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1桩径850mm五轴搅拌桩施工参数计算及施工要点中交隧道局（天津）第五工程有限公司蒋利生【摘要】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。本文主要介绍最新型的DKZ850-5型多轴钻孔机，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850mm五轴搅拌桩的优势。关键词：五轴搅拌桩施工参数施工要点优势1．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。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。图1-1DKZ850-5型多轴钻孔机22.DKZ850-5型多轴钻孔机目前，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。DKZ850-5型多轴钻孔机为靖江市金利泰工程机械有限公司研制的专利产品，也是SMW工法的最新专业机械。DKZ850-5型多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。DKZ850-5型多轴钻孔机主要技术参数见表2-1：表2-1DKZ850-5型多轴钻孔机主要技术参数序号技术指标名称技术参数1钻孔直径（mm）850×850×850×850×8502钻孔个数53钻孔中心距（mm）600×600×600×6004最大钻孔深度（m）285钻杆转速（Y/m）13.56钻杆直径（m）219图2-1DKZ850-5型多轴钻孔机钻头图37钻杆基本长度（m）3、6、78钻杆平均扭矩（KN.m）359主机动力（KN）220（110×2）10桩架导轨中心距钻杆中心（mm）96011桩架导轨中心距（mm）60012配套桩架不小于JB16013主机重量（kg）4800014配套浆管内径（mm）253.五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水泥浆配合比为1.5:1时施工参数计算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/L⑵、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x4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水泥浆配合比为2.0:1时施工参数计算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/L⑵、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5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5.1SMW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，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5-1三轴搅拌桩施工套钻示意图图5-2五轴搅拌桩施工套钻示意图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％。图5-3三轴搅拌桩一次加固面积6图5-4五轴搅拌桩一次加固面积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。6.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：《型钢水泥土搅拌墙技术规程》（试行）（DGJ08-116-2005J10608-2005）（2005.上海）地铁专家地铁专家☞☞