浅议五轴搅拌桩施工优势

熊仁山,高阳,许峰,秦永军

摘要:目前,全国各地深基坑工程围护设计中多轴搅拌桩主要以三轴搅拌桩为主；三轴搅拌桩的缺点十分明显，如：施工时移动速度缓慢、机械及附属设施安装时间需要10d左右，而此机械及附属设施需要工作场地较大，所需水泥储存量大；同时用电量大，一台500Kw的变压器只能供应一台三轴搅拌机的运转；另外三轴的施工也需对地质情况进行考虑，仅适用于处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土土质。综合以上情况，一种适用于桩径650、850mm五轴搅拌桩机应运而生。本文主要介绍最新型的五轴钻孔机,五轴水泥搅拌桩施工参数计算及施工要点,并通过与其他形式的水泥搅拌桩比较,得出桩径650、850mm五轴搅拌桩的施工优势。

关键词:五轴搅拌桩；高效；水泥掺量

0 前言

多轴搅拌桩机已广泛应用于基坑围护结构工法桩、重力式挡土墙、止水帷幕、地基加固等施工。其具有对周围地层影响小、抗渗性好、施工噪音小、无振动、工期短、废土产生量少,无泥浆污染、大壁厚、大深度、适用土质范围广、技术经济指标好等优点，在我国建筑工程的发展在各个方面的建设都具有重要的意义。而其中的水泥土搅拌桩施工工艺是重要的组成部分，而且关系到整个工程的工程质量，水泥搅拌法是利用水泥，石灰、水、等材料作为固化剂的主要成分，通过特制的深层搅拌桩机械，将地基上的土与固化剂等材料强制搅拌，使之硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土，其机理明确，且相对其他工艺施工效率较高。

1 项目概况

上海览海西南骨科医院项目地处上海闵行区华漕镇新虹桥国际医学中心33-09地块内，基坑面积约21011㎡，基坑深度13.55m；其中地下二层区域基坑总面积为19496m²,延长约为621m，东南角地下一层区域基坑面积为1515m²,延长米为118m。本工程汽车坡道共分为4个坡道，其中1#(C)坡道基坑面积为715 m²,延长米为145m;2#(B)汽车坡道基坑面积为232 m²,延长米为52m;3#(A)汽车坡道基坑面积为933 m²,延长米为91m;4#(D)汽车坡道基坑面积为943 m²,延长米为151m。本工程基坑普遍区域开挖面标高为-1.3m，基坑开挖深度为13.55m，±0.000相当于绝对标高+5.7000。地库底板厚度为800mm，贴边基础梁厚1200mm，垫层厚150mm。基坑东南侧有一地下一层下沉庭院区域，挖深9.55m。集水井深1.5m，电梯井深1.65~2.95m。本项目周边有A、B、C、D四个坡道，其中A、D坡道通往地下二层，C、B坡道通往地下一层，且四个坡道均在地下室施工至±0.000之后进行支护并开挖。

本基坑地库区域围护结构采用钻孔灌注桩结合单排三轴水泥土搅拌桩止水帷幕的形式，内部设置二/三道钢筋混凝土支撑。止水帷幕采用∅850@600三轴水泥土搅拌桩，采取套接一孔的方式，三轴水泥土搅拌桩水泥掺量为20%，与普遍侧钻孔灌注桩净距为200mm。坑内采用800@600高压旋喷桩加固。1#汽车坡道普遍采用钻孔灌注桩结合单排三轴水泥土搅拌桩止水帷幕的形式，内部设置二道水平支撑；浅部采用三轴水泥土搅拌重力坝的形式。2#汽车坡道采用三轴水泥土搅拌重力坝的形式。3#、4#汽车坡道普遍采用钻孔灌注桩结合单排三轴水泥土搅拌桩止水帷幕的形式，内部设置一~三道水平支撑；浅部采用三轴水泥土搅拌（或高压旋喷桩）重力坝的形式。

结合本工程基坑设计情况，项目专业技术人员进行了详细的深化设计，最终在设计、建设、监理单位的同意下将三轴搅拌桩止水帷幕修改为五轴搅拌桩施工。

2 五轴水泥搅拌桩施工要点

2.1五轴水泥搅拌桩施工参数计算

五轴水泥搅拌桩施工中一般采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥,水灰比为1.5~2.0,水泥掺量20%,每立方米搅拌土的水泥掺量为360kg。土体加固后,搅拌桩28天龄期无侧限抗压强度≥0.8Mpa。现就水泥浆配合比为1.5:1及2.0:1两种情况,分别进行对应的施工参数计算。

2.2五轴水泥搅拌桩施工工艺

施工流程：

图1：五轴搅拌桩施工流程图

（1）开机前必须探明和清除一切地下障碍物,须回填土的部位,必须分层回填夯实,以确保桩的质量。

（2）桩机行使路轨和轨枕不得下沉,桩机垂直偏差不大于2‰,以确保搅拌桩垂直偏差<3‰。

（3）严格控制水灰比,水泥浆过滤后倒入集料桶中,随后不断的搅拌,防止水泥离析,压浆连续进行,不可中断。

（4）下沉提升速度及注浆量的控制搅拌头下沉速度、提升速度及注浆泵的泵量按计算结果控制,不间断的进行供浆。根据施工参数计算可知,下钻、提升速度应与注浆泵的泵量相对应,不得随意更改。钻机在钻进和提升全过程中,保持螺旋杆匀速转动,匀速下沉提升,通过控制下钻和提升的速度均匀一致,使水泥土搅拌桩在初凝前达到充分搅拌,水泥与土能充分拌和,确保搅拌桩的质量。施工过程中必须均匀、连续的注入拌制好的水泥浆液,钻杆提升完毕时,设计水泥浆液全部注完,搅拌桩施工结束。

（5）搅拌桩施工前应做工艺性试桩,如下沉提升速度受地质情况影响不能满足施工前确定的施工参数要求,则必须根据试桩数据对施工参数进行调整。

（6）在搅拌桩桩底部分需重复搅拌注浆后提升,直到提升至离设计顶标高50cm处再关闭注浆泵。

图2：五轴搅拌桩施工图

3 五轴水泥搅拌桩优势分析

3.1 五轴搅拌桩在SMW工法桩及止水帷幕中应用

SMW工法桩及止水帷幕施工目前仍以三轴搅拌桩居多,常见的三轴搅拌桩直径有650、850、1000三种,五轴搅拌桩直径有650、850两种桩径。850mm的五轴搅拌桩的出现,使五轴搅拌桩适用的基坑深度加深,扩大的五轴搅拌桩的施工范围。另外、五轴搅拌桩比三轴搅拌桩一次施工长度长,减少搅拌桩套钻桩个数,可以加快围护施工进度、减少水泥用量,降低产生冷缝的可能,850mm的五轴搅拌在工期、材料成本、减少堵漏成本等方面具有明显的优点和不可比拟的综合优势。

图3：三轴搅拌桩施工套钻示意图

图4：五轴搅拌桩施工套钻示意图

3.2 五轴搅拌桩在重力式挡土墙及地基加固中应用

重力式挡土墙及地基加固施工,三轴搅拌桩(Φ850@600)一次施工面积为1.495㎡,五轴搅拌桩(Φ650@450)一次施工面积为1.4㎡,五轴搅拌桩(Φ850@600)一次施工面积为2.4224㎡,可见桩径850mm五轴搅拌桩一次施工面积比桩径850mm三轴搅拌桩提高62%,比桩径650mm五轴搅拌桩提高73%。

3.3 五轴搅拌桩经济优势

以上海览海西南骨科医院新建项目为载体，项目采用五轴搅拌桩替代三轴搅拌桩后取得可观的经济效益，实现了施工单位与建设单位互利共赢。该项目止水帷幕施工优化后节约工期约10天，施工单位工期成本约2万元/天；节约水泥约120吨，共计节约成本242000元，为项目创效做出了巨大贡献。

4 结束语

桩径850mm五轴搅拌桩与三轴搅拌桩比较在SMW工法桩、止水帷幕、重力式挡土墙及地基加固施工方面具有很好的适用性、经济性,更好的发挥了多轴搅拌桩的优点,克服其缺点。

参考文献:

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