論集束管在高速公路的應(yīng)用

黃仲 陳福 陳智

摘要：文章依托高速公路通信管道建設(shè)實(shí)踐，從物理化學(xué)性能和施工造價(jià)兩方面，對(duì)比分析了傳統(tǒng)硅芯管和集束管應(yīng)用于通信管道的優(yōu)劣，并結(jié)合工程實(shí)例，介紹了集束管應(yīng)用的原則要求與方法。

關(guān)鍵詞：高速公路;通信管道;集束管;硅芯管

0 引言

1988年修建的上海滬嘉高速公路，標(biāo)志著我國(guó)高速公路的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)歷史性的時(shí)期。自1988年到現(xiàn)在，高速公路經(jīng)歷了30多年的發(fā)展，從2008年開始進(jìn)入突飛猛進(jìn)的高速發(fā)展時(shí)期。隨著機(jī)電系統(tǒng)的日益更新，對(duì)高速公路的通信管道提出了更高的要求。為了適應(yīng)高速公路發(fā)展的需求，高速公路的通信管道從無(wú)到有，從開始的水泥管道發(fā)展到現(xiàn)在普遍使用的硅芯管道，從管道材料到鋪設(shè)技術(shù)都經(jīng)歷了幾次大的革新。

目前大部分的高速公路還是采用硅芯管作為高速公路通信管道的主要材料，但是隨著光纜技術(shù)不斷發(fā)展更新，集束管已經(jīng)悄然問(wèn)世，其優(yōu)點(diǎn)是占地少、容量大、杜絕鼠患，是普通硅芯管不可比擬的。以下簡(jiǎn)單對(duì)傳統(tǒng)硅芯管和集束管進(jìn)行探討。

1 管材外形的比較

根據(jù)《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，一孔硅芯管與集束管外形對(duì)比如圖1和圖2所示。

從外形可以看出，傳統(tǒng)硅芯管是單孔，而集束管是外管里面包含有若干微管。傳統(tǒng)硅芯管是一管一纜，而集束管是一微管一微纜，微纜的光纖芯數(shù)和傳統(tǒng)光纜基本是一致的，一孔微管與傳統(tǒng)一孔硅芯管容量一致，因此集束管的容量要比傳統(tǒng)硅芯管大得多。

2 物理化學(xué)性能比較

傳統(tǒng)硅芯管與集束管的物理化學(xué)性能分別見表1、表2。

從物理化學(xué)性能指標(biāo)可以看出，兩個(gè)產(chǎn)品大致是相同的。

3 施工及造價(jià)比較

通常按照高速公路的配置，以18孔40/33mm的硅芯管與3孔41/36×6mm的集束管作比較。集束管的體積是硅芯管體積的1/6，假設(shè)埋設(shè)的位置一樣，那么集束管填挖方工程量是硅芯管的1/6，配套的過(guò)橋管箱也相應(yīng)地比硅芯管小，能節(jié)約造價(jià)。

普通一孔硅芯管的價(jià)格為5.5元/m，集束管的價(jià)格為19元/m，按100km高速公路計(jì)算，18孔硅芯管的造價(jià)為990萬(wàn)元，3孔集束管的造價(jià)為570萬(wàn)元，節(jié)約造價(jià)420萬(wàn)元。

因此在同等容量的情況下，集束管可以較大程度地節(jié)約工程造價(jià)。

4 集束管在工程實(shí)際中的應(yīng)用

廣西河池至百色高速公路通信管道材料，經(jīng)過(guò)多次方案論證后，決定主線采用4根40/33mm高密度聚乙烯硅芯管+2根7孔12/9mm鋁塑復(fù)合集束微管。廣西河池至百色高速公路，起點(diǎn)樁號(hào)為K0+000，終點(diǎn)樁號(hào)為K179+086.202，主線全長(zhǎng)約為179km。通信管道包括本路段的干線管道以及互通式立交及收費(fèi)站、監(jiān)控通信管理站、服務(wù)區(qū)等的進(jìn)站支線管道。本工程所用鋁塑復(fù)合硅芯管規(guī)格為外徑40mm、內(nèi)徑33mm。主線采用4根40/33mm高密度聚乙烯硅芯管+2根7孔12/9mm鋁塑復(fù)合集束微管。主要的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)該符合《公路地下通信管道高密度聚乙烯硅芯塑料管》（JT/T496-2018）的技術(shù)要求。鋁塑復(fù)合硅芯管必須經(jīng)過(guò)有資質(zhì)的檢測(cè)部門現(xiàn)場(chǎng)抽樣檢測(cè)，檢測(cè)合格的產(chǎn)品需出具檢測(cè)報(bào)告后方可使用。鋁塑復(fù)合硅芯管的使用壽命應(yīng)>50年。

鋁塑復(fù)合集束微管，具有相對(duì)較厚的護(hù)套層壁厚，典型值為2.5mm及以上。較厚的壁厚為內(nèi)部微管和微纜提供充足的機(jī)械防護(hù)，一般可應(yīng)用于長(zhǎng)途干線、城域網(wǎng)絡(luò)道路的直接埋地敷設(shè)，與傳統(tǒng)硅芯管應(yīng)用場(chǎng)景相同。

微管的規(guī)格和基本性能參數(shù)符合2018年中華人民共和國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部頒布的關(guān)于微管、微纜的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T1460要求。

4.1 微管的技術(shù)要求

（1）微管的主要材料是高密度聚乙烯（HDPE），原材料必須經(jīng)過(guò)有資質(zhì)的單位檢驗(yàn)合格。

（2）出廠的微管外形應(yīng)具備以下條件：

①微管的表面顏色均勻并且沒有色差。

②微管內(nèi)壁的表面不能出現(xiàn)凹凸不平等不光滑現(xiàn)象，也不能出現(xiàn)內(nèi)壁截面厚度不均勻的現(xiàn)象。內(nèi)壁四周必須平整、沒有孔洞、不能有塌陷坑凹等明顯的缺陷，更不能在內(nèi)壁上出現(xiàn)雜質(zhì)麻點(diǎn)及撕裂痕跡等工藝缺陷。內(nèi)壁截面處不能出現(xiàn)裂痕、氣泡等缺陷。如有以上缺陷均不能投入使用。

③為了有效地提高光、電纜的吹纜速度和有效距離，微管的內(nèi)壁應(yīng)該平滑并且必須添加有機(jī)硅涂層，或在微管的內(nèi)壁采用縱向的導(dǎo)線槽，也可同時(shí)采用縱向?qū)Ь€槽和硅涂層兩種方式。采用有機(jī)硅涂層和縱向?qū)Ь€槽（或者同時(shí)采用兩種方式）后，微管的內(nèi)壁靜態(tài)摩擦系數(shù)應(yīng)≤0.25，微管的內(nèi)壁動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)應(yīng)≤0.20。

④微管的整體尺寸要求：如規(guī)格為12.0/9.0mm的微管，微管的外徑應(yīng)為12.0±0.1mm，微管的內(nèi)徑最小值（肋頂之間的最小直徑）應(yīng)為8.9mm。規(guī)格應(yīng)符合《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。

（3）微管的敷設(shè)。光、電纜應(yīng)該采用氣吹穿式敷設(shè)。敷設(shè)光、電纜時(shí)應(yīng)配置吹纜設(shè)備，吹纜設(shè)備的大小應(yīng)該與微管的管徑相匹配，切不可使用大功率來(lái)吹小微管，否則會(huì)導(dǎo)致微管被吹破，造成不必要的損失。微管應(yīng)該至少能承受12bar的空氣壓力，敷設(shè)96芯及以下微型光纜時(shí)，氣吹的距離應(yīng)>1400m，如不能達(dá)到以上標(biāo)準(zhǔn)，則應(yīng)檢查吹纜機(jī)的壓力是否達(dá)標(biāo)及微管內(nèi)壁的摩擦系數(shù)是否偏大。

（4）微管的排列要求。微管排列應(yīng)該整齊、分布均勻。微管的順序應(yīng)采用不同的顏色進(jìn)行識(shí)別，其顏色順序應(yīng)該為：藍(lán)、橙、綠、棕、灰、紅、白、黑、黃、紫、粉紅或青綠色，符合GB/T6995.2規(guī)定的顏色要求。在特殊情況下，供需雙方應(yīng)協(xié)商確定使用管的顏色，并確定顏色使用先后順序，在竣工資料中要特別注明。在能保證從端面可識(shí)別的情況下，經(jīng)供需雙方協(xié)商也可使用色條來(lái)加以識(shí)別，在竣工資料中要特別注明。

（5）微管的主要機(jī)械性能指標(biāo)。微管的拉伸屈服強(qiáng)度應(yīng)≥18MPa;微管的斷裂伸長(zhǎng)率應(yīng)≥350%;微管的環(huán)剛度應(yīng)≥6.3kN/m2。

4.2 外保護(hù)管的主要性能指標(biāo)

（1）外保護(hù)管應(yīng)該由高密度聚乙烯（HDPE）制造并和鋁帶膠合而成。膠合過(guò)程中，鋁帶應(yīng)均勻分布，不能有鋁帶露于外保護(hù)管外，也不能在膠合過(guò)程中影響外保護(hù)管的外形尺寸。

（2）出廠的外保護(hù)管外形須具備以下條件：外保護(hù)管的表面不能出現(xiàn)凹凸不平的不光滑現(xiàn)象，也不能出現(xiàn)內(nèi)壁截面厚度不均勻的現(xiàn)象。內(nèi)壁四周必須平整、沒有孔洞，不能有塌陷坑凹等明顯的缺陷，更不能在內(nèi)壁上出現(xiàn)雜質(zhì)麻點(diǎn)及撕裂痕跡等工藝缺陷。內(nèi)壁截面處不能出現(xiàn)裂痕、氣泡等缺陷，如有以上缺陷均不能投入使用。管內(nèi)塑層、鋁管層、外塑層應(yīng)緊密膠合，外保護(hù)管的外觀顏色均勻一致并且無(wú)色差。外壁上的產(chǎn)品標(biāo)識(shí)應(yīng)該完整、齊全、規(guī)范。外保護(hù)管應(yīng)分為三層結(jié)構(gòu)，即內(nèi)塑層、鋁管層、外塑層，各層之間必須分層明確，相互獨(dú)立，而又膠合成形。敷設(shè)光、電纜時(shí)不能出現(xiàn)斷層、分層脫落等現(xiàn)象。

（3）外保護(hù)管在與微管整合成束的過(guò)程中，應(yīng)保持微管的排列順序不變、位置前后一致，不得對(duì)微管的外壁、內(nèi)壁或整體結(jié)構(gòu)造成破壞，否則將會(huì)影響吹氣敷設(shè)光、電纜的速度及敷設(shè)距離。

（4）在同一路段中，敷設(shè)多根鋁塑復(fù)合集束微管時(shí)，應(yīng)該用不同的顏色對(duì)鋁塑復(fù)合集束微管（外保護(hù)管）來(lái)進(jìn)行識(shí)別。顏色的排列順序應(yīng)該由始至終保持一致，中間不能以其他顏色代替，其顏色順序應(yīng)該為藍(lán)、橙、綠、棕、灰、紅、白、黑、黃、紫、粉紅或青綠色，遵循GB/T6995.2的規(guī)定。在條件特殊的情況下，供需雙方應(yīng)協(xié)商確定使用管的顏色，并確定顏色使用先后順序，在竣工資料中要特別注明。在能保證從端面可識(shí)別的情況下，經(jīng)供需雙方協(xié)商也可使用色條來(lái)加以識(shí)別，在竣工資料中也要特別注明。

（5）外保護(hù)管材的機(jī)械性能。外保護(hù)管材的拉伸屈服強(qiáng)度≥18MPa;外保護(hù)管材的斷裂伸長(zhǎng)率≥350%。

（6）單孔鋁塑復(fù)合集束微管在運(yùn)輸及敷設(shè)過(guò)程中，要求能承受重量的拉伸負(fù)荷應(yīng)相當(dāng)于1000m鋁塑復(fù)合集束微管的管重。運(yùn)輸過(guò)程中必須謹(jǐn)慎，不能負(fù)載超過(guò)1000m鋁塑復(fù)合集束微管的管重，當(dāng)重量負(fù)荷卸除了以后，微管內(nèi)徑最大變形量不能大于初始內(nèi)徑的15%。

4.3 縱向預(yù)埋管道原則

（1）主線一般路段縱向預(yù)埋4根40/33mm鋁塑復(fù)合硅芯管+2根7孔12/9mm鋁塑復(fù)合集束微管管道于道路中央分隔帶內(nèi)，其埋深為700mm。

（2）管道過(guò)上跨橋，漸變段為10m，橋上用管箱方式過(guò)橋。管箱的托架采用預(yù)埋方式固定。

（3）管道過(guò)主線大中橋，用310mm×190mm玻璃鋼管箱保護(hù)于橋中央分隔帶穿過(guò)的方式。管道過(guò)匝道橋，用310mm×190mm玻璃鋼管箱保護(hù)從橋梁外側(cè)通過(guò)。

管箱的托架均采用預(yù)埋方式。所有鋼結(jié)構(gòu)均應(yīng)做防銹處理。

（4）管道過(guò)中央分隔帶開口、中央分隔帶中墩處必須用C15混凝土包封。

（5）管道過(guò)橋梁、明通道及明涵時(shí)，應(yīng)該在結(jié)構(gòu)物的兩側(cè)設(shè)置調(diào)整高程的漸變段，使管道從涵洞頂部或橋梁中央分隔帶中通過(guò)。

（6）在下互通、進(jìn)收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)處通過(guò)橫向預(yù)埋鍍鋅鋼管與主線管道相連，下互通管道沿匝道路側(cè)敷設(shè)。

4.4 手孔的布設(shè)

根據(jù)采用的鋁塑復(fù)合硅芯管敷設(shè)特點(diǎn)，參考路線的平曲線設(shè)計(jì)，本路手孔的設(shè)置按以下原則進(jìn)行：

（1）主線手孔如無(wú)特別說(shuō)明則設(shè)在中央分隔帶內(nèi)，在互通立交、服務(wù)區(qū)、監(jiān)控設(shè)施等地方，則根據(jù)需要在路側(cè)設(shè)置手孔。

（2）手孔間距在一般路段按1km左右的長(zhǎng)度考慮。

（3）在服務(wù)區(qū)、收費(fèi)站等橫向預(yù)埋管道的相應(yīng)中央分隔帶處，設(shè)置手孔。

（4）手孔應(yīng)設(shè)在縱向鋼護(hù)欄的立柱間隙處。

（5）收費(fèi)廣場(chǎng)（站）、服務(wù)區(qū)等附近的孔井具體位置，可在收費(fèi)站施工時(shí)統(tǒng)一考慮，并可根據(jù)實(shí)際情況，做出適當(dāng)調(diào)整。

河池百色高速公路已經(jīng)建設(shè)完成，集束管在高速公路上的施工安裝維護(hù)也得到施工方、業(yè)主方的一致認(rèn)可，同時(shí)也大大減少了項(xiàng)目的工程造價(jià)。

5 結(jié)語(yǔ)

目前，集束管的制造技術(shù)越來(lái)越成熟，與之配套使用的微纜制造技術(shù)也越來(lái)越成熟，相信更加節(jié)約道路空間、更加節(jié)省造價(jià)的集束管會(huì)慢慢地取代傳統(tǒng)的硅芯管。作者建議，目前階段可以采用搭配使用的方法，即減少傳統(tǒng)硅芯管又增加集束管，傳統(tǒng)硅芯管中敷設(shè)分支頻繁的道路監(jiān)控光纜，而集束管中敷設(shè)分支較少的分中心之間的主干光纜，使得兩種管材能夠最大程度地發(fā)揮相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)的同時(shí)又能減少部分工程造價(jià)。集束管已經(jīng)在河池至百色高速公路得到應(yīng)用，并取得良好的效果，相信集束管將會(huì)成為高速公路通信管道的趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]JT/T496-2018，公路地下通信管道高密度聚乙烯硅芯塑料管[S].