五轴水泥搅拌桩施工参数和工艺

1.前沿

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。目前，多轴搅拌桩主要以三轴搅拌桩为主，近年，为了更好发挥多轴搅拌桩的优点，克服其缺点，桩径650mm、850mm两种五轴搅拌桩应运而生。

2.五轴搅拌桩机械

目前，五轴搅拌桩桩径有650mm、850mm两种，配合大型全液压步履式钻孔机架使用。五轴钻孔机为国产产品，也是SMW工法的最新专业机械。五轴钻孔机主要特点是：钻杆五轴，施工较常规三轴机械理论效率提高100%；钻杆轴采用合金钢材质，垂直度好，经久耐用；六角接头加长，增加接触面，改进热处理工艺，使用寿命提高；引进国外先进技术，钻头改为二级三档，使之具有更快的钻进速度和良好的搅拌效果。

3.五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。

3.1 水泥浆配比为1.5:1

⑴水泥浆参数：(水泥密度取3t/m3)。水泥比重计算：ρ＝M/V：水灰比为：1.5时，ρ＝（1+1.5）/（1.5+1/3）＝1.36Kg/L

⑵每幅桩的水泥用量。每幅桩的水泥用量=搅拌桩的计算面积(2.4224m2)×有效桩长×土体密度（取1.8t/m3）×水泥掺入量。

⑶下沉速度、提升速度及浆液流量确定。现取长度为1米的水泥搅拌桩体为计算单元进行计算：搅拌桩计算面积取2.4224m2，即1米长度的计算单元的体积为2.4224m3。

掺入水泥量为：2.4224m3×1.8t/m3×20%=0.872t=872kg

根据水灰比为1.5:1得：水泥浆重量为2180kg

根据水泥浆比重为1.36Kg/L得，水泥浆体积为1603L

下沉速度取0.5m/min，提升速度取0.6m/min，设三台BW-250泵浆液流量X相同且在下沉和提升过程中不变，则有（（1m/0.5m/min）+（1m/0.6m/min））X=1603L/3，即X=146L/min，根据BW-250泵自身性能参数取145L/min。

3.2 水泥浆配比为2.0:1

⑴水泥浆参数：(水泥密度取3t/m3)水泥比重计算：ρ＝M/V：水灰比为：2.0时，ρ＝（1+2.0）/（2.0+1/3）＝1.286kg/L

⑵每幅桩的水泥用量：同3.1-⑵。

⑶下沉速度、提升速度及浆液流量确定。现取长度为1米的水泥搅拌桩体为计算单元进行计算：同3.1-⑶，掺入水泥量为：872kg

根据水灰比为2.0:1得：水泥浆重量为2616kg

根据水泥浆比重为1.286Kg/L得，水泥浆体积为2034L

下沉速度取0.3m/min，提升速度取0.75m/min，设三台BW-250泵浆液流量x相同且在下沉和提升过程中不变，则有（（1m/0.3m/min）+（1m/0.75m/min））x=2034L/3，即x=145L/min，根据BW-250泵自身性能参数取145L/min。

4．五轴水泥搅拌桩施工要点

⑴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。

⑵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‰。

⑶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。

⑷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。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。

⑸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。

5. 五轴水泥搅拌桩优势分析

5.1 SMW工法桩及止水帷幕

    SMW工法桩及止水帷幕施工目前仍以三轴搅拌桩居多，最常见的三轴搅拌桩直径有650、850，五轴搅拌桩直径有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。

5.2 重力式挡土墙及地基加固

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1.495m2，五轴搅拌桩(Φ650@450)一次施工面积为1.400m2，五轴搅拌桩(Φ850@600)一次施工面积为2.4224m2，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％。

5.3 其他方面

桩径850mm的五轴搅拌桩一次施工面积大，后台拌浆系统能力要求比桩径650mm的五轴搅拌桩及三轴搅拌桩大，施工时注意拌浆桶及存浆桶的选择。五轴搅拌桩钻机现配合大型全液压步履式钻孔机架使用，施工场地要求高。