同沟敷设管道光缆在相国寺储气库中的应用

2019-09-10李青

石油研究 2019年10期

摘要：本文结合川渝地区同沟敷设管道光缆的实际情况，以相国寺储气库同沟敷设管道光缆工程为背景，从设计方案优选、施工组织与协调措施和施工质量控制等方面对相国寺储气库工程管道光缆工程应用效果进行分析，探讨适用于川渝地区同沟敷设管道光缆的施工技术措施及管理举措。

关键词：同沟敷设;管道光缆;应用;认识

一、概述

（一）川渝地区石油通信光纤网络建设概况

随着川渝地区数字化油气田的建设，石油通信业务的飞速发展，光纤通信作为优质高效的数据传输通道，近几年正迎来大规模建设的高潮期。目前，川渝地区石油通信光纤干网主要采取与输气管道同沟敷设的方式进行建设，相国寺储气库在建的铜相线、相旱线及旱白线同样采取了与双向输气管道同沟敷设管道光缆的方式为储气库上下游站点、线路阀室提供优质的数据传输通道。

目前，光缆同沟敷设方式主要有采用硅芯管吹缆敷设和铠装光缆直埋敷设两种。例如兰成渝输油管道工程、忠县-武汉输气管道工程、川渝干线北内环（渠县-广安-磨溪-成都）集输气管道工程、南干线西段（纳溪-成都-复线工程）等工程采用了硅芯管吹缆敷设管道光缆，陕京二线输气管道工程采用铠装光缆直埋敷设，相国寺储气库管道光缆则采用铠装光缆直埋敷设和硅芯管吹缆敷设相结合的方式。

（二）两种主要同沟敷设光缆方式的对比

采用硅芯管吹缆方式敷设光缆相比铠装光缆直埋敷设方式，由于硅芯管本身有一定抗压能力，对光缆可起一定的保护作用。若在施工过程中或后期运行中若发生挖断、地质沉降等破坏时，可以通过增加硅芯管接头并通过两端的人孔更换光缆，增加的故障点仅对光缆吹放施工可能产生影响，对光通信没有影响，因此维护工作量较小，也较方便。但由于吹缆作业需要较大的平整的施工作业场所，此方式适合于北方地区施工，川渝地区因施工现场条件限制，实施较为困难，且因川渝地区地势起伏变化较大，增加了吹缆作业的阻力，原本2km左右的吹缆段往往需要多段分段吹缆，增加了作业难度;同时硅芯管吹缆方式一次性建设成本较高。

相比之下，铠装光缆直埋敷设一次性投资较小，施工较为方便。但其在施工阶段受土建交叉施工影响很大，尤其是土建跳跃施工和管道返修、水土保持时，光缆常常容易受到破坏。无论是施工阶段的人为破坏还是后期运行维护阶段的地质沉降破坏，直埋光缆一旦发生破坏，则需要增加光缆接头，增加了线路衰减，或重新开挖较长距离后进行更换，工作量较大，维护不便。

二、同沟敷设光缆在相国寺储气库工程的应用

（一）设计方案的优选

相国寺储气库工程管道光缆的最初设计方案为全程采用铠装直埋光缆与输气管道同沟敷设的方式，光缆全程采用沙袋或原土袋（25kg）上下铺垫保护;针对穿跨越等特殊路段的设计方案为：在光缆大开挖河流、沟渠、水塘小型穿越时采用φ50×4.6聚乙烯燃气管保护穿放光缆，并采用水泥砂袋压重，砂袋布放间距为2个/m;输气管道采用混凝土套管頂管方式穿越公路、铁路以及采用大开挖预埋混凝土套管穿越公路时，光缆均采用Φ114×6.4钢管内穿放2根φ40/33硅芯管保护;管道采用过涵洞穿越公路、大开挖穿越四级以上等级公路、乡村机耕道时，光缆采用Φ50×4.6聚乙烯燃气管保护;光缆穿越挡土墙时，采用φ50×4.6聚乙烯燃气管对光缆进行保护，现场无法确定水工构筑物位置时，可在砌筑构筑物时采用纵剖后的φ50×4.6聚乙烯燃气管保护。

为尽量降低土建交叉作业对光缆的影响，提高整体光通信指标，在施工过程中，通过探索对原设计方案进行部分优化：对八塘阀室TX258（35Km+965m）—TX313（43Km+645m）--嘉陵江过江人孔JLJC1（45Km+388m）段约10km地势较为平坦适合于硅芯管光缆施工的路段采用硅芯管吹缆敷设光缆，对于地势起伏较大的路段仍采用铠装光缆直埋敷设。改用该方案后，既降低了八塘阀室-嘉陵江穿越点约10km受土建施工单位交叉作业的影响，又提高了整体光通信指标约0.7db。

由于混凝土套管保护能力较强而乡村机耕道后期极易受到地方修建公路的破坏，因此优化设计方案为：输气管道采用混凝土套管顶管方式穿越公路、铁路以及采用大开挖预埋混凝土套管穿越公路时，光缆均采用Φ50×4.6聚乙烯燃气管保护;大开挖穿越四级以上等级公路、乡村机耕道时光缆采用Φ114×6.4钢管内放硅芯管保护穿放光缆;管道采用涵洞穿越公路时仍然保持原设计方案不变。

为防止挡土墙石块对光缆的损坏，光缆穿越挡土墙时，采用两块角钢内夹1根纵剖后的φ50×4.6聚乙烯燃气管保护。

（二）施工工艺的持续改进

原设计施工工序为“管道施工单位细土（或细土沙袋）铺底→输气管道下沟→通信细土沙袋垫层→通信光缆下沟→通信细土沙袋垫压→管道施工单位细土小回填→输气管道大回填→设立通信标石”，即光缆全程采用沙袋或原土袋（25kg）上下铺垫保护。

但在施工阶段，通过对现场已经敷设的直埋光缆线路测试，发现光纤传输衰减较大，一般都在0.02db/KM左右，部分深坑、淤泥地段甚至达到0.1db/KM。造成此种现象的主要原因是，因管沟底部地势不平且沙袋承重后自然变形而导致光缆形成的上下S弯度增加了光缆的损耗。形成此类S弯度的原因主要有：

1.在土建施工单位采用机械回填的时候施工机械的力量同样会传递到光缆上，光缆在施工机械的作用下会下陷入下部的沙袋上，使得光缆形成一定的上下S弯度。

2.施工现场的管沟底部往往不平整，往往呈上下S弯度，当遇到因管道焊口照片而开挖的深坑等情况时，此S弯度更大，在水田中甚至出现较深的淤泥路段，光缆下沟后同样处于一定的上下S弯度状态。

为此，在总结施工前阶段出现的问题后，相国寺储气库管道光缆工程对部分光缆施工工艺进行了改进：

1.在管道沟底开小沟埋设光缆，将光缆嵌入沟内，小沟的宽度不大于10cm，深度控制在10-15cm之间，小沟上面用沙袋或原土袋（25kg）铺垫保护，且管沟底部开挖的小沟必须平整、平滑，保证光缆不受到微弯产生衰减。

2.光缆穿越水网地带采用厚壁钢管（Φ108/95）内穿一根硅芯管保护。

3.对于管沟底部出现的深坑采用底部增添沙袋或光缆绕行深坑的方式敷设。

4.对于管沟底部淤泥较深的沉降段采用底部架设钢管架，再将光缆在钢管的保护下放置于架上确保光缆不受地质沉降的影响。

由于新开挖的小沟属于管沟底部的稳定层，受地质沉降和土建回填的影响将大大降低，同时将光缆嵌入沟内，上部加盖沙袋保护使得在小回填时施工机械的作用力将会分解到小溝的两侧和底部的沙袋上，光缆处于不受力的小沟内将不会受到机械力的作用而受损。经过此项改进，相国寺储气库管道光缆工程下沟复测衰减指标降低到0-0.01db/km。而在水网地带、深坑地段和淤泥较深的沉降地段采取的加强保护措施大大提高了光缆的保护效果，这些路段的衰减指标则由原来的0.05-0.1db/km降低到0-0.02 db/km，实际上，随后后期沉降程度的加深，若任然采取以往的施工工艺，则衰减还会增大。

（三）光缆施工过程的光通信指标监测

以往部分光缆施工工程的光通信性能指标监测作法是采用光缆到货单盘测试和光纤熔接复测二次测试，相国寺储气库工程严格执行“到货单盘测试、光缆下沟复测、土建单位小回填作业时在线监测、光纤熔接复测”的多次光通信性能监测制度，确保了各个环节光缆光通信指标的受控，为最终的光通信指标达标提供了强有力的过程保障制度，同时也能及时发现各施工阶段存在的问题并快速得到处理。

（四）交叉施工的组织协调

由于同沟敷设管道光缆的小回填和大回填往往是采用机械作业，且土建施工常常是独立于光缆施工的第三方施工单位，相对于自行开沟直埋光缆的人工开挖光缆沟和自行土建施工而言，同沟敷设管道光缆作业难度大大增加，而其最大的难点就在于与土建交叉施工的组织协调上。为此，相国寺储气库工程建立了以地面工程专业主管和通信专业主管为管理核心的协调机制，并明确了“土建单位开挖管沟成型500m时以书面通知的方式提前2-3天通知光缆施工单位到现场布放光缆”的工作界面。尽管如此，在实际施工过程中仍然出现了一些的问题，主要如下：

1.由于土建分包单位众多和土建总承包单位疏于管理，土建分包单位一直未严格执行规定的光缆布放通知程序，通知现场布放光缆的段落以200m-300m较多，且由于土建施工多以跳跃施工为主，从而大大增加了整盘为2km左右长的光缆后期布放的难度。此外，因光缆盘长期处于野外，还会使得光缆在风吹雨淋下降低光通信性能指标，也大大增加光缆受到施工等第三方破坏的机会。

2.由于5-7月施工现场雨天较多，导致土建开挖的管沟大面积坍塌，为减少损失，土建单位常常仅仅开沟不足100m便强行通知光缆施工单位布放光缆，为后期光缆的施工和保护带也来了严重的隐患。

3.部分已回填的段落因管道焊口检修和水土保持等原因，需要重新开挖时，土建单位野蛮施工，仍然采用机械开挖，导致截止8月1日已出现8处被强行挖断的事故。

三、结论与建议

（一）结论

针对川渝地区地势较为复杂的实际情况，同沟敷设管道光缆宜根据不同的地势段选用不同的同沟敷设光缆方式，地势较为平坦适合于硅芯管光缆施工的路段采用硅芯管吹缆敷设光缆，对于地势起伏较大的路段采用铠装光缆直埋敷设;铠装光缆直埋敷设宜采取下部开挖小沟上部用细土沙袋铺垫保护的方式保护光缆。

（二）建议

1.针对特殊地段需要采取特殊的施工工艺及措施。着重处理管沟底部淤泥较深的沉降段、连续上下坡、穿越乡村公路保护等路段。

2.同沟敷设管道光缆必须建立起一套高效及时、信息畅通、执行有力的沟通协调机制，各方严格按程序执行，必要时可采取强有力的处罚措施来强化执行效果。

3.光缆施工必须严格执行到货单盘测试、光缆下沟复测、土建单位小回填作业时在线监测、光纤熔接复测等多次光通信性能监测制度。

4.在具备条件的情况，同沟敷设管道光缆施工的光缆布放作业宜交由管道土建单位承包，可以避免交叉施工带来的施工困难。

参考文献：

[1] YD 5121-2010，《通信线路工程验收规范》。