架空光缆架设方案设计与工程造价分析

2021-06-08王爱国谭金龙

工业技术创新 2021年1期

王爱国谭金龙

摘要：运营商目前采用的架空光缆主要有非自承式和自承式两大类。以非自承式架空光缆GYTS、自承式架空光缆F8和ADSS为研究对象，进行架设方案设计，并对不同方案下的工程造价进行优化比选。研究发现：1）GYTS光缆和F8光缆档距通常仅能达到100 m左右，而采用预绞式金具的ADSS光缆档距可高达500 m;2）当档距为200 m时，ADSS光缆综合成本相比GYTS光缆可节约50%以上，能够保障施工效率，产品寿命长达25年。运营商应该大力推广使用200 m档距的ADSS光缆，以提高施工效率，降低运维成本。

关键词：架空光缆;GYTS光缆;ADSS光缆;工程造价;预绞式金具;施工规范

引言

我国电信运营商目前采用的架空光缆主要有非自承式和自承式两大类。非自承式架空光缆主要有GYTS（全称“金属加强构件、松套层绞填充式、钢—聚乙烯粘结护套通信用室外光缆”）、GYTA（全称“金属加强构件、松套层绞填充式、铝—聚乙烯粘结护套通信用室外光缆”）、GYFTY（全称“非金属加强构件、松套层绞填充式、聚乙烯护套通信用室外光缆”）[1]等;自承式架空光缆主要有F8（又称“‘8字形光缆”）[2]和ADSS（全称“全介质自承式光缆”）[3]。

数十年来，我国多数电信运营商一直沿袭早期的施工规范，习惯采用非自承式架空光缆。非自承式架空光缆存在施工效率低、工程造价高、运行寿命短、后期运维成本高等缺陷。最近几年，部分地区的运营商开始使用F8光缆和试用ADSS光缆，但未成为主流;经过调查和原因分析，運营商不是担忧自承式架空光缆的产品质量和施工效率等问题，而是因为新产品设计指标、施工规范尚不明确，使得工程造价得不到准确估算。

据此，本文首先对非自承式架空光缆和自承式架空光缆进行对比，分析自承式架空光缆的结构优势和施工优势;其次，基于GYTS、F8和ADSS三种光缆的架设方案，明确施工规范，进行各方案的工程造价估算;最后，分析得出最具成本优势的架空光缆类型和架设方案。

1 架空光缆对比分析

1.1 非自承式架空光缆

如引言所述，非自承式架空光缆主要有GYTS、GYTA和GYFTY三种缆型。

非自承式架空光缆的共同特点是抗拉强度较小。光缆架空时，必须附挂在钢绞线等吊线上，于是就要施工至少两次：一次架设吊线，一次吊挂光缆[4-5]，除耗费大量人力成本外，还消耗大量施工材料。

以GYTS为例，光缆基本结构如图1所示。GYTS、GYTA含有金属加强件和金属铠装层（钢带或铝带）。GYFTY为非金属结构，为成本计，很少在缆芯中增加芳纶纱或玻璃纱，仅靠中心纤维增强复合材料（FRP）加强件作为抗拉元件，其抗拉强度不足以达到所需的力值，必须借助钢绞线等作为吊线来施工。

1.2 自承式架空光缆

自承式架空光缆最基本的特征是：光缆自身含有足够的加强材料来支撑施工环境条件下光缆的安全可靠性，无需加挂钢绞线等吊线，一次施工即可完成施工线路的安装。根据光缆类型和设计条件，光缆档距可以设计为100～500 m，除人力成本外，还可以节省大量水泥杆的成本以及青苗补偿费、材料运输费等附加成本。

如引言所述，目前自承式架空光缆主要有F8和ADSS两种。F8光缆基本结构如图2所示，既可以采用金属结构，也可以采用非金属结构。作为承力部分的吊线，金属结构有钢绞线或单钢丝，非金属结构有芳纶纤维增强复合材料（KFRP）或FRP等。光缆缆芯部分同样有金属加强件和非金属加强件之分，光缆芯数不大时，还可以直接使用松套管作为缆芯。

ADSS光缆基本结构如图3所示，是完全的非金属结构。

2 架设方案设计与工程造价分析

本章以GYTS、F8（金属型）和ADSS三种缆型为例，构思施工方案，并进行工程造价分析。在计算前，我们比较了不同芯数光缆的成本。因为目前光纤的价格非常低，所以不同芯数对光缆的成本差异相对于施工费用几乎可以忽略，所以下文以最常用的24芯光缆为准进行比较。

光缆普遍采用水泥杆或木杆进行架空。由于木杆需要作防腐处理，耗费时间长，而且对树种、树干等有基本的要求，不利于保护生态，因此不建议采用。对我国而言，水泥杆是很容易制作的，所以本文统一采用水泥杆进行对比。其他的紧固金具，如抱箍等，也是以水泥杆为基准的。为便于比较，光缆价格以2019年某运营商集采价格作为参考，其他材料按照市场平均价格进行测算，光缆盘长统一取2 km。

2.1 GYTS光缆

GYTS光缆架设施工时，档距一般取50 m，通常不超过80 m，极个别情况可达120 m。档距越大，所需要的钢绞线就越粗。现以最常用的50 m档距GYTS-24B1.3为例，计算每公里综合造价，汇总于表1。GYTS光缆施工线路金具安装情况如图4所示。

GYTS光缆架设依靠“人海战术”，如图5所示。多年前，与光缆成本相比，人力成本几乎可以忽略。但是近几年，人力成本迅猛增加，目前一般而言应按200～300元/天计。

架设施工中不可避免的环节或成本还包括：1）将水泥杆从路边搬运至埋设地点;2）水泥杆基坑开挖、填埋;3）水泥杆埋设后的加固;4）水泥杆埋设期间损坏的庄稼、禾苗、树木，以及后续农田机械化耕种的负面影响赔偿等，费用不菲。此外，过密的杆路，也必然会耗费大量的人力成本和补偿费用。以上环节不仅耗费大量时间，还影响施工效率，隐性成本难以估量。

值得一提的是，表1中的施工费用参考了我国某电信运营商给工程队的结算费用。事实上，每一种缆型的施工都会涉及这笔费用开支，但施工方法不同，水泥杆数量各异，施工人员数量也有一些差别。

2.2 F8光缆

F8光缆采用楔形金具[6]。施工线路上除水泥杆外，对应的配套金具有：抱箍、楔形夹具（卡具）、悬垂夹具、余缆架、接头盒等。F8光缆档距一般可以达到100 m，最大可以达到150 m。现以50 m和100 m档距下采用24芯光缆为例，计算每公里综合造价，汇总于表2。F8光缆施工线路金具安装情况如图6所示。

若F8光缆采用不锈钢带抱箍，则成本更低。当然，前提是光缆的强度和抱箍的使用寿命满足标准要求。

2.3 ADSS光缆

在ADSS光缆施工线路上，配套的金具既可以采用预绞式金具[7-10]，也可以采用楔形金具。

若采用楔形金具，则档距受限制，一般小于100 m，与F8光缆金具及施工成本相差不大。

若采用预绞式金具，则最大档距可以达到1 000 m，但受制于杆路的加固和弧垂的影响，档距超过500 m后，施工难度加大，没有明显的成本优势。下面以100～500 m档距下采用24芯光缆为例，计算每公里综合造价，汇总于表3。ADSS光缆施工线路金具安装情况如图7所示。

3 综合研究与比选

3.1 综合成本分析

根據第2章计算结果，归纳了三种光缆的综合成本，如表4所示。可以看出，无论档距如何，F8光缆和ADSS光缆的综合成本总是比GYTS光缆低，最低甚至小于GYTS光缆的50%。当档距为200 m时，ADSS光缆综合成本最低。

3.2 金具优劣势分析

表5针对施工时所用的金具优劣势进行了对比。

3.3 ADSS光缆优势分析和后续改进

ADSS光缆周边加强元件基本为芳纶纱，但芳纶纱比较稀缺，如果大规模使用，必然导致成本优势的丧失。然而，运营商所用光缆无需大跨越，这样就可以审慎采用诸如FRP铠装、玻纤、碳纤维等进行加强，特别是可以采用较低成本的玻璃纤维，那么在目前测算基础上还可以继续降低光缆的制造成本。