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北京康宁中心管式光缆的施工和应用

(2004-10-22 18:42:03)

概述
光缆工程，无论是局内光缆线路、局间中继线路、省内二级长途线路，还是一级干线，均以一个中继段为独立的单元。光缆工程是保证高质量光纤通信系统的重要环节，可为光纤通信系统提供传输性能良好和稳定、可靠、畅通的传输通道。因此，除了要有高质量的光缆以外，还必须具有高水平的光缆线路的施工技术。常见应用较多的光缆是中心束管式和层绞式光缆，骨架式光缆也有一定的应用。
光缆线路施工一般可以分为三个阶段：准备阶段（包括单盘检验、路由复测、光缆配盘和路由准备）、施工阶段（包括光缆敷设布放、接续安装、中继测试）和竣工验收阶段。光缆敷设布放常采用直埋、架空、管道等方式，它是光缆线路施工中的关键步骤，必须根据预先确定敷设方式，严格按有关设计施工的规定进行。光缆接续是光缆线路施工中非常重要的一个环节，其中光纤接续非常重要，因此施工时一定要按规范操作，并且要检验每个光纤接头的损耗是否满足指标要求。当按照要求将所有分离的光缆长度接续起来成为一体后，在合适的转插板或接头盒中终结光缆以完成光缆安装，最后用OTDR和光功率计测试整个光缆链路。
一、中心束管式和层绞式光缆比较
中心束管式光缆和层绞式光缆比较，中心束管式光缆具有以下显著的特性：
1. 从结构上看，中心束管式光缆在达到同样对光纤保护的同时，光缆体积更小，重量也更轻，敷设安全快速，可以降低对管道的要求，提高路由资源的利用率，极大地减小施工量和难度，工人的劳动强度也相对较低。
2. 从芯数上看，目前中心束管式光缆散纤光缆最大芯数可达120芯，带纤光缆最大可达８６４芯，比起层绞式光缆大芯数时的多层绞合更加简洁。
3. 从安装上看，中心束管式光缆无论用于直埋、架空、管道，均具有端头快速开剥，可一次取出所有光纤，避免了层绞式光缆芯管多层多次开剥和多次清洁油膏的作业，节省施工工时费用；对于少数场合的中间开剥下线应用，中心束管式光缆的开剥速度要比层绞式光缆快一倍以上，且可以任意选择下线使用光纤，配合分纤器的使用，对开剥和下线使用光纤做到良好的保护。
4. 从施工角度看，中心束管式光缆两端结构相同，不分A、B端，减小了施工作业的组织和控制难度，避免因A、B端混淆造成光缆放线及接续错误。
二、中心束管式光缆的施工和应用
（一） 中心束管式光缆的敷设
1.直埋光缆的敷设
直埋光缆有人工敷设和机动车牵引敷设两种方法，常见于长途跨越地区路由，主要用于一级、二级干线光缆线路，光缆被放入在挖沟或直接犁的沟下面。挖沟比直接犁沟更耗时间，但挖沟保证更好的控制安装。在开沟作业前，要确定沿光缆路由的土壤条件、光缆敷设设备的选择、光缆的类型、敷设深度。光缆被布放的深度范围为30至40英寸以下，布放深度与土壤条件、地表面使用、霜冻情况有关。直埋光缆注意沟底平整且无大的石头等杂物，表层覆土无较大玻璃石块杂物，并应轻轻回填，为光缆提供更好的载荷分布，尽可能减小光缆的损伤和降低光纤的微弯损耗。地形比较复杂、不利于机械作业的场合多采用人工敷设。人工敷设时，首先将单盘光缆架在千斤顶上，然后每隔一定距离用人力将光缆（盘8字或不盘8字）抬放入沟。机动车牵引敷设法则是用机动车拖引光缆盘，将光缆自动布放在沟中或沟边，布放在沟边的光缆，要用人力移入沟中。机动车牵引敷设法节省人力，效率高质量好，但易受地形条件限制。布放光缆时，严禁直接在地上拖拉光缆，布放速度要均匀，避免光缆过紧或急剧弯曲。在一些地方（如与道路或与铁路轨道交叉），光缆应埋入直径为2~3英寸厚壁镀锌钢管中，以保护不让载荷作用到光缆。埋在光缆上小的混凝土板（2X2英尺开孔板）也被用来保护光缆。
中心束管式光缆体积小、重量轻，无A、B端方向性要求，劳动强度低，无论是在戈壁沙漠、冰冻高原，还是在中原大地、南方丘陵山区，均得到广泛应用，并得到施工方的一致肯定和认可。

2.架空光缆的敷设
将光缆架设至杆上的敷设方法称为架空敷设。架空敷设方法在市话中继线路和干线光缆线路中使用的比例不大，它主要应用于容量较小，地质不稳定，市区无法直埋且无电信管道，山区和水网条件特殊及有杆路可利用的地段。架空敷设方法可用于省内二级干线、农话线路。与地下直埋敷设相比，架空敷设光缆容易受外界条件(如自然气候、人为因素)的影响，但架设简单，维护方便，且建设费用较低。架空安装可以通过缠绕光缆到一根已存在的钢吊线上或沿着杆距来安装自承式光缆的方式完成。架空光缆应注意使用合适直径的滑轮和适当的弯曲半径。
中心束管式光缆体积小、重量轻，不扭结，无A、B端方向性要求，施工难度低，广泛应用于二级干线、农话线路和广电网，得到各方的一致称道。

3.管道光缆的敷设
通信光缆线路在城市建筑中通过时常用管道光缆敷设方法。管道光缆的敷设要比直埋和架空光缆的敷设复杂很多，施工技术要求较高。管道光缆的敷设一般包括路由勘测、管道选用、清洗管孔、穿放光缆、接续、引上、终端等工序。管道的大多数管子和内管是由高密度聚乙烯(HDPE)、PVC硅芯管或环氧玻璃化合物（玻璃钢）构成的。穿放光缆常用的方法为机械牵引法和气流吹送法。主要用于市话、农话、接入网、高速公路、干线过市区光缆线路.
中心束管式光缆体积小、重量轻，采用HDPE外护套，强度高，耐磨性好，表面光滑，施工时摩擦力小，挺直度高，不扭结，敷设快速，施工难度低，广泛应用于城域网建设，典型应用有浙江联通公司的机械牵引法施工和中国网通公司的数千公里气流吹送法施工。

（二） 中心束管式光缆的接续与成端
1. 中心束管式光缆接续
1.1 工具箱（如下图所示）：

1.2 光缆端头开剥
1.2.1金属光缆（平行钢丝加强单元）的开剥
a. 左手握住光缆端头下方25~30cm处，右手做光缆的左右弯曲，直至平行钢丝露出光缆端头。
b. 用老虎钳夹住钢丝，沿光缆的垂直方向向外拉或卷绕，将光缆外护套分开至测试需要或按照接头盒尺寸需要的长度。以同样方法将另一跟钢丝拉开至相同位置，将两根钢丝用钳子剪掉。
c. 用手将外护套剥开，2用偏口钳将缆皮剪掉。
d. 在已剥开的光缆末端上面2cm左右的位置上，用偏口钳沿钢带搭接咬口处将钢带剪开一豁口，再在其上方1cm处剪一豁口，用钳子夹住带有豁口的钢带做环状旋转，将其去除。
e. 用钳子沿光缆端头钢带搭接咬口处将钢带分开，用手去除钢带，并将包裹在芯管外的阻水带拉出剪掉，直至露出芯管。
1.2.2非金属光缆的开剥方法
a. 用电工刀或者裁纸刀将光缆端头护套部分削掉3～4cm，使包裹着的两根撕裂绳露出。
b. 用钳子夹住撕裂绳，沿光缆垂直方向将护套撕开至测试需要或接头盒尺寸需要的长度，把撕裂绳剪掉。
c. 用手将护套撕开，将其剪掉。
d. 用偏口钳将加强单元及及阻水材料剪掉，露出芯管。
1.2.3金属阻燃及防蚁缆（绕包钢丝加强单元）的开剥方法
a. 在测试长度需要或是光缆接头盒尺寸需要的位置上，用环切刀夹住光缆，作环状切割，直至缆皮切开，且将缆内的加强钢丝切开豁口。
b. 左手握住切口的下方，右手握住光缆端头，作光缆的左右弯曲。注意弯曲力量，不要伤及光纤。
c. 当内部钢丝全部被折断后，光缆切口下方的一端用手或者脚固定，另一只手拔住端头，将其拔掉。这时可能会伤及芯管，只要光纤没有断掉的即可。
1.3 光纤分组及光纤端头制备
a. 用电工刀或裁纸刀沿已剥开露出的芯管末梢呈45o角做切割，注意使用力度，只切断芯管，不要伤及光纤，切一豁口。在同一位置上，延豁口处以同样方法再做切割，使豁口面积扩大。
b. 左手握住芯管豁口下方，右手握住豁口上方，将芯管拉掉。
c. 用卫生纸或是脱脂棉擦拭油膏，注意不要擦拭干净，避免将光纤的分组纱线擦乱。
d. 一手拇指和食指捏住光纤端头，另一手用拇指和食指捏住同色的两根纱线的端头，向外拉，将本组光纤与其它光纤分开。并将两根纱线打一结，将结拉至已剥开光缆的末梢。将同组光纤与其它光纤清楚的区分开。
e. 一手拇指和食指捏住已开剥出的光纤末梢，另一手用蘸有无水乙醇的脱脂棉或卫生纸，逐一的将粘在光纤表面的油膏擦拭干净。
f. 用光纤预涂敷层剥离钳夹住光纤，延45o角逐一将光纤外涂覆层剥除适当长度。并用蘸有无水乙醇的卫生纸或脱脂棉将光纤纤芯清理干净。
g. 用大拇指和中指捏住光纤，将待切纤芯置于食指上，用光纤刀垂直于光纤90o角将光纤划一豁口，注意不要一次划断，再用光纤刀将光纤拨断。此操作可以针对多根光纤。
注意：为了避免断面带来的光功率损失和干扰，一定要保证所切断面平整光滑。
1.4 中心束管式光缆中间下线的操作
中心束管式光缆较层绞式光缆在中间下线方面具有一定灵活性，不仅可满足中间下线的要求，不受子管不能纵剖的限制，可任意提取芯管内的任何数量的光纤，并具有一定的安全保护措施。
1. 光缆的开剥：
a. 在需要进行光缆中间下线的位置上，用环形切割刀夹住光缆，作环状切割，直至缆皮切开，再横向划开缆皮，剥出一段足够中间下线长度的光缆。
b. 采用中心束管式光缆的芯管纵剖刀和芯管的横剖刀，将芯管安全去除。该工具的使用保证了开剥的易操作性，避免人为使用刀片，靠控制力度切割芯管可能伤人和伤纤的不安全问题。
2. 分纤：
a. 轻轻拉动光缆内绞入的同色纱线进行光纤的组别区分
b. 将同组的光纤安装至厂家提供的板扣式或圆形分纤器中，对光纤进行有效的识别和保护（如下图所示）。
3. 裸露光纤的保护：
a. 采用过渡保护管对已截断光纤采取穿管保护
b. 对于未截断光纤使用包管进行保护
此两种管可直达开剥光缆的芯管根部，在芯管与保护管接口处有胶带缠绕，确保光缆在接头盒中无任何光纤裸露，起到很好的保护。过渡保护管具有一定柔软度，比硬度较强的子管更适于盘纤盒内的盘绕。

我公司现正在对上图中的扣板式分纤器进行改良，可将截断和未截断光纤全部收容于分纤器中，分纤器与开剥芯管紧密相连，给光纤带来更安全的保护措施。此分纤器可以根据需要向广大用户提供。
1.5 中心束管式光缆的接续
光缆熔接一般同接头盒制作同时进行，熔接流程如下：
光缆准备?光缆开剥?接头盒安装?加强芯、金属固定 ?护层处理?光纤熔接?熔接损耗测试光纤热缩?光纤收容、盘纤 ?接头盒封装 ?接头盒固定?熔接损耗测试
影响光纤熔接损耗的主要因素如下：
a. 光纤(带)几何尺寸：模场直径、光纤包层直径、模场同心度、光纤翘曲半径、带纤结构
b. 接续程序参数：切割角，放电电流及时间、接续设备、电源供应、切割刀、电极
c. 现场环境：温度、湿度、空气洁净度（风沙等）
d. 人员操作水平：光纤断面洁净度、切割角度
在进行现场操作时，发现熔接损耗较大的情况，应从中进行对照排除。

2. 光缆接头盒安装
目前的接头盒种类及型号有很多，这里我们以48芯金属光缆在康宁公司生产的UCAO4-9通用型光缆接头盒中接续为例，说明中心束管式光缆接头盒的安装操作。
2.1 将待接续的光缆分别开剥约1.5m左右。注意在开剥点附近要留出约2cm的钢丝及铠装护套，不要剪断。将光纤进行分组和光纤擦拭。待就绪后，以塑料袋将光缆端头包好，以免光纤弄脏。
2.2 取下盒盖：打开接头盒盒体的5个锁紧搭扣，再掀开接头盒盖，在接头盒后面用起子打开锁紧卡后，再移开盒盖。

2.3 用清洁纸擦拭清洁光缆端头，用手拉开并撕断胶带，然后把密封胶带缠绕在光缆开剥点后约5cm位置上，最后一圈的胶带应重叠5mm。使用量尺检验缠绕直径。
2.4 在密封块下面的盒体部位布放胶带。胶带应紧贴盒体。在螺丝孔处的胶带需要剪开，并布放胶带，两边各高出盒体上沿1cm。放入中心管式光缆加强芯固定装置，再放入光缆。
2.5 装上密封块和金属压条。缓慢地旋紧螺钉（两个交替着上紧），直到密封块与盒体上沿一样平。用钢箍固定光缆，然后固定加强芯。使用一字螺丝刀小心地去除密封圈放置槽中密封块与盒体接缝处的多余胶带（注意：不要拉扯胶带）。
2.6 取下包住光缆端头的塑料袋，分别将各组光纤穿上子管。注意：子管长度视光纤在接头盒内不包括盘纤盒的长度而定。为了顺利穿纤，一定要将光纤擦拭干净，不允许在子管内滴入酒精方便润滑，以免光纤涂层被腐蚀。穿纤时要将子管穿入光缆中心束管内，并用粘度较大的胶带将光缆芯管与子管接口处粘牢。为了光纤接续和日后光缆维护，一定要将子管做上标识，在管身和管口处标明光纤组色。
2.7 将穿有子管的两根待接续光缆按对应组色分别引入盘纤盒内的两个盘纤架上。将带有组色标识部分的子管分别安放在单元格内。
2.8 装上纤盘托架，进行光纤接续。截取适当长度的光纤进行熔接，并接入热缩管。接续后，用OTDR进行测试，确保熔接质量后，再进行接头盒安装。
2.9 预留盘内的盘纤可按两种方式，即从中间到两边：先将热缩管固定在盘纤盒里的单元格内，再盘两边光纤；也可以先从一边盘起，然后固定热缩管，再处理另一端光纤。盘纤方式可以按圆形、椭圆形和"CC"形。注意：盘圈直径一定要不低于4cm，盘纤力度适中，不要生拉硬扯，要顺势盘绕，尽量降低盘纤带来的附加损耗。
2.10 待所有光纤依次盘绕完毕，用胶带轻轻将光纤固定，注意不要使光纤受太多外力。
2.11 合好预留盘的盒盖，将盘盒推入托架，固定牢。
2.12 关闭盒体：接头盒关闭前须确认密封圈放置槽中无灰尘杂物，然后放入密封圈（不要拉伸密封圈）。注意：密封圈上一条较大的槽口一面朝上。确认无误后，装上盒盖，把锁扣锣钉置于关闭位置，以免将来应用时因接头盒不严，出现漏水现象。
2.13 接头盒安装完毕后，再对其内部所有光纤进行测试，以避免光纤在接头盒内出现问题。
总结
从潮湿的南方到寒冷的北方，从西北浩瀚的沙漠到高海拔的青藏高原，从国家级骨干网到省市级干线网，从东南亚到美国，目前，已有大量的中心束管式光缆在经受各种地理气候环境的严酷考验。现场施工数据和大量的使用数据表明，中心管式光缆越来越成为施工中光缆产品的首选。