摘要：本文结合《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》中“实施宽带中国工程”、“加快推进宽带光纤接入网络建设”政策的推进和住建部强制标准GB 50846-2012《住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程设计规范》的实施，就气吹微型光缆技术在相关工程中的应用进行探讨。
关键词：气吹 微型光缆 工程应用
一、引言
随着国家“实施宽带中国工程”、“加快推进宽带光纤接入网络建设”政策的推进和住建部强制标准GB 50846-2012《住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程设计规范》的实施，为提升宽带接入能力，满足构建下一代信息基础设施的迫切需要，各通信建设单位从自身生产和发展需要出发，均加大了对通信工程的建设力度。
本文通过对气吹微型光缆系统技术的介绍及在相关行业的应用，对通信工程建设模式的多样性和适用性问题，与行业内同仁共同探讨。
二、气吹微缆系统技术组成
气吹微缆系统技术包括三个部分：硅芯管技术、微缆技术和气吹技术。气吹微缆的管道分布如图1和图2所示。
图1 微管微缆
图2 管道分布示意图
1、硅芯管技术
硅芯管一般使用高密度聚乙烯（HDPE）材料＋硅芯材料制成，制造时硅胶被同步挤压进高密度聚乙烯管道内壁，形成固体的永久性固体润滑硅芯层，可使硅芯管内壁摩擦系数≤0.15，比一般塑料管的摩擦系数小60%-70%，进一步降低了摩擦系数。该润滑层与高密度聚乙烯管具有相同的物理和机械特性，即使重物压迫下也不变形，在制造工艺等方面具有较高的技术含量。硅芯管在整个制造长度上要保持横截面积的一致性，管子的内外壁不能有针孔、裂纹、补丁、模具留痕或其它缺陷存在。管子的外壁不得有润滑剂或其它污渍。
气吹微缆中的硅芯管通常由母管和微管组成，母管用来导入和保护内含微缆的微管，微管用来导入微缆。母管一般使用规格为40/33mm的硅芯管，微管一般使用规格为10/8mm微管，微管常用规格参数表1、结构如图3所示。
表1 微管常用规格参数
序号 | 型号 | 外径 | 内径 | 平均壁厚 |
1 | ￠5/3.5 | 5 | 3.5 | 0.75 |
2 | ￠8/6 | 8 | 6 | 1.0 |
3 | ￠10/8 | 10 | 8 | 1.0 |
4 | ￠12/10 | 12 | 10 | 1.0 |
5 | ￠14/12 | 14 | 12 | 1.0 |
图3 导流槽内壁微管示意图
为了进一步提高硅芯管管道的通信容量，根据工程需要会选用微管束或集束管技术。
（1）微管束由一定数量的微管集合在一起形成。采用气吹方式将一定数量和组合的微管敷设入已有的母管中，微管可以一次安装在已有的外保护管内，但不能填满整个外保护管，占空比应不大于60%。气吹形成的微管束分歧更灵活，同时可有效提高通信容量、增强微管抗冲击能力。微管束施工示意图如图4所示。
图4 微管束施工示意图
（2）集束管类似于蜂窝管，在工厂内通过专用生产设备将微管束和外护套结合而成，由一定数量、各种尺寸的微管集合在一起形成微管的组合，采用HDPE硅芯管或其他材料的管道作为微管的载体，并对微管提供保护，称其为集束管。集束管通常的最大管数为24根组合，采用集束管技术增加管道的密度高，提高了管道利用率。集束管常用规格参数表2、结构如图5所示。
表2 集束管常用规格参数
序号 | 型号 | 规格 |
1 | JD-01 | ￠10×7 |
2 | JZ-01 | ￠12×5+￠8×1 |
3 | JD-02 | ￠14×5+ ￠10×1 |
图5 集束管示意图
2、微缆技术
微型光缆是气吹微缆系统技术关键的组成部分，必须保证至少30年的设计使用寿命。微型光缆在施工和使用过程中处于室外环境中，所以微型光缆必须能抵抗外部环境的不利影响。微缆采用多种不同的护层材料，满足不同的使用环境。微缆经过拉伸、压扁、冲击、反复弯曲、扭转、卷绕、磨损等机械性能试验和衰减温度特性、滴流特性、护套完整性、阻燃特性等环境性能的测试后，其性能应满足标准要求。
目前在工程中应用的微缆主要有小型化的气吹光纤单元和微型光缆。
（1）气吹光纤单元采用特殊材料作为护套的二次被覆紧包光纤束，将光纤外表涂覆具有缓冲功能的内涂层，再外加一层为光纤束外表面提供了极低的摩擦力的高分子聚合物护套，光纤外涂覆层和高分子聚合物护套对光纤具有保护和缓冲作用，具有重量轻，外径小的特点，其优越的抗弯性能使光纤单元具备良好的气吹性能。气吹光纤单元典型结构如图6所示。
图6 典型气吹光纤单元结构图
（2）用于气吹应用的微型光缆直径较普通光缆小很多，缆径通常为4～6.5mm，根据工程实际需要光纤芯数一般为12芯到96芯，光纤套管材料分为全介质和不锈钢管，分层绞式结构与中心管式结构，典型微缆结构如图7所示。
图7 典型微缆结构图
3、微管敷设技术
微管（集束管）的敷设，通常采用直埋、气吹微管、人工牵引微管、楼宇内槽架（桥架）敷设等几种方式。
（1）直埋方式如同进行普通光缆施工一样，将微管（集束管）进行直埋施工。敷设完毕后，集束管必须密封直至使用。选择需气吹的微管，根据光路的情况，用微管专用密封接头予以接连，如图8所示。
图8 微管密封接头连接图
（2）气吹微管也许是更为经济的一种方式。将2-5根不同尺寸的微管通过一定规律的组合，使用微管气吹机直接敷设入尺寸40或50的硅管内，如图9所示。
图9 气吹微管施工图
（3）人工牵引微管。利用桶条做牵引，可牵引3-5根微管以达到扩容的目的，适用于PVC和PE等无法用于气吹施工的管道，如图10所示。
人工牵引微管可结合雨(污)水管内进行光缆敷设，将PE子管或硅芯管采用特殊方式固定在管道上壁，在母管内布放微管，再在微管内吹入微缆。
图10 人工牵引微管施工图
4、气吹技术
光缆气吹敷设是采用高压气流吹送的方式将光缆吹放到预先埋设的硅芯管中。吹缆机将高压、高速的空气流吹入硅芯管，高压气流推动气封活塞，在连接在光缆端部的气封活塞之间对光缆形成一个可设定的均匀的拉力，与此同时，吹缆机液压履带输送机构夹持着光缆向前输送形成一个输送力，拉力与输送力的组合，使穿入的光缆随高速气流一道以悬浮状态在管道内快速穿行。光缆气吹施工敷设如图11所示。
图11 气吹微缆施工敷设示意图
气吹微缆技术（即母管＋微管＋微缆敷设技术）是光缆气吹敷设的一个延伸，是光缆气吹布放的新技术，该技术先将微管吹进已敷设的母管中，然后根据客户不同时期的需求，分别将不同类型的微缆吹进这些微管中。
三、气吹微缆技术特点
1、建设弹性网路，节约初期投资
气吹微缆技术利用微管和微缆进行弹性的网络设计，提高光纤组装密度，节省管道资源，方便控制合理的初期投资成本。
微缆可根据需要吹入或吹出，在初期只需先将所需芯数的微缆布放到一些微管中，以后按需求分期扩容将微缆分批吹入已建母管的微管中，这样就保证光纤数量可随业务量的增长而增长，节省了初期投放，避免了大量光纤闲置；同时也便于今后增加新品种的光纤，在技术上保持领先，不断适应市场需要。
2、施工便利，技术可靠性高
微缆采用吹气法敷设时，由气吹机把空压机产生的高压气流和微型光缆一起送入管道，让高压气体充满整个硅芯管空间，上下起伏，由于管壁内层固体硅胶极低的摩擦系数而大大减小缆线前进时的摩擦力，通过硅芯管内高压气体的流动，在光缆的表面形成一种拖拽力，带动微缆在管道中高速前进，其形象的比喻就如同湍流的河水中飘浮着一根木头顺流而下。因此，光缆是被气流推动着前进，而不是被牵引力拉着前进。因为光缆顶端不受力或受力很小，所以与传统牵引敷缆相反，光缆基本没有应力，这样也就使得微缆不会受到任何机械损伤。敷缆完毕后，微缆自由、松弛地停在微管底部，可使光缆免受短期和长期的张力影响，有助于延长微缆使用寿命。整个施工过程安全、快捷、方便，是目前整体效果较好的敷缆方法。
3、使用范围广，维护升级方便
气吹微缆技术适合直埋、管道、架空、楼宇等各种条件下的施工应用。由于管道的柔韧性较好，可自由弯曲起伏，并有效的抵抗地基沉降对管和缆造成的损伤，可在更广泛的范围使用，尤其在复杂地形条件下，更节约空间，如楼内线井、桥梁、穿越公路、铁路、河流等。
气吹施工受外界气候及管道人井内条件等干忧更小，气吹速度快，一次性气吹距离长，大大缩短施工周期，光缆线路单位长度大，可保证在1000m井距内无接口，无进水之忧，后续施工简便。
每根芯管为一个独立单元 ，互不影响，维修方便，既适用于新建网络也可用于传统网络改造。使用中微管可任意切断并连接，方便施工，具有更多的灵活性。可以根据业务需要随时增加光缆分歧，采用Y型连接器减少光缆的接头，有利于提高光纤的传输性能，也便于今后增加新品种的光纤，在技术上保持领先，不断适应市场需要。
整个系统为全密封，防水性能好，且有外管、铝箔、芯管三层护套，增强对光缆的机械防护。同时铝箔有屏蔽作用，光缆通过硅芯管的保护处于非阳光长期曝晒条件下运行，可有效提高使用寿命。
四、气吹微缆技术工程应用
气吹微缆技术在市区骨干网、接入网、FTTH工程建设以及石油管道通信线路等工程中得到良好的应用实践验证。
1、气吹微缆技术在市区骨干网通信建设中的应用
市区骨干网建设中普遍存在管道资源紧缺的难题，采用气吹微缆技术，可以有效的解决城市管道资源紧张的局面，避免了重新建设管道所需要的大量投入。为此，宁夏银川移动公司是国内最早采用微管微缆技术的运营商之一，早在2006年底的时候，宁夏银川移动即已经在骨干网和接入网中投入了约300公里的微缆用于构建网络。
在骨干网的构建采用了72芯全介质非金属微缆。在Φ28mm普通硅芯管中以人工牵引的方式引入5根Φ10/8mm微管，将普通硅芯管扩容为5孔管道，每孔气吹72芯的微缆，采用此种方式使管道最大芯数达到360芯，并可根据需要逐步利用和升级。相比传统管道，此种方式更经济和灵活，有效节约管道资源、提升管道利用效率。市区骨干网管道微缆施工现场见图12。
图12 市区骨干网管道微缆施工现场
2、气吹微缆技术在FTTH工程的应用
2010年9月，江苏省扬州市电信在某小区FTTH建设中，采用气吹光纤技术，将光纤单元从楼道终端箱逐一吹送至公寓楼的30户住户的信息箱内，并采用冷接式快速接头实现光纤到户。
根据光纤路由设计方案，在小区地下通信管道、楼宇电信间、配线管网通道到入户家居配线箱之间的弱电管道中敷设Φ10/8mm微管，并在相应节点采用专用分支盒进行分支连接，如图13、14、15。
采用光纤气吹机，将光纤单元吹入微管管道，如图16所示。
图13 微管分支连接
图14 楼宇及电信间内槽架敷设微管
图15 弱电管道微管敷设
图16 气吹光纤施工
3、气吹微缆技术在石油管道通信工程的应用
2005年，中石化经过不断论证和试验，并结合国外的经验，首次在中石化长岭—仪征的石油管道工程中，采用同沟敷设方式，沿输油管道敷设硅芯管，应用微管微缆气吹技术进行光缆通信线路工程施工，全长约1000公里。
工程建设中与输油管道同沟敷设1根Φ40/33mm的硅芯管，再在硅芯管中气吹2根Φ10/8mm的微管，然后在其中1根微管中气吹1根4.6mm的24芯全介质非金属光缆，余下1根微管作为以后光纤升级之用。
此次工程的成功使之成为世界上最长的一条利用微管微缆技术打造的通信线路。
目前利用输油管道同沟敷设微管微缆气吹技术已成为中石油、中石化通信建设的一种固有模式，先后在西气东输、中缅输油管道等工程的通信线路建设中采用此种技术。
五、结束语
气吹微型光缆技术以其特殊的光缆结构型式及施工工艺，技术上解决了管道资源紧缺、光通信系统扩容等问题，实现“一管多缆”的梦想。
随着国家住建部强制标准GB 50846-2012《住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程设计规范》的实施，尤其在标准强制性条款“1.0.7新建住宅区和住宅建筑内的地下通信管道、配线管网、电信间、设备间等通信设施，必须与住宅区及住宅建筑同步建设”的明确要求，结合气吹微型光缆技术特点，可在住宅区和住宅建筑设计阶段即考虑选用微管微缆技术方案，依托气吹微缆技术所具备的高品质和高可靠性的优点，如何为FTTH建设一张既经济又高质量的有弹性的网络，值得行业讨论参考。
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