高速公路通信光纜施工技術應用探討

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速度的加快，全國高速公路網絡已經形成，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施。高速公路交通工程附屬設施中的機電工程在保證高速公路正常運營中發揮著十分關鍵的作用，通常情況下，其機電工程包括監控、收費、通信、供配電、照明等子系統。通信光纜是高速公路機電系統中數據、視頻、語音等信息傳輸的基本途徑，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在通信管道中，所以主要對管道通信光纜施工技術展開分析探討，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規劃的一部分，是所在省縣縣通高速公路重大建設項目，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功能的順利發揮。該公路段通信光纜共敷設兩條，主干線通信光纜敷設自公路起點樁號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一條緊急電話光纜，兼具監控、通信、圖像、信號傳輸等功能。

2 高速公路通信光纜施工技術

2.1 光纜配盤技術

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，既能節省光纜材料，又能保證通信光纜敷設工效，還能大大減少光纜數量，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在硅管管道內，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象的出現。該高速公路通信光纜配盤長度主要根據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錯誤，尤其對于地勢起伏較大、環繞區域多的情況，更應加強光纜配盤過程的符合。結合高速公路光纜配盤實踐數據，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繞區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，則應根據標記進行硅芯管實際長度計算，在機械施工的情況下，還應按照5～10m/ km 增加硅芯管的拉伸長度。通信光纜出廠時必須經過生產工藝及質量測試，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 光纜敷設技術

高速公路管道通信光纜施工技術通常包括氣吹法、牽引法和鎧裝光纜直埋敷設法等。當前國內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為氣吹法通信光纜敷設施工提供了保證；對于匝道互通、短途光纜敷設、收費站等人孔多、變向大的區域光纜敷設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，主要采用鎧裝光纜直埋敷設技術。

2.2.1 氣吹法通信光纜施工

氣吹法敷設通信光纜施工技術主要與硅芯管配套使用，主要借助吹纜機將空壓機所產生的高速壓縮空氣流與通信光纜一同送入管道內，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的夾持下向前持續輸送形成推力，在硅芯管內高壓氣體持續流動下，便會在光纜表面產生均勻附著力。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快速穿行[3]。

氣吹法通信光纜敷設施工成套設備主要由吹纜機、空壓機、液壓泵站等部分組成，具體見圖1。其一，吹纜機是該設備中最主要的構成部分，包括吹纜頭、導向及輸送機構、控制及液壓動力系統、球閥及壓縮空氣接口等部件，為便于在施工現場移動，按照小車形式設計。吹纜機一次可吹放光纜長度為1～3m，具體長度受施工環境、硅芯管內徑、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，設計流量和設計排氣壓力分別在9.0m3/ min 和1.0MPa 以上，可整機移動。

圖1 氣吹法通信光纜敷設施工成套設備

在完成光纜配盤的基礎上，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計暫行技術規定》（YD 5025—2005）的具體規定，將塑料硅芯管氣壓持續加壓至1.0MPa，此后將進氣閥關閉，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。此外，在光纜敷設前還應通過專用潤滑劑進行管道內壁預潤滑，確保吹纜敷設長度，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、輸送機構、進氣腔及光纜頭部，最后連接氣封管塞，調整后進行吹纜機各項控制參數的設定，具體而言，吹纜機氣吹速度應小于90m/ min，最大推力控制在100～110kg 內，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，應同時調小閥門進氣口，此后便逐漸開啟，直至完全打開。通信光纜敷設速度主要通過調速手柄控制，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，應由技術人員及時檢查到位連接情況，并提示吹纜機停機，此時，一段光纜氣吹敷設施工任務完成。

2.2.2 牽引法通信光纜施工

通信光纜牽引敷設一般采用機械牽引敷設和人工敷設兩種方法，在光纜布放時，必須使光纜從纜盤上方以松弛的弧形狀態放出，不能出現扭轉、浪涌和打扣現象。通過機械牽引時牽引機速度應控制在20m/ min 以內，人工牽引時速度應控制在10m/ min以內。

采用牽引法敷設通信光纜前必須確定好穿放入孔，對于長度較長的光纜，應采用從中間向兩邊的穿放工序，中間傳入孔應選擇高低位置較大的孔，并結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，應將纜盤放置在待傳入的光纜管道側，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送入管孔。在纜盤入孔過程中必須增設喇叭口保護管，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后繼續布放。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，同時設置標識牌，保證入孔內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，避免出現破壞損傷。

2.3 光纜接續技術

該高速公路通信光纜續接點設置在野外，為確保光纜接續施工質量，技術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。第一，光纜開剝。持平光纜后按照設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生斷裂，埋下安全隱患。第二，清潔裸纖。采用優質醫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。光纖端面制備質量直接影響高速公路通信光纜施工質量，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均勻纏繞膠帶，擰緊螺絲。

2.4 光纜測試技術

該高速公路通信光纜施工結束后，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，并根據測試結果進行光電平和光功率調整，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，根據檢測結果，實地調整光纖功率，確保每根光纜在1～311nm 波長內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，并根據廠家所提供的折射率值設定相關指標。進行故障點判斷時，若事先不確定光纜長度，則應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。光纜測試過程中應選擇較小的脈沖和寬度，并保證其與光纜長度對應。此外，為防止附近存在不易察覺的盲區，必須加接探纖盤。

3 結語

綜上所述，該高速公路主干通信管道因管道條件良好，吹纜技術成熟，采用氣吹法進行通信光纜敷設，敷設時從上午9∶00 開始吹送光纜，到上午11∶00 結束，完成起訖樁號K045+000～K047+450 段共2450m光纜的敷設，其余節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、管端觀察聯絡，施工時間縮短，工效大大提升。該高速公路通信光纜敷設施工完成投入使用后，各項電氣性能指標均符合相關規范及設計要求，運行良好，為該公路暢通運行及服務功能的發揮提供了保證。