三种高分子材料灯桩的对比与应用建议

三种高分子材料灯桩的对比与应用建议作者：袁靖周来源：《珠江水运》2018年第07期摘要：针对广州航标处试用的三种高分子材料灯桩，根据试用经验，从结构、建设安装、外观、成本造价、后期维护等5个方面对三种高分子材料灯桩进行了对比分析。

在对比分析过程中，选取了相关的指标对三种高分子材料灯桩进行了定性评价及定量对比。

在此基础上，根据以往航标灯桩建设经验，给出了几点高分子灯桩采购及建设安装建议。

关键词：航标高分子灯桩航海保障建设近年来，随着航海保障事业的飞速发展，市面上研发出越来越多各式各样新型的航海保障航标灯桩。

从主材成分来分，目前在航海保障事业上应用较多的有钢筋混凝土、钢结构、玻璃钢、铝合金、高分子灯桩等。

高分子材料作为近年来一种新型的材料，其具有质量轻、耐久性好、抗腐蚀能力强、价格便宜等特点，广泛应用于各行业。

鉴于过往常采用的钢筋混凝土、钢结构、玻璃钢灯桩等各自存在一定局限性（如钢筋混凝土结构灯桩具有施工工期长，钢结构单节质量重不便安装等），因此将高分子材料应用到灯桩，按照灯桩航海保障要求研发出高分子灯桩成为当下业界的一个炙手可热的项目。

目前，高分子灯桩因其优势特点，较好的试用效果，越来越受到航海用户的青睐。

故现在市面上也出现越来越多各式各样高分子材料灯桩。

广州航标处作为珠江口航海保障事业的重要组成成员，大胆尝试，积极试用各类新型材料灯桩，在建设和维护航海保障灯桩方面积累了丰富经验。

近年来，也试用了三种高分子材料灯桩（图1-3），以下称“厂家A、厂家B及厂家C高分子灯桩”。

为了总结高分子材料灯桩的特点及建设经验等，本文对三种高分子材料灯桩从结构、建设安装、外观、成本造价、后期維护等5个方面进行对比，并最后给出了应用建议，以期为以后本单位建设高分子灯桩提供参考意见及与同行交流和讨论。

1.三种高分子材料灯桩对比为了对三种高分子材料灯桩进行综合性对比，本文拟从结构、建设安装、外观、成本造价、后期维护等5个方面着手，在此5个方面选取1～3项重要影响因素指标对5个方面进行了定性评价。

1.1结构厂家A高分子灯桩桩身为圆柱形，直径0.8米，桩身分节制作，1米一节，桩身高度根据用户需求定制。

桩身内骨为钢套管，外紧贴高分子材料形成整体。

上部平台约2.2米，平台护栏高度1米。

高分子材料拉伸强度为32MPa。

整个灯桩桩身结构骨架为逐段通过螺栓连接呈整体，下部也是通过螺栓与预埋进混凝土的钢板紧固。

在抗风方面，结构抗风等级可达17级。

厂家B高分子灯桩桩身亦为圆柱形，不同于厂家A高分子灯桩，其高分子材料外壳与桩身结构骨架是分离的。

其骨架结构是分段钢结构通过螺栓连接而成，在外套以高分子外壳。

桩身直径有0.6M、0.8M、1.2M可选，桩身高度及平台直径均可定制。

在抗风方面，产品结构有抗风等级13和17级可选。

高分子材料各项典型值（括号内为测试标准）：拉伸强度18MPa （ISO527），断裂伸长率600%（ISO527），冲击强度25J/mm（ARM），阻燃等级HB级（UL-94）。

厂家C高分子灯桩桩身是由三根较细的高分子材料管形成一个三角形支柱，该种高分子灯桩将灯桩整体拆解成许多很小的元件，各个小部件通过螺栓连接。

这种三管桩结构分散和降低了正面受风力，各元件通过水平和斜向连接，使结构整体更稳定。

通过以上分析，以风力影响指标来评价结构优越性，三种高分子灯桩的受风影响、结构抗风能力定性评价及厂家测试抗风等级如表1、表2、表3所示。

1.2建设安装三种高分子灯桩的共同特点是桩身底部通过螺栓与预埋在混凝土中的钢板连接紧固。

对于上部桩身来说，三种结构的形成，也都是通过螺栓将各部件组合。

也就是说，三种结构的组装都是通过螺栓连接的方式。

不同的是，三种结构拆解成的元件大小不一样，导致了运输便利性及吊装难易程度不一。

因航标灯桩大于设置于偏僻的高点，运输及安装对于航标灯桩非常重要。

因此，从建设安装来对比三种结构优越性，本文着重从运输便利性及吊装难易来定性评价。

厂家A高分子灯桩桩身每节0.5M-1M，每节重量为30kg-153kg。

一座6米灯桩主要元件清单如下：桩身6节，避雷针6件，电池箱1个，连接螺栓共121套（含连接桩身、平台中心孔外圈、托板和平台连接、电池箱与底座连接、铜排连接孔及太阳能支架、太阳能支架与平台围板连接、太阳能支架与平台底板连接、避雷针与平台底板连接）。

厂家B高分子灯桩为1米一节钢结构骨架，重量达75kg。

主体结构Q345B钢柱30个，外部灯柱316L钢柱1个，Q345B结构角铁72个，Q345B挂爬梯角铁8个，Q345B爬梯4个，316L维修平台1个，316L护栏角铁24个，不锈钢护圈1个，滚塑罩6个。

避雷针1个。

厂家C高分子灯桩元件最长不超过1M，每单件重量不超过15KG。

304Q235管柱底盘法兰3个，304管柱连接法兰18个，304管柱加强筋连接法兰36个， 4*40管柱加强角钢（304）54个，连接管柱19个，固定支架122个，管柱连接杆及加强杆61根，支撑竖板9个，护栏板连接条及定位块24个。

灯桩柱1个，护栏板8块，顶部平台1块。

连接螺栓892个。

由此可见，就元件重量来说，浙江产品最轻，天津产品次之，山东最重。

就元件数量来说，正好相反，即浙江产品最多，天津产品次之，山东最少。

一般来说，元件重量越重，运输越不方便。

元件越多、越重，安装起来越费时越复杂。

因此根据上述情况，定性评价三种高分子灯桩的运输便利性及安装难易如表4、表5所示。

1.3外观随着社会发展，目前航标灯桩不仅要满足航海保障的基本要求，在此基础上也越来越讲究灯桩的外形美观了。

因此，本文定性评价外观这一方面，着重从航标效能影响（主要是颜色鲜明此方面）和美观两点着手。

厂家A高分子灯桩采用颜色一体成型工艺，颜色固化到制品内部，避免了油漆脱落现象，具有高抗降解性，颜色持久。

桩身为圆柱形，上平台较大，有点上大下小的观感。

爬梯外置。

厂家B高分子灯桩也是采用新型进口原色材料滚塑一次成型，抗UV等级高，不褪色。

桩身外形为圆柱形，从下部桩身过渡到上部平台较缓和。

爬梯内置。

厂家C高分子灯桩原色亦是原料本色，不存在褪色脱落掉漆。

结构外形为三管支柱，形式新颖。

爬梯在灯桩内部。

根据上述情况，定性评价航标效能和外形美观程度如表6、表7所示。

1.4成本造价相对于一般的钢筋混凝土结构灯桩，高分子灯桩的成本造价相对较低些。

高分子灯桩的成本造价包括两部分，一部分为灯桩采购价，一部分为建设安装费用。

就建设安装费用来说，高分子灯桩需要施工钢筋混凝土基础，并将与灯桩桩身底部连接的预埋件预埋进基础中。

其次，制作脚手架安装好上部桩身。

根据实际施工经验，三种高分子灯桩建设安装费用相近，根据工作复杂程度约在22-35万之间。

就灯桩采购价来说，目前三种高分子灯桩采购价亦相近，均在13-20万之间。

1.5后期维护对于航标灯桩而言，后期维护也很重要。

它关系到在较长一段时间灯桩能发挥其应有的航标效能。

后期维护内容主要包括确保桩身颜色鲜明、灯器正常发光。

对于桩身颜色问题，主要涉及到高分子材料的抗腐蚀性及耐久性。

对于灯器正常发光，航标管理者需定期巡检，确保太阳能板充放电正常，由此主要涉及到巡检的安全性。

因此，为了评价三种高分子灯桩后期维护的便利性，本文主要对比使用年限及定性评价巡检安全便利性两个方面。

对于三种高分子材料的特性，前已于外观评价时述及，均在抗腐蚀及耐久性方面较好。

现仅根据厂家提供的数据将使用年限对比如表8。

对于定性评价巡检的安全便利性，本文主要根据爬梯的设置情况来做粗略定性对比。

厂家A高分子灯桩，爬梯置于桩身外，设护圈。

厂家B高分子灯桩，爬梯内置于桩体内，但由于桩体全密封，上平台过程中感受不良。

厂家C高分子灯桩，爬梯设置在三根支管桩之间，与厂家B高分子灯桩相较而言，同是内置但因非封闭，但上平台过程感受略好，见表9。

2.应用建议通过上述对三种高分子灯桩在结构、建设安装、外观、成本造价、后期维护等5个方面的对比情况分析，本文试图给出三种高分子灯桩在这些方面的详细特征及优劣势，以供在航标灯桩建设过程中如何选择高分子灯桩时做参考。

本文亦总结提出几点就如何选择高分子灯桩及如何做好建设安装工作的粗浅建议：（1）当灯桩建设点选在海中礁石时，礁石往往水位浅，考虑用小船或快艇運输灯桩和材料的情况较多，且礁石工作面狭小，若单个高分子材料灯桩元件重量过重需要吊装时，则优先宜采用厂家C高分子灯桩。

若厂家A高分子灯桩单节质量较轻时亦可选用。

（2）当灯桩建设点选在较陡峭的偏僻山坡上时，建筑材料和灯桩材料无法通过车辆运输时，优先宜采用厂家C高分子灯桩。

（3）当灯桩建设点选在一般沿海岸上且对航标效能及美观度要求较高时，若陆上运输条件尚可，优先考虑厂家B高分子灯桩。

（4）三种高分子灯桩的结构均通过螺栓连接，因灯桩往往处于沿海强腐蚀环境下，裸露的连接螺栓及其他金属配件应做好防腐措施。

（5）灯桩在风力作用下最大受剪力的位置在灯桩底部，高分子灯桩应做好基础建设，确保灯桩底部与预埋件紧固连接。

在建设选点时，宜选择土质较好的位置和坚固礁石上，不宜选在沙滩。

必须指出的是，灯桩建设需因时因地因条件制宜，限于笔者水平及对高分子灯桩的认识有限，尚有许多考虑不周之处，恳请同行指正交流。

3.思考与讨论高分子灯桩因其抗腐蚀能力强、安装便利、质量相对较轻、价格便宜等特点，近几年来在航标领域越来越受到行业用户的认可，但亦存在其固有的劣势。

①相较于钢筋混凝土灯桩可按照设计者意图设计出各式各样建筑风格和造型，高分子灯桩的造型是固定的。

②在安装方面，高分子灯桩是各元件通过螺栓连接组装而成，零配件较多，特别像厂家C高分子灯桩，元件总数达356件，螺栓达几百个，安装较费时。

随着高分子材料灯桩研发的深入，如果能按照采购者个性化需求，制造造型美观各式各样的灯桩样式，并优化简化零配件及安装，高分子灯桩在未来一段时间必将更受欢迎。