微管集束管在安徽省高速公路工程中的應用探討

張飛飛　田榮榮

[ 作者簡介 ]

張飛飛，女，河南洛陽人，安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司，中級工程師，碩士研究生，研究方向：高速公路機電系統設計。

田榮榮，女，安徽合肥人，安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司，副高級工程師，碩士研究生，研究方向：機電工程。

[ 摘要 ]

高速公路通信管道是通信系統的基礎性設施，對機電系統的發展有著重要意義。本文從安徽省高速公路通信管道的現狀入手，通過硅芯管和微管集束管的對比分析，全面探討了微管集束管在高速公路通信系統中的應用。

[ 關鍵詞 ]

高速公路;通信管道;微管集束管;硅芯管;機電工程

中圖分類號：F54?文獻標識碼：ADOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2022.10.063

近年來，由于高速公路外場設備數量日益增加，所需管孔資源也越來越多，但高速公路中分帶或邊坡的空間位置有限，因此很多高速公路引入了更加節省空間和工程造價的微管集束管。本文基于安徽省高速公路通信管道的建設，對硅芯管和微管集束管在高速公路中的應用進行探討。

1? ? 安徽省高速公路通信管道的現狀

截止2021年底，安徽省高速公路通車里程5146公里，通信管道基本實現主線、支線全覆蓋。

建設年份較早的高速公路，采用的通信管道主要有波紋管、梅花管等需要穿纜敷設的管道。由于敷設時間已久，基本不能再繼續利用，隨著高速公路進行改擴建，陸續更換為新型的硅芯管。

后期隨著硅芯管以及吹纜技術的推廣應用，高效、便捷、節省造價的硅芯管迅速成為安徽省高速公路通信管道的首選材料。目前安徽省高速公路主線管道基本都采用φ40/33硅芯管，管孔數從初期的12孔、14孔硅芯管（如滁州至淮南高速公路、池州長江公路大橋工程、揚州至績溪高速公路廣德至寧國段等高速公路主線管道），到后期的8孔、10孔硅芯管（如固鎮至蚌埠高速公路、寧宣杭高速公路貍橋至宣城段、S11蕪湖至黃山高速公路等高速公路主線管道），通信管道利用率存在不均衡的現象。

近年來，隨著微纜、微管的發展，微管集束管出現在高速公路通信管道的應用中。微管集束管的出現，緩解了高速公路中央分隔帶空間局促、管孔數敷設過多存在浪費、敷設過少存在冗余度不夠等方面的問題。安徽省高速公路通信管道也在引用微管集束管方面做了嘗試。

2? ? 硅芯管和微管集束管分析對比

硅芯管是由高密度聚乙烯外壁、外層色條和永久性固體硅質內潤滑層組成，是單孔管。硅芯管內可以氣吹敷設普通光纜、電纜。

微管集束管由不含硅芯層的高密度聚乙烯外管與微型硅芯管組成，是一種將一定數量的微型高密度聚乙烯管（以下簡稱“微管”）在生產時集成在一起的通信用管材。常用的是7孔12/9mm（微管外徑Φ12mm，內徑Φ9mm）、4孔12/9mm、7孔14/10mm、4孔14/10mm的集束管。微管集束管內吹的是微型光纜，簡稱微纜，具有防護簡單、壁薄、自重輕、外徑小等特點。微纜由纜芯、纖裝密度高和護層兩部分組成，纜芯有中心管式和層絞式兩種類型。

目前安徽省高速公路采用的硅芯管為φ40/33mm，通信系統采用的光纜的芯數基本為72芯、96芯，個別路段采用144芯。1根外徑φ41/36mm的7孔φ12/9mm在外徑尺寸上接近φ40/33mm硅芯管，12/9mm的微管正常可以吹96芯的微纜，如果采用生產技術比較好的廠家的微纜，最大能吹到144芯微纜。因此高速公路上最常采用的微管集束管為外徑φ41/36的7孔12/9mm的規格。下面就這兩種管道在物理化學性能指標、管道價格、人手孔設置、光（電）纜的敷設、施工技術難度、開挖量等方面的優缺點進行比較。

2.1? 物理化學性能指標

φ40/33mm硅芯管和φ41/36mm的7孔φ12/9mm微管集束管的物理化學性能指標的要求，根據交通運輸部《公路地下通信管道高密度聚乙烯硅芯塑料管》（JT/T496-2018）的要求如下。

φ40/33mm硅芯管：外壁硬度≥59HD;內壁摩擦系數，靜態≤0.25（平板法，對HDPE標準試棒），動態≤0.15;拉伸屈服強度≥21MPa;斷裂伸長率≥500%;最大牽引力負荷≥8000N;冷彎曲半徑≥400mm;環剛度≥50 kN/m2;縱向收縮率≤3.0%;脆化溫度-75℃。

φ41/36mm的7孔φ12/9mm微管集束管：外壁硬度≥59HD;拉伸屈服強度≥21MPa;斷裂伸長率≥500%;環剛度≥50kN/m2;縱向收縮率≤3.0%;脆化溫度-75℃。

由此可以看出，微管集束管根據其自身結構特點，在內壁摩擦系數、最大牽引力負荷、冷彎曲半徑方面不做要求。在其他方面，硅芯管和微管集束管都是由高密度聚乙烯HDPE和硅芯潤滑料組成的，所以行業標準中對兩者在主要的物理化學性能指標上是一致的。但由于微管集束管是新產品、新技術，且微管管徑小、壁厚薄，數根微管需要集成一體，基于其自身這些結構特點和生產工藝的高要求，在集束管生產過程中，不能添加再生料和劣質原料，否則產品無法成型。這樣就從生產源頭上保證了生產出來的微管集束管是高質量的管道。

2.2? 空間占用比較

1孔φ40/33mm硅芯管只能吹一根光纜，一根φ41/36mm的7孔12/9mm微管集束管可以吹7根微纜，在敷設同樣芯束光纖的情況下，微管集束管是硅芯管所需數量的七分之一，空間占用是硅芯管的七分之一，可以有效節約開挖、回填方量的人工和機械成本，節省施工成本。

2.3? 管材成本比較

一根φ41/36mm的7孔12/9mm微管集束管每米價格約為15元左右，一孔φ40/33mm硅芯管價格為6元，吹7根光纜需要7孔硅芯管，價格為6*7=42元;管道過橋需要的保護管箱規格也可減小;硅芯管敷設時，需要在下方鋪設5cm以上的砂墊層，微管敷設時，可以直接敷設，不需要砂墊層;要吹入集束管的微纜的成本也比吹入硅芯管的普通光纜成本低20%以上;因此采用微管集束管，在建設采購成本上整體節省了約60%以上。

2.4? 人（手）孔和橫穿管設置數量比較

硅芯管和微管集束管均可采用氣吹法敷設，都具有氣吹距離長、安全、可靠的優勢。由于安徽高速公路目前實施了全程監控，至少每公里設置一處橫穿管道，考慮到智慧高速的實施以及遠期越來越多的新增外場設備預留，在近期的項目中，安徽省高速公路已經開始每500米設置一處橫穿管道。因此，硅芯管和微管集束管均能滿足目前高速公路吹纜距離的要求，在氣吹距離和人（手）孔設置數量方面，硅芯管和微管是一樣的。

2.5? 施工技術難度

微管、微纜由于自身結構的原因，在人手孔中接續以及保護箱、接頭盒的安裝等，比采用硅芯管和普通光纜施工技術難度高，對施工人員的操作規范性、技術性要求較高。后期維護要求也比較高。在安裝配件方面，微管和微纜需要更多投入。

微管集束管在進入人（手）孔后，需要將包覆外層撥開，以方便微管分歧、接續，但微管直徑較小，且在機械強度方面弱于硅芯管，因此人孔內的微管更容易被老鼠啃噬。微纜在拉伸強度、抗壓強度、外保護套厚度、防水、防鼠等方面，由于自身結構原因，弱于普通光纜。微纜在進入人（手）孔后，需要由微管保護進入特定的保護箱中繞盤，再從保護箱中進入到光纜接頭盒中接續。裸露在外的微纜均需要用金屬軟管進行保護，不能直接暴露在外。且保護箱和接頭盒需要掛在人孔側壁上，不能長久浸泡在人（手）孔中的水里。

綜上所述，硅芯管具有應用范圍廣、同時適用于光纜和電纜、施工難度底、技術成熟等優點，微管集束管具有節省空間、管道利用率高、減小工程造價等優點。

3? ? 安徽省高速公路硅芯管和微管集數管組合的探討

安徽省高速公路目前主線管道內一般敷設2-3根光纜（1根主干通信光纜、一根全程監控設備用光纜、一根ETC門架用光纜）和1-2根供電電纜（一根外場設備供電電纜、一根ETC門架供電電纜）。光纜和電纜均在管道內采用硅芯管氣吹方式同路由敷設。微管集束管只能敷設微纜，不能氣吹電纜。安徽省高速公路實施全程監控，每公里至少一處斷點，全程斷點較多，微纜接續較復雜，也不適合頻繁切斷，因此監控光纜采用普通光纜更合適。新建、改擴建高速公路以及大部分已建成高速公路均采用硅芯管作為主干管道。

結合硅芯管和微管集束管自身優缺點和安徽省高速公路機電系統的現狀特點，應選擇硅芯管+微管集束管的組合。該組合中硅芯管主要用于電纜和近期光纜敷設，微管集束管主要用于遠期技術更成熟時微纜的敷設。

目前主要嘗試7孔φ40/33mm硅芯管+1根φ41/36mm的7孔12/9mm微管集束管組合的方式取代前期采用的14孔φ40/33mm硅芯管，兩者均能敷設14根光（電）纜。下面就兩種管道方案進行對比。

因此采用7孔φ40/33mm硅芯管+1根φ41/36mm的7孔12/9mm微管集束管的組合方式，在光（電）纜容量上與14孔φ40/33mm硅芯管相等，但可以節省空間，降低管道成本、運輸成本和過橋橋架等輔助材料成本，可以充分達到資源優化配置、減少建設投資、節省空間的目的。

4? ? 硅芯管和微管集數管組合在安徽省高速公路中的應用

安徽省高速公路在新建工程、改擴建工程中，已經有數個項目嘗試了硅芯管+微管集束管的組合方式。其中省級高速公路采用7孔φ40/33mm硅芯管+1根φ41/36mm的7孔12/9mm微管集束管的組合方式（如阜陽至淮濱高速公路安徽段、合肥至周口高速公路等項目），國家高速公路采用9孔φ40/33mm硅芯管+1根φ41/36mm的7孔12/9mm微管集束管的組合方式如（G4211寧蕪高速皖蘇界至蕪湖樞紐段改擴建等項目），進收費站管道采用16孔φ40/33mm硅芯管+2根φ41/36mm的7孔12/9mm微管集束管的組合。

以G4211寧蕪高速皖蘇界至蕪湖樞紐段改擴建項目為例，寧蕪高速位于安徽省沿江地區經濟較為發達與活躍的馬鞍山市和蕪湖市境內，屬于國家高速公路。本項目原有通信管道采用12孔φ40/33硅芯管，敷設于在中央分隔帶綠化下，下互通管道采用6孔HDPE93/110雙壁波紋管，敷設于匝道邊坡內。寧蕪高速建設較早，現有硅芯管使用狀況已經很差。

在本項目“四改八”中，根據主體改擴建方案，中央分隔帶需要挖除，因此中央分隔帶內現有管道不能保留。而中分帶波形梁護欄要改為混凝土護欄，左右幅混凝土護欄之間的間距只有99.4厘米，整體式路基段左右幅橋梁護欄之間的凈間距只有約30厘米。中央分隔帶空間緊張，如果采用普通的硅芯管，則過橋時需要采用306x160mm規格的聚氨酯復合橋架，無法通過橋梁。因此本項目主線管道采用了9孔φ40/33mm硅芯管+1根φ41/36mm的7孔12/9mm微管集束管的管道組合，在增加了管道容量的情況下，減少了空間占用，過橋時只需要250x150mm規格的聚氨酯復合橋架，避免了將主線管道敷設于路側邊坡。

根據以往項目經驗，進收費站管道敷設16-18孔硅芯管時，由于光纜、電纜均存在進站、出站兩個方向的線纜，數量與主線相比幾乎是翻倍的;而后期在主線增加新設備、機電系統改造時，遷改已有的線纜不便于施工，再加上施工不規范等原因，普遍采用的做法是直接增加新的光、電纜，這樣就造成進站管道在項目建成后幾年時間，空余的管孔數已經所剩無幾。本項目下匝道管道采用16孔φ40/33mm硅芯管+2根φ41/36mm的7孔12/9mm微管集束管的組合，相當于30孔硅芯管的容量，為將來預留了較為充足的管道資源，且邊坡開挖量并沒有增加，不會增大邊坡開挖量大、不穩定的風險。

因此在高速公路管道敷設中，這種微管集束管+硅芯管的管道組合方案有眾多優點，也將是未來高速公路通信管道建設的一種發展方向，隨著微管集束管和微纜技術的發展和成熟，必然會有越來越多的高速公路建設單位選擇微管集束管。

參考文獻

[1]王剛.集束微管在高速公路工程中的應用探討[J].交通節能與環保，2019.15（71）：71-73.

[2] 陳春紅.硅芯管與波紋集束管在高速公路上的結合應用[J].裝備應用與研究， 2017，21（025）：48-49.