旋挖成孔施工工法,机械化程度高,劳动强度低,具有成孔效率高,地层适用性广,综合成本低的优点,因而在灌注桩施工中得到了广泛的应用。但旋挖钻机工作时,往往需要通过抖动钻斗来进行辅助排渣,从而产生巨大的噪音,令周边生活、工作的居民深受其扰,也给工程文明施工带来了巨大的挑战。为了解决旋挖施工的噪音问题,工程技术人员们做了大量的探索和尝试。
旋挖施工中主要噪音来源
旋挖钻机是利用伸缩钻杆传递扭矩并带动回转短螺旋钻头、钻斗或其他作业装置进行干、湿钻进、逐次取土(岩屑)、反复循环作业成孔的一种专用机械设备。
▲旋挖钻机进场施工
带有机械开合底板的捞砂斗,搭配不同的钻齿,是工地上最常见的旋挖钻具。该钻具在地下钻进过程中的噪音是很小的,但抖动钻斗排渣时却会发出巨大的噪音。
带有机械开合底板的捞砂斗排渣流程为:上提钻斗,当钻斗提出地面后,解锁机构压杆触碰到动力头下缘时被压下,锁扣动作,底板开启,排出斗内钻渣。当地层为黏性土时,渣土会黏在筒内,无法在重力作用下直接排出。这时通常的做法是通过正反快速转动钻杆,带动钻头快速抖动,从而将钻头内渣土排出。
▲捞砂斗结构示意图
旋挖钻机施工时的主要噪音就是源于这个过程,多台旋挖钻机同时作业时,现场抖动钻斗的声音更是会像响雷一样,此起彼伏,产生严重的噪音污染。
如何减小旋挖钻机施工中的噪音
从上面的分析我们可以得知,旋挖钻机施工中的噪音主要来源于抖动钻斗进行排渣的过程,如果能通过改进旋挖钻机的排渣方式,使渣土能更加顺畅的排出,不就可以从源头上减小排渣过程中产生的噪音问题吗?
中铁四局集团建筑工程有限公司和无锡市鑫良机械设备制造有限公司的发明专利“一种用于旋挖钻机钻孔灌注桩施工的静音排渣钻头”,就是从这一点出发,研发出了一种静音排渣钻头,并在无锡地铁4号线具区路车辆段旋挖施工中得到了成功应用。
▲静音排渣钻头专利图
该静音钻头排渣方式区别于传统的钻头抖土模式,通过传力杆和内部活塞、外部压盘连接,在钻头提升至孔外时,通过上部压盘推动传力杆,快速将孔内渣土推至钻筒外,整个过程安静迅速,不仅极大地降低了施工噪音,而且减缓了钻机机具损耗。
静音钻头是在现有的旋挖钻机钻头上进行改进,未改变原有的钻机操作方式,操作手可直接操作,无须重新培训学习;由于施工噪音小,即使在对噪音管控严格的区域,也可进行夜间施工,避免了噪音扰民的问题,加快了施工进度。