Đồ án Máy xây dựng chuyên dùng. Đại học công nghệ giao thông vận tải..Gồm một bản word và một bản cad ....................................................................................................
Trang 1Lời nói đầu!
Hiện nay, công tác xây dựng cơ sở hạ tầng đang phát triển với tốc độ khá nhanh Nhiều công trình trọng điểm của nhà nước về các lĩnh vực xây dựng giao thông, xây dựng kiến trúc dân dụng, xây dựng công nghiệp, xây dựng thuỷ lợi đang đựơc đầu tư một cách đáng kể Điều đó dẫn tới các phương tiện giao thông cơ giới thi công
và trang thiết bị xếp dỡ tăng lên rất nhịều Các thiết bị không những tăng nhanh về số lượng mà tăng cả về chủng loại Chính điều này là một trở ngại lớn cho việc tổ chức sửa chữa xe máy theo hình thức công nghiệp và hiện đại hố như sửa chữa chuyên môn hố sử dụng các thiết bị dùng cho công tác sửa chữa, nhập vật tư phục tùng thay thế
Một người sinh viên chuyên ngành Máy Xây Dựng khi ra trường đòi hỏi phải nắm bắt được những kỹ năng cơ bản về sửa chữa các chi tiết chính, cũng như các bộ phận cơ bản của các máy hiện nay đang được sử dụng rộng rãi Đồng thời, người sinh viên cũng phải hiểu rõ cơ cấu điều hành của một nhà máy sửa chữa cơ khí và các phân xưởng thường có trong nhà máy Thông qua đồ án này với đề
tài : “ Khai thác kết cấu, hoạt động của máy và công nghệ thi công của máy ép bấc thấm ” sẽ giúp cho sinh viên năm bắt được
sâu hơn và chắc hơn những điều đã học
Trang 2ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG CHUYÊN DÙNG CHƯƠNG 1 TÌM HIỂU KẾT CẤU, HOẠT ĐỘNG CỦA
THIẾT BỊ
1.1. Giới thiệu về một số phương pháp xử lý nền đất yếu.
Đất yếu là những đất có khả năng chịu tải nhỏ (vào khoảng 0,5-1,0 daN/cm2) có tính nén lún lớn, hầu như bão hồ nước, có hệ số rỗng lớn (e > 1), môđun biến dạng thấp (thường thì Eo =
50daN/cm2), lực chống cắt nhỏ…Nếu không có biện pháp xử lý đúng đắn thì việc xây dựng công trình trên đất yếu này sẽ rất khó khăn hoặc không thể thực hiện được
Đất yếu là các vật liệu mới hình thành (từ 10000 đến 15000 năm tuổi), có thể chia thành 3 loại: đất sét hoặc đất á sét bụi mềm, có hoặc không có chất hữu cơ, than bùn hoặc các loại đất rất nhiều hữu
đã áp dụng nhiều phương pháp cải tạo nền đất yếu như:
+ Đệm cát: dùng phương pháp này khi nền đất yếu có chiều dày dưới 3m
+ Đệm đất: dùng khi nền đất đắp ẩm ít, mức nước ngầm ở dướisâu
Trang 3+ Đệm đá, sỏi: dùng khi chiều dày lớp đất yếu dưới đáy móngnhỏ hơn 3m, bão hồ nước, dưới đó là lớp đất chịu lực tốt, đồng thời xuất hiện nước có áp lực cao.
+ Bệ phản áp: thường dùng khi xây dựng nền đường, đê đập trên vùng đất yếu, vừa chống chồi đất hai bên, vừa tăng áp lực thốt nước, cố kết lâu dài
+ Cọc đất: dùng để nén chặt nền đất có độ rỗng lớn và có tính lún sập (như đất Bazan)
+ Cọc vôi: dùng để nén chặt lớp đất sét bão hồ nước và đất than bùn
+ Giếng cát: đất yếu như bùn, than bùn, đất dính bão hồ nước…thường gặp ở vùng đồng bằng Việt Nam
+ Cọc cát: cọc cát được đầm chặt cho phép tăng sức chịu tải
và rút ngắn thời gian cố kết của nền đất Không thích hợp sử dụng trên nền đất quá nhão
+ Điện thấm: cắm hai điện cực vào trong đất rồi cho dòng điệnmột chiều chạy qua và khi đó nước sẽ chạy về cực âm và được rút ra…
Nói chung là xử lí nền đất yếu bằng các phương pháp hố – lý là rất phức tạp và tốn kém, không những thế mà nó còn phát sinh nhiều vấn đề khác Còn để tạo khả năng gia cố nền đất yếu (đặc biệt
là loại nền á sét hay sét) thì dùng phương pháp nén tĩnh là thích hợp Nguyên lý của công nghệ này là hút thốt nước tạo dòng thấm ngang và hút lên mặt theo phương thẳng đứng với diện tích hút thốt nước nhỏ
Trang 4Hiện nay trên thế giới và cả ở ngay trong nước người ta hay sử dụng hai phương pháp gia cố nền đất yếu theo kiểu nén tĩnh là:
* Gia cố bằng cọc cát
* Gia cố bằng bấc thấm
Mục đích của các phương pháp này là tạo khả năng hút nước trong nền theo phương thẳng đứng, làm cho nền khô, các túi chứa nước bị rỗng và sau đó dùng chất tải để phá vỡ các túi rỗng này, từ
đó làm cho nền được ổn định
1.1.1.Phương pháp gia cố nền móng bằng cọc cát:
Sau khi đã thi công xong lớp đệm cát thì dùng thiết bị đóng cọccát để hạ các ống thép rỗng có đường kính từ φ300-φ800 (tuỳ theo yêu cầu thiết kế) Việc hạ ống thép này xuống nền bằng phương pháp rung hay hay nén tĩnh Sau khi hạ ống xuống chiều sâu cần thiết thì đổ cát (thường là cát vàng đã qua sàng lọc), đồng thời cho nước vào tạo độ ẩm thích hợp Sau khi cát đầy thì rút ống thép lên, cát ở lại trong nền sẽ tạo thành cột và có tác dụng thấm nước làm khô nền
1.1.2 Phương pháp gia cố nền móng bằng cọc bấc thấm:
Sau khi đã chẩn bị xong mặt bằng, dùng thiết bị để hạ (phươngpháp rung hay nén tĩnh) một thanh lõi thép xuống nền, trong lõi có đặt bấc thấm (hay còn gọi là cọc bản nhựa) Sau khi đã hạ đến độ sâu thiết kế thì kéo lõi thép lên, khi đó bấc thấm ở lại trong nền Qua
hệ thống bấc thấm thì nước sẽ được thốt khỏi nền theo phương phápthẳng đứng
Qua hai phương pháp này ta nhận thấy phương pháp gia cố nền đất yếu bằng cọc bấc thấm là ưu thế hơn so với cọc cát Với những ưu điểm nổi bật sau:
+ Bấc thấm có tác dụng đối với tất cả nền đất thốt nước
Trang 5+ Bấc thấm được sản xuất hàng loạt trong các nhà máy nên được kiểm tra về chất lượng, còn cọc cát chịu ảnh hưởng của chất lượng cát, mà chất lượng cát lí tưởng thường không có trên công trường.
+ Về tính kinh tế: Ví dụ một chuyến xe tải trọng 12T có thể chởđược 12.000m bấc thấm nhưng cũng với công suất thốt nước như vậy thì khối lượng cát cần vận chuyển là 1500 chuyến xe tải trọng 12T cho phương pháp dùng cọc cát
+ Xử lý bằng bấc thấm thì kết cấu của đất sẽ bị sáo trộn ít vì lõi thép cũng như là cọc bấc thấm có tiết diện nhỏ, tính chất thấm của đất bị giảm ở mức thấp nhất vì áp lực tăng ở mức nhỏ nhất Còn phương pháp gia cố bằng cọc cát do phải hạ hạ ống thép có tiết diệnlớn sẽ làm cho đất xung quanh cột bị dồn nén biến dạng kết cấu dẫnđến tính chất thấm của nền bị giảm và áp lực trong các hốc nước tăng lên
+ Quá trình sử dụng của công nhân là nhẹ nhàng, cần ít người, quá trình lắp dựng để đưa vào sử dụng nhanh (1 ca 8 giờ một máy lắp được từ 2000 đến 5000 mét dài) vì vậy mà hiệu quả kinh tế cao
+ Do số lượng và chiều sâu lắp đặt dễ kiểm tra nên quá trình giám sát ít và đơn giản hơn
+ Do bấc thấm có tính dẻo cao nên đảm bảo chức năng thốt nước ngay cả với những dịch chuyển ngang kèm theo độ lún lớn và
áp lực phương ngang cao Cọc bấc thấm trong nền còn có tác dụng chống trượt cho nền rất tốt
+ Do lắp đặt không cần có nước như cọc cát nên công trường
Trang 6điểm vượt trội hơn hẳn về mọi phương diện kinh tế, kĩ thuật và môi trường Ngay sau khi bằng phát minh công nghệ này của Hà Lan được công nhận thì các nước tiến tiến đã mua công nghệ và bắt đầu chế tạo loại thiết bị này Các máy đã có trên thế giới như là Flodrain FD4, Flodrain FD8, Mega Wickdrain, Colbonddrain CX1000/10, Drain
MD 7407/7007, Drain MD 88-80,…
Ban đầu người ta chế tạo các hệ thống thiết bị công tác rồi lắp trên các máy xúc hay cần trục truyền động cơ khí Nhưng sau này người ta nhanh chóng phát hiện ra nhược điểm của truyền động này
và thay nó bằng kiểu truyền động tiên tiến hơn đó là truyền động thuỷ lực So với truyền động cơ khí thì truyền động thuỷ lực có nhiều
ưư điểm:
+ Có khả năng truyền lực được lớn và đi xa
+ Trọng lượng và kích thước của bộ truyền nhỏ hơn truyền động cơ khí
+ Có khả năng tạo ra những tỷ số truyền lớn (tới 2000 hay coa hơn nữa)
+ Quán tính của truyền động nhỏ
+ Truyền động êm dịu, không gây tiếng ồn
+ Điều khiển nhẹ nhàng, dễ dàng và tiện lợi không phụ thuộc vào công suất truyền động
+ Cho phép điều chỉnh vô cấp tốc độ bộ công tác
+ Có khả năng tự bôi trơn bộ truyền, nâng cao được tuổi thọ của máy
+ Có khả năng tự bảo vệ máy khi quá tải
+ Có khả năng bố trí bộ truyền theo ý muốn, tạo hình dáng tổng thể đẹp và có độ thẩm mỹ cao
+ Sử dụng các cụm máy đã được tiêu chuẩn hố vì vậy tiện lợi cho việc sửa chữa và thay thế dẫn đến giảm thời gian và giá thành sửa chữa
Trang 7+ Ngồi ra khi áp dụng lên thiết bị gia cố nền đất yếu bằng bấc thấm thì truyền động thuỷ lực còn cho phép nén cọc mang bấc thấmđúng tâm, thẳng đứng hơn so với truyền động cơ khí, nhất là đảm bảo các bộ máy an tồn, cọc mang bấc thấm không bị gẫy khi bị quá tải.
Do có ưu điểm vượt trội nên ngày nay trên thế giới, tồn bộ các thiết bị gia cố nền đất yếu bằng bấc thấm đều được trang bị hệ thống truyền động thuỷ lực
Hiện nay, công nghệ này đã và đang được áp dụng rộng rãi và ngày càng phát triển Không những nó dùng để gia cố nền đường yếu mà còn dùng để gia có nền đường sân bay, kênh thốt nước, các đập thuỷ lợi, đê điều…
1.2 Giới thiệu chung về máy ép cọc bấc thấm
Máy nén bấc thấm còn có tên là máy cắm cọc bấc thấm, cọc ở đây là một kết cấu được dìm sâu vào nền đất theo phương đứng Thực chất của công nghệ này là xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm thay cho việc gia cố nền yếu bằng cọc cát vốn được hạ bằng búa rung qua ống thép
Máy chuyên dùng để thi công ở các công trình có nền đất yếu nền đất có hàm lượng nước, tính nén ép cao, cường độ đất, tính thấm nước kém, độ sâu lớp bùn lớn
Trang 8Hình 1.1 Máy ép bấc thấm đang thi công
Nhiệm vụ của bấc thấm là hút nước từ đất trong nền yếu rồi đưa nước lên mặt đất theo nguyên tắc thẩm thấu qua bấc Với một
số lượng bấc thấm khá lớn trên một đơn vị diện tích nền thì sau khi thấm nước, nền yếu sẽ được tăng cường độ chịu lực do lượng nước trong nền đất đã được giảm đi đáng kể
Bấc thấm dung trong công nghệ này là loại đặt biết, chúng có tiết diện giới hạn là : B x b =100 x 4 và kết cấu dạng màng xốp có tính chất hút nước rất nhanh Bấc thấm được cuộn thành lô tròn có thể treo lên một trục ngang
Trang 9Hình 1.2 Giá đỡ cuộn bấc thấm
Để nén được bấc thấm vào nền đất yếu, người ta dùng một thiết bị chuyên dùng gá đặt trên máy xúc, thường là máy xúc bánh xích có dung tích gầu V=0,8 – 1,6m3 và có tự trọng từ 22T – 40T
Bấc thấm được kéo xuyên qua lõi của một cọc ống thép có dạng hạt hoặc hình thoi có định vị ở đầu cuối của ống cọc này Khi ống cọc được nén sâu vào nền sẽ kéo theo bấc thấm, rút vỏ ống lên,bấc sẽ ở lại trong nền do có bản neo
Bảng các thông số cơ bản của thiết bị nén cọc bấc
Trang 103. Chiều sâu nén cọc (m) 10-15 15-18 20-25
25-28
5. Năng suất trung bình (m/ca) 2000-2500
Các bước thi công ép cọc bấc thấm
Bấc thấm là một giải pháp nhân tạo cải tạo đất bằng thiết bị tiêu nước thẳng đứng để xử lý đất yếu ược dùng để thay thế cọc cát (giếng cát) làm phương tiện dẫn nước cố kết từ dưới nền đất yếu lên tầng đệm cát phía trên và thoát nước ra ngoài, nhờ đó tăng nhanh tốc độ lún của nền đất trên đất yếu, tăng tốc độ cố kết của bản thân đất yếu
Trang 11Hình 1.3 Bấc thấm
• Một số tính chất vật lý của bấc thấm:
- Cho nước trong lỗ của đất thấm qua lớp vải địa kỹ thuật bọc ngoài vào lớp chất dẻo
- Lõi chất dẻo chính là đường tập chung nước và dẫn chúng thoát
ra ngoài khỏi nền đất yếu bão hòa nước
- Lớp vải địa kỹ thuật bọc ngoài là Polypropylene và Polyesie không dệt hay vật liệu giấy tổng hợp, có chức năng ngăn cách giữa lõi chất dẽo và đất xung quanh, đồng thời là bộ phận lọc, hạn chế cát hạt mịn chui vào làm tắc thiết bị
- Lõi chất dẽo có 2 chức năng: Vừa đỡ lớp bao bọc ngoài, và tạo đường cho nước thấm dọc chúng ngay cả khi áp lực ngang xung quanh lớn
• Phân loại bấc thấm :
Trang 12Hiện nay trên thị trường có hai loại bấc thấm là bấc thấm đứng
và bấc thấm ngang Sự khác biệt giữa hai loại bấc thấm này là do phương hoạt động của nó
- Bấc thấm đứng: hoạt động theo phương dọc Được thiết kế như một ống nước ngầm từ long đất lên bề mặt theo chiều đứng Loại bấc thấm này thường có chiều rông 10cm và có độ dày từ 0,5 đến 0,7cm
- Cũng giống như tên của mình, bấc thấm ngang sẽ hoạt động theo phương ngang Thiết kế như một ống dẫn dẹp để thoát nước theo phương ngang trên mặt đất Có bản rộng từ 15cm trở lên và có
độ dày từ 0,5cm đến 0,8cm
• Ưu nhược điểm của việc xử lý nền yếu bằng máy ép bấc thấm:
- Ưu điểm :
+ Bấc thấm có tác dụng với tất cả các nền đất thối nước
+ Tăng nhanh quá trình cố kết của đất yếu, rút ngắn thời gian lún của đất
+ Ít làm xáo động các lớp đất tự nhiên vì lõi thép cũng như là cọc bấc thấm có tiết diện nhỏ, tính chất thấm của đất bị giảm ở mức thấp nhất vì áp lực tăng ở mức nhỏ nhất
+ Thoát nước một cách đảm bảo và chủ động
+ Tốc độ lắp đặt nhanh, năng suất có thể đạt
4000-6000m/ngày/máy cắm bấc, ít công nhân sử dụng máy
+ Chủ động giảm bớt thời gian cố kết khi cần thiết bằng cách giảm
cự ly giữa các bấc thấm hoặc dung biện pháp hút chân không
+ Có thể xử lý nền đất yếu dày do bấc thấm có thể đóng và phát huy tác dụng ở độ sâu tới 40m
+ Hoạt động thoát nước tốt trong các điều kiện khác nhau
+ Hiện tại nước ta đã sản xuất được bấc thấm
Trang 13+ Do số lượng và chiều sâu lắp đặt dễ kiểm tra nên quá trình giám sát ít và đơn giản hơn.
+ Quá trình sử dụng của công nhân là nhẹ nhàng, cần ít người, quá trình lắp dựng để đưa vào sử dụng nhanh (1 ca 8 giờ một máy lắp được từ 2000 đến 5000 mét dài) vì vậy mà hiệu quả kinh tế cao
- Nhược điểm :
+ Hiệu quả chưa được mong muốn cho một số điều kiện nền đắp thấp và một số điều kiện địa chất khác
+ Bản than bấc thấm không tham gia vào thành phần chịu tải
• Phân loại máy ép cọc bấc thấm :
- Theo bộ công tác lắp trên máy cơ sở, ta có :
+ Máy ép cọc bấc thấm, có bộ công tác lắp trên máy cơ sở là cần trục bánh xích
Hình 1.4 Máy có bộ công tác lắp trên máy cơ sở là cần trục bánh
xích
Trang 14+ Máy ép cọc bấc thấm, có bộ công tác lắp trên máy cơ sở là máy xúc một gầu, đào ngược, truyền động Diesel- Thủy lực.
Hình 1.5 Máy có bộ công tác lắp trên máy cơ sở là máy xúc một gầu
Trang 15- Theo sơ đồ mắc cáp lắp trên máy ép cọc bấc thấm ta có : + Loại dung vật nặng để cân bằng độ dài hai nhánh cáp + Loại dung cụm puly để cân bằng cáp.
Hình 1.6 Sơ đồ mắc cáp
+ Theo nguồn động lực dẫn động bộ công tác:
- Loại truyền động điện
- Loại truyền động thủy lực
+ Theo nguyên lý làm việc ta có hai loại sau:
- Loại rung ép
Trang 16- Loại ép tĩnh.
1.3 Kết cấu và hoạt động của máy
1.3.1 Kết cấu và hoạt động chung
* Máy cắm bấc thấm dùng cần trục bánh xích lắp bộ công tác
Trang 17Hình 1.7 Bộ công tác lắp trên cần trục bánh xích
Kết cấu :
1- Máy cơ sở 2- Bộ di chuyển xích 3- Cabin 4- Thanh giằng5- Cuộn bấc thấm 6- Cần 7- Cột dẫn hướng 8- Khớp liên kết
Trang 189- Đỉnh cột 10- Cáp 11- Giá chữ AMáy cơ sở: Là một cần trục bánh xích trung bình có tải trọng nâng trong khoảng (40-80T), có lắp bộ công tác ép cọc bấc thấm.
Bộ công tác được liên kết với cần thông qua chốt trên đỉnh cần
và giá chữ A ở phía dưới
Trường hợp này thì bộ công tác ép cũng có kết cấu giống như
bộ công tác đặt trên máy xúc 1 gầu thủy lực
+ Nguyên lý làm việc :
Tang quấn cáp được dẫn động từ máy cơ sở Khi tang quay theo chiều ấn dùi , thông qua hệ thống các puly cố định và các đối trọng làm thay đổi khoảng cách của hệ pa lăng cáp gắn trên dùi, dùi
đi xuống để cắm bấc thấm vào nền đất
Khi tang quay theo chiều ngược lại thì khoảng cách của hệ pa lăng cáp được thu lại và dùi được rút lên để tiếp tục chu kỳ mới
* Máy cắm bấc thấm dùng hệ puly cân bằng cáp :
Sơ đồ cấu tạo :
1- Máy cơ sở 2- Cần nâng 3- Xi lanh điều chỉnh cột 4- Tai treo cột 5- Chốt
6- Khung cơ sở 7- Đỉnh cột 8- Hộp thép rỗng 9- Cụm puly 10- Giá đỡ cuộn bấc
thấm 11- Cuộn bấc thấm 12- Đế cột 13- Lõi cọc thép 14- Bộ tời
cáp kéo 15- Cáp 16- Puly dẫn hướng