Куда двигаться дальше, для поиска причин аномалий в работе PHP, если всё сходится на SoapClient'е?
В нашем проекте с ZF2 фронтом и ZF2 бэком (сложившаяся терминология для отличения API на фронте и ядре),
есть метод автокомплита городов/отелей. Это один из десятков AJAX-методов, выкидывающий "на холодную" аномальные фокусы, типа 25 сек. ожидания запроса при 0.7 (если в один поток стучаться SOAPui) в ядро.
Тест по SOAPui:
А вот как выглядит профилирование запроса с фронта, при аномальном поведении системы: