五轴水泥搅拌桩与传统水泥搅拌桩的对比分析

沈 丹

(上海城地岩土设计有限公司，上海 201517)

0 引言

水泥搅拌法是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌桩机械，在地基土中将土和固化剂(浆液状和粉体状)强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理—化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土，从而提高了加固土体的强度和压缩模量。

目前，在基坑围护结构、止水帷幕及地基加固施工中使用较多的水泥土搅拌技术主要为双轴水泥搅拌桩、三轴水泥搅拌桩和最新的五轴水泥搅拌桩。

1 各类型搅拌桩工艺特性

1.1 二轴搅拌桩工法

二轴搅拌桩是20 世纪80年代沿用至今的传统工法，具有以下优缺点:1)优点:a.搅拌桩布置形式灵活。b.单方造价较低。2)缺点:a.机架为井字架，走管式行走，稳定性差，工效低，劳动强度大。b.采用2 台37 kW 常规电机，启动动力不足，最深只能施工到18 m。c.搅拌钻头部分只有2 道叶片，搅拌均匀性差。d.“两喷三搅”工艺施工用时长，功效无法进一步提升。e.成一幅桩宽度仅为1.2 m，施工过程中可能出现冷缝的机率大，容易造成漏水现象。

1.2 三轴搅拌桩工艺

三轴搅拌桩是从日本引进主要配合施工劲性搅拌桩的施工工艺，具有以下优缺点:1)优点:a.桩体整体搅拌均匀;b.水泥土浆液流动性好，便于插入H 型钢等芯材;c.机架采用步履式或履带式，行走效率高，稳定性较好。2)缺点:a.为了获得良好的水泥土浆液流动性及桩体均匀性，三轴搅拌桩是以桩体的强度及单方造价为代价;b.三轴搅拌桩如遇砂性地层，浆液容易离析，造成漏水现象;c.三轴搅拌桩施工过程中产生大量置换土，体量约占整个施工方量的1/4～1/3。由于置换土中存在大量水泥浆液，总体为碱性，无法回归农田，造成大量污染。

1.3 五轴水泥土搅拌墙工法

1)工法具有以下特点: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，有效桩长达55 m;环保绿色，无置换土。2)工法施工工艺流程:场地平整→测量放线，开沟槽→桩机就位→桩机复测→启动自动送浆系统，送浆→启动钻机，掘进搅拌→开启集成计算系统监控成桩关键控制参数→掘进喷浆搅拌正转下沉喷浆70%至设计桩底标高→在设计桩底标高区间进行复搅→反转提升喷浆30%并搅拌→一组结束，移至第二组继续施工。

2 五轴水泥土搅拌墙与传统工法的对比分析

1)试验场地地质情况概况。试验场地位于上海市长宁区，东临福泉路，南临金浜路，西临A20 公路、北临新潮路的上海花园广场2号地块中(见图1)。

图1 试验场地位置示意图

工程设计±0.00 为绝对标高+4.70。场地自地表至钻探范围内所揭露的土层均为第四纪松散沉积物，按其成因可分为8 层，其中加固土层分布为第①1，②1，②3，④，⑤1层和第⑤2层。

整个场地在各拟建物下的土层在30.0 m 以上比较均匀，受古河道切割影响，在401 地块局部区域30.0 m～46.0 m 之间各土层变化较大。

2)五轴搅拌墙与三轴、二轴搅拌桩强度对比分析。五轴水泥土搅拌墙与三轴搅拌桩7 d，14 d，28 d 芯样平均强度对比见图2。

图2 五轴搅拌墙与三轴搅拌桩芯样平均强度对比

图3 五轴搅拌墙与二轴搅拌桩芯样平均强度对比

五轴水泥土搅拌墙与二轴搅拌桩7 d，14 d，28 d 芯样平均强度对比见图3。

3 功效的提升

由于五轴水泥土搅拌墙五根钻杆“一字形”布置及针对性施工工艺设计，使其较传统工法具有极大的功效优势。具体数据见表1，表2。

表1 能耗与效率的对比分析表

表2 五轴水泥土搅拌墙功效与传统工法对比表

4 结语

在同等工作环境下，五轴水泥土搅拌墙每天完成方量是二轴搅拌桩可完成工作量的7 倍～10 倍，是三轴搅拌桩可完成工作量的2 倍～3 倍;五轴水泥搅拌桩的桩芯强度也大大高于双轴和三轴水泥搅拌桩。由此可见，五轴水泥搅拌桩技术无论在施工的准确性、操作的便捷性、施工质量保证性、时间的高效性等方面都优越于双轴水泥搅拌桩和三轴水泥搅拌桩，未来五轴水泥搅拌桩将具有广阔的市场发展空间。

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