CAD三维制图在高桩码头施工中的应用
——端承桩桩长验算
一、 前言
福州港罗源湾港区可门作业区10号、11号泊位码头及栈桥工程位于罗源湾南岸，与华电可门火电厂相邻，地处连江县坑园镇颜岐村蛇山附近。是福建省重点建设工程项目之一，项目的建成对促进海峡两岸经济交流具有十分重要的意义。
本工程包括两个泊位和两个栈桥，10号泊位为15万吨级散货卸船码头，11号泊位为5万吨级散货装船码头，年设计通过能力分别为1200万吨和600万吨。10号泊位码头长334m，宽31.5m； 11号泊位码头长266m，宽16m。码头采用钢管桩基础，上部结构采用正交梁板型式。1号栈桥长590.2m，宽14m；2号栈桥长459.9m，宽10m。 栈桥采用钢管桩和灌注桩基础，上部采用现浇横梁，安装预应力箱梁及现浇面层结构。
本工程造价3.67亿，合同工期15个月，建设单位为福建华电储运有限公司，设计单位为中交第四航务勘察设计院，监理单位为上海华申监理有限公司。
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本工程钢管桩最长92m，是目前国内高桩码头施工中最长桩。直径分别为1.0m和1.3m。由于本地区地质条件复杂，地质层自上而下分别为淤泥、粘土、粘型土混碎石 、角砾和花岗岩，淤泥层较厚，岩层变化剧烈，桩长变化较大，最短的设计桩长51m，最长的92m。在实际施工中，出现了桩长富裕长度较大、截桩现象较多的情况，造成了钢材的极大的浪费，也影响了工程质量和施工效率。
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基于这种情况，我们试用CAD三维制图的方法验算桩长，对制桩长度进行调整。经过一段时间的实际应用，该方法既能保证钢管桩的施工质量，又大大提高生产效率。
二、 桩长验算
该方法是根据本工程的地质勘察报告提供的钻孔数据，在CAD中画出持力层分布曲面，再按照设计桩长、桩顶标高、斜率和扭角等技术参数画出钢管桩，然后量出设计桩顶到岩面的距离，结合已沉桩的情况，依据实际经验，加上富裕量，得到较合理的桩长。
1、根据工程地质勘察报告提供的钻孔资料，画出持力层的分布曲面。
1.1 首先根据相应钻孔持力层的坐标，画出两条三维多段线，然后使用pedit样条曲线命令，对这两条三维多段线进行拟合，将拟合后的样条曲线作为曲面的两个边界，分别定义为a和b；然后使用直线命令，连接两条样条曲线两端，作为持力层曲面的另外两个边界，分别定义为c和d。这样就画出了曲面的四个边界线。
1.2 使用surftab1和surftab2命令，分别定义曲面内横、纵两个方向网格的数量，假设定义为f和k，然后使用edgesurf命令，分别选中四条边界线，画出以a、b、c、d为边界，纵、横两个方向网格数量分别为f和k的曲面。
1.3 由于桩基中存有斜桩，且两排钻孔之间的距离小于码头宽度，部分桩尖在所画持力层网格以外，需要对曲面向两侧进行适当延伸。延伸时，假设两排钻孔以外的持力层与相邻这排钻孔持力层分布情况相同。这样，所画持力层曲面则由三个曲面组成，在画钻孔两侧的持力层曲面时，需要将临近的多段线a和b分别向两侧沿指定路径平移，该路径端点为C点，其坐标按下式计算。
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X2?X1 X?X1?Y2?Y1Y?Y1?S1S2?S1（X1，Y1，Z1）、（X2，Y2，Z2）— 已知点A、B的坐标； （X，Y，Z2）— 平移点C的坐标（向B点所在多段线的外侧时，外延伸路径的端点坐标）；
S1、S2 — 线段AB和BC的长度。
2、依据设计桩顶坐标、桩长、斜率和扭角等技术参数，画出钢管桩桩尖的位置。
2.1使用cylinder命令画出钢管桩。首先输入桩顶圆心坐标（a，b，c），然后输入钢管桩的直径、长度，画出垂直于XOY平面的钢管桩，在输入钢管桩的长度时均按负值，表示圆柱的拉伸方向为Z轴负方向。
2.2使钢管桩按照斜率和扭角进行旋转。首先使用3dmode命令按照其斜率将钢管桩绕Y轴进行三维旋转。然后将钢管桩按照扭角旋转。将视角转换为俯视图，钢管桩将平行于X轴且垂直于Y轴方向，重复使用3dmode命令，按照设计扭角旋转钢管桩。在俯视图中，扭角所在的极坐标系中0度角，一般与X轴、Y轴有一定的夹角，故按照设计扭角旋转钢管桩时，需要进行角度转换。具体的转换公式如下：
γ=β-α
α—X轴正方向与极轴的夹角； β—钢管桩设计扭角；
γ—钢管桩旋转角度，＋表示逆时针方向旋转，－表示顺时
针方向旋转。
3、得出钢管桩长度
3.1 使用shademode命令，将钢管桩和岩面转换为线框形式。 3.2 以持力层所在的曲面为边界剖切钢管桩。选择slice命令，
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