ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA XÂY DỰNG DÂN DỤNG &CÔNG NGHIỆP GIÁO TRÌNH MÁY XÂY DỰNG Biên soạn: GVC-Th.S Nguyễn Phước Bình Đà Nẵng, Tháng 10 năm 2004 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, quy mô tiến độ thi công xây dựng phát triển mạnh, ngành xây dựng dân dụng công nghiệp, xây dựng thuỷ lợi, xây dựng cầu đường v.v… ứng dụng nhiều máy móc, thiết bò thi công tiên tiến Để đóng góp yêu cầu tài liệu dạy học cho phù hợp với đổi chương trình đào tạo kỹ sư xây dựng, tập giáo trình Máy xây dựng biên soạn giúp học sinh nắm vấn đề bản, nguyên lý, chi tiết, cấu tạo máy, để sở nắm vững nguyên tắc hoạt động, phạm vi sử dụng đặc tính kỹ thuật loại máy thi công cho công trình xây dựng dân dụng công nghiệp, thuỷ lợi cầu đường Tập giáo trình dùng cho học sinh không chuyên ngành máy xây dựng biên soạn thành hai phần, gồm 13 chương Phần I gồm chương, phần II gồm 11 chương Xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô giáo khoa xây dựng dân dụng công nghiệp, thuỷ lợi, cầu đường Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng đọc góp ý cho trình biên soạn giáo trình Trong trình biên soạn in ấn giáo trình, tránh khỏi thiếu sót, xin góp ý kiến sửa chữa Người biên soạn MỤC LỤC Trang Lời nói đầu ……………………………………………………… Mơc lơc PhÇn I Các chi tiết máy –Truyền động Cho¬ng I Các chi tiết máy………………………… Cho¬ng II Truyền động ………………………………………… PhÇn II Máy xây dựng ……………………………………… 15 Cho¬ng I Khái niệm chung …………………………………… 15 Cho¬ng II Máy nâng - cần trục ………………………………… 18 Cho¬ng III Máy nghiền đá ……………………………………… 30 Cho¬ng IV Máy sàng đá ………………………………………… 35 Cho¬ng V Máy vận chuyển liên tục ………………………… 38 Cho¬ng VI Máy trộn bê tông …………………………………… 45 Cho¬ng VII Máy đầm bê tông …………………………………… 49 Cho¬ng VIII Máy làm đất ………………………………………… 53 Cho¬ng IX Máy đóng cọc ……………………………………… 71 Cho¬ng X Máy khoan đất đá …………………………………… 79 Cho¬ng XI Máy rải bê tông nhựa ……………………………… 84 Tài liệu tham khaỷo 88 Share-connect.blogspot.com Phần I : Các chi tiết máy truyền động Chwơng : Các chi tiết máy Trục I Định nghĩa : Trục l tiết máy để đỡ tiết máy quay quay nh} bánh răng, đĩa xích, đĩa quay .để truyền moment xoắn lm chức II Phân loại : Theo đặc điểm chịu tải có : a Trục tâm l trục chịu moment uốn (hình 1) b Trục truyền l trục chịu đ}ợc moment uốn lẫn moment xoắn (hình 2) c Trục truyền chung : l trục chịu moment xoắn m hầu nh} không chịu môment uốn (hình 3) Theo dạng đuờng tâm trục có : a Trục thẳng ( hình ) b Trơc khủu ( h×nh ) Theo cấu tạo có : a Trục trơn (xem hình 4) b Trơc bËc (h×nh 6) Share-connect.blogspot.com c Trơc đặc v trục rỗng d Trục cứng v trục mềm III Cấu tạo chung trục : Xem hình Ngỗng trục : Phần trục lắp vo ổ đỡ trục Vai trục : Phần chuyển tiếp ngỗng trơc hay cỉ trơc víi th©n trơc Vai trơc cã dạng loa kèn để tránh ứng suất tập trung Thân trục : Phần để lắp tiết máy quay Rãnh lắp then : Để lắp tiết máy quay với trục ổ trục I Định nghĩa : ổ trục l tiết máy để đỡ trục quay Nó chịu lực, chịu va đập v định vị trục quay quanh đ}ờng tâm định sẵn II Phân loại : ổ tr}ợt ổ lăn III ổ troợt Ma sát ổ với ngỗng hay cổ trục l ma sát tr}ợt Cấu tạo nh} hình 8a v kí hiệu nh} hình 8b, : - Th©n ỉ ; - Lãt ỉ ; - Rãnh tra dầu Thân ổ th}ờng đ}ợc đúc rời thnh mảnh, có đúc liền rời với thân máy Vật liệu l thép, gang chất dẻo Lót ổ có dạng hình ống trụ mỏng, bề mặt ngoi tiếp xúc với thân ổ ; bề mặt tiếp xúc với ngỗng trục Nó đ}ợc chế thnh mảnh từ đồng thau hay hợp kim nhôm cứng Rãnh tra dầu đ}ợc đục xuyên từ mặt ngoi thân ổ qua mặt lót ổ để bôi trơn trục quay Nh} vậy, phần bị mòn v phải thay l lót ổ u điểm ổ tr}ợt l chịu đ}ợc va đập, dễ điều chỉnh xác đ}ờng tâm quay, dễ tháo lắp, dễ thay vòng lót, đáp ứng nhu cầu lm việc với trục lớn, chế tạo từ nhiều dạng vật liệu, cần thay lót ổ Nh}ng ổ tr}ợt có nhiều khuyết điểm Đó l ma sát tr}ợt lớn, khó bôi trơn ton v ®é dμi cđa ỉ qu¸ lín Share-connect.blogspot.com IV ỉ lăn Ma sát ổ lắp với trục quay l ma sát lăn Trong loại ổ lăn, tải trọng muốn truyền tới gối trục bắt buộc phải qua lăn Xét cấu tạo ổ bi l loại ổ lăn phổ biến Trong : - Vòng ngoi ; - Vòng cách ; - Vòng ; - Con lăn ( Xem hình ) Vòng ngoi lắp với gối trục, vòng lắp vo ngỗng trục Th}ờng vòng quay trục vòng ngoi đứng yên Con lăn l bi tròn có dạng hình côn ,trống, đũa, trụ Vật liệu lm vòng v lăn l thép crôm Có thể vẽ ký hiệu ổ lăn nh} thể hình 10 ổ lăn có }u điểm l hệ số ma sát nhỏ, vi phần nghìn nên không sinh nhiệt cao, ổn định, dễ bôi trơn, dùng kim loại đen, giá thnh rẻ sản xuất hng loạt Nh}ng ổ lăn chịu va đập kém, ứng suất tiếp xóc lín, khã chÕ t¹o, chØ chÕ t¹o tõ kim lo¹i, chØ mét chi tiÕt nhá cđa ỉ h} còng phải loại bỏ ổ, không phù hợp với trục quay cã ®}êng kÝnh lín 3 Khíp nèi I Định nghĩa: Khớp nối l tiết máy dùng để nối trục truyền động với nhau, để đóng mở cấu truyền động, tăng giảm tốc độ, ngăn ngừa h} hỏng máy bị tải II Phân loại : 1.Nhãm nèi trơc : Nèi c¸c trơc víi truyền động, ngăn ngừa h} hỏng tiết máy Nhóm ly hợp : Dùng để nối v tách lực, thay đổi tốc độ Share-connect.blogspot.com III Cấu tạo nối trơc : Cã kiĨu lμ nèi trơc cøng (h×nh 11) ; nèi trơc khủu (h×nh 12) vμ phỉ biÕn l dạng mặt bích (hình 13) loại ny gọn, dễ tháo lắp, ngừa đ}ợc tải Ng}ời ta kÝ hiƯu khíp nèi trơc nh} h×nh 14 IV CÊu tạo ly hợp : Ly hợp cấu tạo từ đĩa chủ động A v đĩa bị động B hình 15a Nếu đĩa bị động áp chặt vo đĩa chủ động trục bị động quay đ}ợc Tách đĩa xa không truyền động Ly hợp đ}ợc kí hiệu nh} hình 15b Lò xo I Định nghĩa: Lò xo l tiết máy có tính đn hồi cao, đ}ợc chế tạo từ thép sợi, thép tấm, thép v đ}ợc nhiệt luyện để có độ rắn cao Lò xo đ}ợc sử dụng để : - Tạo lực ép khớp nối, cấu phanh, tăng xích, truyền động - Tích lũy đn hồi (trong đồng hồ) - Giảm chấn, giảm xóc - Thực chuyển động quay vỊ vÞ trÝ cò - Lμm lùc kÕ, nhiƯt kÕ II Phân loại lò xo : Theo khả chịu tải có: Lò xo chịu kéo, chịu nén, chịu uốn, chịu xoắn Theo hình dạng có:Lò xo xoắn ốc,xoáy ốc,lò xo đĩa, lò xo vòng, lò xo nhíp Theo đặc tính có : Lò xo có độ cứng thay đổi, lò xo có độ cứng không đổi III Kí hiệu lò xo: Lò xo chịu nén : Lò xo chịu kéo : Nhíp ấn : Chwơng 2: Truyền động KHAI NIEM : Nhiệm vụ truyền động l truyền từ động đến phận công tác máy Thông th}ờng l truyền lực, moment, tốc độ ; có thay đổi dạng v quy luật chuyển động Các dạng truyền động l khí, thủy lực, điện v khí nén Xem sơ đồ : Share-connect.blogspot.com Động Cơ khí Truyền động Thủy lực Bộ phận công tác Điện Khí nén Truyền động khí I Truyền ®éng ®ai: CÊu t¹o bé trun ®éng ®ai : (hình 16) Trong : - Bánh đai chủ động (dẫn) ; - Bánh đai bị động (bị dẫn) v Dây đai 3- n1 ; Z1 ; D1 lần l}ợt l vận tốc quay, vận tốc góc v đ}ờng kính bánh dẫn n2 ; Z2 ; D2 lần l}ợt l vận tốc quay, vận tốc góc v đ}ờng kính bánh bị dẫn E1 v E2 l góc «m ®ai Gãc «m ®ai cμng lín, bé trun cμng ổn định Đai đ}ợc chế tạo từ da, vải, cao su, len Theo tiết diện ngang đai có loại : - Dẹt : Sử dụng yêu cầu có tr}ợt - Đai thang dùng tránh tr}ợt - Đai tròn dùng cấu nhẹ Bộ truyền động đai đ}ợc đặc tr}ng tỷ số truyền i: i= n1 n2 Z1 Y2 D2 D1 §ai cã thĨ bắt chéo để bánh quay ng}ợc nhau: (hình 17) Nếu bỏ qua tr}ợt v độ dy đai tốc độ điểm bánh đai l: v= S.D.n (m/s) 60 D- m n - vßng/phót ; Z - s-1 vu, khuyết điểm v phạm vi sư dơng bé trun ®éng ®ai : a |u ®iĨm: Share-connect.blogspot.com - Êm, đơn giản, không ồn - Chịu đ}ợc tải có tr}ợt - Rẻ tiền, dễ bảo quản, chăm sóc - Truyền lực trục xa b Khuyết điểm : - Tỉ số truyền không ổn định tr}ợt - Bộ truyền cồng kềnh, lực tác dụng lên ổ đỡ lớn - Đai mau mòn, mau chùng nên phải có thiết bị căng đai c Phạm vi sử dụng: - Dùng máy nghiền đá, máy trộn bê tông - Dùng máy gia dụng nh} máy khâu, cassette, máy khuấy II Truyền động bánh : Cấu tạo ( hình 18a ) : Với - Bánh chủ động v - Bánh bị động Theo hình 18a, bánh có thẳng Răng xiên nh} hình 18b ; V nh} hình 18c -Đó l truyền bánh trụ để truyền động hai trục song song v quay ng}ợc chiều Ng}ời ta dùng truyền động bánh nón để truyền động hai trục vuông góc với Xem sơ đồ v ký hiƯu ë h×nh 18d vμ h×nh 18e TØ sè trun : i= n1 n2 Z1 Z2 D2 D1 Z2 Z1 Trong Z1 v Z2 l số bánh chủ động v bánh bị động vu, khuyết điểm v phạm vi sử dụng a |u điểm : - Gọn, nhẹ, chịu tải cao, bền - Tỉ số truyền ổn định Share-connect.blogspot.com - Truyền lực vô bé (10-6 N) vô lớn (106 N ) - Dïng ®Ĩ thay ®ỉi tèc ®é quay hộp giảm tốc hay điều chỉnh số xe máy hay ô tô (Xem hình 19) b Khuyết điểm : - Gây ồn - Chịu va đập - ChÕ t¹o phøc t¹p c Ph¹m vi sư dơng: Trong đồng hồ, cấu nâng tải, ôtô, máy kéo, hộp giảm tốc, hộp số, truyền động III Truyền động bánh ma sát : Cấu tạo: Gồm bánh ma sát chủ động v bánh ma sát bị động tiếp xúc với mặt bánh Bộ truyền dùng để truyền động trục song song (hình 20) Có thể dùng truyền ny để truyền động trục vuông góc với gọi l truyền động bánh ma sát nón (hình 21) Còn có biến tốc ma sát dạng đĩa: Tỷ số trun bé trun b¸nh ma s¸t i= n1 n2 Z1 Z2 D2 D1 vu, khuyết điểm v phạm vi sử dụng : a |u điểm : - Đơn giản, nhẹ êm - Có thể điều chỉnh vô cấp số vòng quay b Khuyết điểm : - Tỷ số truyền không ổn định - Kích th}ớc bánh lớn - Mau mòn nên không bền - Phải có thiết bị ép bánh c Phạm vi sử dụng: Dùng máy cán, ép kim loại, máy quay, bánh ®μ IV TruyÒn ®éng xÝch : Cấu tạo : Gồm đĩa xích chủ động 1, đĩa xích bị động v dây xích (hình 22), dùng để truyền động hai trục song song với vμ quay cïng chiỊu 10 Sh Share-connect.blogspot.com cao n©ng đầu búa lớn nên tốt l đóng cọc thép đặc Đòi hỏi địa hình rộng giá búa cồng kềnh Cấu tạo búa rơi : Búa rơi có giá dẫn búa tĩnh giá ghép m¸y kÐo b¸nh xÝch SP - 28 ; S - 878S ; máy xúc gu hay cần trục tự hnh bánh xích di động linh hoạt Hình 133 l sơ đồ cấu tạo búa rơi có giá ghép cần trục tự hnh bánh xích, thao tác nâng hạ búa v điều khiển khác đ}ợc giới hoá Ròng rọc treo cáp ; - Đầu búa ; - Giá dẫn h}ớng búa ; - Cơ cấu điều chỉnh h}ớng rơi ; - Máy sở ; - Cáp giữ cần ; - Cáp nâng, thả búa ; - CÇn (cđa cÇn trơc) Bé phËn chÝnh l đầu búa nặng từ 250 y 1500 kg, đ}ợc treo cáp theo kiểu : nối cứng, nối bán tự động v tự động (Xem hình 134a,b v c) Giá dẫn h}ớng gồm ngang, xiên v ®øng ; ®øng cã ®é cao tõ 15 y 25m, có rãnh để búa tr}ợt lên xuống Cơ cấu điều chỉnh h}ớng búa rơi l xilanh thủy lực truyền khí nh} bánh - răng, vít - gai ốc để kéo đẩy chân giá tạo ph}ơng đóng cọc thẳng đứng hay nghiêng góc 50 Các động tác nâng hạ búa, điều chỉnh cần lấy độ nâng hệ thống tời cáp đảm nhận Nguyên tắc lm việc : Phải xác định cự ly từ máy sở đến cọc, độ nghiêng cần để có độ rơi cho phép, đ}ờng tâm rơi búa phải trùng đ}ờng tâm cọc, nâng búa đóng cọc Chú ý phải giữ khoảng cách mũ cọc v chân giá búa khoảng 2/3 chiều cao đầu búa để tránh tình trạng búa bị kẹt bị văng Loại búa rơi có cấu tạo đơn giản, dễ sửa chữa, dễ bảo quản v thay đổi độ cao nâng - rơi búa, giá thnh thấp Nh}ng khuyết điểm chúng l hạn chế khối l}ợng cọc v loại đất cần đóng cọc, không phù hợp với cọc bê tông hay cọc ống, dễ lm h} đầu cọc, v suất thÊp (ngay víi sư dơng têi m¸y còng chØ đạt tới y 15 nhát đóng phút) II Búa hơi: Công dụng: Búa chuyên dùng để đóng cọc bê tông v loại cọc khác với khối l}ợng lớn, địa hình chật hẹp v đất sét v cát pha nhẹ Cấu tạo chung nguyên tắc búa gồm nồi hay máy nén khí, tời, giá búa, búa v thiết bị phụ Theo ph}ơng pháp điều phối khí v sử dụng áp lực khí ng}ời ta chia thnh loại: Búa ®¬n ®éng, bóa h¬i song ®éng vμ bóa h¬i hiƯu ®éng 72 Share-connect.blogspot.com Bóa h¬i ®¬n ®éng: Lμ bóa dùng áp lực khí nén hay n}ớc nâng búa lên độ cao đóng cọc, sau xả nhanh khí từ xi lanh cho búa rơi xuống m hạ cọc Ta xét phần búa công tác nh} hình 135, đó: - Xi lanh - búa ; - Đầu búa (cán pitông) ; - Khe khống chế độ cao nâng búa ; - Pitông ; - Van điều phối khÝ Bóa lμ xilanh nỈng tõ y tÊn, đ}ợc treo giá tời cáp Độ cao nâng búa từ 0,7 y 1,6m Khi đóng cọc, tỳ đầu bóa vμo mò cäc, më van ®iỊu phèi cho khí vo phần xilanh - búa để nâng búa lên tới độ cao cho phép Sau lại dïng van x¶ nhanh khÝ lμm xilanh - búa rơi xuống tác dụng lực hạ cọc Loại ny đơn giản, trọng l}ợng hiệu dụng đóng cọc cao, độ nâng thấp, chiếm diện tích, không cần giá búa Nh}ng nh}ợc điểm l thiết bị trung gian gồm máy nén, nồi hơi, ống dẫn dễ hỏng Búa song động: loại ny nâng hạ búa dùng áp lực hay khÝ nÐn Dïng nã cã thĨ ®ãng cäc cã ®}êng kÝnh lín tíi 50cm, cã thĨ dïng ®Ĩ cäc lắp kẹp vo đầu búa Cấo tạo nh} hình 136: - Xilanh ; - Pitông - búa ; Đầu búa (cán pitông) ; - Mò cäc ; - Cäc ; - Khe nạp - thải khí ; - Khe thải nạp khí d}ới ; - Lớp đệm ; a o b l trình nâng búa lên b o a l trình hạ búa đóng cọc 73 Share-connect.blogspot.com Khi đóng cọc tỳ đáy xi lanh lên mò cäc, n¹p khÝ vμo khe n¹p phÝa d}íi để nâng pitông-búa lên cao, lại nạp khí vo khe phía tạo áp lực hạ pittông - búa giáng xuống đầu cọc Búa song động có công dụng nh} búa đơn động nh}ng cọc đ}ợc đóng có đ}ờng kính lớn hơn, nặng tần số ®ãng cäc vμ lùc ®ãng cäc cao h¬n Nã cã }u điểm l tác dụng 200 y 500 nhát đóng phút, phá đầu cọc, tăng giảm đ}ợc áp lực đóng cọc, lm việc nh} máy nhổ cọc Nh}ng trọng l}ợng đóng cọc nhá (25%), thiÕt bÞ trung gian cång kỊnh Bóa hiệu động: Loại búa ny có cấu tạo sở loại song động, nh}ng píttông-búa đ}ợc chế tạo thnh nhiều tầng v xi lanh đ}ợc chia thnh nhiều ngăn có đ}ờng kính t}ơng ứng Nh} vậy, nạp l}ợng khí vo ngăn xilanh lực đóng nhổ cọc lại khác Do đó, }u điểm cđa nã v}ỵt tréi, sư dơng hỵp lý vμ hiƯu l}ợng nén cho cọc khác kích th}ớc III Búa điêzen (búa nổ) Công dụng chung : Dùng để đóng loại cọc thép, bêtông, gỗ, ván cừ có đ}ờng kính tới 40 cm, xuống sâu tối đa 8m Thích hợp với việc đóng cọc xuống đất thịt, sét, cát pha nhẹ Không có hiệu đóng cọc xuống đất mềm Th}ờng có lo¹i bóa nỉ lμ bóa cäc dÉn vμ ống dẫn đ}ợc dùng phổ biến, loại xi lanh dùng Búa điêzen (búa nổ) cọc dẫn: Đặc điểm búa ny l có cọc ®øng song song dÉn h}íng lªn xng cho bóa lμ xi lanh Xem hình 137a với phận sau : - Xi lanh - bóa ; - Cọc dẫn h}ớng búa ; - Pitông cố định ; - Đầu búa ; Thanh treo búa 5- Bộ phận công tác chủ yếu l xilanh - búa Đó l khối thép nặng, lòng có khoét buồng chứa khí, bên có rãnh tr}ợt, xem hình 137b l ví dụ (vì hình dạng nã cã nhiỊu kiĨu kh¸c nhau) Hai cäc dÉn h}íng hình trụ nhỏ, đ}ờng kính y cm, di tới 4m Pittông cố định bệ tỳ Búa đ}ợc treo giá Khi đóng cọc, tỳ đầu búa lên mũ cọc, dùng tời cáp nâng xilanh - búa lên thả cho rơi theo cọc dẫn để lm nhiƯm vơ chÝnh : T¸c dơng lùc xung kÝnh hạ cọc v nén khí xilanh đạt áp suất v nhiệt độ cao Dầu dạng s}ơng mù (gaz) đ}ợc bơm vo, bốc cháy lm giãn nở môi chất, đẩy xilanh lên, v xi lanh lại rơi xuống 74 Share-connect.blogspot.com Loại búa ny có }u điểm l trọng l}ợng đóng cọc lớn, trọng l}ợng thiết bị nhỏ, không cần có thiết bị trung gian nh} động cơ, máy nén khí, nồi hơi, dễ chăm sóc bảo d}ỡng Nh}ng đơn l máy đóng cọc, không hạ đ}ợc cọc xuống đất mềm, nửa công suất dùng để nén khí, đòi hỏi nhiên liệu l dầu nặng Tần số đóng cọc thấp : 50 y 75 nhát / phút Búa điêzen loại ống dẫn : Loại búa ống dẫn có đặc điểm l píttông-búa tr}ợt lên xuống xilanh bao hình ống Trong trình lm việc bơm dầu gaz Cấu tạo đ}ợc thể hình 138 với phận : - Pitông-búa ; Xilanh hình ống ; - Máng chứa dầu lỏng ; - BÖ tú ; - Cäc ; - Má ®Ëp ; - Khe khèng chÕ ®é cao n©ng bóa ; - Khe tiÕp dÇu láng Bóa lμ píttông hình trụ, mặt d}ới có gắn mỏ đập Xilanh hình ống, đáy có khoét máng chứa dầu lỏng, gần mép có khoan khe khống chế để pittông-búa không văng khỏi ống lm việc v xác định độ cao nâng búa Khi đóng cọc tỳ bệ vo mũ cọc, nâng pittông-búa lên cao thả nã xng lμm nhiƯm vơ : T¸c dơng lùc xung kích hạ cọc, nén khí xilanh đạt áp suất v nhiệt độ cao, đập dầu lỏng thnh hạt nhỏ dạng gaz Dầu bốc cháy v trình đóng cäc diƠn theo chu kú Bóa èng dÉn cã }u điểm l đơn giản cấu tạo, dầu dạng gaz đ}ợc tạo xilanh v }u ®iĨm nh} ë bóa cäc dÉn Khut ®iĨm cđa l trọng l}ợng hiệu dụng thấp, công suất sử dụng nhỏ, tần số đóng cọc không cao (d}ới 80 nhát/phút)v dùng để đóng cọc, không tác dụng víi ®Êt mỊm - Bóa nỉ xilanh : Cã hình dạng nh} xilanh thủy lực (hình 139) Với - Khe nạp dầu gaz ; - Xilanh bóa ; - Pitt«ng ; - Khe khèng chế độ cao ; - Đầu búa (cán pittông) ; - Cọc 75 Share-connect.blogspot.com Loại ny có nh}ợc điểm l tốn công nén khí nhiều, sau nhiên liệu cháy gây nhiều khí dơ, khó chăm sóc bảo d}ỡng nên dùng Nh}ợc điểm máy đóng cọc điezen l : Tốn công nén khí v không phát huy chức đất mềm, l máy đóng cọc IV Độ cao nâng búa xung kích tèi ®a cho phÐp : hmax = >V @2 F L 2.E.Q (m) Trong ®ã : [V] - C}êng ®é ph¸ hđy cđa cäc (N/cm2) F - DiƯn tÝch tiÕt diƯn ngang cđa cäc (cm2) L - ChiỊu dμi cäc (m) E - Mô đun biến dạng cọc (N/cm2) Q - Trọng l}ợng búa (N) Búa đóng cọc chấn động I Khái niệm chung : Nguyên lý chung: Bóa ®ãng cäc chÊn ®éng (hay bóa rung) lm việc nguyên tắc lợi dụng lực rung trục, hay khối đĩa lệch tâm gây để lm rung cọc m phá vỡ lực ma sát cọc với đất đá Do trọng l}ợng thân cọc v búa, cọc lún sâu xuống đất Công dơng : Bóa rung ®Ĩ ®ãng cäc xng nỊn ®Êt dính bão hòa n}ớc, đất cát rời, cát pha, cát pha đá nhỏ Cọc đ}ợc đóng đa dạng : cọc đặc, rỗng, cọc thép, gỗ, bêtông, ván cừ có đ}ờng kÝnh tõ 50 cm vμ s©u xng 25m Dïng bóa rung nhổ đ}ợc cọc u điểm chung búa rung l dễ điều khiển, suất cao gấp y lần búa khác nh}ng giá thnh lại giảm lần, có tính động cao, bảo vệ tốt đầu cọc, không thiết phải có giá máy đặt cọc Nh}ng nh}ợc điểm chúng l phải có động cơ, đóng cọc gây rung ảnh h}ởng công trình lân cận v hại động Phân lo¹i : Theo cÊu t¹o chia lo¹i lμ bóa chÊn ®éng hay bóa rung nèi mỊm, bóa rung nèi cøng vμ bóa rung-va, tøc lμ bóa chÊn ®éng - xung kÝch II Bóa chÊn ®éng nèi mỊm (bóa rung nối mềm) Dùng để đóng loại cọc xuống đất cát rời, cát pha, cát lẫn đá Gọi l nối mềm động điện đ}ợc nối với gây chấn qua lò xo chịu nén Xem cấu tạo chung theo hình 140 sau, : 76 Share-connect.blogspot.com 1;3 - Bé g©y chÊn ; - Kẹp cọc ; - Bánh căng đai ; - Động điện ; - Quai treo búa ; - Bn đặt động ; - Lò xo chịu nén ; - Đai ốc điều chỉnh Phần quan trọng l gây chấn gồm trục lệch tâm quay Động điện có công st nhá 30 KW, lín nhÊt tíi 100 KW TÇn sè rung cđa bóa lμ 400 y 2500 lÇn / phút Búa nặng tới 13 Khi đóng cọc ng}ời ta kẹp đầu cọc, cho búa rung để phá vỡ ma sát thnh cọc v đất đá, nhờ thêm trọng l}ợng búa v cọc, cọc bị ấn xuống Muốn thay đổi lực đóng cọc siết hay nới gai ốc điều chỉnh để tăng hay gi·n lß xo Nh} vËy bóa rung nèi mỊm sư dơng cã }u ®iĨm lμ dƠ thay ®ỉi chÕ độ đóng cọc, hạn chế va đập gây h} động cơ, nhổ đ}ợc cọc III Búa chấn động nối cứng (Búa rung nối cứng) Chỉ khác loại nối mềm chỗ động bắt nối với gây chấn không cần thông qua hệ lò xo giảm chấn, tức l lò xo Vì vậy, thay đổi đ}ợc lực đóng cọc, động bị ảnh h}ởng xấu, khả nhổ cọc búa kém, đóng đ}ợc cọc trung bình v nhỏ, tần số rung không cao (d}ới 500 lần / phút) IV Búa chấn ®éng-xung kÝch (Bóa rung-va) Bóa chÊn ®éng-xung kÝch lμ bóa ®ãng cäc võa dïng lùc chÊn ®éng rung cäc phá vỡ ma sát đất đá vừa dùng lực động đập vo đầu cọc để hạ cọc cho nhanh Dùng để đóng loại cọc cỡ lớn Cấu tạo chung búa chấn động - xung kích xem hình 141 với : 77 Share-connect.blogspot.com - Động điện ; - Các đĩa lệch tâm ; - Gai ốc điều chỉnh ; - Lò xo chịu nén ; - Bệ ; - Bệ d}ới ; - Mũ chụp đầu cọc ; - Đầu búa xung kích ; - Bu lông Tuỳ theo hãng sản xuất, mã hiệu máy, nhu cầu lm việc m số động cơ, công suất v kích th}ớc búa khác Ví dụ loại S - 883 có động nên công suất lμ x KW, cao m , dμi 0,5 m v rộng 0,35 m, nặng 150 Kg Còn máy EVJ - 120H hãng Sensetsu động công suất tới 120 KW, kích th}ớc 3,2 x 2,3 x m nỈng tíi 23 tÊn dïng ®Ĩ ®ãng cäc rÊt lín (I 300 cm) xng ®Êt thịt hay sỏi, cuội đầu trục động có lắp đĩa lệch tâm quay Khi đóng cọc kẹp chụp bệ d}ới lên đầu cọc Động quay lm đĩa lệch tâm quay theo gây chấn động lm rung cọc v máy, phá vỡ ma sát đất đá với thnh cọc để cọc lún xuống Mặt khác, bệ nhún lên xuống lm đầu búa liên tục đập mạnh vo mũ chụp để hạ cọc lực xung kích (lực động) Muốn tăng giảm lực đóng cọc điều chỉnh gai ốc để thay đổi khoảng cách đầu búa v mũ cọc v thay đổi tần số rung Nếu đầu búa tỳ mạnh vo mũ cọc, máy trở thnh búa chấn động dạng nối mềm Xả hết gai ốc khả nâng hạ búa tăng, lực rung giảm đến tối thiểu nh}ng Do m có tên chấn động - xung kích Loại nμy cã nhiỊu }u ®iĨm nỉi bËt nh} ®ãng mäi loại cọc lớn xuống đất cứng, sạn, đá sỏi, sét chắc, n}ớc bão hòa Có thể thay đổi lực đóng cọc linh hoạt, nhổ cọc V Lực chấn động v công suất động máy ®ãng cäc chÊn ®éng Lùc chÊn ®éng : P = m.Z2.R (N) Trong : m - Khối l}ợng khèi lƯch t©m (kg) Z - VËn tèc gãc cđa trục gắn khối lệch tâm ; Z = S n -1 (s ) víi n lμ sè vßng 30 quay trục lêch tâm hay l tần số dao động (vòng / phút) R - Khoảng lệch tâm (m) Công suất động điện : N= P.O.n k v (kW) 60.000 Trong : O l biên độ dao ®éng cđa khèi lƯch t©m (m) kv lμ hƯ sè v}ợt tải ; kv = y Búa đóng cọc thủy lực I Công dụng : Búa ®ãng cäc thđy lùc lμm viƯc d}íi t¸c dơng cđa chất lỏng công tác có áp suất từ 1000 y 1600 N/cm2, tần số 50 y 170 nhát / phút Tuỳ theo cấu m tác dụng búa thủy lực khác đóng cọc Nếu l búa thủy lực đơn động hay song động công dụng chúng nh} búa Còn l búa tỳ vμo ®Õ bóa, ®Õ bóa tú vμo cäc, tøc lμ chúng khoảng cách cho búa rơi ®ã ®}ỵc coi lμ bóa nÐn tÜnh Bóa nÐn tÜnh có }u điểm l hon ton bảo vệ đ}ợc đầu cọc, không ồn, sẽ, thích hợp với đất cát, sạn, sét II Búa đóng cọc thủy lực loại song động : Xem hình 142a với : - §Õ bóa ; èng dÉn bóa ; - Búa đập ; - Cán pittông ; - Khoang d}íi pitt«ng ; - Pitt«ng nÐn 78 Share-connect.blogspot.com dÇu ; - Van chiỊu ; - Van phân phối ; - Khoang pittông ; I - ống nạp dầu ; II - ống tháo dầu Hình 142a l trình nạp dầu vo khoang d}ới pittông để nâng búa lên cao, hình 142b mô tả trình nạp dầu vo khoang pittông để hạ búa đóng cọc Nh} loại búa ®ãng cäc song ®éng cã }u ®iÓm lμ tèc ®é đóng cọc nhanh, lực đóng cọc lớn có áp lực dầu tham gia đóng cọc Có thể sử dụng nh} máy nhổ cọc đơn giản Nếu cho đầu búa tỳ trực tiếp vo mũ cọc v bơm dầu vo khoang pittông liên tục cọc đ}ợc coi nh} h¹ xuèng b»ng lùc nÐn tÜnh NÕu lμ búa thủy lực đơn động lực ép nâng búa tác dụng khoang d}ới pittông Sau xả dầu cho búa rơi tự đóng cọc Nh} loại ny đóng cọc tần số thấp (50 y 80 lần/phút), lực va đập yếu cho búa rơi tự v tốc độ hạn chế dầu ngăn cản xả ch}a hết Chwơng X Máy khoan đất đá Khái niệm chung I Mục đích : Khoan đất đá để khảo sát địa chất, cấp thoát n}ớc, chuẩn bị cho công tác đóng cọc v tạo cọc nhồi II Các phoơng pháp khoan đất đá : Phuơng pháp học : Khoan va ®Ëp, va ®Ëp quay, quay trßn vμ va ®Ëp quay tròn Phuơng pháp thủy lực: Dùng tia n}ớc mảnh cã ®}êng kÝnh I y mm phãng khỏi đầu dẫn với tốc độ siêu âm ( > 330 m/s) để rỉa sâu vo đất Phuơng pháp nhiệt : Thiết bị khoan đá l mũi khoan nhiệt, đầu có phận phun nhiên liệu D}ới tác dơng cđa tia lưa cã nhiƯt ®é rÊt cao tõ 3000 y 35000C đá bị rạn nứt Dùng với đá cứng đồng chất, chịu mòn Phuơng pháp điện : Thiết bị l máy phát sóng cao tần, tạo tia cắt đá tần số cao lm đất đá sụt lở III Các phoơng pháp lấy phoi đá khỏi lỗ khoan 79 Share-connect.blogspot.com Dïng khÝ nÐn thæi bay phoi (ph}ơng pháp khô) hay n}ớc chảy phoi (ph}ơng pháp }ớt) Dùng thiết bị múc phoi hay xilanh hút phoi III Phân loại máy khoan đá : Theo phuơng pháp phá đá có : Máy khoan va đập, máy khoan va đập quay, máy khoan quay tròn Theo dạng luợng sử dụng có: Máy khoan dùng khí nén, dùng điện, thủy lực, nhiên liệu Trong thực tế, đặc điểm phận công tác, ph}ơng pháp khoan v l}ợng, ng}ời ta hay sử dụng loại máy khoan kiểu xoắn ruột g, máy khoan v máy khoan va đập - cáp Các loại máy khoan Đá thông dụng I Máy khoan xoắn ruột g Dùng để khoan sâu hng trăm mét, đ}ờng kính lỗ khoan tới 2m xuống đất v đá cứng Cấu tạo tổng thể máy ny hình 143 Trong : - Têi c¸p ; - Trơ khoan ; - Thanh ngang ; vμ - C¬ cÊu quay mòi khoan ; - C¸n mòi khoan ; - Xi lanh chØnh h}íng ; - Mòi khoan ruét gμ ; §Õ dÉn ; 10 - Sn tỳ ; 11 - Giá đỡ gin khoan ; 12 - Máy sở Khi khoan, dùng xi lanh điều chỉnh v ấn định h}ớng, đ}ờng tâm lỗ khoan, cho mũi khoan ruột g quay nhả cáp hạ mũi khoan dần xuống Tới độ sâu cần thiết cáp nâng dần ruột g lên II Máy khoan Máy khoan th}ờng khoan theo ph}ơng pháp va đập quay để phá đá, dùng để khoan đá có độ cứng cao, khoan tạo lỗ đứng, xiên, ngang, ng}ợc với đ}ờng kính khoảng75mm v sâu tới 20m Sơ đồ cấu tạo hình 144 với : - Mòi khoan ; - C¸n mòi khoan ; - Pitt«ng - bóa ; - Xilanh dÉn h}ớng ; - Khe thải ; - Khe nạp ; - Khe nạp d}ới ; - Đòn treo 80 Share-connect.blogspot.com Mũi khoan l nguyên : Cán đúc liền mũi, lắp ghép : mũi lắp vo cán Loại ny đ}ợc sử dụng nhiều vứt bỏ mũi lẫn cán hai chi tiết bị hỏng Chuôi cán v đầu búa đ}ợc vát xiên 450 Pittông-búa đ}ợc khí nâng từ phần d}ới xilanh lên cao, sau lại bị khí nén từ phần xilanh xuống để đập vo cán mũi khoan Do đầu pittông bị vát xiên nên sau cú đập, mũi khoan vừa cắm xuống đá vừa xoay góc để cắt đá Tuỳ theo đá mềm, trung bình, cứng, cứng m sử dụng dạng mũi đơn, kép, thập, múi (hình 144) III Khoan quay tròn : (Loại RDM CHLB Đức) loại ny, mũi khoan hay đ}ợc gọi l đầu cắt đ}ợc truyền động từ dẫn động khí hay động thủy lực Đầu cắt quay tròn 3600 liên tục nên tốc độ khoan nhanh, quay chiều nên cắt đỡ mòn Mọi cấu phụ, máy sở nh} máy khoan ruột g, riêng mũi khoan (hay đầu cắt) dạng ống xoay, chân ống có v rãnh cắt Điển hình l máy khoan RDM CHLB §øc víi lùc nÐn tõ 1900 y 3700 kN vμ moment xoay 1800 y 4200 kNm (Xem hình145) Trong : Máy sở ; - Giá khoan ; - Cáp nâng hạ ; Đòn ngang ; - Cần khoan ; - Cơ cÊu quay mòi khoan ; - Mòi khoan vμ đầu cắt IV Khoan va đập cáp : Dùng để khoan đá cứng, lỗ khoan rộng v nông Xem h×nh 146 : - Mòi khoan ; - Cáp nâng ; - Ròng rọc treo cáp ; - Gin đỡ (cố định) ; - Ròng rọc níu cáp ; Ròng rọc đổi h}ớng cáp ; - Tời ; - Bánh ; - Bánh đ ; 10 - Thanh kéo 81 Share-connect.blogspot.com Do kéo có đầu lắp lệch tâm bánh đ nên bánh đ quay, kéo níu nhả ròng rọc v cáp lm cho mũi khoan đ}ợc nâng lên hạ xuống chọi vo đá lm vỡ đá v khoét sâu lỗ Máy khoan va đập cáp có }u điểm l đơn giản cấu tạo v sử dụng V Máy khoan ống vách v khoan vách Loại ống vách có mũi khoan hình ống nối di nhiều đoạn Hai bên thnh ống đ}ợc gắn với đầu pittông xilanh dao động Khoảng dao động l r1/4 góc vuông Có xilanh ấn để hạ ống cắt Máy khoan ống vách khoan sâu 75m, phù hợp đất phức tạp Đ}ờng kính lỗ khoan l 2m Xem hình 147 Trong : - Cần giữ ; - Xilanh xoay dao động ; - Xi lanh nhấn Còn máy khoan vách dùng để khoan t}ờng vách dạng rãnh đ}ợc khoan đo nhờ đầu khoan kiểu gu ngoạm đ}ợc truyền lực kẹp cao Gu đ}ợc treo cáp cần trục tự hnh bánh xích, đ}ợc thả dần theo độ sâu lỗ khoan, (hình 148) Trong : Máy sở ; - Cáp nâng ; - Đầu khoan dạng gu ngoạm Loại máy khoan khoan lỗ sâu tới 30 m v đ}ờng kính tới 2m Công nghệ tạo cọc nhồi v thiết bị công tác Các ph}ơng pháp tạo lỗ cho cọc nhồi : Dùng ống hợp kim có đ}ờng kính tới 50 cm v di tới 22m, đầu có lắp đế nhọn để đóng vo đất sâu t}ơng ứng độ di cọc cần có Đặt cốt thép ống Rót vữa bê tông vo ống v dùng máy đầm đầm đến đầy ống ống để lại rút lên để thi công cọc nhồi khác Xem hình 149a : 82 Share-connect.blogspot.com a) Dùng búa đóng cọc hạ ống hợp kim v đế nhọn xuống độ sâu cần thiết : - Đế cọc ; - Bóa ; - èng hỵp kim ; - Mũ cọc b) Đặt cốt thép ống v rót bê tông kết hợp với đầm đến đầy cọc Rút ống để lại ống; - Khối bê tông đ}ợc đổ v đầm (hình149b) Sau hon tất công việc, cấu tạo cọc nhồi nh} hình 150 với - Đế cọc; - Bê tông ; - Cốt thép Ph}ơng pháp ny có }u điểm l nhanh, thích hợp với đất khó đóng cọc bê tông, bớt công vận chuyển, chọn v c}a cọc Nh}ng dễ đóng cọc bê tông việc đổ cọc tốn nhiều so với đóng cọc có sẵn - Dùng máy móc thiết bị khoan phù hợp để tạo lỗ cọc (đ}ờng kính tới 2m v sâu vi trăm mét) Đặt ống rót bê tông v cốt thép ống, rót vữa bê tông vo ống qua phễu, đầm bê tông rút ống rót v phễu lên Cấu tạo cọc nhồi nh} hình 150 Nh} vậy, muốn tạo cọc nhồi cần loạt thiết bị kết hợp lm việc với nh} : máy khoan đất đá, máy đóng ống, máy trộn rót bê tông, máy nâng hạ ống v máy đầm bê tông Cũng sử dụng máy khoan quay tròn hay ruột g lm sở, cần, gin có trang bị thiết bị để thực thao tác khác Máy cắm bấc thấm Máy cắm bấc thấm dùng để cắm bấc thấm vo lòng đất, lm l}ợng n}ớc khối đất thoát nhanh v Do công trình đất lún nhanh hơn, dẫn đến nhanh ổn định Bấc thấm gồm lõi nhựa pôlyeste có rãnh dọc, lớp vải bọc địa kỹ thuật không dệt bền bao quanh lâi, cho phÐp n}íc thÊm qua nhanh lâi, nh}ng kh«ng cho n}íc BÊc réng 10 cm, dμy mm, cuén dμi 200 y 300 m ®ãng thμnh gãi, có độ dai 2000 y 3000 N/m Bấc đ}ợc cắm xuống lòng đất máy cắm bấc thấm Máy cắm bấc có máy sở l máy kéo bánh xích, cã xi lanh gi÷ giμn vμ cét dÉn h}íng bÊc nh} loại máy khoan quay tròn hay ruột g Ta xét riêng cấu cắm v rút dïi kĐp bÊc theo h×nh 151 : - Dïi kÑp bÊc ; - èng têi ; - Nhánh cáp rút dùi ; - Nhánh cáp cắm dùi v bấc Chân bấc đ}ợc kẹp vo ngang để giữ bấc lại đất 83 Share-connect.blogspot.com Kẹp đoạn bấc dùi 1, quay ống tời ng}ợc kim đồng hồ nhả cáp nâng dùi 3, cáp cắm dùi ®Ĩ Ên dïi vμ bÊc vμo ®Êt Quay têi kim đồng hồ để nhả cáp ấn dùi, cáp nâng dùi để nâng dùi lên khỏi mặt đất Độ sâu cắm bấc tối đa đến 40m, suất máy đến 8000 m bấc/ca, giảm đ}ợc tới nửa giá thnh so với chi phí cho xử lý ph}ơng pháp khác Chwơng XI : Máy Rải bê tông nhựa Khái niệm chung máy rải bê tông nhựa I Công dụng : Máy rải bê tông nhựa dùng để rải nhựa hỗn hợp lên mặt đ}ờng Nó có nhiệm vụ nén chặt, lm phẳng nhẵn sơ lớp nhựa, tạo độ nghiêng mặt đ}ờng theo yêu cầu II Phân loại máy rải bê tông nhựa Theo ph}ơng pháp di chuyển có loại rơmooc v loại tự hnh Loại rơmooc có suất thấp nên hầu nh} không đ}ợc sử dụng Loại tự hnh l bánh xích, bánh lốp kết hợp, có suất cao v di chuyển linh hoạt Theo công suất máy v suất có loại : loại nhẹ có suất 25 y 50 tấn/h phổ biến Loại nặng suất 100 y 200 tấn/h đ}ợc sử dụng nhiều, chất l}ợng rải tốt Theo đặc tính tác dụng vo hỗn hợp nhựa có : Loại máy cấu đầm nén (tấm đầm hay rung) Loại ny dùng Loại có cấu đầm nén đ}ợc sản xuất v sử dụng rộng rãi Theo thiết bị chứa nhựa có : Loại có v bunker Loại bunker bất tiện nên hầu nh} không tồn Các máy rải nhựa đ}ờng có suất cao từ 200 tấn/h, di động bánh xích, bunker chứa nhựa lớn, nén đầm rộng, thiết bị cấp liệu v rãi nhựa hoạt động nhịp nhng 84 Share-connect.blogspot.com Cấu tạo v nguyên tắc lm việc máy rải bê tông nhựa I Cấu tạo chung : Ta xét tổ hợp máy công tác máy rải hoạt động theo hình 152 - Thùng xe tù ®ỉ (thïng chøa nhùa) ; - Xe tù đổ Cơ cấu rải gồm : - Thùng chứa nhựa ; - Cơ cấu di chuyển bánh xích ; - Tấm điều chỉnh l}ợng nhựa ; - VÝt quay ; - Thanh ®øng ; - TÊm Ðp ; - Thanh lÌn ; 10 - VÝt r¶i ngang ; 11 - Khíp quay ; 12 - Băng tải nhựa ; 13 - Khuỷu lệch tâm Tấm ép dùng để ép v l phẳng lớp nhựa Nó gồm phẳng liên kết với khớp cầu, ny tạo thnh mặt phẳng ngang, mặt phẳng nghiêng phía nghiêng phía theo yêu cầu thiết kế mặt đ}ờng nhờ vít ngang đặt ở biên ép có hệ thống gai ốc - vít đứng để ấn định độ nghiêng ép (xem hình 153) Hỗn hợp nhựa đ}ờng từ xe tự đổ đ}ợc rót vo thùng chứa (bunker) Từ đ}ợc băng tải 12 đ}a qua khe đổ để xuống lòng đ}ờng Vít rải ngang 10 quay để chém tơi v rải lớp nhựa đ}ờng Nhờ cấu lệch tâm 13 m ép đ}ợc nâng lên, hạ xuống ép chặt nhựa Thanh ®øng nèi víi lÌn vμ tÊm Ðp có tác dụng lm tăng lực ép lèn rơi từ xuống Quay vít nâng hạ để chỉnh l}ợng nhựa qua khe đổ Cuối l dùng máy lu trơn hay lu lốp lăn lại mặt nhựa rải Loại ny có suất cao, nhựa đổ nhanh v đều, lớp nhựa đ}ợc lèn chặt, phẳng 85 Share-connect.blogspot.com Trạm trộn bê tông nhựa nóng I Các thiết bị trạm trộn bê tông nhựa nóng : - Hệ thống cấp liệu gồm phễu chứa, máy tải liên tục - Tang sÊy phèi liÖu - HÖ thèng cÊp liệu nóng gồm gu hay băng tải, sng, máy định l}ợng cấp phối - Thiết bị cấp phụ gia, bột đá - Hệ thống cấp nhựa nóng : nấu, chứa, định l}ợng nhựa - Thiết bị lọc bơi - M¸y trén khy - HƯ thèng điều khiển II Quy trình sản xuất bê tông nhựa : gồm công đoạn : - Cấp vật liệu nh} đá, cát nguội vo tang sấy - Sấy đá, cát đến gần 2000C - Phân loại cấp phối sấy - Nung nóng nhựa đ}ờng tới 1500C - Định l}ợng đá, cát, bột đá, phơ gia vμ nhùa nãng theo tû lƯ thμnh phÇn định trộn chúng với Trạm trộn th}êng lμ c}ìng bøc theo chu kú hc c}ìng bøc liên tục, có dạng tháp hay dạng nằm ngang III Cấu tạo trạm trộn bê tông nhựa : Ta xét loại tháp, hoạt động c}ỡng theo chu kỳ Xem hình 154, Trong : Máy cấp liệu ; - Băng tải vật liệu nguội ; - Tang sÊy ; - Vßi tiÕp khÝ nãng ; Băng tải vật liệu nóng ; - Mặt sμng ; - ThiÕt bÞ läc bơi ; Phễu chứa ; - Thiết bị định l}ợng nhựa ; 10 - Máy khuâý ; 11 - Xe tự đổ ; 12 - ống bao ngăn bụi 86 Share-connect.blogspot.com