NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC DẪN ĐỘNG BỘ CÔNG TÁC CỦA MÁY KHOAN CỌC NHỒI LẮP TRÊN CẦN TRỤC BÁNH XÍCH

NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC DẪN ĐỘNG BỘ CÔNG TÁC CỦA MÁY KHOAN CỌC NHỒI LẮP TRÊN CẦN TRỤC BÁNH XÍCH Đề tài được tiến hành nhằm mục đích tạo cơ sở khoa học cho việc thiết kế, chế tạo trong nước bộ công tác của máy khoan cọc nhồi lắp trên cần trục bánh xích, cũng như trong khai thác sử dụng chúng ở điều kiện Việt Nam.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN VĂN NGHĨA NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC DẪN ĐỘNG BỘ CÔNG TÁC CỦA MÁY KHOAN CỌC NHỒI LẮP TRÊN CẦN TRỤC BÁNH XÍCH LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HÀ NỘI 2012 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC DẪN ĐỘNG BỘ CÔNG TÁC CỦA MÁY KHOAN CỌC NHỒI LẮP TRÊN CẦN TRỤC BÁNH XÍCH CHUYÊN NGÀNH: MÁY XÂY DỰNG - XẾP DỠ Mã số : 60.52.10 Học viên : Nguyễn Văn Nghĩa Lớp : MXD & XD - K19 Giảng viên hướng dẫn : PGS-TS. Nguyễn Văn Vịnh HÀ NỘI 2012 2 MỤC LỤC 3 DANH MỤC CÁC BẢNG 4 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 5 PHẦN MỞ ĐẦU I. Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay công tác xây dựng nền móng công trình nói chung, xây dựng nền móng công trình giao thông nói riêng đang phát triển rất nhanh và mạnh mẽ. Để thi công nền móng các loại công trình trên nền đất yếu ở nước ta hiện nay, người ta sử dụng rất nhiều loại thiết bị khác nhau như: máy khoan cọc nhồi, máy đóng cọc cát, máy ép bấc thấm, máy ép cọc tĩnh, máy gia cố cọc xi măng đất, búa đóng cọc … Tuy nhiên để thi công các móng nhà cao tầng cũng như thi công các mố trụ cầu người ta sử dụng phổ biến nhất là các thiết bị khoan cọc nhồi. Trong các loại máy khoan cọc nhồi đang sử dụng ở Việt Nam hiện nay, loại máy khoan cọc nhồi lắp trên cần trục bánh xích là loại phổ biến nhất, vì ưu điểm nổi bật của nó là: Tính cơ động cao, di chuyển tốt trên nền đất không bằng phẳng, làm được nhiều công việc, thao tác khác nhau như vừa khoan, vừa tự phục vụ cẩn hạ hàng mà không cần phải có thêm thiết bị khác phục vụ.Chính vì tính tiện ích và tính cơ động nên hiện nay, thiết bị này được sử dụng ở hầu hết các đơn vị thi công. Để có được các loại máy khoan kiểu này, các đơn vị thi công chủ yếu phải nhập ngoại với giá thành cao vì khó khăn nhất trong việc “nội địa hóa” sản phẩm là chế tạo các bộ công tác của máy. Trong đó hệ thống dẫn động thủy lực, quyết định chất lượng làm việc của thiết bị, đảm bảo cho kết cấu của bộ công tác gọn nhẹ, làm việc ít gây rung động, hiệu suất cao, tổn thất công suất bởi ma sát nhỏ…., vì vậy thường có giá thành cao. Để giảm bớt khó khăn về tài chính trong việc đầu tư thiết bị do khả năng tài chính hạn hẹp, một số đơn vị thi công, đơn vị chế tạo cơ khí đang tìm cách nghiên cứu, tính toán thiết kế bộ công tác của máy để thay thế thiết bị nhập ngoại, tuy nhiên, nhìn chung vẫn là sao chép một cách đơn thuần, chưa có những công trình nghiên cứucơ bản làm cơ sở cho việc thiết kế, chế tạo loại thiết bị này. Xuất phát từ yêu cầu thực tế sản xuất, thi công đã nêu ở trên, một số đơn vị đang mong muốn tiến hành hợp tác với các nhà khoa học của các trường đại học để nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ công tác này nhằm thay thế thiết bị nhập ngoại. Nhu 6 cầu cung cấp sản phẩm này cho thị trường Việt Nam là rất lớn, chính vì vậy Bộ môn Máy xây dựng – Xếp dỡ đã giao cho tôi thực hiện để tài “ Nghiên cứu động lực học và mô phỏng hệ thống truyền động thủy lực dẫn động bộ công tác của máy khoan cọc nhồi lắp trên cần trục bánh xích”. Đề tài có tính thực tiễn và tính cấp thiết cao. II. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Đề tài được tiến hành nhằmmục đích tạo cơ sở khoa học cho việc thiết kế, chế tạo trong nước bộ công tác của máy khoan cọc nhồi lắp trên cần trục bánh xích, cũng như trong khai thác sử dụng chúng ở điều kiện Việt Nam. III. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là bộ công tác của máy khoan cọc nhồi lắp trên cần trục bánh xích. IV. Phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu hệ thống truyền động thủy lực dẫn động bộ công tác của hai loại máy khoan cọc nhồi lắp trên cần trục bánh xích là cẩu LIEFBHERR - HS833 vàIHI DCH800 V. Phương pháp nghiên cứu Đề tài sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau: - Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết ( Phương pháp phân tích, phương pháp số, phương pháp thống kê, phương pháp chuyên gia …) - Ứng dụng các công cụ mô phỏng, tính toán hiện đại với sự trợ giúp của máy tính để tính toán, thiết kế hệ thống truyền động thủy lực dẫn động của bộ công tác. 7 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI 1.1. Tổng quan về thi công nghệ thi công cọc khoan nhồi Cọc khoan nhồi là loại cọc bê tông được đổ tại chỗ trong các lỗ được tạo ra trong long đất bằng phương pháp khoan hoặc ống thiết bị, đào đất …tới cao độ thiết kế. Cọc khoan nhồi được thi công theo phương pháp tuần hoàn dung dịch, là phương pháp giá cố nền móng có nhiều ưu điểm về mặt thiết kế, theo đó căn cứ vào địa chất, địa tầng của từng lớp đất mà người thiết kế có thể xác định được chiều sâu cọc sao cho chịu tải của đất nền tương đương với sức chịu tải vật liệu của cọc, điều này không thể đạt được khi sử dụng phương pháp cọc hoặc ép tĩnh, do vậy mang lại giải pháp nền móng hợp lý và kinh tế hơn. 1.1.1. Ứng dụng Cọc khoan nhồi dùng để gia cố nền đất và liên kết với móng giữ ổn định cho công trình. Đây là một phương pháp tiên tiến nó có thể đỡ được các công trình lớn trên các nền đất yếu. Cọc khoan nhồi là một trong những giải pháp móng được áp dụng rộng rãi trong xây dựng nhà cao tầng ở trên thế giới và ở Việt Nam. Chúng thường được thiết kế để mang tải lớn nên chất lượng của cọc luôn luôn là vấn đề được quan tâm nhất. Khâu quan trọng nhất để quyết định chất lượng của cọc là khâu thi công, nó bao gồm cả kỹ thuật, thiết bị, năng lực của đơn vị thi công, sự nghiêm túc thực hiên qui trình công nghệ chặt chẽ, kinh nghiệm xử lý khi gặp các trường hợp cụ thể. Trong hơn mười năm qua, công nghệ cọc khoan nhồi đã được áp dụng mạnh mẽ trong xây dựng công trình ở nước ta. Hiện nay, ước tính hàng năm chúng ta thực hiện khoảng 60 ÷ 90 nghìn mét dài cọc khoan nhồi có đường kính 0,8 ÷ 2,5m, với 8 chi phí khoảng 1500 ÷ 1800 tỷ đồng. Sau đây là một số công trình tiêu biểu ở nước ta gần đây có sử dụng phương pháp cọc khoan nhồi Bảng 1.1. Bảng thống kê các công trình sử dụng phương pháp khoan cọc nhồi TT Tên công trình Năm Chủ đầu tư 1 Thuỷ điện Trị An 1989 Liên Xô - Viêt Nam 2 Thức ăn gia súc Đồng Nai 1994 Thái lan 3 Nhà máy giấy Đồng Nai 1994 Trung Quốc 4 Cầu Quán Hàu 1996 Bộ GTVT 5 Cầu Mỹ Thuận 1997 Úc 6 Cầu Tân Đệ 1999 Ban QLDA 18 7 Cầu Thanh Trì 2002 Bộ GTVT 8 Cầu Bính 2002 Ban QLDA Hải Phòng 9 Cầu Kiền 2002 Ban QLDA Hải Phòng 10 Cầu Đá Bạc 2002 Ban QLDA Hải Phòng 11 Cầu Thuận Phước 2003 TP Đà Nẵng 12 Cầu Cần Thơ 2004 Bộ GTVT 13 Cầu Vĩnh Tuy 2005 UBND TP Hà Nội 14 Cầu Trần Thị Lý 2012 TP Đà Nẵng 15 Cầu vượt Nam Hồng 2012 Ban Dự án TPHN 16 Cầu đường sắt trên cao 2012 Trung Quốc a. Ưu điểm của phương pháp cọc khoan nhồi - Về mặt kết cấu Căn cứ vào tài liệu khảo sát địa chất, người thiết kế có thể xác định được chiều sâu cọc sao cho sức chịu tải của đất nền tương đương với sức chịu tải do vật liệu làm cọc (Pvl≈ Pđn). Điều này với phương pháp 9 cọc đóng, nén tĩnh hoặc ép neo không thực hiện được. Đó là điều kiện đưa đến giải pháp nền móng hợp lý và kinh tế hơn. - Khả năng chịu lực cao hơn 1,2 lần so với các công nghệ khác - Cọc khoan nhồi có thể được đặt vào những lớp đất rất cứng, thậm chí tới lớp đá mà cọc đóng không thể tới được - Có tiết diện và độ sâu mũi cọc lớn hơn nhiều so với cọc chế sẵn do vậy sức chịu tải lớn hơn nhiều so với cọc chế tạo sẵn. - Số lượng cọc trong một đài cọc ít, việc bố trí các đài cọc (Cùng các công trình ngầm) trong công trình được dễ dàng hơn. - Sức chịu tải ngang của cọc khoan nhồi là rất lớn, việc thi công cọc nhồi có chấn dung nhỏ hơn nhiều so với cọc đóng, thi công cọc nhồi không gây hiện tược trồi đất ở xung quanh, không đẩy các cọc sắn có xung quanh sang ngang. - Thích hợp với các loại nền đất đá, kể cả vùng có hang castơ - Thích hợp với các công trình lớn, tải trọng nặng, địa chất nền móng là đất hoặc có địa tầng thay đổi phức tạp. - Không gây ảnh hưởng đến các công trình xây dựng liền kề (lún nứt, hiện tượng chồi đất, lún sụt cục bộ). Xây dựng nhà cao tầng tại các khu dân cư đông đúc, nhà xây chen, nhà xây liền kề mặt phố, nhà biệt thự vì nó khắc phục được các sự cố lún nứt các nhà liền kề, lấy lại thăng bằng các nhà đã xây dựng bị nghiêng lún trong khi sử dụng, gia cố móng nhà bị yếu, có thể thi công tại các địa điểm chật hẹp hoặc trong ngõ ngách nhỏ. - Công nghệ này tạo ra một khối cọc bê tông đúc liền khối (không phải hàn nối như công nghệ đóng cọc khác), cho nên tăng khả năng chịu lực và độ bền co móng của các công trình công nghiệp, cầu giao thông quy mô nhỏ, 10 [...]... khụng c xoay mi khoan trỏnh sỡnh t lt xung li h khoan b Kim tra sõu h khoan: 15 Hỡnh 1.4 o sau ca h khoan bng phng phỏp th cụng Dựng thc dõy cú treo qu di th xung h khoan hoc o theo chiu di ca cn khoan hay ng bờ tụng Trong khi khoan mt s mựn khoan cũn nm li trong h khoan nờn khụng th th di kim tra c, lỳc ny kim tra cao h khoan da vo chiu di v s lng cn khoan tớnh, chiu di mi cn khoan l 3.05m Trong... cc khoan 12 1.1.3.Cỏc bc thi cụng: a B trớ s khoan Mi mỏy khoan c b trớ mt khu vc nht nh bỏn kớnh lm vic khụng b chng chộo khi thi cụng, b trớ hp lý quỏ trỡnh khoan ca tng cc khi khoan cỏc cc tip theo xe khụng chy trờn u cc mi bờ tụng xong Chun b gu khoan: Thụng thng khi khoan mi mỏy kốm theo ớt nht 03 gu ú l 02gu khoan v 01gu vột, vỡ khi khoan nu gp phi vt cn ln hoc a tng t cỏt, si lm gu khoan. .. tc ng d V sinh h khoan Sau khi h xong lng thộp, tin hnh thi ra v sinh h khoan bng mỏy nộn khớ cú cụng sut ln.õy l cụng on quan trng nht trong quỏ trỡnh thi cụng khoan nhi Sau khi khoan n sõu thit k lng phụi 18 khoan khụng th tri lờn ht Khi ngng khoan, nhng phụi khoan l lng trong dung dch hoc nhng phụi khoan cú kớch thc ln m dung dch khụng a lờn khi h khoan s lng tr li trong ỏy h khoan Ta chia cụng... Hỡnh 1.10 Mỏy khoan ly lừi (ly mu bờ tụng ộp, nộn th kim tra cht lng 25 bờ tụng) 1.2 Tng quan v mỏy khoan cc khoan nhi Mỏy khoan cc nhi l loi thit b mỏy khoan ly t, ỏ trong lũng t to thnh h sõu trong lũng t Cú rt nhiu thit b mỏy hin nay ang c s dng rng rói ti vit nam v nc ngoi, tựy thuc vo a hỡnh v cu to a tng t khỏc nhau m ta cú la chn thit b mỏy phự hp Trong thi công cọc khoan nhồi ở trên thế giới... ng vỏch) Mỏy khoan tun hon nghch RCD S500 Hỡnh 1.12 Mỏy khoan tun hon RCD-S500 Mỏy khoan ED 6500 27 Hỡnh 1.13 Mt s hỡnh nh khoan cc nhi lp trờn cu trc bỏnh xớch 1.3 1.3 Tng quan v mỏy khoan cc khoan nhi lp trờn cn trc bỏnh xớch Mỏy khoan cc nhi lp trờn cn trc bỏnh xớch l mỏy khoan m trong ú h thng cụng tỏc ( h thng khoan ) c lp dng trờn mỏy c s l loi mỏy cu di chuyn bng bỏnh xớch Mỏy khoan cc nhi... thit b mỏy phự hp Trong thi công cọc khoan nhồi ở trên thế giới cũng nh ở Việt Nam thờng dùng một số loại máy khoan nhồi sau đây nhs mỏy khoan ca hóng (NIPPON SHANYO, HITACHIdo Nht sn xut, BAUER của Đức, một số máy của Trung Quốc, Pháp ) Sau õy l mt s mỏy v thit b khoan cc nhi: Hỡnh 1.111 Mỏy khoan cc nhi dựng gu o kiu BS 1 B di chuyn bỏnh xớch, 2 bung ng lc, 3 i trng, rulụ cun tuy ụ thu lc, 5 cỏp... khi cõn chnh mỏy xong dựng mi khoan phỏ khoan mt on sõu khon 2m v h ng sinh (ng vỏch cú chiu di phc thuc vo nn t v v trớ khoan) chng st l v mt nc trong khi khoan Tin hnh khoan bng mi khoan phỏ ti cao thit k ca cc 13 Khi khoan theo dừi a cht v ghi li, nu cú khỏc bit nhiu so vi ti liu thm dũ a cht thỡ bỏo ngay cho ch u t v t vn thit k bit iu chnh chiu sõu cc Trong khi khoan cn kim tra lng bentonite... Cụng sut Trng lng khoan max Kw Kg (mm) Chiu sõu khoan (m) 1 KH125 - 3 110 46900 1500 60 2 NISSHA ED5500 155 57800 1800 68 Mỏy khoan Bauer BG25 c SANY SR 150C ng kớnh TT Chng loi Cụng sut Trng lng khoan max Kw Kg (mm) 30 Chiu sõu khoan (m) 1 2 Bauer BG25 SANY SR 150C 205 72000 1900 57 125 45000 1800 60 Cu khoan DH 300Cu khoan Lifbhher SH-833 ng kớnh TT 1 2 Chng loi Cụng sut Trng lng khoan max Kw Kg (mm)... Sau khi tin hnh thi ra v sinh h khoan, th di o cao h khoan mt ln na xỏc nh li lp cn lng phi m bo < 10cm c Gia cụng ct thộp Gia cụng ct thộp phi c tin hnh trc khi khoan v song song trong quỏ trỡnh khoan m bo sau khi khoan xong h khoan phi cú lng thộp ngay tin hnh cỏc bc tip theo Cụng tỏc gia cụng ct thộp c thc hin ni khụ rỏo v c kim tra, nghim thu trc khi h xung h khoan Lng thộp c gia cụng thnh... vột dựng vột lng cui cựng sau khi khoan xong Cc khoan k tip phi m bo khụng quỏ gn cc va khoan vi khong cỏch ớt nht l 3D Cụng tỏc khoan: Khi a mỏy vo v trớ, cn chnh ỳng tim mc ó nh v trc ú Kờ kớch mỏy m bo khụng b lỳn nghiờng khi ang hot ng (s dng tụn tm kờ mỏy) Kim tra thng ng ca cn khoan v cn mỏy c s bng 2 bt thu chun c gn hai bờn thõn thỏp khoan (trong quỏ trỡnh khoan cn phi liờn tc theo dừi hai . cọc nhồi lắp trên cần trục bánh xích. IV. Phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu hệ thống truyền động thủy lực dẫn động bộ công tác của hai loại máy khoan cọc nhồi lắp trên cần trục bánh. vậy Bộ môn Máy xây dựng – Xếp dỡ đã giao cho tôi thực hiện để tài “ Nghiên cứu động lực học và mô phỏng hệ thống truyền động thủy lực dẫn động bộ công tác của máy khoan cọc nhồi lắp trên cần trục. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN VĂN NGHĨA NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC DẪN ĐỘNG BỘ CÔNG TÁC CỦA MÁY KHOAN CỌC NHỒI LẮP TRÊN