海洋开发活动包括：渔业活动、海上交通、已建海底管线、海岸工程建设、海底矿产资源开发、海洋自然保护区、倾废区、旅游区、科学实验区、军事活动区等。