基于大口径长输管道通信光缆工程的研究

2011-06-09郭媛媛

长春工程学院学报（自然科学版） 2011年3期

李平,郭媛媛

(中国石化管道储运分公司管道处,徐州221008)

0 引言

随着油气长输管道的迅速发展,与之相配套的通信光缆工程建设也快速发展起来。作为国家“十一五”重点工程的川气东送管道通信光缆工程西起川东北普光首站,东至上海末站,包括1条主干线和5条支线。主干线途经四川、重庆、湖北、安徽、江苏、浙江、上海六省一市,全长1 635 km;达化支线、川维支线、南京支线、江西支线和金陵支线合计约535 km,总计2 170余km。

通信系统是为实现数字化管道提供必要的传输手段和平台,工程采用以光缆通信为主,以备用公网通信为辅的通信方案。川气东送天然气管道通信光缆工程主干线采用24芯光缆,支线采用16芯光缆,光缆的光纤选用的是IT U-T G.652型标准单模光纤。全线采用与管道同沟敷设硅管、气吹光缆为主的施工工艺,部分特殊地段辅以定向钻穿越,全线通信光缆连接34座工艺站场、19个远控RT U阀室以及1个调度控制中心[1]。

1 存在的问题

通信光缆线路工程西起四川普光,东至上海末站,全线横贯8省市,全长近2 200 km,穿越长江7次,穿越山体隧道72条(总长92.7 km),穿越大中型河流142次,50次穿越高速公路,32次穿越铁路,1 206次穿越公路。工程地理地质条件复杂,它集西气东输线路之长、忠武线施工难度之大,光缆线路主要以山地为主,地势高低相差悬殊,山地内有断裂河谷,线路进入江浙地带所在地区多处在山水网密集地区,多处受洪涝灾害影响。

川气东送管道通信光缆工程线路1/3通过山区,其余大部分地区是水网地带,路由非常复杂,存在着线路转弯多、穿跨越多、落差大、坡度陡的情况,因而导致管道通信光缆工程建设存在诸多问题,分析如下:

(1)存在施工断续、施工跳跃式和硅芯管敷设及气吹光缆困难的问题。

(2)建设中诸多交叉工序,如防腐层漏点修补、水保、阴保、试压等极易造成光缆损坏。

(3)管道工程站场距离大,通信中继段长,对光缆的衰减等指标要求严格,因而严格控制多增加光缆接头以降低光缆的衰减。

(4)管道施工多采用大机械施工,光缆质地脆弱,极易损坏,因此对施工管理的要求很高。

2 解决的方法措施

2.1 用环保理念优化路由设计方案

项目管理部门组织设计单位多次进行实地勘察,边勘察、边研究、边修改、边优化,对难点工程和穿跨越工程进行点对点的设计,先后召开了多次设计协调会,按照能在山下过不在山上走,能打隧道不爬山,能利用荒地不占耕地的原则,规避工程建设与环境的矛盾,用环保的理念优化路由设计方案,千方百计地提高设计质量和技术含量,千方百计地优化线路,确保设计出优秀的优化后的设计方案[2]。

2.2 合理选择工程材料

川气东送管道通信光缆工程通信中继段长,线路路由情况复杂,要保证建设成为一条高质量、高可靠性、低成本的通信光缆,工程材料的性能及质量尤为重要。而能否选择到既适合山区通信光缆施工又适合平原水网地带通信光缆施工的硅芯管和光缆,是关系到川气东送管道工程光缆工程能否达到优质工程的一项重要因素。

在通信光缆材料的选择上,光缆的硬度(特别是光缆内加强芯的硬度)要适度。光缆过硬,在硅芯管里不容易被吹进,特别是在弯多曲率半径小、又不适合采用大功率空气压缩机的山区更难施工。如果光缆过软,在气吹光缆进程中,光缆头将会产生摇摆、颤动,从而影响光缆在硅芯管的进程。

在硅芯管的选择上,在统一要求材质条件下,硅芯管的厚度也要适当。硅芯管管壁过厚,不仅提高了工程造价,而且在原材料的运输、现场施工和现场转移方面也增加了难度。硅芯管管壁过薄,在气吹光缆过程中则容易吹破硅芯管,造成气吹光缆使施工半途而废。

考虑到平原线路多水网状况,为详细了解水网地区对气吹敷设的影响,项目管理单位组织光缆施工人员、光缆工程监理以及各分部光缆施工现场代表参加了通信光缆水敷设试验。

通过现场试验,针对山区和平原施工特点,慎重选择确定光缆和硅芯管,同时邀请多个光缆知名厂家和硅芯管厂家,进行气吹光缆性能测试,详细对比测试结果,从而选定了光缆材料和硅芯管材料。

2.3 通信光缆线路工程工序流程

在工程中采用光缆同沟敷设的方式,优点在于敷设工艺简单,但是在山区、河流、水网、石方区等地段,光缆性能指标得不到保证,断点增多且不易寻找,给通信线路建设带来一定的困难。因此,通信光缆线路采用硅芯管敷设+气吹光缆的方式进行。其施工程序如图1所示。

图1 气吹光缆工序流程图

2.4 优化硅芯管安装敷设方案

管道同沟敷设光缆设计方案要求硅芯管与管道同沟底敷设,而且管道与硅芯管要有一定的距离。通过现场实际操作以及在山区和平原段光缆同沟敷设试验,建设单位、设计单位以及施工单位和监理单位认为原先的同沟敷设光缆施工方式存在缺陷,需要修改。建设单位与设计单位本着既经济合理、切合实际、安全适用、又有利于施工和维护方便的原则,调整了通信光缆设计方案,新的方式为把硅芯管敷设位置由原管线底端平行敷设改变为管线垂直上方与管线顶端平行位置处,安装时间为管道安装完毕后,进行管沟第一次细土回填后进行硅芯管的敷设[3]。

前后2种硅芯管安装敷设方案相比较,后者方案较优,应选择后者方案进行施工。

2.5 优化定向钻穿越方案

通信光缆施工过程中除了正常的硅芯管敷设和气吹光缆施工外,就是水网地带和河流、道路的定向钻穿越。川气东送管道工程通信光缆工程线路平原段有近1/2要穿过水网与河流地带,按照开挖回填的设计要求,在这些地段光缆施工难以正常进行,需要采用小型定向钻穿越的方式。原先的工序是采用定向钻穿越方式,用镀锌钢管作为套管利用小型定向钻拖拉过要穿越的地带,套管内穿硅芯管,最后再气吹光缆。经过光缆施工实践比对,建设单位对光缆定向钻穿越进行了科学分析和专家论证,发现可以不用镀锌钢管作为套管,用小型定向钻直接拖拉硅芯管穿越,经过实际验证,效果要优于原施工方案。采用新的施工方案不仅节约了工程费用,而且工程质量和进度都有很大提高。

2.6 统一操作标准及培训

2.6.1 统一操作标准

管道通信光缆工程采用的是同沟敷设的施工方式,参建单位众多,任务不同,工序之间的衔接、交叉、配合较多,各单位的责、权、利必须明确。因此,针对管道工程特殊地理环境以及光缆施工方式,建设单位编制完成《气吹敷设技术》作业指导书及相应的技术标准文件,建立全线统一标准的施工技术规程,为工程施工提供了依据。

2.6.2 开展技术培训工作

虽然制定了统一的施工标准,为每一个通信光缆施工单位配备了《通信光缆作业指导书》,但是对许多光缆工程技术人员来说川气东送管道通信光缆工程所采用的施工方法属于创新使用,是新的课题。

为了解决这个问题,建设单位对所有通信光缆工程有关人员进行系统培训,采用培训、考核,颁发合格证书、上岗的方法,使通信光缆工程单位能够按照《通信光缆作业指导书》的要求执行,更好地完成光缆施工。

3 明确质量控制要点及工序协调规则

3.1 明确质量控制要点

根据标准规范和工程管理的实践,通信光缆工程必须明确质量控制要点。一是材料的质量,二是硅芯管的安装敷设质量,三是吹缆的质量,四是接续封装的质量,五是光缆回填隐蔽工程质量。

3.2 明确交叉工序间的协调规则

交叉工序之间的协调,是通信光缆同沟敷设的一项关键工作。通信光缆回填以后,管道施工的交叉作业如阴保、补漏、固定墩和水工保护等工程需要进行二次开挖,由于硅芯管和光缆较细、通信光缆与管道之间的距离有限,使用大型机械开挖很容易造成硅芯管和光缆的损坏,为解决这个问题,施工交叉作业时规定管道二次开挖的注意事项:

(1)监理必须到现场旁站监护;

(2)采用机器开挖到标志带后必须改为人工开挖;

(3)明确规定管道交叉施工方和通信施工方在施工过程中都有保护对方已完成的成品或半成品的责任;

(4)制定了违反交叉施工操作规程给工程造成的损失赔偿制度和惩罚办法。

实践证明,这些施工管理方法在保证工程进度和质量方面起到了重要作用[4]。