Bài giảng Máy xây dựng Chương 6

CHƯƠNG - MÁY VÀ THIẾT BỊ GIA CỐ NỀN MĨNG 6.1 Cơng dụng phân loại 6.1.1 Cơng dụng - Trong cơng tác xây dựng cơng trình, người ta phải xử lý móng để cải thiện sức chịu tải trọng cơng trình, chống lún, nứt đổ trước tiến hành xây dựng phần cơng trình, Cơng tác gia cố móng chiếm tỷ trọng lớn khối lượng cơng trình, thường gặp khó khăn, phức tạp có ý nghĩa định đến chất lượng cơng trình - Hiện có dạng gia cố + Cơng trình chịu tải khu vực ( Cầu, Nhà, Cột, tháp…) phương pháp xử lý thường sử dụng cọc chịu tải lòng đất ( cọc BTCT, cọc BT ống thép, cọc thép, cọc gỗ…) thiết bị để tạo loại gồm loại búa để đóng cọc vào nền, máy ép cọc, máy khoan tạo lỗ để đúc cọc (Khoan cọc nhồi) + Công trình chịu tải diện rộng (Đường, Sân bay, Quảng trường…) phương pháp xử lý tạo độ cứng cho diện tích rộng, người ta đương sử dụng phương pháp: khoan cọc cát, cọc bấc thấm, hút chân không (hút nước tạo độ cố kết cho nền), máy khoan gia cố xi măng đất… 6.1.2 Phân loại a) Các loại máy đưa cọc đúc sẵn vào - Máy búa đóng cọc tự do: đóng cọc kiểu thô sơ dùng máy kéo vật nặng thả tự để đóng cọc - Máy đóng cọc diesel: Hoạt động động diesel, dùng áp lục khí cháy đẩy búa lên cao để đóng cọc - Máy đóng cọc thủy lực, khí nén: Sử dụng áp lực từ dịng dầu thủy lực, khí nén - Máy búa rung: Sử dụng lực rung động để giảm ma sát cọc - Máy ép cọc thủy lực: Sử dụng lực ép tĩnh từ dòng dầu thủy lực b) Các loại máy tạo cọc lòng đất - Máy khoan cọc nhồi: Khoan tạo lỗ lịng đất với đường kính chiều sâu theo yêu cầu c) Các loại máy gia cố diện rộng: - Máy khoan cọc cát : Sử dụng cọc cát để tiêu nước - Máy ép cọc bấc thấm: Sử dụng bấc thấm để tiêu nước lịng đất - Máy hút chân khơng: Tạo nên chân không, nhờ chênh áp mà nước hút cánh chủ động - Máy gia cố xi măng đất: Trộn, phun xi măng xuống đất để tạo cọc xi măng tăng sức chịu tải 6.2 Búa đóng cọc 6.2.1 Cơng dụng, phân loại phạm vi sử dụng búa đóng cọc Cơng dụng Búa đóng cọc dùng để đóng cọc xuống đất; đất sau xử lý phương pháp đóng cọc đảm bảo độ bền Đóng cọc ngồi tác dụng xử lý móng cơng trình cịn có tác dụng chống sụt cho bờ đê chân đập Phân loại - Theo lực tác dụng lên đầu cọc, chia búa đóng cọc thành búa đóng cọc va đập (búa rơi, búa thủy lực, búa diezen) búa đóng cọc rung động (rung động nối cứng, nối mềm va rung) - Theo kết cấu di chuyển, chia thành búa đóng cọc di chuyển ray, di chuyển xích, di chuyển phao - Theo trọng lượng búa, chia thành loại nhỏ, trung bình lớn Phạm vi sử dụng - Búa rơi cho suất thấp nên dùng để đóng cọc ván ngắn với số lượng - Búa thủy lực dùng để đóng cọc nước - Búa diezen dùng để đóng loại cọc ống, cọc ván thép, cọc BTCT, đóng cọc thích hợp với loại đất sét - Búa đóng cọc rung động dùng để đóng loại cọc ván cừ với khối lượng lớn, đóng cọc hiệu với loại đất rời, cát, cát pha, cát bão hồ nước 6.2.2 Búa đóng cọc diesel Cơng dụng: Búa đóng cọc diezel dùng để đóng cọc bê tơng cốt thép, cọc ống thép, cọc gỗ, thường đóng đất thơng thường Búa loại dùng dầu diezel hoạt động động diezel, gây ồn chấn động mạnh nên thích hợp với việc thi công nơi xa khu dân cư Phân loại - Theo cấu tạo búa bao gồm + Búa diezel cột dẫn (xi lanh rơi) + Búa diezel ống dẫn (piston rơi) - Theo trọng lượng phần rơi búa bao gồm : + Búa nhỏ có trọng lượng phần rơi Q =< 0,6 -1,2 - 1,8 + Búa trung bình có trọng lượng phần rơi Q= 2,5 -3,5 - 4,5 + Búa lớn có trọng lượng phần rơi Q=5,5 – 6,5 - 10 - Theo cấu tạo giá búa bao gồm : + Giá búa khơng chun dùng (Hình a) + Giá búa chuyên dùng (Hình b) a b Ưu nhược búa đóng cọc diesel *) Ưu điểm : - Búa diezen loại búa có kết cấu gọn nhẹ, động, mang tính độc lập cao khơng phụ thuộc vào nguồn lượng bên - Chi phí đầu tư thiết bị thấp *) Nhược điểm : + Cơng thực tế đóng cọc nhỏ phải cần khoảng 50  60% động dùng vào việc nén khí cho búa nổ, cịn lại 40 50% dùng cho việc đóng cọc + Tốc độ đóng cọc chậm (50 - 60 lần/ph), hiệu đóng cọc thấp, cần đóng mùa đơng búa khó nổ + Sử dụng nhiên liệu đắt tiền + Khi đóng cọc đất yếu có hiệu + Khi lực đóng cọc lớn dễ gây vỡ đầu cọc ảnh hưởng đến cơng trình xung quanh Búa diezen loại hai cột dẫn 14 a, Cấu tạo : 15 chó thÝch - Xi lanh - Thanh tú - Cét dÉn hu\'edng 16 13 17 - ỉ phun dÇu - Piston - CÇn bơm - Bơm dầu - Đuờng dẫn dầu - Cäc 10 - KÑp cäc 11 - BƯ bóa 12 - Chèt treo 13 - Mãc treo 14 - Khung bóa 15 - C¸p treo 16 - Cần điều khiển móc 17 - Xà ngang 12 11 10 Hình 5.3 Búa diezel kiểu cột dẫn SP.6 Thân đế búa có khoang chứa dầu; Xi lanh búa; Cột dẫn; Rùa nâng búa;.5 Khung giằng ngang; Cần khởi động búa; Cần bơm nhiên liệu; đòn.; Vòi phun nhiên liệu.;10 Ống dẫn dầu; 11 Bộ bơm nhiên liệu; 12 Chụp mũ đầu cọc; 13 Đế va đập; 14 Chốt ngang; b, Nguyên lý làm việc: - Cáp kéo (15) móc kéo (13) móc vào chốt (12) sau kéo xi lanh xà ngang(17) lên đến vị trí cùng, sau điều khiển cần (16) chốt (12) trượt khỏi móc (13) làm cho xi lanh rơi tự theo cột dẫn hướng chụp vào piston (5), để đóng cọc nén khơng khí buồng xi lanh - Khi đạt tới áp suất nhiệt độ cao, đồng tỳ (2) đánh vào cần bơm (6) bơm dầu, dầu theo đường dẫn (8) vào khoang xi lanh dạng sương mù, gặp khơng khí áp suất nhiệt độ cao tự bốc cháy, sinh áp suất khí cháy đẩy búa lên, xi lanh đẩy lên đến độ cao định tự rơi xuống tiếp tục trình làm việc Búa diezel kiểu ống dẫn a Cấu tạo 13 12 11 10 chó thích - Cơ cấu nâng bóa(con rïa) - Khoang nhiªn liƯu - Tay đòn bơm - Bơm dầu - Đế va ®Ëp - Thít bóa-chơp ®Çu cäc - Lỉ nạp-xả khí - Xéc măng búa - Qu¶ piston 10 - Xi lanh 11 - Khoang chøa dầu bôi trơn 12 - Nút dầu bôi trơn 13 - Đuờng dẩn dầu bôi trơn Sơ đồ cấu tạo búa Diezel ống dẫn c Phạm vi sử dụng - Dùng xây dựng công trình giao thơng, sân bay, bến cảng - Cải tạo đất, xây dựng khu đô thị, khu công nghiệp - Phù hợp với loại yếu bùn sét, sét Phân loại máy ép cọc bấc thấm - Phân loại theo kết cấu giá cột, chia thành máy ép cọc bấc thấm có kết cấu dàn hộp - Phân loại theo đặc điểm hệ thống truyền lực ép cọc, chia thành máy ép cọc có sơ đồ đơn kép - Phân loại theo hình dạng cọc ép, chia thành cọc ép hình chữ nhật cọc ép hình thoi - Phân loại theo máy sở, chia thành máy sở máy xúc thu lc v cn trc bỏnh xớch Máy cắm bÊc thÊm Cấu tạo 13 10 11 12 Sơ đồ cấu tạo máy ép cọc bấc thấm Cụm tời kéo cáp; Puly dẫn hướng; Puly treo vật nặng; Puly đầu cột; Bản móc cáp; Cọc thép dẫn bấc; Puly dẫn hướng đầu cột; Cột dẫn hướng; Bộ phận liên kết cột; 10 Cáp kéo; 11 Rulo bấc; 12 Động cơ; 13 Vật nặng đối trọng Nguyên lý làm việc: Máy ép bấc thấm làm việc theo nguyên lý ép tĩnh, Máy đào máy sở cung cấp nguồn động lực giữ cho máy ổn định thi cơng, cột dẫn hướng bên có cọc thép rỗng để dẫn bấc xuống - Bấc thấm luồn vào cọc thép liên kết thông qua bịt đầu, Động (1) làm việc thông qua hệ thống puly dẫn hướng cọc thép ép xuống kéo theo bấc xuống, xuống độ sâu theo yêu cầu, động quay ngược chiều rút cọc thép lên bấc bịt đầu giữ lại nền, sau cắt bấc nối vào cọc để thi công - Sau bấc cắm xuống đất, nước xung quang chảy đến theo đường dẫn bấc thoát cách tự lên vùng cát gần mặt đất để ngồi Trình tự thi cơng cọc bấc thấm + Định điểm ấn cọc máy đo đạc thông thường theo hàng ngang hàng dọc, đánh dấu vị trí lại + Đưa máy ép cọc vào vị trí, kiểm tra độ thẳng đứng trục ép + Lắp bấc vào trục điều khiển trục vào vị trí đặt bấc + Gắn neo vào đầu bấc với chiều dài đoạn gấp tối thiểu 30cm + ấn trục lắp bấc đến độ sâu thiết kế, sau kéo trục lên; Khi trục kéo lên hết, dùng kéo cắt bấc cho cịn nhơ lên mặt tầng đệm cát 2025cm đưa cọc ép đến vị trí thi công + Gắn neo vào đầu bấc với chiều dài đoạn gấp tối thiểu 30cm + ấn trục lắp bấc đến độ sâu thiết kế, sau kéo trục lên; Khi trục kéo lên hết, dùng kéo cắt bấc cho cịn nhơ lên mặt tầng đệm cát 2025cm đưa cọc ép đến vị trí thi cơng 6.4 Máy khoan cọc nhồi Công dụng Cọc khoan nhồi chế tạo cách rót trực tiếp vật liệu vào lỗ cọc làm sẵn lịng đất mặt thi cơng cơng trình So với phương pháp khác, cọc nhồi có ưu điểm sau: + Cọc chế tạo chỗ, kích thước chiều dài tuỳ ý, khơng cơng vận chuyển hay làm thao tác phụ khác sau đóng cọc + Có thể thi cơng với địa tầng phức tạp mà phương pháp khác không thực + Thi công nhẹ nhàng, hiệu kinh tế cao + Trong q trình thi cơng không gây chấn động làm ảnh hưởng đến công trình xung quanh + Có thể thi cơng cọc chặt hẹp Tuy nhiên, cịn có nhược điểm: chi phí đầu tư máy móc thiết bị ban đầu lớn khó kiểm tra chất lượng cọc sau thi công Phân loại cọc khoan nhồi - Theo công nghệ khoan, chia thành: + Công nghệ đúc khô (Ha) + Công nghệ khoan dùng ống vách (được sử dụng đất yếu) (Hb) + Công nghệ khoan dùng vữa sét, dung dịch khoan ( sử dụng đất yếu có nhiều mạch nước ngầm.(Hc) Hc Ha Hb A - Theo cấu tạo mũi khoan, chia thành: + Máy khoan nhồi có mũi khoan xoay + Máy khoan nhồi có thùng xoay + Máy khoan dùng gầu khoan + Máy khoan dùng chòong phá đá C - Theo phương pháp đưa đất từ lỗ khoan lên, chia thành loại liên tục chu kỳ - Theo kết cấu di chuyển, chia thành máy khoan cọc nhồi di chuyển bánh xích, di chuyển ray, phao,… - Theo dạng truyền động, chia thành máy khoan cọc nhồi truyền động điện, truyền động thuỷ lực,… Quy trình thi công kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi + (1) Định vị vị trí tim cọc: Việc định vị tiến hành thời gian dựng ống vách + (2) Khoan lòng cọc mở rộng đáy cọc: trước khoan phải điều chỉnh độ thẳng đứng cần khoan độ nằm ngang máy Việc giữ thành hố thực vữa sét bentonit + (3) Hạ cốt thép: thực sau khoan đến độ sâu thiết kế, hạ cốt thép cần phải có biện pháp móc treo cố định cốt thép đảm bảo vị trí + (4) Hạ phểu rót bê tơng vào lịng cốt thép để đảm bảo bê tông điền đầy cọc khoan + (5) Đổ bê tơng: Phểu rót bê tơng tạo nút chìm sâu bê tơng khoảng 1011m Bê tơng cần phải có độ linh hoạt lớn đổ liên tục để phần bê tơng rơi từ phễu gây áp lực đẩy cột bê tông kể Trong q trình đổ bê tơng bentonit trào khỏi lòng cọc thu hồi sử dụng lại + (6) Rút phểu đồng thời tiến hành đầm dùi để tăng độ chặt đồng bê tông, rút ống vách + (7) Sau cọc tạo cần kiểm tra chất lượng cọc gồm có thử tĩnh thử động 13 Cấu tạo 10 Sơ đồ cấu tạo máy khoan cọc nhồi Động cơ; Hệ di chuyển xích; Mâm quay; Cabin; Xi lanh nâng hạ; Thùng khoan; Mâm quay cần khoan; Xi lanh điều khiển cần khoan; Cần khoan; 10 Cần trục; 11 Cụm puly; 12 Giá puly; 13 Con chuột (chống xoắn cáp) 11 12 Nguyên lý làm việc: - Trong trình làm việc để tạo lổ cọc với đường kính chiều sâu theo yêu cầu người ta sử dụng gầu khoan (6) hệ thống cần Kelly (9) lồng vào dạng ăng ten (3-5 đốt, mổi đốt khoảng 12 m) - trình làm việc mâm quay (7) dẫn động mô tơ thủy lực, mâm quay dẫn động cần kelly quay truyền mô men quay xuống gầu khoan (6) , gầu khoan có lưỡi cắt đất phoi đất tích vào gầu khoan, đầy gầu máy khoan nâng gầu khoan lên quay máy đến nơi xả đất,rồi quay lại vị trí khoan tiếp tục q trình làm việc Các loại máy khoan cọc nhồi .. .6. 1.2 Phân loại a) Các loại máy đưa cọc đúc sẵn vào - Máy búa đóng cọc tự do: đóng cọc kiểu thơ sơ dùng máy kéo vật nặng thả tự để đóng cọc - Máy đóng cọc diesel: Hoạt... máy tạo cọc lòng đất - Máy khoan cọc nhồi: Khoan tạo lỗ lịng đất với đường kính chiều sâu theo yêu cầu c) Các loại máy gia cố diện rộng: - Máy khoan cọc cát : Sử dụng cọc cát để tiêu nước - Máy. .. Phạm vi sử dụng - Dùng xây dựng cơng trình giao thông, sân bay, bến cảng - Cải tạo đất, xây dựng khu đô thị, khu công nghiệp - Phù hợp với loại yếu bùn sét, sét Phân loại máy ép cọc bấc thấm -