三種高分子材料燈樁的對比與應(yīng)用建議

袁靖周

摘 要：針對廣州航標處試用的三種高分子材料燈樁，根據(jù)試用經(jīng)驗，從結(jié)構(gòu)、建設(shè)安裝、外觀、成本造價、后期維護等5個方面對三種高分子材料燈樁進行了對比分析。在對比分析過程中，選取了相關(guān)的指標對三種高分子材料燈樁進行了定性評價及定量對比。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)以往航標燈樁建設(shè)經(jīng)驗，給出了幾點高分子燈樁采購及建設(shè)安裝建議。

關(guān)鍵詞：航標 高分子 燈樁 航海保障 建設(shè)

近年來，隨著航海保障事業(yè)的飛速發(fā)展，市面上研發(fā)出越來越多各式各樣新型的航海保障航標燈樁。從主材成分來分，目前在航海保障事業(yè)上應(yīng)用較多的有鋼筋混凝土、鋼結(jié)構(gòu)、玻璃鋼、鋁合金、高分子燈樁等。高分子材料作為近年來一種新型的材料，其具有質(zhì)量輕、耐久性好、抗腐蝕能力強、價格便宜等特點，廣泛應(yīng)用于各行業(yè)。鑒于過往常采用的鋼筋混凝土、鋼結(jié)構(gòu)、玻璃鋼燈樁等各自存在一定局限性（如鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)燈樁具有施工工期長，鋼結(jié)構(gòu)單節(jié)質(zhì)量重不便安裝等），因此將高分子材料應(yīng)用到燈樁，按照燈樁航海保障要求研發(fā)出高分子燈樁成為當下業(yè)界的一個炙手可熱的項目。目前，高分子燈樁因其優(yōu)勢特點，較好的試用效果，越來越受到航海用戶的青睞。故現(xiàn)在市面上也出現(xiàn)越來越多各式各樣高分子材料燈樁。

廣州航標處作為珠江口航海保障事業(yè)的重要組成成員，大膽嘗試，積極試用各類新型材料燈樁，在建設(shè)和維護航海保障燈樁方面積累了豐富經(jīng)驗。近年來，也試用了三種高分子材料燈樁（圖1-3），以下稱“廠家A、廠家B及廠家C高分子燈樁”。

為了總結(jié)高分子材料燈樁的特點及建設(shè)經(jīng)驗等，本文對三種高分子材料燈樁從結(jié)構(gòu)、建設(shè)安裝、外觀、成本造價、后期維護等5個方面進行對比，并最后給出了應(yīng)用建議，以期為以后本單位建設(shè)高分子燈樁提供參考意見及與同行交流和討論。

1.三種高分子材料燈樁對比

為了對三種高分子材料燈樁進行綜合性對比，本文擬從結(jié)構(gòu)、建設(shè)安裝、外觀、成本造價、后期維護等5個方面著手，在此5個方面選取1～3項重要影響因素指標對5個方面進行了定性評價。

1.1結(jié)構(gòu)

廠家A高分子燈樁樁身為圓柱形，直徑0.8米，樁身分節(jié)制作，1米一節(jié)，樁身高度根據(jù)用戶需求定制。樁身內(nèi)骨為鋼套管，外緊貼高分子材料形成整體。上部平臺約2.2米，平臺護欄高度1米。高分子材料拉伸強度為32MPa。整個燈樁樁身結(jié)構(gòu)骨架為逐段通過螺栓連接呈整體，下部也是通過螺栓與預(yù)埋進混凝土的鋼板緊固。在抗風(fēng)方面，結(jié)構(gòu)抗風(fēng)等級可達17級。

廠家B高分子燈樁樁身亦為圓柱形，不同于廠家A高分子燈樁，其高分子材料外殼與樁身結(jié)構(gòu)骨架是分離的。其骨架結(jié)構(gòu)是分段鋼結(jié)構(gòu)通過螺栓連接而成，在外套以高分子外殼。樁身直徑有0.6M、0.8M、1.2M可選，樁身高度及平臺直徑均可定制。在抗風(fēng)方面，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有抗風(fēng)等級13和17級可選。高分子材料各項典型值（括號內(nèi)為測試標準）：拉伸強度18MPa（ISO527），斷裂伸長率600%（ISO527），沖擊強度25J/mm（ARM），阻燃等級HB級（UL-94）。

廠家C高分子燈樁樁身是由三根較細的高分子材料管形成一個三角形支柱，該種高分子燈樁將燈樁整體拆解成許多很小的元件，各個小部件通過螺栓連接。這種三管樁結(jié)構(gòu)分散和降低了正面受風(fēng)力，各元件通過水平和斜向連接，使結(jié)構(gòu)整體更穩(wěn)定。

通過以上分析，以風(fēng)力影響指標來評價結(jié)構(gòu)優(yōu)越性，三種高分子燈樁的受風(fēng)影響、結(jié)構(gòu)抗風(fēng)能力定性評價及廠家測試抗風(fēng)等級如表1、表2、表3所示。

1.2建設(shè)安裝

三種高分子燈樁的共同特點是樁身底部通過螺栓與預(yù)埋在混凝土中的鋼板連接緊固。對于上部樁身來說，三種結(jié)構(gòu)的形成，也都是通過螺栓將各部件組合。也就是說，三種結(jié)構(gòu)的組裝都是通過螺栓連接的方式。不同的是，三種結(jié)構(gòu)拆解成的元件大小不一樣，導(dǎo)致了運輸便利性及吊裝難易程度不一。因航標燈樁大于設(shè)置于偏僻的高點，運輸及安裝對于航標燈樁非常重要。因此，從建設(shè)安裝來對比三種結(jié)構(gòu)優(yōu)越性，本文著重從運輸便利性及吊裝難易來定性評價。

廠家A高分子燈樁樁身每節(jié)0.5M-1M，每節(jié)重量為30kg-153kg。一座6米燈樁主要元件清單如下：樁身6節(jié)，避雷針6件，電池箱1個，連接螺栓共121套（含連接樁身、平臺中心孔外圈、托板和平臺連接、電池箱與底座連接、銅排連接孔及太陽能支架、太陽能支架與平臺圍板連接、太陽能支架與平臺底板連接、避雷針與平臺底板連接）。

廠家B高分子燈樁為1米一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)骨架，重量達75kg。主體結(jié)構(gòu)Q345B鋼柱30個，外部燈柱316L鋼柱1個，Q345B結(jié)構(gòu)角鐵72個，Q345B掛爬梯角鐵8個，Q345B爬梯4個，316L維修平臺1個，316L護欄角鐵24個，不銹鋼護圈1個，滾塑罩6個。避雷針1個。

廠家C高分子燈樁元件最長不超過1M，每單件重量不超過15KG。304Q235管柱底盤法蘭3個，304管柱連接法蘭18個，304管柱加強筋連接法蘭36個， 4*40管柱加強角鋼（304）54個，連接管柱19個，固定支架122個，管柱連接桿及加強桿61根，支撐豎板9個，護欄板連接條及定位塊24個。燈樁柱1個，護欄板8塊，頂部平臺1塊。連接螺栓892個。

由此可見，就元件重量來說，浙江產(chǎn)品最輕，天津產(chǎn)品次之，山東最重。就元件數(shù)量來說，正好相反，即浙江產(chǎn)品最多，天津產(chǎn)品次之，山東最少。一般來說，元件重量越重，運輸越不方便。元件越多、越重，安裝起來越費時越復(fù)雜。

因此根據(jù)上述情況，定性評價三種高分子燈樁的運輸便利性及安裝難易如表4、表5所示。

1.3外觀

隨著社會發(fā)展，目前航標燈樁不僅要滿足航海保障的基本要求，在此基礎(chǔ)上也越來越講究燈樁的外形美觀了。因此，本文定性評價外觀這一方面，著重從航標效能影響（主要是顏色鮮明此方面）和美觀兩點著手。

廠家A高分子燈樁采用顏色一體成型工藝，顏色固化到制品內(nèi)部，避免了油漆脫落現(xiàn)象，具有高抗降解性，顏色持久。樁身為圓柱形，上平臺較大，有點上大下小的觀感。爬梯外置。

廠家B高分子燈樁也是采用新型進口原色材料滾塑一次成型，抗UV等級高，不褪色。樁身外形為圓柱形，從下部樁身過渡到上部平臺較緩和。爬梯內(nèi)置。

廠家C高分子燈樁原色亦是原料本色，不存在褪色脫落掉漆。結(jié)構(gòu)外形為三管支柱，形式新穎。爬梯在燈樁內(nèi)部。

根據(jù)上述情況，定性評價航標效能和外形美觀程度如表6、表7所示。

1.4成本造價

相對于一般的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)燈樁，高分子燈樁的成本造價相對較低些。高分子燈樁的成本造價包括兩部分，一部分為燈樁采購價，一部分為建設(shè)安裝費用。就建設(shè)安裝費用來說，高分子燈樁需要施工鋼筋混凝土基礎(chǔ)，并將與燈樁樁身底部連接的預(yù)埋件預(yù)埋進基礎(chǔ)中。其次，制作腳手架安裝好上部樁身。根據(jù)實際施工經(jīng)驗，三種高分子燈樁建設(shè)安裝費用相近，根據(jù)工作復(fù)雜程度約在22-35萬之間。就燈樁采購價來說，目前三種高分子燈樁采購價亦相近，均在13-20萬之間。

1.5后期維護

對于航標燈樁而言，后期維護也很重要。它關(guān)系到在較長一段時間燈樁能發(fā)揮其應(yīng)有的航標效能。后期維護內(nèi)容主要包括確保樁身顏色鮮明、燈器正常發(fā)光。對于樁身顏色問題，主要涉及到高分子材料的抗腐蝕性及耐久性。對于燈器正常發(fā)光，航標管理者需定期巡檢，確保太陽能板充放電正常，由此主要涉及到巡檢的安全性。因此，為了評價三種高分子燈樁后期維護的便利性，本文主要對比使用年限及定性評價巡檢安全便利性兩個方面。

對于三種高分子材料的特性，前已于外觀評價時述及，均在抗腐蝕及耐久性方面較好?，F(xiàn)僅根據(jù)廠家提供的數(shù)據(jù)將使用年限對比如表8。

對于定性評價巡檢的安全便利性，本文主要根據(jù)爬梯的設(shè)置情況來做粗略定性對比。

廠家A高分子燈樁，爬梯置于樁身外，設(shè)護圈。

廠家B高分子燈樁，爬梯內(nèi)置于樁體內(nèi)，但由于樁體全密封，上平臺過程中感受不良。

廠家C高分子燈樁，爬梯設(shè)置在三根支管樁之間，與廠家B高分子燈樁相較而言，同是內(nèi)置但因非封閉，但上平臺過程感受略好，見表9。

2.應(yīng)用建議

通過上述對三種高分子燈樁在結(jié)構(gòu)、建設(shè)安裝、外觀、成本造價、后期維護等5個方面的對比情況分析，本文試圖給出三種高分子燈樁在這些方面的詳細特征及優(yōu)劣勢，以供在航標燈樁建設(shè)過程中如何選擇高分子燈樁時做參考。本文亦總結(jié)提出幾點就如何選擇高分子燈樁及如何做好建設(shè)安裝工作的粗淺建議：

（1）當燈樁建設(shè)點選在海中礁石時，礁石往往水位淺，考慮用小船或快艇運輸燈樁和材料的情況較多，且礁石工作面狹小，若單個高分子材料燈樁元件重量過重需要吊裝時，則優(yōu)先宜采用廠家C高分子燈樁。若廠家A高分子燈樁單節(jié)質(zhì)量較輕時亦可選用。

（2）當燈樁建設(shè)點選在較陡峭的偏僻山坡上時，建筑材料和燈樁材料無法通過車輛運輸時，優(yōu)先宜采用廠家C高分子燈樁。

（3）當燈樁建設(shè)點選在一般沿海岸上且對航標效能及美觀度要求較高時，若陸上運輸條件尚可，優(yōu)先考慮廠家B高分子燈樁。

（4）三種高分子燈樁的結(jié)構(gòu)均通過螺栓連接，因燈樁往往處于沿海強腐蝕環(huán)境下，裸露的連接螺栓及其他金屬配件應(yīng)做好防腐措施。

（5）燈樁在風(fēng)力作用下最大受剪力的位置在燈樁底部，高分子燈樁應(yīng)做好基礎(chǔ)建設(shè)，確保燈樁底部與預(yù)埋件緊固連接。在建設(shè)選點時，宜選擇土質(zhì)較好的位置和堅固礁石上，不宜選在沙灘。

必須指出的是，燈樁建設(shè)需因時因地因條件制宜，限于筆者水平及對高分子燈樁的認識有限，尚有許多考慮不周之處，懇請同行指正交流。

3.思考與討論

高分子燈樁因其抗腐蝕能力強、安裝便利、質(zhì)量相對較輕、價格便宜等特點，近幾年來在航標領(lǐng)域越來越受到行業(yè)用戶的認可，但亦存在其固有的劣勢。

① 相較于鋼筋混凝土燈樁可按照設(shè)計者意圖設(shè)計出各式各樣建筑風(fēng)格和造型，高分子燈樁的造型是固定的。

② 在安裝方面，高分子燈樁是各元件通過螺栓連接組裝而成，零配件較多，特別像廠家C高分子燈樁，元件總數(shù)達356件，螺栓達幾百個，安裝較費時。

隨著高分子材料燈樁研發(fā)的深入，如果能按照采購者個性化需求，制造造型美觀各式各樣的燈樁樣式，并優(yōu)化簡化零配件及安裝，高分子燈樁在未來一段時間必將更受歡迎。