燃?xì)夤艿拦饫w穿越技術(shù)在燃?xì)夤こ讨械膶?shí)踐與研究

上海煤氣第一管線工程有限公司 沈嘉賓

20世紀(jì)90年代，通信業(yè)務(wù)需求高速增長，光纖成為高速穩(wěn)定傳輸信息的首選載體。然而部署光纖寬帶網(wǎng)的成本高昂，一些特定地點(diǎn)的開挖需要破壞水泥路面或巖層，因此開挖難度大、成本高，而通訊服務(wù)的收入不足以填補(bǔ)建設(shè)光纖網(wǎng)的成本，所以必需尋求方法并結(jié)合現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施來縮小成本。燃?xì)夤芫€由于其在城市中覆蓋面積廣泛的特點(diǎn)，成為了通信行業(yè)利用的首選。上海燃?xì)夤芫W(wǎng)規(guī)模大，管網(wǎng)密集的特點(diǎn)對(duì)于光纖敷設(shè)的需求有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，并且光纖傳輸本身無電、磁，對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)正常運(yùn)作無影響，這使得GIG 與GAG 技術(shù)在燃?xì)夤艿婪笤O(shè)中有了用武之地?，F(xiàn)該技術(shù)在英國、美國、香港及日本應(yīng)用已十分普遍，而此次是該技術(shù)在上海燃?xì)夤こ讨械某醮卧囼?yàn)與實(shí)踐。

1 GIG與GAG技術(shù)概述

燃?xì)夤艿拦饫w技術(shù)，即GIG(Glass-in-Gas)技術(shù)，是在燃?xì)夤艿老到y(tǒng)內(nèi)鋪設(shè)光纖，以用于數(shù)據(jù)傳輸。該技術(shù)將光纖線穿在具保護(hù)性的聚乙烯管之內(nèi)，并深埋入地底，從而使光纖網(wǎng)絡(luò)不易受外界環(huán)境影響，從而持續(xù)提供優(yōu)質(zhì)、安全可靠的傳輸品質(zhì)。

同溝共建技術(shù)，即GAG(Glass-Along-Gas)技術(shù)，是在鋪設(shè)燃?xì)夤艿赖耐瑫r(shí)鋪設(shè)電訊管道。此項(xiàng)技術(shù)與GIG 技術(shù)運(yùn)用了相同的技術(shù)原理，亦有減少建造時(shí)間、減少對(duì)環(huán)境污染的作用。

智慧燃?xì)饨ㄔO(shè)需要在燃?xì)夤艿赖谋O(jiān)控、泄漏檢測及數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫娑寄芾霉饫w的優(yōu)勢促進(jìn)上海智慧管網(wǎng)及智慧城市建設(shè)。上海燃?xì)夤芫W(wǎng)密集、復(fù)雜、規(guī)模之大給燃?xì)夤芫W(wǎng)檢修帶來了極大的困難。面對(duì)這一情況，傳統(tǒng)的人工周期巡檢方式耗時(shí)耗費(fèi)甚大。利用GIG 與GAG 技術(shù)可在燃?xì)夤こ讨蟹笤O(shè)智能管網(wǎng)，通過互聯(lián)網(wǎng)和傳感技術(shù)來有效提高燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)行的可靠性、安全性。

2 GIG技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

上海國際能源創(chuàng)新中心籌建處與上海煤氣第一管線工程有限公司(以下簡稱管一公司)共同參與的燃?xì)夤饫w穿越項(xiàng)目由管一公司負(fù)責(zé)施工，目的是利用GIG技術(shù)，在能創(chuàng)中心一段20 m長的DN300帶氣PE燃?xì)夤苌箱佋O(shè)通信子管套管，并從套管中穿越光纖，如圖1、圖2所示。該項(xiàng)目工程取得了成功，為GIG 技術(shù)在上海燃?xì)夤艿朗┕ぶ械倪M(jìn)一步推廣打下了堅(jiān)實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)。

圖1 GIG 光纖敷設(shè)技術(shù)應(yīng)用示意

2.1 施工過程

圖2 GIG 技術(shù)應(yīng)用實(shí)例現(xiàn)場示意

2.1.1 施工關(guān)鍵步驟

在燃?xì)夤艿乐袘?yīng)用GIG 技術(shù)進(jìn)行施工的關(guān)鍵步驟包括關(guān)閉閥門、氮?dú)獯祾摺⑶懈钊細(xì)夤艿?、安裝GIG 配件及穿放套管、燃?xì)夤艿乐匦峦饧皽y試。

(1)關(guān)閉閥門

通過關(guān)閉燃?xì)夤荛y門，進(jìn)行切斷管道兩端氣源的工作。

(2)氮?dú)獯祾?/p>

對(duì)要實(shí)施GIG 技術(shù)的燃?xì)夤苓M(jìn)行氮?dú)獯祾?。?jīng)過氮?dú)獯祾吆?，在管道?nèi)取出氣體樣本做檢測，確保已經(jīng)吹掃完的燃?xì)夤艿乐袥]有殘余燃?xì)狻?/p>

(3)切割燃?xì)夤艿?/p>

當(dāng)切斷氣源工序完成之后，利用切管器在需要切開的管道兩端將燃?xì)夤芮虚_。

(4)穿放套管以及安裝GIG 配件

將牽引繩在穿梭器的尾部綁好，然后再將穿梭器放入A 端切開的燃?xì)夤艿乐?，穿梭器用來帶?dòng)牽引繩穿在空氣壓縮機(jī)的氣壓下推動(dòng)穿梭器帶動(dòng)牽引繩穿過燃?xì)夤艿竭_(dá)B端，取出穿梭器，將牽引繩與需要拉入的套管連接，再將牽引繩拉回。將拉入的套管在管道兩端配件的兩個(gè)支管中拉出，調(diào)整好需要的長度，同時(shí)安裝配件，將其與燃?xì)夤艿肋B接。將套管和配件的支管電熔連接，并安裝壓力表來監(jiān)測，防止將來燃?xì)庥纱宋恢寐┏觥?/p>

(5)燃?xì)夤艿肋M(jìn)行驗(yàn)收及重新通氣

最后進(jìn)行驗(yàn)收程序，即在套管的末端安裝氣壓表，然后輸入氮?dú)獾饺細(xì)夤軆?nèi)進(jìn)行測試。按照驗(yàn)收規(guī)范，進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，增壓到0.5 MPa，保壓2 h，確認(rèn)強(qiáng)度試驗(yàn)是否合格。然后進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，增壓到0.023 MPa，保壓24 h，確認(rèn)氣密性試驗(yàn)是否合格，以檢測燃?xì)夤艿朗欠裥孤?。兩?xiàng)試驗(yàn)通過后，重新開啟燃?xì)?，再利用氣體探測器在燃?xì)夤芡膺M(jìn)行探測。所有測試通過后，燃?xì)夤艿辣憧芍匦峦夂头胖霉饫w，接著將開挖處回填，再找適當(dāng)?shù)牡胤浇ㄔ焓志?，以備后續(xù)的光纖熔接施工。2.1.2施工過程注意事項(xiàng)

(1)為確保燃?xì)夥?wù)安全及穩(wěn)定性，套管及光纖必須能在需要時(shí)暫時(shí)中斷或切斷來配合燃?xì)饩o急維修工程；

(2)每段應(yīng)用GIG 技術(shù)的燃?xì)夤艿篱L度選擇為0.5～1.5 km，方便燃?xì)夤苋蘸缶S修；

(3)在每一段GIG 套管前后都預(yù)留一定長度燃?xì)夤艿?，便于日后維護(hù)；

(4)施工結(jié)束后，必須進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)，確保燃?xì)夤艿纼身?xiàng)試驗(yàn)合格。GIG 技術(shù)不影響燃?xì)夤艿赖膹?qiáng)度及氣密性；

(5)套管測試通過后，重新開啟燃?xì)馊缓罄脷怏w探測器在燃?xì)夤芡膺M(jìn)行探測，假設(shè)在過程中有管道受損導(dǎo)致泄漏的情況，可通過壓力表及時(shí)檢測并修復(fù)；

(6)每隔0.5～1.5 km 需離開燃?xì)夤?，中間預(yù)留一段燃?xì)夤茏鳛榫o急維修、氣袋堵管或新開管道、安裝三通配件之用，見圖3和圖4。

圖3 GIG 配合做氣袋封堵示意

圖4 GIG 配合做三通分氣示意

2.2 技術(shù)難點(diǎn)

上述施工關(guān)鍵步驟中提到的穿梭器的制作是燃?xì)夤艿拦饫w穿越施工中比較重要的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。穿梭器的形狀與燃?xì)夤艿肋吘壍馁N合程度以及空壓機(jī)的壓力大小都有密切的相關(guān)性。

在上海能創(chuàng)中心的試驗(yàn)段燃?xì)夤艿朗┕ぶ惺褂么┧笃鞔┰綍r(shí)，并沒有一次穿越成功。總結(jié)失敗原因及重復(fù)試驗(yàn)多次之后，將穿梭器的形狀從原先的圓錐形改成圓柱形，成功利用空氣壓縮氣的壓力將穿梭器從管道的一端穿越到達(dá)另一端，才能綁上套管使套管先進(jìn)行燃?xì)夤艿来┰剑賹⒐饫w進(jìn)行穿越，達(dá)到省時(shí)省力的效果，進(jìn)而提升工程效率。這樣改的原因是原來圓錐形最底部與管道接觸的面積十分有限，并且使用的材質(zhì)比較柔軟沒法撐住管壁，管壁與穿梭器之間有很大的間隙，使得空壓機(jī)打出來的空氣輕易穿過穿梭器而無法將穿梭器推送至管道另一端。后來改成的圓柱形穿梭器與管道管壁有充分接觸面，空壓機(jī)打出的空氣不能輕易穿過穿梭器，才能將穿梭器順利推送至管道另一端。

2.3 受損GIG 管道的維修

對(duì)受損GIG 管道而言，為確保燃?xì)夤艿纼?yōu)先搶修，維修時(shí)可直接切斷GIG 光纖套管及光纜。光纖網(wǎng)絡(luò)成環(huán)保護(hù)，不會(huì)影響數(shù)據(jù)傳輸。具體做法如下：

(1)關(guān)閉燃?xì)夤艿纼啥碎y門；

(2)切斷光纖，將光纖抽出，并帶入牽引繩；

(3)將破損燃?xì)夤艿狼谐⒁谱撸瑫r(shí)切斷GIG子管及牽引繩；

(4)更換新燃?xì)夤艿溃⒅匦陆玉gGIG 套管及牽引繩；

(5)用牽引繩將光纖重新拉入子管內(nèi)；

(6)重新接駁光纖。

3 GAG技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

除了上述試驗(yàn)段工程外，管一公司還實(shí)施了燃?xì)夤艿繥AG 技術(shù)示范工程。該工程位于上海滬青平公路，工程路段長度為5 km，利用GAG 技術(shù)在燃?xì)馀殴艿耐瑫r(shí)進(jìn)行了光纖同步穿越施工。該光纖將用于燃?xì)夤艿腊踩珯z測，是對(duì)GAG 技術(shù)，即同時(shí)鋪設(shè)燃?xì)夤艿兰肮饫w技術(shù)的實(shí)踐。

4 結(jié)語

上海經(jīng)濟(jì)快讀增長，互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)、5G通訊等行業(yè)也飛速發(fā)展，在這樣的趨勢背景下通信管線需求巨大。以往網(wǎng)絡(luò)基建商要進(jìn)行光纖鋪設(shè)工程，由申請(qǐng)掘路許可證、鋪設(shè)管道以至安裝新光纖電纜，整個(gè)過程需時(shí)很長。開挖城市路面容易造成污染，交通堵塞，經(jīng)濟(jì)損失及對(duì)市民生活安全的威脅。施工結(jié)束后填補(bǔ)路面也將造成不小的花費(fèi)，且路面也將很難恢復(fù)開挖前的平整狀態(tài)。如果采用GIG、GAG 技術(shù)，可以減少開挖造成的環(huán)境污染、減輕道路開挖造成的交通堵塞、能使光纖網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)的時(shí)間將近縮短50%、成本降低約70%、避免重復(fù)建設(shè)、節(jié)省地下管網(wǎng)空間、保障城市通信基礎(chǔ)設(shè)施和信息的安全。采用GIG、GAG 技術(shù)，還可為上海燃?xì)庵悄芄芫W(wǎng)建設(shè)、管網(wǎng)安全管理提供強(qiáng)有力支撐，順應(yīng)了上海市政府有關(guān)通信管道“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一管理”的原則和體制，為未來充分利用地下空間保證現(xiàn)代化城市可持續(xù)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。