<b>关键词</b>：旋挖钻机 静音钻头 排渣 降噪 文明施工 <b>一、创新背景</b> <b>1.1基本情况</b><br> 无锡地铁4号线具区路车辆段位于具区路、震泽路、南湖大道和贡湖大道所夹地块内，工程东侧紧邻水乡苑住宅小区，小区内住户较多，且多为老年人，对噪音十分敏感。 <h3 style="text-align: center"><b>图1 具区路车辆段鸟瞰图</b></h3> 具区路车辆段配套工程及基础工程有泥浆护壁钻孔桩4478根，钻孔桩工程概况见下表1。施工工期为7个月，任务重，工期紧。旋挖钻机在甩土过程中产生的噪音严重影响了小区居民的生活质量，居民投诉频繁，夜间10:00至次日凌晨6:00不可施工，不利于现场开展生产活动，拖慢了施工生产进度。 <b>1.2创新目的</b> 为了保证施工工作的顺利开展，减少施工噪音，保障工程周边居民的生活质量，达到文明施工标准，提高企业的社会形象，本工程针对现有的旋挖钻机钻头进行设计改进，自主研发出旋挖钻机静音钻头，运用到具区路车辆段工程的现场施工活动。该钻头通过推动排渣盘排土，从源头上解决了钻头甩土时产生的巨大噪音。 <h3 style="text-align: center"><b>图2 静音钻头发明专利申请 </b></h3> <h3 style="text-align: center"><b>图3 静音钻头专利图纸</b></h3> <b>二、核心技术</b> <b>2.1创新点</b> 传统的旋挖钻机钻头通过正反快速转动钻杆，带动钻头，将渣土甩出或者快速收放主缆绳，将钻头内渣土抖出。然而从施工来看，其缺陷主要有3点：1、长期抖动主缆绳，会加速缆绳老化速度；2、对于粘性土层，渣土很难甩出，反复甩土，耗时耗能，效率低下；3、快速转动钻杆会产生巨大噪音。本工程自主研发的静音钻头排渣方式区别于传统的钻头甩土模式，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，不仅减缓了钻机机具损耗，而且极大地降低了施工噪音，加快了施工生产进度，保障了小区居民的生活质量，提高了企业社会形象。 <h3 style="text-align: center"><b>图4 静音钻头工作流程图</b></h3> <b>2.2工装组成</b> 具区路车辆段自主研发的用于旋挖钻机钻孔灌注桩施工的静音排渣钻头，包括有钻筒、固定于钻筒顶端的方头上盘总成、固定于钻筒底端的左右钻板、设置于钻筒内部的排渣盘和多个传力杆、以及位于方头上盘总成正上方且为圆环形结构的压盘，方头上盘总成包括有上盘和固定于上盘上端面上的方头加强筋板，多个传力杆的顶端均穿过上盘与压盘固定连接，所述的多个传力杆的底端均与排渣盘固定连接，所述的左右钻板包括有下圈、左齿盘、右齿盘、多个分别固定于左齿盘和右齿盘上的截齿，所述的下圈的顶端与钻筒的底端固定连接，所述的左齿盘和右齿盘均为倾斜设置，左齿盘和右齿盘的顶端均固定于下圈的内壁上，且左齿盘和下圈的固定点与右齿盘和下圈的固定点径向对称，左齿盘和右齿盘的底部均为三角板状结构，左齿盘和右齿盘底端的尖角均斜向下朝向下圈的圆心，多个截齿分别固定于左齿盘和右齿盘底部的其中一侧边上，截齿均斜向下且左齿盘上截齿和右齿盘上截齿的朝向不同。 <h3 style="text-align: center"><b>图5 静音钻头爆炸图</b></h3> 钻筒的外壁上固定有多个弧形结构的耐磨条。<br> 所述的上盘上端面上固定有多个传力杆保护套，传力杆保护套的顶端均朝向压盘，多个传力杆保护套位于加强筋板的外周，多个传力杆的顶端顺次穿过上盘和传力杆保护套与压盘固定连接。<br> 左齿盘和右齿盘上的每个截齿均通过对应的截齿座固定于左齿盘或右齿盘上。<br> 钻筒的内壁上固定有多个三角限位板，且三角限位板均与上盘的下端面固定连接。<br> 钻筒的筒壁上周向均匀开口，用于降低下压阻力和排水。<br>方头加强筋板包括有四块筋板组成的方形管状结构的方头、四个位于方头外周且分别与方头拐角固定连接的外筋板和固定于方头顶端的四个L形抱箍，四个L形抱箍分别紧密连接于方头顶端的四个拐角处，方头和外筋板的底端均固定于上盘上，上盘上设置有与方头连通的方形开口。<br> 压盘和排渣盘上均设置有多个通孔，多个传力杆的顶端穿入压盘的多个通孔且与压盘焊接固定，多个传力杆的底端穿入排渣盘的多个通孔且与排渣盘焊接固定。<br> 压盘内圈设置有四个圆弧形缺口，压盘下压时便于方头加强筋板的四个L形抱箍穿过压盘。 <h3 style="text-align: center"><b>图6 方头上盘总成结构示意图 </b></h3> <h3 style="text-align: center"><b>图7 左右钻板仰视图</b></h3> <b>2.3工装应用</b> 本项目自主研发的静音排渣钻头主要包括有钻筒、固定于钻筒顶端的方头上盘总成、固定于钻筒底端的左右钻板、设置于钻筒内部的排渣盘和多个传力杆、以及位于方头上盘总成正上方且为圆环形结构的压盘, 多个传力杆的顶端均穿过方头上盘总成的上盘与压盘固定连接，多个传力杆的底端均与排渣盘固定连接，通过传力杆将压盘和排渣盘固定连接。 <h3 style="text-align: center"><b>图8 静音钻头排土实拍图</b></h3> 旋挖钻机将钻头提升至孔外时，钻杆上的圆盘下压压盘推动传力杆从而推动排渣盘，排渣盘下压，快速将钻筒内的渣土推至钻筒外。传统的旋挖钻头一次甩土时间平均为30s~120s，使用静音钻头排渣只需10s，排渣时间稳定快速安静。 <b>三、应用效果</b> 静音钻头在现有的旋挖钻机钻头上进行改进，不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；可应用于各种土层，应用范围广；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，避免扰民，加快工期进度。<br> 具区路车辆段工程共有直径700mm钻孔桩739根，直径800mm钻孔桩2454根，直径1000mm钻孔桩1285根；根据无锡市本地政策和所处地理位置限制，旋挖钻机可施工时间段为6:00-22:00，夜间22：00-6:00（次日）之间停止噪声较大作业；按照该作业时间，结合以往施工数据，直径700mm钻孔桩每日可成孔3根，直径800mm钻孔桩每日可成孔3.5根，直径1000mm钻孔桩每日可成孔1.5根。<br> 在机械设备数量相同情况下，使用静音钻头，灌注钻孔桩成孔时间平均节约45s/m，节约金额约为： <b>四、完成单位人员及联系方式</b><br> 完成单位：中铁四局集团建筑工程有限公司<br>完成人: 吴宁林，仰宗录，谢 义，王 曦，杨 航，李 冬，李云飞，陈 强，张梦佳，李 宣<br>联系人：张梦佳<br>联系方式：18811708528（手机）、1061544224（QQ）<br> <h3 style="text-align: center"><b>静音钻头排渣过程实拍</b></h3>