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1石油工程中光缆线路工程的特点
目前设计的光缆网络中,对光缆的预期安全使用年限为二十年以上。然而,光缆线路敷设虽然是整个施工环节中较为简单的一环,也是整个网络中最为薄弱的一环。据统计,光缆网络中78%以上的阻断是因光缆故障造成。光纤抗张、抗挤压性能差,光缆在敷设时光纤受到压力,则可能会影响到光纤的使用寿命。在石油工程中光缆敷设一般又采用与输油(气)管道同沟敷设的方式,而我们川渝地区地质结构比较复杂,光缆因自然沉降、地质变化或土方回填不规范等造成受力,影响到光缆的施工质量。例如在北内环和南干线工程中均出现由于光纤破损而导致整个线路未能联通的质量问题。因此,要达到或延长预期的光缆使用寿命,除选用优质光缆、严格按照国家既定标准施工外,提高光缆维护水平,解决好工程中重点及难点问题也至关重要。
2管道同沟光缆的施工技术要点
光缆线路施工与测试是光纤通信系统建设的主要环节;光缆传输性能的优劣,线路施工质量的好坏,均直接影响系统的通信质量。光缆施工可采取以下几种方式:户外架空光缆、管道光缆、直接地埋光缆。结合我们石油工程野外施工的特点,主要对输油(气)管道同沟敷设光缆的施工及监督要点进行讨论。
2.1施工前检看
在施工单位进行施工作业前,要对运到工地的光缆、接线盒、人(手)孔成品进行检查。检查包括核对、外观是否破损以及性能测试三步依次进行:(1)核对:检查单盘光缆的产品质量检查合格证,查看产品的规格、程式、长度与要求是否相同,同时要确保符合工程施工要求。(2)外观破损检查:包括检看缆盘包装是否有损坏,之后开盘检看光缆外皮有无外露现象,光缆的接口封装是否可靠,遇到外观破损严重的光缆,要严格记录,同时汇报。(3)性能测试:施工前要检查光纤的衰减系数与光纤的长度,可以采用光时域反射仪(OTDR)进行检查。光缆金属护套对地绝缘电阻要大于10000Mkm,可以利用电缆对地绝缘故障探测仪进行测试。要重点查看外观检查中发现有问题的光缆盘,确保不符合要求的光缆用于工程施工。打开光缆接口查看时,应核对光缆接口端别,并在光缆盘上做醒目标记,通常要求在两端护套上标记端别,以A端通常标记红色,B端通常标记蓝色,方便施工时进行识别。查看完单盘光缆之后,还要使包装保护好光缆接口,那么要及时恢复好密封包装与光缆盘的包装。
2.2管道同沟光缆施工过程
路由复测→光缆配盘→光缆沟的开挖→光缆同沟敷设(含光缆标志带的敷设;保护管施工、封堵;光缆沟回填等全部工程内容)→光缆接续、接头盒安装及测试、监测标石安装。
2.3管道同沟光缆施工
主要的施工及监督检查依据为《输(油)气管道同沟敷设光缆(硅芯管)设计、施工及验收规范(SY/T4108-2005)》以及西南油气田分公司光通信工程设计、施工及验收指导意见。(1)光缆与输气管道同沟敷设,其敷设位置位于管道气流方向的右侧。一般地段,光缆与输气管道顶部外壁处于同一水平线上(或者在管沟底部);光缆与输气管道外壁的水平净距≥300mm。(2)光缆敷设的静态弯曲半径应不小于光缆外径的15倍,施工过程中的动态弯曲半径应不小于20倍。(3)光缆必须平放于沟底,不得腾空和拱起,在特殊地段可采用沙袋包裹光缆防护(如储气库光缆工程设计)。(4)管道采用混凝土套管或钢管顶管穿越公路、铁路时,在其有足够空间的条件下,光缆宜利用顶管内吊架或管道支架等方式穿越,光缆宜采用具有一定强度的套管保护(聚乙烯燃气管),套管两端伸出顶管两侧各0.5m。(5)当光缆经过梯田、陡坡和沟坎时,要采用与输气管道的相同的防护措施进行防护,如:利用石砌护坡或者灰土草袋护坡的措施保护管道。当在做截水墙、挡土坎或者固定墩处依照标准进行施工时,那么由于不能确定截水墙的位时,这时要在砌筑时利用纵剖后利用聚乙烯煤气管进行防护。
2.4同沟敷设光缆技术难点
(1)光缆(硅芯管)回填是目前造成光缆故障的最大因素,因为对于长(集)输管道同沟敷设的光缆下方垫细沙并采用细土进行一次回填指示理想中的方式,实际野外管道施工的复杂性,管道的布放,焊接,土建和硅芯管、光缆的施工不可能同步,往往是等管道施工一个标段完成后,或者整个工程完成后再进行硅芯管和光缆的敷设。硅芯管(光缆)同沟敷设后因地质沉降、交叉作业、工艺管线开挖回填、大型机械进出场等影响,光缆线路在建成初期,便一直受外力影响绷直、受力变形。虽然在建成初期光缆通信测试全线贯通,但经过长期的地质情况变化、自然沉降加剧、光缆受力加大后,先是硅芯管破裂、然后光缆受力出现小面积断芯、最后全部断芯。(如下示意图2、3)(通信硅管隐蔽工程检查记录、光缆绝缘电阻测试记录、通信电(光)缆敷设施工记录)。因此在现在的设计中出现了选择铠装光缆,甚至双层铠装光缆再穿硅芯管进行保护,再加以沙袋包裹,单独穿越公路、铁路、河流时穿聚乙烯燃气管保护(储气库光缆工程)。(2)在《输(油)气管道同沟敷设光缆(硅芯管)设计、施工及验收规范(SY/T4108-2005)》4.4.1条中:人(手)孔宜采用砖砌结构。砖砌手孔易进水,会导致接线盒受潮,密封不好的话就会使接线盒进水导致光缆线路接头衰减增加。目前大部分人(手)孔均采用玻璃钢等材料的成品安装,减少了工作量又防潮防水。(应有人(手)孔位置及安装检查统计表)。(3)接头的增多及接头位置不合理。工艺管线不能连续开挖的施工实际情况,就会造成光缆线路到处丢头,增加光缆线路受损的几率。光缆配盘不合理,人手孔选址在水塘中,无法设置标石,不便于安装及排障。
3光缆的接续、测试
光纤接续是光缆工程中工艺和技术要求最高、最复杂的一道工序,其质量好坏直接影响到光纤链路的传输质量和使用寿命。(1)光缆接续首先要求对光缆合理配盘,将接点位置选好,要考虑交通方便,熔接环境好等条件。一般在山区要将接点选在山下,在稻田地要将接点选在田间路上等。不论接点选在哪里,两端光缆都要有足够的余长,这样有利于光缆熔接和维护,否则将会给今后的工作带来不便。例如上面提到的接头在在稻田地中央,就非常不便于安装和检修。(2)接头盒的作用是保护光纤接头不受机械力或各种环境因素的伤害,因此,要选择合适的接头盒,要求盒内的联接或固定加强元件(如加强芯和外护套)的装置一定要坚固实用,要有接地器件,接头盒的密封条件要好,接头盒的安装与拆卸要简单方便。固定光缆要根据要求把光缆外护套及加强芯牢牢地固定在接头盒内的固定加强元件上,确保光缆在盒内不要有松动或相互转动,否则很容易使光纤受伤。另外,要把一段或几段长的光缆金属部分在接头盒中连接起来,并引出盒外做良好的接地,特别是在经常遭受雷击的山区及高频辐射区域。(接地装置安装检测记录)。(3)光纤熔接后,根据接头盒的安装说明,一定要把接头盒的密封工作做好。防止灰尘、水汽或雨水进入接头盒内,否则会使光纤涂敷层受到影响,导致损耗增大和寿命缩短。(光纤接续位置检查统计表)。(4)光缆在敷设、熔接完成后紧接着就是测试工作。测试应由施工会同监理单位同事进行全程测试,用OTDR测试仪可以测试光纤断点的位置、光纤链路的全程损耗、了解沿光纤长度的损耗分布情况以及光纤接续点的接头损耗。(通信光缆熔接测试记录)。
4结语
光缆线路与管道线路施工工序是交叉衔接进行的,光缆线路要努力做好与管道施工的协调配合,光缆施工要服从管道施工,要保证管道安全和施工进度,同时管道施工也要尽量照顾光缆施工,保证光缆与管道的同沟敷设和敷设质量,尽量保持与管道的同步施工。
作者:韦星 单位:中石油西南油气田分公司安全环保与技术监督研究院工程质量监督站