(Thuyet minh+Bản vẽ) Thiết kế máy khoan cọc nhồi lắp trên máy cơ sở là máy xúc thủy lực

Do vậy độ sâu của loại cọc này ít vợt quá 20 m - Hố khoan đợc thi công trong đất nền bằng các thiết bị cơ khí nh Guồng xoắn, gàu đào … việc chủ yếu là phải giữ đ việc chủ yếu là phải giữ

bộ giáo dục và đào tạo cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam

trờng đại học xây dựng Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

-0O0 -

-0O0 -Khoa : Cơ khí Xây dựng

Bộ môn : Máy xây dựng

nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp

3- Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

*Tính toán chung:

- Tổng quan về công nghệ thi công cọc khoan nhồi

- Thiết lập và lựa chọn phơng án thiết kế

- Tính chung: Tính mômen cản quay, lực dọc trục và công suất khoan

4 Bản vẽ cụm dẫn động trục quay (A0)

5 Sơ đồ kết cấu thép giá treo cần (A1)

6 Bản vẽ hộp giảm tốc hành tinh (A1)

7 Bản vẽ gầu (A1).

8 Bản vẽ puli đổi hớng (A1)

9 Bản vẽ cần hộp (A1)

5 Cán bộ hớng dẫn : Th.s Phan văn thảo

6 Ngày giao nhiệm vụ thiết kế : Ngày 25 tháng 2 năm 2004.

7 Ngày hoàn thành nhiệm vụ thiết kế : Ngày 9 tháng 6 năm 2004.

cán bộ hớng dẫn tốt nghiệp

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Lời nói đầu

Công tác xây dựng có một vị trí quan trọng trong công cuộc công nghiệp hoá,hiện đại hoá đất nớc Trong những năm gần đây và trong tơng lai công tác xây dựng

đã, đang và sẽ phát triển rất nhanh, có thể nói cả nớc là một đại công trờng Các côngtrình xây dựng có quy mô lớn, nhiều nhà cao tầng xây dựng trong các đô thị đông dân

c đòi hỏi phải có kỹ thuật xây dựng nền móng thích hợp và hiện đại Để đáp ứng nhữngyêu cầu đó ngành xây dựng không những cần đến trình độ tay nghề bậc cao của côngnhân, trình độ quản lý của các kỹ s mà còn phải đầu t những trang thiết bị máy móc kỹthuật hiện đại phục vụ cho công việc ngày càng cao này Vì vậy máy xây dựng là mộtphần tất yếu cho quá trình phát triển của ngành xây dựng nói riêng và các ngành kỹthuật khác nói chung

Công tác cải tạo và thiết kế các máy xây dựng một cách hợp lý và khoa học phùhợp với đặc thù công việc, thuận lợi cho công việc tổ chức thi công các công trình xâydựng nhằm phát huy lợi thế thi công là một trong những yếu tố vô cùng quan trọng cấuthành nên sự thành công của một công trình xây dựng

Trởng bộ môn

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Sinh viên làm thiết kế tốt nghiệp

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Làm đồ án tốt nghiệp là vấn đề then chốt để sinh viên có thể tổng hợp những kiếnthức đã đợc tích lũy sau 5 năm học và bớc đầu làm quen đợc việc đa lý thuyết vào thực

tế để có thể xây dựng cho mình những cơ sở căn bản cũng nh cách nhìn nhận một cáchhợp lý về công việc sau này

Cũng qua đồ án này em xin đợc bày tỏ lòng biết ơn của mình tới các thầy cô giáotrong khoa Máy Xây Dựng đã hết lòng chỉ bảo, truyền đạt kiến thức cho em trong suốt

5 năm học qua, đặc biệt là thầy Th.s Phan Văn Thảo đã trực tiếp hớng dẫn, giúp đỡ emhoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Tuy nhiên, do thời gian, trình độ có hạn chắc chắn không thể tránh khỏi sai sót,

em rất mong sự chỉ bảo của các thầy cô để kiến thức khoa học kỹ thuật của em ngàycàng hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

cọc nhồi.

Bentonite và phơng pháp thi công cọc khoan nhồi.

I Giới thiệu các công nghệ khoan hiện nay.

1 Công nghệ khoan nhồi đơn giản.

Các đặc điểm thi công.

- Phơng pháp này không dùng ống vách mà chỉ sử dụng trong trờng hợp đất nền có

đủ độ dính, chặt và nằm trên mực nớc ngầm Các thành hố khoan không cần có sựbảo vệ nào, trừ đoạn đầu tiên Phơng pháp này có thể liên quan đến các loại cọc vàcác baret với tất cả các kích thớc Do đó việc áp dụng tơng đối hạn chế, vì các loại

đất nền làm móng trên cọc thờng ngâm trong nớc ngầm Do vậy độ sâu của loại cọc này ít vợt quá 20 m

- Hố khoan đợc thi công trong đất nền bằng các thiết bị cơ khí nh Guồng xoắn, gàu

đào … việc chủ yếu là phải giữ đ việc chủ yếu là phải giữ đợc thành hố khoan Mỗi công trình phải làm một thí nghiệm khoan thử Tiết diện hố khoan có thể là hình tròn (cọc) hoặc có thể là hình dạng bất kỳ ( baret ) Trong trờng hợp bị sụt lở, có thể dùng phơng pháp thi công khác, nói chung là khoan trong dung dịch sét (bentonite)

Các quy định về cấu tạo.

- Các cọc có thể không cần đặt cốt thép hoặc chỉ một phần (thờng là 1/3 trên đầu cọc) nếu tải trọng của công trình hoặc của đất nền chỉ gây ra áp lực đúng tâm trên

- Khi cọc không bố trí cốt thép thì có thể đặt những thành thép chờ cấy vào bê tông tơi Thông thờng, cọc chịu nén dùng các thép chờ để giữ vị trí của cọc đợc xác

định trong nền đất, cho tới khi bê tông đã đủ khả năng chịu lực, các thép chờ này chỉ đợc định vị chính xác khi bê tông đợc san phẳng ít nhất 1 m dới mặt bằng của nơi thao tác

- Các cọc chịu các lực uốn, các cọc xiên và các cọc chịu kéo thì phải đặt cốt thép trên suốt chiều dài cọc

- Các lồng cốt thép của cọc đợc cấu tạo bằng các cốt thép dọc phân bố theo dạng hình trụ, gắn chặt xung quanh với các thép đai vòng hoặc đai xoắn ốc Chiều dài lồng cốt thép cho phép đủ liên kết chính xác với kết cấu phù hợp với số liệu của việc thiết kế Số lợng cốt thép dọc của cọc tối thiểu là 5 thanh và đờng kính khôngnhỏ hơn 12 mm Tiết diện tổng cộng của cốt thép tối thiểu phải bằng 0.5% tiết diện cọc nếu tiết diện này 0.5 m2

2 Công nghệ thi công khoan cọc nhồi có ống vách.

2.1 Các đặc điểm thi công: Khi dùng dung dịch sét pha bentonite mà vẫn không giữ

đ-ợc thành hố khoan khỏi sụt lở hoặc mất dung dịch (có hang cactơ) thì phải dùng toàn bộống vách để bảo vệ thành hố

- Việc khoan đợc thực hiện trong đất bằng phơng tiện cơ giới (máy khoan, gầu goạm… việc chủ yếu là phải giữ đ ới sự bảo vệ của ống vách mà đáy luôn luôn nằm phía dới đáy của lỗ ) dkhoan ống vách có thể đợc cắm tới độ sâu cuối cùng bằng cách rung hoặc ép xuống đồng thời xoay dần theo sự tiến triển của việc khoan Đờng kính của cọc là

đờng kính ngoài của đầu bịt ống vách

- Lỗ khoan đợc chứa một phần hoặc toàn bộ bằng bê tông có độ linh động cao, sau

đó ống đợc rút sao cho chân ống vách luôn nằm thấp hơn ít nhất 1m dới mức bê tông trừ ở cốt san phẳng

2.2 Thi công.

- Đáy của ống vách luôn luôn nằm ở dới đáy của lỗ khoan Trong lúc khoan, việc giữ đất và nớc không vào trong ống vách, có xét tới khả năng hút của mũi khoan phải sao cho đạt đợc một áp suất d ở đáy của ống vách

- Lỗ khoan đợc nạo vét ít hơn 2 giờ trớc lúc bắt đầu đổ bê tông, trừ khi có biện pháp

đặc biệt chống sự lắng đọng

- Mức nớc trong hố khoan trong lúc đổ bê tông phải thờng xuyên cao hơn mức tĩnh cao của các lớp có nớc ngầm bên cạnh

- Nếu việc khoan đi qua một lớp đất ở dạng cát bụi ngập trong nớc, ngời ta kiểm tra

để không tạo thành các túi rỗng xung quanh ống vách Liên quan với điều ấy, sát

với 3 cọc đầu tiên của công trờng, ngời ta thực hiện khoan thăm dò đờng kính nhỏ

đi qua các lớp nguy hiểm (cát bụi) Việc thăm dò này có 2 tác dụng:

+ Thứ nhất là dò tìm các túi rỗng bằng cách nhận xét sự tự rơi dụng cụ khoan

+ Thứ hai là cho phép nớc thoát ra không làm phân tầng bê tông

Khi cần thiết thì việc khoan thăm dò đợc thực hiện sau khi khoan và trớc lúc đổ bêtông ở sát gần ngay với ống vách đã đặt

• Lu ý: nếu không có các mũi khoan thăm dò thì có thể các hiện tợng sau sẽ xảy ra: khi rút ống vách chứa đầy bê tông, nớc sẽ nhanh chóng chiếm chỗ các túi và gây

áp lực lớn, lúc đó ngời ta thấy nớc đẩy ra, trong 1 thời gian nào đó, hoặc ở ngoại vi của

bê tông hoặc ngay cả theo các thanh thép dọc bằng cách hình thành các mạch nớc phun nhỏ Một phần bê tông bị phân tầng

- Thi công đổ bê tông:

+ Nếu nhận thấy nớc ở đáy hố khoan không có, có thể đổ bê tông hố khoan bằng

1 ống độc lập

+ Nếu có nớc ở trong hố khoan, ngời ta phải sử dụng hệ ống đổ bê tông Hệ ống

đổ bê tông là 1 hệ ống kim loại gồm nhiều đoạn ống và bên trên có 1 phễu hoặc máng nghiêng Các mối nối giữa các đoạn đều kín khít Đờng kính trong của ống ít nhất là 15

cm Hệ ống đổ bê tông có chiều dài toàn bộ bằng chiều dài cọc Trớc lúc đổ bê tông ngời

ta hạ nó đến đáy sau đó ngời ta nâng cao lên nhiều nhất là 15 cm Sau khi mồi (mẻ đổ bêtông đầu tiên vào trong máng nghiêng) cần tránh phân tầng bê tông bằng cách đặt một cái nút ở giữa, chân của ống đổ bê tông không bao giờ đợc nằm dới mặt bê tông tơi trongcọc ít hơn 2m

 Lu ý: Khi mồi ống đổ bê tông nên tránh

+ Đổ trực tiếp bê tông

+ Sử dụng giấy làm nút+ Việc nhấc nút lên (thờng là cái xẻng) trớc khi một vòm đủ đợc hìnhthành ở trong phễu

+ Trong khi đổ bê tông, nếu bê tông đi xuống ống cắm ở dới phễu, phải đổ

từ từ để tránh sự hình thành một túi không khí Việc rút ống lên chỉ đợc làm sau khi đã đo mức cao của bề mặt bê tông và chắc chắn có 1 lớp bảo vệ tối thiểu 2 m Ngời ta chỉ dùng các ống đổ bê tông hoàn toàn đợc cọ rửa sạch

3 Công nghệ thi công khoan cọc nhồi trong dung dịch.

3.1 Các đặc điểm thi công:

- việc khoan đất đợc thực hiện bở các phơng tiện cơ giới (Máy khoan, gầu goạm… việc chủ yếu là phải giữ đ)dới sự bảo vệ của dung dịch khoan, tiết diện khoan hình tròn (cọc) hoặc hình dạng

bất kỳ (baret) Đờng kính của cọc (chiều rộng trong các baret) là các kích thớc củadụng cụ khoan.

- Lỗ khoan đợc nhồi đầy bê tông có độ linh động cao, bằng cách dùng hệ thống đổ

bê tông Việc đổ bê tông đợc thực hiện với 1 hệ ống kỹ thuật rút ống

điều chỉ dẫn liên quan đến nớc ngầm và sự biến động có thể xảy ra trong lúc

đang tiến hành các công việc

- Việc sử dụng các ống vách ở đầu là bắt buộc để ngăn ngừa sự sụt lở của đầu hố khoan Việc lấy ra ống vách ở đầu sau khi đổ bê tông cần phải đợc làm không có

sự biến đổi đột ngột của mức bê tông Trong trờng hợp các baret, ngời ta phải giới hạn và bảo vệ phần trên của chỗ đào bằng các tờng con dẫn hớng hoặc cơ cấu tơng

đơng (ví dụ nh cốp pha bằng kim loại thu hồi đợc) trên một chiều sâu ít nhất là 80

cm

 Lu ý:

+ Chiều cao của các cơ cấu bảo vệ đầu (nắp bịt, các tờng con dẫn ớng… việc chủ yếu là phải giữ đ) cần phải phù hợp với bản chất của các loại đất Nói chung chiều cao 80 cm là đủ

h-+ Việc lấy ra đột ngột ống vách ở đầu, nhất là lúc bê tông đã bắt đầu ninh kết, có thể gây ra sự co thắt của cọc

- Thi công đổ bê tông:

+ Lỗ khoan đợc vét ít hơn 3 giờ trớc lúc bắt đầu đổ bê tông và các

đặc tính của dung dịch đã đợc kiểm tra Nếu việc khoan kéo dài quá, thì việc lấy mẫu dung dịch ở đáy hố khoan phải đợc thực hiện ngay lúc kết thúc khoan Nếu các đặc tính của dung dịch tốt, thì việc đổ bêtông có thế đợc tiến hành Nếu không, nguời ta phải tiến hành lu chuyển lại cho tới lúc đạt đợc các đặc tính tốt theo đúng yêu cầu kỹ thuật

 Lu ý: Việc nạo vét đáy hố để loại trừ các bùn đất đào nằm ở đáy hố khoan là cần thiết để đạt đợc một sự tiếp xúc tốt của cọc với đất Đối với các cọc và cácbaret thi công dới dung dịch sét tĩnh, việc nạo vét này thờng đi liền với sự lu chuyển lại với một dung dịch mới hoặc đã đợc xử lý dới sự lu chuyển cỡng

bức bằng cách bơm Thời hạn 3 giờ cầm nạo vét buổi tối để đổ bê tông vào sáng hôm sau.

- Hệ ống đổ bê tông: Việc thi công bê tông đợc làm nhờ hệ ống đổ bê tông, hệ ống

đổ này là một hệ ống kim loại tạo bởi nhiều phần tử và đợc lắp ở phía trên một phễu hoặc máng nghiêng Các mối nối giữa các phần tử rất kín, đờng kính trong của ống ít nhất bằng 4 lần đờng kính của cấp phối bê tông mà nó phục vụ để thi công và không bao giờ nhỏ dới 115 mm Đờng kính bên ngoài của nó phải nhỏ hơn 1/2 đờn kính danh định của cọc ống đổ bê tông có chiều dài toàn bộ bằng chiều dài cọc Trớc lúc đổ bê tông nó chạm đáy, sau đó ngời ta dâng lên nhiều nhất là 15 cm Việc mỗi lần đổ bê tông đầu tiên phải tránh sự nhiễm bẩn bê tông

do dung dịch chứa trong ống, nhờ một nút tạm thời đợc đẩy bởi bê tông Sau khi mồi, chân của ống đổ bê tông không bao giờ đợc nằm cách ít hơn 3 m dới mức bề mặt của bê tông tơi ở trong cọc

 Lu ý: Trong lúc mồi của ống đổ bê tông phải loại trừ:

đang thi công, bản chất của các lớp đợc xuyên qua

Các cọc này không đợc sử dụng trong trờng hợp gặp các chớng ngại vật lằm trong

đất (đi qua chỗ đất cứng, bê tông, các khối xây dựng lớn… việc chủ yếu là phải giữ đ)

+ Đất ở lại giữa cánh xoắn và cần khoan bị ép lại

+ Nếu cánh xoắn ở gần mũi có một đờng kính bị giảm đi do bị mài mòn, ngời ta sợ có sự giảm áp lực của đất bao quanh và dẫn đến giảm ma sát bên cạnh so với ma sát đợc ớc tính

- Máy khoan đợc rút ra khỏi đất mà không cần vặn xoắn, trong lúc đó bê tông đợc phun vào qua trục rỗng của cần khoan và thay chỗ cho đất đá bị rút ra

4.2 Các quy định về cấu tạo:

- Cốt thép: Loại cọc này thờng không có cốt thép hoặc chỉ có cốt thép ở phần trên Nếu các cọc có cốt thép ở phần trên, thực hiện bằng cách đa các lồng cốt thép cứng hoặc các thép hình đa vào trong bê tông tơi, nhà thầu phải đa ra đợc bằng chứng (các dẫn chứng và các thử nghiệm khả thi) là họ đạt đợc chiều sâu mong muốn va không gây biến dạng các lồng thép.

+ Độ lu động của bê tông đợc đo bởi một dụng cụ thích hợp Nếu dùng phễu hình côn, độ sụt đo đợc phải nằm giữa 15 và 22 cm Độ lu động nh thế có thể đạt đợc bằngcách cho thêm vào các chất hoá dẻo trên công trờng hoặc ở trạm trộn trung tâm khi

- Máy khoan rỗng có tối thiểu các phần tử là 1 và tối đa là 3

- Phần mũi của cần khoan đợc trang bị một hệ thống nút hoặc lỗ cửa cho đổ bê tông, phần gắn hệ thống bịt (nút, hệ thống then cài), để tránh không cho đất vào khi vặn xoắn, cấm không đợc đẩy lên quá 10 cm để đẩy nút ra hoặc mở then cài,

mà không đổ bê tông, nếu nút không đẩy ra đợc, phải rút cần khoan lên bằng cáchvặn lên Cọc phải đợc làm lại

- Sau khi đẩy nút ra hoặc mở then cài của các cửa lỗ đổ bê tông đối với các máy khoan có trang bị cơ cấu này, việc đổ bê tông vào bên trong cọc phải liên tục trong khi rút cần khoan lên Để tránh sự co thắt cọc lúc thi công, ngời ta phải ngừng ngay rút cần khoan lên trong trờng hợp việc cấp bê tông bị ngừng trệ

- Không đợc đổ bê tông 2 cọc cạnh nhau mà khoảng cách giữa 2 trục của chúng nhỏ hơn 1,5 lần tổng số 2 đờng kính của 2 cọc đó Khi có một sự dâng lên của bê tông tơi trong cọc bên cạnh thì lập tức phải báo cáo bằng văn bản cho chủ nhiệm

đồ án có biện pháp khắc phục phù hợp

- Số lợng bê tông sử dụng cho mỗi cọc đợc ghi vào trong các báo cáo về số liệu thí nghiệm

- áp lực trong bê tông phải đợc giữ cho đến khi đáy cọc của cần khoan còn cha đạt cốt lý thuyết cắt bằng đầu cọc.

- Trừ các quy định đặc biệt, việc đổ bê tông các cọc đợc thi công tới cốt sàn làm việc

5 Khoan xoắn có khuôn:

5.1 Các đặc điểm thi công:

- Việc sử dụng các loại cọc này đòi hỏi phải khảo sát trớc tình hình địa chất một cách kỹ lỡng để nắm thật vững cao độ của lớp nền cứng Quả vậy rất khó kiểm tra trong lúc thi công bản chất của các lớp bị xuyên qua Các cọc này không đợc sử dụng trong trờng hợp gặp các chớng ngạ vật nằm trong đất (các bãi đá, bê tông, khối xây dựng lớn) Phơng pháp này không đợc áp dụng với các loại đất cát không

có độ dính kết, nằm dới mức nớc ngầm và có nguy cơ gây ra sụt lở nghiêm trọng, nhất là khi có sự giảm ma sát bên

- Bằng cách khoan xoay và cắm sâu xuống, ngời ta đa vào trong đất một mũi khoan

có dạng vít kép lắp trên cần có khía cạnh Mũi khoan này có lỗ ở trục của cần có khía rãnh và có một cái nút

- Đờng kính danh định của cọc là đờng kính lớn nhất của mũi khoan, trừ trờng hợp

có xoắn ỗc

5.2 Các quy định về cấu tạo:

- Kết cấu cốt thép: các cọc này có thể gồm các thanh chờ và một thanh thép hình lớn ở trung tâm trên suốt chiều dài cọc

6.1 Đặc điểm thi công: Cọc khoan đợc phun nhồi áp lực cao là một cọc có đờng kính

lớn hơn 250 mm Lỗ khoan đợc đặt các cốt thép và 1 hệ thống phun gồm một hoặc nhiều ống có măng sét (TAM) Khi cốt thép là 1 ống kim loại, ống này có thể làm

nhiệm vụ ống có măng sét Trong một vài trờng hợp, nhất là đối với các cọc dùng cho công trình ở biển (ngoài khơi), ống kim loại có thể đợc trang bị một dãy liên tiếp các van đặc biệt, độc lập hoặc các bệ đặc biệt cho phép sự phun Cốt thép cũng có thể đợc tạo bởi các thanh thép hình (hoặc các khung bằng cọc cừ) Sự liên kết với đất đợc thực hiện bằng cách phun có chọn lọc dới áp lực cao vữa lỏng hoặc vữa thờng qua một van bịt đơn hoặc kép Trong các loại đất mềm và đối với các đờng kính nhỏ hoặc đối với độ thanh mảnh lớn, loại cọc này phải đợc kiểm tra độ uốn dọc.

6.2 Các quy định về cấu tạo.

- Nhà thầu phải đảm bảo cho sự hoạt động tốt của hệ thống phun bằng cách thử nghiệm trên đầu cọc đầu tiên của công trình

- Các chỗ ghép nối thờng đợc làm bằng hàn, phải có thể chịu đợc cả lực kéo Đối vớicác đờng kính bé, các chỗ ghép nối có thể làm bằng các ống lồng ren

- Các mối hàn sẽ là đối tợng của việc kiểm tra tiêu chuẩn hoá đối với chỗ nối 2 ống

- áp lực phun trung bình P, phải ít nhất bằng áp lực giới hạn Pl của đất đo bằng xuyên

kế tiêu chuẩn có kể đến sự mất mát tải trọng gây ra do tính chất các loại vữa lỏng, vữa, các cơ cấu phun

II Chế tạo dung dịch bentonite ( bùn khoan ): Dung dịch

bentonite dùng để giữ cho thành hố đào của cọc không bị sạt lở

1 Tính chất dung dịch bentonite mới trớc khi dùng )

Bentonite bột đợc chế tạo sẵn trong các nhà máy, thờng đóng thành từng bao

50 kg ( giống bao xi măng ) Hiện nay nớc ta phải nhập bentonite từ nớc ngoài,chủ yếu từ Đức do công ty ERBSLOH chế tạo Tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật khoan,

đào và tính chất địa tầng, mà hoà tan từ 20 kg đến 50 kg bột bentonite vào 1m3 ớc

n-Một dung dịch mới trớc lúc sử dụng phải có đặc tính sau đây:

- Dung dịch nằm trong khoảng từ 1,01 đến 1,05 (trừ trờng hợp loạibùn sét đặc biệt, có thể sử dụng đến 1,15 )

+ Độ tách nớc đợc đo bởi một dụng cụ lọc ép baroid dới áp lực 0,7 Mpa trong

30 phút.

+ Hàm lợng cát đợc đo bởi một dụng cụ êlutriomêtre “êlutriomêtre” ”

+ Đờng kính hạt đợc đo bằng rây tiêu chuẩn có đờng kính lỗ rây thích hợp.

2 Sử dụng và sử lý dung dịch bentonite ( bùn khoan)

Quá trình chế tạo, sử dụng, thu hồi, xử lý và tái sử dụng dung dịch bentonite( dung dịch khoan, bùn khoan ) đợc thể hiện trên sơ đồ:

Hình 1 - Sơ đồ sử lý dung dịch bentonite.

Quá trình thực hiện nh sau:

Chế tạo dung dịch bentonite mới gồm:

- Các bao bentonite bột đợc chứa trong kho (bao) hoặc trong silô(bột)

- Chế tạo dung dịch bentonite:

+ có thể dùng phễu trộn đơn giản

+ Có thể dùng máy trộn

Thờng trộn 20 kg đến 50 kg bột bentonite với 1 m3 nớc (tuỳ theo yêu cầu thiếtkế) Ngoài ra, tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật cụ thể cho thêm vào dung dịch một sốchất phụ gia mục đích là làm cho nó nặng thêm, khắc phục khả năng vón cục của

bột bentonite, tăng thêm độ sệt hoặc ngợc lại giảm độ sệt bằng cách chuyển nóthành thể lỏng, chống lại sự nhiễm bẩn của nó bởi ximăng hoặc thạch cao, giảm

độ PH của nó hoặc tăng thêm, giảm tính tách nớc của nó, v.v… việc chủ yếu là phải giữ đ

Sau đó đổ dung dịch khoan mới đợc chứa bằng bể chứa bằng thép, bể chứa xâygạch, bể cứa bằng cao su có khung thép hoặc bằng xilô (tuỳ từng điều kiện cụ thể

mà sử dụng loại bể chứa nào)

Sử dụng dung dịch bentonite một cách tuần hoàn (hình vẽ) Trong khi hoặc đào

hố phải luôn luôn đổ đầy dung dịch khoan trong lỗ Dung dịch khoan này là dungdịch mới Gầu đào xuống sâu đến đâu thì phải bổ xung dung dịch khoan ngay cho

đầy hố Trong khi đào thì dung dịch bentonite bị nhiễm bẩn (do đất, cát) làm giảmkhả năng giữ ổn định thành hố, do đó phải thay thế Để làm việc đó, phải hút bùnbẩn từ hố khoan, đào lên để đa về trạm sử lý Có thể dùng loại bơm chìm đặt ở

đáy hố đào hoặc bơm hút có màng lọc để ở trên mặt đất

Dung dịch khoan (bùn khoan) đợc đa về trạm sử lý ( hình vẽ ) Các tạp chất

bị khử đi, còn lại là dung dịch khoan nh mới để tái sử dụng

Dung dịch sau khi sử lý phải có đặc tính sau:

- Dung trọng dới 1,2 (trừ loại dung dịch nặng đặc biệt)

- Độ nhớt Marsh nằm giữa 35 đến 40 giây

1 Sơ đồ thi công cọc khoan nhồi.

Thi công hạ ống vách

Khoan đến cao độ đáy cọc

Thổi rửa,vét cặn lắng và thay dd mới

Cẩu hạ lắp lồng hạ cốt thép

Lắp ống đổ

bê tông

Đổ bê tông cọc và san lấp bề mặt

Thải cặn lắng

Xử lý Bentonite để tái sử dụng

Chuẩn bị

điều chế dd Bơm cấp Bentonite

- Chuẩn bị mặt bằng tổ chức thi công, xác định vị chí các tim mốc, hệ trục công trình, đờng vào, hệ thống đặt các thiết bị cơ sở, khu vực thi công lồng thép, kho các côngtrình phụ trợ Các cán bộ kĩ thuật phải nắm chắc hồ sơ thiết kế cọc nh địa chất công trình, đờng kính, cấu tạo cốt thép, đáy cọc đáy đài, cao độ cắt cọc cấu tạo ống siêu

âm vv

- Căn cứ vào các thiết bị có sẵn đã đợc duyệt lập tiến độ thi công chi tiết cho từngcọc đảm bảo theo đúng yêu cầu bên A và t vấn giám sát từ đó lập tiến độ thi công tổngthể và sơ đồ khoan cho toàn bộ khu cọc

- Chuẩn bi các bảng biểu nhật kí công trờng theo dõi quá trình thi công và chất ợng thi công

l Chuẩn bị đầy đủ thiết bị máy móc kiểm tra độ sụt của bê tông, kiểm tra dungdich bentonite

- Dung dich Bentonite phải luôn đảm bảo chất lợng và số lợng cho công tác thicông

- Chuẩn bị đầy đủ và đảm bảo nguồn nớc trộn Pentonite

- Hệ thống cung cấp điện phải an toàn và đáp ứng đợc công suất của máy mócthiết bị thi công

- Kiểm tra và đảm bảo chắc chắn tất cả các thiết bị trong tình trạng hoạt động tốt

và sẵn sàng làm việc

- Vị trí của máy phải an toàn chắc chắn và thuận tiện

3 Định vị hố khoan.

- Định vị phải căn cứ vào tài liệu thiết kế về quy hoạch tổng thể của dự án và mặtbằng bố trí cọc Việc xác định vị trí tim cọc đợc thực hiện bằng 2 máy kinh vĩ giao hộihoặc máy kinh vĩ điện tử Khi thực hiện công tác này phải có sự kiểm tra nghiệm thu của

kỹ s t vấn

- Sai số cho phép của vị trí tim cọc là:  30 mm

- Đồng thời lập các mốc phụ để xác định và kiểm tra lại tim, cốt cọc

* Định vị tim cọc.

Mốc chuẩn

Mốc phụ Tim cọc

Hình 2 - sơ đồ định vị tim cọc

4 Công tác khoan cọc:

4.1 Hạ ống vách: Sau khi định vị vị trí tim cọc, tiến hành khoan với tốc độ chậm đến

chiều sâu bằng chiều dài ống vách Dừng khoan và hạ ống vách, chiều dài ống vách đợcxác định căn cứ vào tài liệu khảo sát địa chất ống vách phải đợc hạ với chiều sâu tối thiểu qua các lớp đất yếu bên trên Trong qúa trình thi công từng cọc, phụ thuộc vào đăc

điểm địa chất các lớp đất phía trên có thể hạ thêm ống vách nếu gặp phải địa chất yếu

ống vách có tác dụng bảo vệ thành hố khoan ở đầu cọc, tránh trờng hợp sập lở đất bề

mặt khi thi công, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho việc neo giữ cốt thép ống váchphải đợc giữ thẳng đứng chăc chắn không bị xô lệch, trợt trong quá trình thi công Vị tríống vách, độ thẳng đứng phải đợc kỹ thuật bên A và t vấn giám sát kiểm tra thu Các yêucầu kỹ thuật về hạ ống vách:

Hình 3 - Sơ đồ cấu tạo ống vách

4.2.Công tác khoan tạo lỗ:

Hình 4 - Sơ đồ khoan tạo lỗ, thi công hạ ống vách và lấy đất bằng gầu

* Khoan tạo lỗ bằng phơng pháp khoan gàu xoay là biện pháp thi công phổ biếnnhất khi thi công hạng mục cọc nhồi các công trình xây dựng dân dụng, côngnghiệp và gịao thông hiện nay

Khi khoan, cần chú ý các yêu cầu về kỹ thuật sau:

- Trớc khi tiến hành khoan cần chỉnh chính xác độ nằm ngang của máy khoan và độthẳng đứng của cần khoan bằng máy trắc đạc hoặc nivo nớc, vị trí máy đứng phải đợcgia cố chắc chắn bằng các tấm tôn hoặc tấm bê tông

- Bentonite đợc bơm vào hố khoan khi khoan đạt độ sâu 1,5- 2 m và liên tục trong quátrình khoan để duy trì áp lực vào thành hố khoan Bentonite phải luôn đợc kiểm tra và

đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật trong quá trình thi công Mực dung dịch khoan luôn duytrì cao hơn mức nớc ngầm trong hố khoan

- Mùn khoan và dung dịch Bentonite lẫn đất đợc vận chuyển ngang ra xa khỏi vị trí hốkhoan tránh làm ảnh hởng đến chất lợng hố khoan và gây cản trở cho việc thi công

- Cần kelly phải luôn thảng đứng trong suốt quá trình khoan, tim cần khoan luôn trùngvới tim cọc và thờng xuyên đợc kiểm tra bằng máy kinh vĩ hoăc nivo nớc

- Công tác khoan đợc tiến hành liên tục trong phạm vi 1 cọc, tránh hiện tợng lắng cặn

và sập thành vách do gián đoạn Trong quá trình khoan phải theo dõi, mô tả mặt cắt địachất của các lớp đất đá khoan qua và đợc thể hiện bằng các báo cáo chi tiết ở các điểm

địa tầng sai khác nhiều so với hồ sơ khảo sát địa chất ban đầu phải tiến hành lấy mẫu vàghi chép đầy đủ vào nhật ký, báo cáo với đơn vị thiết kế và công trình để có biện pháp

kỹ thuật xử lý trực tiếp phù hơp

- Khi khoan, tốc độ khoan phải khống chế thích hợp với địa tầng khoan qua Gầukhoan đợc đa lên, xuống từ từ và xoay để tránh ảnh hởng chân không và ma sát vớithành hố khoan gây sập vách

- Dùng mũi khoan băng hợp kim cứng khi gặp các lớp địa chất nh: lớp sỏi cuội to, bộtcat kết sét kết vv

* Các công tác trên đợc duy trì và tiến hành tới khi khoan đến cao độ thiết kế

* Hố khoan thờng xuyên đợc kiểm tra về độ thẳng đứng, đờng kính cũng nh tìnhtrạng thành vách theo yêu cầu kỹ thuật của bên A và t vấn giám sát

4.3 Công tác kiểm tra và làm sạch sơ bộ: Sau khi khoan đạt tới độ sâu thiết kế và t vấn

giám sát nghiêm thu xác nhận, tiến hành chờ lắng trong khoang 1-2 h và dùng gàu vét vệsinh đáy hố khoan trớc khi hạ lồng thép

4.4 Tập kết và xử lý mùn khoan

Mùn khoan khi đa lên đợc tập kết và vận chuyển ra khỏi công trờng bằng ô tô tự

đổ có bạt che phủ để tránh ô nhiễm môi trờng hoặc có thể lu giữ trong các thùng chứa

đất nhờ xử lý sau

- Có 2 công nghệ thổi rửa.

6.1 Thổi rửa bằng bơm :

Dùng bơm chìm công suất lớn thả xuống đáy hố khoan hút bùn lên Đồng thời bơmdung dịch mới xuống hố khoan đảm bảo mực dung dịch trong hố khoan luôn duy trì ởmức 1,5 m so với cao độ mực nớc ngầm Bùn Bentonite bơm lên đợc qua máy tách cát đểtái sử dụng

6.2 Thổi rửa bằng khí nén:

Công việc thổi rửa đợc thực hiện bằng ống đổ bê tông kết hợp với ống dẫn bơm khínén xuống áp lực khí nén đợc giữ thờng xuyên là1.5 lần áp lực cột dung dịch tại đáy hốkhoan Bentonite lẫn mùn khoan ở dới đáy hố khoan đợc áp lực khí nén đẩy lên cần bổsung dung dịch mới vào hố khoan khi dung dịch trong hố tụt khoảng - 1,5 m so với cao

độ mặt đất tự nhiên Đây là phơng án chính trong công tác thổi rửa hố khoan

Kiểm tra dung dịch Bentonite về độ nhớt, tỷ trọng và hàm lợng cát và đo kiểm trabằng thớc về độ lắng cặn Nếu độ lắng cặn <10 cm thì đạt yêu cầu cho phép đổ bê tông

7 Công tác đổ bê tông:

tận đáy hố khoan, khoảng cách giữa đáy ống đổ và đáy hố khoan tuỳ thuộc vào đờngkính hố khoan và phải có biện pháp ống đổ dự phòng.

ống đổ bê tông và mối nối đợc đảm bảo kín, cách nớc, luôn luôn kiểm tra chiều dài khinối ống, tháo ống trong quá trình đổ

Đoạn ống đầu tiên khi thi công đợc nút kín bằng bóng cao su hoặc bọt xốp dày >5 cmnhằm đảm bảo không có sự tiếp xúc trực tiếp của mẻ bê tông đầu với đung dịch khoan

7.2 Quá trình đổ bê tông.

- Trớc khi đổ bê tông cần phải có kế hoạch chặt chẽ về việc cung cấp bê tông giữa đơn vịthi công và đơn vị cung cấp Cụ thể, bê tông phải đảm bảo cung cấp về số lợng, chất l-ợng, liên tục không gián đoạn

- Cấp phối bê tông phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật theo yêu cầu thiết kế, không sửdụng cốt liệu đá lớn hơn 20mm Bê tông trớc khi đổ phải có độ sụt là 16-20 cm

- Công nghệ đổ bê tông đợc thực hiện sao cho bê tông cấp cho cọc liên tục không bị gián

ợc tháo dần ra song phải luôn đảm bảo nằm ngập trong bê tông với chiều sâu không nhỏhơn 2m Việc đổ diễn ra liên tụctao thành dòng chảy tự do và bêt ông chiếm chỗ đẩy dầnbentonite ra khỏi hố khoan

- Các ống đổ bê tông đợc đặt lên giá đỡ và vệ sinh ngay sau khi tháo để tránh hiện tợngtắc ống cho những lần đổ sau

- Trong suốt quá trình đổ bê tông tránh không để bê tông tràn ra miệng phễu rơi vàotrong lòng cọc làm ảnh hởng tới chất lợng của bentonite va bê tông cọc

- Trong quá trình đổ bê tông phải thờng xuyên kiểm tra theo dõi cao độ chân ống chophù hợp và kiểm soát đợc chất lợng thành vách hố khoan

- Cáo độ đổ bê tông cuối cùng phải cao hơn cao độ đấy đài cọc tốt thiểu là 1 –1.5 m tuỳtheo thiết kế.

- Quá trình đổ bê tông đợc thể hiện trong các báo cáo chi tiết theo các biểu mẫu có sẵn

và cso sự xác nhận của cacs bộ thi công và t vấn giám sát

8 Rút ống vách.

ống vách cần đợc rút lên ngay trong thời gian địa chất xung quanh cha cố kết chắcchắn và bê tông còn có độ dẻo và cha ninh kết nhằm đảm bảo bê tông không bị kéo theokhi rút ống và phá vỡ kết cấu ban đầu của bê tông

Trong quá trình rút ống vách phải đảm bảo ống giữ thẳng đứng và đồng trục với cọc.Sau khi ống chống đợc rút lên cần kiểm tra khối lợng bê tông và cao độ đầu cọc nhằm

đảm bảo tiết diện cọc không bi thu nhỏ và bê tông không bị lẫn bùn đất xung quanh do

áp lực của đất, nớc, mùn khoan… việc chủ yếu là phải giữ đtrong trờng hợp cần thiết phải bổ xung ngay bê tôngtrong quá trình rút ống

9 Dung sai.

Vị trí cọc phải đợc xác định chính xác ngay trớc khi thi công phải kiểm travị trí cọc

so với hệ thông mốc chuẩn

Vị trí cọc không đợc sai số quá 30 mm theo bất kỳ hớng nào đồng thời cũng phải

đảm bảo sai số của tâm móng( bao gòm cả các cọc khác) không đợc vuợt quá chỉ sốtrên

Độ thẳng đứng: khi bắt đầu công tác thi công, độ thẳng đứng của các cọc phải đợckiểm tra theo quy định Dung sai thẳng đứng lớn nhất cho phép là ≤ 1/100

Các cọc bi h hỏng:

Trong trờng hợp sau các cọc coi nh là không đạt yêu cầu :

+ Cờng độ bêtông khôngđạt yêu cầu về thiết kế

+ Dung sai thi công vợt quá trị số cho phép quy định

+ Cốt thép không đảm bảo về cờng độ, số lợng và vị trí theo thiết kế

+ Sức chịu tải của cọc không đạt yêucầu thiết kế

10 Lý lịch cọc.

Lý lịch cọc phải đợc kỹ thuật A- B ký xác nhận ngay trong quá trình thi công và baogồm các thông tin sau đây:

+ Ngày và thời gian bắt đầu khoan và bắt đầu đổ bê tông

+ Số hiệu cọc và vị trí

+ Cốt mặt đất tại vị trí thi công cọc

+ Cốt mũi cọc và đầu cọc

+ Cao độ cát cọc

+ Độ sâu gặp lớp đất chịu lực (đất chặt hoặc sét cứng)

+ Đờng kính hố khoan và đờng kính cọc

+ Độ nghiêng của cọc

+ Chiều dài ống vách

+ Chiều dài ống đổ bê tông và chiều dài ống dài nằm trong bê tông

+ Mô tả chi tiết đất nền trong quá trình thoe thời gian

+ Làm sạch đáy hố khoan

+ Cốt thép và thời gian lắp đặt vào hố khoan

+ Đặc tính của bê tông, thể tích của bê tôngvà thời gian đổ bê tông

+ Chi tiết các chớng ngại vật gặp phải khi khoan

+ Chi tiết về thời tiết

+ Đặc tính dung dịch bentonite trớc khi đa vào hố khoan và ở đáy hố khoan sau khi có

Để đảm bảo thuận lợi cho máy thi công di chuyển trên công trờng phải tiến hànhlấp đầu cọc ngay sau khi thi công xong.

PHần II: Lựa chọn phơng án thiết kế, lắp đặt thiết bị lên

máy cơ sở.

Chơng I: Lựa chọn phơng án.

Từ nhiệm vụ thiết kế là thiết kế máy khoan cọc nhồi với đờng kính cọc là 1 m

và chiều sâu cọc là 50 m Có 2 phơng án lựa chọn đó là máy khoan cọc nhồi kiểu cầngiàn và máy khoan cần hộp lắp trên máy cơ sở là máy xúc thuỷ lực

I Phơng án I: lắp cần giàn lên máy cơ sở là máy xúc thuỷ lực.

6 1

3

4

5 2

Hình 8 - Sơ đồ máy thi công khoan cọc nhồi kiểu cần giàn

 phơng pháp này thuận tiện cho việc lắp đặt, tháo lắp

 Cơ cấu cần nhẹ nhàng giúp cho việc thi công đơn giản

 ViÖc t¨ng chiÒu cao cÇn phøc t¹p.

 Phøc t¹p khi di chuyÓn m¸y

II Ph¬ng ¸n 2: l¾p cÇn hép lªn m¸y xóc thuû lùc.

 Việc nâng hạ cơ cấu quay đẫn động cần kelly dễ dàng.

 Đễ dàng di chuyển từ vị trí này sang vị trí khác

 Nhờ hệ thống xilanh thuỷ lực mà cần có thể đua ra phía trớc dễ dàng khi đa lồng cốt thép vào hố khoan

 Cần có thể gập lại khi di chuyển

 Dễ dàng thay thế các thiết bị hỏng trên máy

2 Nhợc điểm:

 Việc chế tạo cần hộp khó khăn

III Nhận xét lựa chọn phơng án thiết kế :

Ta thấy rằng việc chế tạo cần hộp lắp trên máy xúc thuỷ lực có rất nhiều u điểm cũng nh có sự vợt trội hơn hẳn khi thi công so với cần giàn, do vậy ta quyết định chọn thiết kế máy khoan cần hộp lắp trên máy xúc thuỷ lực

1 Lựa chọn thiết bị cơ sở:

Theo kinh nghiệm chọn máy xúc thuỷ lực làm máy cơ sở cho máy khoan cọc nhồi

có chiều sâu hố khoan 50 m với đờng kính lỗ khoan 1m ta chọn loại máy xúc thuỷ lực nhãn hiệu Cummins M11-C310 của hãng BU-MA

- Các đặc tính kỹ thuật của máy xúc Cummins M11-C310:

 Công suất lắp đặt (installed power): 231 KW

 Tốc độ quay (rotation speed): 2100 r.p.m

2 Sơ đồ hình chung máy thiết kế.

3 5

1440 3000 6978

5 – Xilanh nâng hạ cơ cấu quay.

6 – Cần kelly

7 – Cơ cấu quay

8 – Gầu

9 – Khung dẫn động cần hộp

IV Giới thiệu máy thiết kế.

Hiện nay việc thi công các công trờng ở các thành phố lớn vấn đề khó khăn và phức tạp lớn là việc diện tích mặt bằng thi công nhỏ hẹp, độ cao các công trình lân cận

ảnh hởng rất lớn tới điều kiện thi công Do vậy yêu cầu thiết kế cơ cấu thi công gọn nhẹ, dễ dàng, chất lợng tốt là một trong những yêu cầu cơ bản và cấp thiết của máy móc hiện đại Máy khoan cọc nhồi cần hộp này có đờng kính lỗ khoan lớn nhất là 1 mchiều sâu tối đa của cọc là 50 m và tốc độ quay lớn nhất của gầu khoan là 10 v/ phút, sau khi thi công máy có thể gập cần và di chuyển tới vị trí khác một cách dễ dàng

II Chọn lý thuyết khoan để tính toán

Hiện nay có nhiều lý thuyết khoan tạo lỗ nh khoan đập, khoan xoay, khoan đập xoay, khoan xoay đập, khoan siêu âm… việc chủ yếu là phải giữ đ Trên cơ sở khoan là sự phá vỡ đất đá dựa trên khả năng tác dụng của những vật thể cứng (lỡi cắt) vào đất đá mềm hơn Lỡi cắt khi khoan dới tác dụng của lực dọc trục và mômen xoắn đợc chuyển động theo quỹ đạo xoắn vít cắt và phá vỡ đất đá do vậy chọn lý thuyết khoan xoay để tính toán là phù hợp với yêu cầu của bài toán

Chơng II Phần tính toán.

I Phân tích chung.

1 Phân tích lực khi khoan xoay.

R3 R2

+ q’ và p’ : lần lợt là phản lực vuông góc của đất đá lên mặt trớc và mặt sau

+ f : hệ số ma sát của hợp kim với đá cứng ( f = 0.27  0.5 ) ta chọn f = 0.3

2 Tính các lực cơ bản.

- Với lực dọc trục P lỡi cắt ăn sâu vào đất đá, còn với tác dụng của mômen xoắn Q,

l-ỡi cắt quay và cắt ra từng lớp đất đá Khi khoan, mỗi điểm của ll-ỡi cắt vẽ lên một đờng xoắn vít Đối với đầu khoan 2 lỡi, bề dày của lớp đất đá đợc cắt ra bởi 1 lỡi cắt là b = 0.5

h Góc nghiêng của đờng xoắn vít (đờng cắt) của 1 điểm bất kỳ của lỡi phụ thuộc vào khoảng cách rx từ điểm nghiên cứu đến trục quay:

r x

h arctg

.

2 

( 1.1 )

 = 30  50, chọn  = 40 ( góc nghiêng của đờng cắt so với phơng ngang )

- Trong quá trình khoan lỡi khoan bị mòn mạnh nhất ở mặt sau, tạo thành diện tích mòn song song với mặt cắt III Chiều rộng của diện tích mòn ở mép ngoài của lỡi cho phép không lớn hơn 3 mm

- Lực tác dụng lên 1 cm chiều dài mặt trớc và lỡi cắt đợc xác định có kể đến diện tích mòn lỡi cắt (hình 9c)

- Dới tác dụng của lực dọc P và lực bên sờn Q, lỡi cắt tác dụng vào đất đá

* Phản lực đất đá có kể đến ma sát trên mặt lỡi cắt đợc tính nh sau:

1

1 (

f

f f

p Py





 cos

) cos(

p

Py ( 1.3 ) Theo phơng ngang:



 ' sin cos

fp

Px  Tơng tự nh trên ta biến đổi đợc:





 cos

) sin(

p

Px ( 1.4 )

Phản lực đất đá ở mặt trớc đợc tính nh sau:

Theo hình 6:

Chiếu theo phơng thẳng đứng:

) cos (sin

' cos

' sin

) sin(

' sin ' cos

) cos(

q

Q x ( 1.6 ) Phản lực vuông góc đợc tính nh sau:

+ Trên mặt đầu lỡi cắt:

p'  n S d (1.7 )

+ Trên mặt trớc lỡi cắt:

q' Kn S t ( 1.8 ) Trong đó:

Sđ, St - lần lợt là diện tích mặt đầu và mặt trớc của lỡi cắt

n- giới hạn bền nén của đất đá KG/cm2

K - Hệ số tính đến điều kiện: ở mặt trớc đất đá bị phá vỡ không chỉ do nén mà do độ trợt lở, vì vậy K < 1

Hệ số K phụ thuộc vào bề dày của lớp đất đá bị cắt : khi đất đá yếu, bề dày của lớp cát lớn và thể tích đất đá bị phá huỷ do vỡ lở lớn Theo giáo s V.G Mikhailôp gọi hệ

số này là “êlutriomêtre” hệ số giòn” của đất đá và lấy trong giới hạn 0.5  0.7, ở bài toán này ta chọn

( )

2 R1 R2

h

S t   (1.10)

 Víi a, a1, a2 : chiÒu réng cña diÖn tÝch mÆt ®Çu t¬ng øng víi gi÷a, mÐp ngoµi vµmÐp trong cña lìi c¾t, ta chän a1 = a2 = 10 mm

 l : chiÒu dµi cña lìi c¾t (l = R1 - R3 = 1000 – 50 = 950 mm )

) (

2

2 cos

) cos(

) (

2 2

) (

95 0 10

) (

2

2 cos

) sin(

) (

2 2

) (

cos

95 0

* 10

* 449

Q M 

- Mômen cản xoắn khi khoan:

m N

M x  29660

- Công suất khoan:

N1  3.045 KW

Phần IV Phần tính riêng.

Chơng I: Thiết kế cụm cơ cấu quay dẫn động cần kelly:

I Lựa chọn thiết bị: Để thiết kế cơ cấu quay trớc hết ta phải tính đến sự gọn

nhẹ của cơ cấu để giảm bớt năng lợng nâng hạ cơ cấu này Trớc hết ta thiết lập so sánh các phơng án chọn các thiết bị để đảm bảo đợc sự gọn nhẹ của cơ cấu

1 Chọn động cơ:

1.1 Môtơ điện:

- u điểm:

 Điều kiện làm việc tốt

 Đổi chiều quay dễ dàng

- Cấp I: Hệ bánh răng hành tinh 2 cấp

- Cấp II: Hệ bánh răng trụ

Do u điểm vợt trội của hệ bánh răng hành tinh là:

 - Hiệu suất của hệ dẫn động (chọn sơ bộ  = 0.95)

Vậy tổng mômen đầu ra của môtơ thuỷ lực thoả mãn:

M TB i M X 416 28N.m

95 0 75

Tổng công suất của môtơ thuỷ lực thoả mãn:

NTB = N1/ = 3.045/0.95 = 3.205 KWMặt khác với đầu ra cơ cấu quay là 10 V/phút do vậy số vòng quay của môtơ thuỷ lực là:

nTB = i  10 = 75  10 =750 V/phútVì ta chọn 2 môtơ thuỷ lực với 2 hộp giảm tốc dẫn động cho cơ cấu quay cần kelly nên mômen và hiệu suất của mỗi động cơ sẽ đợc chia đôi

MMT = MTB/2 = 420/2 =210 N.mCông suất của mỗi môtơ là: NMT= NTB/2 = 3.205/2 = 1.6025 KW

Vậy ta chọn môtơ thuỷ lực nhãn hiệu PAVC-33 có các thông số sau:

 Số vòng quay của môtơ thuỷ lực: nMT = 750 V/phút (có thể thay đổi đợc từ 450

1500V/phút)

 Mômen trục quay MMT = 210 N.m

 Công suất 2 KW (có thể thay đổi đợc từ 1.5  11.4 KW)

Bộ truyền hệ bánh răng trụ

Bộ truyền hệ bánh răng hành tinh

Hình 11 – Sơ đồ dẫn động cần kelly

- Với tỉ số truyền i 75 ta phân phối nh sau:

+ Bộ truyền bánh răng hành tinh 2 cấp có tỉ số truyền là i1 = 25

+ Tỉ số truyền của bộ bánh răng trụ 1 cấp là i2 = 75/25 = 3

3 Thiết kế bộ truyền bánh răng hành tinh 2 cấp.

3.1 Sơ đồ truyền động của bộ truyền bánh răng hành tinh.

1 2

2 2