高速公路通信光纜施工技術(shù)應(yīng)用探討

聶志敏、熊霞

（江西路通科技有限公司，江西南昌 330008)

0 引言

隨著我國高速公路建設(shè)速度的加快，全國高速公路網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)形成，為公眾出行及交通運輸提供了良好保證。高速公路比低等級公路更加方便、快捷、舒適的另一方面原因在于其土建等級更高，也擁有更為先進、完備的交通工程附屬設(shè)施。高速公路交通工程附屬設(shè)施中的機電工程在保證高速公路正常運營中發(fā)揮著十分關(guān)鍵的作用，通常情況下，其機電工程包括監(jiān)控、收費、通信、供配電、照明等子系統(tǒng)。通信光纜是高速公路機電系統(tǒng)中數(shù)據(jù)、視頻、語音等信息傳輸?shù)幕就緩?，也是確保高速公路運營管理的信息保障。當前，我國高速公路通信光纜主要敷設(shè)在通信管道中，所以主要對管道通信光纜施工技術(shù)展開分析探討，對于直埋光纜、架空光纜等施工形式則不作考慮。

1 工程概況

某公路屬于國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃的一部分，是所在省縣縣通高速公路重大建設(shè)項目，起訖樁號K045+000～K167+320，線路長122.32km，該公路段主體工程施工完成后還必須進行通信光纜施工，以保證公路及隧道良好運行及服務(wù)功能的順利發(fā)揮。該公路段通信光纜共敷設(shè)兩條，主干線通信光纜敷設(shè)自公路起點樁號K045+000 開始，至樁號K121+000 處與鄰線公路通信光纜相連；除此之外，再在該公路段全線敷設(shè)一條緊急電話光纜，兼具監(jiān)控、通信、圖像、信號傳輸?shù)裙δ堋?/p>

2 高速公路通信光纜施工技術(shù)

2.1 光纜配盤技術(shù)

高速公路通信光纜施工前必須進行光纜配盤施工，保證光纜配盤合理，既能節(jié)省光纜材料，又能保證通信光纜敷設(shè)工效，還能大大減少光纜數(shù)量，簡化光纜維護管理。對于長距離通信光纜，其光纜材料大多敷設(shè)在硅管管道內(nèi)，通過切實合理地配盤，可減少光纜材料浪費，并能防止因光纜材料尺寸不足而接頭無法接入人孔現(xiàn)象的出現(xiàn)。該高速公路通信光纜配盤長度主要根據(jù)人孔間硅芯管實際長度確定，而非人孔間距確定[1]，兩者存在一定差距；此外，在施工過程中還需再次核實通信光纜管道施工圖紙的準確性。對于施工單位所提供竣工圖紙中主要標明的是人孔間距，而非人孔間硅芯管長度時，必須復核硅芯管長度，以保證光纜配盤的準確性。

通過以上分析可以看出，硅芯管光纜配盤很容易出現(xiàn)錯誤，尤其對于地勢起伏較大、環(huán)繞區(qū)域多的情況，更應(yīng)加強光纜配盤過程的符合。結(jié)合高速公路光纜配盤實踐數(shù)據(jù)，配盤可按照以下方法計算：第一，對于地勢平坦的高速公路所在地，應(yīng)按照人孔間距（通常2000m 左右）確定光纜盤長，并增大1.0%～1.5%的余量后，在接頭盒處盤留10～20m；第二，對于地勢起伏大且環(huán)繞區(qū)域多的高速公路所在地，如果硅芯管長度較為準確，則可按照第一種情況確定；第三，如果管道竣工圖中只有人孔間距，并無硅芯管長度，則應(yīng)進行硅芯管實際長度的測量，或是增大2.5%～3.0%的余量后，在接頭盒處盤留10～20m[2]。

當前，大多數(shù)硅芯管均標記有明確的尺碼，如果硅芯管相鄰人孔間無接頭，但能看清楚尺碼標記，則應(yīng)根據(jù)標記進行硅芯管實際長度計算，在機械施工的情況下，還應(yīng)按照5～10m/ km 增加硅芯管的拉伸長度。通信光纜出廠時必須經(jīng)過生產(chǎn)工藝及質(zhì)量測試，其出廠長度一般比實際訂貨長度長3～30m，具體余長由生產(chǎn)廠商決定，所以光纜配盤過程中不考慮這一余長值。

2.2 光纜敷設(shè)技術(shù)

高速公路管道通信光纜施工技術(shù)通常包括氣吹法、牽引法和鎧裝光纜直埋敷設(shè)法等。當前國內(nèi)高速公路主干通信管道大多采用硅芯管，較好的管道條件及成熟的吹纜技術(shù)為氣吹法通信光纜敷設(shè)施工提供了保證；對于匝道互通、短途光纜敷設(shè)、收費站等人孔多、變向大的區(qū)域光纜敷設(shè)主要采用牽引法施工；而對于缺乏管道保護的特殊場地光纜敷設(shè)，主要采用鎧裝光纜直埋敷設(shè)技術(shù)。

2.2.1 氣吹法通信光纜施工

氣吹法敷設(shè)通信光纜施工技術(shù)主要與硅芯管配套使用，主要借助吹纜機將空壓機所產(chǎn)生的高速壓縮空氣流與通信光纜一同送入管道內(nèi)，在高壓氣流推動氣封活塞的作用下，使光纜端部所連接的氣封活塞對光纜施加均勻拉力；同時，光纜在吹纜機液壓履帶輸送機構(gòu)的夾持下向前持續(xù)輸送形成推力，在硅芯管內(nèi)高壓氣體持續(xù)流動下，便會在光纜表面產(chǎn)生均勻附著力。在拉力、推力和附著力的共同作用下，通信光纜便會隨高速氣流在管道中以懸浮狀態(tài)快速穿行[3]。

氣吹法通信光纜敷設(shè)施工成套設(shè)備主要由吹纜機、空壓機、液壓泵站等部分組成，具體見圖1。其一，吹纜機是該設(shè)備中最主要的構(gòu)成部分，包括吹纜頭、導向及輸送機構(gòu)、控制及液壓動力系統(tǒng)、球閥及壓縮空氣接口等部件，為便于在施工現(xiàn)場移動，按照小車形式設(shè)計。吹纜機一次可吹放光纜長度為1～3m，具體長度受施工環(huán)境、硅芯管內(nèi)徑、光纜外徑、光纜材料及重量等因素的影響。其二，液壓泵站則主要向吹纜機提供液壓動力，也按照小車形式設(shè)計，具體包括液壓油箱、齒輪泵和汽油機等部件。其三，空壓機以柴油機為主要動力，設(shè)計流量和設(shè)計排氣壓力分別在9.0m3/ min 和1.0MPa 以上，可整機移動。

圖1 氣吹法通信光纜敷設(shè)施工成套設(shè)備

在完成光纜配盤的基礎(chǔ)上，對硅芯管進行保氣和導通試驗，檢查硅芯管密封性，保證塑料硅芯管不漏氣后展開GYSTS- 36B1 型通信光纜吹送施工。嚴格按照《長途通信光纜塑料管道工程設(shè)計暫行技術(shù)規(guī)定》（YD 5025—2005）的具體規(guī)定，將塑料硅芯管氣壓持續(xù)加壓至1.0MPa，此后將進氣閥關(guān)閉，如果管道中壓力降低速度不足0.05MPa/ min，則視為密封情況良好，隨即展開氣吹作業(yè)。此外，在光纜敷設(shè)前還應(yīng)通過專用潤滑劑進行管道內(nèi)壁預潤滑，確保吹纜敷設(shè)長度，按照在0.6～0.8L/ km 的用量將潤滑劑注入塑料硅芯管中，并塞上專用海綿塞，通過輸入壓縮空氣的方式推動海綿塞，使其穿過塑料硅芯管，達到均勻潤滑管道內(nèi)壁的作用。此后按照圖2所示，采用吹纜機使通信光纜順次穿過導向機構(gòu)、輸送機構(gòu)、進氣腔及光纜頭部，最后連接氣封管塞，調(diào)整后進行吹纜機各項控制參數(shù)的設(shè)定，具體而言，吹纜機氣吹速度應(yīng)小于90m/ min，最大推力控制在100～110kg 內(nèi)，最大空氣壓力為12bar，氣流量13m3/ min。

圖2 氣吹法通信光纜安裝施工示意圖

在完成以上步驟后，開始吹纜。將壓縮空氣進氣閥門緩緩打開，并通過調(diào)整閥門開度控制通信光纜所承受的氣封管塞牽引力。當光纜送進距離較小時，應(yīng)同時調(diào)小閥門進氣口，此后便逐漸開啟，直至完全打開。通信光纜敷設(shè)速度主要通過調(diào)速手柄控制，若光纜前端牽引力過大，則可以向光纜進給過程施加牽制力；若氣壓不足，又能提供輔助推力，將通信光纜輸送速度始終控制在30m/ min 左右。待吹纜至預定點后，應(yīng)由技術(shù)人員及時檢查到位連接情況，并提示吹纜機停機，此時，一段光纜氣吹敷設(shè)施工任務(wù)完成。

2.2.2 牽引法通信光纜施工

通信光纜牽引敷設(shè)一般采用機械牽引敷設(shè)和人工敷設(shè)兩種方法，在光纜布放時，必須使光纜從纜盤上方以松弛的弧形狀態(tài)放出，不能出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)、浪涌和打扣現(xiàn)象。通過機械牽引時牽引機速度應(yīng)控制在20m/ min 以內(nèi)，人工牽引時速度應(yīng)控制在10m/ min以內(nèi)。

采用牽引法敷設(shè)通信光纜前必須確定好穿放入孔，對于長度較長的光纜，應(yīng)采用從中間向兩邊的穿放工序，中間傳入孔應(yīng)選擇高低位置較大的孔，并結(jié)合施工圖進行管孔核對，通過鋼絲將管孔清理干凈。正式牽引前，應(yīng)將纜盤放置在待傳入的光纜管道側(cè)，并放出光纜，使光纜從纜盤上退下的同時恰好能以松弛的弧形狀態(tài)送入管孔。在纜盤入孔過程中必須增設(shè)喇叭口保護管，在光纜外層上按照2～4 孔的間隔均勻涂抹潤滑劑。每個孔通常安排1～2 個牽拉人員，人員均雙手向上握住光纜，輔助牽引。

整個牽引施工過程中，如果光纜長度超出800m，或管道拐彎夾角角度不足150o，無法一次完成牽引操作時應(yīng)分段，并從中間向兩頭依次牽引穿放，牽引至拐彎處或一定長度后從入孔出倒“∞”字，再將“∞”字翻面，使光纜端頭移動至外側(cè)后繼續(xù)布放。完成一端布放后再從牽引頭入孔處沿孔壁向纜盤方向逐個入孔預留，一端則從纜盤上以倒“∞”字形式放另一端，完成后從纜盤入孔向牽引頭方向預留[4]。具體見圖3。通過這種倒“∞”抬放法，能有效防止光纜在地上拖擦，保護光纜。

圖3 倒“∞”牽引法

布放完光纜還沿著管壁將其放置于托架之上，同時設(shè)置標識牌，保證入孔內(nèi)拐彎處光纜彎曲半徑不小于30cm，入孔光纜每端接頭預留長度10～15m，并通過塑料膠帶包裹好光纜頭，盤成圈形后置于托架。將各入孔中的光纜塑料套管全部剖開后纏上膠帶，避免出現(xiàn)破壞損傷。

2.3 光纜接續(xù)技術(shù)

該高速公路通信光纜續(xù)接點設(shè)置在野外，為確保光纜接續(xù)施工質(zhì)量，技術(shù)人員必須確保將熔接機放置在平整且干凈的位置，從光纜首端或尾端依次展開接續(xù)。第一，光纜開剝。持平光纜后按照設(shè)計進刀深度開剝光纜外護套，待外層剝除后將光纜一頭固定在接頭盒中，再將加強件穿過固定螺絲，同時保證加強件下方為填充束管，而非纖芯束管，因為纖芯束管受力后變形大、損耗大，長期受力后很容易發(fā)生斷裂，埋下安全隱患。第二，清潔裸纖。采用優(yōu)質(zhì)醫(yī)用脫脂棉分兩步進行裸纖清潔。第一步，先用無水乙醇拭擦光纜纖維，重點清潔光纜尾部，第二步，在脫脂棉上滴少許酒精，并對折后將光纜夾在中間，隨即沿著光纜纖維軸線拭擦。使用2～4 次后必須更換一次清潔棉，避免二次污染裸纖。第三，光纖熔接。光纖端面制備質(zhì)量直接影響高速公路通信光纜施工質(zhì)量，對于端面平整光滑的光纖，能得到熔接機很好的確認，保證接頭的合格性；而對于端面粗糙的光纖，熔接機無法確認，則會直接拒絕，或無法加工出合格的接頭。為此，在制作光纖端面時，必須剝出光纖涂覆層，并使光纖軸線垂直于剝線鉗，在切割光纖時，嚴格按照操作流程進行，保證在切割刀的作用下崩斷光纖。第四，密封接頭盒。該高速公路通信光纜接頭盒設(shè)置在人手孔中，為避免人手孔中積水浸泡接頭盒后為光纖的穩(wěn)定運行埋下安全隱患，必須從以下兩方面保證接頭盒密封嚴密。一是光纜和接頭盒的密封，必須嚴格按設(shè)計要求通過針織度高的紗布垂直打磨光纜護套，保證光纜護套緊密貼合密封膠；二是接頭盒上下蓋板間的密封，即在接頭盒密封槽內(nèi)均勻纏繞膠帶，擰緊螺絲。

2.4 光纜測試技術(shù)

該高速公路通信光纜施工結(jié)束后，必須采用光時域反射器對光纖特性、長度、散射信號、衰減值、光纖故障點、光纖末端菲涅爾反射、嚴重斷點位置及線路實際損耗等展開測試，并根據(jù)測試結(jié)果進行光電平和光功率調(diào)整，保證信息傳輸效果。在所有的檢測項目中，光纜線路損耗是光纖信號傳輸檢測中的重要檢測項目，根據(jù)檢測結(jié)果，實地調(diào)整光纖功率，確保每根光纜在1～311nm 波長內(nèi)接頭平均損耗均不超出0.1dB，以保證光纖傳輸特性。

為提升測試結(jié)果的準確性，必須準確選擇光時域反射器的脈沖大小與寬度，并根據(jù)廠家所提供的折射率值設(shè)定相關(guān)指標。進行故障點判斷時，若事先不確定光纜長度，則應(yīng)先通過反射器自動功能找出大致的故障點位置，再通過反射器的高級查找功能，確定出故障點精確位置。光纜測試過程中應(yīng)選擇較小的脈沖和寬度，并保證其與光纜長度對應(yīng)。此外，為防止附近存在不易察覺的盲區(qū)，必須加接探纖盤。

3 結(jié)語

綜上所述，該高速公路主干通信管道因管道條件良好，吹纜技術(shù)成熟，采用氣吹法進行通信光纜敷設(shè)，敷設(shè)時從上午9∶00 開始吹送光纜，到上午11∶00 結(jié)束，完成起訖樁號K045+000～K047+450 段共2450m光纜的敷設(shè)，其余節(jié)段敷纜施工效率大致相似。在氣吹操作時分別安排4 人、2 人分別在氣吹端安裝操作、管端觀察聯(lián)絡(luò)，施工時間縮短，工效大大提升。該高速公路通信光纜敷設(shè)施工完成投入使用后，各項電氣性能指標均符合相關(guān)規(guī)范及設(shè)計要求，運行良好，為該公路暢通運行及服務(wù)功能的發(fā)揮提供了保證。