Nghiên cứu công nghệ và thiết bị hệ thống phun trộn tạo cọc xi măng đất, xác định kết cấu và các thông số cơ bản của bộ công tác phù hợp điều kiện việt nam

CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Khái niệm đất yếu Trình bày khái quát đất yếu, đặc điểm phân bố đất yếu vùng Việt Nam 1.2 Các phương pháp công nghệ gia cố đất yếu cọc XMĐ Tóm tắt phương pháp cải tạo đất yếu nói chung ưu cải tạo yếu trộn đất chỗ với chất kết dính, 1.3 Các yếu tố ảnh hưởng gia cố yếu cọc xi măng đất Bao gồm: Đặc điểm chất kết dính; Đặc điểm điều kiện đất; Điều kiện trộn; Điều kiện bảo dưỡng; Máy hệ thống thiết bị thi công Kết luận chương Việt Nam có nhiều vùng kinh tế vùng yếu Có nhiều biện pháp gia cố yếu, có biện pháp dùng cọc XMĐ, sử dụng Việt Nam Đã có nhiều nghiên cứu thân cọc XMĐ, nghiên cứu máy công tác tạo cọc Việc nghiên cứu công nghệ máy thi công cọc XMĐ cần thiết CHƯƠNG NGHIÊN CỨU KẾT CẤU, TSCB CỦA BỘ CÔNG TÁC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ VÀ MƠ HÌNH TỐN LỰA CHỌN MÁY THI CÔNG CỌC XMĐ TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM 2.1 Nghiên cứu giai đoạn chịu lực mũi khoan trộn tạo cọc XMĐ 2.1.1 Lý cần nghiên cứu Lực tác dụng vào đất công suất máy phát hai thông số quan trọng máy khoan trộn tạo cọc Lý thuyết tính tốn lực tác dụng mũi khoan trộn tạo cọc XMĐ chưa hồn thiện chưa có thống Khi thi công tạo lỗ cọc XMĐ, giai đoạn làm việc mũi khoan gặp trở lực khác Tác giả đề xuất cách tính tốn riêng cho giai đoạn Giai đoạn khoan phá gặp đất, đá cứng Hình 2.2 Sơ đồ lực tác dụng lên mũi khoan -trộn a) Mũi khoan; b) Lực khoan xoay; c) Lực khoan xoay-đập Py- lực dọc trục; *Pz - lực cắt; *P –Lực tổng mũi cắt;* Ry –Phản lực theo phương đứng; *Rz – phản lực theo phương cắt; *R – Hợp lực phản lực 2.1.2 2.1.3 Giai đoạn khoan trộn Đây chức thường xuyên máy thi công cọc XMĐ, ứng với giai đoạn trộn tạo lỗ trộn với CKD Lực tác dụng lên mũi khoan Một mơ hình tính tốn tác giả người Nga: N.G Đombrovski.[26] Mơ hình đơn giản đủ xác.Theo tính lực cản đào túy (đàochuyển đất mà khơng có tích đất) tổng thành phần (hình 2.7), đó: A-Khi khoan cắt đất theo quĩ đạo cong; B- Khi cắt đất theo quĩ đạo thẳng; C-Biểu đồ xác định hệ số cản đào;    P = P01 + P02 ; (2.9) Trong đó:P 01 lực cản đào tiếp tuyến: R R P01 = k2 B.h ; (2.10) Với k – hệ số cản đào túy; B h chiều rộng chiều dầy phoi đất; Hình 2.7.Sơ đồ lực tác dụng vào lưỡi β - Góc sắc (độ); α- Góc sau (độ); cắt mũi khoan (N.G.Dombrovski [36]) R R γ- Góc trước (độ); δ- Góc đặt lưỡi (độ); ψ-Hệ số cản đào; P 01 –Lực cản tiếp tuyến; P 02 –Lực cản pháp tuyến; P –Lực cản tổng cộng P02 = ψ P01 ; R R R R R R ψ = 0,1 ÷ 0,5 hệ số (kể đến mức độ cùn hay sắc lưỡi cắt, trị số nhỏ lưỡi sắc, trị số lớn lưỡi bị cùn) 2.2 Nghiên cứu kiểu mũi khoan trộn Phương pháp xác định thông số kết cấu mũi khoan trộn (ứng dụng luật đồng dạng kỹ thuật, Vũ Thế Lộc, 1986 [26]) Luật đồng dạng biểu diễn dạng công thức sau: A13 G N q t3 ≈ ≈ ≈ ≈ 13 ≈ v.v A2 G2 N2 q2 t2 (2.11) Trong đó: Các số máy cũ mới; A- thơng số kích thước; G-Thông số trọng lượng; N- Thông số công suất; q-Thông số thể tích; t – thơng số thời gian làm việc máy vv Các yếu tố ảnh hưởng đến thông số máy công tác thi công tạo cọc *A - Năng suất ca (m3/ca); *v r - Tốc độ rút cần trộn (m/ph); *d - Đường kính mũi khoan trộn (m); t ca - Thời gian ca (h);K tg – H.s sử dụng thời gian (K tg = 0,8-0,9); * Điều kiện đất, *Chất kết dính * Máy thi công,* Số lần trộn (T) mét chiều dài cọc,* Chi phí khai thác máy thiết bị,* NCơng suất (kW);* Lựa chọn máy hệ thống thiết bị có suất cao.*Các yếu tố liên quan đến an tồn, an sinh xã hội, bảo vệ mơi trường 2.3 R R P P R R R R R R R R 2.4 Lựa chọn phương pháp đánh giá Trên sở mục tiêu đề tài, sau cân nhắc mặt, luận án đề xuất sử dụng các phương pháp toán học sau vào nghiên cứu Lý thuyết qui hoạch tuyến tinh; Lý thuyết qui hoạch thực nghiệm; Phương pháp Patern 2.5 Nghiên cứu mơ hình tính tốn lựa chọn hợp lý máy thi cơng cọc xi măng đất 2.5.1 Mơ hình tốn qui hoạch tuyến tính Các bước nghiên cứu ứng dụng tốn quy hoạch tuyến tính điển hình U - Xác định vấn đề cần giải quyết, thu thập liệu; - Lập mơ hình toán học; - Xây dựng thuật toán để giải tốn mơ hình hố ngơn ngữ thuận lợi cho việc lập trình cho máy tính - Tính tốn thử điều chỉnh mơ hình cần; - Áp dụng giải toán thực tế; Dạng tổng qt tốn quy hoạch tuyến tính: *Xác lập hàm mục tiêu *Xác lập ràng buộc toán *Xác lập các hạn chế dấu biến số *Giải tìm kết theo mục tiêu đề U U U U U Bài toán lựa chọn máy thi công cọc XMĐ theo tiêu khơng đơn vị đo có phương án thi cơng hợp lý (Patern) Trình tự tiến hành đánh giá phương án *Lựa chọn tiêu để đưa vào so sánh *Xác định hướng tiêu làm cho đồng hướng Khi tiêu có ngược hướng thi cách sử dụng số nghịch đảo để biến thành đồng hướng *Triệt tiêu đơn vị đo: Để so sánh tiêu có thứ nguyên khác nhau, bình thường khơng thể định lượng để so sánh được, ta triệt tiêu đơn vị đo để so sánh, cách làm sau: 2.5.2 U Pij = Cij n ∑C j =1 100 ij (2.19) P ij : Trị số không đơn vị đo tiêu i phương án j; n: Số phương án với j =1 ÷ n; C ij : Chỉ số chưa làm đơn vị đo tiêu i phương án j *Xác định tầm quan trọng tiêu qua trọng số (Wi) Tổng tỷ trọng tất tiêu phải 100% hay *Xác định trị số không đơn vị đo cuối cùng: R R R R m VJ = ∑ Pi j Wi (2.24) i =1 * Đánh giá xếp loại phương án theo giá trị tiêu không đơn vị đo theo mục tiêu so sánh đặt từ đầu lấy cực đại cực tiểu Xác định mối tương quan thông số máy qui hoạch thực nghiệm Lý thuyết qui hoạch thực nghiệm tập hợp tác động trình diễn biến đối tượng nghiên cứu, gồm bước: -Nhận thông tin mô phỏng; -Tạo mơ hình tốn; -Xác định điều kiện hợp lý q trình; Dựa vào nhà phân tích dự đốn khả tốt cho quy trình sản xuất, đem lại hiệu kinh tế cao, tốn chi phí, thời gian, cơng sức Đối tượng qui hoạch thực nghiệm: Thường q trình tượng có tính chất, đặc điểm chưa rõ ràng, cần phải nghiên cứu Người nghiên cứu dù có số thông tin tiên nghiệm, liệt kê sơ lược ảnh hưởng tới trình vận hành đối tượng 2.5.3 U U U Nội dung phương pháp quy hoạch thực nghiệm để trả lời cho câu hỏi: Ở mức giá trị kết hợp nhân tố nên làm ? Trong lý thuyết thực nghiệm nhân tố tồn phần có nhiều ưu điểm so với dạng quy hoạch khác, là: - Ước lượng độc lập hệ số phương trình hồi quy; - Phương sai nhỏ nhất; - Đơn giản xử lý kết thực nghiệm 2.5.4 Lựa chọn luận án *Nhân tố luận án lựa chọn để tính thông số máy khoan trộn (MKT) tạo cọc xi măng đất, *Vấn đề nghiên cứu là: tương quan thơng số MKT có kết hợp hợp lý, tốt cho người sử dụng *Kết nhận là: Công nhân điều khiển máy thao tác vận hành máy hiệu q trình thi cơng, kỹ sư thiết kế tạo thay đổi hệ điều khiển, để kết hợp thao tác vận hành tốt Lý luận án chọn: Qui hoạch thực nghiệm bậc 2, dạng B, nhân tố tồn phần Vì :Trên lý thuyết, có tới 20 dạng qui hoạch khác Một dạng qui hoạch thường ứng dụng kỹ thuật “qui hoạch bậc dạng B” Do nghiên cứu ngồi nước chưa thấy có tài liệu đề cập đến Luận U U án tiến hành vận dụng lý thuyết qui hoạch thực nghiệm bậc dạng B để đề nghị giải vấn đề: *Xác định mối tương quan thông số máy khoan trộn tạo cọc, nhằm tìm cách vận hành tốt cho người sử dụng khai thác *Xác định mối quan hệ độ bền mũi khoan trộn với suất công suất máy, nhằm tránh lãng phí khơng đáng có cơng suất suất tận dụng tiêu sức bền giới hạn 2.5.5 Kết luận chương Có thể vào thực tế sử dụng luật đồng dạng để khảo sát, lựa chọn phận kết cấu mũi khoan Các yếu tố liên quan đến đến chất lượng cọc bao gồm: Năng suất thi công;*Điều kiện đất chỗ;*Chất kết dính;*Máy thiết bị; *Biện pháp thi cơng;*Số lần qt trộn cánh trộn;*Chi phí khai thác;* Lựa chọn máy đắn, Luận án xác định cách đánh giá hệ thống thiết bị thi công, kết cấu, thông số công tác máy thi công tạo cọc xi măng đất cách dùng lý thuyết toán học khác nhau: -Lý thuyết qui hoạch tuyến tính;- Lý thuyết qui hoạch thực nghiệm;- Phương pháp Patern Việc nghiên cứu, lựa chọn xác định kết cấu thông số công tác thi công điều kiện Viêt Nam đòi hỏi phải thực mơ hình tốn thích hợp, với trợ giúp máy tính phần mềm chuyên dụng CHƯƠNG CÁC TÍNH TỐN ÁP DỤNG LỰA CHỌN MÁY VÀ CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY THI CÔNG CỌC XI MĂNG BẰNG MƠ HÌNH QUI HOẠCH TUYẾN TÍNH VÀ LÝ THUYẾT PATERN Mơ hình tính tốn lựa chọn tối ưu máy thi cơng cọc xi măng đất theo mục tiêu chi phí khai thác nhỏ xác định thông số công tác phù hợp điều kiện đất 3.1 3.1.1 Các tiêu đưa vào tính tốn * C ij - Chi phí thi cơng, xác định theo Bảng Giá, theo TT- 06/2010/BXD Bộ Xây Dựng QĐ số 80/QĐ-SXD_31/3/2014 Tp Cần Thơ R R * t ij -Thời hạn thi công; * T xrj -Chất lượng thi cơng; * Dj-Hồn thành khối lượng công việc; *A ij -Năng suất máy thi công; * X ij -Số lượng máy thi công tối đa đáp ứng yêu cầu công việc (ẩn số toán) *T xri -Số lần trộn / mét dài cọc, để đảm bảo chất lượng trộn cọc Nếu áp dụng công nghệ trộn rút cần lên xi măng bơm hết lượng cấp, thì: T xi = ∑ M xi (n xri / v xri ) *Σ M x i - tổng số cánh trộn mũi khoan máy tạo cọc xi măng đất; *n xri –Số vòng quay cần rút cấn; *v xri –Tốc độ ấn sâu cần; R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R 3.1.2 Thông số xuất phát Mơ hình tốn áp dụng cho cơng trình xây dựng bể chứa xăng dầu đường kính bồn dầu 40-60 m, khu Cái Mép, tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2010, với thông số ban đầu sau: Khối lượng thi công: D = 140.000 m3 cọc xi măng đất; Chiều dài cọc nhỏ H =36 m; Đường kính cọc nhỏ d = 400 mm; Vận tốc khoan xuyên v x = 1m/ph; Vận tốc trộn v r = 0,7 m/ph; Các máy đưa vào tính chọn lấy từ catalo chào hàng có thị trường, số lượng 52 máy, thông số tổng hợp tính tốn mơ hình qui hoạch tuyến tính, (xem bảng 3.1 trang 72 luận án kèm theo) P P R R R R 3.1.3 Mơ hình tính tốn Các ký hiệu: L-Chi phí tính đổi để thi cơng tồn cọc xi măng đất cho cơng trình; X ij -Số lượng máy loại i dùng để thi công tạo cọc loại j; i-Chỉ số biểu thị loại máy làm cọc xi măng cơng trình; j- Chỉ số biểu thị loại cọc xi măng cơng trình; C ij -Chi phí ca máy tính đổi máy i làm cọc loại j cơng trình; D j -Khối lượng cơng việc (Thể tích cọc xi măng đất) cần phải tạo loại cọc xác định đó; A ij -Năng suất loại máy tạo cọc i làm cọc loại j (m3/ ca); t ij -Quĩ thời gian định mức loại máy i làm cọc loại j; E ij -Tập hợp đặc trưng khả dùng hay khơng máy khoan trộn loại i để tạo cọc loại j; KC ij -Khả đáp ứng công việc (không thể có thể) loại máy i làm loại cọc j; Y i - Tập hợp thông số đặc trưng u cầu phải có cọc, mà thơng số kết cấu loại máy i phải đáp ứng; R R R R R R R R R R R R R R R R Q ij -Số lượng máy tối đa phép có loại máy i làm cọc loại j R R Hàm mục tiêu 3.1.3.1  Chi phí khai thác nhất: n m 1÷ n ; j = ÷ m) L= ∑∑ Cij KCij X ij → ( i = =i =j (3.13) Các ràng buộc 3.1.3.2  Ràng buộc khối lượng công viêc: m ∑t i =1 ij Aij KCij X ij ≥ D j (3.14) Ràng buộc khả khai thác   Khi Eij thoa mãn Yi  KCij =    Khi Eij không thoa mãn Yi  (3.15) Y i -Tập hợp đặc trưng yêu cầu thơng số kỹ thuật cọc phải có đặt cho loại máy tạo cọc i, biểu diễn dạng mệnh đề sau: Yi = pxi ≥ p j ∩ vxi ≥ v j ∩ nxri ≥ nrj ∩ Txi ≥ T j ∩ H xi ≥ H j ∩ d xi ≥ d j ; (3.16) R R R R Trong đó: p xi - áp lực cho phép lên đất máy tạo cọc XMĐ thi công (Pa); v xri -Tốc độ rút cần khoan lên qua trình trộn (m/ph); n xri -Số vòng quay cánh trộn phút (v/ph); M xi -Số lần trộn mét dài cọc (lần); H xi - Chiều sâu cọc tạo thi công (m); d xi -Đường kính lỗ khoan máy khoan trộn (m) R R R R R R R R R R R R Còn trị số: p j , v j , n j , M j , H j , d j ; tương ứng trên, nhu cầu tối thiểu đòi hỏi phải có để tạo loại cọc cần thiết theo thiết kế  Ràng buộc lượng máy tối đa: (3.17) 1÷ m ; j = 1÷ n ) ; X ij ≤ Qij ; (i =  Ràng buộc dấu,hoàn nguyên: X ij ≥ ; ( i = 1÷ m ; j = 1÷ n) (3.18) X ij -Được làm tròn phương pháp thủ công theo yêu cầu kỹ thuật + Kết đạt được: máy nhóm máy thỏa mãn tối ưu hàm mục tiêu R R 3.1.3.3 Lưu đồ thuật tốn 10 3.1.3.4 Kết tính tốn Bảng 4.2 Kết tính tốn, lựa chọn máy tạo cọc theo chi phí tính đổi “min” stt Mã máy 10 11 12 20 18 21 28 16 19 41 23 17 39 11 Tên máy SD 25 XR120 SD 28 TR 280 MBG 12 SD 20 BG40 TR 150 XR150D SR200 BG24 LB 44 Aij (m3/ph) 4,17 1,81 1,5 0,96 1,59 3,53 3,81 1,13 2,02 1,71 5,15 4,18 Công suất (kw) 245 138 263 261 129 194 420 125 126 184 313 505 Số lượng 166 288 140 147 188 323 126 419 367 389 154 154 Chi phí (đ) 2,472,687,528 2,527,065,216 2,633,622,600 2,945,894,994 3,031,353,360 3,422,480,868 3,424,784,328 3,538,882,380 3,635,090,226 3,733,524,750 4,185,847,512 4,611,526,920 3.1.4 Phân tích kết tính tốn a-Việc chọn máy theo tiêu tổng hợp có chi phí tính đổi nhỏ đáp ứng yêu cầu kinh tế việc thi công cọc xi măng đất b-Các ràng buộc mơ hình đáp ứng nhiệm vụ thi công xác lập thông số kết cấu thông số máy chọn c-Máy số thứ tự 01 so với máy số thứ tự 12: Máy 12 khơng chọn, khơng thích hợp với nhiệm vụ đặt (Do cơng suất lớn, chi phí ca máy cao hơn, tốc độ trộn suất Aij nhỏ hơn)  Kết cho thấy chọn máy 12 cho nhiệm vụ này, theo cảm tính gây nên lãng phí lớn 11 Bài tốn lựa chọn máy thi công cọc xi măng đất xét thêm 3.2 tiêu định tính tiêu khơng đơn vị đo có phương án thi cơng hợp lý (phương pháp Patern) 3.2.1 `Tham số xuất phát lựa chọn phương án thi công Công ty thi công cần lựa chọn máy làm cọc XMĐ để cải tạo để đặt bồn chứa xăng dầu vùng đất yếu cảng Cái Mép-Thị Vải, thuộc tỉnh Bà Bảng 3.1 Kết tổng hợp phương án máy làm cọc Ph án Thời gian thi công (ngày) Trang thiết bị thi cơng Máy khoan trục, bánh xích Máy khoan trục, bánh lốp Máy khoan trục, bánh xích Máy khoan trục, bánh thép - ray thép I II III IV Chiều sâu cọc max (m) Công suất (kW) 122 30 210 216 14 130 145 36 240 140 40 270 Rịa-Vũng Tàu Cơng trình gồm khu A, B, có phương án (I, II, III, IV) lựa chọn máy thi công đưa Phương án II bị loại, yêu cầu thi công đột ngột thay đổi, chiều sâu cọc lớn phải thỏa mãn L ≥ 26 m Bảng 3.2.So sánh phương án theo phương pháp dùng tiêu không đơn vị đo Stt (i) Chỉ tiêu P.a I Thời hạn t.công.T h (ngày) Năng lực đv thi công -N l Kinh nghiệm điều hành D h Tổ chức mặt bằng-M b An toàn LĐ, bảo vệ MT -A m Hs sử dụng LĐ-K s R R R R R R R 12 122 Kém Kém Trung bình Trung bình 0,28 P.a III 145 Tốt Tốt Khá Tốt 0,24 P.a IV 140 Tốt Tốt Khá Tốt 0,20 Lựa chọn tiêu thi công theo phương pháp dùng tiêu không đơn vị đo (xác định trọng số tiêu theo Warkentin) 3.2.2 Bảng 3.7 Xác định trọng số tiêu so sánh C.tiêu Th Nl Dh Mb Am K sd Tổng Th 2 R R R R R R R Nl 2 R Dh 3 L ij Wi 16 0,222 16 0,222 10 0,139 0,056 16 0,222 10 0,139 ΣL ij =72 ΣW i =1 Bảng 3.8 So sánh tiêu phương án khả thi R Mb 4 R Am 2 R K sd 3 R R R R Kết tính tốn R R R U Phương án IV: Có số điểm lớn nhất, với tổng điểm 36,795 > 35,684 > 27,516 phương án tốt Vậy ta chọn phương án IV làm phương án thi cơng CHƯƠNG TÍNH TỐN TƯƠNG QUAN GIỮA CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY KHOAN TRỘN TẠO CỌC BẰNG MƠ HÌNH QUI HOẠCH THỰC NGHIỆM 4.1 • • Mơ hình tốn tăng hiệu sử dụng nhờ khai thác mối tương quan thông số 4.1.1 Tham số xuất phát Các tham số xuất phát mơ hình tính tốn bao gồm: n, (v/ph) -Tốc độ quay cần khoan (thường gọi vòng quay n); 13 • P r , (N) - Lực ấn cần khoan vào đất thời điểm bắt đầu khoan trộn (hành trình rút cần); • L, (m) - Chiều dài cần, gián tiếp cho biết chiều dài cọc; • N, (kW) - Cơng suất phát máy khoan trộn tạo cọc; • T, (lần/m) - Số lượt trộn mũi khoan trộn mét chiều dài cọc; • M, (N.m) - Mơ men xoắn máy tạo cần khoan thi cơng; • V r , (m/ph) - Tốc độ rút cần lên theo phương thẳng đứng; Sau khảo sát từ nhiều nguồn ta có bảng sau Bảng 4.1-Khoảng biến thiên thơng số Thơng số q trình T.số trường Số vòng quay cần khoan, (v/ph) 10 -26 Lực ấn dọc trục P, (N) 5000-15000 Chiều dài cần L, (m) 8-42 Số lần quét cánh trộn 1m sâu, T(lần/m) 150 - 270 Công suất N (kW) 70-220 Mô men xoắn cần M(N.m) 800 - 3000 Tốc độ khoan rút cần lên V r , (m/ph) R R R R R 4.1.2 R Sơ đồ khối tính tương quan thơng số khai thác mơ hình qui hoạch thực nghiệm 14 .Mối quan hệ số vòng quay (n), lực ấn lúc rút cần (Pr) chiều dài cần keley (L) 4.1.3 4.1.3.1 Số liệu xuất phát 4.1.3.2.Các ma trận tính tốn Ma trận hệ số phương trình hồi qui B = ( XX T ) −1 (XT Y ) (4.1) Phương trình hồi qui thu từ bảng số liệu: Y = (35.64554633-2.602279738*X1+0.004717797*X2+9.04949E05*X1*X2+0.037255525*X1^2-3.69762E-07*X2^2); (4.2) X1 = 1026, X2 = 500015000 Kiểm tra tính thích hợp phương trình hồi qui theo tiêu chuẩn Fisher = Ftt Sth < Fb S2 y (4.3) Trong đó: F tt : giá trị tính được, F b : tiêu chuẩn Fisher S : phương sai thích hợp S y : Phương sai tái R R R th R 15 Bảng 4.3 Số liệu để tính phương sai thích hợp là: Với: ytb = ∑ yi= ; Sth i =1 ∑( y i i =1 − ytb ) (4.4) Bậc tự phương sai thích hợp: f th = − = Sth 454.0915 Phương sai thích hợp S= = = 64.87022 th f th Phương sai tái hiện: S y = 56.76144 Số bậc tự phương sai tái hiện: Kiểm tra tính thích hợp phương trình hồi qui: Ftt = Sth2 = S2y 64.87022 = 1.14 56.76144 Với mức ý nghĩa q=0.05, F b : tiêu chuẩn Fisher, tra bảng ta có Fb=3.51; Fb = 3.51 > Ftt = 1.14 Kết luận : Phương trình tương thích với thực nghiệm R R Hình 4.2 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ thông số khai thác L, P r , n R 16 R Nhận xét: - Số vòng quay ảnh hưởng đến thơng số chiều dài cần làm việc, - Ban đầu đưa công tác vào đất cần lực ấn lớn, chiều dài đủ lớn, giá trị lực ấn max Nếu tiếp tục tăng chiều dài cần, lực ấn giảm dần Bằng cách làm tương tự ta thu mối quan hệ thông số tương quan sau: U 4.1.4 Mối quan hệ chiều dài cần keley (L), số lần quét trộn (T) cơng suất máy khoan trộn (N) Hình 4.3-Đồ thị biểu diễn mối quan hệ thông số khai thác:N, T, L Nhận xét: *L tăng N tăng theo, sau tăng L cơng suất sau đạt đỉnh giảm dần Điều đạt đến đỉnh cơng suất hữu ích tiêu tốn có tỉ lệ giảm dần so với tổng cơng suất cần có Để khắc phục điều này, nên lựa chọn máy thích hợp với chiều sâu thiết kế cọc 17 *Số lần quét có ảnh hưởng đáng kể đến cơng suất hữu ích Đồ thị cho thấy ứng với công suất, chiều dài cần, số lần quét từ 70 đến 150, số lần quét giảm cơng suất hữu ích tăng 4.1.5 Mối quan hệ chiều dài cần keley (L), số lần quét trộn (T) mô men xoắn máy khoan trộn (M) Hình 4.4 Mối quan hệ chiều dài cần keley (L), số lần quét trộn (T) mô men xoắn máy khoan trộn (M) Nhận xét: *Số lần qt tăng, chiều dài cần giảm mơmen xoắn tăng ngược lại (do chiều dài cần ngắn lực cản đất tác động vào cần ít) *Số lần qt khơng ảnh hưởng nhiều đến việc điều khiển momen xoắn Nó nhiều, làm tăng thời gian thi công *Với công suất cố định máy trộn, momen xoắn sinh có hạn, chiều dài cần lớn ứng suất sinh công tác giảm giảm Nhưng mơ men đáy lỗ yếu tới mức không cắt đất 18 4.1.6 Mối quan hệ lực tác động (Pr), công suất (N) tốc độ rút cần (Vr) Hình 4.5 - Quan hệ lực tác dộng (P r ), công suất (N) tốc độ rút cần (V r ) Nhận xét: Với tốc độ rút nhà sản xuất thường giữ mức không đổi, dao động xung quanh ngưỡng (m/ph) Thì lực ấn tỉ lệ với cơng suất Lực ấn tăng cơng suất tăng theo Đồ thị biểu diễn quan hệ với tốc độ rút từ 1.8 – 2.2 m/ph (tức gần số) R R R R 4.1.4 Mối quan hệ số vòng quay (n), lực ấn (Pr), tốc độ rút (Vr) Hình 4.6 - Mối quan hệ số vòng quay (n), lực ấn (P r ), tốc độ rút (V r ) R 19 R R R Nhận xét: Từ đồ thị rút là: với tốc độ rút khơng đổi, số vòng quay tăng lực ấn dọc trục tăng theo, điều do, hình dáng cơng tác quay tác động vào đất gây nên ảnh hưởng Quan hệ chiều dài cần (L), mô men xoắn (M), tốc độ rút cần (Vr) 4.1.7 Hình 4.7.Quan hệ chiều dài cần (L), mô men xoắn (M), tốc độ rút cần (Vr) Mơ hình tốn tăng hiệu sử dụng hạn chế biến đổi thông số chọn trước Trong số thơng số máy khoan trộn tạo cọc xi măng đất, có số thơng số (như mơ men xoắn, tốc độ quay, tốc độ ấn xuống, tốc độ rút cần khoan ) thay đổi phạm vi rộng từ “ min” tới “max”.Nếu khống chế điều khiển thông số biến đổi (hoặc không biến đổi) để xem xét mối tương quan với thơng số quan trọng lại Mơ hình tốn mơ men cần khoan (M) có giá trị thay đổi nhỏ (gần khơng đổi), sau xem xét thơng số quan trọng bậc máy liên quan tới suất (A), công suất (N) chất lượng trộn (T) Mục đích nghiên cứu này, dựa qui hoạch thực nghiệm, nhằm sử dụng máy hợp lý hiệu 4.2 4.2.1 Các thông số xuất phát Chất lượng cọc xi măng đất: Trong trường hợp phun hết chất kết dính hành trình lên chất lượng cọc đánh giá qua số lượt trộn cánh trộn mét chiều dài, theo công thức sau (S Larsson, 1999, [41]) T = ∑M nr vr ; (lần/m) (4.25) 20 Trong ΣM - tổng số lưỡi trộn mũi trộn (lần/vòng) n r : tốc độ quay lên, công tác (v/ph) v r : tốc độ rút công tác (m/ph) Chất lượng trộn cao trộn nhiều, tức số T lớn Năng suất: R R R R A= 60.Q K tg TCK ( m3 ; ) ph Trong đó: Năng suất máy khoan trộn tạo cọc xi măng đất (m3/ph); Q- Thể tích cọc xi măng đất (m3); T CK - Thời gian hoàn thành cọc (phút); K tg = 0,8 -0,9 Hệ số sử dụng thời gian Công suất: (kW) W v N = P P R P R P R R 102.60.η W: tổng lực cản, kG; v: tốc độ dài đầu mút cánh trộn, m/ph; η : hiệu suất truyền động 4.2.2 Phương trình thực nghiệm yếu tố tồn phần Các hệ số phương trình hồi quy xác định từ ma trận quy hoach X Phương trình hồi quy viết lại dạng ma trận B = ( XX T ) −1 (XT Y ) (4.28) Ba yếu tố khảo sát độc lập nhau, ta thí nghiệm với nhân tố mức, mức thấp, mức sở mức cao Với thí nghiệm cho cặp nhân tố Bảng 5.14 Mức giá trị yếu tố Thông số Mức thấp Mức sở Mức cao Công suất N (kW) 40 45 50 Năng suất A (m3/ph) 6.5 6.75 20 40 60 P P Chất lượng T (lần/m) Sau tính tốn theo lý thuyết qui hoach thực nghiệm thu đồ thị sau: 21 Hình 4.8 Quan hệ cơng suất, suất mơ men (N,A,M) Hình 4.9 Quan hệ công suất, chất lượng mô men cần khoan (N,T,M) 22 Hình 4.10-Quan hệ suất, chất lượng mô men cần khoan(A,T, M) Nhận xét - Mômen nằm giới hạn hợp lý, dải điều chỉnh nên mặt cong đề xuất Dựa vào đồ thị đưa khuyến cáo chất lượng nên giữ vào khoảng 20 vòng phút, suất vào khoảng 6.7 6.8 m3 / phút - Các thông số khảo sát gồm suất, chất lượng, cơng suất mơmen có quan hệ chặt chẽ với Tuy nhiên chúng điều chỉnh độc lập với - Nếu dựa quan điểm mômen quan trọng để khơng lãng phí tài ngun máy (thời gian, chi phí…) cần thiết phải điều chỉnh để ứng suất công tác giữ số ổn định - Dựa vào đồ thị nêu, kết hợp với hệ thống cảm biến thực tế việc điều khiển hồn tồn khả thi P P KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Việt Nam nước có nhiều vùng đất yếu, cần cải tạo móng trước xây dựng cơng trình Có nhiều biện pháp cải tạo móng Cải tạo yếu cọc XMĐ nhờ trộn chỗ chất kết dính với đất yếu giảỉ pháp đại rẻ tiền, nhiều nước giới áp dụng Các nghiên cứu việc dùng cọc XMĐ có nhiều, tập trung chủ yếu vào công nghệ thi công, sức chịu tải cọc mà chưa có nghiên cứu đầy đủ lựa chọn máy công tác thiết bị khoan trộn tạo cọc 23 Luận án thiết lập mơ hình tính tốn chọn máy thi công cọc xi măng đất, sở qui hoạch tuyến tính có chi phí tính đổi nhỏ nhất, có thơng số kỹ thuật thỏa mãn yêu cầu điều kiện thi công cọc xi măng đất Mơ hình tính tốn mơ hình “mở”, mở rộng để đưa thêm vào rút bớt thông số kỹ thuật nào, tùy thuộc yêu cầu thi công Các máy vượt qua kiểm tra toán này, với kết ưu tiên lấy từ xuống, khuyên dùng tương ứng cho loại cọc cụ thể, thỏa mãn đòi hỏi kết cấu (qua mệnh đề Y i ) công tác đầu khoan dàn khoan sử dụng Việc sử dụng phương pháp Partern với so sánh rút tiêu tổng hợp không đơn vị đo, kể tiêu an sinh, xã hội khác nhau, bổ sung cho định chọn máy tạo cọc, đề xuất hiệu chọn phương án thi công, chưa thực nghiên cứu máy thi công cọc xi măng đất Việt nam Việc sử dụng mơ hình tốn qui hoạch thực nghiệm nghiên cứu mối tương quan thông số khai thác máy, mối tương quan mô men quay cần khoan tới hạn với suất công suất máy tạo cọc xi măng đất nghiên cứu đề xuất mới, giúp cho người sử dụng thiết kế máy tham khảo hữu ích U U R U R U U U Kiến nghị Tùy thuộc cơng trình điều kiện đất, đưa thêm vào rút bớt thông số kỹ thuật cho phù hợp với yêu cầu lựa chọn máy thi công tạo cọc thi cơng Có thể dùng đề xuất chọn máy thi công cọc XMĐ luận án để chọn máy theo muc tiêu chi phí khai thác đầu tư ban đầu cho cơng trình có sử dụng khối lượng cọc lớn, sau tiến hành chọn phương án thi cơng hợp lý cho phù hợp với yêu cầu thi công mơi trường điều kiện thi cơng Có thể xem xét mối tương quan thông số khai thác thông số máy theo đề xuất luận án để rút cách thức thi công hợp lý, hiệu q trình thi cơng cọc XMĐ cho cơng trình liên quan hiệu 24 ... chỗ;*Chất kết dính;*Máy thiết bị; *Biện pháp thi công; *Số lần quét trộn cánh trộn; *Chi phí khai thác;* Lựa chọn máy đắn, Luận án xác định cách đánh giá hệ thống thiết bị thi công, kết cấu, thông số công. .. thác nhỏ xác định thông số công tác phù hợp điều kiện đất 3.1 3.1.1 Các tiêu đưa vào tính tốn * C ij - Chi phí thi công, xác định theo Bảng Giá, theo TT- 06/2010/BXD Bộ Xây Dựng QĐ số 80/QĐ-SXD_31/3/2014... cứu việc dùng cọc XMĐ có nhiều, tập trung chủ yếu vào công nghệ thi cơng, sức chịu tải cọc mà chưa có nghiên cứu đầy đủ lựa chọn máy công tác thiết bị khoan trộn tạo cọc 23 Luận án thiết lập mơ