丘陵及山区长途光缆施工工法(气吹法光缆敷设,含示意图)

'附件3石油工程建设施工工法(2012年度)工法名称：丘陵及山区长途光缆施工工法完成单位名称：河北xx石油工程建设有限公司主要完成人：中国石油天然气管道局科技中心2012年5月17 目录第1章前言0第2章工法特点12.1功能特点（设备、仪器、仪表、材料等的功能）12.2施工特点1第3章适用范围2第4章工艺原理2第5章施工工艺流程、操作要点及执行的施工标准与规范45.1工艺流程45.2操作要点55.3执行的施工标准与规范9第6章材料与设备96.1材料96.2设备11第7章质量控制147.1执行的质量标准与规范147.2执行的质量标准与规范未涉及的质量要求147.3质量保障措施15第8章安全措施168.1执行的安全法规168.2安全保障措施16第9章环保措施16第10章效益分析17第11章应用实例1817 第1章前言随着我单位（管道局xx公司）由油田地面建设、炼化工程到长输管道的施工，我们第四工程处，在线路阴极保护和阀室电气的施工基础上，逐渐承担起伴生光缆的敷设及接续任务，从03—04年的陕京二线三标段长输伴生光缆，到土库曼斯坦单井管线伴生光缆等，虽然地形也经历了沙漠、戈壁滩、黄土塬、河道、隧道等特殊路段，但敷设方式基本是直埋为主，个别特殊路段（如陕京二线的窟野河大穿越）才采用敷设硅芯管，外委吹缆的敷设方法。而此次承揽的靖西三线二标段，位于陕北的黄土塬上，山川密布，腰岘纵横，属于典型的丘陵山区地貌。而且全程敷设硅芯管，然后管中敷设光缆。我们原有的施工经验及方法无法得以延续，经与多家专业光缆施工企业联系，所列出的费用高的惊人——其中一家按公里数计费，每公里12000元；另一家只投入人员及设备（拉运设备车辆我们出具）每天2500元（不计吹缆工作量），通过初步估算，此段近50公里（此标段管线长度加上光缆敷设的盘留，光缆敷设长度近52公里）的光缆施工，最少也要外付费60余万元。仅此一项，我们的光缆敷设施工就将是一个赔钱的“买卖”（施工成本过高，将远远超过工程预算）。通过多方协商、询价、比较，考虑到以后长输伴生光缆硅芯管敷设加吹缆的设计趋势，得到直属领导的支持下，我工程处决定采购一套吹缆设备（超级气吹机+空气压缩机），自行摸索一套适合丘陵山区的光缆敷设方法，不只为解决靖西三线二标段的光缆通讯工程，也为以后同类的光缆施工提供成型的经验和方法。我们结合设备的特点，现场的具体地形，慢慢实践，慢慢摸索，前后用了不足一个月的时间，完成了50公里光缆敷设及接续工作。仅此项工程预计全部收回设备的投资，同时为以后同类型的光缆施工积累了经验。17 第2章工法特点2.1功能特点（设备、仪器、仪表、材料等的功能）气吹敷设光缆是一种敷设光缆或通信电缆的新方法，通过高速流动的气流推动光缆在一个对光缆有着引导及保护作用的管道前进。同时保证气吹敷设光缆正常进行的要点在于，气吹机的推进装置给光缆一个推力来克服压缩空气对光缆产生的反作用力。2.1.1高速气流产生的推力沿着光缆表面，均匀地作用在光缆上；2.1.2避免了传统施工方法对光缆产生的牵引力张力和光缆在弯曲处产生较大的摩擦阻力；2.1.3气吹敷缆是目前最安全的一种光缆施工方法，减少人工敷设工作时间，降低成本。利用空气压缩机、液压机、超级气吹机完成机械吹缆，光缆接续用的S60熔接机、光缆检测用的OTDRMTS6000。2.2施工特点采用气吹法敷设光缆工艺与传统的施工方法相比，有以下优点：　1、以往光缆管道采用PVC塑料管，一般是一根大管内敷设三根子管，子管内再穿缆的施工方法。每根大管的长度多为6米，每6米就需一个接头，且每隔100米就需作一个人孔或手孔。而气吹法使用的硅芯管（HDPE）每盘长度一般为2000米，故人孔可每隔1500-2000米设1个，中间不设接力点，将节省大量的人孔和手孔建设费用。17 2、使用牵引法敷设光缆时，由于管道内壁摩擦系数大而使得穿缆距离短、速度慢，且容易造成光线的机械拉伸破坏。气吹穿缆时，2000米光缆只需50分钟即可完成敷设（吹缆速度控制在40m/min）。并且硅芯管敷设不受地形条件的限制，管道可以随路径的地形变化而弯曲起伏适合在复杂地形施工。3、减少接头数，降低了光缆的衰耗，施工中对光缆本身损伤小。使用气吹法敷设光缆时，光缆悬浮在硅芯管内，缆身受力均匀，不会损伤到光缆外护套，缆芯结构不会被破坏，保证了光纤的传输特性不受影响，解决了传统方法敷设光缆施工中容易将光缆拉伤、扭伤的现象。与传统方法相比节省了大量人力物力，提高了工作效率和工程质量，大大缩短了施工工期。施工主要以机械吹缆为主，人工穿缆为辅。第3章适用范围3.1本工法适用长输管线伴生光缆通讯工程；3.2适用地质：丘陵山区;3.3适用管径：40/33硅芯管;3.4适用温度:6-32℃。环境温度低于6℃建议使用管路加热器；环境温度高于32℃时（空气压缩机排出最高温度为50℃过热的压缩空气对光缆及塑料管有害）应使用压缩机空气冷却器。3.5其它地质条件的伴生光缆通讯工程施工可参照本工法执行。第4章工艺原理4.1人孔的合理选择技术：由于是丘陵及山区，后期的吹缆受地形的影响比较大。应17 充分利用地形及地貌条件，在丘陵、山区及具有一定坡度的管道中吹放光缆，气吹点宜选择在地形较高的坡顶由上往下吹送。穿越河流的管道，选择在河流两侧中地形较高一侧或距河流较近的手孔作气吹点。遇有特殊复杂地形在吹放光缆前，应沿途实地察看管道的地势地貌条件，并作好详细记录、绘制相对应的平、断面图，经计算后选定气吹点或牵引起始点，确定吹放或牵引长度。敷设比较平缓的硅芯管，如果能够直接吹缆2kM，那么赶上连续的上坡、或上坡加转折，相同的吹缆设备，只能够吹缆1kM或者更少。当然连续的下坡，相同的吹缆设备，吹缆的速度和距离也将大大增加。17 所以，在前期硅芯管同沟敷设阶段，要考虑到后期机械吹缆工序。首先是人孔的选择，根据本标段线路长度，两端毗邻标段的人孔衔接位置，结合配盘光缆的长度，进行大致的定位；然后再确定人孔的初步位置，是否影响后期机械吹缆时的设备站位（吹缆工作一般发生在大回填及地貌恢复后，许多施工的伴生路消失了，考虑后期吹缆设备站位，要充分利用原有的山路、正式的柏油路等等）。人孔位置实在无法满足机械设备站位（主要是压风机的体积、重量比较大，一般采用中型运输车辆拉运）时，需考虑在2个人孔的中间位置附近能够停车，采用从中间往两边吹缆的方法是可行的。此方法能大大缩短单程吹缆的距离，减小施工难度的同时加快了吹缆的速度，但唯一美中不足的是，中间向两边人孔吹缆，最后在吹缆处总要有几米的光缆盘留，即使采用大开挖，设备沟底底端两边吹缆可以缩短盘留，也无法实现完全吹送，这就需要吹敷完成后，用人工方式将光缆余长送入两侧的硅芯管内，然后用链接件（硅芯管接头）将硅芯管接续。地点的选择还要考虑以后公路的扩展或其他开挖的可能，不能距离道路过近，利用增加压风机的高压管长度（长度控制在200m内），来保证设备站位的同时保证硅芯管接头的安全与维护。4.2机械吹缆技术：4.2.1利用空气压缩机和超级气吹机，把光缆分段或直接吹送到下一个人孔处。4.2.2从中间向两端吹缆，即先将光缆一个方向吹送后将光缆盘上剩余的光缆用倒盘器或人工倒盘（即盘“8”字）后吹送到另一个方向。4.2.3有条件的情况下可以使用多个气吹机接力吹缆来增加吹送距离。4.3人工穿缆技术：在设备实在无法到达的地段，可采用人工分段开挖，分段人工牵引敷设光缆。第5章施工工艺流程、操作要点及执行的施工标准与规范5.1工艺流程17 5.2操作要点具体步骤如下：1、吹缆前首先进行硅芯管的清洁和试通。将海绵球吹入硅芯管清除管道中的积水和灰尘，同时可在海绵球中加入一些专用润滑剂对硅芯管进行预润滑，来进一步减小硅芯管内壁的摩擦系数延长吹缆距离。（润滑剂使用量约为0.2L/km）。管道试通应采用直径不小于硅芯管标称内径80%的伞形弹头来检查。2、进行管线气密性试验，管道两端密封后，管内充气0.1MPa,24h后压力降低应不大于0.01MPa。3、选择人孔位置偏高的一侧进行设备准备，开盘复测完毕的光缆可以架在现场放线架上，连接好管路之后，在光缆的最前端安装“气吹端帽”（为保证光缆端头不会卡在硅芯管的接头或转弯处，同样也可以避免高压空气进入光缆的内部），然后依次连接硅芯管、光缆、液压超级气吹机（包括一个含2个驱动马达和一对驱动链条的光缆推进器，一个提供液压马达工作时所需要的高压液压油的液压机），液压马达驱动链条使光缆进入硅芯管道，压缩空气通过气室进入硅芯管内。17 1、光缆的最大推力由液压机控制（推力是由空压机和液压机共同作用），通过调节推进器上的速度控制阀，视具体地形（上坡、下坡、平缓）把光缆的前进速度控制在40米/分钟左右。如果遇到速度过小时，可采取间歇性启动控制阀和进气阀，使光缆进一步前进。在吹缆过程中对于较细，较软的光缆必须减小马达的压力，避免出现光缆打背扣的现象。2、如果进气阀开到最大、速度调节阀也开到最大，且经过多次间歇性冲击仍然不见光缆的前进，一般只有两种情况：①硅芯管在中间位置出现故障（如死弯或压瘪）;②17 受地形的限制（上坡或大的转折过多）已经达到吹缆的极限。遇到第①种情况，要开挖找到故障处。厂家能提供追踪探头，配合故障探测仪能够实现精确定位，可节约成本，利用硅芯管外面的标示米数和光缆首端及吹缆机处光缆外层标示的米数，推算出大概位置和硅芯管故障处的标示米数，进行开挖寻找。找到故障点修复后，可以继续吹缆。1、遇到以上第②种情况，估计在大概的位置，一个可以设备站位的位置进行开挖。利用专用割刀把硅芯管断开，然后把光缆继续吹出硅管断开处，光缆在地表进行大“8”字盘圈。把吹缆设备移到开挖处继续向前吹送。再次的吹送，可以外加一段硅芯管，让吹缆机在地表操作，吹送完毕后，再采用专业纵向割刀刨开后加的硅芯管，然后人工牵引光缆完全进入硅芯管，在把原硅芯管用接头进行接续。防护后回填（也可开挖大一些，吹缆机在地下操作，根据现场的具体情况决定）。这种分段依次吹送的方式，可以一直进行下去，直道把光缆吹到下一个人孔。17 1、由于丘陵及山区的地貌起伏转折比较大，不适宜采用边吹送边牵引的敷设光缆模式，机械牵引的力度过大容易拉断光缆，前期的牵引绳吹送也是个问题。当满足光缆直径小于硅芯管内径2.5倍或细缆、软缆，可以在光缆的前端安装“气吹飞梭”，通过给光缆增加一个微小的拉力，以增加光缆的硬度，通过端头的开口梭，控制作用在光缆端头的气流量，达到比较满意的气吹效果。5.2.3人工牵引敷设光缆工序：由于地形地貌的限制，总有一些地方，确实无法实现设备站位，就要采用人工穿缆。通过试验，每次人工穿缆的长度不宜超过200米，也不要少于100米，太短开挖量太大；太长则牵引力过大而拽不动，光缆易造成损伤。开挖的长度为底部沿管线方向3米左右，宽度以能够站人操作为宜，如果作业坑过深，要采取开挖“马道”，或采取支板防护，硅芯管从中间位置断开，加装接头，然后穿穿缆器，牵引光缆至断开处，在地表盘大“8”字，再进行下一段牵引。在此处接头光缆快牵引完时，通讯联络，放慢速度，最后举起两个断口，随光缆牵引逐步放平硅芯管，然后安装接头，回填接头坑。依次继续，直到光缆牵引到下一个人孔，完成此根光缆的敷设。5.2.4测试及熔接工序：光缆敷设完毕，马上进行测序，以检验敷设过程是否对光缆造成损伤，特别是人工牵引或分段吹送段。如果有损耗过大的故障点，就要找寻开挖，进行处理（一般都是盘圈半径不足外径40倍，或有硬性的弯伤。采用外标米数与测试故障点纤长进行初步定为查找，平直或扩大盘圈半径，测试后基本排除，只有极个别的案例需要刨缆处理）。连续的两段测试完好的光缆便可在中间人孔处进行接续作业。接续完成后，马上到下一端进行测试，检测接头质量，看接续损耗是否满足设计要求，如不满足只能重新熔接，直到测试合格为止。17 5.3执行的施工标准与规范《通信线路工程设计规范》（YD5102-2010）《通信线路工程验收规范》（YD5121-2010）《通信工程建设环境保护技术暂行规定》（YD5039-2009）第6章材料与设备6.1材料6.1.1材料表序号材料名称规格型号单位备注1硅芯管HDPE40X33mm2000m/盘盘2燃气管∮75mm米3硅芯管接头40mm个4光缆GYTA16B1盘5复合人孔FWK-4型个6光缆接头盒GPJ24-H4-C个7电子标石个8标志桩个6.1.2新型材料的检测硅芯管（光缆）敷设与直埋光缆和架空光缆，在材料上主要区别在于：敷设光缆前伴随硅芯管的敷设硅芯管现场检验应符合以下要求：a)硅芯管管材应具有国家级材料测试中心的检测报告和合格证书。b)应检查所有硅芯管、接头件及其它相关材料的外包装并作好记录。17 c)应检查和清点所用硅芯管、接头件及其它相关材料的规格程式和数量。d)硅芯管管材附件、接头及密封塞等优质齐备。硅芯管管材的管身和管口不应有变形，接续配件齐全有效，套管（套箍）内径与插口外径应吻合。e)硅芯管的外型应均匀一致，无缺陷、无刮痕；管材内、外壁应光滑、平整、清洁，不允许有气泡、裂口和显著的凹陷、杂质等。f)硅芯管色泽应均匀一致。g)硅芯管管口应光滑平直并与轴向垂直，内外壁熔结紧密。h)根据检验结果形成现场检验报告。6.2设备序号设备名称型号性能能耗数量1空气压缩机LUY100良好27.7L/h12液压机POWERPACK良好13超级气吹机SuperJetH良好14熔接机S60良好15OTDRMTS6000良好1超级气吹机17 适用光缆直径4-16mm适用管道直径25-63mm光缆径向力9.4daN/cm最高敷缆速度125m/min推荐敷缆速度40m/min最大气压16bar最大水压25bar液压机17 额定功率4.8kW速度3600rpm扭矩13.2Nmat2500rpm立体容积4.7cm3流量15.5l/min压力130bar/70bar空气压缩机17 排气压力1MPa容积流量10m3/min出口温度≤90℃润滑油容量25L噪声≤81dB第7章质量控制7.1执行的质量标准与规范《输油（气）管道同沟敷设光缆（硅芯管）设计、施工及验收规范》（SY/T4108-2012）7.2执行的质量标准与规范未涉及的质量要求7.2.1关键部位质量要求管道光缆施工中的器材检验、工程测量、土方工程、光缆敷设、工程验收等，必须符合《通信线路工程验收规范》（YD5121-2010）17 7.2.2关键工序质量要求1.硅芯管穿放前后，所有硅芯管的保护套管两端均应做严密有效封堵。2．吹缆前先确认光缆一端的米数，以备万一出现故障时找出光缆头的位置。3.光缆在吹放过程中应不间断进行清洁处理，防止泥土、水随同光缆进入管内增大摩擦力。4．对于不设辅助吹缆坑的临时气吹点，光缆敷设完成后应将光缆余长人工送入两侧管道内，然后用连接件将硅芯管接续，严禁光缆出现“S”弯。5．光缆在吹放、“8”字预留盘放时，应确保安全，其弯曲半径不应小于规定的要求。6．吹缆时管道对端必须设专人防护，并保持通信联络，防止试通棒、气吹头等物吹出伤人，防护人员同时做好光缆吹出后的预留盘放。7．光缆吹放中遇管道故障无法吹进或速度极慢（10m/min以下）时，应先查找故障位置处理后在进行吹放，防止损伤光缆或气吹设备。7.3质量保障措施1.通信施工人员对管道光缆施工与管道协调作业的难度要有充分的认识，注意与线路管道施工协调一致，做好施工前的准备工作，减少光缆接头。决不允许以随意切断光缆、硅芯管，增加接头，造成全线通信系统整体指标的下降。同时，光缆施工也必须注意对输气管道及其相关结构的保护。2.应在监理统一进度控制下，协调好吹缆和硅芯管敷设的关系，在管道施工单位大回填后、恢复地貌前，及时完成吹缆和人孔的修筑，尽量避免二次进场现象发生。17 3.硅芯管在钢套管穿放时，应采取必要的措施以避免受到钢套管的损伤。另外，钢套管的焊接采用直接对焊方式，两根管倒45度角，要求满焊。第8章安全措施8.1执行的安全法规GB50484-2008《石油化工建设工程施工安全技术规范》。8.2安全保障措施8.2.1气吹法敷设光缆时，光缆盘应保持与吹缆机吹缆方向在一直线上，出缆应顺畅，并保持与吹缆速度一致。空压机操作人员在开启阀门时，应逐渐由小到大，并与气阀保持一定距离。8.2.2气吹法敷设光缆时应密切注意线路动态,当线路上硅芯管有漏洞时，光缆有可能顺着漏洞顶破土方，堆积于路面,造成行车危险。8.2.3严禁人员滞留在塑料管道末端的人孔中，以防塑料管内润滑海棉塞、气封活塞及光缆头等吹出伤人。看护人须随时保持与光缆吹送端作业人员的通信联系。8.2.4设备操作人员必须按章操作，以确保人身、设备、光缆的安全。在光缆施工中要注意人员的安全和防护，塑料管道加压之前，必须检查高压管接头是否牢固，以防止高压伤人。在塑料管连接或断开之前，应确信压缩空气已释放。在吹缆过程中，塑料管道的末端必须设专人看护，且看护人不得面对塑料管道的出气孔并与之保持一定的安全距离。8.2.5在沟坑内工作，要带安全帽，。8.2.6在沟坑内工作，要随时注意沟壁状况，防止坍塌伤人。第9章环保措施9.117 施工完毕后，机器和设备离场后要对施工现场进行清理，对断缆和施工余留的材料统一回收，集中处理。9.1保持施工现场整洁、有序、畅通、标志清晰、工完料净场地清，为保证施工质量营造良好的施工环境。9.2严格在施工作业带以内施工，不毁坏施工作业带以外树木和植被，不破坏农田和作物。9.3制定合理措施，保护现场内外的环境，避免由于施工操作方法所造成的污染、噪声或其它问题而对人员或公私财产造成的损害。9.4按照环境影响报告及批复的施工作业带宽度进行施工，严禁任意超标准占地或使用土地；作业过程中，产生的弃土、弃渣、作业废料（污水、污油、电缆、包装纸、袋等）、生活垃圾等，按照国家有关规定和制定的环境保护方案进行妥善处理。9.5遵照国家关于野生动、植物保护管理条例的有关要求，对国家重点保护野生动植物资源的保护。如遇需要特殊保护的动、植物资源，应落实环境影响评价报告及批复中提出的保护措施。第10章效益分析气吹光缆施工方法是目前最安全的一种光缆敷设施工方法1）气吹法可以长距离连续敷设光缆1000-3000米，面不需要任何牵引设备2）设备通过简单和容易的连接，十分容易地吹入光缆与传统方法相比节省了大量人力物力，提高了工作效率和工程质量，大大缩短了施工工期。同时积累丘陵山区机械吹缆经验，进一步为以后的同类工程创造效益最大化。17 第11章应用实例本施工已成功用于XX至XX天然气输气管道三线系统工程的硅芯管（光缆）线路施工。本技术要求是按《输油（气）管道同沟敷设光缆（硅芯管）设计、施工及验收规范》（SY/T4108-2012、《通信线路工程设计规范》（YD5102-2010）要求执行。XX至XX天然气输气管道三线系统工程一期干线全长约483公里，线路起于榆林市XX县X镇，途径延安市xx县、XX县、xx县，铜川市xx县、XX区。咸阳市XX县、XX县，到达XX分输站。二标段途径XX县、XX县到X县，全长90多公里,xx公司和XX公司施工，我们xx公司负责50公里线路。17'