上海煤氣第一管線工程有限公司 沈嘉賓

20世紀(jì)90年代，通信業(yè)務(wù)需求高速增長，光纖成為高速穩(wěn)定傳輸信息的首選載體。然而部署光纖寬帶網(wǎng)的成本高昂，一些特定地點的開挖需要破壞水泥路面或巖層，因此開挖難度大、成本高，而通訊服務(wù)的收入不足以填補建設(shè)光纖網(wǎng)的成本，所以必需尋求方法并結(jié)合現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施來縮小成本。燃氣管線由于其在城市中覆蓋面積廣泛的特點，成為了通信行業(yè)利用的首選。上海燃氣管網(wǎng)規(guī)模大，管網(wǎng)密集的特點對于光纖敷設(shè)的需求有著得天獨厚的優(yōu)勢，并且光纖傳輸本身無電、磁，對燃氣管網(wǎng)正常運作無影響，這使得GIG 與GAG 技術(shù)在燃氣管道敷設(shè)中有了用武之地。現(xiàn)該技術(shù)在英國、美國、香港及日本應(yīng)用已十分普遍，而此次是該技術(shù)在上海燃氣工程中的初次試驗與實踐。

1 GIG與GAG技術(shù)概述

燃氣管道光纖技術(shù)，即GIG(Glass-in-Gas)技術(shù)，是在燃氣管道系統(tǒng)內(nèi)鋪設(shè)光纖，以用于數(shù)據(jù)傳輸。該技術(shù)將光纖線穿在具保護性的聚乙烯管之內(nèi)，并深埋入地底，從而使光纖網(wǎng)絡(luò)不易受外界環(huán)境影響，從而持續(xù)提供優(yōu)質(zhì)、安全可靠的傳輸品質(zhì)。

同溝共建技術(shù)，即GAG(Glass-Along-Gas)技術(shù)，是在鋪設(shè)燃氣管道的同時鋪設(shè)電訊管道。此項技術(shù)與GIG 技術(shù)運用了相同的技術(shù)原理，亦有減少建造時間、減少對環(huán)境污染的作用。

智慧燃氣建設(shè)需要在燃氣管道的監(jiān)控、泄漏檢測及數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫娑寄芾霉饫w的優(yōu)勢促進上海智慧管網(wǎng)及智慧城市建設(shè)。上海燃氣管網(wǎng)密集、復(fù)雜、規(guī)模之大給燃氣管網(wǎng)檢修帶來了極大的困難。面對這一情況，傳統(tǒng)的人工周期巡檢方式耗時耗費甚大。利用GIG 與GAG 技術(shù)可在燃氣工程中敷設(shè)智能管網(wǎng)，通過互聯(lián)網(wǎng)和傳感技術(shù)來有效提高燃氣管網(wǎng)運行的可靠性、安全性。

2 GIG技術(shù)應(yīng)用實例

上海國際能源創(chuàng)新中心籌建處與上海煤氣第一管線工程有限公司(以下簡稱管一公司)共同參與的燃氣光纖穿越項目由管一公司負責(zé)施工，目的是利用GIG技術(shù)，在能創(chuàng)中心一段20 m長的DN300帶氣PE燃氣管上鋪設(shè)通信子管套管，并從套管中穿越光纖，如圖1、圖2所示。該項目工程取得了成功，為GIG 技術(shù)在上海燃氣管道施工中的進一步推廣打下了堅實的實踐基礎(chǔ)。

圖1 GIG 光纖敷設(shè)技術(shù)應(yīng)用示意

2.1 施工過程

圖2 GIG 技術(shù)應(yīng)用實例現(xiàn)場示意

2.1.1 施工關(guān)鍵步驟

在燃氣管道中應(yīng)用GIG 技術(shù)進行施工的關(guān)鍵步驟包括關(guān)閉閥門、氮氣吹掃、切割燃氣管道、安裝GIG 配件及穿放套管、燃氣管道重新通氣及測試。

(1)關(guān)閉閥門

通過關(guān)閉燃氣管閥門，進行切斷管道兩端氣源的工作。

(2)氮氣吹掃

對要實施GIG 技術(shù)的燃氣管進行氮氣吹掃。經(jīng)過氮氣吹掃后，在管道內(nèi)取出氣體樣本做檢測，確保已經(jīng)吹掃完的燃氣管道中沒有殘余燃氣。

(3)切割燃氣管道

當(dāng)切斷氣源工序完成之后，利用切管器在需要切開的管道兩端將燃氣管切開。

(4)穿放套管以及安裝GIG 配件

將牽引繩在穿梭器的尾部綁好，然后再將穿梭器放入A 端切開的燃氣管道中，穿梭器用來帶動牽引繩穿在空氣壓縮機的氣壓下推動穿梭器帶動牽引繩穿過燃氣管到達B端，取出穿梭器，將牽引繩與需要拉入的套管連接，再將牽引繩拉回。將拉入的套管在管道兩端配件的兩個支管中拉出，調(diào)整好需要的長度，同時安裝配件，將其與燃氣管道連接。將套管和配件的支管電熔連接，并安裝壓力表來監(jiān)測，防止將來燃氣由此位置漏出。

(5)燃氣管道進行驗收及重新通氣

最后進行驗收程序，即在套管的末端安裝氣壓表，然后輸入氮氣到燃氣管內(nèi)進行測試。按照驗收規(guī)范，進行強度試驗，增壓到0.5 MPa，保壓2 h，確認強度試驗是否合格。然后進行氣密性試驗，增壓到0.023 MPa，保壓24 h，確認氣密性試驗是否合格，以檢測燃氣管道是否泄漏。兩項試驗通過后，重新開啟燃氣，再利用氣體探測器在燃氣管外進行探測。所有測試通過后，燃氣管道便可重新通氣和放置光纖，接著將開挖處回填，再找適當(dāng)?shù)牡胤浇ㄔ焓志?，以備后續(xù)的光纖熔接施工。2.1.2施工過程注意事項

(1)為確保燃氣服務(wù)安全及穩(wěn)定性，套管及光纖必須能在需要時暫時中斷或切斷來配合燃氣緊急維修工程；

(2)每段應(yīng)用GIG 技術(shù)的燃氣管道長度選擇為0.5～1.5 km，方便燃氣管日后維修；

(3)在每一段GIG 套管前后都預(yù)留一定長度燃氣管道，便于日后維護；

(4)施工結(jié)束后，必須進行強度試驗和氣密性試驗，確保燃氣管道兩項試驗合格。GIG 技術(shù)不影響燃氣管道的強度及氣密性；

(5)套管測試通過后，重新開啟燃氣然后利用氣體探測器在燃氣管外進行探測，假設(shè)在過程中有管道受損導(dǎo)致泄漏的情況，可通過壓力表及時檢測并修復(fù)；

(6)每隔0.5～1.5 km 需離開燃氣管，中間預(yù)留一段燃氣管作為緊急維修、氣袋堵管或新開管道、安裝三通配件之用，見圖3和圖4。

圖3 GIG 配合做氣袋封堵示意

圖4 GIG 配合做三通分氣示意

2.2 技術(shù)難點

上述施工關(guān)鍵步驟中提到的穿梭器的制作是燃氣管道光纖穿越施工中比較重要的一個技術(shù)難點。穿梭器的形狀與燃氣管道邊緣的貼合程度以及空壓機的壓力大小都有密切的相關(guān)性。

在上海能創(chuàng)中心的試驗段燃氣管道施工中使用穿梭器穿越時，并沒有一次穿越成功?？偨Y(jié)失敗原因及重復(fù)試驗多次之后，將穿梭器的形狀從原先的圓錐形改成圓柱形，成功利用空氣壓縮氣的壓力將穿梭器從管道的一端穿越到達另一端，才能綁上套管使套管先進行燃氣管道穿越，再將光纖進行穿越，達到省時省力的效果，進而提升工程效率。這樣改的原因是原來圓錐形最底部與管道接觸的面積十分有限，并且使用的材質(zhì)比較柔軟沒法撐住管壁，管壁與穿梭器之間有很大的間隙，使得空壓機打出來的空氣輕易穿過穿梭器而無法將穿梭器推送至管道另一端。后來改成的圓柱形穿梭器與管道管壁有充分接觸面，空壓機打出的空氣不能輕易穿過穿梭器，才能將穿梭器順利推送至管道另一端。

2.3 受損GIG 管道的維修

對受損GIG 管道而言，為確保燃氣管道優(yōu)先搶修，維修時可直接切斷GIG 光纖套管及光纜。光纖網(wǎng)絡(luò)成環(huán)保護，不會影響數(shù)據(jù)傳輸。具體做法如下：

(1)關(guān)閉燃氣管道兩端閥門；

(2)切斷光纖，將光纖抽出，并帶入牽引繩；

(3)將破損燃氣管道切除并移走，同時切斷GIG子管及牽引繩；

(4)更換新燃氣管道，并重新接駁GIG 套管及牽引繩；

(5)用牽引繩將光纖重新拉入子管內(nèi)；

(6)重新接駁光纖。

3 GAG技術(shù)應(yīng)用實例

除了上述試驗段工程外，管一公司還實施了燃氣管道GAG 技術(shù)示范工程。該工程位于上海滬青平公路，工程路段長度為5 km，利用GAG 技術(shù)在燃氣排管的同時進行了光纖同步穿越施工。該光纖將用于燃氣管道安全檢測，是對GAG 技術(shù)，即同時鋪設(shè)燃氣管道及光纖技術(shù)的實踐。

4 結(jié)語

上海經(jīng)濟快讀增長，互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)、云平臺、5G通訊等行業(yè)也飛速發(fā)展，在這樣的趨勢背景下通信管線需求巨大。以往網(wǎng)絡(luò)基建商要進行光纖鋪設(shè)工程，由申請掘路許可證、鋪設(shè)管道以至安裝新光纖電纜，整個過程需時很長。開挖城市路面容易造成污染，交通堵塞，經(jīng)濟損失及對市民生活安全的威脅。施工結(jié)束后填補路面也將造成不小的花費，且路面也將很難恢復(fù)開挖前的平整狀態(tài)。如果采用GIG、GAG 技術(shù)，可以減少開挖造成的環(huán)境污染、減輕道路開挖造成的交通堵塞、能使光纖網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)的時間將近縮短50%、成本降低約70%、避免重復(fù)建設(shè)、節(jié)省地下管網(wǎng)空間、保障城市通信基礎(chǔ)設(shè)施和信息的安全。采用GIG、GAG 技術(shù)，還可為上海燃氣智能管網(wǎng)建設(shè)、管網(wǎng)安全管理提供強有力支撐，順應(yīng)了上海市政府有關(guān)通信管道“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一管理”的原則和體制，為未來充分利用地下空間保證現(xiàn)代化城市可持續(xù)發(fā)展做出了巨大貢獻。