有用关于通信管道的设计技术.docx
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有用关于通信管道的设计技术
通信管道的设计技术
通信管道的设计技术主要是指城区范围内的通信管道和通道建设工程的设计技术，野外及长途线路的通信管道在形式上和城区管道并无大的不同，但在设计和施工上存在很大的区别，因此，我们一般将长途通信线路中野外的通信管道工程放在长途通信线路的设计中考虑。
通信管道和通道的作用就在于：
㈠保护通信缆线；㈡便于施放和抽换缆线；特别在城区建设通信管道或通道，可以避免在相同的路由上重复地进行开挖路面作业，保证城市街道的稳定和畅通；㈢管道和通道可以满足任何容量的通信缆线的敷设需要。
改革开放以来，城市的建设发展很快，对城市各种设施的建设提出了非常高的要求，原来在地面上设置的各种线路都要求改入地下。
因此，通信管道和通道就成为城市中通信线路的主要基础设施。
通信管道的建筑设计要求，虽经几十年的岁月，但基本要求并没有多大变化。
所变化的只是管道的材质和人孔的规格、形状。
无论在什么时候，在管道的建设中都会有和正常条件不同的情况出现，因此，就需要我们对管道建设的设计规范谙熟于心，不但要清楚规范的标准要求，而且要知道为什么要这样要求。
也就是要知其然，更知其所以然。
只有这样才可能面对各种复杂的条件和要求，完成我们的工程设计，向用户提供理想的、满足施工和使用要求的通信管道建设方案和设计。
《通信管道与通道工程设计规范（YD5007—1003）》
通信管道的材料
通信管道的材料由于它在使用上的需要，提出了五点要求：
⑴足够的机械强度，⑵有光滑的内壁，⑶对通信缆线没有腐蚀，⑷有良好的密封性，⑸使用寿命长。
同时要求管材连接简便、稳固可靠、密封性好；而且还有较低的价格、适于在工程中使用。
目前，在工程中使用的管材主要有以下几种：
①水泥管块
水泥管块有两种，一种是干打管，也叫砂浆管；另一种是湿打管，也叫混凝土管。
干打管是将水泥和砂按一定的比例（一般为1﹕3）拌和并掺水使之达到手中捏压不粘手、撒开后仍成块状不散开的状态后装入管模分层打实，然后拆模晾晒12～24小时（视大气温度不同而定），再放入水池浸泡养护七昼夜，取出后继续浇水养护至28昼夜为止。
湿打管是按100号混凝土比例配制混凝土后倒入模中利用震动器或震捣台震动成型。
然后蒸气养护二小时左右（视大气温度不同而定），再拆模进行露天养护14昼夜以上。
干打管和湿打管相比存在强度较低、运输和施工过程中容易破损，和有时因养护时间不够而使脱碱不净的缺点，但其生产工艺简单、所需设备较少，造价较低、其管孔内壁较光滑，而且强度完全可以满足使用的需要。
因此，干打管在工程中被广泛使用。
在（YDJ—101）《通信管道人孔和管块组群图集》中提出了3、4、6孔三种标准型管块。
管块长度均为600mm；管孔直径均为90mm；管孔间的净距均为20mm；管孔距管块边距离均为25mm。
除标准型管块以外，还可以根据管道管群的需要制造其他型号规格的管块，在《图集》中列出了一些推荐型管块，在一些有特殊要求的工程中也可选用。
②钢管
钢管按照制造方法可分为无缝钢管和焊接钢管，一般在通信线路工程中所使用的钢管为焊接钢管，而且是采用矩形钢板经卷压成型后将对边焊接而成，因此，又称为对缝焊接钢管；无缝钢管在跨距较长的桥上管道或有特殊要求的地段（如顶管或微控定向钻孔敷管）时也有采用。
对缝钢管按照管壁厚度的不同又分为普通钢管、加厚钢管和薄壁钢管。
普通钢管和薄壁钢管的水压试验压力为20kg/cm2；加厚钢管的水压试验压力为30kg/cm2。
普通钢管和加厚钢管我们一般统称为水管或厚管，在国家标准（GB3091—82）中统一名为低压流体输送用焊接钢管；薄壁管我们称为电管或薄管，在国家标准（GB3640—88）中称为普通碳素钢电线套管。
在通信线路工程中，室外线路（包括管道、引上管、直埋保护管等）通常都使用厚管；而电管一般会用在室内暗敷的通信线路管路（如楼层引上管、室内配线管等）。
工程中常用的水管规格以及理论重量见下表：
低压流体输送焊接钢管
公称口径
外径
普通钢管
加厚钢管
（mm）
（in）
（mm）
壁厚
（mm）
理论重量
（kg/m）
壁厚
（mm）
理论重量
（kg/m）
50
2
60.0
3.50
4.88
4.50
6.16
65
21/2
75.5
3.75
6.64
4.50
7.88
80
3
88.5
4
8.34
4.75
9.81
100
4
114.0
4
10.85
5.00
13.44
注：
⒈公称口径表示近似的内径参考尺寸，它不等于外径减2倍壁厚之差；其外径决定于圆锥管螺纹的尺寸。
⒉钢管分不镀锌管（黑管）和镀锌管（白管）两种。
镀锌钢管比不镀锌钢管重3～6%（表中所列为不镀锌钢管重量，如需镀锌钢管可按此比例值增加重量）。
⒊钢管长度一般按6m考虑。
采用钢管的最大问题就是腐蚀问题，选用镀锌钢管虽然可以增强钢管的防腐性能，但钢管埋在地下仍然会因地下潮湿而影响管道的使用寿命。
因此，在工程中往往采用钢管表面涂沥青防腐漆的办法处理。
同时要求地下部分的管口一定要封堵，杜绝潮气的浸入。
③塑料管
塑料管是由树脂、稳定剂、润滑剂及填加剂配制挤塑成型。
塑料管目前主要有硬聚氯乙烯管（PVC管）、聚乙烯管（PE管）和聚丙烯管（PP管）三大种类。
在实际使用中，聚丙烯管材用得比较少，大多数选用硬聚氯乙烯管和聚乙烯管。
塑料管较水泥管块重量轻、管壁光滑、管群组合灵活、接续方便、密封性好、耐腐蚀、施工周期短、工艺简便。
伴随着塑料管材价格的降低，其管道的总体造价已接近水泥管块管道的造价，而其特有的优点是水泥管块无法比拟的。
因此，已广泛地应用在通信管道的建设上。
塑料管有单孔管和多孔管。
多孔管的管孔比较小，比较适合于光缆和容量较小的配线电缆使用。
单孔管有普通管和双壁波纹管。
普通管中的硬聚氯乙烯单孔管是工程中较为常用的管材，在规格上有轻型和重型两个系列，通信管道工程常用的有如下规格：
硬聚氯乙烯（PVC—U）管的系列管材规格
外径及公差
（mm）
轻型
重型
壁厚及公差
（mm）
近似重量
（kg/m）
壁厚及公差
（mm）
近似重量
（kg/m）
75±0.5
2.5+0.5
0.85
4.9+0.8
1.34
90±0.7
3.0+0.6
1.23
4.5+0.9
1.81
110±0.8
3.5+0.7
1.75
5.5+1.1
2.71
其他规格可从《通信管道工程施工及验收技术规范（YD5103—2003）》中查阅。
双壁波纹管的管壁有两层，内层为平滑层，外层呈波纹形，它比普通管具有更强的抗压强度，且冷弯性要优于普通管。
双壁波纹管的规格见下表：
双壁波纹管的规格单位：
mm
标称直径
外径允许偏差
最小内径
管长
100/90
＋0.3－0.6
88
6000±30
110/100
＋0.4－0.7
97
6000±30
多孔管是在塑料管制造过程中将多个单孔按一定的规则排列组合成一个完整的截面而形成的管材。
它的特点是结构紧凑、受力均匀，管道的空间利用率大于普通管管道，而且省略了在单孔管中穿放子管的工序。
按照多孔管中单孔的形状以及多孔的排列形式，分为栅格管、梅花管和蜂窝管，栅格管和蜂窝管采用硬聚氯乙烯材料制造；梅花管采用高密度聚乙烯材料制造。
i栅格管
栅格管的单孔形状为正方形，其单孔的内孔尺寸用正方形孔的内切圆直径表示，其规格系列如下表：
栅格管系列规格单位：
mm
型号
内孔尺寸d
内壁厚c2
外壁厚c1
宽度L1
宽度L2
SVSY28×3
28
≥1.6
≥2.2
≤110
≤110
SVSY42×4
42
≥2.2
≥2.8
SVSY50（48）×4
50（48）
≥2.6
≥3.2
SVSY28×6
28
≥1.6
≥2.2
SVSY33（32）×6
33（32）
≥1.8
≥2.2
SVSY28×9
28
≥1.6
≥2.2
SVSY33（32）×9
33（32）
≥1.8
≥2.2
其管截面形状如下图示:
9孔
6孔
4孔
3孔
ii蜂窝管
蜂窝管的单孔形状为正六边形，截面形似蜂窝，故而得名。
其单孔的内孔尺寸用正六边形孔的内切圆直径表示，其规格系列如下表：
蜂窝管系列规格单位：
mm
型号
内孔尺寸d
内壁厚c2
外壁厚c1
宽度L1
宽度L2
SVFY28×3
28
≥1.8
≥2.4
≤110
≤110
SVFY33（32）×3
33（32）
SVFY28×5
28
SVFY33（32）×5
33（32）
SVFY28×7
27.5
SVFY33（32）×7
33（32）
其管截面形状如下图示:
7孔
5孔
7孔
3孔
规范中称蜂窝管单孔为五边形。
但在条文说明中所附的截面图却表现为正六边形。
我们怀疑是出版的错误。
iii梅花管
梅花管的单孔形状为圆形，截面形状形似梅花，故而得名。
一般采用高密度聚乙烯材料制造。
其规格如下表述：
梅花管规格
单孔直径
（mm）
孔数
（孔）
内壁厚
（mm）
外壁厚
（mm）
28
3～8
2.2
3.0
33
3～6
2.2
3.0
其管截面形状如下图示：
3孔
4孔
5孔
6孔
8孔
7孔
单孔管中还有一种管材是高密度聚乙烯管（HDPE），这种管材的弯曲性能很好，单根管长度可达1000m以上，且摩擦系数≤0.25，非常适合于在大长度管段的管道中使用；外径小于34mm的可用作管孔中穿放的子管。
在HDPE塑料管的内壁上模压一层永久固体硅质润滑剂（即硅芯）技术，可使塑料管的内壁摩擦系数降到0.15以下。
这种带有硅芯层的高密度聚乙烯管称为硅芯管。
高密度聚乙烯管的规格见下表：
常用高密度聚乙烯（HDPE）管规格
序
号
规格
外径D
（mm）
壁厚
（mm）
单根长度
（m）
适用范围
1
50/60mm
60
5.0
1000
光缆、配线管道
2
42/50mm
50
4.0
1500
光缆、配线管道
3
38/46mm
46
4.0
1500
光缆、配线管道
4
33/40mm
40
3.5
2000
光缆、采用气流法穿放光缆
5
28/34mm
34
3.0
3000
光缆、子管
6
26/32mm
32
3.0
3000
光缆、子管
地基
承受所有上层结构荷重（包括基础）的地层称为地基。
地基分为天然地基和人工地基。
⑴天然地基
不需要经过人工加固即可直接进行管道建筑的地基叫天然地基。
在考虑采用天然地基时，地基应具备以下几个条件：
①地基的土壤是稳定性土壤；②地下水位在基坑以下；③土壤承载能力在2倍荷重以上。
各类基土的容许承受力见下表：
（供参考）
承压力的单位为：
kg/cm2
表中：
ε——是土壤松散程度的指标，是一定体积的土壤中，孔隙的体积和土的固体体积的比。
一般情况下，当ε＜0.5时，多属密实土是很好的地基；而当ε＞1.0时，地基大多是松软的，在这种地基上建筑管道时应加注意。
B——是指土壤的稠度，是土壤在天然状态下的软硬程度的指标，一般当B＜0时，土处于坚硬状态；当0≤B≤1时，土处于可塑状态；而当B＞1时，土处于流动状态。
表中的数值是处于典型状态下的土壤容许承受力，对于ε和B为中间值时，可采用插入值法计算土壤的容许承受力，其次序是：
先就已知的ε值求得B=0及B=1时的容许承压力，再就已求得的B值，求得实际的土壤承压力。
各类基土的容许承受力（ρ2）表单位：
kg/cm2
类别
名称
情况
承压力
类别
名称
情况
承压力
砂
类
粗砂
不论湿度如何
密实的
中实的
0.5
4.0
非
大
孔
性
粘
土
类
粘质砂土
ε=0.5
B=0
B=1.0
3.5
3.0
中砂
不论湿度如何
密实的
中实的
4.0
3.0
ε=0.7
B=0
B=1.0
3.0
1.8
细砂
稍湿的
密实的
中实的
3.5
2.5
砂质粘土
ε=0.5
B=0
B=1.0
3.5
3.0
很湿的及饱和的
密实的
中实的
3.0
1.8
ε=0.7
B=0
B=1.0
3.0
2.0
粉砂
稍湿的
密实的
中实的
3.0
2.5
ε=1.0
B=0
B=1.0
2.5
1.2
很湿的
密实的
中实的
2.5
2.0
粘土
ε=0.6
B=0
B=1.0
6.0
3.5
饱和的
密实的
中实的
1.8
1.2
ε=0.8
B=0
B=1.0
3.5
2.5
ε=1.1
B=0
B=1.0
3.0
1.2
表中的数值是深度在2m时的数值，如深度不是2m，则应进行修正。
修正值按不同土质和不同深度的计算公式计算。
见下表：
不同深度基土容许承受力（ρH）计算公式表
深度
（m）
土质
修正系数公式
ρH修正值公式
H＞2
大块碎石类及砂类
α1=2.5gω（H—2）
ρH=ρ2+α1
砂土类
α2=2.0gω（H—2）
ρH=ρ2+α2
粘土类
α3=1.5gω（H—2）
ρH=ρ2+α3
H＜2
各类土质
α4=（2+H）/4
ρH=ρ2·α4
gω为位于基础底面标高以上各层基土容重的平均值，单位为kg/m3。
各种土壤的容重见下表：
（供参考）
各种土壤容重表
土壤名称
Kg/cm3
土壤名称
Kg/cm3
土壤名称
Kg/cm3
淤泥夹砂
稠粘泥
粉砂：
中等紧密的
紧密的
细砂：
中等紧密的
紧密的
0.00198
0.0018
0.00192
0.002
0.00192
0.002
中粒砂：
中等紧密的
紧密的
粗砂：
中等紧密的
紧密的
砾砂：
中等紧密的
紧密的
0.00194
0.002
0.00198
0.00205
0.002
0.0021
粘土
流动状态的粘土
砂质粘土
流动状态的砂质粘土
砂质黑土
流动状态的砂质黑土
0.0019～0.00215
＜0.0018
0.00185～0.00215
＜0.0018
0.00185～0.00205
＜0.0018
一般城市建设部门通常都有当地土壤承载能力的资料。
如果确有必要，应向当地建设部门索取相关资料，并结合上述资料考虑。
⑵人工地基
当天然地基达不到建筑管道所要求的条件，就应考虑采用人工地基，也就是需要对地基进行人工加固。
加固的方式有以下几种：
1碎石加固法：
碎石加固法即在基坑上放入碎石夯实，管道的基坑碎石层为10cm；人孔基坑的碎石层为20cm。
应注意：
碎石层的上表面高程才是地基要求的高程。
2表层夯实法：
表层夯实法即在挖掘需要进行表层夯实的基坑时，在设计地基标高之上预留一层土壤，然后将其夯打至设计标高。
此方法是一种简单而又经济有效的地基加固方法，适用于粘土类土壤、砂土类土壤、大孔性土壤和填土的地基。
3换土法：
换土法即在土壤承载能力较差、又不宜夯实时，首先挖沟至稳定性土壤前20cm，大力夯实，然后回复好的土壤，分层夯实至要求的基坑深度，每层回土20cm，最后加碎石作成碎石地基。
此法适用于填土地基。
也有些地方在砂质土壤地基建设时，挖去部分原土，然后回填三合土，浇水夯实至要求高程。
4木桩加固法：
采用桩基来加固地基土壤，可以提高地基承载力，减少地基下沉量，防止管道建筑产生有害的变形。
基础
基础是管道与地基中间的媒介结构，直接与地基相接触，它的主要作用在于支承管道，把管道的荷重均匀地传布到地基中；同时，基础可以扩大管道建筑实体与地基的接触面积，从而减少管道对地基的压力负载。
当有其他地下管线从管道下穿越时，基础可以成为管道的支撑结构，不致因地基的局部变化而导致管道的变形。
基础一般有以下几种：
⑴混凝土基础
混凝土基础采用100号混凝土在平整的地基地面上浇筑而成，一般要求混凝土基础的厚度为8cm，宽度为管群宽度加每边5cm。
当管道需要进行包封加固时，基础宽度应为管群宽度加每边8cm。
混凝土基础的抗压强度很高，但抗拉强度却很低，一般仅有抗压强度的5～10%。
因此混凝土基础不能用于沉陷性大的土壤或不均匀沉陷跨度较大的地基。
混凝土基础允许土壤不均匀性沉陷的跨度在车行道下为40cm；在人行道下为48cm；其他管线在管道下施工时为89cm。
混凝土基础多数用在采用水泥管块的管道建设中，这是因为水泥管块的接续是采用管孔、管块对接的方式进行的，如果地基发生沉陷，很容易造成管孔的错位而影响管道的正常使用。
在使用其他管材时，如果需要进行混凝土包封加固，在包封段落也应浇筑混凝土基础。
⑵钢筋混凝土基础
钢筋混凝土基础是在混凝土基础中加入受力钢筋和分布钢筋而成，加入钢筋后，基础的抗拉强度得到提高，因此，在沉陷较大的土壤和大跨度的管道基础建设时使用。
同时，在管道进入人（手）孔时，为避免由于回夯土不实而发生沉陷现象，造成管道的变形，要求在该处浇筑1.5m～2.0m的混凝土管道基础。
受力钢筋是指跨越纵方向上的钢筋，一般采用直径10mm的圆钢，分布钢筋是指横向分布钢筋，一般采用直径6mm的圆钢。
受力钢筋和分布钢筋相互垂直，在二者的交叉点用铁丝绑扎，钢筋四周的混凝土保护层最小为2.0～2.5cm.。
钢筋混凝土基础有时需要采用预制的方法处理，即先预制符合管道使用要求的钢筋混凝土板，然后将其置于管道的地基之上。
特别是在管道需要跨越某些地下沟渠或通道，跨距不大，又不宜在两侧建设手孔、不便采用更换管材时，这种方式是会用到的。
此时，应当根据情况对混凝土板的结构进行强度计算，以确定混凝土板的结构及尺寸。
⑶灰土基础
灰土基础是将消石灰和良好的土壤按一定的体积比例拌合均匀，加适量的水，分层夯实而形成的管道基础。
石灰与土的体积比一般为3﹕7，因此也将这种基础称为三七土基础。
分层时，每层虚铺22～25cm，夯实至15cm。
这种基础多用在地下水位以上、冰冻层以下时土壤较稳定，不会发生不均匀沉陷和其他地下管线穿越的场合。
灰土基础也可以采用其他体积比，如：
2﹕6，2﹕8，4﹕6等，但效果还是3﹕7比较好。
不同配合比时的材料数量可参考下表：
灰土基础不同配合比时的材料数量
材料名称和单位
配合比（体积比）
材料名称
单位
2﹕6
2﹕8
3﹕7
4﹕6
生石灰
kg
182
146
218
291
土
M3
1.1
1.2
1.0
0.9
⑷三合土基础
三合土基础是将石灰、砂、良好土壤按一定体积比拌合，加适量水夯实而形成的管道基础。
体积比为1﹕2﹕4～1﹕3﹕6，每层虚铺22cm，夯至15cm。
这种基础的抗溶性和抗冻性要比灰土基础好些，但施工要困难些，而且劳动强度比较大。
它所使用的场合与灰土基础基本相同。
以上四种基础主要用在混凝土管的管道上。
但应注意，从管道的使用全寿命考虑，采用水泥管块或混凝土管块时应主要选用混凝土基础或钢筋混凝土基础。
⑸砂基础
砂基础是在稳定的地基表面上铺砂夯实至一定厚度形成的管道基础。
一般应采用粗砂或中砂，不宜采用细砂，要求砂中不含土块、树枝等杂物，并具有一定的含水量（约8～10%）。
如含水量不足，应在夯实前洒水。
如当地取砂有困难时，也可用较好的细土代替砂料。
砂基础主要用于各种塑料管材的管道。
塑料管管材具有强度高、寿命长、内表面平滑、接续简单弯曲性能好和单根长的特点，因此，除非在不稳定的土壤情况下需要采取地基加固方法外，一般土质较好时，都可以采用砂基础。
砂质土或细土对于塑料管外壁在受到不均匀压力作用时，有很好的调节作用，可以达到保护管材形状的效果。
在不同的情况下，砂基础的施工方法和要求也有些区别：
序号
砂基础铺设的方式
使用场合
施工方法
1
5cm
砂
砂
土质较好（为粘土类、砂土类或密实的老填土）且无地下水时
将基坑底面夯平夯实，再铺设砂子一层夯实，其厚度为5cm
2
10cm
10cm
碎石
砂
土质较好，但有地下水时
在沟底先铺一层碎石夯实，厚度为10cm
再铺一层砂子夯实，厚度也为10cm
3
10cm
砂
当基坑底面为岩石或半风化的石质土壤或砾石时
将基坑底面夯平，再铺一层砂子夯实，其厚度为10cm
4
＞10cm
8cm
10cm
混凝土
碎石
砂
土壤差，特别是有流沙或淤泥的地方，且沟底涌水量较大时
先在基坑底铺碎石夯实，厚度大于10cm（视具体情况确定）再铺一层混凝土基础，厚度为8cm，最后铺一层砂子夯实，厚度为10cm
管道建筑方式
管道建筑方式主要由使用的管材决定的，而对于管材的选用则应考虑的因素比较多，不仅仅是管道的使用要求或管道的建筑地点的条件，还应考虑到施工工期的要求、建设投资的能力，以及建设地材料供应的能力等。
从目前的工程情况看，虽然还有部分地区和建设单位要求建设水泥管道，但由于塑料管材价格的降低、以及塑料管道建设上的许多优点，使得塑料管道的建设已被广泛地采用。
特别是由于多孔塑料管的出现，使得管道的空间占有量降低，同时又适应了光缆线路敷设的需要。
因此，多孔塑料管正在成为大多数运营单位选用的主要建设管材。
㈠水泥管的建筑方式
⒈水泥管道的断面形式
水泥管管道采用的管材多数为干打法制造的水泥管块。
工程上大多使用三、四、六孔的标准管块组成不同容量的矩形管群，一般要求组成的矩形管群的高度不要超过管群宽度的一倍，以避免增加管道沟的开挖深度，同时也为尽量减少管群占用过多的断面高度，引起管线交叉的困难。
但这也不是绝对的，有时在一些管段中，为了避开水平方向的障碍，或因各种原因，为减少开挖路面的宽度，致使管群高度超过宽度的一倍。
对于一个管道工程来说，不要求所有管段都采用相同的管群，但在条件允许的情况下，尽量采用相同的管群有利于将来缆线的敷设和维护。
⒉水泥管块的接续方式
单根水泥管块长度只有60cm，水泥管道就是通过若干块水泥管块接续而成的，其中只要有一块水泥管块与相邻的管块的管孔不通，就会致使管道无法使用。
导致水泥管块管孔不通的因素主要有两个：
一是由于管道基础不稳定，产生不均匀沉陷，致使管孔错位，这种沉陷不单出现在管道建筑期间，而且还有可能出现在管道的整个使用寿命期内；二是在管道建筑时，在管块的接续中不严格的操作，造成管孔错位或因操作不当，致使建筑砂浆或其他杂物进入管孔，造成管孔阻塞。
为解决管道地基不均匀沉陷的问题，要求水泥管道的建筑必须要对地基进行处理，并浇筑混凝土基础，在土质很差，极不稳定的地段，还应做钢筋混凝土基础。
在砌筑水泥管道时，要求在一段管段内，管群的标准管块断面排列一定要一致。
水泥管块的顺向连接间隙不得大于5mm；上下、左右两层管块间及管块与基础间应为15mm，允许偏差不大于5mm。
管群中相邻的两层及两行管的接续缝应错开，无论行间和层间接缝均宜错开1/2管长。
同时要求管道进入人（手）孔窗口处，应使用整根管块。
见下图示意：
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