光纜同溝敷設(shè)技術(shù)對(duì)比及微纜系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用

1、光 纜 同 溝 敷 設(shè) 技 術(shù) 對(duì) 比 及 微 纜 系 統(tǒng) 技 術(shù) 應(yīng) 用張 微 波 李 桂 成 中 國(guó) 石 化 管 道 科 學(xué) 研 究 院摘 要 :本 文 對(duì) 當(dāng) 前 輸 油 (氣 管 道 通 信 光 纜 同 溝 敷 設(shè) 當(dāng) 前 多 種 的 方 式 對(duì) 比 分 析 , 探 討 微 管 微 纜 同 溝 敷 設(shè) 技 術(shù) 應(yīng) 用 的 現(xiàn) 實(shí) 意 義 。主 題 詞 :長(zhǎng) 輸 管 道 光 纜 同 溝 敷 設(shè) 微 管 微 纜 氣 吹通信系統(tǒng)是管道工程的重要組成部分,將為管道運(yùn)營(yíng)管理提供重要支持。通信光纜伴隨輸油管道同溝 敷設(shè)可以大幅降低通信工程的造價(jià)提高輸油管道的市場(chǎng)價(jià)值。目前,隨管道同溝敷設(shè)光纜已經(jīng)是

2、國(guó)內(nèi)外管 道建設(shè)中一項(xiàng)通行的做法。光纜同溝敷設(shè)方式有采用鎧裝光纜直埋敷設(shè)和通信管道敷設(shè)方式兩種,其中管道方式又可分為采用一 般架空/管道光纜在高密度聚乙烯硅芯管道內(nèi)敷設(shè) (以下簡(jiǎn)稱普通管道纜敷設(shè) 和目前新興的氣吹微纜系統(tǒng) 技術(shù)。一、同溝直埋光纜敷設(shè)工藝的現(xiàn)實(shí)缺陷采用直埋方式時(shí),選用直埋光纜,與輸油管道同溝埋設(shè);根據(jù)近年來(lái)同溝直埋工程實(shí)踐和施工實(shí)際狀 況看,因輸油管道與光纜施工分屬剛性介質(zhì)和柔性介質(zhì),相互配合中交叉作業(yè)很多,有很多現(xiàn)實(shí)弊端: 1. 直埋光纜與管道施工不同步以及輸油管道跳躍式分段作業(yè)對(duì)光纜敷設(shè)質(zhì)量影響很大, 往往造成接 續(xù)數(shù)量過(guò)多,施工造價(jià)后期上升很大。2. 直埋光纜的施工受季節(jié)的

3、影響較大,在多雨地區(qū),因輸油管道管溝需盡快回填以防塌方,因此光 纜往往不能按設(shè)計(jì)要求減少接續(xù),有些地段不得不隨輸油管道 200300米一下溝,造成人為斷纜 和盤留纜損傷。3. 在地質(zhì)沉降地區(qū), 直埋光纜在土壤內(nèi)沒(méi)有自由度, 常因沉降緊繃造成損耗突然上升甚至傳輸中斷。4. 直埋光纜抵御外部沖擊的能力較弱,容易受到外部力量的破壞。實(shí)際工程中時(shí)常發(fā)生施工隊(duì)輸油 管道搶修中意外挖斷光纜的情況。5. 由于直埋光纜在纜溝內(nèi)是繃直的,障礙點(diǎn)往往處因不能提供足夠的接續(xù)余長(zhǎng),不得不需要大量動(dòng) 土開(kāi)挖較長(zhǎng)一段擠出余長(zhǎng)進(jìn)行接續(xù)。 延誤搶維修的時(shí)間。 搶修費(fèi)用高, 存在季節(jié)因素和青苗賠償。 6. 直埋光纜為了盡量提高

4、使用壽命,需保證鎧裝層、加強(qiáng)芯的對(duì)地絕緣,需每年進(jìn)行各段的對(duì)地絕 緣檢查,因其直埋的先天因素,分段多,對(duì)地絕緣的查找和處理非常困難;后期維護(hù)費(fèi)用很高。7. 老鼠的啃咬以及土壤中的酸堿物對(duì)光纜外護(hù)套及光纜壽命影響嚴(yán)重。8. 系統(tǒng)不能根據(jù)新技術(shù)的出現(xiàn)而隨時(shí)更新光纜。9. 直埋光纜使用壽命短,因施工質(zhì)量以及鎧裝層腐蝕等原因,實(shí)際壽命往往只能在 10年左右。二 次動(dòng)土更換光纜費(fèi)用極高,數(shù)倍與初期光纜建設(shè)費(fèi)用。從當(dāng)前已完成工程實(shí)例,如臨濮線、濟(jì)淄線、滄津燕線,以及在建的甬滬寧進(jìn)口原油管道、大西南成 品油管道等工程的現(xiàn)實(shí)施工情況來(lái)看,同溝直埋方式均不能很好滿足最終工程質(zhì)量的要求,不但工程質(zhì)量 差、后期維護(hù)

5、費(fèi)用高,也沒(méi)能達(dá)到起到降低投資的目的。因此,筆者認(rèn)為同溝直埋方式已不適宜作為管道 通信同溝敷設(shè)光纜線路主要施工方式。二 、同溝普通管道光纜敷設(shè)工藝的現(xiàn)實(shí)缺陷采用管道方式敷設(shè)時(shí),選用管道光纜,用吹氣法敷設(shè)在光纜套管(高密度聚乙烯硅芯管 HDPE內(nèi)。氣吹 法敷纜是用機(jī)械推纜器把通信光纜推進(jìn)管道,同時(shí)空壓機(jī)把強(qiáng)大的氣流打進(jìn)管道,這種高速氣流在光纜的 表面形成一種拖曳力,促使光纜前進(jìn)。因此,光纜不是被拉而是被氣流推動(dòng)前進(jìn)。光纜在管道里順著地勢(shì) 起伏或方向的改變順利前進(jìn),因?yàn)楣饫|頂端不受力或受力很小,所以與傳統(tǒng)牽引敷纜相反,光纜基本沒(méi)有 應(yīng)力。敷纜完畢后,光纜松弛地停在管道的底部,有助于延長(zhǎng)光纜的壽命。

6、氣吹機(jī)的使用對(duì)光纜無(wú)應(yīng)力, 加上管道提供的有效的保護(hù)作用,客戶可采用無(wú)鎧裝的輕型纜,節(jié)約成本。因此,氣吹法不僅是安全的, 也是目前整體效果較好的敷纜方法。管道方式與直埋方式相比,主要優(yōu)點(diǎn)有:z便于以后的檢修、維護(hù)和更換及擴(kuò)容,綜合維護(hù)費(fèi)用低。z與管道同溝敷設(shè)時(shí),光纜敷設(shè)可不受管道施工時(shí)間的限制,能夠有效的避免直埋光纜施工與管 道施工不同步時(shí)人為的斷纜等影響工程質(zhì)量的問(wèn)題。z能提高光纜的抗腐蝕、抗壓力和抗拉伸能力,延長(zhǎng)光纜的使用壽命;直埋光纜的使用理論壽命 為 25(實(shí)際 10年左右,管道光纜的使用壽命可達(dá) 50年。z抵御外界破壞的能力更強(qiáng), 能夠有效的防止鼠類和白蟻的侵害以及減少打孔盜油分子對(duì)

7、光纜的 破壞。光纜采用管道敷設(shè)可以降低被破壞幾率,并能延長(zhǎng)光纜一倍以上的使用壽命;為改善一般同溝直埋光 纜與管道施工不同步以及跳躍式分段作業(yè)對(duì)光纜敷設(shè)質(zhì)量的影響,有效地提高光纜使用壽命、降低日后光 纜搶修、換纜的維護(hù)費(fèi)用,同時(shí)考慮到打孔盜油對(duì)管道、光纜的威脅。因此,同溝敷設(shè)硅管后期氣吹光纜 的施工方式應(yīng)是新建輸油氣管道最為適宜的工藝方式。但目前普通管道光纜氣吹方式在實(shí)際同溝敷設(shè)中也存在一定缺陷,當(dāng)前國(guó)內(nèi)吹纜施工主要采用普通架 空光纜作為管道光纜敷設(shè),因纜體較粗重,摩擦阻力大,對(duì)氣吹壓力要求高,另外,硅管與輸油管道同溝 敷設(shè)往往很難做到墊層夯實(shí)平整,微彎很多,大大限制了單次氣吹距離,一般工程僅能

8、達(dá)到平均不到 1km。 三、現(xiàn)代氣吹工藝的新發(fā)展-微管微纜技術(shù)國(guó)外已經(jīng)逐步轉(zhuǎn)向采用管道吹纜專用微型管道光纜氣吹敷設(shè)工藝(即母管+子管+微纜敷設(shè)技術(shù), 作為一門光纜布放新技術(shù),利用氣吹敷纜的方法,先將微管吹進(jìn)已敷設(shè)的母管中,然后根據(jù)客戶需求,可 分批次將微纜吹進(jìn)微管中。該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)中。采用“氣吹法”敷設(shè)微纜, 將氣吹機(jī)產(chǎn)生的高壓、高速壓縮空氣吹入微管,管壁內(nèi)層固體硅膠極低的摩擦系數(shù)大大減小纜線前進(jìn)時(shí)的 磨擦力, 這種高速氣流在微纜表面形成一種均勻附著在微纜外皮的推力, 使該微纜不會(huì)受到任何機(jī)械損傷, 在高速氣流的帶動(dòng)下微纜在管道中高速前進(jìn),平均速度達(dá) 70m/min,

9、其形象的比喻就如同磁懸浮列車在軌 道上空高速前進(jìn)。整個(gè)施工過(guò)程安全、快捷、方便。微纜系統(tǒng)技術(shù)包括三個(gè)部分:一是微管技術(shù),微管在制作工藝等方面具有較高的技術(shù)含量,其內(nèi)壁采 用具有同步擠壓的永久性固體潤(rùn)滑硅芯層,選擇縱向?qū)獠?凹槽結(jié)構(gòu),進(jìn)一步降低了摩擦系數(shù);二是 微纜技術(shù),微纜的共同特點(diǎn)是外徑較小,可吹入小直徑塑料導(dǎo)管中;三是氣吹技術(shù),采用氣吹技術(shù)敷設(shè)微 纜、微管,安全、方便、快捷,氣吹微纜時(shí)利用空氣動(dòng)力使微纜在管內(nèi)保持懸浮,敷設(shè)完畢后,微纜自由、 松馳地停在微管底部,有助于延長(zhǎng)微纜使用壽命。普 通 管 道 光 纜 系 統(tǒng) 、 微 管 微 纜 系 統(tǒng) 一 般 技 術(shù) 比 較 表市區(qū)及建筑群彈性的

10、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì), 不需要知道確切的用戶數(shù)量 以及用戶需要的光纖類型 必須預(yù)知用戶數(shù)量,以確定光纖芯數(shù),并確定 光纖類型(單模/多模垂直通道占用一次,整體完成主干管道的安 裝,進(jìn)行一次防火復(fù)原,用戶有需求時(shí)再敷纖 初裝時(shí)的光纜容量太大, 會(huì)造成資源的長(zhǎng)期閑 置和浪費(fèi);太小,將多次布纜,施工費(fèi)增加線, 可直接將光纖自主機(jī)房或總配線架接至桌 面 次熔接,不但使線路衰減增加,障礙點(diǎn)增多, 而且成本增加施工過(guò)程安靜,氣吹敷纖時(shí)并非要用空壓機(jī),高壓氣瓶也可由于多次開(kāi)鑿墻(地板洞,施工干擾較大 不需維護(hù)許多光纖(部分是空管 需要維護(hù)所有已安裝的光纖隨著光纖光纜產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展, 可保證隨 時(shí)采用高新技術(shù)產(chǎn)品 一

11、旦布放完畢,無(wú)法更改,除非拆除舊纜,布 放新纜利用多余的空管可以租用 無(wú)此功能分期投資,可以降低初期的費(fèi)用投資 一次性投資,資源利用率低線路分歧靈活,可以通過(guò)“Y”接頭進(jìn)行點(diǎn)對(duì) 點(diǎn)的平行分歧和縱向擴(kuò)容 必須主干線留有預(yù)留, 然后進(jìn)行線路割接進(jìn)行 分歧,線路擴(kuò)容困難。然后利用氮?dú)馄糠笤O(shè)微纜。 光纜的敷設(shè)只能采用人力牽引 利用倒盤器或多臺(tái)氣吹機(jī)可以達(dá)到長(zhǎng)距離微纜的目的。光纜太粗,采用這種方法效率較低雙層 HDPE 管道保護(hù),有較高的抗沖擊能力。 且母管不被嚴(yán)重壓扁(70%以上的話,一般 一層 HDPE 管道保護(hù),一旦母管有變形或較大 折彎容易造成吹纜堵塞失敗。不會(huì)影響子管和微纜。微纜系統(tǒng)技術(shù)的光纜

12、結(jié)構(gòu)是在吸收傳統(tǒng)普通光纜優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)造性改進(jìn),以適應(yīng)不同安裝環(huán)境及 施工方法。對(duì)于輸油輸氣管線同溝敷設(shè)光纜系統(tǒng),微纜系統(tǒng)技術(shù)除具備前述普通管道光纜的優(yōu)點(diǎn)外,其優(yōu) 勢(shì)更體現(xiàn)在:1. 微纜直徑小,重量輕,因而一次性氣吹長(zhǎng)度更大,吹放速度更快,可有效地縮短工程建設(shè)周期, 氣吹普通光纜一般設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為 2-3km,而氣吹微纜不間斷距離可達(dá) 46km,因?yàn)闅獯翟O(shè)備和微纜 的重量減輕,使氣吹點(diǎn)可以任意選擇。2. ,這樣可以大大減少線路上人井和手井的數(shù)量,減少整個(gè)線路的光纜接頭數(shù)量,初步預(yù)計(jì)可以減 少 60%以上,大幅度提高線路傳輸質(zhì)量。3. 因微纜氣吹工藝所需接續(xù)容纖占用空間小、氣吹需求壓力小、設(shè)備輕便

13、且操作空間需求同比普通 纜氣吹小的多,氣吹人井(孔設(shè)置簡(jiǎn)單,可以利用微管微纜余留保護(hù)箱替代人井(孔,不需 永久征地;4. 在硅芯管和微管的雙重保護(hù)作用下,微纜在管道內(nèi)可得到更為穩(wěn)固的保護(hù)。遇到特殊情況遭到損 壞時(shí),采取與 PVC 管、梅花管類似的處理方法,利用配套的硅芯管、微管接頭,采用“氣吹法” 方便、快捷地敷設(shè)微纜,大大減少故障處理時(shí)間,提高線路運(yùn)行維護(hù)質(zhì)量。5. 微管在子管中及子管在母管中的占用空間均小于 50%,大大提高了微纜的抗沖擊能力,只要管路 不產(chǎn)生嚴(yán)重壓扁變形,一般不影響微纜的安全。6. 施工造價(jià)同比普通纜管道吹纜施工方式相當(dāng)或略低,而且,隨著該技術(shù)的大量應(yīng)用,微纜技術(shù)的 成本

14、必將大幅下降,從建設(shè)和維護(hù)等多方面同比普通管道光纜方式拉開(kāi)成本優(yōu)勢(shì)。7. 備管建設(shè)投資低, 可在不增加先期投資的情況下大幅 提高光纜管道的市場(chǎng)價(jià)值。8. 大幅降低日后更換纜的投資,便于今后采用新型光 纖,保持技術(shù)領(lǐng)先。如左圖工程實(shí)例圖片顯示,采用微纜技術(shù)敷設(shè)的光纜因其 輕便并在管道中有良好的自由度,在被挖掘機(jī)意外刮出并提升 到地面達(dá)半米以上時(shí)仍未損傷光纜,這是傳統(tǒng)工藝所不可想象 的,該特點(diǎn)尤其適合于避免或減少輸油管線同溝敷設(shè)光纜的建 設(shè)與運(yùn)行期的意外損傷。以下對(duì)當(dāng)前各種同溝敷設(shè)技術(shù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)上分析對(duì)比列表如下:直 埋 、 普 通 纜 管 道 、 微 纜 同 溝 敷 設(shè) 工 藝 技 術(shù) 比 較 表

15、 施工工藝 同溝直埋 同溝普通纜管道 同溝微管微纜 傳輸質(zhì)量 差 一般 好光纜安全性 差 一般 好受管道施工影響 很大,施工不同步問(wèn)題多 有一定影響 很少施工工作量 理論上低,但實(shí)際二次開(kāi)挖、接續(xù)工作量很高。一般, 但往往存在因硅管變形堵塞造成二次施工量增加的問(wèn)題以及人井?dāng)?shù)量較多。一般(與普通纜相當(dāng) , 無(wú)需人井,接續(xù)工作量 少。維護(hù)工作量 對(duì)地絕緣測(cè)試等工作量大 一般 (光纜和接頭盒不能形成完整體系較低 (微管和接頭盒形 成密封體系壽命 短(10年 較長(zhǎng)(50年 較長(zhǎng)(50年無(wú)接續(xù)距離 短,斷點(diǎn)多 單次氣吹 1km 以內(nèi), 無(wú)接續(xù)距離平均 2km 以內(nèi)單次氣吹 1-2km, 甚至更 長(zhǎng), 無(wú)

16、接續(xù)距離平均 46公里, 可通過(guò)串聯(lián)氣吹進(jìn) 一步大幅提高。征地費(fèi)用 無(wú) 人井需在距管線 5米以上單獨(dú)征地建設(shè)。 每個(gè)約需永久征地10m2。 實(shí)際施工中存在不確定性,往往臨時(shí)增加。且野外人井安全性差。采用微管微纜余留保護(hù) 箱替代人井(孔 ,埋式 可重復(fù)開(kāi)啟, 無(wú)需永久征 地更換纜費(fèi)用 極 高 (數(shù) 倍 于 建 設(shè) 投 資 一般 很低實(shí)際綜合造價(jià)理論上投資少。但實(shí)際較 高。返工量大。決算金額公 里造價(jià)約 34萬(wàn)元/公里 較高。 存在不確定性和二次施 工量增加的問(wèn)題。 決算金額在 3萬(wàn)元/公里以上 (不含征地 。 較高, 但比較易于確定并 控制工作量。 可控制在 3萬(wàn)元/公里以內(nèi)。表 3:各 施 工

17、 工 藝 投 資 比 較項(xiàng) 目單獨(dú)開(kāi)溝 直埋 同溝 直埋同溝普纜 管道同溝 微管微纜挖溝及回填(元/公里 2000000 0賠補(bǔ)(元/公里 600002000*0.112000*22000 子管(元/公里 000 1000*2 吹管(元/公里 000 2000*2 12芯光纜(元/公里 70007000*1.15000 6000 放纜/吹纜(元/公里 800080008000 4490 標(biāo)志帶及布放10001000264900 人(手孔/接續(xù)(10公里投資 200005000030000 10000永久征地0135000 10公里投資總額(元436600224200343500274900由上可見(jiàn),氣吹微纜施工工藝的發(fā)展給光纜同溝敷設(shè)帶來(lái)了解決傳統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)實(shí)缺陷的契機(jī),從當(dāng)前技 術(shù)發(fā)展趨勢(shì)看,微纜施工已經(jīng)成為 IEC 標(biāo)準(zhǔn)中推薦的光纜施工方式,目前國(guó)內(nèi)信息產(chǎn)業(yè)部也正在起草微纜 系統(tǒng)技術(shù)的通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),新一代光纜生產(chǎn)工藝、 施工工藝正在形成。 在輸油氣管道光纜同溝敷設(shè)中引入微 管微纜氣吹敷設(shè)工藝, 將能較好解決傳統(tǒng)同溝敷設(shè)技術(shù)的現(xiàn)實(shí)缺陷! 筆者在儀征-長(zhǎng)嶺原油管道工程中已經(jīng) 進(jìn)行了具體實(shí)踐,該工程建成后不但是氣吹微管微纜同溝敷設(shè)工藝的首次應(yīng)用,也將是目前世界上距離最 長(zhǎng)的氣吹微纜長(zhǎng)途光纜線路,其平均 34公里的接續(xù)間距將達(dá)到當(dāng)今世界先