Bảng dưới đây trình bày một cách tổng quan các dạng truyền động trong máy móc nói chung và máy công trình ngầm nói riêng:
Truyền động Truyền động
thuỷ lực Truyền động khí nén Truyền động điện Truyền động cơ khí
Mang năng
lượng Dầu thuỷ lực Khí nén Electron Các chi tiết máy Truyền năng
lượng lực, các đầu nốiỐng dẫn thuỷ Ống dẫn khí nén Cáp điện Các chi tiết máy Thiết bị động lực Bơm dầu thuỷ
lực Máy nén khí Máy phát điện Động cơ đốt trong Các đại lượng cơ bản - Áp suất P - Lưu lượng Q - Áp suất P, Pa - Lưu lượng Q - Hiệu điện thế U; - Cường độ dòng điện I. - Lực F; - Mô men xoắn
M;- Vận tốc tiếp - Vận tốc tiếp
tuyến; - Vận tốc quay Công suất truyền Công suất truyền Không lớn lắm Công suất truyền Công suất
khoảng cách truyền xa. nén khoảng dưới 6 bar. khoảng cách truyền xa khoảng cách truyền xa. khoảng cách truyền không lớn lắm Độ chính xác
của cơ cấu chấp hành
Rất tốt Không tốt lắm Tốt, độ trễ nhỏ Rất tốt khi dùng truyền động ăn
khớp Hiệu suất Cao Thấp cao Tổn thất lớn Độ linh hoạt
trong điều khiển
Rất tốt Độ trễ lớn Rất tốt Kém Ứng dụng Rộng rãi Một số ít máy
khoan khí nén, dây chuyền lắp
ráp
Rộng rãi Không thể thiếu trong bất kỳ các máy thi công xây
dựng
Bảng 1.2 so sánh các dạng truyền động trong máy ngầm
Chương II. Máy và thiết bị trong các công nghệ đào hở§ 2.1. Tổng quan các công nghệ đào hở § 2.1. Tổng quan các công nghệ đào hở
Công nghệ thi công tuyến ngầm bằng phương pháp hở (còn gọi là phương pháp lộ thiên) bao gồm các công nghệ sau:
- Thi công hở theo phương pháp hố móng;
- Đào hào phân đoạn kết hợp với tường trong đất;
- Đào hào phân đoạn kết hợp với khiên đào hở;
- Hạ dần các kết cấu từng đoạn một;
- Hạ chìm.
1. Phương pháp hố móng:
Bản chất phương án là người ta sử dụng các máy đào đất thông thường (máy đào một gầu và máy đào gầu ngoạm) để đào hố móng theo toàn bộ chiều rộng tới độ sâu đặt móng tuyến ngầm, vách hố móng không cần phải gia cường mà nghiêng một góc phù hợp với góc trượt tự nhiên của đất hoặc được gia cường bằng cừ thép nếu đào thẳng đứng. Kết cấu bê tông được thi công trong hố móng bằng các phương án thi công thông thường, sau đó thì lấp đất.
1 – Phần đất cần bốc xúc bằng máy đào một gầu hoặc gầu ngoạm; 2 - vách hố móng (sau khi đào) không cần phải gia cường mà nghiêng một góc phù hợp với góc trượt tự nhiên của đất ; 3 đào) không cần phải gia cường mà nghiêng một góc phù hợp với góc trượt tự nhiên của đất ; 3 – máy xúc một gầu hoặc máy xúc gầu ngoạm (khi chiều sâu lớn hơn 9 m); 4 — ô tô tự đổ; 5 —
Cổng trục (dùng khi thi công bê tông lắp ghép)
2. Đào hào phân đoạn kết hợp với tường trong đất
Nội dung của công nghệ này là thi công tường trong đất (tường bê tông cốt thép hoặc tường bê tông đất) gồm hai đoạn tường song song có khoảng cách lớn hơn hoặc bằng chiều rộng của tuyến ngầm tương lai. Dùng máy đào một gầu hoặc máy đào gầu ngoạm để đào đất tới độ sâu đáy móng tuyến ngầm, sau đó thi công kết cấu bê tông cốt thép bằng các phương pháp thông thường và cuối cùng là lấp đất lên tuyến ngầm đã thi công để chuyển sang đoạn hào tiếp theo.
Hình 2.2. Công nghệ đào hào phân đoạn kết hợp với tường trong đất:
1 – móng; 2 - tường trong đất; 3 – máy xúc một gầu hoặc máy xúc gầu ngoạm; 4 — ô tô tự đổ; 5 — cổng trục (dùng khi thi công bê tông lắp ghép) 5 — cổng trục (dùng khi thi công bê tông lắp ghép)
3. Phương pháp đào hào phân đoạn kết hợp với khiên đào hở
Hình 2.3. Công nghệ đào hào phân đoạn kết hợp với khiên đào hở:
1 — kết cấu bê tông tuyến ngầm (lắp ghép từng đốt hoặc bê tông cốt thép liền khối); 2 – khiên hở hình chữ U tiến về phía trước nhờ kích đẩy vào vỏ tunnel đã lắp, 3 – máy xúc một gầu hoặc hở hình chữ U tiến về phía trước nhờ kích đẩy vào vỏ tunnel đã lắp, 3 – máy xúc một gầu hoặc
Khiên hở có kết cấu khá đơn giản: có dạng hình chữ U với hai thành bên có nhiệm vụ chống sạt lở, sàn đáy chỉ có nhiệm vụ như một sàn vàn khuôn đáy, đôi khi trong lòng khiên hình chữ U người ta bố trí các thanh chống ngang và xiên có nhiệm vụ tăng cường khả năng chống áp lực sạt lở của đất. Khiên tiến lên phía trước nhờ kích thuỷ lực một đầu kích đẩy vào bê tông cốt thép vừa thi công xong, một đầu đẩy vào gờ gia cường hình chữ U phía sau. Bản chất của khiên đào hở chữ U là kết cấu thép có chiều sâu đúng bằng chiều sâu tuyến ngầm có các vành gia cường hình chữ U trước, sau thép gia cường dọc và đôi khi trong quá trình thi công người ta bố trí thêm thép gia cường ngang và chéo. Kết cấu thép này tự di chuyển về phía trước nhờ các kích thuỷ lực.
Hình 2.4.Khiên hở hình chữ “U” với các thanh chống ngang có nhiệm vụ tăng cường khả năng chống áp lực ngang của đất và tiến về phía trước nhờ kích đẩy
vào vỏ tunnel đã lắp
4. Phương pháp hạ chìm
Phương pháp này thường được dùng khi thi công các tuyến ngầm vượt sông hoặc đầm lầy có nước. Kết cấu đường hầm được chế tạo sẵn thành từng đoạn (từng đốt), vỏ hầm được bịt kín tạm thời và kéo nổi theo đường sông nhờ các xà lan tải trọng phù hợp. Để hạ kết cấu đường hầm người ta cho nước vào trong đốt hầm với khối lượng nước phù hợp sao cho trọng lượng của đốt và nước không quá nặng rồi hạ chìm vào vị trí lắp đặt. Vị trí lắp đặt có thể là hào dưới lòng sông (nếu mực nước nông) hoặc lơ lửng (nếu mực nước sâu) thì đặt trên móng được thi công trước đó. Sau đó các đốt hầm được ghép nối với nhau hút hết nước ra để tạo thành đường hầm hoàn chỉnh, cuối cùng là cho đất đá lấp vào nóc và sườn của hầm.
5. Phương pháp hạ dần
Trong phương pháp hạ dần các kết cấu đường hầm được chế tạo sẵn thành từng đoạn (từng đốt) ngay trên bề mặt và được hạ dần xuống tới cốt nền thiết kế nhờ lấy dần khối đất ở phía dưới đáy của đốt hầm. Phương pháp này
thích hợp để thi công các tuyến tunnel đi qua các vùng đất mềm phù sa không có đá mồ côi. Kết cấu hầm sau đó sẽ nằm ổn định trên lớp đất cứng hoặc lớp móng đã được gia cố từ trước đó. Trên thực tiễn phương án này thường được dùng để thi công các giếng đứng hoặc giếng đầu và giếng cuối của các đoạn đường ngầm.
Trên đây là tổng quan các công nghệ thi công công trình ngầm bằng các phương án đào hở, các thiết bị chính để thi công các công nghệ này là máy đào một gầu, máy thi công tường trong đất và các máy vận chuyển lên cao mà chủ yếu là cổng trục. Dưới đây xin giới thiệu lần lượt các máy đó
§ 2.2. Máy đào một gầu I. Công dụng và phân loại
1) Công dụng:
Máy xúc một gầu hay còn gọi là máy đào một gầu là một trong những loại máy chủ đạo trong công tác đào đất trong xây dựng nói chung và xây dựng tuyến ngầm bằng các công nghệ đào hở nói riêng. Máy xúc một gầu làm nhiệm vụ khai thác đất tạo hố móng và đổ vào phương tiện vận tải hoặc đổ thành đống để các máy khác bốc lên phương tiện vận tải.
Máy xúc một gầu làm việc theo chu kỳ gồm các nguyên công: - Tiến tới vị trí bốc xúc đất;
- Đào và tích đất vào gầu;
- Nâng gầu lên và quay tới vị trí cần đổ;
- Đổ vào phương tiện vận tải hoặc đổ thành đống.
2) Phân loại: Máy xúc một gầu có thể phân loại theo các dấu hiệu sau: - Theo cơ cấu di chuyển;
- Theo kiểu dẫn động điều khiển gầu; - Theo kiểu treo gầu.
a) Theo cơ cấu di chuyển máy xúc một gầu được chia thành những nhóm sau:
- Loại bánh lốp: loại này cơ động phù hợp với các công trình phân tán có khối lượng bốc xúc không lớn;
- Loại bánh xích: đây là loại làm việc ổn định, thể tích gầu bốc có thể tích khác nhau phù hợp với các công trường có khối lượng bốc xúc lớn;
b) Theo cơ cấu điều khiển dẫn động gầu, máy xúc một gầu có thể được chia thành 2 nhóm sau:
- Loại điều khiển dẫn động gầu kiểu cơ khí, tức là bằng puli, tời và cáp như EO-3311G, EO-4111B, EO-5114, EO-6112B v.v…của LB Nga.
- Loại máy xúc thuỷ lực với dẫn động điều khiển gầu bằng các xi lanh thuỷ lực.
d) Theo kiểu treo gầu:
- Máy xúc gầu thuận (còn gọi là máy xúc gầu ngửa); - Máy xúc gầu nghịch (còn gọi là máy xúc gầu sấp); - Máy xúc gầu quăng (còn gọi là máy xúc gầu dây); - Máy xúc gầu ngoạm.
Trong các công nghệ thi công công trình ngầm bằng phương pháp đào hở người ta thường sử dụng hai loại máy đào một gầu đó là: Máy đào gầu nghịch dẫn động thuỷ lực dùng để đào đất hố móng ở độ sâu ≤ 10 m và máy đào gầu ngoạm dẫn động cơ khí dùng để đào đất hố móng ở độ sâu > 10 m.