江志明 贺徽 王成明 付豪 叶倍颖 梁志开
摘要：为解决长距离有压输水隧洞内光缆敷设及光缆进出有压输水钢管等难题，以深圳罗田水库—铁岗水库输水隧洞工程为例，通过对传统光缆敷设方式对比研究及多专业融合讨论，提出了一种安全可靠的整体敷设方案。方案内容包括：① 在主干输水隧洞内可利用隧洞内行车道提前预埋钢管和硅芯管敷设光缆。② 在特定位置设置施工检修手孔，采用特殊混凝土回填方式。③ 光缆进出输水钢管处精细化设计方案，保证密封防水和光缆转弯半径满足要求。研究成果解决了项目全线光缆敷设的难题，可为类似工程光缆敷设方式提供参考。
关键词：光缆敷设；
有压输水隧洞；
水利专网；
信息传输；
长距离输水工程
中图法分类号：
TV672.1
文献标志码：
A
DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.S1.037
0引 言
引调水工程是缓解水资源时空分布不均和社会用水供需矛盾的重大战略举措［1-2］，其中长距离输水隧洞工程作为解决各城市用水不均衡的重要方法，已成为当前引调水工程的热点［3］。水利通信专网合理有效的应用于水利信息化建设中，可以充分发挥水利信息专网的作用［4-6］，推动水利信息化更好更快地实现和发展［7-8］，为构建此类工程水利信息化平台的数据传输通道，保障各建筑物语音、输水自动化控制、视频监控、安全监测等系统信息的安全可靠传输和指令下达，需要沿输水线路敷设光缆并在沿线各主要建筑物成端［9-10］。由于长距离输水隧洞工程不可避免会穿越复杂地形或城市建设区［11］，光缆不便沿地面敷设，因此光缆在有压隧洞内的敷设方案以及进出输水钢管方案成为此类工程急需解决的难题。长距离有压隧洞输水项目快速发展［12］，目前国内外对于自建专网组网的光缆敷设方案的研究较少，因此，亟需研究出一种安全可靠的整体敷设方案。
1工程概况
罗田水库—铁岗水库输水隧洞工程是珠江三角洲水资源配置工程在深圳市内配套的两个项目之一，输水隧洞跨越城市建成区，信息传输安全性要求高［13］。该工程输水规模260万m3/d，供水人口超过150万人，工程等别为I等，工程规模为大（1）型。工程主要任务是将西江来水在深圳境内进行合理的分配和使用，实现新增境外水的优化配置，保障西部片区的城市生活及生产用水要求。
该工程沿输水隧洞分别设置有取水口、阀室、分水井、交通洞、出水口等10多处建筑物（图1）。输水干线长约21.64 km，隧洞为圆形有压钢管，直径5.2 m，洞底部设置宽2.5 m的检修车道。
2设计思路
2.1公网和自建专网方案比选
从技术层面、安全层面和经济层面比较［14］，采用自建专网的方式，安全可靠，可以避免地震、雨雪、冰冻等自然灾害导致网络基础设施瘫痪紧急情况下信息的传送或紧急指令的下达受阻，并且后期几乎无费用支出，避免公网租赁运行期长期高额的运营商租赁费用。
2.2自建光缆敷设路径比选
由于项目位于深圳市区，地面居民区商业区较多，光缆如沿地面敷设，无论架空还是地埋，都面临征地和穿越城市区的问题。因此，光缆沿地面敷设的方案难以实施，不予考虑，只能沿地下敷设。由于工程隧洞大部分采用TBM钻孔的施工方式，输水钢管与开挖洞之间空间较小且无法设置敷设检修手孔，光缆无法沿输水钢管与开挖洞之间敷设。因此，光缆只能沿有压输水钢管内侧敷设。
2.3光缆选型
考虑到有压隧洞常年水下运行工况，光缆选型需满足光缆网的安全性，光纤采用G.652单模光纤，光缆采用海底光缆。
2.4光缆在有压隧洞内敷设
考虑到输水主干线有压钢管底部设置有中心线位置厚3.1 m、宽2.5 m的混凝土行车道，光缆在主干输水隧洞内敷设可利用行车道提前预埋钢管。另外，为了避免光缆施工过程和运行期间受损伤，预埋钢管内穿硅芯管后再进行光缆敷设。
2.5手孔设置
为了方便施工，考虑在直线的一定距离间隔和转弯处设置手孔。手孔内必须方便光缆施工，保证海底光缆最小转弯半径，并密闭防水，因此手孔的大小要有足够空间。为了方便后期检修、维护，防止混凝土焊死手孔内硅芯管，同时保证手孔混凝土回填后有足够强度并且防止手孔内稀泥流入硅芯管，对于手孔内混凝土回填也需要做特殊处理。
2.6光缆穿有压输水钢管
光缆穿出有压输水钢管处必须严密防水，并且保证光缆最小转弯半径，同时还要考虑有压隧洞运行工况下穿出处需长期保证牢固可靠等因素，光缆穿出有压隧洞处的方案也需要精细化设计，确保万无一失。
3具体方案
3.1光缆在有压隧洞内敷设方案
主干线光缆敷设方案：在隧洞内混凝土检修平台内中心线位置预埋2根108×6钢管，在管道转弯处设置手孔，直线段每隔150 m设置1个手孔，光缆沿管道穿钢管并套40/33硅芯管敷设，在进水塔、阀室、分水井、交通洞、出水塔等处穿钢管引出至工作平台（机房），光缆敷设完成后，将手孔先浇筑干硬性混凝土覆盖硅芯管后再浇筑混凝土密封防水，详见图2。
3.2手孔设置方案
主干线管道转弯处设置手孔，直线段每隔150 m设置1个手孔。手孔内结构方案：为保证牵引光缆施工过程中光缆的转弯半径r≥0.5 m，手孔长度应≥2r，因此，设置手孔长1.2 m、宽0.5 m。手孔内部用108×6钢管和40/33硅芯管截断，事先在两管之间套上1.1 m长的50/41硅芯管，施工前滑入108×6不锈钢管内，以保证施工过程中有足够空间，待施工完成后，将此50/41硅芯管滑入手孔并在两头用套管抱箍拧紧固定，保证密封防水。手孔布置平面图见图3。
手孔回填方案：首先回填165 mm厚的干硬性混凝土覆盖钢管、硅芯管，混凝土硬化后既有一定的强度，可防止运行阶段混凝土稀释流入钢管硅芯管内造成堵塞；
同时强度也不如普通混凝土那样坚硬，能避免后期光缆检修打开手孔时候，钢管硅芯管与混凝土完全粘附在一起，从而无法在不损坏钢管硅芯管前提下进行检修。干硬性混凝土回填后再回填150 mm厚普通混凝土与行车道持平，保证手孔有足够的强度硬度，防止在运行期发生裂缝渗水。手孔回填剖面图见图4。
3.3光缆穿有压输水钢管方案
光缆在进水塔、阀室、分水井、交通洞、出水塔等处，穿越输水管线引出，穿越处和引出至建筑物段预先埋设57×3.5钢管，并在穿越处和建筑物内引出处做密封防漏水处理。
在光缆进出的建筑物附近设置手孔，在手孔内采用规格为57×3.5的不锈钢管以倾斜一定角度的方式穿出输水钢管，在穿出处做好焊接密封处理。不锈钢管的一侧弯曲至水平，然后与50/41硅芯管通过密水橡胶和密水穿缆器连接，保证密封防水，详见图5。同时在108×6钢管侧焊接一个支架，保证硅芯管和57×3.5不锈钢管水平无缝隙对接，支架详见图6。最后不锈钢管的另一侧穿出输水钢管后再沿输水钢管外侧底部通过一定弧度斜向上埋设至地面建筑物内，并且避开输水钢管外圈的止水环；
整个路径中转弯位置均需保证大于光缆的小转弯半径。不同建筑物工况光缆出输水钢管后埋设的方式不同，同时在建筑物出口管口处做密水穿缆器处理，详见图7～8。
4结 语
光缆敷设方案中利用有压隧洞内的行车道预埋不锈钢管，再套硅芯管的敷设方式既能方便光缆牵引，又能很好地保护施工过程和运行期间的光缆。
手孔设置方案中转弯处和直线段每隔150 m设置手孔，可保证施工的可操作性，光缆能顺利敷设；
手孔内两种不同管径的硅芯管以及不锈钢采用相互嵌套的巧妙方式，可保证光缆敷设时候作为转接手孔正常敷设，光缆敷设完成后又可保证手孔内硅芯管的密封，解决了这种特殊工况下方便施工和施工后密封难以兼顾的难题；
另外手孔的回填方式解决了手孔密封不渗水和后期检修难度大的问题。
光缆穿有压输水钢管方案中不锈钢管穿出输水钢管的处理方式解决了输水钢管和不锈钢管牢固密封防水的问题，满足了光缆敷设过程中光缆最小转弯半径的要求；
光缆穿出的手孔内硅芯管和不锈钢管的处理方式解决了接口处不易密封的问题；
光缆穿出输水钢管后结合具体建筑物的预埋管埋设方式以及建筑物内不锈钢管的接口处理方式，在保证光缆转弯半径的前提下，又解决了不易穿出地面、出口容易渗水等问题。
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（编辑：黄文晋）
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