Phần 1 cuốn giáo trình cung cấp cho người học các kiến thức: Đất, phân loại đất, tính chất cơ lý của đất và phân cấp đất; một số dạng công trình đất được thi công bằng máy thi công nền, công tác chuẩn bị trước khi thi công, thi công bằng máy ủi… Mời các bạn cùng tham khảo.
is s t BELT 1 - 111» Ï M M * »l» I M » « V l •VtMVtMMtVlVlVl //;/A V W V V C T Ä Sav/J • SwmSS v H « llp ^ s https://tieulun.hopto.org Bộ XÂY DựNG GIÁO TRÌNH Sử DỤNG MÁY ỦI - CẠP - SÄN 00 26135 NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG HÀ NỘI-2013 https://tieulun.hopto.org LỜI NÓI ĐẦU S d ụ n g m áy xúc ủi, cạp máy san môn học chuyên môn nghề vận h ành m áy thi cơng Tiếp theo giáo trình ‘‘S d ụ n g m áy xúc"nhóm tác giả biên soạn tiếp giáo trin h “S d ụ n g máy ủi, cạp, san" nhăm p hục vụ cho công tác giảng dạy học tậ p nghề vận hành máy thi cơng trình độ trung cấp nghề Với m ục tiêu trang bị cho học sin h kiến thức sử dụng, vận hành loại máy ủi, cạp, san, áp d ụ n g biện pháp thi công hợp lý địa hình thi cơng đ ả m bảo a n toàn đ t hiệu kinh tế cao Giáo trìn h bao gồm chương: Chương 1: Đất, p h â n loại đất, tính chất lý đất p h â n cấp đất; Chương 2: M ột sô dạng công trinh đất thi công m áy thi công nền; Chương 3: Công tác chuẩn bị trước thi công; Chương 4: Thi công m áy ủi; Chương 5: Thi công m áy cạp; Chương 6: Thi cồng m áy san; Chương 7: N h iên liệu dầu mỡ bôi trơn; Chương 8: L u ậ t Giao thơng Đường Trong q trình biên soạn tác giả tham khảo nhiều tài liệu liên quan nước kết hợp với thực tiễn công trường d ự án đ ề th ể m ột cách chi tiết, cụ th ể nội dung đảm bảo gắn lý thuyết với thực tiễn sản xu ấ t thi công giới Giáo trìn h tà i liệu sử d ụ n g đ ể đào tạo, tài liệu đ ể cho nhà quản lý, kỹ sư, kỹ th u ậ t th a m khảo, vận dụng vào trinh quản lý sử dụng m áy thi cơng Trong q trìn h biên soạn tác giả có nhiều cơ' gắng khơng trá n h khỏi th iếu sót, nhóm tácxgiả mong nhận nh ữ n g ý kiến đóng góp bố sung bạn đọc đê giáo trình hoàn thiện X in trăh trọng cảm ơn! N h óm tá c giả https://tieulun.hopto.org Chương ĐẤT, PHÂN LOẠI ĐẤT, TÍNH CHÂT c LÝ CỦA ĐÂT VÀ PHÂN CẤP ĐẤT KHÁI NIỆM CHUNG VỂ ĐÂT ĐÁ Đất đá lớp tạo thành vỏ bề mặt trái đất, kết trình tẩm thực vỏ trái đất Trong xây dựng đất đá tảng, nguyên liệu cồng trình xây dựng Mồi loại đất đá khoáng vật định tạo nên Khoáng vật chất hoá học hình thành q trình hố lv phức tạp vỏ trái đất tạo thành Đất xây dựng loại đất mà sử dụng làm nền, khai đào hay sử dụng làm vật liệu xây dựng CÁC LOẠI ĐẤT, ĐÁ, CÁT, SỎI Trong xây dựng người ta chủ yếu sử dụng loại đất đá có nguồn gốc khống vật Đất đá chia thành đá đất 2.1 Đá Đá bao gồm loại sau: - Đá phún xuất (mắc ma) tạo thành loại đá nóng chảy bị nguội (granit, điaba, bazan V.V.); - Đá trầm tích tạo thành sản phẩm đá gốc bị phong hố lắng đọng tích tụ mơi trường (nước, khơng khí), sau nén chặt, đơi xi măng hố đá trầm tích (cuội kết, sỏi kết, đ vơi, V V ); - Đá biến chất tạo thành từ đá mắc ma trầm tích ảnh hưởng trình gây biến chất: nhiệt độ cao áp suất cao, q trình hố học kèm theo (quaczit, đá phiến mica, cẩm thạch, V V ) Như vậy, đá gồm loại bị gắn kết xi măng hoá (liên kết cứng hạt) nằm dạng khối đồng (liên tục) phân lóp (nứt nẻ) Đá đồng bao gồm đá chủ yếu phún trào có kiến trúc tinh thể hồn tồn (kiến trúc hạt): gramit, điơrit, Chúng có đặc điểm là: độ chặt cao (thể tích lỗ rỗng khơng 1% độ chứa nước thấp 0,1% 4- %) Do đó, đá thực tế coi không nén Biến dạng chúng nhà cơng trình khơng đáng kể Các cơng trình xây dựng móng nhà, cơng trình xây dựng khác vững https://tieulun.hopto.org xây dựng lên đá Tuy vậy, đá bị bào mịn nước, đá bị huỷ hoại đặc biệt mạnh tác dụng; ngoại lực, axit, nước thải xí nghiệp có chứa axit Đá phân lớp chủ yếu thuộc loại đá trầm tích (cát kết, đá vơi, macma, v.v.) giới hạn độ bề chịu nén trạng thái bão hoà nước đá phân lóp nhỏ hon 50KG/cm2 Đá gọi đá nửa cứng, chúng nhạy cảm với tác động từ bên ngồi, nói riêng với q trình phong hoá, so với loại đá cứng Nước ngầm tác động vào đá nửa cứng tạo thành vết nứt lỗ rỗng làm tăng thêm độ chứa nước khối đá, lóp đá nằm nghiêng chúng dễ bị trượt Độ chứa nước loại đá từ 1,5 (đá vôi chặt) tới 40% (đá phấn) Do đó, đá phân lóp (nửa cứng) làm cơng trình lên loại đá bền chặt hon so với đá cứng 2.2 Đất Đất đá, bao gồm loại sau: - Đất mảnh vụn lớn khơng xi măng hố, gồm hon 50% theo trọng lượng mảnh vụn' nham thạch kết tinh trầm tích với cỡ hạt lớn hon 2mm (dăm cuội, san, s ỏ i , V V ); - Cát toi, rời trạng thái khơ, gồm hon 50% theo trọng lượng hạt lớn hon 2mm khơng có đặc tính dẻo, khơng lăn thành sợi có đường kính 3mm, trị số dẻo chúng nhỏ hon 0,01 (cát sỏi, cát thô, cát trung, cát nhỏ, cát pha bụi); - Sét (đất dính) có tính dẻo, nghĩa có khả thay đổi hình dạng tác dụng ngoại lực giữ nguyên hình dạng đă bị biến đổi sau bỏ lực tác dụng đi, trị số dẻo lớn hon 0,01 (á cát, sét, sét) Đất mảnh vạm lớn bị nén (thể tích bị giảm) tải trọng, có lực kháng cắt tốt bị nước xói trơi đặc tính lý học chúng thường không thay đổi bị ầm ướt Do đó, loại đất loại bền vững Cát cát thạch anh, cát đá phiến, cát đá vơi Cát ẩm ướt có đặc tính cho xây dựng bị giảm thấp Độ ẩm ướt ảnh hưởng đặc biệt mạnh cát nhỏ cát pha bụi có lẫn bùn sét Ở trạng thái bão hoà nước loại cát trở thành chảy (cát chảy) sử dụng chúng làm móng có nhiều khó khăn phức tạp Cát đặc biệt cát thô (3 -ỉ- 4mm) loại cát làm móng tốt Đất loại sét gồm sét, cát sét gặp đất sét đơn Trong sét có 10 -ỉ- 30 % sét, cát có tới 10% sét Đặc tính xây dựng đất loại sét phụ thuộc vào độ ẩm chúng Khi cho thêm nước chúng chuyển trạng thái cứng sang trạng thái bột nhão, tiếp tục thêm nước chúng chuyển sang trạng thái chảy Tuỳ theo độ sệt mà đất loại sét sử dụng làm móng Nó hoàn toàn tin cậy trạng thái cứng dẻo không tin cậy trạng thái chảy https://tieulun.hopto.org Trong đất loại sét cịn có bùn, bùn có khoảng 30 + 50 % hạt cỡ nhỏ 0,0lmm nhiều chất hữu Dưới tác dụng ngoại lực bùn biển dạng mạnh khơng thể làm TÍNH CHẤT C LÝ CỦA ĐÂT ĐÁ Các dấu hiệu thể tính chất đất có liên quan với mức độ khác nhau, ảnh hường đến trình làm việc máy móc thiết bị thi cơng 3.1 Thành phần cấp phối Thành phần cấp phối dấu hiệu trạng thái vật lý đất Các.loại đất sét, đất cát, đất tảng kết cùa trình phân huỷ tự nhiên chuyển hoá hai loại đất đất pha đá Các loại đất tạo hòn, cục, hạt phần tử đất, nước, muối hoà tan dung dịch Tỷ lệ hạt đất có kích thước khác tính theo trọng lượng xác định phần trăm: - Đá dăm > 40 ram; - Sỏi - 40 mm ; - Cát 0,2 V ram ; - Cát tinh 0,05 -í- 0,25 mm ; - Bụi 0,005 -V0,05 ram ; - Bụi sét < 0,005 mm 3.2 Trọng luọng riêng (tỉ trọng) Trọng lượng riêng đất trọng lượng dơn vị thể tích độ ẩm tự nhiên Trọng lượng riêng đất phụ thuộc vào loại đất 3.3 Độ toi xốp đặc trung bỏ'i hệ số toi Hệ số tơi tỷ số thể tích đất sau làm tơi với thể tích ban đầu trạng thái chặt V K = -* t y (1.1) Trong đó: Kt - hệ số tơi đất; v t - thể tích đất sau làm tơi; V - thể tích đất trạng thái chặt Độ tơi đất khác đào loại máy khác độ ẩm khác https://tieulun.hopto.org Háng 1.1: Phân loại đất, trọng lượng riêng hệ số toi Tên đất Loại đất Than bùn, đất canh tác, cát, cát I Á sét màu vàng, hoàng thồ ẩm tơi Sét, sét chặt, hoàng thổ ẩm tự nhiên Sét, sét chặt, sét lẫn sỏi, hoàng thổ khô mecghen mềm Mecghen cứng đất đồi núi khô cứng II III IV V Trọng lượng riêng y (T /m 3) Hệ số tơi (K,) 0,587- 1,17 1,47-1,87 1,57 - 1,71 1,71 - 1,86 1,90-2,00 1,20-1,30 1,08 - 1,20 1,14-1,28 1,24-1,32 1,33 -1,37 2,00-2,15 1,30-1,45 3.4 Độ ẩm Độ ẩm tỷ số trọng lượng nước chứa đất với trọng lượng khối đất trạng thái khơ với nhiệt độ 100°c - 150°c (tính theo %) w = ga^gjL 100 o/o (1.2) ểk Trong đó: ga - trọng lượng đất ẩm; gk - trọng lượng đất khơ 3.5 Độ dẻo Độ dẻo tính chất thay đổi hình dáng hình học có ngoại lực tác dụng, lực thơi tác dụng hình dáng thay đổi tồn Đất sét có độ dẻo lớn nhất, đất cát sỏi khơng có độ dẻo Độ dẻo xác định bàng chi số dẻo Củp; số dẻo CDplà hiệu số độ ẩm giới hạn chảy C0 c giới hạn dẻo co.tOp = C0 c - co Bảng 1.2: Trị số dẻo đất Loại đất Đất sét - đất dẻo Á sét - đất dẻo Á sét - đất dẻo Cát - đất không dẻo COp 17 7-17 -7 Đất dẻo độ ẩm định thường có tượng dính bết, tức khả bám chặt vào bề mặt cấu, cơng tác, làm cho hiệu làm việc máy giảm xuống 3.6 Độ bết dính đất • Bết dính đặc trưng chủ yếu đất sét thể độ ẩm định Ilết dính khả đất (chủ yếu đất sét) liên kết với bề mặt tiếp xúc phận máy, cấu làm việc lực liên kết https://tieulun.hopto.org trinh 1.1: Sự phụ thuộc cùa p - lực bết dính độ âm w Chẳng hạn thép - lực liên kết đạt tới giá trị -ỉ- 2N/cm2 (1000 -ỉ- 2000N/m2) Có nghĩa lực liên kết - lục bết dính - giữ lớp đất dày tới mét Trong điều kiện định (ở độ ẩm định) độ bết dính đất nhân tố ảnh hưởng định đến suất làm việc máy Do vậy, từ khâu thiết kế, chế tạo trình sử dụng máy phải tính đến khả đất, từ chọn biện pháp thích họp loại trừ, khắc phục độ bết dính đất Nghiên cứu chất lực bết dính người ta thấy: Lực bết dính thực tế lực tác dụng điện tử - phân tử, phụ thuộc vào mức độ nước hoà tan đất, nghĩa phụ thuộc vào độ ẩm đất Bảng 1.3: Lực bét dính đất sét phụ thuộc vào vật liệu độ bóng bề mặt Vật liệu co (%) p (N/cm2) - Thép không gia công - Thép gia công bề mặt V6 25 - Gang gia công bề mặt V6 28 25 1,03 2,45 2,94 - Nhôm - Cao su xốp - Thuỷ tinh 27 25 25 2,71 0,7 3,18 Đất có khả bắt đầu bết dính, có chứa nước hoà tan tưong ứng độ ẩm khoảng 10 + 20% Lực bết dính cịn phụ thuộc vào áp lực ban đầu, nguyên liệu độ bóng bề mặt tiếp xúc 3.7 Hệ số ma sát đất - đất đất - thép Hệ số ma sát xác định lực cản đào đất Trong q trình đào đất có dịch chuyển tương đối đất - đất, đất - thép phát sinh lực ma sát Lực ma sát tăng rõ rệt vừa đào đất vừa tích luỹ đất cơng tác https://tieulun.hopto.org Hệ số ma sát phụ thuộc vào trạng thái đất trạng thái bề mặt cùa công tác Mối quan hệ hệ số ma sát đất - thép f] hệ số ma sát đất - đất f2 biểu thị gần đúng, sau: fi « 0,75 f2 , nghĩa tgq)] « 0,75 tgq>2 Trong đó: cpi - góc ma sát đất - thép; Cp2 - góc ma sát đất - đất Bảng 1.4: Hệ số ma sát đất - đất f2 đất - thép fi Tên đất Hệ số ma sát đất - đất: f2 Hệ số ma sát đất - thép: fi 0,9- 1,0 0,4 - 0,7 0,4 - 0,7 0,7 - 0,8 0,8- 1,0 0,62 - 0,78 0,9 0,1 -0,5 0,4 - 0,5 0,4 - 0,5 0,5 -0,6 0,6-0,7 0,75 0,84 - Than bùn - Cát - Á cát - Á sét - Sét - sỏi - đá nhỏ - Đá dăm 3.8 Góc chân nón1 > Hình 5.9: Sơ đồ di chuyển theo hình rắc Sơ đồ di chuyển áp dụng đắp khối đắp cao tói mét từ thùng đấu chiều dài đoạn thi công từ 200 mét trở lên Theo sơ đồ số lượng đoạn phải quay máy cự ly vận chuyển đất giảm, suất máy cạp tăng 15% so với sơ đồ elíp Sơ đồ di chuyển theo hình chữ chi thuận lợi thi cơng cơng trình có phần đào đối xứng song song với phần đắp chạy dài kênh mương, nơi có địa hình phẳng.Với sơ đồ bổ trí nhiều máy cạp thi cơng 2.4 Sơ đồ di chuyển hình thoi Đắp Hình 5.10: Sơ đồ di chuyển hình thoi https://tieulun.hopto.org Sơ đồ áp dụng đắp khối đắp cao tói - (m) với độ xoải mái không dốc 1: 2, với vận chuyển đất từ thùng đấu hai phía Theo sơ đồ đoạn đưtmg di chuyển không tải máy cạp giảm tới mức tối thiểu Trong vòng chạy lấy đất đổ đất thao tác hai lần Máy phải quay lần lần quay góc 90° Theo kiểu máy phải lấy đất từ hai bên theo cách đổ ngang, thích hợp với đắp thấp có lợi cho đầm nén Sơ đồ thích hợp phải đào kênh, hố móng rộng hay phải san mặt làm bãi chứa vật liệu, tạo mặt bàng xây dựng TÍNH TỐN Sơ BỘ 3.1 Xác định đoạn đưòug đào đất Đoạn dường đào chiều dài đoạn đường cần thiết để cạp đất cho đầy thùng hay gọi chiều dài cạp đất cho đầy thùng Chiều dài đoạn đường đào (chiều dài cạp đất cho đầy thùng) xác định theo công thức sau: L, = q ^ -0 ,7.Bk.hị.kt Trong đó: q - dung tích thùng cơng tác (m3); kd - hệ số đầy thùng, thường lấy kd = 0,8 với đất cát; k w iu iu y jP iy u iil^ 1 - Rải đất; - Lùi vị trí