直埋光缆保护钢管冻害障碍的预防.doc

直埋光缆保护钢管冻害障碍的预防陈彦佳1，王岩松2，吴 锐3（1黑龙江省佳木斯通信传输局 佳木斯 154003；2. 黑龙江省佳木斯通信分公司 佳木斯 154001；3. 中国电信集团北方电信有限公司哈尔滨分公司 哈尔滨 150010）摘要 直埋光缆的保护钢管浸水受冻造成光缆障碍，是冬季光缆线路最常见的冻害障碍之一。本文通过对泡沫橡胶性能的分析，利用泡沫橡胶可压缩固有特性吸收水结冰膨胀增加的体积，可有效预防光缆冻害障碍的发生。关键词光缆；保护钢管；冰膨胀；泡沫橡胶1概述直埋光缆在穿越铁路、公路或与其他建筑、管线交越特殊情况时应采取钢管保护。在钢管保护时应根据现场情况采取顶管方式和埋管保护。保护钢管敷设后管口应用油麻堵塞。保护钢管一般选用内径80 mm镀锌钢管，内穿两根塑料子管保护，塑料子管内敷设光缆。保护钢管虽然采用油麻堵塞，但由于钢管、塑料子管、光缆材质的温度膨胀系数不同，堵塞很难达到密封防水效果。尤其是采用顶管方式的保护钢管，每节钢管采用管箍进行连接，无法进行堵塞密封。地表水一旦浸入管内，在天气变冷后，管内的积水就会结冰膨胀。由于塑料子管在受冻后弹性较差，无法吸收冰膨胀增加的体积。因此，冰膨胀力就会作用在光缆上，使光纤断裂，造成冻害障碍的发生。此类障碍一旦发生，抢修难度大，恢复时间长，给用户造成的经济损失和影响是不可估量的。为了遏制冬季直埋光缆保护钢管冻害障碍的发生，笔者认为，将保护钢管内的塑料子管更换为顺丁橡胶材质制成的微孔泡沫橡胶子管，利用泡沫橡胶可压缩的固有特性吸收水结冰膨胀增加的体积，就可以有效地避免保护钢管内光缆冻害障碍的发生。采用泡沫橡胶（取压缩率50%）子管应具备以下的条件。 光缆允许压力泡沫橡胶压缩50%时的应力。 泡沫橡胶压缩50%时的变形量冰膨胀体积增加量。 泡沫橡胶压缩率50%冰膨胀对泡沫橡胶压缩率。2顺丁橡胶的性能分析顺丁橡胶全名为顺式-1,4-聚丁二烯橡胶（cis-1, 4-polybutadiene rubber, 简称BR）。顺丁橡胶是由丁二烯聚合制得的结构规整的合成橡胶。由于顺丁橡胶的分子结构主要是顺式-1，4-结构，分子排列规整，所以顺丁橡胶弹性是通用橡胶中最好的一种。耐热老化性能优于天然橡胶。顺丁橡胶的耐磨性优异，滞后损失小，生热低，这对制品在多次变形下的生热和永久变形的降低都十分有利。为了保证顺丁橡胶发泡制成的微孔泡沫橡胶子管具有良好的防水性能，表面需进行防水处理。顺丁橡胶的玻璃化温度Tg=105，故它的低温物理性能很好，耐寒温度低于55。耐热性与天然橡胶相同，都为120。3理论数据的计算3.1光缆允许压力确定泡沫橡胶压缩50%时的应力厂家提供光缆型号GYSTA53。光缆外径15.722.3 mm；允许侧压力，长期 1 000 N/100 mm， 短期 3 000 N/100 mm；适用温度-4060。取光缆外径18 mm，允许侧压力1 000 N/100 mm。由此可知：光缆允许压力0.177 N/mm2，为了保证水结冰膨胀作用在光缆上的力小于光缆允许压力，在制作加工微孔泡沫橡胶子管体积压缩50%时，应力0.15 N/mm2。3.2保护钢管内相关体积的计算光缆保护钢管采用外径/内径为90 mm/80 mm镀锌钢管，内穿两根外径/内径为36 mm/26 mm泡沫橡胶子管，其中一根泡沫橡胶子管内穿一条18 mm光缆，另一根为备用管。取长度1 m，分别计算出它们的体积及保护钢管内所剩余空间的体积。（1）80 mm保护钢管的(内腔)体积计算（2）两根36 mm/26 mm泡沫橡胶子管的体积计算（3）18 mm光缆的体积计算（4）保护钢管内所剩空间全部为水的体积V水V钢- V橡- V光5.02410-3-0.973410-3-0.254310-33.796310-3 m33.3水结冰膨胀体积增加量与泡沫橡胶变形量的计算0水的比容为1.0002 cm3g，0冰的比容为1.0901 cm3g，体积膨胀率约为10，若继续降温，冰的比容随之减小。冰体积膨胀率取10，计算水结冰体积增加量：V增V水（1+10%）- V水3.796310-3（1+10%）-3.796310-30.3796310-3 m3泡沫橡胶压缩率取50%时，计算泡沫橡胶的变形量：V变V橡50%0.973410-350%0.486710-3 m3水结冰增加体积对泡沫橡胶压缩率(k)的计算：3.4理论计算结果采用泡沫橡胶子管理论计算结果如下。 光缆允许压力0.177 N/mm2泡沫橡胶压缩50%时应力0.15 N/mm2。 泡沫橡胶压缩50%时的变形量0.486710-3 m3冰膨胀体积增加量0.3796310-3 m3。 泡沫橡胶压缩率50%冰膨胀对泡沫橡胶压缩率39%。4保护钢管内敷设两根泡沫橡胶子管质量及费用的计算两根泡沫橡胶子管，取长度1 m，泡沫橡胶的比重:0.6 t/m3。泡沫橡胶的价格:17 000元/吨，加工费及其他费:15 000元/吨。计算两根泡沫橡胶子管每米质量及价格。两根泡沫橡胶子管每米的质量：m= V橡0.973410-30.60.58410-3 t两根泡沫橡胶子管每米的价格：材料费：0.58410-317 0009.93 元/米加工费及其他费：0.58410-315 0008