高速公路通信光缆施工技术应用探讨

聂志敏、熊霞

（江西路通科技有限公司，江西南昌 330008)

0 引言

随着我国高速公路建设速度的加快，全国高速公路网络已经形成，为公众出行及交通运输提供了良好保证。高速公路比低等级公路更加方便、快捷、舒适的另一方面原因在于其土建等级更高，也拥有更为先进、完备的交通工程附属设施。高速公路交通工程附属设施中的机电工程在保证高速公路正常运营中发挥着十分关键的作用，通常情况下，其机电工程包括监控、收费、通信、供配电、照明等子系统。通信光缆是高速公路机电系统中数据、视频、语音等信息传输的基本途径，也是确保高速公路运营管理的信息保障。当前，我国高速公路通信光缆主要敷设在通信管道中，所以主要对管道通信光缆施工技术展开分析探讨，对于直埋光缆、架空光缆等施工形式则不作考虑。

1 工程概况

某公路属于国家高速公路网规划的一部分，是所在省县县通高速公路重大建设项目，起讫桩号K045+000～K167+320，线路长122.32km，该公路段主体工程施工完成后还必须进行通信光缆施工，以保证公路及隧道良好运行及服务功能的顺利发挥。该公路段通信光缆共敷设两条，主干线通信光缆敷设自公路起点桩号K045+000 开始，至桩号K121+000 处与邻线公路通信光缆相连；除此之外，再在该公路段全线敷设一条紧急电话光缆，兼具监控、通信、图像、信号传输等功能。

2 高速公路通信光缆施工技术

2.1 光缆配盘技术

高速公路通信光缆施工前必须进行光缆配盘施工，保证光缆配盘合理，既能节省光缆材料，又能保证通信光缆敷设工效，还能大大减少光缆数量，简化光缆维护管理。对于长距离通信光缆，其光缆材料大多敷设在硅管管道内，通过切实合理地配盘，可减少光缆材料浪费，并能防止因光缆材料尺寸不足而接头无法接入人孔现象的出现。该高速公路通信光缆配盘长度主要根据人孔间硅芯管实际长度确定，而非人孔间距确定[1]，两者存在一定差距；此外，在施工过程中还需再次核实通信光缆管道施工图纸的准确性。对于施工单位所提供竣工图纸中主要标明的是人孔间距，而非人孔间硅芯管长度时，必须复核硅芯管长度，以保证光缆配盘的准确性。

通过以上分析可以看出，硅芯管光缆配盘很容易出现错误，尤其对于地势起伏较大、环绕区域多的情况，更应加强光缆配盘过程的符合。结合高速公路光缆配盘实践数据，配盘可按照以下方法计算：第一，对于地势平坦的高速公路所在地，应按照人孔间距（通常2000m 左右）确定光缆盘长，并增大1.0%～1.5%的余量后，在接头盒处盘留10～20m；第二，对于地势起伏大且环绕区域多的高速公路所在地，如果硅芯管长度较为准确，则可按照第一种情况确定；第三，如果管道竣工图中只有人孔间距，并无硅芯管长度，则应进行硅芯管实际长度的测量，或是增大2.5%～3.0%的余量后，在接头盒处盘留10～20m[2]。

当前，大多数硅芯管均标记有明确的尺码，如果硅芯管相邻人孔间无接头，但能看清楚尺码标记，则应根据标记进行硅芯管实际长度计算，在机械施工的情况下，还应按照5～10m/ km 增加硅芯管的拉伸长度。通信光缆出厂时必须经过生产工艺及质量测试，其出厂长度一般比实际订货长度长3～30m，具体余长由生产厂商决定，所以光缆配盘过程中不考虑这一余长值。

2.2 光缆敷设技术

高速公路管道通信光缆施工技术通常包括气吹法、牵引法和铠装光缆直埋敷设法等。当前国内高速公路主干通信管道大多采用硅芯管，较好的管道条件及成熟的吹缆技术为气吹法通信光缆敷设施工提供了保证；对于匝道互通、短途光缆敷设、收费站等人孔多、变向大的区域光缆敷设主要采用牵引法施工；而对于缺乏管道保护的特殊场地光缆敷设，主要采用铠装光缆直埋敷设技术。

2.2.1 气吹法通信光缆施工

气吹法敷设通信光缆施工技术主要与硅芯管配套使用，主要借助吹缆机将空压机所产生的高速压缩空气流与通信光缆一同送入管道内，在高压气流推动气封活塞的作用下，使光缆端部所连接的气封活塞对光缆施加均匀拉力；同时，光缆在吹缆机液压履带输送机构的夹持下向前持续输送形成推力，在硅芯管内高压气体持续流动下，便会在光缆表面产生均匀附着力。在拉力、推力和附着力的共同作用下，通信光缆便会随高速气流在管道中以悬浮状态快速穿行[3]。

气吹法通信光缆敷设施工成套设备主要由吹缆机、空压机、液压泵站等部分组成，具体见图1。其一，吹缆机是该设备中最主要的构成部分，包括吹缆头、导向及输送机构、控制及液压动力系统、球阀及压缩空气接口等部件，为便于在施工现场移动，按照小车形式设计。吹缆机一次可吹放光缆长度为1～3m，具体长度受施工环境、硅芯管内径、光缆外径、光缆材料及重量等因素的影响。其二，液压泵站则主要向吹缆机提供液压动力，也按照小车形式设计，具体包括液压油箱、齿轮泵和汽油机等部件。其三，空压机以柴油机为主要动力，设计流量和设计排气压力分别在9.0m3/ min 和1.0MPa 以上，可整机移动。

图1 气吹法通信光缆敷设施工成套设备

在完成光缆配盘的基础上，对硅芯管进行保气和导通试验，检查硅芯管密封性，保证塑料硅芯管不漏气后展开GYSTS- 36B1 型通信光缆吹送施工。严格按照《长途通信光缆塑料管道工程设计暂行技术规定》（YD 5025—2005）的具体规定，将塑料硅芯管气压持续加压至1.0MPa，此后将进气阀关闭，如果管道中压力降低速度不足0.05MPa/ min，则视为密封情况良好，随即展开气吹作业。此外，在光缆敷设前还应通过专用润滑剂进行管道内壁预润滑，确保吹缆敷设长度，按照在0.6～0.8L/ km 的用量将润滑剂注入塑料硅芯管中，并塞上专用海绵塞，通过输入压缩空气的方式推动海绵塞，使其穿过塑料硅芯管，达到均匀润滑管道内壁的作用。此后按照图2所示，采用吹缆机使通信光缆顺次穿过导向机构、输送机构、进气腔及光缆头部，最后连接气封管塞，调整后进行吹缆机各项控制参数的设定，具体而言，吹缆机气吹速度应小于90m/ min，最大推力控制在100～110kg 内，最大空气压力为12bar，气流量13m3/ min。

图2 气吹法通信光缆安装施工示意图

在完成以上步骤后，开始吹缆。将压缩空气进气阀门缓缓打开，并通过调整阀门开度控制通信光缆所承受的气封管塞牵引力。当光缆送进距离较小时，应同时调小阀门进气口，此后便逐渐开启，直至完全打开。通信光缆敷设速度主要通过调速手柄控制，若光缆前端牵引力过大，则可以向光缆进给过程施加牵制力；若气压不足，又能提供辅助推力，将通信光缆输送速度始终控制在30m/ min 左右。待吹缆至预定点后，应由技术人员及时检查到位连接情况，并提示吹缆机停机，此时，一段光缆气吹敷设施工任务完成。

2.2.2 牵引法通信光缆施工

通信光缆牵引敷设一般采用机械牵引敷设和人工敷设两种方法，在光缆布放时，必须使光缆从缆盘上方以松弛的弧形状态放出，不能出现扭转、浪涌和打扣现象。通过机械牵引时牵引机速度应控制在20m/ min 以内，人工牵引时速度应控制在10m/ min以内。

采用牵引法敷设通信光缆前必须确定好穿放入孔，对于长度较长的光缆，应采用从中间向两边的穿放工序，中间传入孔应选择高低位置较大的孔，并结合施工图进行管孔核对，通过钢丝将管孔清理干净。正式牵引前，应将缆盘放置在待传入的光缆管道侧，并放出光缆，使光缆从缆盘上退下的同时恰好能以松弛的弧形状态送入管孔。在缆盘入孔过程中必须增设喇叭口保护管，在光缆外层上按照2～4 孔的间隔均匀涂抹润滑剂。每个孔通常安排1～2 个牵拉人员，人员均双手向上握住光缆，辅助牵引。

整个牵引施工过程中，如果光缆长度超出800m，或管道拐弯夹角角度不足150o，无法一次完成牵引操作时应分段，并从中间向两头依次牵引穿放，牵引至拐弯处或一定长度后从入孔出倒“∞”字，再将“∞”字翻面，使光缆端头移动至外侧后继续布放。完成一端布放后再从牵引头入孔处沿孔壁向缆盘方向逐个入孔预留，一端则从缆盘上以倒“∞”字形式放另一端，完成后从缆盘入孔向牵引头方向预留[4]。具体见图3。通过这种倒“∞”抬放法，能有效防止光缆在地上拖擦，保护光缆。

图3 倒“∞”牵引法

布放完光缆还沿着管壁将其放置于托架之上，同时设置标识牌，保证入孔内拐弯处光缆弯曲半径不小于30cm，入孔光缆每端接头预留长度10～15m，并通过塑料胶带包裹好光缆头，盘成圈形后置于托架。将各入孔中的光缆塑料套管全部剖开后缠上胶带，避免出现破坏损伤。

2.3 光缆接续技术

该高速公路通信光缆续接点设置在野外，为确保光缆接续施工质量，技术人员必须确保将熔接机放置在平整且干净的位置，从光缆首端或尾端依次展开接续。第一，光缆开剥。持平光缆后按照设计进刀深度开剥光缆外护套，待外层剥除后将光缆一头固定在接头盒中，再将加强件穿过固定螺丝，同时保证加强件下方为填充束管，而非纤芯束管，因为纤芯束管受力后变形大、损耗大，长期受力后很容易发生断裂，埋下安全隐患。第二，清洁裸纤。采用优质医用脱脂棉分两步进行裸纤清洁。第一步，先用无水乙醇拭擦光缆纤维，重点清洁光缆尾部，第二步，在脱脂棉上滴少许酒精，并对折后将光缆夹在中间，随即沿着光缆纤维轴线拭擦。使用2～4 次后必须更换一次清洁棉，避免二次污染裸纤。第三，光纤熔接。光纤端面制备质量直接影响高速公路通信光缆施工质量，对于端面平整光滑的光纤，能得到熔接机很好的确认，保证接头的合格性；而对于端面粗糙的光纤，熔接机无法确认，则会直接拒绝，或无法加工出合格的接头。为此，在制作光纤端面时，必须剥出光纤涂覆层，并使光纤轴线垂直于剥线钳，在切割光纤时，严格按照操作流程进行，保证在切割刀的作用下崩断光纤。第四，密封接头盒。该高速公路通信光缆接头盒设置在人手孔中，为避免人手孔中积水浸泡接头盒后为光纤的稳定运行埋下安全隐患，必须从以下两方面保证接头盒密封严密。一是光缆和接头盒的密封，必须严格按设计要求通过针织度高的纱布垂直打磨光缆护套，保证光缆护套紧密贴合密封胶；二是接头盒上下盖板间的密封，即在接头盒密封槽内均匀缠绕胶带，拧紧螺丝。

2.4 光缆测试技术

该高速公路通信光缆施工结束后，必须采用光时域反射器对光纤特性、长度、散射信号、衰减值、光纤故障点、光纤末端菲涅尔反射、严重断点位置及线路实际损耗等展开测试，并根据测试结果进行光电平和光功率调整，保证信息传输效果。在所有的检测项目中，光缆线路损耗是光纤信号传输检测中的重要检测项目，根据检测结果，实地调整光纤功率，确保每根光缆在1～311nm 波长内接头平均损耗均不超出0.1dB，以保证光纤传输特性。

为提升测试结果的准确性，必须准确选择光时域反射器的脉冲大小与宽度，并根据厂家所提供的折射率值设定相关指标。进行故障点判断时，若事先不确定光缆长度，则应先通过反射器自动功能找出大致的故障点位置，再通过反射器的高级查找功能，确定出故障点精确位置。光缆测试过程中应选择较小的脉冲和宽度，并保证其与光缆长度对应。此外，为防止附近存在不易察觉的盲区，必须加接探纤盘。

3 结语

综上所述，该高速公路主干通信管道因管道条件良好，吹缆技术成熟，采用气吹法进行通信光缆敷设，敷设时从上午9∶00 开始吹送光缆，到上午11∶00 结束，完成起讫桩号K045+000～K047+450 段共2450m光缆的敷设，其余节段敷缆施工效率大致相似。在气吹操作时分别安排4 人、2 人分别在气吹端安装操作、管端观察联络，施工时间缩短，工效大大提升。该高速公路通信光缆敷设施工完成投入使用后，各项电气性能指标均符合相关规范及设计要求，运行良好，为该公路畅通运行及服务功能的发挥提供了保证。