中铁十四局建筑工程有限公司 山东省济南市 250000
摘要：现阶段我国社会主义现代化建设的不断发展和建设之中，建筑设备也在不断地创新，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。本文主要介绍最新型的850mm五轴钻机，五轴水泥搅拌桩施工参数计算及施工要点，并通过与传统三轴水泥搅拌桩比较，得出五轴搅拌桩施工具有的高效、准确、便捷、广阔的发展前景等特性。
关键词：五轴水泥搅拌桩 创新 高效 广阔的发展前景
Comparative Analysis of five-axis stirring pile and three-axis stirring pile
Song Jing yang
China Railway 14th Bureau Construction Engineering Co. , Ltd, Jinan, Shandong , 250000
Abstract: This stage, with the continuous development and construction of China's socialist modernization, construction equipment is also constantly innovating. multi-axis mixing piles are mainly composed of three-axis mixing piles. In recent years, in order to give full play to the advantages of multi-axis mixing piles, to overcome its shortcomings, two kinds of five-axis mixing piles with diameter of 650mm and 850mm have come into being. This paper mainly introduces the calculation of construction parameters and construction key points of the new-type 850mm five-axis drilling rig and five-axis cement mixing pile, and compares it with the traditional three-axis cement mixing pile, it is concluded that the construction of five-axis mixing pile has the characteristics of high efficiency, accuracy, convenience and broad development prospect.
Key words: Five-axis cement mixing pile ;innovative ;efficient; broad prospects for development
1前言
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。
2工程简介
济阳新城时代广场项目位于山东省济南市济阳区济阳街道，规划用地面积32598平方米，东侧为经四路,西侧为规划经五路,南侧为城市主干道纬二路,北侧为实验小学和儒苑小区。总建筑面积151982.18平方米，其中地上建筑面积98099.94平方米，地下建筑面积53882.24平方米，主体三层以下为商业部分，A塔共计11层，B塔共计12层，C塔共计23层，本工程主体结构为剪力墙结构、部分为装配式，基础形式为桩基+条筏板基础、桩承台。
基坑东西长度约360m、南北宽度约86,基坑开挖深度约10.3-11.1m，基坑支护设计北侧采用灌注桩支护+三排预应力锚索,其余三侧为SMW工法桩+四排预应力锚索。支护桩桩径800mm，桩间距1.5米，桩顶设置冠梁，桩间施工一根高压旋喷桩，旋喷桩桩径1200mm，水泥土固体搭接宽度不小于250mm，旋喷桩水泥浆液的水灰比宜取0.9~1.1，不小于土天然质量的25%。SMW工法桩采用五轴水泥土搅拌桩内插型钢，搅拌桩采用标准连续方式施工，搭接形式为套接一孔法，搅拌桩直径850mm，搅拌桩搭接长度250mm，深度17m，水泥掺入比不小于20%，采用42.5普通硅酸盐水泥做固化剂。型钢按照插二跳一施工，采用HN700X300X13X24，一般位置长度为16m，主楼位置型钢长度为17m,搅拌桩桩顶设置冠梁。
地下水处理原则为“封闭截水帷幕止水，管井按需控制降水，适时回灌”。止水帷幕设计采用封闭的水泥土搅拌桩，灌注桩范围在灌注桩以外新增一排搅拌桩，SMW工法位置采用单排搅拌桩。
现场支护施工北侧采用三轴水泥土搅拌桩止水帷幕，其余三侧采用最新的五轴水泥搅拌桩内插型钢技术，发挥了很大的作用。
2两种搅拌桩特性对比
2.1搅拌桩机优缺点对比
2.1.1五轴搅拌桩机
五轴搅拌桩机是目前为止最先进施工的施工设备。具有以下优缺点：1）优点：周围地层影响小、抗渗好、施工噪音小、无振动、工期少、废土生产量少、无泥浆污染、适用土质范围广、桩体搅拌质量好，施工质量可视可控，施工速度快，整机功效高；施工机械自动化、智能化高、施工机械掘进能力强，有效桩长可达55m,环保绿色无置换土。
2.1.2三轴搅拌桩机
是长螺旋桩机的一种，同时有三个螺旋钻孔，施工时三条螺旋钻孔同时向下施工。具有以下优缺点：1）优点：与其他支护形式的桩相比，施工速度快，每幅成桩时间约30-40min（24h可完成60m左右）；成桩后止水效果显著；机械自动化控制，操作程序简单；人工投入少，施工成本低；并且三轴搅拌桩由于沟槽开挖完成后即可进行施工，现场不需要泥浆池，施工现场安全文明有保障。插入型钢后三轴搅拌桩既起到止水又起到支护作用；同时型钢可以回收利用。2）缺点：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。三轴的施工也需对地质情况进行考虑，适用于处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土土质。
2.2搅拌桩工艺对比
2.2.1五轴搅拌桩止水帷幕
五轴搅拌桩止水帷幕为水泥土搅拌桩，截面形式为三头Ø850@600，搅拌桩H700X300X13X24型钢。长度为17m，型钢形式为“插二跳一”。具体流程见下图：
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图三
使用五轴搅拌桩架+五轴搅拌钻机，按照二喷二搅施工工艺进行施工,连接采用整圆套打法的施工顺序：
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(1)场地平整
五轴搅拌机施工前，必须先平整场地。
现场施工区域内浅层埋设地下管线时，应做好标记，上铺设走道板及钢板后方可行走，如管线比较敏感，则应合理迁移。
场地平整的基本要求是在走道箱板或钢板铺垫条件下满足大型机械（搅拌桩机与50t吊机）带负荷行走。
(2)测量放线
根据建设单位提供的测量控制点、项目部设立二级控制网，测放五轴搅拌桩止水帷幕中心线以及沟槽内外边线，沟槽宽度1200mm，深度大于1000mm。在沟槽外侧1.2m设置桩位相对控制线（点），以便控制搅拌桩的准确与便利定位。（见图四）
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图四
(3)挖掘导槽，清理障碍
根据导槽控制边线，然后用挖土机开挖沟槽，沟槽宽度1.2m，深度不小于1m。
对于发现有老房屋基础或其他地下障碍物时，应挖除干净，如果需要开挖较深与较阔时，要用素土回填至地面，碾压结实后再重新开槽。
开挖沟槽时如遇地下管线，应插旗警示，合理安排桩位，管线位置作冷缝处理。
(4)桩机就位
搅拌桩机应平稳地就位，步履平行沟槽方向，搅拌护筒五点与桩位相对控制线（点）对齐，调整桩架垂直度。
正式搅拌前，施工质检人员用卷尺检查钻头底心与桩位相对控制线点的距离，偏差值应小于2cm。
(5)浆液制备
本工程后台水泥浆制备采用数控显示，搅拌桶尺寸约为直径2.05m，高度1m，制备过程中，制备前调试好系统显示，保证水泥液搅拌过程中不外撒，并保证水泥液搅拌质量，每桶加入定额的水后再按照水灰比加入相应质量的水泥。
止水帷幕五轴水泥搅拌桩采用PO42.5级普通硅酸盐水泥，桩身材料基本控制:水泥掺入量20％，水灰比为1.5,具体水泥浆水灰比\水泥掺入量等关键参数,根据现场五轴搅拌桩试桩情况由设计调整确定。
(6)注浆搅拌
本工程采用二搅二喷施工工艺，即五轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度。在桩底部分适当持续搅拌注浆，开挖面以上适当控制下沉速度及提升速度，做好每次成桩的原始记录。
拌与注浆施工时，应保证前台（搅拌）与后台（供浆）的密切配合，禁止断浆。
开始搅拌时，先喷浆，再搅拌钻进。如因故停浆，应在恢复压浆前将五轴搅拌机上抬或下沉0.5m后再注浆搅拌施工，以保证搅拌桩的连续性。
设计搅拌时间控制:下沉喷搅速度控制0.5~1.0m·min, 提升喷搅速度控制1.0~2.0m·min。
因故搁置超过2h以上的拌制浆液，应作为废浆处理。
搅拌桩施工时应严格控制搅拌桩架垂直度，以保证搅拌桩体的垂直度，要求垂直度控制在1%内。
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2.2.2三轴搅拌桩施工工艺
本工程止水帷幕为水泥土搅拌桩，截面形式为三头Ø650@450，水泥土搅拌桩采用二喷二搅方式施工，搭接形式为套接一孔法，具体流程见下图：
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图一
(1)场地处理
三轴搅拌机施工前，必须先进行场地平整，清除施工区域内的表层障碍物，素土回填夯实，路基承重荷载以能行走50t大吊车及步履式重型桩架为准。
(2)测量放线
根据建设单位提供的（G1、G2、G3）坐标基准点，按照设计图进行放样定位及高程引测工作，并做好永久及临时标志。放样定位后做好测量技术复核单，提请监理进行复核验收签证。确认无误后进行搅拌施工。
(3)开挖沟槽
根据基坑围护内边控制线，采用0.8m3挖土机开挖沟槽，并清除地下障碍物，沟槽尺寸如图示，开挖沟槽余土应及时处理，以保证三轴搅拌桩正常施工，并达到文明工地要求。
搅拌桩沟槽示意图
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图二
(4)三轴搅拌桩孔位定位
三轴搅拌桩三轴中心间距Ø650为900mm，根据这个尺寸用红漆划线定位。
(5)三轴搅拌桩桩施工顺序
三轴搅拌桩施工按下图顺序进行，其中阴影部分为重复套钻，保证墙体的连续性和接头的施工质量，该施工顺序一般适用于N值小于50的地基土，保证桩与桩之间充分搭接，以达到止水的作用。
跳槽式双孔全套复搅式连接：一般情况下均采用该种方式进行施工。
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施工顺序：1－2－3－4－5
单侧挤压式连接方式：对于围墙转角处或有施工间断时采用此连接。
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施工顺序：1－2－3－4－5
(6)桩机就位
由当班班长统一指挥，桩机就位，移动前看清上、下、左、右各方面的情况，发现障碍物应及时清除，桩机移动结束后认真检查定位情况并及时纠正。
桩机应平稳、平正，用经纬仪校直桩架在，然后装上吊锤控制垂直度。
三轴水泥搅拌桩桩位定位后再进行定位复核，偏差值应小于5cm。
(7)搅拌速度及注浆控制
(8)三轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度。根据设计要求和有关技术资料规定，下沉速度不大于1m/min，提升速度不大于2m/min，在桩底部分适当持续搅拌注浆，做好每次成桩的原始记录。
制备水泥浆液及浆液注入：在施工现场搭建拌浆施工平台，平台附近搭建50㎡水泥灌场地，在开机前应进行浆液的搅制，开钻前对拌浆工作人员做好交底工作。
(9)报表记录
施工过程中由专人负责记录，详细记录每根桩的下沉时间、提升时间、水泥用量等情况。及时填写当天施工的报表记录，隔天送交监理。
2.3搅拌桩施工要求对比
2.3.1五轴搅拌桩施工要求
(1)水泥土搅拌桩采用P.O42.5普通硅酸盐水泥, 水灰比1.5，水泥掺入比20%。被搅拌土体的体积按搅拌桩体截面面积与深度的乘积计算。搅拌桩28d无侧限抗压强度标准值不小于0.8MPa。
(2)施工时应保证水泥土能够充分搅拌混合均匀。桩施工时，不得冲水下沉，相邻两桩施工间隔不得超过18h。
(3)水泥土搅拌桩养护期不得少于28d，无侧限抗压强度qu>0.8Mpa时方可开挖基坑。
(4)五轴深层深搅桩与桩的搭接时间不得大于24h，若因故超时，搭接施工中必须放慢搅拌速度保证搭接质量。
(5)搅拌桩垂直度偏差不得大于1/200，水泥浆搅拌设备，水泥浆泵必须性能完好，且确保水泥浆不产生离析，具体见下表一：
2.3.2三轴搅拌桩施工要求
(1)采用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比不小于0.8，拌浆及注浆量以每钻的加固土体方量换算。
(2)注浆压力为1.5Mpa-2.5Mpa，以浆液输送能力控制。
(3)土体加固后，搅拌土体28d抗压强度≥1.0Mpa搅拌桩桩位偏差不超过50mm，桩径偏差不大于10mm，桩底标高偏差不超过±50mm垂直度偏差不大于1/200
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表一
3 搅拌桩施工难点解决方案（见表二）
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表二
4 两种搅拌桩经济特性与进度对比
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5结语
由此可见，深基坑工程是我国建筑工程之中的重要组成部分，而且在整个工程中占有重要的地位，在同等环境之中，最新的五轴搅拌桩比传统三轴搅拌桩在施工工艺中有效的改善了水泥搅拌桩的弊端，并在我国的深基坑工程中进行了应用，且取得了显著的效果，未来的五轴搅拌桩将有更大的市场前景。
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