Будівництво волоконно-оптичних ліній зв'язку

БУДІВНИЦТВО ВОЛЗ

1 Особливості будівництва ВОЛЗ

Основні етапи будівництва ВОЛЗ та ліній зв’язку з металевими кабелями співпадають. Це дозволяє використовувати структуру будівельно-монтажних організацій зв’язку.

Досвід будівництва ВОЛЗ в Україні та державах СНД виявив суттєві відмінності в організації та технології проведення лінійних та монтажних робіт у порівнянні з будівництвом ліній зв’язку, в яких застосовуються традиційні кабелі.

Ці відмінності, значною мірою, зумовлені тим, що на відміну від електричних кабелів, ОК не мають параметрів, які характеризують стан елементів кабельної серцевини та його захисних покриттів (опір шлейфа, електричний опір ізоляції, пробивна напруга, герметичність оболонки).

Ряд суттєвих відмінностей в проведенні лінійних робіт на ВОЛЗ зумовлений також своєрідністю конструкції ОК:

критичністю до розтягуючих зусиль;

малими поперечними розмірами;

великими будівельними довжинами;

неможливісттю утримання ОК під надлишковим повітряним тиском;

ускладненнями в організації службового зв’язку в разі будівництва ВОЛЗ з ОК, що не містять металевих елементів;

порівняно великим загасанням зростків оптичних волокон.

Ці особливості ОК впливають практично на всіх етапах будівництва ВОЛЗ. При будівництві ВОЛЗ значно збільшується обсяг підготовчих робіт, які є першими етапами будівництва, необхідна також спеціальна підготовка персоналу.

Обсяг вимірювальних робіт складає біля 40% загального обсягу робіт з будівництва ВОЛЗ, в той час як при будівництві звичайних кабельних ліній зв’язку він не перевищує 15%.

Досить значний час потрібен для операцій із зрощування ОВ та монтажу муфт ОК. Для практичного керівництва при виконанні окремих будівельно-монтажних операцій розроблено комплекти технологічних карт та карт трудових процесів. Будівництво ВОЛЗ здійснюється за затвердженими робочими проектами.

2 Проведення вхідного контролю та групування будівельних довжин ОК

При будівництві ВОЛЗ необхідний 100% вхідний контроль оптичних кабелів, які надходять від замовника або підприємства - виготовлювача. Всі будівельні довжини кабелю обов’язково підлягають вхідному контролю. При вхідному контролі проводиться зовнішній огляд та вимірюється загасання ОК. Кабель, що не відповідає нормам та вимогам технічних умов, не може прокладатися та монтуватися.

Якщо при зовнішньому огляді встановлена несправність барабана, то незначні пошкодження можуть бути усунені безпосередньо на кабельному майданчику.

Якщо барабан не підлягає ремонту, то кабель з несправного барабана перемотується на справний, при цьому здійснюється візуальний контроль зовнішньої оболонки кабелю. Найчастіше виявляються такі відхилення від технічних умов на ОК: підвищення загасання та обриви ОК, наявність стовщення кабельної серцевини, відсутність гідрофобного заповнення на кінцях ОК, відсутність паспортів, невідповідність довжини паспортним даним. В кабелях, що мають кола дистанційного живлення, проводиться контроль цілісності жил та якості їх ізоляції.

Вхідний контроль загасання. Вимірювання загасання ОК необхідно проводити в сухих приміщеннях, що отоплюються, мають освітлення та розетки для підключення електричних приладів. Перед вимірюванням загасання необхідно просвітити ОВ будь-яким джерелом світла. Якщо деякі волокна не просвічуються, то вимірювання загасання слід починати саме з цих ОВ. Результати вимірювання загасання ОВ порівнюють з паспортними даними.

Найдоцільніше при будівництві ВОЛЗ вимірювати загасання ОВ методом зворотного розсіювання за допомогою оптичного рефлектометра. У разі значної розбіжності результатів з паспортними даними можна провести повторне вимірювання іншим методом.

Слід зазначити, що сучасні ОК мають досить мале загасання, особливо у 3-му “вікні прозорості“, тому відмінність результатів від паспортних даних може виникати внаслідок використання різних приладів та методів вимірювання. При вхідному контролі загасання вимірюється з різних кінців будівельних довжин ОК.

Групування будівельних довжин ОК. При групуванні будівельних довжин кабелю потрібно мати точні відомості про наявність на трасі прокладення ОК різних комунікацій, перетинів траси з залізничними та шосейними шляхами, річками, газопроводами та ін. Потрібні також відомості про фактичну відстань між колодязями кабельної каналізації та про типи колодязів.

При доборі будівельних довжин ОК слід виходити з того, що на одній регенераційній дільниці (або з’єднувальній лінії) повинен прокладатися кабель, виготовлений одним заводом (крім випадків сполучення з ОК для підводних переходів), тільки однієї марки, з одним типом ОВ, та з одним типом захисних покриттів.

При групуванні будівельних довжин ОК, що прокладаються в грунті, необхідно, щоб кінець будівельної довжини знаходився за можливістю найближче до перетину траси з будь-якою перешкодою, а місце знаходження з’єднувальної муфти було доступним для під’їзду монтажно-вимірювальної бригади.

При групуванні будівельних довжин ОК, що прокладається в кабельній каналізації, необхідно виходити з того, щоб відходи кабелю після його викладання були мінімальними. При цьому враховуються довжини прольотів, форми прохідних колодязів, запас ОК на монтаж. За результатами групування складається відомість укладання, яка разом з паспортами додається до здаточної документації ВОЛЗ.

3 Прокладання ОК в кабельній каналізації

Загалом технологія прокладання ОК така ж сама, як і для електричних кабелів зв’язку. Специфіка прокладання ОК визначається більш низьким рівнем припустимого механічного навантаження, що прикладається до кабелю при його прокладанні. Загасання ОК підвищується, якщо до нього прикладають різні зусилля: подовжнє розтягування, поперечний тиск, згин, закручування.

Крім того, будь-яке навантаження, що перевищує припустимий рівень, може призвести або до розриву ОВ, або до дефектів волокна (мікротріщини та т.ін.), які пізніше у процесі експлуатації ОК призведуть до його руйнування. Особливо чутливі ОВ до механічних навантажень при низьких температурах.

Для скорочення кількості з’єднань і, відповідно, загальних втрат на зростках, використовуються ОК з великими будівельними довжинами. Щоб рівень навантаження не перевищував припустимий, необхідно вживати додаткові заходи та використовувати спеціальне обладнання. Технічними умовами заборонено прокладання ОК при температурі навколишнього середовища нижче -10С, передбачається безперервний контроль розтягуючих зусиль при прокладанні ОК, необхідно передбачати заходи, що зменшують навантаження на ОК.

При затягуванні ОК в канали кабельної каналізації під дією розтягуючих зусиль в його конструктивних елементах виникають механічні напруги, що може призвести до збільшення загасання ОК, його обриву, появи дефектів ОВ, які, в свою чергу, призведуть до збільшення його загасання, а також обриву у процесі подальшої експлуатації.

Розтягуюче зусилля Т залежить від маси одиниці довжини кабелю Ро, коефіцієнта тертя КТ, довжини кабелю L та характеру траси кабельної каналізації. Це зусилля визначається:

для прямолінійної дільниці

Т= РO L КТ;

для дільниці, що піднімається (+) або спускається (-) з кутом нахилу

Т= РO L КT (cos sin).

Коефіцієнт тертя між оболонкою кабелю та каналом кабельної каналізації залежить від діаметра кабелю, швидкості ротягування та параметрів каналу кабельної каналізації. Для поліетиленових труб він дорівнює 0,29, для асбоцементних – 0,32, для бетонних – 0,38 [17].

Затягування ОК в канал кабельної каналізації неминуче пов’язане з його згинами. При згинах ОВ виникає поперечне здавлення ОК. Малі радіуси згинів ОК викликають появу дефектів у ОК, які призводять до збільшення загасання та подальшого руйнування ОК.

При поворотах траси кабельної каналізації розтягуюче зусилля, що прикладається до кабелю, збільшується. Збільшення тягового зусилля в цьому разі розраховується згідно з формулою

Т= Тexp(К),

де -кут повороту траси. При цьому боковий тиск на кабель дорівнює

Р = Т/R,

де R - радіус згину кабелю.

При прокладанні ОК в кабельній каналізації виникає також його закручення навколо осі.

Крім того, кабель, який вже прокладений в каналізації, в процесі його експлуатації підлягає механічним впливам. Цей вплив виникає, коли канал, в якому вже прокладено ОК, готується до прокладення іншого кабелю. Не дозволяється прокладати ОК в одному каналі кабельної каналізації разом із металевими кабелями.

Захисними трубопроводами кабельної каналізації є полімерні труби. В одному каналі кабельної каналізації (діаметром 100 мм) прокладається не більше 3-4 допоміжних трубопроводів з поліетиленових труб діаметром 32 мм. Це дозволяє прокладати один ОК в трубопроводі.

Для зменшення тертя використовують гофровані або ребристі трубопроводи. Деякі зарубіжні фірми поставляють барабани з оптичними кабелями, що розміщені у гнучкому поліетиленовому шланзі діаметром 32 мм, при цьому будівельна довжина ОК сягає 4-6 км. Для зменшення тертя при затягуванні ОК використовують змащувальні речовини на основі мінеральних мастил.

Між довжиною ОК та швидкістю його протягування існує залежність: чим довший кабель, тим повільніше здійснюється його протягування в трубопроводі. Швидкість протягування визначається до початку його прокладення з урахуванням рельєфу траси.

Для попередження пошкодження на вході та виході кабельної каналізації та на поворотах траси, одержання радіусу згину, що не менший припустимого, застосовується спеціальне обладнання, що забезпечує плавний поворот ОК, який прокладається.

При коефіцієнті тертя 0,5 та куті повороту траси прокладення 90 зусилля тяжіння збільшується у 2,2 рази у порівнянні з зусиллям тяжіння на прямолінійній дільниці траси такої ж самої довжини.

Застосування спеціальних пристроїв дозволяє знизити коефіцієнт тертя до 0,2 , а тягове зусилля зменшити на 40%. Для попередження закручування ОК навколо подовжньої осі використовуються компенсатори закручування.

Механічні навантаження на кабель в процесі його прокладання в каналізації багато в чому визначаються випадковими чинниками. Тому при прокладенні ОК обов’язково вимірювання сили тяжіння та її обмеження. Вимірювання тягового зусилля на початку ОК дає можливість оцінити тяжіння, що реально діє в кабелі та виключити перевищення максимально припустимого тягового зусилля. Звичайно це зусилля вимірюється приладом, що встановлюється між початком кабелю та лебідкою.

4 Прокладання ОК в грунті

Прокладання ОК в грунті виконується при температурі повітря не нижче, ніж -10С. Оптичний кабель прокладають у грунтах усіх категорій (крім тих, що схильні до мерзлотних деформацій), у воді при перерізі неглибоких болот, несудноплавних та несплавних річок із спокійною течією з обов’язковим заглибленням у дно водоймища.

Можливі такі засоби прокладення ОК в грунт: ручний в раніше підготовлену траншею та безтраншейний за допомогою ножових кабелеукладачів. Крім того, ОК може прокладатися із застосуванням захисного трубопроводу.

При цьому можливі два засоби. У першому разі у грунт спочатку укладається захисний трубопровід (поліетиленова труба із зовнішнім діаметром до 34 мм), а потім в нього затягується ОК. Другий засіб - прокладання захисного трубопроводу, в який вже закладено ОК.

Враховуючи складності визначення траси прокладення ОК (особливо, коли він не містить металевих елементів) та місць його пошкодження в процесі експлуатації, потрібно приділяти особливу увагу точності прив’язок траси кабелю на місцевості.

При прокладанні ОК в траншею максимальна увага приділяється обмеженню мінімального радіусу згину ОК. Розмотування кабелю, його переміщення, укладання в траншею проводиться без перегинів. Неприпустиме розмотування барабана кабелем.

Розмотування кабелю при прокладанні його у відриту траншею здійснюється, як правило, за допомогою відповідних механізмів. Якщо кабель закладається у траншею з автомашини, то швидкість її руху не повинна перевищувати 1 км/год.

Якщо рельєф місцевості не дозволяє використовувати техніку, прокладання кабелю здійснюється з винесенням усієї будівельної довжини кабелю та укладанням її уздовж траншеї, потім кабель опускається в траншею. Після прокладання кабелю в траншею проводиться фіксація траси прокладання в технічній документації та засипання траси.

Прокладання ОК кабелеукладачем. Будівництво магістральних ВОЛЗ характеризується великою протяжністю, різномаїттям кліматичних, грунтових та топографічних умов. Прокладання ОК виконують комплексні механізовані колони, до складу яких входять будівельні машини та механізми, а також спеціальні машини та механізми для прокладання кабелю. Основним є безтраншейний засіб, він застосовується на трасах з різними рельєфами та різними грунтами.

Найчастіше використовуються ножові кабелеукладачі, якими у грунті прорізається вузька щілина, на дно якої на задану глибину (0,9--1,2 м) укладається кабель. При цьому на кабель діють механічні навантаження. При прокладанні ОК кабелеукладачем неприпустимим є обертання барабана під дією натягування кабелю, що виникає, коли кабелеукладач рухається трасою.

Для попередження перевищення припустимих навантажень на ОК необхідно забезпечити:

примусове обертання барабана в момент початку руху кабелеукладача та подальше його синхронізоване розмотування;

обмеження бокового тиску на кабель, що досягається застосуванням спеціальних пристроїв, це знижує тертя (наприклад, використання роликових направляючих пристроїв і т.ін.);

припустимий радіус згину ОК від барабана до укладання ОК на дно щілини на всій дільниці подавання кабелю через касету;

виключення випадків забивання касети ножа кабелеукладача та зупинок обертання барабана, коли кабелеукладач рухається.

Необхідним є застосування відповідних технічних засобів безперервного контролю, що сигналізують про досягнення порогових значень тягових зусиль та обмежуючих режимах механічного навантаження кабелю з подальшою зупинкою процесу прокладання ОК.

Обов’язковим є планування траси бульдозером перед прокладанням ОК. Підйоми та ухили траси не повинні перевищувати 30. Засоби прокладання ОК в грунті можуть чергуватися на трасі в залежності від умов прокладання.

Прокладання ОК виконується під постійним оптичним контролем. Вимірюється загасання окремих ОВ кабелю із застосуванням оптичних тестерів, рефлектометрів і т.ін.

На перехрестях траси ОК з різними комунікаціями, ОК затягується в асбоцементні або пластмасові труби, що прокладаються закритим (прокол, буріння) або відкритим засобом. Для зменшення обсягу робіт доцільно в місцях перехресть використовувати скорочені будівельні довжини ОК, які за узгодженням із замовником постачаються в невеликій кількості з кабельних заводів.

Якщо на трасі ОК в наявності чисельні перешкоди, що знаходяться на малій відстані одна від одної, доступ до кабелю є досить ускладненим. В грунтах з твердими включеннями доцільним є прокладання ОК з використанням захисного трубопроводу.

Захисний трубопровід доцільно також використовувати для прокладання кабелів, що містять металеві елементи, в місцях зближення з лініями електропередачі, електрифікованими залізничними шляхами, в районах з підвищеною грозодіяльністю. В таких умовах доцільніше прокладати ОК, що не містять металевих елементів.

Однак кабелі без металевих покриттів не захищені від гризунів, в цьому разі доцільно використовувати кабелі з бронею із скляних, покритих поліетиленом стрижнів.

Прокладання ОК через річки та інші водоймища глибиною до 3-х метрів проводиться з мінімальним заглибленням до 1 м. Припускається прокладання ОК без заглиблення при глибині водоймищ більше 8 м. Заглиблення ОК в дно зрошувальних каналів є обов’язковим.

Викликає ускладнення прокладання ОК без металевих елементів, тому що не виключена можливість вспливання ОК при навіть невеликих переміщеннях донних грунтів. При сильній течії річки на кабель діє додаткове навантаження. Тому прокладання ОК через водоймища доцільно виконувати зі застосуванням захисного трубопроводу з його заглибленням у дно.

Трубопровід може бути поліетиленовим або навіть сталевим. При прокладанні магістральних кабелів первинної мережі через судноплавні річки та водойомища здійснюється резервування шляхом прокладання двох кабелів на відстані не менше 300 м один від одного. При наявності на трасі автомобільних мостів припускається прокладання кабелів під їх пішохідною частиною.

Прокладання ОК на берегах, що розмиваються, мають ухил більше 30, на підйомах та спусках виконується вручну зигзагом, відхилення від осі прокладання при цьому складає 1,5 м на довжині дільниці 5 м.

Незалежно від засобу прокладання ОК, особливостей траси особлива увага повинна приділятися документації на прокладання ОК, точності прив’язок до місцевості, вимірюванню рефлектометрами ОК після закінчення будівництва.