CC BY
386
Прокладка оптических кабелей с применением защитных пластмассовых труб
Зубилевич АЛ, Колесников ВА., МТУСИ
По мере всё более интенсивного применения на магистральных, зоновых и местных сетях связи оптических кабелей (ОК) появляются и совершенствуются новые технологии их прокладки и монтажа. Использование новых возможностей, которые предоставляют современные технологии и телекоммуникационное оборудование, позволит сделать строительство новых ВОЛС более эффективным и даст возможность создавать сети связи не только удовлетворяющие текущим потребностям, но также обеспечит простоту их расширения и снижение затрат при развитии сети связи в будущем.
Одной из таких технологий, которая позволит сделать прокладку ОК более эффективной и обеспечит его надёжную защиту, является метод прокладки ОК в полимерной трубке. Этот метод применяется при прокладке ОК непосредственно в грунт при помощи ка-белеукладчика или в отрытую траншею, а также при его прокладке в каналах кабельной канализации. Основная идея этого метода заключается в первоначальной прокладке в каналах кабельной канализации или непосредственно в грунт полимерной трубки, затягивания в неё ОК. В этом случае можно использовать более дешёвые, небронированные типы ОК, так как полимерная трубка выполняет функции дополнительной механической защиты.
Наиболее современным методом сооружения ВОЛС является пакетная прокладка защитных пластмассовых труб (ЗПТ) с последующей пневмопрокладкой в них (по мере развития сети) ОК без бро-непокровов. На одном направлении прокладывается одновременно несколько ЗПТ. Это создает как преимущества технического характера, так и возможности гибкой модернизации сети, позволяя осуществлять прокладку ОК практически вне зависимости от времени года, без проведения масштабных земляных работ.
В качестве ЗПТ используются пластмассовые трубы из полиэтилена высокой плотности с толщиной стенки 3...5 мм. ЗПТ с меньшей толщиной стенки применяются для прокладки в каналы кабельной канализации, с большей толщиной стенки — для прокладки в грунт.
Преимущества применения ЗПТ:
— минимизация затрат времени и средств при развитии сети на данном направлении (исключение большого объема земляных работ, оплаты права прохода и землеотвода );
— применение ОК без бронепокровов, что обеспечивает унификацию его конструкции и снижение стоимости;
— увеличение строительной длины ОК;
— уменьшение количества муфт и снижение потерь в сростках, т.е. повышение надежности линии в целом;
— возможность одновременного или последовательного создания линий, относящихся к разным сетям — магистральной, внутризоновой, ведомственной, коммерческой, местной и т.д.;
— повышение степени защиты кабелей от вибрационных воздействий и механических напряжений, возникающих в результате
деформации грунта или протекания мерзлотно-грунтовых процессов (морозного лучения, перемещения грунта при оттаивании, мо-розобойных трещин и др.);
— повышение безопасности движения по магистралям и снижению затрат на ремонтно-восстановительные работы при замене ОК;
— более рациональное использование финансовых ресурсов за счет сдвига по времени затрат на приобретение ОК к окончанию строительства линии;
— возможность сдачи в аренду свободных ЗПТ.
Преимущества применения ЗПТ в ходе строительства:
— унификация технологий, используемых в ходе строительства;
— увеличение длительности сезона прокладки ОК;
— минимизация повреждений ОК при прокладке — исключаются случайные рывки ОК, не требуется перемотка ОК на переходах и пересечениях;
— увеличение скорости строительства в районах, нашщенных коммуникациями.
Эксплуатационные преимущества применения ЗПТ:
— сокращение времени аварийно-восстановительных работ за счет возможности быстрой замены строительной длины ОК;
— возможность контроля состояния трассы путем оценки целостности ЗПТ;
—уменьшение затрат времени при реконструкции или развитии сети на данном направлении;
— повышение стойкости линии к грозовым воздействиям.
Требования к проектированию, строительству, эксплуатации линий передачи с ЗПТ
Прокладку ОК в пакете ЗПТ следует предусматривать на направлениях, характеризующихся закономерностью роста трафика. Количество ЗПТ в пакете определяется проектом с учетом перспектив развития проектируемого участка сети, а также его конкретных условий. Трасса по возможности должна быть спроектирована прямолинейной.
Глубина прокладки ЗПТ (расстояние между поверхностью грунта и верхней из прокладываемых в пакете ЗПТ) определяется в каждом конкретном случае проектом. Проектная глубина прокладки ЗПТ в грунтах 1 ...4 групп должна быть не менее 1,2 м. Глубина прокладки ЗПТ в полотне автодороги определяется в каждом конкретном случае проектом (как правило от 0,7 до 1,2 м) и согласовывается с владельцем автодороги.
При выборе типоразмера прокладываемой ЗПТ следует исходить из обеспечения прокладки ОК на расстояние до 3000 м с применением одной установки пневмопрокладки. Соотношение диаметров ЗПТ и ОК, отвечающих этому требованию, обеспечивается при диаметре ОК, равном 0,3...0,5 внутреннего диаметра ЗПТ. Кабель для прокладки в уже проложенную ЗПТ следует выбирать с учетом этого же соотношения. При прокладке коротких участков (длиной до 500 м) диаметр ОК может составлять до 0,7...0,75 внутреннего диаметра ЗПТ.
Масса ОК, прокладываемого в ЗПТ, не должна превышать 300 кг/ км, допустимое растягивающее усилие ОК должно быть не менее 1 кН, его жесткость (гибкость) должна соответствовать апробированным маркам ОК, прокладываемым в ЗПТ, или определяться расчетным или экспериментальным путем на дальность ввода с одной установки пневмопрокладки.
Для прокладки в ЗПТ следует предусматривать ОК номинальной строительной длины 4...6 км, плюс 40 м (технологический запас длины ОК). Поверх ЗПТ прокладывается сигнальная лента, трасса маркируется не только столбиками, но и электронными маркерами, устанавливаемыми над стыками строительных длин ЗПТ, над пунктами доступа, в местах пересечений с подземными коммуникациями, на углах поворота трассы. На стыках строительных длин ОК устанавливают пункты доступа (на возвышенных местах) для ввода в них ЗПТ, размещения оптических муфт и технологических запасов длин ОК.
На пересечениях с автомобильными и железными дорогами ЗПТ прокладывают в асбоцементные или металлические трубы. На участках трассы, сооружаемых методом горизонтально-направленного бурения, ЗПТ укладывают в предварительно проложенную трубу большего диаметра. На пересечениях трассы с нефтепроводами, газопроводами и тд условия прокладки ЗПТ согласовываются с владельцами соответствующих подземных сооружений.
Пакет ЗПТ прокладывается преимущественно механизированным способом, с использованием кабелеукладочной техники или траншеекопателей.
Глубина прокладки ЗПТ (расстояние до поверхности грунта от верхней ЗПТ) не должна отклоняться от принятой в проекте величины в меньшую сторону более, чем на 10 см.
При пакетной прокладке кабелеукладчиком по горизонтали располагают не более двух ЗПТ, для обеспечения возможности доступа к любой ЗПТ в ходе эксплуатации. При пакетной траншейной прокладке обеспечивают упорядоченное расположение ЗПТ по вертикали и горизонтали на всем протяжении участка прокладки между пунктами доступа.
На городских участках ВОЛС прокладывают ЗПТ только в свободных каналах кабельной канализации (количество прокладываемых в одном канале труб определяется в соответствии с действующими нормами на проектирование), или же строится отдельная кабельная канализация из ЗПТ. На период проведения работ по прокладке следует установить противоугоны, препятствующие смещению ЗПТ в каналах кабельной канализации.
В грунт трубку можно укладывать любыми принятыми для кабелей способами, включая использование кабелеукладчиков. При этом проявляется еще одна положительная особенность — трубку не требуется, как кабель, прокладывать с "головы". Можно работать несколькими бригадами одновременно в любом месте трассы в пределах даже одного регенерационного участка. При пересечении препятствий нет необходимости сматывать трубку с барабана и дальше прокладывать вручную по аналогии с кабелями, достаточно ее разрезать и после преодоления препятствия соединить.
После прокладки трубки, ее соединения и устройства вводов в служебно-технические здания трубопровод проверяется на проходимость и герметичность. Строительные длины трубки соединяются с помощью резьбовых муфт, поставляемых вместе с трубкой. Возможно применение электросварных муфт других фирм, которые позволяют прокладывать трубку кабелеукладчиком без вытаскивания ножа и перезарядки кассеты на стыке строительных длин, что также можно отнести к положительным свойствам рассматриваемой технологии.
Способы прокладки ОК в ЗПТ:
Существуют три метода инсталляции кабеля в защитную трубку: предварительная укладка ОК в трубку, затягивание кабеля и вдувание кабеля. Каждый из этих методов имеет свои преимущества и недостатки.
В процессе производства трубки в неё сразу может быть уложен ОК. К достоинствам этого метода можно отнести отсутствие механических нагрузок на кабель и экономию времени при строительстве ВОЛС. К недостаткам относятся необходимость капиталовложений в покупку ОК на начальном этапе строительства, ограничение строительной длины кабеля длиной трубки на барабане, к тому же при прокладке сложных трасс нежелательно резать трубку из-за наличия в ней кабеля. Следует отметить, что этот метод нашёл весьма ограниченное применение.
Метод затягивания кабеля является традиционным методом прокладки. Ограничением при прокладке является максимальное растягивающее усилие для данного кабеля. Это усилие возникает в результате трения между оболочкой кабеля и внутренней поверхностью трубки и возрастает на изгибах и поворотах трассы.
Ручная затяжка ОК в ЗПТ используется на коротких участках, при пересечении дорог или при введении ОК из пристанционного кабельного колодца в помещение объекта связи. В зависимости от типа ОК и конфигурации трассы может применяться:
— заталкивание ОК в ЗПТ через короткие пролеты, если ОК обладает достаточной жесткостью;
— ввод в ЗПТ стеклопластикового прутка (используемого для заготовки каналов кабельной канализации), к хвостовику которого крепят ОК и затягивают его в ЗПТ вручную.
Прокладка ОК в ЗПТ механизированным способом используется, в основном, при прокладке ОК на небольшие расстояния. Кабель затягивается лебедкой с помощью тягового фала (троса). Операции затяжки предшествует процесс заготовки каналов тяговым фалом — производится его пневмозадувка или же ввод стеклопластикового прутка и ручная затяжка с его помощью тягового фала. Перед затяжкой ОК оконцовывают кабельным наконечником или кабельным чулком, оказывающим распределенное сжимающее давление на ОК при затяжке и не вызывающим повреждения поверхности канала.
Поршневой метод пневмопрокладки ОК в ЗПТ основан на комбинированной системе двух сил затяжки: силы, создаваемой давлением сжатого воздуха на поршень (парашют), прикрепленный к ОК, и силы заталкивания, развиваемой кабелевводным устройством. Система пневмопрокладки, оснащаемая измерительным блоком, позволяет точно определять и регулировать величины обеих сил, прикладываемых к ОК.
При пневмопрокладке ОК поршневым методом:
— поршень (парашют) должен быть несколько меньше, чем диаметр ЗПТ, в этом случае исключаются потери на его трение о стенки ЗПТ, а большая скорость воздушного потока, чем скорость движения ОК, создает дополнительную тяговую силу;
— между поршнем и ОК целесообразно встраивать радиозонд для определения места непредвиденного застревания ОК.
Недавно появился метод вдувания ОК в защитную трубку, который основан на постоянной силе воздушного потока, равномерно распределённой по всей длине трубки, при этом нет особых требований к механическим свойствам кабеля, так как он движется за счёт равномерного сцепления сжатого воздуха с оболочкой по всей длине кабеля (беспоршневой метод).
Для протягивания ВОК большой протяженности специально созданы технология и машины для вдувания кабеля в трубку. Теоретически по этой технологии возможно вдувание ВОК любой длины при использовании большого количества машин. Однако на сегодняш-
Рйс. 1. Прокладка кабеля в ЗПТ:
1 — устройство "Фигаро"; 2 — ЗПТ; 3 — ОК; 4 — второй котлован; 5 — устройство пневмопрокладки; 6 — компрессор; 9 — первый котлован
Рис. 2. Каскадная пневмопрокладка ОК:
1 — барабан с ОК; 2 — устройство пневмопрокладки; 3 — ЗПТ; 4 — компрессор; 5 — технологическая полупетля
ний день экономически оправдано вдувание ВОК строительной длиной б000 м с использованием трех одновременно работающих специальных машин, одна из которых устанавливается в начале трубопровода, а две другие — через каждые 2 км. Лучшие существующие машины для вдувания кабелей позволяют протаскивать любые кабели, включая металлические, диаметром от 9 до З2 мм и погонным весом до 1,2 кг/м со скоростью до 80 м/мин. При этом нет особых требований к механической прочности кабелей, так как он движется за счет равномерного сцепления сжатого воздуха с оболочкой по всей длине кабеля. В проектах нами применялся ВОК с максимальным допустимым усилием натяжения во время прокладки 1500 Н.
Особая роль при вдувании кабелей отводится компрессорам, которые, кроме давления 10...12 бар и производительности 10-12 мЗ/мин, должны обеспечивать температуру воздуха на выходе не более +50°С. Последний параметр отечественными производителями компрессоров, к сожалению, не нормируется.
Прокладка волоконно-оптического кабеля в трубке производится в потоке воздуха. Для прокладки применяются специальные механизмы, например фирмы "Piumettaz S.A." (Швейцария) Cabiejet (для кабелей диаметром 9-19 мм), Superjet (для кабелей диаметром 15-З2 мм) и компрессор (XAHS-175Dd фирмы "Atias Copco" (Швеция).
Барабан с кабелем размещается на кабельном транспортере, оборудованном устройством для вращения барабана. Транспортер с кабелем находится на расстоянии б-10 м от механизма Cabiejet или Superjet. В зависимости от топографических условий по трассе прокладки (повороты, подъемы, спуски) расстояние, на которое вдувается кабель с применением одного комплекта оборудования (компрессор и механизм для вдувания кабеля), составляет от 700 до З000 м, а скорость вдувания — от 10 до 80 м/мин. Вдувание кабеля может производиться с использованием как одного комплекта оборудования, так и двух комплектов (и более). В последнем случае один комплект оборудования размещается в начале трубки, а другой — на расстоянии 700-З000 м от него (в зависимости от топографических условий по трассе). Перед началом задувки следует обследовать трассу проложенных трубок. Это помогает правильно и удобно разместить оборудование для выполнения работ.
При использовании одного комплекта оборудования (рис.1) барабан с кабелем размещается у начала уложенной трубки. Кабель З длиной, необходимой для прокладки на всем участке смонтированного трубопровода 2, вдувается в трубку, принимается у ее разреза в конце первого участка прокладки и укладывается вручную на грунте "восьмерками" или на специальном устройстве "Фигаро" 1 с
помощью механизма. Изготовитель устройства "Фигаро" — фирма "Piumettaz SA.". Его масса — около 100 кг, диаметр — 2,25 м. На нем может быть уложено до 2000 м кабеля.
После прокладки кабеля на первом участке механизм для вдувания кабеля 5 и компрессор 6 перемещаются от первого котлована 9 ко второму 4. Вдувание кабеля в трубку, проложенную на втором и последующих участках, делается аналогично вдуванию на первом участке.
При наличии двух комплектов оборудования конец кабеля, подаваемого в трубку первого участка с кабельного транспортера, после выхода у второго котлована вдувается при помощи механизма Cablejet или Superjet в трубку второго участка (при этом общая длина задуваемого кабеля может достигать 6 км).
При каскадном включении установок прокладки (рис. 2) перед каждым вводом ОК в последующее устройство Cabiejet/ Superjet организуется технологический запас ОК в виде полупетли, позволяющей синхронизировать скорость подачи ОК в последующий пролет пневмопрокладки при изменении скорости подачи ОК от предыдущей установки Cablejet/Superjet. Диаметр полупетли ОК не должен быть меньше допустимого диаметра изгиба ОК.
При наличии на трассе уклонов и подъемов прокладку кабеля начинают, по возможности, вниз по уклону. Подъемы, расположенные в начале трассы, сокращают длину подлежащего прокладке отрезка кабеля в большей степени, чем подъемы в конце трассы его прокладки.
Высокая температура кабеля, а также воздуха, поступающего от компрессора, значительно уменьшает длину прокладки кабеля способом вдувания.
Эксплуатационные расходы на содержание кабеля при прокладке в трубопроводах, при условии наличия необходимого оборудования у эксплуатирующих организаций, не выше чем при прокладке бронированного ОК за счет того, что трубка обеспечивает более высокую защищенность кабеля от внешних воздействий. Прокладка кабелей в грунте с применением ЗПТ позволит улучшить условия обслуживания, ремонта и восстановления кабелей, повысит надежность работы кабельных линий, увеличит срок службы кабелей.
Литература
1. Волоконно-оптическая техника: Современное состояние и перспективы. — 2-е изд., перераб. и доп./ Сб. статей под ред. СА. Дмитриева, Н.Н. Слепова. — М.: ООО "ВОТ", 2005. — 576 с.
