梅花断面桩技术的问题的提出及目的意义

  目前，国内钻孔灌注桩类型一般都是圆柱状，即桩断面为圆。钻孔灌注桩具布有施工方便、承载力高等待点，广泛应用于高层建筑、桥梁、码头等大型建筑物的基础…是一种前景广阔、潜力较大的基础施工技术。但是，钻孔灌注桩与碎石桩、沉管桩、琵预制桩等其他类型桩基础相比，最大的缺憾是造价高、工人劳动强度大、效率低。
  为此，怎样发挥钻孔灌注桩的优势，进一步达到低耗、高效的目的，是摆在我们面前的一个新课题。
  随着基础工程技术的扩展和承载力的特殊要求，近年来出现了扩底桩、树根桩和小型圆柱桩，这些桩的所有截面全是圆形。根据钻孔桩的发展方向来看，主要是提高承载力和控制成本。但是，现在国内外桩类型较少，出现了一些设计不合理现象，即不能把握控制成本和提高承载力这一对矛盾，从而导致许多浪费现象。如：无论静载或动载的桩基础都设计成圆柱形桩，显然过于保守和浪费。
  所以，怎样把握矛盾的主要方面进行优化设计，对提高整体效益、保证工程质量和要求是设计、施工单位的共同责任和义务。对于梅花断面桩类型，国内外还没有资料介绍，国内曾有单位（天津）提出采用这种类型桩做基础，但当时没有这项技术和施工能力而放弃。为此，根据发展趋势和国内外现状，结合众多施工单位的实际情况研究开发这项技术，将具有广阔的前景和应用市场。
  众所周知，钻孔灌注桩孔的施工，一般采用大口径工程钻头（如刮刀一硬质合金、拼焊牙轮等）。由于国内泵量和钻具因素的限制，从而使破岩面积（体积）过大，造成孔底沉渣过多，重复破碎问题突出，直接反映到钻进效率低、钻头磨损快、成本高上。这些问题严重影响和制约着钻孔灌注桩技术的发展和进步。
  针对大口径硬岩破碎难题，我们于1995年选择了《梅花孔工艺在硬岩大口径工程中应用及多头钻具性能试验研究》的课题，并被定为1996～1997年度计划内科研项目。这一课题的主要目的是解决硬岩的岩石破碎问题。近一时期经过严格、认真、详细的调研和分析，我们认为：利用上述课题多头钻具的仅自转不公转的原理，在一些塑性地层（黏土、亚黏土等）中，改变传统钻孔灌注桩断面的类型也具有较大的现实意义和研究意义。
  （1）大量节约混凝土灌注量。由于截面为梅花状，不是圆状，相对来讲，比同样截面圆状面积（体积）减少。据理论计算，对于Φ800～Φ1500 mm桩径，每根桩可节约混凝土量1～6立方米。
  （2）增加了桩周边长度和侧面积，从而可增加摩擦力。
  （3）减少一次破岩面积（体积）和钻机的动力消耗。
  （4）与圆截面桩孔相比，破碎全部孔内岩层体积减少，从而可提高钻进效率。
  （5）综合效益可进一步提高。
  （6）填补这项技术的空白。
  所以，根据以上问题和已具备的设计思路进行该课题的研究，将会使钻孔灌注的施工技术和节约原材料得到进一步提高和完善，也是目前传统灌注桩类型的一个改革。