五轴深层搅拌桩技术

一、工艺介绍

      五轴深层搅拌桩是近年来基坑围护领域出现、推广的一种新工艺，其设计思想起源于双轴搅拌桩和三轴搅拌桩，但五轴搅拌桩在安全、质量、进度、经济性等方面均领先于原有工艺。五轴搅拌桩是一种五根钻杆同时搅拌水泥土成桩工艺，每根钻杆下部安装有12层叶片，并在叶片上、下端分别开有出浆孔。搅拌下沉时叶片下端出浆孔喷浆、搅拌提升时叶片上端出浆孔喷浆，且搅拌下沉、提升时五根钻杆同时喷浆，即“两喷两搅”工艺（如图示1）。

图示1

      目前基坑围护领域五轴搅拌桩桩径有700mm、800mm、850mm，种类比较丰富，基坑围护设计人员可根据不同围护类型及基坑安全等级选择相适应的桩径。五轴搅拌桩在基坑围护中适用于止水帷幕、基坑土体加固、内插H型钢时作为挡土结构（注：在施工过程中，将一定比例水泥浆液注入土体，通过搅拌机叶片与土体充分搅拌，待水泥达到一定程度后即可隔绝地下水径流并提升该部分土体强度，达到土体加固作用。由于水泥土搅拌桩属于刚性体结构，抗弯、抗剪性能不高，不能单独作为挡土结构，所以起挡土作用时需要插入强度高、塑性好的H型钢）。作为止水帷幕和挡土结构时，采用套接一孔方式施工，作为基坑土体加固时，采用搭接方式施工。

二、对比传统搅拌桩工艺。

      三轴搅拌桩施工时气孔喷气，将大量水泥浆冲出桩体，造成大量水泥浆液浪费，在高掺入量的情况下成桩的桩体强度很低。同时冲出桩体的泥浆在空中炸裂开，飞溅到周围十几米的距离，对施工场地内、外环境影响很大。五轴搅拌桩采用上、下孔轮流喷浆工艺可以取消三轴搅拌桩喷气的方式，很大程度上减少了翻浆量和泥浆外溅，这样可以节约3%~5%的水泥掺入量和减少置换土的量，并且减少了施工现场安全文明施工压力。

      双轴搅拌桩施工在钻杆底部一个部位喷浆，每根钻杆有两层叶片，虽然采用两喷三搅工艺，但与浆液混合后的土体被搅拌次数仍然很难保证。五轴搅拌桩工艺是在搅拌下沉时叶片下端出浆孔喷浆、搅拌提升时叶片上端出浆孔喷浆，保证了被搅拌土体与水泥浆液的搅拌次数，搅拌下沉、提升时五根钻杆同时喷浆，保证了浆液与土体混合的均匀性，从而提高了成桩质量。

      五轴搅拌桩采用与三轴搅拌桩相同的“两喷两搅”工艺，即下沉搅拌喷浆和提升搅拌喷浆，成桩速率与三轴搅拌桩相同，但五轴搅拌桩一次施工延米数是三轴搅拌桩的2倍以上，相同情况下可以节省一半的施工时间（见图示2）。

图示2

三、总结

(1)五轴搅拌桩工艺对比传统工艺三轴搅拌桩有四大优势：

1、安全文明

五轴搅拌桩工艺取消了喷气翻浆方式，在施工时对施工场地、邻近建筑物可以有效减少影响，对周边地下管线影响降低。

2、质量

五轴搅拌桩采用多层叶片搅拌土体、五根钻杆同时喷浆且上、下交替喷浆工艺，使同一层面混合了水泥浆液土体被搅拌次数增多，保证了成桩质量。采用套接一孔方式施工可以有效防止桩体下部开叉。

3、进度

五轴搅拌桩采用“两喷两搅”工艺使单桩施工时间减少，一次成桩延米数增多，可以节省约50%成桩时间。

例如：基坑周长1000m，采用桩径850mm三轴搅拌桩一次成桩1.2延米，每幅桩施工时间30分钟，该基坑三轴搅拌桩净施工总时间为1000m/1.2m×30分钟=25000分钟。若采用桩径850mm五轴搅拌桩施工，一次成桩2.4延米，每幅桩施工时间30分钟，该基坑五轴搅拌桩净施工总时间为1000m/2.4m×30分钟=12500分钟。

4、经济

五轴搅拌桩比三轴搅拌桩可以节省3%～5%的水泥掺量，且成桩产生的置换土量极少，节约了大量成本。

例如：某项目水泥土搅拌桩总方量10000m³，根据地质勘查报告土质为淤泥质粉质粘土。使用三轴搅拌桩施工时水泥掺量设计值为20%，水泥总量即为10000 m³×1.8T/m³×20%=3600T,若使用五轴搅拌桩施工时水泥掺量设计值15%，水泥总量即为10000 m³×1.8T/m³×15%=2700T，比三轴搅拌桩节约水泥900吨，假设P.O42.5水泥市场价400元/吨，即可节约成本36万元。三轴搅拌桩施工淤泥质粉质粘土土质置换量约为30%～50%，即产生置换土约为3000m³～5000 m³，目前市场置换土外运价为50元/ m³，置换土外运费用约为15～25万元，五轴搅拌桩施工淤泥质粉质粘土土质置换量约为5%～10%，即产生置换土约为500m³～1000 m³，置换土外运费用约为2.5～5万元。

(2)五轴搅拌桩对比传统工艺的弊端

五轴搅拌桩施工基坑加固，由于一次成桩加固土体面积比较大，在桩位平面布置时避开工程桩的难度比布置三轴搅拌桩大。