論集束管在高速公路的應用

黃仲 陳福 陳智

摘要：文章依托高速公路通信管道建設實踐，從物理化學性能和施工造價兩方面，對比分析了傳統硅芯管和集束管應用于通信管道的優劣，并結合工程實例，介紹了集束管應用的原則要求與方法。

關鍵詞：高速公路;通信管道;集束管;硅芯管

0 引言

1988年修建的上海滬嘉高速公路，標志著我國高速公路的發展進入了一個歷史性的時期。自1988年到現在，高速公路經歷了30多年的發展，從2008年開始進入突飛猛進的高速發展時期。隨著機電系統的日益更新，對高速公路的通信管道提出了更高的要求。為了適應高速公路發展的需求，高速公路的通信管道從無到有，從開始的水泥管道發展到現在普遍使用的硅芯管道，從管道材料到鋪設技術都經歷了幾次大的革新。

目前大部分的高速公路還是采用硅芯管作為高速公路通信管道的主要材料，但是隨著光纜技術不斷發展更新，集束管已經悄然問世，其優點是占地少、容量大、杜絕鼠患，是普通硅芯管不可比擬的。以下簡單對傳統硅芯管和集束管進行探討。

1 管材外形的比較

根據《公路地下通信管道高密度聚乙烯硅芯塑料管》（JT/T496-2018）的要求，一孔硅芯管與集束管外形對比如圖1和圖2所示。

從外形可以看出，傳統硅芯管是單孔，而集束管是外管里面包含有若干微管。傳統硅芯管是一管一纜，而集束管是一微管一微纜，微纜的光纖芯數和傳統光纜基本是一致的，一孔微管與傳統一孔硅芯管容量一致，因此集束管的容量要比傳統硅芯管大得多。

2 物理化學性能比較

傳統硅芯管與集束管的物理化學性能分別見表1、表2。

從物理化學性能指標可以看出，兩個產品大致是相同的。

3 施工及造價比較

通常按照高速公路的配置，以18孔40/33mm的硅芯管與3孔41/36×6mm的集束管作比較。集束管的體積是硅芯管體積的1/6，假設埋設的位置一樣，那么集束管填挖方工程量是硅芯管的1/6，配套的過橋管箱也相應地比硅芯管小，能節約造價。

普通一孔硅芯管的價格為5.5元/m，集束管的價格為19元/m，按100km高速公路計算，18孔硅芯管的造價為990萬元，3孔集束管的造價為570萬元，節約造價420萬元。

因此在同等容量的情況下，集束管可以較大程度地節約工程造價。

4 集束管在工程實際中的應用

廣西河池至百色高速公路通信管道材料，經過多次方案論證后，決定主線采用4根40/33mm高密度聚乙烯硅芯管+2根7孔12/9mm鋁塑復合集束微管。廣西河池至百色高速公路，起點樁號為K0+000，終點樁號為K179+086.202，主線全長約為179km。通信管道包括本路段的干線管道以及互通式立交及收費站、監控通信管理站、服務區等的進站支線管道。本工程所用鋁塑復合硅芯管規格為外徑40mm、內徑33mm。主線采用4根40/33mm高密度聚乙烯硅芯管+2根7孔12/9mm鋁塑復合集束微管。主要的技術指標應該符合《公路地下通信管道高密度聚乙烯硅芯塑料管》（JT/T496-2018）的技術要求。鋁塑復合硅芯管必須經過有資質的檢測部門現場抽樣檢測，檢測合格的產品需出具檢測報告后方可使用。鋁塑復合硅芯管的使用壽命應>50年。

鋁塑復合集束微管，具有相對較厚的護套層壁厚，典型值為2.5mm及以上。較厚的壁厚為內部微管和微纜提供充足的機械防護，一般可應用于長途干線、城域網絡道路的直接埋地敷設，與傳統硅芯管應用場景相同。

微管的規格和基本性能參數符合2018年中華人民共和國信息產業部頒布的關于微管、微纜的行業標準YD/T1460要求。

4.1 微管的技術要求

（1）微管的主要材料是高密度聚乙烯（HDPE），原材料必須經過有資質的單位檢驗合格。

（2）出廠的微管外形應具備以下條件：

①微管的表面顏色均勻并且沒有色差。

②微管內壁的表面不能出現凹凸不平等不光滑現象，也不能出現內壁截面厚度不均勻的現象。內壁四周必須平整、沒有孔洞、不能有塌陷坑凹等明顯的缺陷，更不能在內壁上出現雜質麻點及撕裂痕跡等工藝缺陷。內壁截面處不能出現裂痕、氣泡等缺陷。如有以上缺陷均不能投入使用。

③為了有效地提高光、電纜的吹纜速度和有效距離，微管的內壁應該平滑并且必須添加有機硅涂層，或在微管的內壁采用縱向的導線槽，也可同時采用縱向導線槽和硅涂層兩種方式。采用有機硅涂層和縱向導線槽（或者同時采用兩種方式）后，微管的內壁靜態摩擦系數應≤0.25，微管的內壁動態摩擦系數應≤0.20。

④微管的整體尺寸要求：如規格為12.0/9.0mm的微管，微管的外徑應為12.0±0.1mm，微管的內徑最小值（肋頂之間的最小直徑）應為8.9mm。規格應符合《公路地下通信管道高密度聚乙烯硅芯塑料管》（JT/T496-2018）的要求。

（3）微管的敷設。光、電纜應該采用氣吹穿式敷設。敷設光、電纜時應配置吹纜設備，吹纜設備的大小應該與微管的管徑相匹配，切不可使用大功率來吹小微管，否則會導致微管被吹破，造成不必要的損失。微管應該至少能承受12bar的空氣壓力，敷設96芯及以下微型光纜時，氣吹的距離應>1400m，如不能達到以上標準，則應檢查吹纜機的壓力是否達標及微管內壁的摩擦系數是否偏大。

（4）微管的排列要求。微管排列應該整齊、分布均勻。微管的順序應采用不同的顏色進行識別，其顏色順序應該為：藍、橙、綠、棕、灰、紅、白、黑、黃、紫、粉紅或青綠色，符合GB/T6995.2規定的顏色要求。在特殊情況下，供需雙方應協商確定使用管的顏色，并確定顏色使用先后順序，在竣工資料中要特別注明。在能保證從端面可識別的情況下，經供需雙方協商也可使用色條來加以識別，在竣工資料中要特別注明。

（5）微管的主要機械性能指標。微管的拉伸屈服強度應≥18MPa;微管的斷裂伸長率應≥350%;微管的環剛度應≥6.3kN/m2。

4.2 外保護管的主要性能指標

（1）外保護管應該由高密度聚乙烯（HDPE）制造并和鋁帶膠合而成。膠合過程中，鋁帶應均勻分布，不能有鋁帶露于外保護管外，也不能在膠合過程中影響外保護管的外形尺寸。

（2）出廠的外保護管外形須具備以下條件：外保護管的表面不能出現凹凸不平的不光滑現象，也不能出現內壁截面厚度不均勻的現象。內壁四周必須平整、沒有孔洞，不能有塌陷坑凹等明顯的缺陷，更不能在內壁上出現雜質麻點及撕裂痕跡等工藝缺陷。內壁截面處不能出現裂痕、氣泡等缺陷，如有以上缺陷均不能投入使用。管內塑層、鋁管層、外塑層應緊密膠合，外保護管的外觀顏色均勻一致并且無色差。外壁上的產品標識應該完整、齊全、規范。外保護管應分為三層結構，即內塑層、鋁管層、外塑層，各層之間必須分層明確，相互獨立，而又膠合成形。敷設光、電纜時不能出現斷層、分層脫落等現象。

（3）外保護管在與微管整合成束的過程中，應保持微管的排列順序不變、位置前后一致，不得對微管的外壁、內壁或整體結構造成破壞，否則將會影響吹氣敷設光、電纜的速度及敷設距離。

（4）在同一路段中，敷設多根鋁塑復合集束微管時，應該用不同的顏色對鋁塑復合集束微管（外保護管）來進行識別。顏色的排列順序應該由始至終保持一致，中間不能以其他顏色代替，其顏色順序應該為藍、橙、綠、棕、灰、紅、白、黑、黃、紫、粉紅或青綠色，遵循GB/T6995.2的規定。在條件特殊的情況下，供需雙方應協商確定使用管的顏色，并確定顏色使用先后順序，在竣工資料中要特別注明。在能保證從端面可識別的情況下，經供需雙方協商也可使用色條來加以識別，在竣工資料中也要特別注明。

（5）外保護管材的機械性能。外保護管材的拉伸屈服強度≥18MPa;外保護管材的斷裂伸長率≥350%。

（6）單孔鋁塑復合集束微管在運輸及敷設過程中，要求能承受重量的拉伸負荷應相當于1000m鋁塑復合集束微管的管重。運輸過程中必須謹慎，不能負載超過1000m鋁塑復合集束微管的管重，當重量負荷卸除了以后，微管內徑最大變形量不能大于初始內徑的15%。

4.3 縱向預埋管道原則

（1）主線一般路段縱向預埋4根40/33mm鋁塑復合硅芯管+2根7孔12/9mm鋁塑復合集束微管管道于道路中央分隔帶內，其埋深為700mm。

（2）管道過上跨橋，漸變段為10m，橋上用管箱方式過橋。管箱的托架采用預埋方式固定。

（3）管道過主線大中橋，用310mm×190mm玻璃鋼管箱保護于橋中央分隔帶穿過的方式。管道過匝道橋，用310mm×190mm玻璃鋼管箱保護從橋梁外側通過。

管箱的托架均采用預埋方式。所有鋼結構均應做防銹處理。

（4）管道過中央分隔帶開口、中央分隔帶中墩處必須用C15混凝土包封。

（5）管道過橋梁、明通道及明涵時，應該在結構物的兩側設置調整高程的漸變段，使管道從涵洞頂部或橋梁中央分隔帶中通過。

（6）在下互通、進收費站、服務區處通過橫向預埋鍍鋅鋼管與主線管道相連，下互通管道沿匝道路側敷設。

4.4 手孔的布設

根據采用的鋁塑復合硅芯管敷設特點，參考路線的平曲線設計，本路手孔的設置按以下原則進行：

（1）主線手孔如無特別說明則設在中央分隔帶內，在互通立交、服務區、監控設施等地方，則根據需要在路側設置手孔。

（2）手孔間距在一般路段按1km左右的長度考慮。

（3）在服務區、收費站等橫向預埋管道的相應中央分隔帶處，設置手孔。

（4）手孔應設在縱向鋼護欄的立柱間隙處。

（5）收費廣場（站）、服務區等附近的孔井具體位置，可在收費站施工時統一考慮，并可根據實際情況，做出適當調整。

河池百色高速公路已經建設完成，集束管在高速公路上的施工安裝維護也得到施工方、業主方的一致認可，同時也大大減少了項目的工程造價。

5 結語

目前，集束管的制造技術越來越成熟，與之配套使用的微纜制造技術也越來越成熟，相信更加節約道路空間、更加節省造價的集束管會慢慢地取代傳統的硅芯管。作者建議，目前階段可以采用搭配使用的方法，即減少傳統硅芯管又增加集束管，傳統硅芯管中敷設分支頻繁的道路監控光纜，而集束管中敷設分支較少的分中心之間的主干光纜，使得兩種管材能夠最大程度地發揮相應的優勢的同時又能減少部分工程造價。集束管已經在河池至百色高速公路得到應用，并取得良好的效果，相信集束管將會成為高速公路通信管道的趨勢。

參考文獻：

[1]JT/T496-2018，公路地下通信管道高密度聚乙烯硅芯塑料管[S].