M¸y x©y dùng Trang 52 Chương 2 MÁY VÀ THIẾT BỊ GIA CỐ NỀN MÓNG Cấu tạo của nền đất thường không đồng nhất và chỉ chịu được áp lực nhỏ, vì vậy trong công tác xây dựng cầu, đường, xây dựng nhà cao t[.]
Máy xây dựng Chng MY V THIT B GIA CỐ NỀN MĨNG Cấu tạo đất thường khơng đồng chịu áp lực nhỏ, công tác xây dựng cầu, đường, xây dựng nhà cao tầng thường phải xử lý trước xây dựng Chi phí để xử lý móng chiếm tỷ lệ lớn so với tổng giá trị công trình Một cách xử lý móng vừa kinh tế vừa đảm bảo độ bền vững công trình dùng phương pháp đóng, ép hạ cọc Cọc cọc tre, cọc gỗ, cọc thép, cọc bêtơng cốt thép, cọc cát Ngồi cịn áp dụng phổ biến phương pháp gia cố móng cọc nhồi, gia cố bấc thấm Đóng cọc ngồi tác dụng để xử lý móng cho chắc, cịn có tác dụng chống sụt lởở đê, bờ sông 2.1 Khái niệm chung máy đóng cọc Để đóng cọc vào đất, dùng phương pháp: va đập (lực xung kích) có loại búa rơi, búa hơi, búa diezel; máy đóng cọc phương pháp rung (búa rung) có loại tần số thấp (loại nối cứng), tần số cao (loại nối mềm), loại va rung búa đóng cọc thuỷ lực Nếu phân loại theo hệ di chuyển ta có loại: máy đóng cọc di chuyển ray; máy đóng cọc di chuyển xích; máy đóng cọc phao Máy đóng cọc thường gồm có ba phận chính: Máy sở: thường dùng cần trục xích máy đào gầu, có dùng toa quay lắp giá di chuyển bánh sắt đặt đường ray (hình 2-1) Giá búa: gồm hệ dẫn hướng cho đầu búa q trình đóng cọc, xiên, ngang, điều chỉnh góc nghiêng giá (về trước hay sau), thường khoảng 50 cần đóng cọc xiên Để điều chỉnh dùng tăng xilanh thủy lực Đầu búa: phận trực tiếp gâu lực để đóng cọc Hiện có loại đầu búa: búa rơi, búa rung, búa diezel, búa thủy lực nước Búa rơi có kết cấu đơn giản, dùng đầu búa nâng lên độ cao định thả xuống đểđóng cọc Loại dùng suất thấp Búa nước có tần số đóng cọc cao cơng kềnh nên dùng Các loại búa điezel, búa rung, búa thuỷ lực có ưu điểm gọn nhẹ, động hiệu quảđóng cọc cao nên dùng phổ biến Hình 2-1 Máy đóng cọc Trang 52 Máy xây dựng 2.2 Bỳa úng cc iezel Nguyờn lý làm việc búa đóng cọc điezel dựa nguyên lý làm việc động cơđiezel Loại có ưu điểm kết cấu gọn nhẹ, động, làm việc độc lập không phụ thuộc vào nguồn điện, nguồn Nhược điểm cơng đóng cọc nhỏ khoảng 50 60% động dùng để nén khí cho búa nổ, tốc độ chậm so với so với búa song động (60 80 lần/ph) hiệu quảđóng cọc thấp Khi đóng cọc đất yếu mùa đông búa khó nổ, lực đóng cọc lớn nên đầu cọc dễ bị vỡ, gây ảnh hưởng tới cơng trình xung quanh Có ba loại búa đóng cọc điezel: loại hai cọc dẫn, loại ống dẫn loại xilanh dẫn Trong loại hai cọc dẫn loại xilanh dẫn sử dụng nhiều a Loại hai cọc dẫn; b Loại ống dẫn Hình 2-2 Búa đóng cọc Diezen 2.2.1 Búa đóng cọc điezel loại hai cọc dẫn (hình 2-2a) Có hai cọc dẫn hướng 4, liên kết với đáy đúc liền với piston 12 Khối đáy piston tỳ lên bệ búa kẹp cọc 15, xylanh 10 trượt theo hai cọc đồng thời làm nhiệm vụ đầu búa Phía cọc xà ngang có cáp treo 8, móc khởi động địn điều khiển móc 9, thả cáp rơi xuống dọc theo hai cọc dẫn, móc tự động móc vào chốt 5, sau nâng xà ngang xilanh lên đến vị trí cùng, giật địn 9, chốt trượt khỏi móc 6, xilanh 10 rơi tự theo hai cọc dẫn hướng chụp vào piston 12 để đóng cọc nén khơng khí buồng xilanh, đạt tới áp suất nhiệt độ cao, đồng thời chốt 11 đánh vào đòn 14, dầu phun vào buồng xilanh dạng xương mù, gặp khơng khí nhiệt độ áp suất cao tự bốc cháy (nổ) sinh áp lực lớn đẩy tung xilanh lên, hết đà, xilanh - đầu búa lại rơi xuống, tiếp tục nén khí, đóng cọc, nổ … Cứ vậy, sau lần rơi xuống cọc đóng sâu vào đất Loại búa có lượng tương đối thấp phù hợp với đất yếu 2.2.2 Búa đóng cọc Điezel ống dẫn (hình 2-2b) Có phần va đập piston-đầu búa 22 trượt xilanh dẫn hướng 21, phần bệ 17 nằm xialnh có lỗ lõm hình bán cầu, piston 22 làm nhiệm vụ đầu búa, phía có phận bơi Trang 53 M¸y x©y dùng trơn tự động, phía có phần lồi hình cầu tương ứng với phần lõm bệ 17, búa định tâm với cọc đinh vấu 16 Khi khởi động, cáp kéo móc 20 đưa đầu búa lên cao, sau thả cho piston rơi tự dọc theo xilanh, piston ép vào đòn bơm 23, mở bơm 14 làm dầu ỳ bình dầu 19 bơm vào xilanh hồ trộn với khơng khí chảy vào phần lõm bệ 17 Piston tiếp tục xuống che kín lỗ khí 18 làm khơng khí bị nén ới áp suất nhiệt độ cao, phần lồi piston 22 đập vào phần lõm bệ búa 17 thực đóng cọc đồng thời làm cho dầu bắn tung toé dạng sương mù, gặp khơng khí có áp suất nhiệt độ cao tự bốc cháy đẩy tung piston lên, khí cháy xilanh ngồi qua lỗ 18, piston hết đà tự rơi xuống tiếp tục chu kỳ làm việc mới, lần piston rơi lần cọc đóng sâu vào đất Quá trình làm việc búa điezel loại ống dẫn thể hình 2-3; Loại búa điezel ống dẫn có trọng lượng đầu búa từ 500-5000kG cho phép đóng loại cọc bêtơng cốt thép có tiết diện từ 100100 đến 400400 mm2 vào đất khơng có đá Các loại búa đóng cọc ống dẫn thông dụng Việt nam búa Liên xô, Trung quốc Nhật …sản xuất Khi dùng loại búa va đập để đóng cọc cần phải tính chiều cao rơi phù hợp với vật liệu tiết diện cọc : l H max F , m; 2.E.Q Trong : - cường độ cọc, N/m ; F - diện tích cọc m2; l - chiều dài cọc, m; E- môđun biến dạng cọc, N/m2; Q - trọng lượng đầu búa, N Nhưng chiều cao búa chọn theo quan hệ: H 0,8 Hmax Hình 2-3 Quá trình làm việc búa diêzen loại ống dẫn a Nâng búa; b Thả búa; c Đóng cọc nén khơng khí; d Nổ tung đầu búa lờn Trang 54 Máy xây dựng 2.2.3 Bỳa rung Nguyên lý làm việc búa rung Nguyên lý làm việc búa rung lợi dụng lực gây rung trục lêch tâm hay đĩa lệch tâm gây để truyền vào cọc Trong q trình đóng cọc, cọc luôn rung động với tần số đó, mà giảm lực ma sát cọc đất Mặt khác trọng lượng thân cọc búa làm cọc lún sâu vào đất Búa rung đời sau loại búa sử dụng rộng rãi để đóng cọc đất dính Ưu điểm loại búa có kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ, tính động cao, làm việc tin cậy dễ điều khiển, cọc không bị vỡ dùng loại búa va đập Nhờ giá thành đóng cọc thường hạ 23 lần so với dùng loại búa khác Nhược điểm loại búa trình làm việc lực gây rung làm ảnh hưởng tới cơng trình bên cạnh ảnh hưởng trực tiếp tới tuổi thọ động Búa rung có loại nối cứng (tần số thấp: 300 500 lần/ph), nối mềm (tần số cao: 700 1500 lần/ph) loại va rung Hình 2-4: Sơ đồ cấu tạo búa rung a, Loại nối cứng; b, Loại nối mềm; c, Loại va rung 1-Động cơ; 2- Bộ gây rung; 3- Bánh lệch tâm; 4- Mũ chụp cọc; 5- Lị xo; Hình c: 1- Bộ gây rung; 2- Khối lệch tâm; 3- Bầu búa; 4-Đe; 5- Lò xo; 6- Cọc Búa rung nối cứng (hình 2-4a) Có cấu tạo đơn giản, gây rung thường dùng đĩa lệch tâm lắp trục quay để tạo lực rung động Có thểđiều chỉnh lực gây rung cách điều chỉnh vị trí đĩa lệch tâm tần số quay, tuỳ theo điều kiện địa chất mà chọn chế độ làm việc tối ưu, quay theo chiều khác đĩa lệch tâm gây lực rung G P e.2 , N; g Trong đó: G - trọng lượng khối lệch tâm, N g - gia tốc trọng trường, g = 9,81m/s2; - vận tốc góc trục lắp đĩa lệch tâm, 1/s: ( = .n/30); n - số vòng quay phút trục e - độ lệch tâm, m Ở loại nối cứng động nối cứng với vỏ Trang 55 Máy xây dựng Bỳa rung ni mềm (hình 2-4b) Khác với loại nối cứng động nối với gây rung qua lò xo Vì trình làm việc, động giảm ảnh hưởng có hại gây rung gây ra, tuổi thọ động nâng cao 4, Búa va rung (hình 2-4c) Khác với hai loại phận gây rung lắp trực tiếp hai đầu trục động Khi trục động quay cục lệch tâm quay tạo lực gây rung, đồng thời tạo va đập đầu búa đe 4, truyền cho đầu cọc để đóng cọc Có thể thay đổi lực va đập cách thay đổi khe hở đầu búa đe 2.3 Máy khoan cọc nhồi Những năm gần nước ta nhu cầu xây dựng cầu cơng trình nhà cao tầng việc sử dụng cọc nhồi trở nên phổ biến Nguyên lý làm cọc nhồi tạo nên lỗ cọc đất sau rót trực tiếp vật liệu (bêtơng bêtơng cốt thép, cát ) vào lỗ để tạo thành cọc Như cọc chế tạo chỗ không công vận chuyển cọc chế tạo sẵn nơi khác đến, đỡ tốn Ngoài với cọc chế tạo sẵn phải công nối cưa cắt sau đóng cọc nên cọc nhồi mang lại hiệu kinh tế - kỹ thuật rõ rệt so với phương pháp đóng cọc khác Các phương pháp thiết bị tạo lỗ cho cọc nhồi đa dạng: - Loại sử dụng ống kim loại có đường kính đến 50cm dài tới 22m đóng vào đất tạo thành cọc, sau rót vật liệu tạo cọc Ống kim loại để lại rút khỏi đất Trình tự thi cơng hình: 2-5: Hình 2-5: Trình tự thi công cọc nhồi ống kim loại a Tình tự thi cơng ống kim loại I- Chuẩn bị ống đế cọc; II, III- Đóng cọc đế cọc vào lòng đất; IV- Rút ống kim loại, đổ vật liệu đầm chặt; V-Cọc nhồi đất; 1-Búa; 2- ống dẫn hướng búa; 3-ống kim loại đế cọc; b Cọc sau chế tạo; 1-Đầu cọc; 2- Bêtông; 3- Cốt thép - Loại làm lỗ cọc thiết bị khoan khác nhau: khoan xoắn ruột gà, khoan xoay, khoan va đập, khoan rung, khoan xoay ấn, hút, khoan tia nước có áp lực cao Các loại máy khoan cọc nhồi có đường kính > m chiều sâu tới 200-300 m, dùng nguyên lý va đập, loại máy khoan xoay ấn thuỷ lực cho phép khoan vào tầng lẫn đá cú bn cao Trang 56 Máy xây dùng Sau chuẩn bị xong lỗ khoan người ta thả cốt thép bêtơng đúc cọc (như hình 2-6) Bao gồm nguyên công khoan lỗ, khoét rộng chân lỗ, đặt giá đỡ, đặt ống phễu rót vật liệu, rót vật liệu, rút ống, phếu rót vật liệu giá đỡ, hoàn thành cọc đầu cọc Hình 2-6: Trình tự tạo cọc máy SO-2 a- Khoan tạo lỗ; b- Mở rộng đáy lỗ cọc; c- đặt cốt thép; d-Đặt phễu ống dẫn liệu; e-Đổ liệu; g- Nâng phễu ống dẫn liệu kết hợp đầm lèn; h- Cọc sau chế tạo * Sơ đồ loại máy khoan cọc nhồi: - Máy khoan cọc nhồi loại khoan xoay Máy thể hình 2-7 Cấu tạo gồm máy bánh xích sở 12, đỡ trụ khoan Trên đầu trụ có ngang đầu trụ 3, cụm dẫn động gồm động thủy lực qua rô to – hộp giảm tốc làm quay ty khoan cánh xoắn theo hướng bệ đỡ Cơ cấu coong tác thay đổi (xoắn ruột gà, gầu ngoạm, rô to,… tạo máy khoan khác Hình 2-7 Máy khoan kiểu khoan xoay Cáp nâng; Trụ khoan; Thanh ngang; 4, Cụm dẫn động; Ty khoan; Xy lanh; Cánh xoắn (ruột gà); Bệ dẫn; 10 Bệ tỳ; 11 Thanh giá đỡ; 12 Máy sở - Máy khoan cọc nhồi kiểu quay trịn (hình 2-8): Loại đầu cắt quay tròn 3600 theo chiều định với mômen xoay từ 1850 4200 kNm lực ép từ 1890 3750 kN Trang 57 Máy xây dựng (loi RDM ca c) Do xoay tròn liên tục nên khoan nhanh Đặc biệt khoan tầng đá độ ma sát nhó hơn, đồng thời khoan xoay chiều nên mịn Hình 2-8 Máy khoan kiểu quay trịn Hình 2-9 Máy khoan vách Máy sở; Trụ khoan; Cáp nâng; Thanh ngang; Cần khoan; Cụm dẫn động; Đấu cắt Máy sở; Cáp nâng; Gầu ngoạm - Máy khoan vách (hình 2-9): dùng để khoan tường vách dạng rãnh, khoan đào gầu ngoạm với lực kẹp lớn Bề dày mặt tường vách khoan từ 400 1500 mm Loại thường sử dụng trường hợp khơng sử dụng cọc làm móng để tránh choán chỗ 2.4 Máy cắm bấc thấm Để xử lý đất yếu, tăng cường độ đất, giảm độ lún tổng thể thi công đường ôtô, đường sắt, bến cảng, sân bay với biện pháp đóng cọc, khoan cọc nhồi trình bày người ta sử dụng hệ thống mao dẫn thẳng đứng chế tạo sẵn mà người ta thường gọi bấc thấm (cọc nhựa) Nhờ bấc thấm nước lồng đất thoát nhanh nên cơng trình đất yếu lún nhanh hơn, tốc độ cố kết nhanh cơng trình ổn định Cấu tạo bấc thấm mô tả hình 2-10 Gồm lõi nhựa có rãnh chế tạo từ vật liệu polyeste, polyamid, polyetylen có độ bền cao lớp vải bọc địa kỹ thuật không dệt bền vững từ sợi tổng hợp có tính lọc cao, cho phép nước thấm qua cách dễ dàng, đồng thời lại có khả cản hạt đất để tránh trường hợp tắc đường dẫn nước Bấc thấm thường có chiều rộng 100mm, chiều dày 34mm, độ dai 1,83kN/m, đóng gói thành cuộn có tổng chiều dài 200 300m Trang 58 Máy xây dựng Hỡnh 2-10: Bc thm 1-Lừi nhựa có rãnh 2- Vải bọc địa kỹ thuật Hình 2-11: Sự thoát nước bấc thấm 1- Nền đất; 2- Bấc thấm cắm 3- Gia tải; 4- Đường thoát nước Bấc thấm cắm xuống đất yếu nhờ thiết bị chuyên dùng gọi máy cắm bấc thấm (hoặc máy ấn bấc) Sau bấc cắm vào đất, nước lỗ rỗng đất yếu chảy theo hướng nằm ngang đến bấc thấm xung quanh gần theo đường dẫn bấc thoát cách tự lên vùng cát gần mặt đất để ngồi (hình 2-11) Để tăng hiệu nước nhanh đổ lớp đất cát gia tải 3, nước đất thoát nhanh nên thời gian cố kết đất giảm nhiều kết thúc khoảng thời gian thi công mà chờ đợi lâu không dùng bấc thấm Thiết bị cắm bấc thấm nhiều nước giới chế tạo như: Thuỵ Sỹ, Đức, Hà Lan, Đài Loan, Hàn Quốc Các loại thiết bị nói chung có cấu tạo tương đối giống nguyên lý làm việc chúng chia làm hai loại: rung ép ép tĩnh học thuỷ lực Tuy nhiên, ép tĩnh ưa chuộng Đa số máy sử dụng nguyên lý Máy ép tĩnh sử dụng dẫn động khí hay thuỷ lực từ máy sở cung cấp Máy cắm bấc thấm làm việc theo nguyên lý ép tĩnh gồm phận sau (hình 212): máy sở dùng để di chuyển tồn thiết bị qúa trình thi cơng, cung cấp hệ thống dẫn động cho dùi bấc thấm, giữ cho thiết bị ổn định trình thi công (cắm, rút dùi, di chuyển máy) Máy sở máy đào, máy ủi, cần cẩu,… máy đào thuỷ lực phù hợp Cột phận thiết bị ấn bấc Đó cột thép dạng có hộp giàn khơng gian, giàn có gắn cấu dẫn động, giá dẫn hướng cho dùi dẫn bấc thấm hệ thống palăng cáp để ấn rút dùi Giàn cột thường có chiều cao lớn chiều sâu tối đa mà bấc thấm phải cắm Tuỳ theo chiều cao mà giàn chế tạo thành hay nhiều đoạn có tiết diện giống khác liên kết với bulông Giàn cột treo giữ máy sở (hình vẽ 2-12) Khi làm việc bấc thấm luồn qua dùi cài giữ neo mỏng tơn có diện tích lớn diện tích mặt cắt ngang dùi để dùi cắm xuống đất kéo theo bấc cắm xuống, rút dùi lên, nhờ neo bấc giữ lại đất Dùi tựa lăn dẫn hướng, hệ thống gối đỡ lăn gắn với cột Dùi cắm xuống đất rút lên nhờ hệ thống palăng cáp dẫn động từ hệ thuỷ lực máy sở Trang 59 Máy xây dựng Hỡnh 2-11: Mỏy cm bc thấm 1- Máy sở; 2,5- Các đoạn cột; 3,4- Bộ phận dẫn động; 6- Xilanh giữ cần; 7- Bộ phận dẫn hướng; 8- Dùi dẫn bấc thấm Hiện loại máy cắm bấc thấm nhập vào nước ta chế tạo nước cho phép cắm sâu tới 30 40 m với suất cắm bấc 4000 8000 m/1 ca máy Nhờ áp dụng bấc thấm mà giảm 30 60% giá thành so với công nghệ xử lý đất yếu khác mà đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cao cơng trình Chính giới có 40 quốc gia sử dụng cơng nghệ thi công gia cố đất yếu bấc thấm với số lượng bấc thấm sử dụng hàng năm 100 triệu mét Riêng nước ta, hàng năm sử dụng tới hàng triệu mét bấc thấm Trang 60 ... hợp với đất yếu 2. 2 .2 Búa đóng cọc Điezel ống dẫn (hình 2- 2b) Có phần va đập piston-đầu búa 22 trượt xilanh dẫn hướng 21 , phần bệ 17 nằm xialnh có lỗ lõm hình bán cầu, piston 22 làm nhiệm vụ đầu... tổng chiều dài 20 0 300m Trang 58 Máy xây dựng Hỡnh 2- 10: Bc thm 1-Lừi nha có rãnh 2- Vải bọc địa kỹ thuật Hình 2- 11: Sự thoát nước bấc thấm 1- Nền đất; 2- Bấc thấm cắm 3- Gia tải; 4- Đường... mịn Hình 2- 8 Máy khoan kiểu quay trịn Hình 2- 9 Máy khoan vách Máy sở; Trụ khoan; Cáp nâng; Thanh ngang; Cần khoan; Cụm dẫn động; Đấu cắt Máy sở; Cáp nâng; Gầu ngoạm - Máy khoan vách (hình 2- 9):