摘要 本文報(bào)告了通信業(yè)務(wù)發(fā)展導(dǎo)致管道資源逐步不足的現(xiàn)狀，對(duì)路面微槽敷設(shè)微管微纜技術(shù)進(jìn)行了介紹和分析。該技術(shù)由路面切槽工藝和微纜氣吹工藝組成，使用材料包括排式集束管或單根厚壁直埋微管以及氣吹微型光纜。較傳統(tǒng)通信管道光纜技術(shù)，具有路由建設(shè)及光纜敷設(shè)效率高、施工成本低、管孔利用率高、對(duì)道路交通阻礙和環(huán)境污染少、對(duì)現(xiàn)有管線或路面設(shè)施破壞小的特點(diǎn)。歐美和東南亞等地區(qū)的通信運(yùn)營商已在城域網(wǎng)和FTTH建設(shè)中應(yīng)用了該項(xiàng)技術(shù)，并快速、高效實(shí)現(xiàn)了其通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的開展。
隨著2013年4月1日住建部和工信部聯(lián)合下發(fā)貫徹落實(shí)國家標(biāo)準(zhǔn)《住宅區(qū)和住宅建筑內(nèi)光纖到戶通信設(shè)施工程設(shè)計(jì)規(guī)范》及《住宅區(qū)和住宅建筑內(nèi)光纖到戶通信設(shè)施工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》的要求，新建住宅將全面實(shí)施光纖到戶（FTTH），同時(shí)各大運(yùn)營商的4G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)也將迎來大規(guī)模建設(shè)，城域網(wǎng)與接入網(wǎng)的光纜需求量勢必大幅增長。而在通信管網(wǎng)資源日益減少并緊缺的當(dāng)下，須增大現(xiàn)有管道利用率或通過其它技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)新建管道路由，以完成未來通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的發(fā)展并保證國家《寬帶網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施“十二五”規(guī)劃》的正常實(shí)現(xiàn)。受限于國內(nèi)多數(shù)大型城市市政規(guī)劃中對(duì)新建管道路由的限制，道路大面積開挖敷設(shè)傳統(tǒng)通信管道方式幾無可能，而通過采用開微槽并結(jié)合氣吹敷設(shè)微纜技術(shù)，可以在完全無管道資源情況下完成通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，為管道資源緊張的通信企業(yè)解決燃眉之急。
一、通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)現(xiàn)狀
通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方式主要有管道、架空和直埋等方式，其中核心層光纜主要以管道方式敷設(shè)，配線及中繼聯(lián)接多以管道及架空方式敷設(shè)，業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)入戶的接入光纜大多數(shù)采用架空方式敷設(shè)。而目前大量地方政府因市容市貌等原因禁止市區(qū)內(nèi)光纜凌亂架空現(xiàn)象，并將現(xiàn)有架空光纜整改至地下通信管道，管道資源緊缺狀況將更加明顯。20世紀(jì)90年代進(jìn)入光通信時(shí)代后，國內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)在城域通信管道建設(shè)方面仍然采用適合銅纜布放的水泥管道。在2000年前后，各地的城域網(wǎng)建設(shè)逐步開始使用塑料管道，先是大量使用內(nèi)徑100mm左右的波紋塑料管（穿放光纜前，在大管孔內(nèi)一次性穿放幾根32/28mm或30/25mm的塑料子管以提高管孔使用率），后又衍生出了塑料柵格管道、5孔/7孔梅花型塑料管道以及適應(yīng)氣吹法施工的硅芯管等。2010年后國內(nèi)多個(gè)城市出現(xiàn)了在40/33mm硅芯管中氣吹或牽引多根小直徑微管，然后在微管中氣吹微纜的管道高利用率建設(shè)方式。但新建通信管道依然存在建造周期長、成本高、市政審批難等問題，利用技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)在完全無管道資源的條件下建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)線路將是極具現(xiàn)實(shí)意義的創(chuàng)新之法。
二、路面微槽敷設(shè)微管微纜技術(shù)簡介
路面微槽氣吹技術(shù)是采用路面開槽機(jī)在道路邊切割一條寬度在15mm-30mm、深度在150-350mm的槽道，在槽道底垂直布放厚壁、排式微管（可布放前即在其中氣吹敷設(shè)微纜），回填水泥或混凝土后再利用氣吹機(jī)和空壓機(jī)將微纜敷設(shè)到微管中。路面微槽技術(shù)包括切槽工藝、氣吹施工、排式集束管、氣吹微纜光纜等技術(shù)要素。微管在道路中狀態(tài)如圖1所示。
圖1：路面微槽敷設(shè)微管后截面圖
1、 切槽工藝
傳統(tǒng)路面開挖技術(shù)需要使用大型挖掘機(jī)進(jìn)行施工，工作界面大且對(duì)交通阻礙嚴(yán)重，開挖和回填周期較長，工程造價(jià)高昂，對(duì)環(huán)境污染較大。而路面微槽技術(shù)僅須使用小型路面切槽機(jī)即可實(shí)現(xiàn)，其施工具有開挖及回填效率高、施工成本低、對(duì)道路交通環(huán)境阻礙和污染少以及對(duì)現(xiàn)有管線或路面設(shè)施破壞小等特點(diǎn)。目前國際上多采用寬度及深度可控的自動(dòng)化開槽設(shè)備以適應(yīng)不同通信設(shè)計(jì)（微纜、微管外徑不同）的需要，小型化切槽機(jī)如圖2所示。
圖2：路面小型化切槽機(jī)
小型化的路面切槽機(jī)僅須單人操作，開挖的細(xì)、窄槽道可滿足微管敷設(shè)，實(shí)施區(qū)域可涵蓋高速公路路面、城區(qū)混凝土路面、巖石路面、沙漠地區(qū)以及泥田路面等（不同地質(zhì)開挖速度不同）。開挖前須根據(jù)市政規(guī)劃與探查的實(shí)際地下管線情況確定路由并做好相關(guān)標(biāo)記。開挖時(shí)根據(jù)路由標(biāo)記切槽，須注意微槽轉(zhuǎn)彎半徑應(yīng)大于微管和微纜的最小彎曲半徑，開挖速度在70-120m/h范圍內(nèi)，開槽完成后使用人工或機(jī)械方式對(duì)開挖廢料進(jìn)行清理。在敷設(shè)微管前應(yīng)先在槽底布放少量細(xì)沙，以防止槽底不平整而劃壞微管。微管塞入后應(yīng)使用細(xì)窄工具將其壓至槽底，回填應(yīng)采用與路基密度相同、流動(dòng)性好、強(qiáng)度高的混凝土填充，須保證回填后槽道的力學(xué)和結(jié)構(gòu)性能與開挖前相近。微管HDPE材料受熱可能會(huì)產(chǎn)生氧化變性現(xiàn)象，故不能使用熱拌瀝青回填。根據(jù)不同路面情況，回填方式有所不同。如果是水泥道路則僅須使用混凝土回填至原路面高度，如果是瀝青路面則回填混凝土須與路面高度預(yù)留一定高度（至少5cm），待混凝土凝固后在其上方填入具有防水和密封功能的瀝青材料，如圖3所示。某些地質(zhì)結(jié)構(gòu)或道路情況不好的地區(qū)，微管敷設(shè)后可在上方加墊同外徑尺寸泡沫棒，防止上方回填材料下陷對(duì)微管產(chǎn)生擠壓力，如圖4所示。開槽一般選取為靠近路沿位置，且寬度較小，故車輛輪胎不會(huì)直接作用于微槽上方，回填材料不會(huì)出現(xiàn)傳統(tǒng)路面修復(fù)產(chǎn)生的沉陷現(xiàn)象，微管不會(huì)受較大擠壓力。
圖3：路面微槽結(jié)構(gòu)示意圖 圖4：泡沫棒
2、 氣吹工藝
氣吹技術(shù)是通過高壓空氣和氣吹機(jī)的機(jī)械推力共同作用，使微纜在微管中快速、平穩(wěn)的前進(jìn)敷設(shè)。由于路面微槽技術(shù)中使用的排式集束管與普通直埋微管規(guī)格相同，可使用與普通微纜氣吹機(jī)相同的氣吹機(jī)和相關(guān)配件。氣吹微纜施工需綜合考慮微管、微纜以及環(huán)境等影響因素，以獲得最優(yōu)氣吹效果。微管在布放敷設(shè)時(shí)即要注意避免起伏和扭曲，氣吹前須做貫通和添加潤滑劑以降低其摩擦系數(shù)。微纜在氣吹前應(yīng)在其端頭加裝子彈頭，可使微纜在微管中轉(zhuǎn)向靈活，并且使得高壓氣體不會(huì)從端頭進(jìn)入微纜造成其表皮破裂。吹放前也須注意微纜的存放，不得將沾有泥沙、雨水的微纜氣吹到微管中去，以免降低氣吹速度。施工環(huán)境溫度高于35℃時(shí)應(yīng)在空壓機(jī)后加裝冷卻器，應(yīng)為空壓機(jī)排出的壓縮氣體溫度至少比環(huán)境溫度高20℃，而管道和光纜護(hù)套材料遇高溫均會(huì)發(fā)生軟化，造成摩擦系數(shù)增大從而影響氣吹效率。施工環(huán)境濕度較大時(shí)須在空壓機(jī)后加裝水分離器，防止過多水分進(jìn)入微管，水面張力粘附微纜阻礙其前進(jìn)。
3、 排式集束管
與傳統(tǒng)微管和完全對(duì)稱結(jié)構(gòu)（圓形或正方形）的集束管不同，豎排狀的排式集束管更易于放入路面微槽中，能起到節(jié)省空間和便捷施工的作用。排式集束管是由多根微管通過一層薄HDPE材料并排連接組成，分為半包和全包兩種，分別如圖5（a）、（b）所示。
圖5（a）：半包排式集束管 圖5（b）：全包排式集束管
集束管中微管即耐壓性更強(qiáng)的直埋型微管（尺寸有10/6mm、12/8mm、14/10mm、16/12mm等），抗壓力在2000N以上。在管道敷設(shè)完畢、道路回填完成后可使用氣吹方式將微纜氣吹到排式集束管中。排式集束管多采用8孔、6孔、4孔及2孔的結(jié)構(gòu)，在微槽內(nèi)垂直布放且易于轉(zhuǎn)彎。半包結(jié)構(gòu)的排式集束管質(zhì)量更輕、分歧更加靈活、布放也更為簡便。全包結(jié)構(gòu)的排式集束管耐壓性能更好，安全性較高。排式集束管的施工及布放所需工具與普通集束管相同，是一種適用于路面微槽技術(shù)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的集束管產(chǎn)品。
4、 微纜
氣吹微型光纜是一種尺寸較小的松套層絞式光纜，采用非金屬加強(qiáng)芯并且無鎧裝結(jié)構(gòu)，可通過氣流吹送方式敷設(shè)到微管中。突破了現(xiàn)有管道光纜布放技術(shù)的局限性，提高了管道利用效率。微纜利于隨時(shí)隨地進(jìn)行分歧,易于平行和縱向擴(kuò)容。微纜具備護(hù)套摩擦系數(shù)低、直徑小、重量輕、硬度適中的特點(diǎn)，在微管中氣吹敷設(shè)速度可達(dá)50m/min或更高，一次最大氣吹距離可達(dá)1000m以上，光纜布放效率大幅提高。同時(shí)微纜可根據(jù)業(yè)務(wù)量需求狀況分批布放，可在排式集束管中根據(jù)需求量的增加逐步增加光纜，投資分布進(jìn)行。后期也可利用氣流將微纜吹出管道，便于維護(hù)或更換、升級(jí)新品種光纖光纜。微纜結(jié)構(gòu)如圖6所示。
圖6：微纜結(jié)構(gòu)圖
長飛光纖光纜有限公司微纜芯數(shù)與適于氣吹微管尺寸數(shù)據(jù)見表1，其最大芯數(shù)已達(dá)288芯（可在YD/T 1460.1-2006標(biāo)準(zhǔn)場地中12mm內(nèi)徑的微管中氣吹1.2km以上）。全系列微纜可滿足任何城域網(wǎng)和接入網(wǎng)的通信設(shè)計(jì)需要，在路面微槽路由中利用氣吹方式靈活布放。微纜的氣吹布放可在路面微槽回填完畢后進(jìn)行，微纜氣吹機(jī)與小型空壓機(jī)占地面積小，對(duì)道路交通影響有限，施工快捷迅速。
三、路面微槽敷設(shè)微管微纜技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢
1、 路由建設(shè)及光纜敷設(shè)效率高
路面微槽氣吹技術(shù)所采用的開窄、淺槽道方式較傳統(tǒng)開挖路面方式效率更高。由于微管體積較小，故開挖土方較少，挖掘速率也更高。開挖后可立即敷設(shè)排式集束管并進(jìn)行回填，回填量少故道路恢復(fù)時(shí)間也更短。而由于排式集束管可后期分批進(jìn)行氣吹，故光纜敷設(shè)可在路由完全建設(shè)好、道路交通恢復(fù)后進(jìn)行，且微纜的氣吹敷設(shè)速率也比傳統(tǒng)牽引或直埋方式布放更快。采用路面微槽氣吹技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)工程施工效率和建設(shè)周期較傳統(tǒng)的架空、直埋和牽引方式要優(yōu)化很多。
2、 施工成本低
傳統(tǒng)通信管道路由建設(shè)須采用大型挖掘機(jī)開挖路面后敷設(shè)大直徑管道并回填，其設(shè)備運(yùn)輸、施工折舊與損耗、人力及材料成本均較高。路面微槽氣吹技術(shù)中核心的微型管道和微型光纜使得開挖、回填、敷設(shè)等工序更加便捷、小型化，因此設(shè)備、人力以及材料等方面均產(chǎn)生一定比例的減少。開挖體積少使得設(shè)備損耗更少，小型化的開槽機(jī)其運(yùn)行成本也較低。高效率的施工模式及機(jī)械化的開槽機(jī)、吹纜機(jī)等可使人工工日減少，人力成本降低。而微槽回填料、排式集束管和微纜等原材料也較傳統(tǒng)通信路由建設(shè)用料更省。
3、 管孔利用率高
根據(jù)氣吹占空比選擇，在12mm內(nèi)徑微管中已可氣吹288芯微纜，而8mm內(nèi)徑的微管中也至少可以氣吹96芯微纜。其單位體積內(nèi)光纖密度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)普通光纜，且集束管本身由于其設(shè)計(jì)特點(diǎn)即是在單位體積內(nèi)形成最多的管孔資源，是一種空間利用最優(yōu)的方式。而目前微纜小體積、高密度的發(fā)展趨勢也會(huì)使得管孔的資源利用率越來越高。
4、 對(duì)道路交通阻礙和環(huán)境污染少
市政管理中出于市容和交通方面考慮，現(xiàn)已很少有大型城市允許路面開挖。而路面微槽模式對(duì)交通和環(huán)境幾無影響，開微槽僅須較小工作界面且施工、回填迅速。開挖土方量較傳統(tǒng)開挖減少很多，可人工或機(jī)械方式快速清理。在無法大面積開挖敷設(shè)路由的場景下進(jìn)行小型化的“微槽+微管+微纜”施工方式，可在市政影響程度最低的情況下完成路由建設(shè)。
5、 對(duì)現(xiàn)有管線或路面設(shè)施破壞小
路面大面積開挖難以避免會(huì)造成已有公共建筑或設(shè)施的損壞，開挖也存在破壞其他電力、輸氣等管道的風(fēng)險(xiǎn)，而路面微槽氣吹方式的安全保障性要高很多。由于其開挖深度、寬度都很小，對(duì)現(xiàn)有設(shè)施的破壞將至最低程度，同時(shí)普通電力和輸氣管線埋深都在600mm以上，路面微槽的開挖深度不至影響到其他管線。
四、路面微槽敷設(shè)微管微纜技術(shù)應(yīng)用實(shí)例
2013年初美國電信運(yùn)營商Verizon出于無管道資源和急于開展其FTTH業(yè)務(wù)等原因，在美國東海岸最大城市紐約曼哈頓街區(qū)，采用路面微槽氣吹技術(shù)，在路面切割出尺寸寬度20mm、深度300mm的微槽，隨后布放豎排微管并在其中氣吹微纜（圖6）。實(shí)現(xiàn)了管道資源的快速增加且并未對(duì)紐約繁華城區(qū)的交通和環(huán)境產(chǎn)生較大影響，線路開通后成功開展通信業(yè)務(wù)，使得全美第二大運(yùn)營商能夠提供更快的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)以及受眾更廣的用戶。
圖6：紐約路面微槽施工現(xiàn)場
2013年馬來西亞某電信運(yùn)營商采用路面微槽氣吹技術(shù)進(jìn)行城市FTTH建設(shè)，施工采用大功率切槽機(jī)，施工效率高，開挖廢料少，采用人工方式清理（圖7）。該項(xiàng)目埋入的是厚壁微管，由于微槽寬度較小，多根微管垂直布放進(jìn)入后還是處于豎排狀態(tài)。布放微管后即回填水泥，對(duì)道路交通影響降至最低。
圖7：馬來西亞路面微槽施工現(xiàn)場
五、小結(jié)
隨著光纖到戶（FTTH）的大力發(fā)展和管道資源的逐漸減少，采用路面開微槽加氣吹微纜的施工模式將更具經(jīng)濟(jì)效益和現(xiàn)實(shí)意義。特別是在城域環(huán)網(wǎng)到住宅用戶之間存在大量且無法規(guī)劃的網(wǎng)絡(luò)連接需求，而大面積開挖或者架空模式已難以通過市政審批的情況下，施工單位采用路面微槽敷設(shè)微管和氣吹微纜技術(shù)即可完成小型化的管道和線路建設(shè)，從而實(shí)現(xiàn)高速、便捷、經(jīng)濟(jì)的光網(wǎng)絡(luò)組建模式。同時(shí)集束管可為今后的管道擴(kuò)容提供空間，而氣吹微纜也可為更為便利的進(jìn)行線路升級(jí)、改造。路面微槽敷設(shè)微管微纜將是一項(xiàng)改善傳統(tǒng)施工技藝、推進(jìn)通信建設(shè)發(fā)展的革命性技術(shù)。
作者簡介：劉暢（1987---），男，碩士，主要從事氣吹施工技術(shù)方面的研究。光纖光纜制備技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長飛光纖光纜有限公司營銷中心，武漢市關(guān)山二路4號(hào)，430073 
