五軸水泥土攪拌樁的特點及其監理控制要點

周維建（蘇州工業園區智宏工程管理咨詢有限公司， 江蘇 蘇州 215101）

1 五軸水泥土攪拌樁的特點

現場實踐對比分析表明，五軸水泥土攪拌樁（以下簡稱“五軸樁”）相對于三軸水泥土攪拌樁（以下簡稱“三軸樁”），在施工工藝、工效、材料使用、抗滲止水效果、電機功率、配套等方面具有以下特點。

（1）施工工藝流程相同。五軸樁在施工工藝流程上與三軸樁相同，具體如下：場地平整→測量放線→開溝槽、清理障礙→樁機就位、復測→啟動鉆機、噴氣送漿（水泥漿提前拌制并送至存漿桶）→下鉆噴漿攪拌（正轉下鉆噴漿 70% 至設計樁底標高）→在設計樁底標高 0.5 m～1.0 m區間內進行復攪→上提噴漿攪拌（反轉上提噴漿 30% 至設計樁頂標高）→一幅樁結束，樁機移位→施工下一樁。

（2）時間相同，工效提高 1 倍。五軸樁與三軸樁施工的下鉆及上提噴漿的速率相同，也就是說，施打一幅樁所花費的時間相同，但成樁的長度是三軸樁的 1 倍。以 850型攪拌樁為例，三軸樁一幅樁長為 1.2 m，而五軸樁一幅樁長為 2.4 m，成樁的長度是三軸樁的 1 倍，足見在打樁時間相同的情況下，五軸樁的打樁效率提高了一倍。換句話說，在總工程量相同的情況下，五軸樁的工期縮短了一半。由此可見，五軸樁施工不僅大大提高了施工效率，而且直接節省了人員、機械設備、材料等資源的投入；不僅降低了施工成本，而且保證了工程進度。

（3）速率相同，水泥節省近半。以江蘇省蘇州市某科技城 C 地塊項目為例，原設計圖紙為三軸攪拌樁止水帷幕，考慮到現場實際情況和施工進度要求，經各方商討決定，施工方案由三軸樁施工改為五軸樁施工，在相應的正轉下鉆噴漿速率（0.5 m/min～1.0 m/min）、反轉上提噴漿速率（1 m/min～2 m/min）和水灰比（1.2～1.5）等數據不變的情況下，水泥用量可由原設計的 20% 摻量調整為 13% 的摻量。以樁長為 12.5 m 的 850 型攪拌樁為例，分別計算兩種施工方案的水泥用量。原設計三軸樁的水泥用量＝樁長×20%×截面系數×土的密實度×幅數＝12.5×20%×1.495×1.8×2＝13.455 t，改為五軸樁的水泥用量＝樁長×13%×截面系數×土的密實度＝12.5×13%×2.4224×1.8＝7.086 t。由此可見，在同等距離、速率、水灰比的條件下，因水泥摻用量的減少而能節省6.369 t 水泥，幾乎節省了一半。

（4）更有效地降低了冷縫的出現概率。五軸樁與三軸樁一樣，都是跳槽復攪式施工，常見的為“套接一孔法”連接施工，即后施工的攪拌樁與先施工的攪拌樁有一孔重復攪拌搭接的施工方式。攪拌樁施工應有連續性，避免出現 24 h 的施工冷縫，若因特殊原因而造成施工冷縫，則按設計要求和施工方案進行冷縫補強處理。如上所述，五軸樁施打一幅樁要比三軸樁長 1 倍，使得套接連接點整體減少一半，有效地降低了冷縫的出現概率，充分保證了基坑圍護的成樁質量，從而減少了漏水現象，增強了基坑圍護止水的能力。

（5）設備用電功率大。以 850 型攪拌樁為例，三軸樁有 2 個動力頭，功率一般為 180 kW （90 kW×2），改成五軸樁后，有 3 個動力頭，功率一般為 330 kW（110 kW×3），空壓機也由原來的 75 kW 變為 110 kW。此外，五軸樁后臺其他設備用電加起來遠遠超出原計劃三軸的用電量。這就需要提前考慮配電箱（配電房）所承載的最大功率及電纜線的截面必須滿足五軸樁的施工用電需要。為此，監理必須通過理論計算和現場驗證，確認供電設施滿足五軸樁施工要求后方可允許施工，以免造成不必要的損失。

（6）對后臺配套設備的要求高。由于五軸樁對后臺設備拌漿能力的要求高于三軸樁，需要提前考慮拌漿桶、水泥罐的選擇應當滿足五軸樁輸漿量的需求，通過驗算選擇合適的配套設備。

（7）水泥需用量大。在同等時間的條件下，1 臺五軸樁要比 1 臺三軸樁的水泥需用量大得多。根據設計和規范要求，若停工間歇時間超過 24 h，應進行冷縫處理，因而要避免因水泥斷供而造成現場停工。這就需要現場材料員提前與水泥廠家協商，確定好水泥進場的時間；提前考慮運輸距離、線路堵車等路況事宜。

（8）管線協調作業需求高。五軸樁共有 5 根鉆桿，其中 2 根鉆桿（2 號鉆桿和 4 號鉆桿）與 1 臺空壓機連接噴氣，3 根鉆桿（1 號鉆桿、3 號鉆桿和 5 號鉆桿）分別與 3 臺輸漿泵連接噴漿，比三軸樁多 1 路輸漿管和 1 路供氣管。施工前需要按照 3 臺輸漿泵和 2 路供氣管線布置設備，應提前對由漿液制備機和漿液輸送管等組成的供漿系統進行調試，試運轉正常后方可進行五軸樁施工。施工時，需要兼顧和協調各管路的施工作業。

2 五軸水泥土攪拌樁的監理控制重點

2.1 事前控制

（1）對進場的材料和設備進行驗收檢查，經驗收合格后方可同意進場；對需要復試的材料，主要是水泥（散裝水泥 500 t 一批次），進行見證取樣送檢，經復試合格后方可同意使用。

（2）對進場擬使用的機械設備進行驗收檢查，核查質保資料是否齊全，是否滿足施工要求，待第三方檢測合格后方可同意使用；要求施工前做好對擬用設備的檢修和保養工作，不要等到施工期間發生故障后再去維修，以免停工間歇時間超過 24 h 和進行冷縫處理，從而影響施工進度和項目的總體計劃。

（3）對樁位放線進行復核，做到班組有自檢、項目有復檢、監理有復核，以確保樁位無誤。

（4）要求提前做好后勤保障工作，備好發電機、水泵等設備；做好對五軸樁（尤其是五軸樁后臺）施工人員的施工技術交底工作；施工前應按照 3 臺輸漿泵、2 路供氣管線確定施工參數，提前考慮兼顧各管路、管線的協調施工作業。

2.2 事中控制

（1）嚴控水泥用量。按設計和規范要求控制后臺水泥與水的配合比及攪拌時間。如上所述，以樁長為 12.5 m的 850 型攪拌樁為例，計算水泥用量為 7.086 t。按水灰比 1.5、水 900 kg、水泥 600 kg 計算后臺拌漿筒一次拌漿量，得出一幅長 12.5 m 的五軸樁需要拌制噴漿 12 次，監理旁站時應核查每幅樁的水泥用量是否與需要拌制噴漿的次數相對應。以當日施打的樁數計算當天水泥的總用量，核查與進場散裝水泥收料單上的數據是否對應，同時推算出下一批水泥的進場時間。

（2）嚴控噴漿速率。按設計要求，現場輸漿泵的送漿量應與下鉆噴漿速率（0.5 m/min～1 m/min）、上提噴漿速率（1 m/min～2 m/min）相匹配；勻速施打以保證攪拌樁中的水泥摻量，并且在設計樁底標高 0.5 m～1 m 區間內進行復攪。若后臺在攪拌輸送漿體時發生異常情況，應及時通知五軸樁施工人員暫停施打。對于因故擱置超過 2 h 以上的拌制水泥漿液,應作廢漿處理。在恢復噴漿前，應將五軸攪拌機頭提升或下鉆 0.5 m 后再進行噴漿攪拌施工。

（3）嚴控水灰比。按照設計要求，水灰比為1.2～1.5，現場施工按 1.5 的水灰比換算成水泥漿比重為1.37。監理應要求施工單位嚴格按照設計和規范要求控制水灰比，旁站時每個臺班都要檢查水泥漿比重。

（4）嚴控成樁質量。核查樁長的控制情況（允許偏差為 50 mm），計算每幅樁長，提前在五軸機鉆桿上噴上紅漆作為標記，若參照線與紅漆重合，則到達樁底標高。提前核查施工記錄單，及時復核樁位（允許偏差為 50 mm），尤其是不同樁長交接的部位，避免施打錯誤。核查樁機垂直度的控制情況（允許偏差為 1/200），五軸機身上自帶吊錘，再加 2 臺經緯儀觀測樁機立柱，實行雙重控制，以確保施打成型質量。核查應按設計和規范要求進行套打，重點關注轉角和不同樁長等部位。施工過程應盡量減少冷縫，當出現冷縫時，應按設計要求和施工方案進行處理；若遇有地下障礙物難以繼續施工，應及時下挖，排除障礙物，換填好土并壓實后方可繼續施工。

（5）做好安全文明施工。要求施工單位落實措施，控制好揚塵污染，現場按要求設置充裝散裝水泥的過水沉淀裝置，并做好防護工作，如用草皮覆蓋、定期清理沉淀池等。要求在五軸樁的施工范圍內拉設警戒線，在鉆桿前部設置防護設施，以減小泥漿的污染范圍；同時做好廢泥漿處理，不得讓其隨意流淌。加強臨時用電控制，現場配電箱及其他供電設備不得置于水中或者泥漿中；施工所用電纜線接頭要牢固且要絕緣，必須設有漏電保護開關；施工中，設專人負責監護電纜，若遇停電，應將各控制器旋轉歸零位，并切斷電源。

2.3 事后控制

要求施工單位落實成品保護、養護工作，五軸樁養護期不得少于 28 d。可采用鉆芯取樣，檢測五軸樁無側限抗壓強度，鉆孔取芯完成后的空隙應及時進行注漿填充處理。五軸樁無側限抗壓強度在標準值＞0.8 MPa 時方可開挖基坑施工，在未達到規定強度前，不得在樁頂堆載大方量的土，不得允許挖土機、推土機等大型機械設備在其上面行駛，以防造成斷樁等質量問題。

土方開挖期間，應安排專人指揮，現場盡量避免碰撞五軸樁的圍護結構，嚴禁損壞止水帷幕。監理人員應每天巡視檢查基坑周邊的環境變化情況，如地面裂縫，圍護結構位移變形等，做好危大工程的巡視檢查記錄。要求第三方基坑監測單位定期對基坑圍護、周邊建筑物、管路管線等進行監測，核查每期監測報告，若超出預警，應及時告知建設單位，啟動應急預案，采取相應措施進行防護。要求施工單位做好后勤保障工作，安排專人定期抽排基坑內積水（尤其是下雨期間），若發現基坑圍護結構有滲水現象，務必要排查原因，解決根本問題，以消除安全隱患。