Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.
CHƢƠNG III : MÁY VÀ THIẾT BỊ GIA CỐ NỀN MÓNG
§ 1. Khái niệm chung
I. Sự cần thiết của gia cố nền móng
Cấu tạo của nền đất ...
3. Theo hệ thống di chuyển
- Máy đóng cọc di chuyển trên ray
- Máy đóng cọc di chuyển bằng bánh xích
- Máy đóng cọc di chu...
III. Giá búa
1. Công dụng
Giá búa dùng để nâng, dựng và giữ cọc đúng vị trí thiết kế và đúng góc nghiêng cần thiết, giá lắ...
Năng lượng rơi tự do của búa nén hỗn hợp nhiên liệu trong buồng đốt tới áp suất và nhiệt độ cao
gây nổ, năng lượng nổ cùng...
Hình 3.2. Sơ sồ cấu tạo búa đóng cọc diesel loại ống dẫn
4. Nguyên lý hoạt động
Trên hình 3.2 là cấu tạo của búa nổ ống dẫ...
IV. Búa nổ loại cọc dẫn (Diesl Pile Hammer)
1 Phạm vi sử dụng
Dùng để đóng ống thép, cọc gỗ và cọc bê tông cốt thép loại n...
động và xilanh lên vị trí trên cùng. Dật dây cáp khởi động số 1, móc 3 trượt khỏi chốt 4, xilanh rơi
tự do theo dẫn hướng ...
q – Trọng lượng của cọc, [kN]
k – Hệ số an toàn, k≥6
Chú ý: Khi thi công đóng cọc để gia cố nền móng, thường biết trước lo...
diesel ống dẫn
6. Hiệu quả đóng cọc
Hiệu quả đóng cọc phụ thuộc vào nhiều yếu tố có tính chất khác nhau, nhưng nếu chỉ xét...
§ 4. Búa rung (Vibrating Hammers)
I. Khái niệm chung
Nguyên lý làm việc của búa rung là lợi dụng lực gây rung của đĩa lệch...
2. Búa rung nối mềm
Hình 3.6 Sơ đồ cấu tạo búa rung nối mềm
Đặc điểm
Lực rung lớn.
Cấu tạo phức tạp, hiệu suất thấp.
Có kh...
chạy vào động cơ làm các quả lệch tâm quay ngược chiều nhau (trục của các quả lệch tâm được gắn
trên một cặp bánh răng trụ...
§ 5. Máy ép cọc
I. Một số khái niệm
Cọc ép: là cọc được hạ bằng năng lượng tĩnh, không gây lên xung lực lên đầu cọc
Tải tr...
Hình 3.8 Sơ đồ cấu tạo máy ép ôm
1. Cọc bê tông cần ép
2. Xilanh thủy lực ép
3. Dẫn hướng cọc ép
4. Con trượt (dẫn hướng d...
Bước 1: Tập kết cọc, kiểm tra máy, chuẩn bị sẵn sàng các dụng cụ cần thiết để chuẩn bị ép cọc.
Di chuyển máy vào vị trí ép...
Bước 4: Di chuyển máy đến tim cọc khác, tiến hành ép tim cọc tiếp theo, lặp lại bước 1.
c. Chọn máy ép cọc
Chọn máy ép cọc...
Là giải pháp thay thế thi công cọc nhồi cho các tòa nhà thấp hơn 35 tầng, nơi có diện tích rộng
và mặt bằng tốt.
- Dùng để...
rãnh ở mặt trên; 16. Cáp khởi động.
b. Các công tác chuẩn bị ép cọc
Trước khi thi công ép cọc chúng ta cần phải tiến hành ...
Hình 3.10. Hình di chuyển khung giá ép.
Hình 3.11. Trình tự ép một đài cọc
d. Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng
 Ưu điểm
T...
§ 6. Thiết bị thi công cọc nhồi ( Earth Drilling Rigs)
I. Khái niệm chung
Những năm gần đây ở nước ta do nhu cầu xây dựng ...
9. Hạ lồng cốt thép
10. Lắp ống đổ bê tông
11. Làm sạch mùn khoan bằng khí nén
12, 13. Đổ bê tông theo phương pháp vữa dân...
Hình 3.13. Sơ đồ cấu tạo máy khoan xoắn ruột gà
b. Nguyên lý làm việc
Di chuyển máy đến vị trí làm việc
Điều khiển cụm dẫn...
Hình 3.14. Sơ đồ cấu tạo máy khoan với gầu xoay tròn.
b. Nguyên lý hoạt động
Điều khiển tời 2 làm việc theo chiều hạ cần k...
Bước 3+4: Đặt lồng cốt thép và đổ bê tông
theo phương pháp vữa dâng.
Bước 5: Lặp lại các bước 2 đến bước 3 cho đến
khi toà...
d. Nguyên lý làm việc
Khi làm việc tốc độ cuốn (nhả) cáp nâng hạ gầu và tốc độ cuốn (nhả) dây dẫn dầu thủy lực là
bằng nha...
Hình 3.16. Sơ đồ cấu tạo và sơ đồ mắc cáp của máy cắm bấc thấm.
b. Nguyên lý làm việc
Tang quấn cáp được dẫn động từ máy c...
CHƢƠNG IV. MÁY PHỤC VỤ CÔNG TÁC BÊTÔNG
§ 1. Khái niệm chung
I. Khái niệm bê tông
1. Định nghĩa
Bê tông là một loại đá nhân...
Dẻo 5 ÷ 8 0 ÷ 10
Rất dẻo 10 ÷ 12 -
Nhão 15 ÷ 18 -
II. Khái niệm bê tông cốt thép
1. Định nghĩa
Bê tông cốt thép là loại vậ...
§ 2. Máy trộn bêtông (Concrete mixer)
I. Công dụng và phân loại
1. Công dụng
Máy trộn bê tông dùng để trộn đều các thành p...
Hình 4.2. Các phương pháp đổ bê tông ra. a) Đỏ bằng cách lật úp thùng;
b) Đổ bằng máng; c) Đổ bằng cách nghiêng và quay th...
Hình 4.3. Sơ đồ cấu tạo máy trộn bê tông tự do
b. Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng.
 Ưu điểm
Loại này đổ bê tông ra rất n...
Hình 4.4. Cấu tạo máy trộn cưỡng bức kiểu roto làm việc theo chu kỳ
Trên hình 4.4 là hệ thống dẫn động của máy trộn cưỡng ...
kxl = 0,8 : đối với vữa.
nck – Số mẻ bê tông trộn được trong một giờ:
3600
ck
ck
n
t
tck – Thời gian một mẻ trộn: 1 2 3 4...
Di động (đặt trên xe di chuyển)
3. Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy bơm bê tông.
Chiều cao bơm: H (m)
Tầm xa bơm: L (m...
a. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc
Loại này có năng suất kỹ thuật Q = 5 ÷ 65 (m3
/h), cự ly bơm lên tới Lmax = 400 m, ...
miệng xy lanh bơm và tại chỗ nối van với đường ống dẫn. Đòi hỏi bê tông phải có độ sụt theo yêu
cầu, thành phần cốt liệu b...
Vận chuyển cự ly gần : xe làm nhiệm vụ vận chuyển là chính. Lượng bê tông đổ vào thùng
chiếm 75%÷80% dung tích thùng trộn....
6. Chọn số lượng vận chuyển xe bê tông
Để đảm bảo bơm bê tông liên tục, số lượng xe vận chuyển bê tông có thể chọn bằng cô...
§ 4. Máy đầm bêtông (Concrete Compactor)
I. Công dụng và phân loại
1. Công dụng
Dùng để đầm chặt bê tông sau khi đổ, loại ...
1.Động cơ; 2.Trục mềm; 3.Quả đầm; 4.Đế động cơ; 5.Công tắc điện.
Hình 4.9. Các phương án bố trí quả đầm
a) Lắc trong; b )L...
Hình 4.10. Đầm dùi trục cứng
a. Nguyên lý làm việc
Đặc điểm chủ yếu của loại này là động cơ và bộ phận gây rung đều được đ...
III. Máy đầm mặt
Thường có 3 loại máy đầm mặt: máy đầm bàn, máy đầm thước và máy đầm điện từ. Đầm điện
từ so với hai loại ...
Đầm bàn điện từ có nguyên tắc cấu tạo như một chuông điện. Gồm một cuộn cảm 3 với lõi sắt 2,
phần ứng là một tấm hút điện ...
CHƢƠNG V MÁY LÀM ĐẤT
§ 1. Khái niệm chung
I. Khái niệm về công tác đất
Công tác đất là công tác đầu tiên để đặt nền móng c...
- Lực cản đào Pd : Là cản cắt, tích đất và di chuyển phoi đất ra khỏi khối đất.
a. Xác định lực cản cắt đất thuần túy Pc t...
§ 2. Máy ủi đất (Bulldozer)
I. Công dụng và phân loại
1. Công dụng
Máy ủi đất thường là máy kéo có lắp thêm bộ phận ủi đất...
c. Theo hệ thống dẫn động
Máy ủi dẫn động thuỷ lực (được sử dụng phổ biến)
Máy ủi điều khiển cáp (loại cũ, hiện nay hầu nh...
Di chuyển máy tới vị trí làm việc.
Đào và tích đất trước bàn ủi: Điều khiển duỗi xy lanh 7 để hạ bàn ủi ấn sâu dao cắt vào...
+ Kiểu thủy lực: Được sử dụng rộng rãi vì tạo được lực ấn xuống đất một cách cưỡng bức, các xi
lanh thủy lực được bố trí t...
2. Phân loại
a. Theo dạng thiết bị làm việc
Máy đào gầu thuận (gầu ngửa)
Máy đào gầu nghịch (gầu sấp)
Máy đào gầu dây (gầu...
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Mxd (1)
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Mxd (1)

13,620 views

Published on

mxd

Published in: Education
  • Sex in your area is here: ♥♥♥ http://bit.ly/36cXjBY ♥♥♥
       Reply 
    Are you sure you want to  Yes  No
    Your message goes here
  • Dating for everyone is here: ❤❤❤ http://bit.ly/36cXjBY ❤❤❤
       Reply 
    Are you sure you want to  Yes  No
    Your message goes here

Mxd (1)

  1. 1. CHƢƠNG III : MÁY VÀ THIẾT BỊ GIA CỐ NỀN MÓNG § 1. Khái niệm chung I. Sự cần thiết của gia cố nền móng Cấu tạo của nền đất thường không đồng nhất và chỉ chịu được áp lực nhỏ, vì vậy trong lĩnh vực xây dựng cơ bản, khi xây dựng bất kì công trình nào dù đó là công trình dân dụng công nghiệp, công trình cầu đường hay cảng, đặc biệt là các công trình nhà cao tầng... đều phải gia cố trước khi xây dựng nhằm tăng khả năng chịu tải của nền móng. Chi phí để xử lý nền móng chiếm một tỷ lệ II. Các phương pháp gia cố nền móng Phương pháp đóng (hạ) cọc vào nền đất Phương pháp khoan tạo lỗ (khoan cọc nhồi) : tạo nên những lỗ cọc trong nền đất sau đó rót trực tiếp vật liệu (bê tông, bê tông cốt thép, cát …) vào những lỗ đó để tạo thành cọc Phương pháp làm giảm độ ẩm của nền đất : máy cắm bấc thấm 2. Cấu tạo chung của máy đóng hạ cọc I. Phân loại máy và thiết bị đóng cọc 1. Theo phương pháp hạ cọc  Máy đóng cọc va đập. - Búa rơi - Búa hơi: Loại đơn động, song động và hiệu động - Búa diesel: Loại cọc dẫn và ống dẫn - Búa thủy lực: Loại đơn động, song động và hiệu động  Máy đóng cọc bằng phương pháp rung (búa rung). - Rung tần số thấp (búa rung nối cứng) - Rung tần số cao (búa rung nối mềm), búa va rung  Máy ép cọc thủy lực. - Máy ép tải - Máy ép chặn - Máy ép ôm 2. Theo phương pháp chế tạo cọc tại chỗ (hay còn gọi là cọc nhồi, cọc barrette) - Máy khoan xoắn ruột gà - Máy khoan xoay dao động - Máy khoan xoay tròn dạng gầu xúc - Máy khoan gầu ngoặm (khoan vách) dùng để thi công cọc barrette và tường vây - Thiết bị ấn bấc thấm. + Bằng cơ khí + Bằng thủy lực
  2. 2. 3. Theo hệ thống di chuyển - Máy đóng cọc di chuyển trên ray - Máy đóng cọc di chuyển bằng bánh xích - Máy đóng cọc di chuyển trên phao II. Cấu tạo chung thiết bị đóng cọc. Hình 3.1. Cấu tạo chung của máy đóng cọc. Máy đóng cọc bao gồm những bộ phận chính sau đây. - Máy cơ sở: thường dùng cần trục xích hoặc máy đào 1 gầu, hoặc chỉ dùng toa quay lắp trên giá di chuyển bằng bánh sắt trên ray. - Giá búa: là hệ giàn không gian được cấu tạo từ những thanh thép ống và thép góc, dùng để dẫn hướng cho đầu búa trong quá trình đóng cọc và đôi khi dùng để đặt các thiết bị phụ kiện. Ta có thể điều chỉnh góc nghiêng của giá (thường khoảng 0 5 ) khi cần đóng cọc xiên. - Đầu búa: là một khối nặng chuyển động lên – xuống nhiều lần theo một kết cấu dẫn hướng đặc biệt và là bộ phận trực tiếp gây ra lực để đóng cọc: đầu búa rơi, búa diesel, búa rung, búa thuỷ lực, búa hơi nước. Chu kỳ làm việc của búa có hai bán chu kỳ: chuyển động chậm dần của búa từ dưới lên trên và chuyển động nhanh dần từ trên xuống dưới để đập và đầu cọc và truyền năng lượng cho cọc. - Các thiết bị phụ kiện: gồm có các tời nâng – hạ búa, nâng – hạ cọc, đối trọng giữ cho giá búa được ổn định, động cơ và hệ thống cung cấp khí nén, cấp điện...
  3. 3. III. Giá búa 1. Công dụng Giá búa dùng để nâng, dựng và giữ cọc đúng vị trí thiết kế và đúng góc nghiêng cần thiết, giá lắp búa lên cọc, dẫn hướng cho búa khi đóng cọc và di chuyển thiết bị đóng cọc trong phạm vi mặt bằng thi công. 2 . Các thông số chính của giá búa Sức nâng Q: trọng lượng tổng cộng của búa, mũ cọc và cọc Độ cao giá búa H: khoảng cách theo phương thẳng đứng từ mặt đất tới trục quay của ròng rọc trên đỉnh giá búa Tầm với R: khoảng cách từ tâm quay của giá búa tới trục thẳng đứng đi qua tim cọc Góc nghiêng dọc α và góc nghiêng ngang β của giá búa: góc giữa trục dọc của giá búa và đường thẳng đứng đi qua điểm hạ cọc trong hai mặt phẳng đứng đi qua điểm này. Các thông số trên và các thông số khác của giá búa đều có ghi trong hồ sơ các đặc tính kỹ thuật của giá búa. 3 Phân loại giá búa a. Theo công dụng: Giá búa được chia làm 3 nhóm. - Giá búa vạn năng: Có thể quay tròn 0 360 , thay đổi được tầm với R và các góc nghiêng α và β, trên giá búa có lắp búa để đóng cọc đứng và cọc nghiêng. - Giá búa nửa vạn năng: Có thể quay tròn 0 360 , thay đổi được tầm với R và các góc nghiêng α và β, nhưng trên giá búa chỉ lắp được búa đóng cọc đứng, không đóng được cọc nghiêng. - Giá búa đơn giản: Không quay được, không thay đổi được tầm với R và các góc nghiêng α và β, chỉ lắp được búa đóng cọc đứng. b. Theo khả năng di chuyển: Có ba loại giá búa. - Giá búa tĩnh tại: Là kiểu giá búa thô sơ nhất, đặt trên khung thép, chuyển vị trí bằng cách thủ công, chỉ dùng đóng cọc đứng. - Giá búa lưu động: Có cơ cấu di chuyển trên ray và cơ cấu quay, thay đổi được các thống số R, và các góc nghiêng α và β - Giá búa tự hành: Là giá búa vạn năng lắp trên giá xe chuyên dùng, di chuyển bằng bánh xích, hoặc giá búa vạn năng đặt trên máy kéo bánh xích hoặc máy xúc một gầu bánh xích. § 3. Búa Diesel - (Búa nổ) I. Đặc điểm chung Búa nổ là thành phần chính của loại máy đóng cọc mà trong đó giá búa và động cơ diesel được kết hợp với nhau thành một cụm máy thống nhất. Bản thân búa chính là một nửa động cơ diesel (hoặc là xilanh, hoặc là piston), còn nửa kia được lắp trên đầu cọc. Vào thời điểm búa rơi xuống đầu cọc thì hai nửa động cơ tạo thành buồng kín và một lượng dầu nhất định được bơm vào trong đó.
  4. 4. Năng lượng rơi tự do của búa nén hỗn hợp nhiên liệu trong buồng đốt tới áp suất và nhiệt độ cao gây nổ, năng lượng nổ cùng một lúc ấn cọc xuống đất và hất tung búa lên cao. Đến một độ cao nào đó búa dừng lại rồi rơi xuống... và cứ thế toàn bộ quá trình lặp lại từ đầu và diễn ra liên tục cho tới khi người điều khiển khóa van bơm dầu lại. II. Phân loại Búa nổ được chia làm hai loại chính Búa nổ cọc dẫn: có hai cọc dẫn hướng cho xilanh lên – xuống đúng vị trí của piston trên đầu cọc. Búa nổ ống dẫn: xilanh đặt trên đầu cọc, piston lên xuống trong lòng xilanh. III. Búa nổ ống dẫn 1 Phạm vi sử dụng. Dùng để đóng ống thép, cọc bê tông cốt thép loại vừa và nặng mcọc ≤ 13.000kg; Lcọc ≤ 25m, tiết diện cọc tới 45 x 45 cm). 2 Các thông số: - Trọng lượng búa: mxl = 500 ÷ 5.000 kg - Tỷ số nén: ε = 15 - Áp suất trong buồng khí nổ: p = 7 ÷ 8 Mpa - Hiệu suất búa: η = 0,6 ÷ 0,65 - Độ cao nhảy búa: Hmax = 2,8 ÷ 3 m - Tần số đóng cọc: f = 43 ÷ 55 ; l/phút 3. Sơ đồ cấu tạo
  5. 5. Hình 3.2. Sơ sồ cấu tạo búa đóng cọc diesel loại ống dẫn 4. Nguyên lý hoạt động Trên hình 3.2 là cấu tạo của búa nổ ống dẫn. Có phần va đập là piston – đầu búa số 2 trượt trong xi lanh dẫn hướng 3. Phần đế búa 7 nằm trong xilanh có lỗ lõm hình bán cầu (bát chứa dầu). Piston số 2 làm nhiệm vụ của đầu búa, phía trên có bộ phận bôi trơn tự động, phía dưới có phần lồi ra hình bán cầu tương ứng với phần lõm của bát chứa dầu số 10. Khi khởi động, cáp và lẫy khởi động 14 kéo và đưa đầu búa lên cao, sau đó thả cho piston 2 rơi tự do dọc theo xilanh. Khi piston đi xuống, ép vào lẫy bán nguyệt 12, đẩy piston của bơm dầu áp suất thấp đi xuống, phun dầu từ thùng dầu 4 được bơm vào xi lanh hòa trộn với không khí, chảy vào bát chứa dầu. Piston tiếp tục đi xuống che kín lỗ thoát khí 5 làm không khí bị nén tới áp suất và nhiệt độ cao. Khi phần lồi của piston 2 đập vào bát chứa dầu thì thực hiện đóng cọc lần một, đồng thời làm cho dầu bắn tung tóe, gặp không khí có áp suất và nhiệt độ cao, nó tự bốc cháy, sinh công đẩy piston lên cao, đồng thời một phần năng lượng sinh công tác dụng xuống đế búa, thực hiện đóng cọc lần hai. Khi piston đi lên, khí cháy trong xilanh được thoát ra ngoài qua ống xả 5, thực hiện quá trình trao đổi khí. Khi piston hết đà quán tính thì nó rơi tự do xuống và tiếp tục một chu kỳ làm việc mới, mỗi lần piston rơi là một lần cọc được đóng sâu vào trong nền đất. Quá trình làm việc của búa diesel loại ống dẫn được thể hiện trên hình 3.3 Hình 3.3. Quá trình làm việc của búa nổ (diesel) ống dẫn 1. Nâng búa; 2. Thả búa; 3. Đóng cọc và nén không khí; 4. Nổ và đẩy búa lên cao; 5. Trao đổi khí và tiếp tục chu kì mới.
  6. 6. IV. Búa nổ loại cọc dẫn (Diesl Pile Hammer) 1 Phạm vi sử dụng Dùng để đóng ống thép, cọc gỗ và cọc bê tông cốt thép loại nhẹ (mcọc ≤ 550kg) xuống nền đất mềm và đất trung bình. Dùng đóng cọc khi xây dựng các công trình thấp tầng, khu vực xa các khu dân cư, nơi làm việc của các cơ quan trường học. 2 Các thông số. - Trọng lượng búa: mxl = 140 ÷ 2.500 kg - Tỷ số nén: ε = 15 ÷ 32 - Áp suất trong buồng khí nổ: p = 6 ÷ 7 Mpa - Hiệu suất búa: η = 0,35 ÷ 0,40 - Độ cao nhảy búa: Hmax = 1 ÷ 2,6 m - Tần số đóng cọc: f = 50 ÷ 100, 1/phút 3 Sơ đồ cấu tạo. Hình 3.4. Sơ đồ cấu tạo búa đóng cọc diesel loại cọc dẫn 4 Nguyên lý hoạt động Có hai cọc dẫn hướng 8 liên kết với đế búa 14 được đúc liền với piston 15. Khối đáy piston tỳ lên đế búa và giá kẹp cọc 12. Xilanh 6 trượt dọc theo hai cọc dẫn hướng đồng thời làm nhiệm vụ đầu búa. Phía trên cọc là đòn gánh khởi động 2 có gắn móc khởi động 3 và cáp treo số 1. Khi thả cáp rơi xuống dọc theo hai cọc dẫn, móc 3 tự động móc vào chốt 4, sau đó nâng cả đòn gánh khởi
  7. 7. động và xilanh lên vị trí trên cùng. Dật dây cáp khởi động số 1, móc 3 trượt khỏi chốt 4, xilanh rơi tự do theo dẫn hướng của cọc dẫn chụp vào piston số 15 để đóng cọc và nén không khí trong buồng xilanh tới áp suất và nhiệt độ cao. Đồng thời chốt đánh dầu 7 đánh vào cần của piston bơm dầu cao áp 9, dầu được phun qua vòi phun 17 vào buồng xilanh dưới dạng sương mù, gặp nhiệt độ và áp suất cao tự bốc cháy (nổ) sinh ra áp lực đẩy piston đi lên. Khi hết đà quán tính, piston (đầu búa) lại rơi xuống tiếp tục nén khí, đóng cọc, nổ... Cứ như vậy, sau mỗi lần rơi xuống, cọc được đóng sâu xuống đất. V. Ƣu – nhƣợc điểm 1. Ưu điểm Kết cấu gọn nhẹ, làm việc độc lập, dễ vận chuyển, thao tác đơn giản Tính cơ động cao do không phụ thuộc vào nguồn điện, nguồn hơi Không đòi hỏi mặt bằng, có thể đóng trên nhiều địa hình, cạnh bờ sông, mép núi… 2. Nhược điểm Búa không nổ được khi đóng cọc ở nơi đất quá mềm (khi búa rơi xuống thì cọc tụt xuống ngay, không kịp nén nhiên liệu) Chỉ có 40 ÷ 50% động năng va đập được truyền xuống đầu cọc, còn 50 ÷ 60% động năng hao phí vào việc nén nhiên liệu Tần số đóng cọc chậm, nên hiệu quả đóng cọc thấp. Chỉ đóng được cọc ngắn và phù hợp với nền đất yếu. Sử dụng nhiên liệu đắt tiền (dầu diesel) Lực đóng cọc lớn nên đầu cọc hay bị vỡ - Phương pháp này gây ô nhiễm môi trường. Gây trấn động các công trình liền kề. VI. Tính chọn búa disel Tùy theo trọng lượng của búa và năng lượng xung kích do một nhát búa (sau một lần búa va chạm vào cọc hay một lần đóng cọc) sinh ra cũng như kích thước và khả năng chịu tải của cọc mà chọn loại búa xung kích nói chung và búa diesel nói riêng sao cho phù hợp với loại cọc cần đóng. 1. Xác định năng lượng xung kích do một nhát búa sinh ra sau một lần đóng 25A P (3.1) Trong đó: A – Năng lương xung kích do một nhát búa sinh ra, Nm P – Khả năng chịu tải giới hạn của cọc, kN, P = Pt/n Pt – Tải trọng tính toán lớn nhất mà cọc có thể chịu được n – Hệ số kể đến sự không đồng chất của nền đất, nơi cọc xuyên qua n=0,7÷0,8 2. Xác định khả năng chịu tải tính toán của cọc 2 [ . . . ( ) ]. 4 2 tP F L tg q k      , [KN] (3.2) Trong đó: ρ – Trọng lượng riêng của đất, nơi cọc xuyên qua, [kN/m³] F – Diện tích tiết diện ngang của cọc, [m²] L – Chiều dài cọc, [m] φ – Góc ma sát trong của đất, nơi cọc xuyên qua, [độ]
  8. 8. q – Trọng lượng của cọc, [kN] k – Hệ số an toàn, k≥6 Chú ý: Khi thi công đóng cọc để gia cố nền móng, thường biết trước loại đất, loại cọc cần đóng và đặc tính kỹ thuật của cọc. Theo công thức (3.2) ta xác định được khả năng chịu tải tính toán của cọc. Sau đó ta tính được P = Pt/n và theo điều kiện A ≥ 25.P ta xác định được năng lượng xung kích do búa sinh ra sau một nhát đóng. Dựa vào năng lượng này, tra các sổ tay búa diesel ta chọn được loại búa diesel phù hợp với loại cọc cần đóng và loại đất cần gia cố trên nền móng đó Sau khi chọn được loại búa diesel theo sổ tay, ta sẽ có trọng lượng phần động của búa (Q) và năng lượng xung kích do một nhát búa sinh ra hay công đóng cọc (Ađóng cọc). Dựa vào hai thông số này, ta sẽ xác định được chiều cao rơi hợp lý của búa. 3. Xác định chiều cao rơi hợp lý của búa: 2 max0,8 0,4.hl FL H H QE    , [m] (3.3) Trong đó: ζ – Ứng suất trong cọc hay cường độ chịu tải của cọc, [kN/m²] Q – Trọng lượng phần động của búa, [kN] Hmax – chiều cao rơi lớn nhất (hành trình làm việc lớn nhất) của búa, [m] L – Chiều dài của cọc, [m] E – Modun đàn hồi của cọc, [kN/m²] F – Diện tích tiết diện ngang của cọc, [m²] 4. Xác định vận tốc rơi tự do của búa 2. . hlv g H , [m/s] (3.4) Trong đó: g – Gia tốc trọng trường, [m/s²] Hhl – Chiều cao rơi hợp lý của búa, [m] 5. Xác định hệ số hiệu dụng của búa đóng cọc Sau khi chọn búa diesel theo năng lương xung kích, ta cần phải kiểm tra xem loại búa được chọn có phù hợp với loại cọc cần đóng hay không bằng cách dựa vào hệ số hiệu dụng k0 của búa theo điều kiện sau: 0 0max tQ q k k A    (3.5) Trong đó: Qt – Trọng lượng tổng thể của búa, [N] A – Năng lượng xung kích của búa đã chọn, [Nm] q – Trọng lượng của cọc và đệm cọc, [N] k0max – Hệ số hiệu dụng lớn nhất của búa, được chọn theo bảng sau Loại búa xung kích Loại cọc Gỗ, tre Thép BTCT Búa rơi được nâng hạ bằng tời 2,0 2,5 3,0 Búa hơi đơn động và búa diesel cọc dẫn 3,5 4,0 5,0 Búa hơi song động và búa 5,0 5,5 6,0
  9. 9. diesel ống dẫn 6. Hiệu quả đóng cọc Hiệu quả đóng cọc phụ thuộc vào nhiều yếu tố có tính chất khác nhau, nhưng nếu chỉ xét đến các thông số chính của quy trình công nghệ đóng cọc thì phụ thuộc vào ba yếu tố chính. Chỉ khi đảm bảo thảo mãn được ba yếu tố này thì quá trình đóng cọc mới diễn ra bình thường. Quan hệ giữa trọng lượng giữa búa và cọc: mbúa = (0,4÷2,0).mcọc , nếu búa quá nhẹ thì đóng cọc chậm, còn búa quá nặng sẽ làm hỏng đầu cọc, thậm chí gẫy cọc Vận tốc tức thời của búa khi đập vào đầu cọc: vbúa ≤ 6 m/s, vận tốc búa quá lớn sẽ làm vỡ đầu cọc Tần số đóng cọc: f ≥ 30 (1/phút), nếu f quá nhỏ thì cọc đã dừng hẳn lại trước khi bị đóng nhát tiếp theo và một phần năng lượng đáng kể của nhát búa bị hao phí vào việc khắc phục sức ỳ của cọc đứng yên. 7. Xác định quan hệ giữa trọng lượng búa và trọng lượng cọc bê tông cốt thép Theo kinh nghiệm, muốn đạt được hiệu quả hạ cọc cao thì tỷ số giữa trọng lượng phần động của búa (Q) và trọng lượng phần cọc (q) cần đóng phải thỏa mãn điều kiện sau. - Khi cọc có chiều dài L≥12m thì: (Q/q) ≥ 0,75 ÷ 1,0 - Khi cọc có chiều dài L<12m thì: (Q/q) ≥ 1,25 ÷ 1,5 Nếu không thỏa mãn điều kiện trên tức là trọng lượng búa quá nhẹ, dẫn đến hiệu quả hạ cọc sau một lần đóng sẽ giảm. Thời gian đóng cọc sẽ lâu, năng suất hạ cọc giảm, đồng thời ảnh hưởng đến tuổi thọ của búa. Trong thực tế thi công gia cố móng, theo kinh nghiệm cho thấy, khi dùng búa diesel đóng cọc sâu từ 10 đến 12m thường mất thời gian trung bình từ 20 đến 30 phút là hợp lý. Nếu thấy lâu hơn thì phải chọn loại búa khác có trọng lượng phần động lớn hơn.
  10. 10. § 4. Búa rung (Vibrating Hammers) I. Khái niệm chung Nguyên lý làm việc của búa rung là lợi dụng lực gây rung của đĩa lệch tâm hoặc trục lệch tâm sinh ra để truyền vào cọc. Khi bộ phận này làm việc, cọc dao động rất nhanh theo chiều dọc với tần số f = 400 ÷ 2.500 1/phút, biên độ A = 10 ÷ 35 mm, truyền dao động cho đất, làm phá hủy mối liên kết giữa các phần tử đất làm cho lực ma sát giữa cọc và đất giảm đi, đồng thời làm giảm lực kháng đầu cọc. Mặt khác do trọng lượng bản thân của cọc và búa sẽ làm cọc tự lún xuống đất nhanh gấp 2,5 ÷ 3 lần so với cách đóng cọc bằng phương pháp búa nổ. II. Phân loại Búa rung được chia thành 3 loại sau Búa rung tần số thấp (nối cứng) Búa rung tần số cao (nối mềm) Búa va rung 1. Búa rung nối cứng Hình 3.5. Sơ đồ cấu tạo búa rung nối cứng Đặc điểm Búa rung nối cứng có tần số dao động thấp f = 300÷700 1 ph và biên độ dao động A = 20÷35 mm Lực rung nhỏ. Cấu tạo đơn giản, hiệu suất cao.
  11. 11. 2. Búa rung nối mềm Hình 3.6 Sơ đồ cấu tạo búa rung nối mềm Đặc điểm Lực rung lớn. Cấu tạo phức tạp, hiệu suất thấp. Có khả năng gia tải trong quá trình làm việc. Động cơ được nối với bộ gây rung qua lò xo. Vì vậy trong quá trình làm việc động cơ giảm được ảnh hưởng có hại do bộ gây rung gây ra, giúp nâng cao tuổi thọ của động cơ. 3. Búa va rung Hình 3.7 Sơ đồ cấu tạo búa va rung Đặc điểm - Bộ gây rung được lắp trực tiếp trên hai đầu trục động cơ, ngoài lực gây rung còn tạo ra lực va đập giữa búa và đế búa III. Nguyên lý làm việc Búa rung được gắn lên đầu cọc bằng cần trục (thường là cần trục tự hành). Giá kẹp đầu trên của cọc có thể điều chỉnh khoảng cách giữa hai má bằng các bu lông dài cho vừa cỡ cọc. Khi cho điện
  12. 12. chạy vào động cơ làm các quả lệch tâm quay ngược chiều nhau (trục của các quả lệch tâm được gắn trên một cặp bánh răng trụ ăn khớp với nhau). Lực văng xuất hiện khi các quả lệch tâm hướng xuống dưới. Lực văng tổng hợp sẽ lần lượt ấn cọc bê tông cần đóng đi xuống liên tiếp và rất nhanh (các thông số f và A của từng loại búa đã nêu ở trên). Khi quay theo các chiều khác nhau các quả lệch tâm sẽ gây ra lực rung. 2 . . G F e g  , N (3.6) Trong đó: G – Trọng lượng quả lệch tâm, N g – Gia tốc trọng trường (≈ 9,81m/s²) . / 30n  - Vận tốc góc quả lệch tâm, s-1 n – Số vòng quay của quả lệch tâm trong một phút e – Độ lệch tâm, m Loại búa rung nối mềm nhờ có bốn lò xo nên đỡ hại động cơ tốt hơn so với loại búa rung nối cứng. Các lò xo này làm giảm biên độ A, nhưng lại tăng tần số rung f, kết quả là hiệu suất làm việc tốt hơn loại nối cứng. Loại va rung có hiệu quả cao nhất trong ba loại búa rung. Ở loại búa rung này các bánh gây văng được lắp trực tiếp trên trục của hai động cơ điện giống hệt nhau, nhưng quay ngược chiều nhau. Ngoài tác động rung, loại búa va rung còn sử dụng năng lượng của đầu búa với đe búa, cứ hai lần rung thì một lần đập. 4. Ưu – nhược điểm của búa rung  Ưu điểm Năng suất cao (trung bình gấp 3 lần búa nổ và búa hơi) Các thao tác đơn giản, thuận tiện hơn nhiều Không làm hư hại cọc (vỡ đầu cọc, gẫy cọc...) trong quá trình hạ cọc  Nhược điểm Không dùng ở những nơi đất quá cứng, quá dính Động cơ điện chóng hỏng do bị rung quá nhiều - Vẫn gây tiếng ồn, và ảnh hưởng của lực rung động đến các công trình xung quanh. Nên người ta thường đào rãnh để hạn chế ảnh hưởng của lực gây rung đến các công trình đó. 5. Phạm vi ứng dụng Búa rung cho hiệu quả hạ cọc cao nhất trong các phương pháp hạ cọc khi hạ cọc trên nền đất cát. - Búa rung nối cứng: Dùng để đóng ống bê tông cốt thép và cọc bê tông cốt thép có diện tích lớn và ngắn (≤ 12m) xuống nền đất mềm và ướt. - Búa rung nối mềm: Dùng để đóng ống thép và cọc bê tông cốt thép nhỏ và dài (tới 20m) xuống nền đất mềm. - Búa va rung: Dùng để đóng ống thép và cọc bê tông cốt thép các loại xuống đất cứng, đất dính.
  13. 13. § 5. Máy ép cọc I. Một số khái niệm Cọc ép: là cọc được hạ bằng năng lượng tĩnh, không gây lên xung lực lên đầu cọc Tải trọng thiết kế: là giá trị tải trọng do thiết kế dự tính tác dụng lên cọc Lực ép nhỏ nhất Pmin : là lực ép do nhà thiết kế quy định để đảm bảo tải trọng thiết kế lên cọc, thông thường Pmin = 150 ÷200% Pthiết kế Lực ép lớn nhất Pmax : là lực ép do nhà thiết kế quy định, không vượt quá sức chịu tải của vật liệu cọc; được tính toán theo kết quả xuyên tĩnh, Pmax = 200 ÷300% Pthiết kế II. Các yêu cầu kỹ thuật đối với đoạn cọc ép Cốt thép dọc của đoạn cọc phải hàn vào vành thép nối theo cả hai bên thép dọc và trên suốt chiều cao vành. Vành thép nối phải thẳng, không được cong vênh. Bề mặt ở hai đầu đoạn cọc nối phải tiếp xúc khít với nhau. Kích thước các bản mã phải đúng với thiết kế và phải ≥ 4mm. Trục của đoạn cọc được nối trùng với phương nén. Kiểm tra kích thước đường hàn so với thiết kế, đường hàn nối cọc phải có trên cả 4 mặt của cọc. Trên mỗi mặt cọc, chiều dài đường hàn không nhỏ hơn 10 cm. III. Yêu cầu kỹ thuật với thiết bị ép cọc Lực ép danh định lớn nhất của thiết bị không nhỏ hơn 1,4 lần lực ép lớn nhất. Pmax phải đạt yêu cầu theo quy định thiết kế. Lực nén của kích phải đảm bảo tác dụng dọc trục cọc khi ép đỉnh, không gây lực ngang khi ép. Chuyển động piston phải đều, và khống chế được tốc độ ép. Đồng hồ đo áp lực phải tương xứng với khoảng lực đo. Thiết bị ép cọc phải đảm bảo điều kiện để vận hành theo đúng quy định về an toàn lao động khi thi công. Giá trị đo áp lực lớn nhất của đồng hồ không vượt quá 2 lần áp lực đo khi ép cọc. Chỉ huy động từ 0,7 ÷ 0,8 khả năng làm việc tối đa của thiết bị ép cọc. IV. Các phƣơng pháp ép cọc 1 Ép ôm. ( Hydraulic Static Pile Driver) Lực ép được tác dụng từ hai bên hông cọc, do chấu ma sát tạo nên để ép cọc xuống. a. Sơ đồ cấu tạo
  14. 14. Hình 3.8 Sơ đồ cấu tạo máy ép ôm 1. Cọc bê tông cần ép 2. Xilanh thủy lực ép 3. Dẫn hướng cọc ép 4. Con trượt (dẫn hướng di động) 4.1 Vỏ con trượt ngoài 4.2 Khoang ngoài xilanh thủy lực ôm (4 xy lanh) đường lớn, nhưng hành trình nhỏ 4.3 Khoang trong xilanh thủy lực ôm 4.4 Tuy ô dẫn dầu thủy lực 5. Tải (đối trọng – counter weight) đối với các loại máy nhẹ thường là các cục bê tông, đối với những máy nặng thường là các cục gang dạng dấu móc, móc vào bàn máy để tăng độ ổn định. 6. Bàn máy (main body platform) kết cấu dạng thép hộp để chất tải và toàn bộ thiết bị đặt trên nó (cabin, cần trục…) 7. Xilanh thủy lực đỡ bàn máy (supporting leg) 8 chiếc, cần của nó chống vào trục của bánh sắt 8. Xilanh thủy lực di chuyển 8 chiếc, mỗi chân 2 chiếc, tác dụng ngược chiều nhau 9. cụm bánh sắt di chuyển 8 cụm, mỗi chân hai cụm 10. Ray di chuyển, mỗi chân 1 ray 11. Chân dài 2 chiếc (Long boat) 12. Chấu ôm, là một mặt phẳng có gờ để tăng ma sát. 13. Chân giữa (Short boat) có kết cấu gồm 2 mảnh, ở giữa có khớp trụ và khớp cầu để thuận tiện khi chúng ta quay máy. b. Các bước thi công ép cọc Lực ép được tác dụng từ hai bên hông cọc do chấu ma sát tạo nên để ép cọc xuống. Trong quá trình thi công, chúng ta điều chỉnh bệ máy ôm hết một đài móng để có thể ép tối đa số lượng cọc khi bệ máy cố định tại một chỗ, giảm số lần cẩu đối trọng. Trình tự các bước ép cọc.
  15. 15. Bước 1: Tập kết cọc, kiểm tra máy, chuẩn bị sẵn sàng các dụng cụ cần thiết để chuẩn bị ép cọc. Di chuyển máy vào vị trí ép, các xilanh thủy lực nâng hạ bàn máy 7 co ép hết hành trình để đưa bàn ép lên trên, đồng thời các chấu ôm 12 co hết cỡ để chờ cọc thả vào vị trí ép. Bước 2. Đưa đoạn cọc thứ nhất vào vị trí ép, điều chỉnh mũi cọc vào đúng vị trí đã xác định, chỉnh cọc theo hướng thẳng đứng. Dầu được bơm vào các khoang ngoài của xilanh thủy lực ôm, đẩy các chấu ôm kẹp chặt cọc trong suốt quá trình ép. Cọc được đưa xuống dưới lòng đất nhờ các xilanh thủy lực ép cọc 2. Hết một hành trình, các xilanh ép co lại giải phóng bề mặt giữa chấu ôm và cọc, các xilanh ép cọc 2 co lại hết hành trình để đưa toàn bộ hệ thống con trượt 4 đi lên, tiếp tục một hành trình mới. Bước 3: Tiến hành ép đoạn cọc thứ nhất đến cao độ -1,2 ÷ -1,4 m so mới mặt đất hiện trạng. Cẩu đoạn cọc thứ 2 vào giá ép, tỳ lên đoạn cọc 1 chỉnh hai đầu cọc khớp nhau và tiến hành hàn nối cọc. Cứ tiến hành ép đến đoạn thứ n cho đến khi đạt độ sâu và lực ép thiết kế cho phép.
  16. 16. Bước 4: Di chuyển máy đến tim cọc khác, tiến hành ép tim cọc tiếp theo, lặp lại bước 1. c. Chọn máy ép cọc Chọn máy ép cọc để đưa cọc xuống chiều sâu thiết kế, cọc phải qua các tầng địa chất khác nhau tùy theo điều kiện cụ thể của địa chất công trình. Muốn cho cọc qua được những địa tầng đó thì lực ép cọc phải đạt giá trị Pép ≥ K.Pc (3.7) Trong đó: Pép - Lực ép cần thiết để cọc đi sâu vào đất nền tới độ sâu thiết kế. K = 1,5÷2 - Hệ số phụ thuộc vào nền đất và tiết diện cọc Pc - Tổng sức kháng tức thời của nền đất, Pc = Pmũi + Pma sát Pmũi - Lực kháng đầu cọc Pma sát - Lực cản ma sát thân cọc Như vậy, để ép được cọc xuống chiều sâu thiết kế cần phải có một lực thắng được lực ma sát bên của cọc và phá vỡ cấu trúc của lớp đất dưới mũi cọc. Lực ép đó bằng trọng lượng bản thân cọc và lực ép bằng thủy lực (lực ép cọc chủ yếu do kích thủy lực tạo ra). d. Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng  Ưu điểm Máy có thể ép được nhiều loại cọc với các tiết diện khác nhau, cọc vuông 0,4x0,4 ÷ 0,6x0,6 (m), cọc tròn ∅ = 0,4÷0,6 (m), cọc thép chữ H ... Tỷ lệ đóng cọc và chất lượng đóng cọc cao, giảm nhiều chi phí sản xuất. Không gây chấn động các công trình liền kề, thân thiện với môi trường. Có thể tự di chuyển trong công trường nên cho năng suất cao hơn máy ép chặn. Có thể ép được cọc dài.  Nhược điểm Cấu tạo cồng kềnh, đòi hỏi mặt bằng tương đối lý tưởng. Không ép được sát vào các công trình liền kề.  Phạm vi sử dụng
  17. 17. Là giải pháp thay thế thi công cọc nhồi cho các tòa nhà thấp hơn 35 tầng, nơi có diện tích rộng và mặt bằng tốt. - Dùng để ép cừ các công trình ngầm, dùng để đào hầm (cừ bê tông) thay thế phương án thi công tường trong đất. 2. Ép đỉnh a. Sơ đồ cấu tạo Hình 3.9 Sơ đồ cấu tạo máy ép đỉnh 1. Cáp treo khung dẫn hướng di động; 2. Thanh chặn đầu cọc; 3. Cọc bê tông cần ép; 4. Khung dẫn hướng di động; 5. Khung dẫn hướng cố định; 6. Kích thủy lực 2 chiếc cấu tạo giống hệt nhau, thân được ghép với tai trên của khung dẫn hướng cố định, cần được ghép với tai dưới của khung dẫn hướng di động, nhờ vậy mà khung dẫn hướng di động có thể di chuyển tịnh tiến trong lòng của khung dẫn hướng cố định; 7. Khung chính kết cấu thép, dầm hộp, có 8. Khung phụ, được ghép với khung chính bằng các bu lông chữ T hoặc chữ U; 9. Con kê, có tác dụng giúp dẫn hướng ổn định và truyền toàn bộ tải trọng của đối trọng xuống đất; 10. Tải (đối trọng) là các cục bê tông xếp dọc, ngang trên hai đầu của khung chính. QĐT = (1,4÷1,6)Fmax; 11. Thùng dầu 12. Động cơ điện 13. Bơm dầu thủy lực 14. Ống dẫn dầu thủy lực. 15. Áp kế luôn luôn đặt vào đường ống dẫn ở khoang trên
  18. 18. rãnh ở mặt trên; 16. Cáp khởi động. b. Các công tác chuẩn bị ép cọc Trước khi thi công ép cọc chúng ta cần phải tiến hành kiểm định các đặc trưng kỹ thuật để đảm bảo chính xác trước và trong khi tiến hành ép cọc. - Lưu lượng dầu của máy bơm, V (lít/phút) - Áp lực bơm dầu lớn nhất Pmax, Pmin (kg/cm²) - Hành trình piston của kích thủy lực (cm) - Phiếu kiểm định đồng hồ đo áp lực dầu và các van chịu lực do cơ quan có thẩm quyền cấp. - Trước khi ép cọc đại trà, phải tiến hành ép để làm thí nghiệm nén tĩnh cọc tại những điểm có điều kiện địa chất tiêu biểu nhằm lựa chọn đúng đăn loại cọc, thiết bị thi công và điều chỉnh đồ án thiết kế, số lượng cọc cần kiểm tra với thí nghiệm nén tĩnh là 1% tổng số cọc ép nhưng không ít hơn 3 cọc. c. Các bước thi công ép cọc Bước 1: Dùng cần trục cẩu một đoạn cọc vào vị trí cần đóng. Đoạn cọc đầu tiên phải được lắp chính xác, phải cân chỉnh sao cho trục của cọc song song với đường trục của kích thủy lực và đi qua điểm định vị cọc, độ sai lệch không quá 1 cm. Đầu trên của cọc được gắn vào thanh chặn đầu cọc số 2 của khung dẫn hướng. Bước 2: Khi kích thủy lực duỗi hết cỡ, điều chỉnh áp lực dầu, những giây đầu tiên áp lực dầu tăng dần đều, đoạn cọc cắm sâu dần vào đất với vận tốc xuyên ≤ 1m/s nhờ sự di chuyển đi xuống của khung dẫn hướng di động 4 và thanh chặn đầu cọc 2. Trong quá trình ép dùng hai máy kinh vĩ đặt vuông góc với nhau để kiểm tra độ thẳng đứng của cọc lúc xuyên xuống. Nếu xác định cọc nghiêng thì dừng lại để điều chỉnh ngay. Bước 3: Khi đoạn cọc đầu tiên cách mặt đất khoảng 0,3 ÷ 0,5m thì tiến hành lắp đoạn cọc 2 (kiểm tra mặt hai đầu cọc, sửa chữa sao cho thật phẳng). Kiểm tra các chi tiết nối cọc, căn chỉnh để đường trục cọc 2 trùng với trục đoạn cọc 1, độ nghiêng ≤ 1%. Bước 4: Tiến hành các bước tương tự như trên và làm tương tu đối với các đoạn cọc tiếp theo cho đến khi đạt được độ sâu thiết kế yêu cầu. Bước 5: Sau khi ép xong toàn bộ cọc của công trình phải kiểm tra nén tĩnh cọc bằng cách thuê các cơ quan chuyên kiểm tra. Số cọc kiểm tra bằng 1% tổng số cọc công trình, nhưng không nhỏ hơn 3 cọc. Sau khi kiểm tra phải có kết quả đầy đủ về khả năng chịu tải, độ lún cho phép, nếu đạt yêu cầu có thể tiến hành đào móng để thi công bê tông đài.
  19. 19. Hình 3.10. Hình di chuyển khung giá ép. Hình 3.11. Trình tự ép một đài cọc d. Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng  Ưu điểm Toàn bộ lực ép do kích thủy lực gây ra được truyền trực tiếp lên đầu cọc, vì vậy khi qua các lớp đất có ma sát nội tương đối cao như á sét, sét dẻo cứng... lực ép có thể thắng lực ma sát để hạ cọc xuống sâu dễ dàng. Ép cọc êm, không gây ra tiếng ồn, không gây chấn động cho các công trình khác. Có thể dễ dàng kiểm tra chất lượng cọc ép.  Nhược điểm Cần phải có hai hệ khung giá (cố định và di động) với chiều cao tổng cộng của hai hệ khung này lớn hơn chiều dài một đoạn cọc. Ví dụ: nếu một đoạn cọc dài 6m thì khung giá phải có chiều cao từ 7÷8m mới có thể ép được cọc, nên chỉ hạ được cọc tương đối ngắn. Chiều dài một đoạn cọc phải được khống chế bởi chiều cao của giá ép trong khoảng 6÷8 (m). Không thi công được cọc có sức chịu tải lớn hoặc lớp đất xấu cọc phải xuyên qua quá dầy.  Phạm vi sử dụng Dùng gia cố nền móng cho nhà dân sinh, các công trình thấp tầng.
  20. 20. § 6. Thiết bị thi công cọc nhồi ( Earth Drilling Rigs) I. Khái niệm chung Những năm gần đây ở nước ta do nhu cầu xây dựng cầu và các công trình nhà cao tầng cũng như việc xây dựng trong các đô thị tăng cao. Việc gia cố nền móng bằng các loại búa gây ô nhiễm rất nhiều trong nội thành (tiếng ồn, khói thải của dầu diesel...), năng suất và hiệu quả không cao, cũng như không đóng được những cọc lớn. Vì vậy việc sử dụng cọc nhồi trở lên phổ biến. Nguyên lý làm cọc nhồi là tạo nên những lỗ cọc trong nền đất sau đó thả lồng cốt thép và rót trực tiếp vật liệu (bê tông) vào những lỗ đó để tạo thành cọc nhồi (bored pile).  Ưu điểm Mang lại hiểu quả kinh tế cao so với các phương pháp đóng (hạ) cọc thông thường như: Cọc được chế tạo tại chỗ, có kích thước và chiều dài tùy ý, không mất công nối cọc, cư cắt, vận chuyển cọc được chế tạo sẵn từ một nơi khác đến Việc thi công cọc nhồi được thực hiện ngay trên các máy khoan tạo lỗ nên tránh được lực xung kích làm ảnh hưởng đến môi trường và các công trình xung quanh. Cọc có sức chịu tải lớn và có thể thi công ở những nơi khó khăn nhất.  Nhược điểm Chi phí đầu tư lớn và khó kiểm tra chính xác chất lượng cọc sau khi thi công. II. Quy trình thi công cọc khoan nhồi mở rộng đáy bằng phƣơng pháp phản tuần hoàn Hình 3.12. Quy trình thi công khoan cọc nhồi 1. Xác định vị trí tâm cọc 2. Khoan tạo lỗ cho ống vách (đường kính ống vách > 10-20cm đường kính của cọc) 3. Hạ ống vách 4. Cấp dung dịch bentonite 5. Khoan đến độ sâu thiết kế 6. Lắp gầu khoan mở rộng đáy 7. Khoan mở rộng đáy lỗ khoan 8. Đo độ sâu của hố khoan
  21. 21. 9. Hạ lồng cốt thép 10. Lắp ống đổ bê tông 11. Làm sạch mùn khoan bằng khí nén 12, 13. Đổ bê tông theo phương pháp vữa dâng và thu hồi dung dịch bentonite. 14. Rút ống vách và hoàn thành cọc. III. Các dạng cọc khoan nhồi Cọc nhồi đơn giản: tiết diện hình trụ và không thay đổi trên suốt chiều sâu của cọc. Cọc nhồi mở rộng đáy: Cọc có tiết diện trụ khoan bình thường nhưng khi gần đến đáy thì dùng gầu đặc biệt để mở rộng đáy hố khoan, cũng có thể sử dụng một lượng nhỏ thuốc nổ để mở rộng đáy. Người ta cũng có thể mở rộng nhiều đợt bằng khoan hoặc dùng thuốc nổ trên suốt chiều dài thân cọc. Cọc được mở rộng đáy và cọc được mỏ rộng nhiều đợt ở thân cọc sẽ tăng sức chịu tải lớn hơn nhiều so với cọc thông thường. Cọc barrette: Đây là một loại cọc nhồi có tiết diện hình chữ nhật, chữ L, chữ I, chữ H thực chất là những bức tường sâu trong lòng đất bằng bê tông cốt thép. Cọc này có sức chịu tải lớn tối đa đên 6000T và rất ưu việt khi xây dựng những nhà có nhiều tầng hầm vì nó là tường cừ chống sập lở quanh nhà, vừa là tường cừ chống nước cho các tầng hầm. IV. Phân loại các thiết bị tạo lỗ cọc nhồi Hiện nay trên thế giới và Việt Nam sử dụng nhiều loại máy và thiết bị khoan tạo lỗ trong nền đất như: Máy khoan với gầu xoay tròn (dùng phổ biến nhất) + Máy khoan với cần dẫn hướng dạng dàn (lattice boom) + Máy khoan với cần dẫn hướng dạng hộp (mast) Máy khoan với thiết bị khoan kiểu guồng xoắn (máy khoan xoắn ruột gà) Máy khoan va đập kiểu gầu ngoạm để khoan lỗ cho cọc barette (thi công tường trong đất) Máy khoan kiểu rung – ép - Máy khoan bằng tia nước áp lực cao. V. Một số thiết bị tạo lỗ cọc nhồi phổ biến 1. Máy khoan xoắn ruột gà (Auger Drilling Rig) a. Sơ đồ cấu tạo
  22. 22. Hình 3.13. Sơ đồ cấu tạo máy khoan xoắn ruột gà b. Nguyên lý làm việc Di chuyển máy đến vị trí làm việc Điều khiển cụm dẫn động 9 gồm: động cơ điện hoặc thủy lực qua hộp giảm tốc làm quay mũi khoan 10 Mũi khoan 10 vừa xoay tròn vừa tiến sâu vào lòng đất theo bộ phận dẫn hướng 11. Mũi khoan 10 tiến hành cắt đất đồng thời đẩy bùn khoan lên dọc theo đường xoắn ốc của mũi khoan. c. Phạm vi sử dụng Công nghệ này chủ yếu dùng để khoan khô, phù hợp địa chất các vùng miền núi, nơi có mực nước ngầm thấp. Dùng để thi công các công trình nhỏ, đòi hỏi đường kính và chiều dài cọc không lớn lắm, do chiều dài của mũi khoan bị hạn chế. Phương pháp này tạo lỗ khô và thi công đẩy đất lên theo cách khoan xoắn nên không gây cản trở khi thi công và không gây tắc nghẽn khi khoan. Hạn chế lớn nhất của phương pháp này là mũi khoan khõ chế tạo và không thể khoan sâu, hiều dài cọc tối đa 30÷35 m, đường kinh lớn nhất của cọc là 600 mm. 2. Máy khoan với gầu xoay tròn (Rotary Drilling Rig) a. Sơ đồ cấu tạo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
  23. 23. Hình 3.14. Sơ đồ cấu tạo máy khoan với gầu xoay tròn. b. Nguyên lý hoạt động Điều khiển tời 2 làm việc theo chiều hạ cần kelly 11 và gầu khoan 16 xuống hố khoan Điều khiển động cơ (điện hay diesel) qua hộp giảm tốc của cụm dẫn động 13 làm quay cần kelly và gầu khoan 16. Răng gầu cắt đất và tích đất đầy vào gầu. Điều khiển tời nâng 2 để nâng cần kelly 11 và gầu khoan 16 đến vị trí xả đất. Mở chốt để đáy gầu xoay quanh khớp bản lề, mùn khoan được xả ra ngoài. Điều khiển quay gầu về vị trí hố khoan và bắt đầu chu kỳ làm việc mới. Chú ý: + Xi lanh 5 cho phép điều chỉnh độ nghiêng của giá dẫn hướng 8 khoảng 0 5 về cả hai phía khi cần thi công cọc nghiêng + Mọi hoạt động của máy được điều khiển trong cabin của máy cơ sở 1. 3. Máy khoan vách, làm cọc Barrette, tường vây ( Diaphragm Wall) a. Khái niệm về cọc barrette Cọc barrette thực chất là một loại cọc nhồi bê tông, nhưng khác cọc khoan nhồi về hình dạng, tiết diện và phương pháp tạo lỗ. Tiết diện cọc nhồi là hình tròn còn cọc barrette là hình chữ nhật, chữ I, chữ H... và được tạo lỗ bằng gầu ngoặm. Cọc barrette thường sử dụng máy khoan tường vách dạng răng được khoan đào bằng gầu ngoặm với lực kẹp rất lớn. Bề dày mặt tường vách có thể khoan từ 400 đến 1500mm. b. Quy trình thi công cọc barret và tường vây. Gồm 5 bước chính. Bước 1: Làm tường dẫn hướng để giữ ổn định cho bề mặt hố đào Bước 2: Dùng máy đào tạo lỗ cọc và giữ vách hố đào bằng dung dịch bentonite. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
  24. 24. Bước 3+4: Đặt lồng cốt thép và đổ bê tông theo phương pháp vữa dâng. Bước 5: Lặp lại các bước 2 đến bước 3 cho đến khi toàn bộ chiều dài của tường vây được hoàn thành. c. Sơ đồ cấu tạo Hình 3.15. Sơ đồ cấu tạo máy khoan vách 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 8
  25. 25. d. Nguyên lý làm việc Khi làm việc tốc độ cuốn (nhả) cáp nâng hạ gầu và tốc độ cuốn (nhả) dây dẫn dầu thủy lực là bằng nhau Điều khiển nhả cáp nâng gầu và nhả dây dẫn dầu thủy lực cho gầu đi xuống. Do trọng lượng bản thân (đến 17 tấn) gầu đi xuống và miết vào thành lỗ và răng gầu cắm vào đất. Điều khiển duỗi hai xi lanh thủy lực để hai má gầu đóng lại đồng thời ngoặm đất vào trong gầu. Điều khiển cuốn cáp nâng gầu và cuốn dây dẫn dầu thủy lực để nâng gầu lên khỏi hố khoan. Điều khiển quay máy đến vị trí xả đất. Điều khiển co hai xi lanh thủy lực để hai gầu mở ra, bùn khoan được đổ ra ngoài. Điều khiển quay gầu về vị trí ban đầu. e. Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng  Ưu điểm Có tiết diện ngang rất đa dạng Có sức chịu tải lớn hơn nhiều so với cọc nhồi (đến 6000T). Có mô men chống uốn lớn. Độ ngập sâu của cọc lớn (đến 150m) mà vẫn có độ thẳng đứng tốt. Có chu vi tiếp xúc với nền đất lớn, lực ma sát giữa thành cọc và nền đất là rất lớn => sức chịu tải lớn.  Nhược điểm Khó thi công hơn so với cọc nhồi, đặc biệt là khi làm sạch mùn khoan tại đáy lỗ khoan. Giá thành đắt hơn so với cọc nhồi.  Phạm vi ứng dụng Thường sử dụng khi kết hợp làm tường vây và dùng cho nhà có 2 tầng hầm trở lên. 4. Thiết bị cắm bấc thấm. (Wick Drain) a. Sơ đồ cấu tạo
  26. 26. Hình 3.16. Sơ đồ cấu tạo và sơ đồ mắc cáp của máy cắm bấc thấm. b. Nguyên lý làm việc Tang quấn cáp được dẫn động từ máy cơ sở (có một nhánh cuốn và một nhánh nhả) Khi tang quay theo chiều ấn dùi, thông qua hệ thống các puly cố định và các đối trọng làm thay đổi khoảng cách của hệ palăng cáp gắn trên dùi, dùi đi xuống để cắm bấc thấm vào nền đất. Khi tang quay theo chiều ngược lại thì khoảng cách của hệ palăng cáp được thu lại và dùi được rút lên. c. Quy trình cắm bấc thấm (Wick Drain Installation) Có thể thi công ấn đặt bấc thấm ngay sau khi làm xong tầng đệm cát. Các bước như sau. 1. Định vị tất cả các điểm sẽ phải đặt bấc thấm bằng các máy đo đạc thông thường theo hàng ngang và hàng dọc, dùng vè tre cắm đánh dấu vị trí. 2. huyển làm việc, kiểm tra độ thẳng đứng của trục tâm theo dây dọi hoặc Đưa máy cắm bấc thấm vào vị trí đúng hành trình đã được vạch sẵn ra ở sơ đồ di cbằng con lắc. 3. Lắp bấc thấm vào dùi dẫn bấc và điều khiển máy đưa đầu trục tâm đến vị trí đặt bấc. 4. Gắn đầu neo vào bấc thấm với chiều dài đoạn gấp tối thiểu là 30 cm, sau đó ghim lại bằng ghim thép. 5. Ấn dùi đã lắp bấc thấm đến độ sâu cần thiết với tốc độ 0,15 ÷ 0,6 m/s; sau đó rút lên ngay (lúc này đầu neo đã ghì bấc thấm lại trong nền đất). Khi dùi dẫn bấc được rút lên hết, dùng kéo cắt đứt bấc thấm sao cho còn chừa lại một đoạn bằng 20 ÷ 25 cm đầu bấc nằm nhô lên trên mặt tầng đệm cát. 6. Lặp lại các bước từ 2 đến 5 cho các vị trí tiếp theo 1 2 3 4 5 6 8 7 9 10 11
  27. 27. CHƢƠNG IV. MÁY PHỤC VỤ CÔNG TÁC BÊTÔNG § 1. Khái niệm chung I. Khái niệm bê tông 1. Định nghĩa Bê tông là một loại đá nhân tạo, được tạo thành và làm rắn chắc sau 28 ngày từ hỗn hợp bê tông (xi măng, cát, đá dăm hoặc sỏi, nước và phụ gia). Bê tông là vật liệu dòn, tính đồng nhất kém và dị hướng. Cường độ kéo của bê tông nhỏ hơn cường độ chịu nén rất nhiều (8-15 lần). 2. Phân loại - Theo dạng cốt liệu: Bê tông cốt liệu đặc, bê tông cốt liệu rỗng, bê tông cốt liệu đặc biệt (chống phóng xạ, chịu nhiệt, chịu axit). - Theo khối lượng riêng: Bê tông đặc biệt nặng (γ > 2500 kg/m3 ), bê tông nặng (γ = 2200 ÷ 2500 kg/m3 ), bê tong nhẹ (γ = 500 ÷ 800 kg/m3 ), và bê tông đặc biệt nhẹ (γ < 500 kg/m3 ) - Theo cường độ chịu nén của bê tông (kg/cm3 ) ta có các mác bê tông 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500 và 600. Mác bê tông là cường độ chịu nén giới hạn trung bình của các mẫu bê tông hình lập phương có cạnh 15cm dưỡng hộ trong 28 ngày ở điều kiện tiêu chuẩn (t0 = 20±20 ), độ ẩm môi trường W% = 90 ÷ 100% - Theo đặc tính công tác của hỗn hợp bê tông (khả năng điền ầy khuôn của hỗn hợp bê tông): được đánh gia stheo độ sụt nón tiêu chuẩn (SN) và độ cứng (ĐC) của hỗn hợp bê tông. (bảng 4.1.) Nón tiêu chuẩn là nón cụt Dđáy = 200, Dmiệng = 100, cao H = 300. Đổ bê tông làm ba đợt theo chiều cao mỗi lớp h = 100, chọc 25 lần bằng que thép ϕ16 để điền đầy, gạt phẳng miệng, rút nón lên và đặt bên cạnh đống vứa để đo độ sụt. Để đo độ cứng của hỗn hợp bê tông, trình tự công việc như sau: Đặt nón tiêu chuẩn vào khuôn hình lập phương có cạnh 200 trên bàn rung tiêu chuẩn ( f= 50Hz, A = 0,35mm), thao tác điền đầy hỗn hợp bê tông tương tự như khi đo độ sụt nón, cho bàn rung làm việc để xác định thời gian dàn phẳng của hỗn hợp bê tông tp tính théo giây. ĐC = 1,5.tp; (s) Bảng 4.1 Hỗn hợp bê tông SN (cm) ĐC (s) Đặc biệt cứng - > 300 Cứng cao - 150 ÷ 200 Cứng - 60 ÷ 100 Cứng vừa - 30 ÷ 45 Kém dẻo 1 ÷ 4 15 ÷ 20
  28. 28. Dẻo 5 ÷ 8 0 ÷ 10 Rất dẻo 10 ÷ 12 - Nhão 15 ÷ 18 - II. Khái niệm bê tông cốt thép 1. Định nghĩa Bê tông cốt thép là loại vật liệu xây dựng mà bê tông và cốt liệu cùng làm việc trong một thể đồng nhất về phương diện chịu lực và biến dạng nhiệt (thép và bê tông có hệ số giãn nở nhiệt gần giống nhay nên đảm bảo được tính toàn khối của bê tông cốt thép). 2. Đặc điểm Bê tông là loại vật liệu giòn, còn cốt thép là loại vật liệu dẻo chịu kéo và chịu nén rất tốt, do vậy cốt thép thường được bố trí tại vùng chịu kéo, còn bê tông bao học bảo vệ chống ăn mòn cho cốt thép và tạo ra kết cấu đồng nhất về mặt chịu lực. 3. Phân loại a. Theo phương pháp thi công - Bê tông cốt thép toàn khối (thi công tại chỗ). - Bê tông cốt thép lắp ghép (cấu kiện BTCT được chế tạo tại nhà máy bê tông) - Bê tông cốt thép nửa lắp ghép (khi lắp ghép phải cấy thêm cốt thép và đổ bê tông tại chỗ) b. Theo trạng thái ứng suất của cốt thép khi chế tạo cấu kiện - Bê tông cốt thép thường. - Bê tông cốt thép dự ứng lực (cốt thép được kéo căng ra để tạo ứng suất trước ζP ≤ (0,85 ÷ 0,95). ζT đối với thép mềm và ζP ≤ (0,65 ÷ 0,75). ΣB đối với thép cứng. Nhờ vậy cấu kiện bê tông cốt thép sau khi chế tạo xong bê tông đã bị nén trước khi chịu tải do cốt thép sau khi chế tạo xong bê tông đã bị nén trước khi chịu tải do cốt thép luôn có xu hướng co lại. Sử dụng bê tông cốt thép dự ứng lực tiết kiệm được 30 ÷ 60% cốt thép và làm tăng khả năng chịu uốn của cấu kiện. III. Máy làm bê tông Máy làm bê tông là tên gọi chung của các loại máy và thiết bị phục vụ cho công tác bê tông cụ thể là. - Máy trộn bê tông và các thiết bị kèm theo (thiết bị định lượng phối liệu, thiết bị đổ phối liệu vào và thiết bị đổ thành phẩm ra). - Máy vận chuyển bê tông. - Máy đổ bê tông. - Máy đầm bê tông. - Máy kiểm tra chất lượng và bảo dưỡng bê tông.
  29. 29. § 2. Máy trộn bêtông (Concrete mixer) I. Công dụng và phân loại 1. Công dụng Máy trộn bê tông dùng để trộn đều các thành phần vật liệu: cát, đá, ximăng, chất phụ gia với nước để tạo nên hỗn hợp bê tông. Trộn bê tông bằng máy đảm bảo được chất lượng bê tông, cho năng suất cao và tiết kiệm xi măng. 2. Phân loại a. Theo phương pháp trộn. Máy trộn tự do: (Gravitation concrete mixer) Máy trộn bê tông tự do là loại máy trộn có thùng trộn quay tròn, trong thùng trộn có gắn các cánh trộn. Khi thùng trộn quay, các cánh trộn và lực ma sát giữa thùng trộn và hỗn hợp đưa hỗn hợp lên cao, sau đó chúng rơi xuống tạo sự nhào trộn với nhau. Vận tốc quay của thùng trộn n < 30 vòng/phút để không tạo ra lực ly tâm đủ lớn để ngăn cản chuyển động tự do của các hạt cốt liệu. (Hình 4.1.a) Hình 4.1. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy trộn tự do và cưỡng bức a) Trộn tự do; b) Trộn cưỡng bức loại thùng đứng yên, cánh trộn quay, một trục ngang c) Trộn cưỡng bức trục đứng có thùng và cánh trộn quay ngược chiều nhau; d) Máy trộn cưỡng bức hai trục quay ngang; 1. Thùng trộn; 2. Cánh trộn. Máy trộn cưỡng bức: Máy trộn bêtông cưỡng bức là loại máy trộn có thùng trộn thường là đứng yên, trong thùng trộn có trục quay trên đó có gắn các cánh trộn. Khi trục quay, các cánh trộn sẽ đảo bêtông trộn đều với nhau. (Hình 4.1.b,c,d) Loại máy trộn tự do chỉ trộn được bê tông lỏng, nhưng kích thước tối đa của phối liệu có thể lên tới 150 mm, còn loại trộn cưỡng bức có thể trộn được tất cả các mác bê tông, nhưng kích thước phối liệu không quá 70 mm. b. Theo phương pháp đổ bê tông ra Máy trộn kiểu thùng lật đổ (hình 4.2.a ) Máy trộn đổ bằng máng. (hình 4.2.b) Máy trộn đổ bằng cách nghiêng và quay thùng trộn. (hình 4.2.c) Máy trộn đổ bê tông qua đáy thùng.
  30. 30. Hình 4.2. Các phương pháp đổ bê tông ra. a) Đỏ bằng cách lật úp thùng; b) Đổ bằng máng; c) Đổ bằng cách nghiêng và quay thùng; 1. Thùng trộn; 2. Máng đổ; 3. Nắp thùng. c. Theo chế độ làm việc Máy trộn làm việc theo chu kỳ: bê tông được trộn từng mẻ một. Ở các máy trộn bê tông loại này quá trình trộn bê tông chỉ chiếm khoảng 2/3 thời gian làm việc của máy, còn 1/3 thời gian tốn vào các động tác đổ phối liệu vào và đổ bê tông thành phẩm ra. Máy trộn làm việc liên tục: các động tác đổ phối liệu vào, trộn, đổ bê tông ra được tiến hành liên tục và đồng thời trong suốt thời gian máy làm việc. Loại này có năng suất cao nhưng cấu tạo phức tạp và cồng kềnh, vì vậy chỉ dùng ở các trạm trộn hoặc ở các nhà máy sản xuất bê tông. d. Theo khả năng di chuyển Loại lưu động: được đặt trên ô tô, các loại xe chuyên dùng, hay các đầu kéo, rơ mooc. Loại tĩnh tại: chỉ đặt tại chỗ trên bệ máy, muốn thay đổi vị trí phải cần dùng tới phương tiện chuyên chở. Thường được đặt cố định trong các trạm trộn tại nhà máy, công trường. II. Máy trộn bê tông theo chu kỳ 1. Máy trộn bê tông tự do làm việc theo chu kỳ Loại này thường sản xuất hỗn hợp bê tông linh động cao, có độ sụt 6÷15cm. Thường có dung tích một mẻ đã trộn xong: hhV = 65, 165, 300, 500, 800, 1000, 1600, 2000 và 3000 lít a. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động. Trên hình 4.3 thể hiện cấu tạo chung và hệ thống truyền động của loại máy trộn tự do kiểu lật đổ. Động cơ 11 qua hộp giảm tốc làm bánh răng côn 14 và bộ truyền đai quay. Bánh răng 14 làm quay vành răng 15 được gắn trên thùng trộn làm nó quay quanh trục y-y (nghiêng 0 45 so với phương thẳng đứng) để trộn cốt liệu. Bộ truyền đai quay làm ly hợp 13 quay trơn trên trục 17. Muốn đổ vật liệu vào thùng trộn, kéo tay đòn số 1, nó sẽ nới phanh hãm số 2 và đóng ly hợp 13 lại. Nhờ vậy lực được truyền từ bộ truyền làm quay trục 17 và tang cuốn cáp, cuốn cáp 3 và kéo thùng cấp phối liệu theo giá dẫn hướng lên dần tới miệng thùng trộn. Khi gầu tới đỉnh giá dẫn hướng thì bị chặn lại, thùng bị lật ngược và đổ vật liệu chưa trộn vào thùng trộn. Muốn lấy bê tông đã trộn ra thì quay vô lăng 6, nhờ truyền động của cặp bánh răng trụ 5 , giá lật 7 quay, làm thùng úp xuống và đổ vật liệu đã trộn ra ngoài.
  31. 31. Hình 4.3. Sơ đồ cấu tạo máy trộn bê tông tự do b. Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng.  Ưu điểm Loại này đổ bê tông ra rất nhanh và tương đối sạch, - Máy trộn bê tông tự do có cấu tạo đơn giản, tiêu tốn ít năng lượng, trộn được nhiều loại cốt liệu khác nhau (kể cả cốt liệu lớn).  Nhược điểm Năng suất thi công thấp, chất lượng trộn không cao. Động tác lật thùng tốn nhiều lực, nhất là khi quay ngược lại thùng về vị trí cũ, nên chỉ dùng cho các loại máy trộn có dung tích nhỏ.  Phạm vi sử dụng Thường dùng trộn bê tông nặng, bê tông có cốt liệu lớn hoặc thi công có tính chất nhỏ lẻ. 2. Máy trộn bê tông cưỡng làm việc theo chu kỳ Loại này thường lắp đặt tại các xưởng bê tông đúc sẵn, các trạm trộn bê tông thương phẩm. Dung tích bê tông đã trộn xong của loại máy trộn bê tông cưỡng bức làm việc theo chu kỳ tiêu chuẩn là: hhV = 65, 165, 330, 500, 800, 1000, 2000 và 3000 lít a. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động
  32. 32. Hình 4.4. Cấu tạo máy trộn cưỡng bức kiểu roto làm việc theo chu kỳ Trên hình 4.4 là hệ thống dẫn động của máy trộn cưỡng bức làm việc theo chu kỳ, bao gồm động cơ điện 1 và hộp giảm tốc 2, qua khớp nối làm quay rotor 8. Trên rotor có lắp các tay và cánh trộn 7, bộ phận an toàn 4 giúp tránh bị kẹt trong quá trình trộn. Vật liệu được nạp qua cửa nạp số 9 và xả bê tông qua cửa xả ở đáy thùng trộn. Việc chất tải vào thùng chỉ thực hiện khi rotor đang quay. Cốt liệu và xi măng được đưa vào thùng trộn cùng với nước có thành phần và liều lượng xác định. Hỗn hợp được nhào trộn đồng nhất và hiệu quả rồi xả ra ngoài khi cửa xả mở. Hiện nay các loại máy trộn cưỡng bức hai trục làm việc theo chu kỳ xả vật liệu từ đáy thùng được dùng rất phổ biến trên các trạm trộn bê tông. 2.2. Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng.  Ưu điểm: Máy trộn cưỡng bức có năng suất thi công cao, chất lượng trộn tốt.  Nhược điểm: Có cấu tạo phức tạp, tiêu hao nhiều năng lượng.  Phạm vi sử dụng: Thường dùng trộn bêtông khô, bêtông mác cao, bêtông nhẹ hoặc làm thiết bị trộn trong các trạm trộn. III. Năng suất máy trộn bê tông. 1. Máy trộn theo chu kỳ . .s xl ck tgN V n k , (m3 /h) (4.1) Trong đó : Vxl – Thể tích xuất liệu của thùng trộn (thể tích bê tông thành phẩm trộn được trong một mẻ trộn); [m3 ] . (0,3 0,4). .xl sx xl hh xlV V k V K   [m3 ] (4.2) Vsx – Thể tích sản xuất của thùng trộn; [m3 ] Vhh – Thể tích hình học của thùng trộn; [m3 ] kxl – Hệ số xuất liệu kxl = 0,65 ÷ 0,7 : đối với bê tông.
  33. 33. kxl = 0,8 : đối với vữa. nck – Số mẻ bê tông trộn được trong một giờ: 3600 ck ck n t tck – Thời gian một mẻ trộn: 1 2 3 4    ck t t t t t , [s] t1, t2, t3, t4 – Thời gian tiếp liệu, trộn, đổ, quay về, [s] ktg – Hệ số sử dụng thời gian làm việc của máy trong một ca. 2. Máy trộn liên tục. 1 2 60 . . . . . .s xl N n S t K K K ; (m3 /h) (4.3) Trong đó: n – Vận tốc quay của thùng trộn, [v/ph] S – Tiết diện dòng vật liệu di chuyển trong thùng trộn, [m²] 2 0 28 0 34 4 ( , , ). /S d d – Đường kính quỹ đạo hình tròn của cánh trộn, [m] t – Khoảng cách giữa các cánh trộn theo chiều dọc trục, [m] K1,K2 – Các hệ số xét đến tác động ngăn cản chuyển động của dòng vật liệu trong thùng trộn do tính không liên tục của các cánh trộn và do ma sát giữa vật liệu và các chi tiết tiếp xúc với vật liệu, K1,K2 ≈ 0,5. § 3. Máy và thiết bị vận chuyển bêtông I. Máy vận chuyển bê tông trong phạm vi công trình 1. Công dụng Để vận chuyển bê tông trong phạm vi công trình có thể dùng nhiều loại phương tiện khác nhau như cần trục, vận thăng, xe cút kít. Nhưng ở đây ta chỉ xét các phương tiện chuyên dùng để vận chuyển bê tông, cụ thể là các loại máy bơm bê tông. Máy bơm bê tông dung để vận chuyển bê tông có tính linh động cao (thường có độ sụt trên 12cm) theo đường ống dẫn có thể đi xa tới 500m hoặc lên cao tới 70cm. Nếu muốn bơm đi xa hoặc cao hơn nữa cần phải lắm các bơm nối tiếp nhau. Bơm bê tông còn dùng hiệu quả cho cả bơm vữa xây dựng. 2. Phân loại a. Theo nguyên lý làm việc Bơm liên tục (thường kết cấu kiểu roto ống mềm) Bơm theo chu kỳ (thường kết cấu kiểu piston) b. Theo kiểu dẫn động Cơ khí Thủy lực c. Theo tính cơ động Cố định (máy bơm tĩnh tại được đặt trên giá trượt)
  34. 34. Di động (đặt trên xe di chuyển) 3. Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy bơm bê tông. Chiều cao bơm: H (m) Tầm xa bơm: L (m) Lưu lượng bơm : V (m3 /h) 4. Máy bơm bê tông dẫn động cơ khí a. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc Máy bơm có năng suất kỹ thuật gồm 10, 20, 40 (m3 /h), tầm xa bơm Lmax =300 m, chiều cao bơm tới Hmax = 50 m. Hình 4.5 là sơ đồ nguyên lý làm việc của máy bơm bê tông dẫn động cơ khí. Máy hoạt động được nhờ một động cơ đốt trong chung cho cả hai cơ cấu điều khiển piston và điều khiển van. Trục khuỷu 9 quay với vận tốc 42 ÷ 50 vòng/phút, mỗi vòng quay tương ứng với một lần bơm. Khi piston chuyển động sang trái thì van 3 mở cho bê tông sụt xuống đầy xi lanh 6, van 5 đóng lại để bê tông trong đường ống không bị hút ngược trở lại. Động tác bơm bê tông được thực hiện khi piston 7 chuyển động sang phải. Lúc này van 3 đóng lại để bê tông không bị đẩy ngược lên trên, van 5 mở cho bê tông được nhồi vào đường ống. Để không bị mòn quá nhanh, các van 3,5 không đóng kín hoàn toàn. Kích thước khe hở của các van được điều chỉnh bằng kích thước lớn nhất của đá dăm trong bê tông (không quá 40mm đối với loại máy bơm nhỏ nhất có đường kính trong của ống dẫn bằng 150mm và không quá 120mm đối với máy bơm lớn nhất có đường kính ống  280). Hình 4.5. Sơ đồ cấu tạo máy bơm bê tông dẫn động cơ khí. Ống dẫn bê tông 4 được làm bằng thép, các đoạn dài từ 1 hoặc 3m có đường kính trong  =150 ÷ 280mm, và có các cút 0 0 0 30 45 90, , dùng để nối. Máy có thể dùng bơm vữa, để bơm vữa cần điều chỉnh sao cho các van 3 và 5 sao cho khi đóng phải kín hoàn toàn. b. Ưu nhược điểm - Ưu điểm: Máy bớm bê tông dẫn động cơ khí có thể sử dụng để bơm vữa xi măng. - Nhược điểm: Chỉ bơm được bê tông có độ sụt cao, năng suất thấp và ít được sử dụng. 5. Máy bơm bê tông dẫn động thủy lực
  35. 35. a. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc Loại này có năng suất kỹ thuật Q = 5 ÷ 65 (m3 /h), cự ly bơm lên tới Lmax = 400 m, độ cao bơm lớn nhất Hmax. Phổ biến hiện nay là bơm hai piston thủy lực có cửa van hình chữ S. Nguyên lý làm việc: máy bơm bê tông làm việc theo chu kỳ. Tại mỗi chu kỳ làm việc, van chữ S sẽ quay một góc nhất định để ăn khớp với các xy lanh bơm bê tông số 5 và thông với ống dẫn bê tông số 4. (hình 4.6) - Ở chu kỳ đầu, van 2 ăn khớp với xy lanh 5 và nối thông với ống dẫn bê tông 4, piston 6’ dịch chuyển sang trái để hút bê tông từ phễu chứa 1 vào bên trong xi lanh 5’, đồng thời piston 6 của xy lanh bơm bê tông 5 chuyển động tịnh tiến sang phải để đẩy bê tông từ bên trong xi lanh bơm bê tông qua van chữ S tới ống dẫn bê tông số 4. - Ở chu kỳ tiếp theo, van 2 quay đi một góc để ăn khớp với xy lanh 5’ nối với ống dẫn 4, xy lanh 5 thông với phễu chứa bê tông, tương tự bê tông được hút từ phễu chứa vào bên trong xi lanh 5, bê tông được bơm từ xy lanh 5’ qua van chữ S tới 4. Hình 4.6. Sơ đồ nguyên lý làm việc máy bơm hai piston thủy lực. b. Ưu nhược điểm  Ưu điểm Sự thay đổi hướng chuyển động của dòng hỗn hợp bê tông khi hút và đẩy là ít nhất. Dòng bê tông chảy liên tục. Năng suất cao, chất lượng vận chuyển tốt. Cự ly vận chuyển tương đối xa, đường ống bơm có thể lắp đặt hợp lý theo địa hình nơi thi công (với nguyên tắc ống càng ít đoạn gấp khúc càng tốt).  Nhược điểm Mỗi chu kì bơm van chữ S phải đảo một khối lượng khá lớn (khối lượng của bê tông + khối lượng van chữ S). Cần phải thắng được lực quán tính và lực ma sát tại vùng làm kín của van với
  36. 36. miệng xy lanh bơm và tại chỗ nối van với đường ống dẫn. Đòi hỏi bê tông phải có độ sụt theo yêu cầu, thành phần cốt liệu bị hạn chế kích thước. Lượng dư bê tông lớn, giá thành bơm cao. 6. Năng suất máy bơm hai piston thủy lực 2 60 4 . . . . . .s ck d tg d N S n k k   (m3 /h); (4.4) Trong đó: d - Đường kính piston bơm, [m] S - Hành trình piston bơm, [m] nck - Số lần bơm tổng cộng của hai piston bơm trong vòng 1 phút kđ - Hệ số đầy trong xi lanh bơm piston, 0 85 0 9, ,d k   ktg - Hệ số sử dụng thời gian làm việc của máy trong một ca 7. Một vài chú ý khi sử dụng máy bơm bê tông Làm ướt đường ống bằng vữa lỏng xi măng cát. Không để hỗn hợp bê tông thấp hơn cửa ra của xilanh bơm. Vệ sinh sạch bơm, đường ống sau khi thi công. Khi bắc ống dẫn cần đặt thẳng và bằng vì nếu đặt theo đường cong hoặc lên cao thì tổn thất năng lượng và độ hao mòn của ống dẫn của máy bơm sẽ lớn hơn Sau khi dùng xong, cần phải rửa sạch máy bơm và đường ống dẫn để tránh xi măng đông lại làm tăng lực cản và hỏng máy. II. Máy vận chuyển bê tông ngoài phạm vi công trƣờng 1. Công dụng Ô tô vận chuyển bê tông dùng để vận chuyển bê tông từ trạm trộn đến chân công trình với cự lý đến vài chục km, đảm bảo năng suất vận chuyển và chất lượng bê tông. 2. Phân loại Theo nguồn dẫn động thùng trộn: Ô tô dẫn động chung và dẫn động riêng Theo phương pháp dẫn động thùng trộn: Ô tô dẫn động thủy lực và dẫn động cơ khí. 3. Ô tô tự đổ Ô tô tự đổ thực ra không phải là phương tiện vận chuyển bê tông, nhưng khi cần vẫn dùng để chở bê tông, nếu đảm bảo được các điều kiện sau. - Nhu cầu lớn ( đổ cả xe, không đổ rải rác mỗi nơi một ít) - Khoảng cách vận chuyển không lớn (L ≤ 10km với đường tốt và L ≥ 3km với đường xấu) - Thùng xe phải thật kín, không chở đầy (tránh rò rỉ nước xi măng trong quá trình vận chuyển bê tông) 4. Ô tô trộn chở bê tông (Concrete pump truck) Ô tô chở trộn bê tông dùng để trộn và vận chuyển bê tông với cự ly vài km tới vài chục km từ trạm trộn bê tông thương phẩm tới nơi tiêu thụ.
  37. 37. Vận chuyển cự ly gần : xe làm nhiệm vụ vận chuyển là chính. Lượng bê tông đổ vào thùng chiếm 75%÷80% dung tích thùng trộn. Để bê tông không bị phân tầng và đông kết sau khi đổ bê tông vào thùng và trong quá trình vận chuyển thì thùng trộn quay với tốc độ 3÷4v/ph. Vận chuyển cự ly xa : xe làm nhiệm vụ vừa vận chuyển vừa trộn. Lượng bê tông đổ vào thùng chiếm 60%÷70% dung tích thùng trộn. Thùng trộn quay với tốc độ 10÷12v/ph. a. Sơ đồ cấu tạo 1. Đầu xe 2. Thùng trộn 3. Cơ cấu dẫn động thùng trộn 4. Con lăn đỡ thùng trộn 5. Phễu nạp bê tông 6. Thùng chứa nước 7. Phễu xả bê tông 8. Vành tỳ 9. Cánh trộn 10. Trục quay. Hình 4.7. Sơ đồ cấu tạo ô tô trộn chở bê tông. b. Nguyên lý hoạt động Trong quá trình vận chuyển bê tông, thùng trộn 2 quay với vận tốc từ 2÷6 vòng/phút, các cánh trộn 9 sẽ nhào trộn bê tông để không phân tầng, bảo đảm được chất lượng bê tông . Để xả bê tông, thùng trộn đảo chiều quay, các cánh trộn dạng vít sẽ đẩy bê tông ra ngoài. Khi trộn bê tông, thùng chứa được dẫn động quay với tốc độ khoảng 15 vòng/phút. Sau khi vận chuyển bê tông, thùng trộn được rửa sạch bởi thùng chứa nước. 5. Ô tô chở bê tông Là loại xe chuyên dùng để chở bê tông ở cự ly không quá 10km. Cấu tạo và hoạt động loại xe này tương tự như ô tô tự đổ, chỉ khác là thùng chở bê tông có cấu tạo đặc biệt để chuyên chở bê tông. Bê tông thành phẩm được chứa trong thùng chứa bê tông, miệng đổ bê tông nằm ngang, cao hơn mức bê tông trong thùng để đảm bảo không bi rơi vãi bê tông trong quá trình vận chuyển dọc đường. Phía trên thùng có nắp đậy kín, vỏ thùng có hai lớp, trong điều kiện nhiệt độ không khí dưới 0 0 C thì khí thải của động cơ sẽ chạy qua khe giữa hai vỏ lớp thùng trước khi tới ống xả để sưởi nóng bê tông. Thùng chuyên chở bê tông tựa lên một điểm ở giữa xe và hai khớp bản lề trên khung chịu lực. Hai xi lanh thủy lực kiểu ống lồng có thể nâng thùng tới 0 80 để đổ bê tông ra (trong thùng có cơ cấu gõ mạnh vào vỏ thùng để đổ bê tông ra cho hết sạch).
  38. 38. 6. Chọn số lượng vận chuyển xe bê tông Để đảm bảo bơm bê tông liên tục, số lượng xe vận chuyển bê tông có thể chọn bằng công thức sau: max . ( )tg dc Q k L n T v v   (4.5) Trong đó: Qmax - Năng suất lớn nhất của máy bơm, [m3 /h] V - Dung tích chứa của xe vận chuyển bê tông, [m3 ] ktg - Hệ số sử dụng thời gian của máy bơm L - Quãng đường vận chuyển bê tông của xe, [km] vdc - Vận tốc di chuyển của xe, [km/h] T - Thời gian gián đoạn giữa các xe, [h]
  39. 39. § 4. Máy đầm bêtông (Concrete Compactor) I. Công dụng và phân loại 1. Công dụng Dùng để đầm chặt bê tông sau khi đổ, loại bỏ lỗ rỗng, bọt khí, nước dư và điền đầy bê tông trong ván khuôn tạo hình, nhằm tăng tỷ trọng của bê tông, khả năng chịu lực của sản phẩm và tiết kiệm được xi măng. 2. Phân loại a. Theo loại lực đầm chia làm 3 loại Đầm lăn: Dùng cho công nghệ bê tông đầm lăn, thi công đường, đập,... Đầm ly tâm: Dùng cho công nghệ đúc ly tâm, sản xuất các cấu kiện dạng ống hình trụ như cột điện, cọc, ống cống... Đầm rung động: Được sử dụng phổ biến nhất, do tác dụng của lực rung động làm giảm ma sát trong hỗn hợp bê tông, các lỗ rỗng được điền đầy do tác dụng của trọng lực. b. Theo vị trí truyền lực rung động vào khối bê tông Đầm trong: Các loại máy đầm trong truyền lực rung động từ giữa khối bê tông ra xung quanh, thường được dùng khi chiều dày lớp bê tông lớn như dầm, cột, móng bê tông. Loại này bao gồm: + Máy đầm dùi trục mềm. + Máy đầm dùi cán cứng. + Máy đầm sọc. Đầm mặt: Các loại máy đầm mặt truyền lực rung động từ trên mặt khối bê tông xuống, thường được sử dụng khi chiều dày lớp bê tông nhỏ, diện tích bề mặt bê tông lớn như sàn, mái, sân và đường bê tông. + Máy đầm bàn + Máy đầm thước Đầm cạnh: Đầm cạnh truyền lực rung động qua ván khuôn rồi truyền vào bê tông. Đầm cạnh thường dùng để đầm cấu kiện có ván khuôn vây quanh như tường, cột. Đầm dưới: Đầm dưới truyền lực rung động từ dưới lên. Loại máy đầm dưới thường dùng tại các xưởng đúc cấu kiện bê tông là bàn rung, dùng để đầm cấu kiện đúc bằng khuôn. II. Máy đầm trong 1. Máy đầm dùi trục mềm (Flexible shaft concrete vibrator) Được chia ra: Đầm rùi trục lệch tâm, dầm rùi lắc trong, lắc ngoài. Hình 4.8. Sơ đồ cấu tạo máy đầm dùi trục mềm
  40. 40. 1.Động cơ; 2.Trục mềm; 3.Quả đầm; 4.Đế động cơ; 5.Công tắc điện. Hình 4.9. Các phương án bố trí quả đầm a) Lắc trong; b )Lắc ngoài; c) Trục lệch tâm 1.Ruột trục mềm; 2.Khớp nối đàn hồi; 3.Vỏ quả đầm; 4.Khối lệch tâm. a. Nguyên lý làm việc Chuyển động quay từ động cơ qua khớp nối đàn hồi được truyền tới quả đầm nhờ trục mềm 2 làm quay các khối lệch tâm tạo ra lực Plt gây rung động cho quả đầm. Mối liên hệ giữa vòng quay của trục lệch tâm n và tần số dao động f của quả đầm như sau (với D và d là đường kính bề mặt lăn tròn, và đường kính quả đầm, mm) - Khi lăn ngoài: f = n(D/d-1) - Khi lăn trong: f = n(1-D/d) Với tỷ lệ D/d nhất định có thể đạt được tần số dao động f cao ( 1 1000 2000f ph   ) b. Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng - Ưu điểm: Loại đầm này gọn nhẹ, quả đầm linh hoạt, hiệu quả truyền năng lượng cao. - Nhược điểm: Có ma sát giữa rất lớn giữa trục và vỏ trục mềm nên tổn hao công suất nhiều và khả năng truyền dao động không được xa. - Phạm vi ứng dụng: Dùng để đầm trong các khối bê tông dày, có diện tích nhỏ như cột, dầm, móng nhà… 2. Máy đầm dùi trục cứng (Hand-held Concrete Vibrator) Để tránh một số nhược điểm trên của đầm dùi trục mềm người ta chế tạo ra đầm dùi trục cứng (còn gọi là đầm dùi cán cứng) Plt Plt Plt 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 a b c n n n
  41. 41. Hình 4.10. Đầm dùi trục cứng a. Nguyên lý làm việc Đặc điểm chủ yếu của loại này là động cơ và bộ phận gây rung đều được đặt ở bên trong vỏ quả đầm. Dây điện từ ngoài được luồn qua cán cứng dùng để điều khiển quả đầm nối với động cơ. Dòng điện đi vào stator làm rotor quay điều khiển quả lệch tâm vừa quay vòng vừa truyền rung động qua ổ lăn làm cho quả đầm rung theo. b. Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng  Ưu điểm Hiệu suất truyền lực cao do không dùng trục mềm nên làm tăng tuổi thọ của máy trong quá trình khai thác. Bán kính hiệu dụng và năng suất cao hơn đầm rùi trục mềm ( 60 70 eR cm, 9 20 sN m³/h) Động cơ điện đặt ngay trong quả đầm nên không bị mất mát công suất, đầm được xa.  Nhược điểm: Nặng nề, cấu tạo phức tạp.  Phạm vi sử dụng: Với đường kính quả đầm 180mm và công suất động cơ 3,0 Kw, khối lượng tới 250 kg chúng làm việc hiệu quả với bê tông nặng có độ sụt 1 – 3 cm, thường dùng phương tiện nâng để để điều khiển hàng loạt quả đầm cùng một lúc, nên rất phù hợp để đầm khối lượng bê tông lớn có cốt thép tương đối thưa hoặc không có cốt thép. 3. Năng suất máy đầm trong Năng suất: 2 1 2 3600 . . . .  s e tgN R h k t t ( 3 m h ) (4.6) Trong đó: Re - Bán kính tác dụng của quả đầm, [m] h - Chiều sâu tác dụng của quả đầm, [m] t1 - Thời giam đầm tại một chỗ , [s] (≈ 30s) t2 - Thời gian di chuyển quả đầm, [s] (≈ 10s) ktg - Hệ số sử dụng thời gian của máy đầm
  42. 42. III. Máy đầm mặt Thường có 3 loại máy đầm mặt: máy đầm bàn, máy đầm thước và máy đầm điện từ. Đầm điện từ so với hai loại trên ít dùng hơn vì chấn động không đều nên hiệu quả thấp. 1. Máy đầm bàn Bộ phận gây chấn động là một động cơ điện, hai đầu trục của rotor được lắp hai quả lệch tâm 6. Trục được đỡ trên hai ổ trục, khi rotor quay thì quả lệch tâm quay, gây ra dao động tròn truyền tới bàn rung (hình 4.12.a). Nhờ có thể thay đổi trọng tâm quả lệch tâm nên có thể thay đổi được mô men và lực dao động. Hình 4.11. Sơ đồ cấu tạo máy đầm bàn a) Bàn đầm vô hướng; b) Bàn đầm có hướng. 1. Bàn đầm 2. Chân đế 3. Vỏ động cơ 4. Rotor 5. Stator 6. Quả lệch tâm 7. Cặp bánh răng ăn khớp 8. Quả lệch tâm 9. Móc kéo Trong nhiều trường hợp theo yêu cầu công nghệ lại cần dao động có hướng (như đầm đất tự hành, sàng rung...), vì các khối lệch tâm có khối lượng và kích thước như nhau được đặt đối xứng theo dọc trục và quay với cùng tốc độ ngược chiều nhau nên thành phần nằm ngang của lực ly tâm triệt tiêu nhau (hình 4.12.b), còn lực kích động thay đổi về giá trị và có hướng tác dụng vào bàn đầm. Nhờ có hai bánh răng giống nhau nên tốc độ quay của các khối lệch tâm cân bằng nhau. Chiều sâu hiệu dụng của đầm bàn h0 = 20 ÷ 30 cm, tùy kích cỡ và công suất động cơ. Để đầm bê tông cần chú ý chọn bàn đầm có eh lớn hơn chiều dài lớp bê tông cần đầm. Các loại đầm dẫn động bằng động cơ đốt trong thường dùng để đầm bê tông mỏng nhưng rộng như mặt đường, sân bay. Khi di chuyển chúng được đặt trên xe con. 2. Đầm điện từ Hình 4.12. Đầm bàn điện từ
  43. 43. Đầm bàn điện từ có nguyên tắc cấu tạo như một chuông điện. Gồm một cuộn cảm 3 với lõi sắt 2, phần ứng là một tấm hút điện lồng vào các bu lông có lò xo đỡ 4. Khi nam châm điện hoạt động sẽ hút và nhả làm rung tấm hút điện. Lực chấn động thông qua lò xo, truyền xuống làm rung bàn đầm. Muốn điều chỉnh biên độ chấn động của đầm chỉ cần vặn bulông điều chỉnh làm thay đổi khoảng cách giữa lõi sắt và tấm hút điện. Loại đầm điện từ này có cấu tạo đơn giản, độ tin cậy cao khi làm việc. Chúng được dùng phổ biến để dẫn động cơ cấu nạp liệu, sàng rung, định lượng. 3. Bàn rung Thường được dùng trong các xưởng bê tông đúc sẵn có năng suất cao, chất lượng đầm tốt. Loại này dùng để đầm cấu kiện bê tông cốt thép toàn khối, đúc ống cống, tấm lát mương trong thủy lợi... Đặc biệt có hiệu quả khi đúc các cấu kiện bê tông khô cho phép tháo khuôn ngay. Một số bàn rung còn sử dụng hiệu ứng va rung giúp tăng năng suất đầm. 4. Năng suất máy đầm mặt 1 2 3600 . . . tgN F h k t t   (m3 /h). (4.7) Trong đó: F – Diện tích bàn đầm, [m²] h – Chiều dày lớp bê tông được đầm, [m] t1 – Thời giam đầm tại một chỗ , [s] (≈ 30s) t2 – Thời gian di chuyển quả đầm, [s] (≈ 10s) ktg – Hệ số sử dụng thời gian của máy đầm
  44. 44. CHƢƠNG V MÁY LÀM ĐẤT § 1. Khái niệm chung I. Khái niệm về công tác đất Công tác đất là công tác đầu tiên để đặt nền móng cho các công trình. Bao gồm các công tác như : Dọn mặt bằng, đào (xới), vận chuyển, san (lấp), đầm nèn. II. Công dụng và phân loại 1. Công dụng. Dọn mặt bằng, đào đất, vận chuyển đất và xử lý nền móng (san và đầm đất) trước khi xây dựng. 2. Phân loại Có nhiều cách phân loại máy làm đất khác nhau, nhưng trên thực tế chủ yếu phân loại theo công dụng. Theo tiêu chí này, máy làm đất được phân ra làm các nhóm chính như sau. a. Máy đào đất : Dùng để đào (hoặc xúc đất đá, than, quặng...) rồi đổ lên ô tô vận tải chở đi nơi khác hoặc đổ thành đống tại nơi thi công. Máy đào (xúc) một gầu : Làm việc theo chu kỳ, gồm có gầu thuận, gầu nghịch, gầu ngoặm, gầu dây, gầu bào... Máy đào nhiều gầu : Làm việc liên tục, cho năng suất cao, gồm có : + Máy đào nhiều gầu hệ xích : Các gầu được gắn trên hai dây xích, hai dây xích này ăn khớp với hai cặp đĩa xích. Khi làm việc hai cặp đĩa xích này quay làm cho các dây xích chuyển động theo và kéo gầu chuyển động liên tục từ vị trí đào đất đến vị trí xả đất. + Máy đào nhiều gầu hệ rotor : Các gầu được gắn trên vành rotor, khi làm việc vành rotor được chuyển động quay để làm cho các gầu cắt đất, sau đó đất được đổ vào băng tải và vận chuyển ra ngoài. b. Máy đào và vận chuyển đất : Là những máy đào đất rồi gom lại thành đống hay chuyển đi và san ra thành từng lớp. (máy ủi, máy san, máy cạp...) c. Máy đầm nén đất : Mục đích dùng để tăng độ chặt và cường độ chịu lực của nền đất như đầm tĩnh, đầm động và đầm rung. d. Máy gia cố nền móng : Bao gồm có các loại như máy đóng (hạ) cọc, máy khoan tạo lỗ cho cọc nhồi, máy căm bấc thấm. e. Máy làm công tác chuẩn bị mặt bằng : Như máy chặt cây, máy nhổ gốc cây, máy xới đất, máy bóc lớp đất ẩm thực vật. f. Máy thi công đất bằng phương pháp thủy lực Dùng dòng nước có áp lực cao xói vào đất làm cho đất bị tách khỏi nền cơ bản, rồi sau đó hút hỗn hợp nước và đất vào trong hệ thống ống và chuyển đến nơi đổ. Loại nhóm máy này gồm có : tầu cuốc, súng phun thủy lực... 3. Phương pháp xác định lực cản cắt và lực cản đào đất Khái niệm lực cản cắt và lực cản đào - Lực cản cắt Pc : Là lực cản khi tách phoi đất ra khỏi khối đất.
  45. 45. - Lực cản đào Pd : Là cản cắt, tích đất và di chuyển phoi đất ra khỏi khối đất. a. Xác định lực cản cắt đất thuần túy Pc theo phương pháp của N.G. Dombropxki 01 02cP P P      + Lực cản cắt tiếp tuyến với quỹ đạo cắt có trị số : 01 2. .P k B h , [N] (5.1) Trong đó : k2 – Hệ số lực cản cắt riêng thuần túy, [N/cm²], phụ thuộc vào từng loại đất và được xác định bằng thực nghiệm. B – Bề rộng phoi cắt, [cm] h – Chiều dày phoi cắt, [cm] + Lực cản cắt pháp tuyến với quỹ đạo cắt : P02 = Ψ .P01 Ψ – Hệ số tỷ lệ, phụ thuộc vào đặc điểm của dao cắt và chế độ làm việc của máy, Ψ = 0,15÷0,45. b. Xác định lực cản đào đất theo phương pháp của Dombropxki. Theo Dombropxki quá trình đào đất là tổ hợp của hai quá trình đồng thời xả ra : - Quá trình cắt đất thuần túy, làm cho đất bị tách ra khỏi nền cơ bản và trượt trên bề mặt làm việc của dao cắt. - Quá trình tích đất vào trong bộ phận công tác (đối với gầu xúc hoặc thùng cạp) hoặc tích đất trước bộ phận công tác (đối với bàn ủi và bàn san). Lực cản đào đất và tích đất theo phương tiếp tuyến được xác định như sau. Pd1 = Pc + Pch + PF + Pms (5.2) Trong đó : Pc – Lực cản cắt thuần túy theo phương tiếp tuyến Pch – Lực cản tạo ra do quá trình vận chuyển phoi đất và tích đất vào trong hoặc trước bộ phận công tác của máy. PF – Lực cản của khối đất trước lưỡi cắt. Pms – Lực cản ma sát giữa lưỡi cắt và đất. Pd1 = kd.B.h , [N] (5.3) Với kd – Hệ số cản đào riêng, [N/cm²]. Phụ thuộc vào từng loại đất và dạng thiết bị làm việc (được xác định bằng thực nghiệm) - Lực cản đào pháp tuyến: Pd2 = Ψ .Pd1 (5.4) Với Ψ – Hệ số tỷ lệ, phụ thuộc vào đặc điểm của dao cắt và chế độ làm việc của máy, Ψ = 0,15÷0,45.
  46. 46. § 2. Máy ủi đất (Bulldozer) I. Công dụng và phân loại 1. Công dụng Máy ủi đất thường là máy kéo có lắp thêm bộ phận ủi đất dùng để đào và vận chuyển đất ở cự ly từ 50-150m. Các công việc máy ủi có thể làm được như sau. - Dọn và san phẳng mặt bằng thi công. - Làm công việc chuẩn bị cho công trình như nhổ gốc cây, bóc lớp thực vật. - Lấp rãnh, hố hoặc gom đất để đắp đê, mố cầu. - Định hình mặt đường trong thi công đường (tạo hoặc giảm độ dốc, độ lượn khi đắp đường). - San bằng bề mặt công trình hoặc vun các đống vật liệu xây dựng tại các kho bãi. - Đẩy giúp máy cạp ở giai đoạn lấp đất. 2. Phân loại a. Theo công dụng Máy ủi có công dụng chung: làm được nhiều công việc ở các loại đất khác nhau Máy ủi có công dụng riêng: chỉ làm được một số việc nhất định b. Theo hệ thống di chuyển Máy ủi bánh xích: Áp lực riêng xuống nền đất nhỏ, lực bám lớn, bán kính quay vòng nhỏ. Máy ủi bánh lốp: Tốc độ di chuyển nhanh, áp lực lên nền đất lớn, khả năng vượt địa hình kém.
  47. 47. c. Theo hệ thống dẫn động Máy ủi dẫn động thuỷ lực (được sử dụng phổ biến) Máy ủi điều khiển cáp (loại cũ, hiện nay hầu như không còn sử dụng). d. Theo tính cơ động của lưỡi ủi Máy ủi thường: có lưỡi đặt cố định và vuông góc với trục dọc Máy ủi vạn năng: có lưỡi ủi quay được e. Theo công suất và lực kéo danh nghĩa của máy kéo cơ sở Rất nặng : P = 220 kW, Fk > 300 KN Nặng : P = 110 ÷ 120 kW, Fk = 200 ÷ 300 KN Trung bình: P = 60 ÷ 80 kW, Fk = 135 ÷ 200 KN Nhẹ: P = 15,5 ÷ 60 kW, Fk = 25 ÷ 135 KN II. Sơ đồ cấu tạo và ngyên lý làm việc Dưới đây ta xem xét cấu tạo chung của máy ủi được sử dụng rộng rãi hiện nay là máy ủi vạn năng dẫn động thủy lực có lưỡi ủi xoay được. 1. Sơ đồ cấu tạo Hình 5.1 Sơ đồ cấu tạo máy ủi 1.Khớp nối 2,3. Khung ủi 4. Lưỡi cắt 5. Lưỡi ủi 6. Thanh chống xiên 7. XLTL 8. Máy cơ sở 9. Con trượt 10. Thanh đẩy 11. Móc kéo 12. Khớp cầu 2. Nguyên lý làm việc Quy trình làm việc của máy ủi bao gồm bốn giai đoạn: cắt đất, vận chuyển đất, đổ đất hay rải đất và quay về vị trí làm việc. Hình 5.2. Quy trình làm việc của máy ủi.
  48. 48. Di chuyển máy tới vị trí làm việc. Đào và tích đất trước bàn ủi: Điều khiển duỗi xy lanh 7 để hạ bàn ủi ấn sâu dao cắt vào đất và cho máy di chuyển với vận tốc cắt đất. Sau đó bàn ủi được nâng dần lên để giảm chiều dày phoi cắt. Vệt cắt có dạng hình tam giác. Vận chuyển đất: Khi phía trước bàn ủi đã được tích đầy đất thì kết thúc giai đoạn đào đất và bắt đầu giai đoạn chuyển đất đến nơi xả, để bù lượng đất bị rơi vãi trong quá trình vận chuyển đất, máy ủi vẫn tham gia cắt đất với chiều dày h = 0,1-0,2 m Xả đất: Máy ủi thường đổ đất bằng cách san rải thành từng lớp hoặc vun thành đống. Để đổ đất, điều khiển co xy lanh 7. Quay (lùi) máy ủi về vị trí làm việc tiếp theo: và bắt đầu chu kỳ làm việc mới. Nếu cự ly đào chuyển < 50m thì gài số lùi cho máy chạy lùi về vị trí cũ. Nếu cự ly đào chuyển > 50m thì cho máy quay đầu chạy không tải về vị trí ban đầu. 3. Các thông số hình học của thiết bị công tác. - Góc cắt đất 0 47 62   , thường là 0 55 5 . Đất càng cứng thì góc δ phải càng nhỏ. Máy ủi điều chỉnh δ bằng cách thay đổi độ dài hai thanh chống xiên 6 bằng phương pháp thủ công hay phương pháp thủy lực. - Góc quay ben 0 54 90   . Máy quay ben chếch đi một góc so với phương chuyển động của máy khi cần ủi đất chạy xiên sang bên cạnh. Góc quay φ điều chỉnh bằng hai xy lanh thủy lực hai bên, cùng với thanh đẩy số 10 và con trượt 9. - Góc nghiêng ben 0 0 12    , để tạo độ dốc trên mặt bằng hoặc tạo mặt bằng trên sườn dốc. Máy ủi loại thường (ben không quay được) điều chỉnh λ bằng phương pháp thủ công nhờ thanh chống xiên 6. 4. Một số các bộ phận trong máy ủi Hình 5.3. Cấu tạo ben - Cấu tạo ben: Ben được đúc bằng thép hay bằng gang, phía dưới có lưỡi cắt đất làm bằng hợp kim cứng chịu mài mòn được bắt vít vào thân ben để có thể sửa chữa, thay thế khi đã cùn hoặc hỏng. Ở đây B = 2,0÷5,5m; H = 0,6÷1,7m. - Cơ cấu nâng hạ ben: Có hai loại là cơ khí và thủy lực. + Kiểu cơ khí: Được dùng bằng hệ thống ròng rọc. Đây là kiểu cổ điển, nay đã ngừng sản xuất (chỉ còn gặp ở một số ít máy cũ) ví nó không ấn được ben sâu xuống, nếu gặp đất cứng thì trọng lượng của ben không đủ làm cho ben ăn sâu vào đất. Hình 5.4. Hệ thống ròng rọc điều khiển ben
  49. 49. + Kiểu thủy lực: Được sử dụng rộng rãi vì tạo được lực ấn xuống đất một cách cưỡng bức, các xi lanh thủy lực được bố trí theo từng cặp tạo thành các nhánh riêng dùng chung một thùng dầu thủy lực, đặc biệt các xi lanh quay ben và nghiêng ben được đấu ngược chiều nhau để một bên piston đẩy ra còn bên kia kéo vào. III. Năng suất máy ủi Năng suất thực tế của máy ủi được tính theo công thức sau. 0 2. .(1 0,005 ). .d S ck tg t K N V L n k K   ; (m³/h) (5.5) Trong đó: V0 – Thể tích khối đất trước ben vào thời điểm bắt đầu vận chuyển, [m³] 2 2 0 . . . 0,6. . 2 2. a H B H B V B H tg   [m³] do 0 40  đối với phần lớn các loại đất. Kd – Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ dốc quãng đường vận chuyển + Khi lên dốc: Kd = 0,25 ÷ 1 + Khi xuống dốc: Kd = 1 ÷ 2,25, với độ dốc i = 0 ÷ 15%; Kt – Hệ số tơi của đất: Ktơi = Vđất tơi : Vđất chặt = 1,1÷1,4 (1-0,005L2) – Hệ số phản ánh mức rơi vãi đất dọc đường khi vận chuyển. nck – Số chu kỳ công tác thực hiện trong một giờ nck = 3600/Tck Tck= tđào + tvận chuyển + thạ lưỡi +n. tsố +2tquay đầu + tchạy về ktg – Hệ số sử dụng thời gian làm việc của máy: ktg = 0,8 ÷ 0,9. IV. Các biện pháp tăng năng suất máy ủi Dùng dãy các máy ủi dàn hàng ngang đi cách nhau 0,3 đến 0,5m, hoặc ghép hai máy ủi đẩy chung một ben dài (khi thi công trên diện tích rộng) có thể tăng năng suất tới 15÷20% Ủi nhiều lần theo một vệt cố định để tạo ra thành hào sâu ngăn không cho đất rơi vãi sang hai bên dẫn đến năng suất tăng được 10÷15% Dùng nhiều máy ủi đi so le với nhau có thể tăng năng suất từ 5÷10% Nếu quãng đường vận chuyển đất tương đối dài (L2 > 50m) ta có thể chia L2 thành hai ba đoạn rồi lần lượt ủi từng đợt sau khi tập kết thành từng đống, dẫn đến năng suất tăng từ 5÷10% Sử dụng các loại ben chuyên dùng (ben nửa lục lăng, ben có răng...) khi điều kiện cho phép để có thể tăng năng suất. § 5. Máy đào một gầu (Excavators) I. Khái niệm chung 1. Công dụng Máy đào (xúc) là một trong những loại máy chủ đạo trong công tác làm đất nói riêng và trong công tác xây dựng nói chung. Máy đào thường làm nhiệm vụ khai thác đất ở những nơi cao hơn hay thấp hơn so với mặt bằng máy đứng và đổ vào phương tiện vận chuyển. Máy làm việc theo chu kỳ và theo từng chỗ đứng. Ngoài ra, khi thay đổi các bộ công tác, máy cơ sở có thể thực hiện chức năng của máy khác như cần trục, búa đóng cọc,…
  50. 50. 2. Phân loại a. Theo dạng thiết bị làm việc Máy đào gầu thuận (gầu ngửa) Máy đào gầu nghịch (gầu sấp) Máy đào gầu dây (gầu quăng) Máy đào gầu ngoặm. Máy đào gầu bào. b. Theo công dụng Máy đào một gầu thông dụng: được trang bị nhiều kiểu thiết bị công tác (các loại gầu, thiết bị cần trục, thiết bị đóng cọc, đầm đất...) để thực hiện nhiều dạng công việc khác nhau. Máy đào một gầu chuyên dùng: chỉ có một kiểu thiết bị công tác để làm một công việc nhất định (máy đào khai mỏ, máy xúc một gầu đào đường hầm...) c. Theo hệ thống di chuyển Máy đào di chuyển bằng xích: Loại này phổ biến và sử dụng rộng rãi nhất, có tất cả các cỡ dung tích gầu (q = 0,25÷88m³). Thường có hai xích, hạng nặng có bốn dải xích và siêu nặng có đến 8 dải xích. Máy đào một gầu di chuyển chậm (tối đa 4 km/h), nhưng độ ổn định cao, rất thích hợp với những công trình có khối lượng công tác đất lớn. Máy đào di chuyển bằng bánh lốp (bánh hơi): Có tính cơ động cao (vận tốc đạt tới 40km/h), nhưng độ ổn định kém do vậy dung tích gầu bị hạn chế (bé hơn 1m³). Máy đào một gầu bánh lốp thích hợp với các công trình phân tán, có khối lượng đào đất không lớn. Máy đào di chuyển bằng bánh sắt. Máy đào di chuyển bằng phao. Máy đào di chuyển bằng cơ cấu tự bước. (các loại này ít dùng, chỉ chuyên dùng trong các trường hợp đặc biệt). d. Theo kiểu hệ thống dẫn động thiết bị làm việc. Máy đào một gầu dẫn động cơ khí (treo mềm): Loại này di chuyển bằng bánh hơi hoặc bánh xích. Dùng hệ thống dẫn động bằng dây cáp và các ròng rọc để điều khiển các thao tác của gầu. Máy đào một gầu dẫn động thủy lực (treo cứng): Dùng hệ thông các xi lanh thủy lực để điều khiển các thao tác của gầu. e. Theo số động cơ trang bị trên máy. Máy đào một gầu trang bị một động cơ (dẫn động chung) Máy đào một gầu trang bị nhiều động cơ (dẫn động riêng) Máy đào một gầu trang bị tổ hợp: Động cơ diesel – Máy phát điện – Động cơ điện. f. Theo dung tích gầu. Loại nhỏ: q < 1m³ Loại trung bình: q = 1,0 ÷ 2,0m³ Loại lớn: q = 2 ÷4 m³ Loại rất lớn: q > 4m³

×