Máy xây dựng - Chương 3 docx

CHƯƠNG III MÁY LÀM ĐẤT 3.1 Khái niệm chung và mục đích của việc sử dụng máy làm đất Ngày nay, trong thi công công trình xây dựng - đường, công trình dân dụng, công nghệp, các công trình

CHƯƠNG III MÁY LÀM ĐẤT

3.1 Khái niệm chung và mục đích của việc sử dụng máy làm đất

Ngày nay, trong thi công công trình xây dựng - đường, công trình dân dụng, công nghệp, các công trình thủy lợi, và các công trình xây dựng khác ít nhiều đều phải sử dụng máy làm đất để giải quyết phần lớn công tác đất Tại sao chúng ta lại dùng máy làm đất, là vì đặc điểm công tác làm đất là nặng nhọc và khối lượng công việc nhiều vượt quá sức lao động của công nhân Ngoài ra, sử dụng máy móc vào thi công đất còn mang lại lợi ích kinh tế cao và rút ngắn thời gian thi công và công trình đất đạt chất lượng cao

Ở vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long, trong những năm gần đây và trong tương lai, số lượng công trình xây dựng có qui mô lớn gia tăng với khối lượng công tác làm đất cực kỳ lớn Điều này đặt ra cho người kỹ sư ngành xây dựng, thủy công, cầu đường, phải nghiên cứu cách sử dụng thiết bị hiện có tại các công ty xây dựng và các thiết

bị mới khác sẽ xuất hiện một khi các công ty xây dựng nước ngoài mở rộng thị trường hoạt động từ các thành phố lớn như TP Hồ Chí Minh về khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long

Vấn đề cơ bản chủ yếu cần giải quyết là sử dụng máy như thế nào để có hiệu quả kinh tế ( có lời trong thi công) mà vẩn đảm bảo tốt yêu cầu kỹ thuật và an toàn Để giải quyết vấn đề này người kỹ sư xây dựng phải hoàn thành các công việc sau:

- Đảm bảo sự đồng bộ trong đội máy: số lượng các loại máy phải phù hợp

- Bố trí dây chuyền hoạt động: nơi nào thi công trước, máy nào trước máy nào sau

- Tổ chức quản lý kỹ thuật đội máy thi công: vật tư, bảo dưỡng và lịch làm việc

- Những điều kiện địa chất thủy văn ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị

- An toàn trong quá trình thi công tại công trường

3.2 Máy xúc đất gầu đơn

Máy đào một gầu là một trong những loại máy đào chủ đạo trong công tác làm đất Máy đào làm nhiệm vụ khai thác đất rồi đổ và phương tiện vận chuyển , hoặc chúng tự đào và vận chuyển đất trong cụ ly ngắn như đào đắp kênh mương

Ngoài chức năng đào xúc đất, khi thay các bộ phận công tác trên máy cơ sở có thể thực hiện nhiều chức năng của các máy khác như cần trục, búa đóng cọc, nhổ gốc cây

Máy đào một gầu là một loại máy làm việc theo chu kỳ gồm các nguyên công đào tích đất vào gầu nâng lên và đổ vào phương tiện hoặc đổ thành đống

3.2.1 Phân loại máy xúc đất gầu đơn

Máy đào một gầu có thể phân loại theo hình dáng bộ công tác, theo cơ cấu di chuyển, theo hệ dẫn động, theo dung tích gầu

- Theo hình dáng bộ công công tác: máy đào gầu ngữa, máy đào gầu sấp, máy đào gầu ngoạm, máy đào gầu quăng (gầu dây) và máy đào gầu bào

- Theo dung tích gầu xúc: Máy xúc loại nhỏ; máy xúc loại trung bình; máy xúc loại lớn

- Theo cơ cấu di chuyển: máy đào bánh lốp, bánh xích, bánh sắt (di chuyển trên rây), di chuyển bằng cơ cấu tự bước, máy đào đặt trên phao nổi

- Theo hệ dẫn động: máy đào dẫn động bằng cơ khí, thủy lực hoặc kết hợp giữa cơ khí và thủy lực hay khí nén Hiện nay

hầu hết các máy đào có dung tích gầu nhỏ hoặc trung bình đều được dẫn động thủy lực

Thiết bị công tác thay thế được lấp váo máy đào

a)máy xúc gầu thuận; b)gầu nghịch; c) gầu quăng; d) cần trục d) ngầu ngạm; e) bạt cỏ; g,h) đặt đường ống; i) nhổ góc cây k) đóng cọc; l) bạt ta luy; m) xúc vật liệu; n) đầm lèn 3.2.2 Máy đào gầu ngửa (gầu thuận)

Máy đào gầu ngửa thường dùng để đào đất ở mức cao hơn mặt bằng máy đứng, phục vụ cho việc khai thác đất, đá, xúc vật liệu rời, Các thông số cơ bản của máy đào gầu ngửa là bán kính đào nhỏ nhất

R1, bán kính đào lớn nhất R2; bán kính xả đất lớn nhất R3; chiều cao nâng gầu lớn nhất Hmax; chiều cao xả đất lơn nhất H

Trong xây dựng sử dụng loại máy đào có dung tích 3.2m3 khi dẫn động cơ khí, dung tích 1.6m3 khi dẫn động thuỷ lực

3.2.3 Máy đào gầu sấp (gầu nghịch)

Máy đào gầu sấp thường dùng để đào rảnh, kênh mương, hố móng, nơi mà đất đào thấp hơn mặt bằng máy đứng Máy đào gầu

sấp dẫn động thuỷ lực được sử dụng rộng rãi hơn so với máy đào gầu sấp điều khiển bằng cáp và dung tích gầu tới 3.3m3

Các thông số làm việc cơ bản của máy đào gầu sấp là bán kính đào R1, chiều cao đổ H2 và chiều sâu đào h

3.2.4 Máy đào gầu quăng: máy đào gầu quăng còn gọi là máy đào gầu dây hay gầu kéo, thường dùng để đào đất, nạo vét ao, hồ sông kênh, rạch đào hố móng rộng, hoặc để gom vật liệu thấp hơn mặt bằng máy đứng

Máy đào gầu quăng thường có dung tích 0.3 đến 3m3 thời gian làm việc của máy đào gầu quăng thường lớn hơn máy đào gầu ngửa khoảng 8 đến 12% đối với máy đào công suất nhỏ, khoảng 15 đến 20% đối với máy đào xây dựng

3.2.5 Máy đào gầu ngoạm: thường dùng để đào đất mềm, đào hố móng, đào giếng, vét kênh mương, xúc vật liệu và dùng phổ biến trong khai thác cát xây dựng

3.2.6 Máy đào gầu bào: thường dùng bào san các chổ mấp mô trên bề mặt thi công Để làm bằng và dọn sạch mặt bằng người ta có thể dùng gầu có miệng rộng không có răng, khi ấy có thể thực hiện công việc đào, bốc dỡ hàng thông thường Các thông số cơ bản của máy đào gầu bào là Rmax, chiều sâu đào H’

max và chiều cao đào tối đa H’’

max

và chiều cao đổ tối đa

3.2.7 Năng suất của máy đào một gầu

Năng suất thực tế của máy đào một gầu được xác định

d

k k

k

. (m3/h) q- dung tích gầu (m3)

kđ- hệ số đầy gầu( là tỷ số giữa thể tích đất đá thực tế xú được và thể tích hình học của gầu)

kx- hệ số tơi xốp của đất

ktg- hệ số sử dụng thời gian

+ Đối với máy súc gầu thuận đổ vào ô tô ktg = 1.07 + đối với máy súc gầu quăng đổ vào ôtô ktg= 1.15

tck- thời gian một chu kỳ làm việc (s)

3.2.8 Tổ chức thi công máy xúc một gầu

3.2.8a Chọn loại máy xúc

Việc chọn loại máy xúc cho thi công là nhiệm vụ quan trọng của người phụ trách tổ chức thi công Năng suất có cao, hiệu suất sử dụng máy có tốt hay không là một phần do người cán bộ kỹ thuật trực tiếp quản lí sử dụng máy có nắm vững tính năng kỹ thuật và điều kiện sử dụng máy đến mức nào Đối với việc chọn lựa máy xúc ta cần chú ý đến một số yếu tố: khối lượng công tác, dạng công tác, loại đất, điều kiện chuyên chở, thời hạn thi công

Máy súc gầu thuận có kết cấu bộ công tác rất chắc chắn, cho nên đào khoẻ, dùng có lợi khi đào đất và đổ vào xe vận tải để chuyển đi

xa Máy súc gầu thuận chỉ làm việc tốt khi nền đất chổ máy đứng khô ráo

Máy xúc gầu dây có cần dài nên có thể đổ đất từ hố đào đi khá

xa Nó đứng từ trên cao để đổ những hố sâu( 10 đến 20m) và đào đất

ở những nơi có nước như vét bùn, so với máy xúc gầu thuận thì máy xúc gầu dây có năng suất thấp hơn( nếu cùng một dung tích gầu) vì khó hướng cho gầu đổ đúng vào phương tiện vận chuyển, thao tác để súc đầy gầu khó hơn gầu thuận Dùng máy súc gầu dây đào rồi đổ thành đống hoặc đổ trực tiếp vào nơi cần đổ thì năng suất cao

Máy xúc gầu nghịch chỉ đào được những hố nông(dung tích gầu 0.5m3 thì chiều sâu đào tối đa là 5.5m) dùng máy súc gầu nghịch để đào mương máng nhỏ, đào rảnh đặt đường ống, đường dây cáp điện, người ta thường chọn máy súc gầu nghịch có dung tích gầu q= 0.15; 0.25; 0.35; 0.5m3 Khi đào những hố sâu và đất tương đối mềm bằng máy xúc gầu thuận, thường phải đào thêm những con đường lên xuống cho máy xúc và các phương tiện vận chuyển, khối lượng đất đào của công tác này cũng khá lớn nên trong trường hợp này có thể thi công bằng máy xúc gầu dây sẽ kinh tế hơn

Theo kinh nghiệm việc chọn máy xúc còn dựa vào khối lượng đất cầìn khai thác Khi khối lượng đất đào lớn thì nên dùng loại máy xúc có dung tích gầu lớn

3.2.8b Các sơ đồ thi công máy xúc một gầu

* Đối với máy xúc gầu thuận thường có cách đào sau:

- Đào dọc đổ bên

- Đào dọc đổ sau

Sơ đồ đào dọc đổ sau a)mặt cắt đứng b) mặt chiếu bằng 1- cờ hiệu;2- trọng tâm của vỉa trái;

3- trọng tâm của vỉa phải;4- chổ máy xúc đứng

* Đối với máy xúc gầu nghịch

Với khối lượng đào không lớn, tính chất công việc không phức tạp, loại đất không rắn lắm, dung tích gầu thường nhỏ; ta dùng máy xúc gầu nghịch là tiện lơûi và kinh tế khi đào và đổ đất sang bên cạnh hố đào Khi ấy máy xúc đứng đào dọc với rảnh đào và đổ đất sang hai bên rảnh đào hoặc một bên rảnh đào

Sơ đồ đào dọc đổ bên của máy xúc gầu nghịch

* Đối với máy xúc gầu quăng

Sơ đồ làm việc máy xúc gầu quăng đào và đổ đất vào ô tô tự đổ: 1- trục đường ô tô;2- trục di chuyển máy xúc;3- chân ta luy;4- trọng tâm của vỉa đào;5 và 6- vị trí

máy xúc đứng đào;7- cột báo hiệu ô tô đổ;8- rảnh thoát nước

Sơ đồ đào con thoi: 1- vị trí đứng của máy xúc;2- trục di chuyển của

máy xúc;3- cờ hiệu ô tô đổ;4- đường dic huyển của ô tô;5- góc quay đổ

trung bình;6- đường trục máy đứng trước 3.3 Máy xúc nhiều gầu ( tham khảo tài liệu)

3.4 Máy đào chuyển đất: Máy đào chuyển đất là những máy trong

quá trình di chuyển đồng thời cắt đất thành từng lớp và mang đất đó

đến nơi cần san lấp

3.4.1 Máy ủi: máy ủi là máy chủ yếu trong công tác làm đất, nó có

thể làm việc độc lập hay phối hợp với những máy khác Khi làm việc

mọt mình nó có nhiệm vụ: san bằng, ủi những gò đất cao, lấp hố và

chuyền đất thừa đi nơi khác, đắp đất nền cao từ 1.0 đến 1.5m, đào hố

đào rảnh bốc thực vật,

Theo cơ cấu lưởi ben và khả năng thay đổi vị trí của lưởi ta có

hai loại máy ủi: loaüi máy ủi thường có lưởi và khung lắp cố định; loại

máy ủi vạn năng có cơ cấu lưởi ben và khung đẩy không cố định, các

máy ủi vạn năng lắp ben thẳng góc với hướng chuyển động của máy

kéo và điều chỉnh cấp góc cắt của lưởi như máy ủi không quay Ngoài

ra máy ủi vạn năng còn có khả năng quay lưởi ben ở trong hai mặt

phẳng: mặt phẳg ngang và mặt phẳng thẳng đứng

Máy ủi điều khiển bằng cơ học, ben hạ xuống nhờ sức nặng của chính bản thân của nó, còn để nâng ben thông qua cơ cấu truyền động giữa cáp và tời Ben của máy ủi này không thể điều chỉnh chiều dầy lớp đào được vì vậy nó bị hạn chế tốc độ khi thi công đất cứng

Máy ủi điều khiển bằng thuỷ lực, việc nâng hạ ben hoàn toàn điều khiển bằng cơ thuỷ lực Do vậy có thể thay đổi chiều dầy lớp đất dào theo ý muốn, tốc độ nâng chuyển ben khoảng từ 0.15 đến 0.25m/s, bơm dầu cao áp của bộ phận điều khiển thường lắp ở phía

Năng suất của máy ủi trong công tác đào và chuyển đất

N =

ck x

gd d tg

k k

k k k V

.

3600

(m3/h) Trong đó: kd- hệ số kể đến độ dốc khi máy đào đất

Ktg- hệ số sử dụng thời gian( ktg= 0.75 đến 0.85) v- thể tích khối đất trước lưởi ủi (m3)

v=

x

k tg

H L

).

( 2

. 2

ρ

tck- thời gian một chu kỳ làm việc (s)

kgđ- hệ số giử đất xác định theo kinh nghiệm thực tế

kgđ = 1-0.005L( L cự li vận chuyển đất, m)

kx- hệ số tơi xốp đất( phụ thuộc vào loại đất)

Năng suất của máy san bằng địa hình

N =

) (

) sin ( 3600

q

t v

l n

l b L

+

−

Trong đó: l- quảng đường san (m)

b- bề rộng trùng nhau giữa hai vệt san (m) v- vận tốc san (m/s)

n- số lần san tại một chổ L- chiều dài lưởi ủi (m)

φ- góc giữa lưởi ủi và hướng chuyển động của máy khi ủi đất về một phía

3.4.2 Máy cạp :dùng đào chuyển đất trong các công trình dân dụng, công nghiệp, giao thông vận tải, cạp,đào và đắp với khối lượng đất lớn, tương đối tập trung nên hiệu kinh tế cao

Theo hình thức di chuyển ta chia làm 2 loại: máy cạp tự hành và máy cạp không tự hành

* Loại máy cạp không tự hành: loại máy này có hai bộ phận riêng biệt, bộ phận kéo và bộ phận thùng cạp chuyển

Sơ đồ cấu tạo máy cạp không tự hành điều khiển bằng cơ học

Sơ đồ cấu tạo máy cạp không tự hành điều khiển bằng thuỷ lực

1- móc nối; 2- càng đổ; 3- xi lanh thuỷ lực; 4- khung nối; 5- cơ cấu

tay quay bản lề; 6- thùng chứa đất; 7- khung giữ thùng; 8- lưỡi

cắt đất

* Loại máy cạp tự hành: loại này khác với loại không tự hành ở

chổ không có bộ phận đầu kéo tách riêng

Sơ đồ máy cạp cấu tạo tự hành 1- đầu máy kéo;2- trụ đở càn; 3- càng quay;4- xi lanh thuỷ lực nâng hạ thùng chứa; 5- cửa đóng mở; 6- thùng chứa;7- thành sau thuùng chứa;

8-xi lanh thuỷ lực mở cửa thùng chứa; 9- bánh sau xe

Sơ đồ quá trình làm việc máy cạp a) Quá trình đào và tích đất vào thùng chứa

b) Quá trình vận chuyển

* Cách đào đất

Sơ đồ cắt đất của máy cạp a) loại đất rắn; b) loại đất cứng trung bình; c) loại đất mềm

* Các sơ đồ di chuyển

Sơ đồ di chuyển hình elip

Sơ đồ di chuyển hình chử chi

* Năng suất của máy cạp

N =

ck x

tg d

t k

k k q

.

3600

(m3/h) Trong đó: q- dung tích thùng xúc chuyển (m3)

Kđ- hệ số làm đày thùng

Kx- hệ số tơi xốp của đất

tck- thời gian một chu kỳ làm việc( đào- tích đất- vận chuyển- đổ đất- quay về nơi đào) (giây)

3.4.3 Máy san đất: Máy san là một trong những máy cơ bản trong công tác làm đất, thường dùng để bốc lớp ẩm thực vật có chiều dày 10 đếm 30cm kể cả vận chuyển trong phạm vi 10 đến 20m ; dọn mặt bằng, đào, san lắp hố, rảnh, bạt ta luy, san nền đường, sân bay,

Dựa vào tính năng hoạt động, người ta chia ra loại máy san tự

May san không tự hành 1- chổ ngồi điều khiển;2- cơ cấu điều khiển góc nghiêng bánh sau xe; 3- cơ cấu điều khiển lưởi san;4- khung;5- khung kéo chính;

6- thanh nối với máy kéo;7- khung quay lưởi san;8- lưỡi san

Máy san tự hành 1-phần chứa động cơ;2-hộp điều khiển;3-khung đở chính;

4-bán dẫn hướng;5- răng xới đất;6- thanh kéo;7- mâm quay;8- lưởi

san; 9-trục truyền lực cho bánh xe chủ động

* Thao tác chính của máy san

a) Quay lưởi san ứng với các góc quay trong mặt phẳng ngang b) Tạo lưởi san có góc cắt γ

c) Tạo lưởi san nghiêng một góc bên với góc β để bạt ta luy d) Dùng máy san để vun đống vật liệu

e) Khi dùng máy san để tạo rảnh, hoặc vừa đào vừa đắp đường

Góc độ hợp lí để lắp lưởi san

Góc ôm (β )

Góc cắt (γ)

Góc nghiêng(α)

Cắt đất loại TB chưa xới

lên Cắt đất loại TB đã được

xới

Di chuyển đất

San phẳng mặt đất san

bằng móng lòng đường

Bạt ta luy

Di chuển vật liệu

30÷40 35÷40 35÷50 60÷70 50÷60

60÷65 35÷40

40

45 40÷45

60 40÷45

35

45

10÷15 8÷13 3÷5

0 0÷5 60÷70 2÷3

Sơ đồ san bằng và bạt ta luy bằng máy san 1- lưỡi san có thiết bị bạt ta luy;2- máy san đặt lưỡi san nghiêng

theo máy dốc; 3- máy san mặt bằng và mặt nghiêng

* Năng suất của máy san

N =

x ck

tg

k t

k v

.

3600

(m3/h) Trong đó: v- thể tích khối đất trước lưỡi san (m3)

T- thời gian làm việc trong một ca (giờ)

Ktg- hệ số sử dụng thờigian ( ktg= 0.8 đến 0.95)

tck- thời gan một chu kỳ làm việc ( giây)

kx- hệ số tơi xốp của đất( giống như máy ủi) Năng suất theo m2

N =

) (

) sin ( 3600

q

t v

l n

l b L

+

−

Trong đó: l- quảng đường san

b- bề rộng trùng nhau giữa hai vệt san v- vận tốc san

n- số lần san tại một chổ L- chiều dài lưởi san

φ- góc giữa lưởi san và hướng chuyển động của máy khi ủi đất về một phía

3.4.4 Máy đầm đất: Lu bánh cứng trơn, Lu chân cừu, Lu bánh lốp, lu

rung tự động, máy đầm động, máy đầm rung

Đất sau khi được đào đắp để làm nền móng cho công trình xây dựng, cầu đường, thủy lợi thường không đảm bảo độ chặt cần thiết Đầm đất làm cho đất được nén chặt lại, khối lượng riêng và độ bền chặt của đất tăng lên để đủ sức chịu tác dụng của tải trọng, giảm độ lún, chống thấm

Khi sử dụng máy đầm các loại để đầm đất, làm cho đất chặt lại được gọi là đầm nhân tạo Đầm tự nhiên là do người, máy móc đi lại và mưa tác dụng Kiểu đầm này thường có thời gian đầm dài và độ chặt không theo ý muốn

Chất lượng của nền đất sau khi đầm phụ thuộc vào ba yếu tố chính: lực, thời gian đầm và độ ẩm của đất trong quá trình đầm Do đó chúng ta phải cân nhắt sự lựa chọn thiết bị đầm sao cho khi đầm ứng suất sinh ra trong lúc đầm không vượt quá ứng suất cho phép cuả từng loại đất Song, trong quá trình đầm, sự biến dạng của đất cũng tiến triển theo thời gian Khi tác dụng lực đột ngột, thời gian đất

ở trạng thái nén quá ít so với thời gian cần cho đất biến dạng hoàn toàn cho nên trong quá trình đầm cần tác dụng lực lâu hay nhiều lần Cuối cùng là độ ẩm của đất trong lúc đầm phải ở gần độ m tối thuận (ở độ ẩm này độ chặt của đất tốt nhất cho một công đầm) Đôi khi chúng ta phải tưới nước hay phơi khô đất ướt

Chất lượng đầm đất sẽ được kiểm tra thông qua các chỉ tiêu cơ lý sau: khối lượng riêng, độ bền, và mômen biến dạng

* Phân loại máy đầm lèn

Phần lớn các loại máy đầm điều dựa trên phương pháp đầm đất

cơ bản: đầm nén do tỉnh lực, đầm do rung động, đầm do lực động Đầm nén bằng lực

tĩnh: đất được đầm là do

trọng lượng bản thân của

máy đầm truyền qua quả

lăn cứng trơn, lu chân cừu

hay lu bánh hơi chuyển động trên bề mặt lớp đất rải với độ dày nhất định Trong quá trình đầm đất lực đầm không đổi