几种特殊走廊通信管道设计方法

　0引言
　　通信管道（以下简称“管道”）是指通信专用管道和市政综合性管道中的通信专用管孔，是城市重要的公共基础设施，也是各基础电信运营商通信网络发展的基础性、战略性资源，在城市发展和信息化建设等方面发挥着重要作用。管道能否发挥应有的作用，与管道建设质量密切相关，管道建设质量的好坏则与采取的设计方法密切相关。
　　1管道走廊分类
　　根据各区域的地质地貌特征，结合管道所处的走廊位置，将管道分为常规走廊管道和特殊走廊管道。常规走廊是指绿化带、人行道、公路等易于铺设管道的走廊。特殊走廊是指出局管道和位于隧道、桥梁、跨河、堡坎、涵洞、边沟等在建设通信管道时需特殊设计的管道走廊。
　　2管道设计方法
　　常规走廊管道按国家现行规范、规程等规定的条款进行设计即可，特殊走廊管道则必须结合现场实际情况，采取有针对性的设计方法。
　　从桥梁、堡坎、涵洞的结构形式和管道建设等方式分析，这3类管道的设计方法大体一致，相对而言，由于桥梁类型众多，在桥梁上建设管道的难度相对较大，更具代表性，因此本文以出局管道、隧道、桥梁、跨河、边沟等几类特殊走廊的管道设计方法进行探讨。
　　2.1出局管道设计方法
　　出局管道是指连接通信机楼和市政通信管道之间的管道，是通信机楼的生命线，出局管道设计工作则是该生命线的基础，因此，出局管道设计方法是否科学、合理就显得尤为重要。出局管道设计工作应以通信楼定位、规模为基础，再结合业务发展需求和现场情况等进行设计。出局管道设计须明确的主要内容如下：
　　1）确定功能需求。出局管道的功能主要是满足其对应的通信机楼（一般分为核心机楼、汇聚机房与接入机房）的通信需求。如核心机楼的功能为固网语音，移动网核心网、传输网、IP城域网的核心节点，是各省级长途传输枢纽楼或国家级的通信枢纽，也可能是离岸的国际数据中心；汇聚机房的功能是满足交换端局、数据业务汇聚节点以及本地传输网汇聚节点等的需求；接入机房的功能主要是满足用户接入的接入网设备的需求。
　　2）确定出局管道路由及数量。出局管道路由应根据通信机楼的功能定位确定，如接入机房出局管道路由一般不小于2个；核心机楼、汇聚机房的出局管道路由一般不少于3个；出局管道的走廊应选择易于接入市政通信管道的位置，地势平坦。
　　3）确定管道材料。鉴于随着通信技术的发展，光纤的大量使用，铜缆在通信工程中使用量大幅减少的情况，管材选用方面应注意圆管和蜂窝管搭配使用。出局管道的管道材料一般情况下可选用塑料管，宜选用110 mm（7×32）蜂窝管、110 mm波纹管搭配使用的管群组合方式；当出局管道遇有埋深不足或上部荷载过大等情况时，宜选用玻璃钢钢管或涂塑复合钢管（尺寸、规格同塑料管）[1]。选用钢管作为管道材料时，为避免挂伤光（电）缆，其连接方式应采用承插式或专套管连接，不应使用焊缝连接。
　　4）确定出局管道规模。出局管道规模应根据其对应的通信机楼功能定位经计算后确定。其计算方法及流程如图1所示。由于出局管道建设为一次性建成，而通信技术在不断发展、通信业务也在不断增加，为保证出局管道能充分满足通信楼的需求，出局管道应考虑一定的冗余。根据通信机楼定位不同，核心机楼、汇聚机房的出局管道冗余量一般不少于根据计算确定的通信管道总量的50%；接入机房的出局管道冗余量一般不少于根据计算确定的通信管道总量的30%。
　　（1）出局孔型号。出局孔型号应根据出局管道规模、位置以及与市政通信管道的连接位置等因素确定。管群规模为12孔及以下的出局孔可选用双盖手孔或小号人孔；管群规模为1318孔的出局孔可选用小号人井；管群规模为1936孔的出局孔可选用中号人孔；管群规模为37孔及以上的应选用大号人孔或巷道。为保证通信管道的多方向接入和布放光电缆接头等，出局孔不宜选用单盖手井和直通型人井。标准型号出局孔按《通信管道人孔和手孔图集》YD 51782009[2]选用即可，对超深出局孔或出局巷道应结合现场情况和地质资料等单独设计。
　　（2）出局孔位置。为保证通信管道安全和后期维护，局前井一般应设在人行道或绿化带内，不宜设置在城市主干道和快速路等车流量大、车速快的车行道上。出局孔的深度应根据出局管道的深度、临近市政或通信楼院内排水井的深度以及地形地貌等因素确定。
　　（3）出局孔及管道防排水。为防雨水倒灌进通信楼，出局管道内应设置排水管，并接入雨水井，排水管不得接入污水井。在不具备自然排水条件的地方，应在出局孔内设置机械排水措施，如井内设置集水坑，在集水坑内安装带自动模式的潜水泵等。出局管道与通信楼的接口位置应高于出局管道与出局孔的接口位置，且管道坡度不应小于5%，同时出局管道的两端管孔均应设置管道专用堵头，出局管道与通信楼的连接处应用防水混凝土或防水砂浆封闭。
　　2.2隧道管道设计方法
　　隧道管道设计重点在于满足功能要求。其主要功能一般有3点：一是连接隧道两端通信网络信号；二是满足隧道内的无线网络覆盖要求；三是满足隧道内监控、消防等管理网的需求。为满足上述功能需求，隧道内的管道一般不少于3孔，若有多个通信运营商的管道经过，除管理网络需要的管孔外，每个通信运营商至少要预留1孔管道。若是单通双洞的隧道，除连接隧道两端的通信网络信号需要的管孔外，每个隧道洞内均应设计管理网络、无线网络覆盖所需的管道，且不少于2孔。
　隧道内管道走廊一般位于检修通道下，如图2所示，若无特殊要求可采用蜂窝管或波纹管[3]。由于检修通道上一般有盖板，为降低建设成本，管道可采用节点包封，即在管材的接口两端各500 mm范围内用砼包封，如图3所示。其它区域用钢筋间隔2000 mm固定，需检修或穿放光电缆位置的管道断开1.01.5 m，管道盖板则可利用检修盖板，每隔100150 m在检修盖板上做标记，也可用相同规格的手孔井盖替代。
　　2.3桥梁管道设计方法
　　由于桥梁管道功能相对单一，主要为连接桥梁两端通信网络，大型桥梁上有安全监控需求的通信光缆，只有少部分特大型桥梁有无线网络覆盖需求（如跨海大桥），因此桥梁管道的设计重点在于其处理方式。
　　位于城区内的 新建桥梁在其人行通道或检修通道内一般都留有管道走廊[4]，其处理方式采用与隧道管道类似的方式即可。
　　对已建和新建的没有预留管道走廊的桥梁，其结构形式也呈多样化[5]，应重点设计。由于桥梁结构层厚度不足，不能保证管道埋深要求以及可能影响行车安全等多方面原因，通信管道一般不设在桥梁的车行道上，更多的是挂在桥梁的外侧，外挂管道的设计方法及步骤如下：
　　1）确定管道规模和管道材料。管道规模应根据通信业务需求和监控等管理网络需求等确定，管道材料应选用抗老化性能好，强度高的涂塑钢管或玻璃钢钢管。由于塑料管道的抗老化性能较差、强度不高，在这类桥上一般不采用。
　　2）确定外挂方式。外挂方式应根据管孔数量、桥梁结构形式等因素确定，1—3孔的管道可采用抱箍固定，如图4所示，抱箍的间距不宜过大，一般以间距1 5002 000 mm为宜，且不应位于管道接口处；4孔及以上的管道应采用三角形钢架支撑或箱形钢架支撑的方式[6]，如图5所示。无论是抱箍固定还是钢架固定，其与桥梁的连接均应采用植筋或化学螺栓，严禁用膨胀螺栓连接。对特大型桥梁，在适当的位置应设置光电缆施工和维护操作井（一般采用钢结构制作）。
　　图4抱箍固定管道示意图图5三角钢架固定管道示意图3）力学计算。力学计算包含部分内容：第一为荷载统计，即对外挂管道、钢架或抱箍、光（电）缆的重量和外力等荷载进行统计；第二为力学计算，根据荷载统计结果计算所需钢架类型及其材料型号，以及与桥梁连接的化学螺检或植筋钢筋型号及数量；第三为结果移交复核，将统计的荷载和计算结果提交给桥梁的管理或设计单位复核，以确定外挂管道后桥梁的安全性。
　　4）安全措施。对这类桥梁管道，应在桥的两端设置避免人通行的设施，如设置禁止人员攀爬的挡墙、警示标语等。
　　2.4跨河管道设计方法
　　跨河管道功能与常规管道一致，其设计重点在于采取的建设方式和安全性。
　　对河面宽、水流量大、流速大的跨河光电缆，由于建设成本高、维护难度大等多方面原因，一般不采用管道方式，更多的是采用架空的建设方式。对河面窄，水流量小，流速小，两侧地质稳定的河道可采用管道方式。根据管道所处位置，跨河管道分为2种类型，一类为上跨河道，一类为下穿河道。
　　上跨管道一般采用“ㄇ”或“∏”字形的钢筋砼或钢结构作为下部支撑，管道置于支撑结构上部，采用槽道内管道或常规管道方式。这类管道的设计步骤如下：
　　1）确定建设管道的可行性。准确勘察现场，搜集相关的水文和地质情况资料，确定是否具备建设管道的可能性。
　　2）确定管道规模及建设类型。管道规模的确定方法与桥梁管道类似。这类管道一般有2种类型，一种包封管道，一种为槽道管道。若采用包封管道方式，由于其上部无覆土，因此应提高砼强度和厚度，宜采用钢筋砼包封；若采用槽道管道，其材料宜设计为钢管，槽道材料应选用镀锌钢板制作。
　　3）确定支撑结构形式及基础位置。明确支撑体系的结构形式，结合现场勘察情况、地质资料等找到设置其基础的最佳位置[7]。
　　4）确定管道标高。根据管道重要程度、常年水位线高度、发生洪水年限等级等因素综合考虑后确定管道标高，一般位于洪水水位线以上1 m的位置。
　　5）力学计算。对管道及支撑体系进行受力分析，再根据上部结构荷载情况和地质情况等确定支撑结构的基础、上部结构的截面尺寸和配筋等。
　　6）安全措施。对这类管道，应在支撑体系两端设置避免人员攀爬、通行的设施，并应设置警示标语。
　　下穿管道一般不采用，因为如建下穿管道，管道须位于河床稳定地段，在施工前须先行断流，工程量大、建设成本高；同时河道两端的操作井必须位于水位线以上，管道必然形成“U”，不利于穿放光电缆，也不符合规范要求。如必须采用时，可采用直埋管道，并做好相应的保护措施。
　　2.5边沟管道设计方法
　　随着通信网络覆盖的深入和城郊环境整治加速等原因，各运营商相续有在城区外的道路（国道、省道、县道和乡道等）上建设管道的需求。这类区域道路大多已建成，在道路设计时没有考虑人行道、绿化带，也没有预留雨污水、通信等所需的走廊，只在道路两侧留有排水边沟。由于道路安全等多方面原因[8]，路政管理部门一般不允许对已建成的公路进行开挖，因此管道只能建在排水沟外建筑物侧、排水边沟底部或排水沟壁上。对平原地区而言，大多具备在排水沟与建筑物之间的建筑退让红线内建设管道的条件；对丘陵和山区地形而言，多数区域的排水沟紧邻建筑物或堡坎等，只能将管道建在排水边沟底部或壁上。
　　建在排水边沟壁的管道一般采用与外挂管道类似的设计方式，在此不贽述。但应注意采取防止行人，特别是小孩在管道上玩耍、通行的措施，避免由此带来的安全隐患。
　　建在排水边沟底的管道设计重点在于确定管道埋设深度、操作井的位置、安全标识设置等方面，其设计方法及步骤如下：
　　1）确定建设管道的可能性。准确勘察现场，搜集相关的地质情况资料，确定是否具备建设管道的条件和可能性。
　2）确定管道建设规模。管道规模的确定方法与跨河管道等类似。
　　3）确定管道埋设深度。由于管道位于边沟底部，不能影响原边沟的排水功能，如图6所示，因此管道包封顶部应在原边沟底部以下。同时边沟宽度一般较窄，为减少开挖边沟对现有道路路基和护坡的影响，管道沟开挖宽度应小于边沟宽度，管道顶部回填材料应采用原槽浇灌的方式浇筑混凝土。
　　5）安全标识的设置。为避免不文明的市政施工行为等因素造成的管道破坏，应在边沟边缘上部的明显位置设置“下有光缆，严禁开挖”等类似标识牌，如图5所示。标识牌镶嵌在边沟壁上，宜用瓷砖类材料制作，文字刻在瓷砖上，颜色应为红色等鲜艳的颜色。在管道拐弯处应设置标识牌，平直路段每隔500 m应设置标识牌。
　　3结论
　　特殊情况管道走廊有许多，与之对应的设计方法也较多，但每种方法的出发点都一致，那就是安全、经济和适用。以上是笔者结合工作实际总结的几种特殊情况下 的管道设计方法，希望此文能为从事通信管道设计工作的同仁们提供有益参考。
　　参考文献：
　　[1]中华人民共和国建设部. GB503732006管道与通道工程设计规范[S].北京：中国计划出版社，2007.
　　[2]中华人民共和国工业和信息化部.YD 51782009 通信管道人孔和手孔图集[S].北京：北京邮电大学出版社，2009.
　　[3]中华人民共和国工业和信息化部.YDT_51622007通信管道横断面图集[S]. 北京： 北京邮电大学出版社，2007.
　　[4]中华人民共和国建设部.JTG D60公路桥涵设计通用规范[S] .北京： 人民交通出版社， 2004.
　　[5]中华人民共和国建设部. GB 500102010混凝土结构设计规范[S].北京： 中国建筑工业出版社， 2010.
　　[6]中华人民共和国建设部.GB 500172003 钢结构设计规范[S]. 北京： 中国建筑工业出版社， 2003.
　　[7]中华人民共和国建设部.GB500072011建筑地基基础设计规范[S].北京 ： 中华人民共和国住房和城乡建设部，2011.
　　[8]中华人民共和国建设部.CJJ12008城镇道路工程施工与质量验收规范[S].北京： 中国建筑工业出版社 ，2008.

 本文选自《数字通信》2014年第2期，版权归原作者和期刊所有。