Bài giảng Công nghệ xây dựng công trình đất đá

Công tác đất, đá có ưu điểm chính như sau:  Kỹ thuật thi công đơn giản;  Dùng vật liệu tại chỗ, chủ động trong việc giải quyết sức người, sức của và máy móc thiết bị;  Có khả năng cơ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

KHOA CÔNG TRÌNH – BỘ MÔN CÔNG NGHỆ & QLXD

BÀI GIẢNG

CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH ĐẤT ĐÁ

Chương Nội dung LT BT , ĐA Số tiết TH

1.2 Các loại công tác đất đá và các phương pháp thi

1.3 Tính chất kỹ thuật của đất và ảnh hưởng của nó đến

2.4 Một số sơ đồ bố trí đào kênh mương và đắp nền

5.2 Lý luận cơ bản về nổ phá và nguyên lý tính toán

CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CÔNG TÁC ĐẤT ĐÁ TRONG XÂY

CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CÔNG

TÁC ĐẤT ĐÁ TRONG XÂY DỰNG

1.1 Tổng quan

Trong xây dựng dân dụng công nghiệp, cầu đường, thủy lợi, cảng, đặc biệt là các công trình thủy điện, công trình ngầm và hầm thì công tác đất đá thường được tiến hành đầu tiên và chiếm khối lượng rất lớn so với toàn bộ công trình

Công tác đất, đá có ưu điểm chính như sau:

 Kỹ thuật thi công đơn giản;

 Dùng vật liệu tại chỗ, chủ động trong việc giải quyết sức người, sức của

và máy móc thiết bị;

 Có khả năng cơ giới hóa cao giúp giảm giá thành và tăng cường độ thi công

Bên cạnh đó đất cũng có các nhược điểm sau:

 Khối lượng thi công lớn đòi hỏi cường độ thi công cao;

 Tính phức tạp của điều kiện địa chất nền, địa chất thủy văn phía đưới móng công trình;

 Bị chi phối bởi điều kiện thời tiết khắc nghiệt, chỉ thi công được theo mùa, cần chú ý đảm bảo chất lượng trong quá trình thi công;

 Cần tính toán cân đối giữa khối đào và khối đắp nhằm giảm nhẹ khối lượng công tác đất

Vì vậy chọn phương án thi công hợp lý đối với công tác đất đá có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đến việc giảm giá thành xây dựng, nâng cao chất lượng công trình và đẩy nhanh tiến độ thi công

1.2 Các loại công tác đất đá và các phương pháp thi công

1.2.1 Các loại công trình đất, đá

1.2.1.1 Chia theo thời gian sử dụng:

Theo thời gian sử dụng, công trình đất, đá được chia làm 2 loại:

1.2.1.2 Chia theo mặt bằng xây dựng

Theo mặt bằng xây dựng, công trình đất được chia làm 2 loại:

 Dạng chạy dài: Đê, đập, nền đường, kênh mương v.v…

1.2.3 Các phương pháp thi công cơ bản

Hiện nay, với khoa học và công nghệ ngày càng tiến bộ, khi thực hiện các công tác đất đá, người ta có thể áp dụng nhiều phương pháp thi công tiên tiến Có thể phân chúng thành các nhóm phương pháp chính như sau:

 Phương pháp thi công bằng lực cơ học của bộ phận làm việc trong máy thi công đất: Khi thi công, dao cắt của bộ phận làm việc ăn sâu dần vào đất làm cho đất bị phá vỡ ra và tách khỏi nền cơ bản và được tích tụ vào trong hoặc phía trước bộ phận làm việc của các máy thi công đất Phương pháp này có ưu điểm là tiêu hao ít năng lượng, giá thành chi phí thấp nên được sử dụng rất rộng rãi (chiếm từ 80-85% trong các phương pháp thi công đất đá)

 Phương pháp thi công bằng sức công phá của chất nổ (phương pháp nổ mìn): Phương pháp này thường được sử dụng trong thi công đào hầm, đào móng trong nền đá, khai thác vật liệu đá … Người ta tiến hành bằng cách khoan lỗ trong đá, nạp thuốc và kích nổ làm phá tơi đất đá Giá thành phương pháp này thường cao và phải theo dõi chặt chẽ quá trình thi công để đảm bảo an toàn lao động

 Phương pháp thi công bằng năng lượng của dòng nước áp lực: Dùng súng phun thủy lực phun dòng nước có áp suất cao vào đất để phá vỡ đất

và trộn đất với nước thành dung dịch bùn, sau đó dùng bơm thủy lực hoặc máy nén khí đẩy vữa bùn đi qua hệ thống đường ống Phương pháp này thường được áp dụng để thi công đất dưới nước như nạo vét sông, ao

1.3 Tính chất kỹ thuật của đất và ảnh hưởng của nó đến kỹ thuật thi công

(Tham khảo thêm GT Kỹ thuật thi công – ĐH Kiến trúc, tr 13)

Như chúng ta đã biết đất là một thực thể rất phức tạp gồm 3 thành phần chính:

 Các hạt khoáng tạo nên cốt đất gọi là pha rắn

 Phần dịch thể lỏng (nước) lấp đầy trong các rỗng của các hạt đất gọi là pha lỏng

 Phần khí xen kẽ trong các lỗ rỗng của cốt đất gọi là pha khí

Và chính sự tương tác vật lý và hóa học của nước và khí trong các kẽ rỗng của các hạt đất cũng như sự tương tác của các hạt đất với nhau làm cho hành vi của đất rất phức tạp và dẫn đến đất có những ứng xử khác nhau dưới tác dụng của tải trọng khác nhau

Do tính chất phức tạp đó trong phần này chỉ đề cập đến một số tính chất kỹ thuật có ảnh hưởng lớn đến kỹ thuật thi công và chất lượng công trình như:

1.3.2 Dung trọng khô của đất:

Trong đó: G0: Trọng lượng đơn vị thể tích của đất được sấy khô

V: Thể tích của đất

1.3.3 Độ ẩm của đất

Là tỷ số tính theo phần trăm giữa lượng nước có trong đất và trọng lượng đất

0 0

G



Trong đó: G: Trọng lượng tự nhiên của mẫu thí nghiệm

G0: Trọng lượng khô của mẫu thí nghiệm

Độ ẩm là chỉ tiêu vật lý rất quan trọng, nó ảnh hưởng đến công năng đầm đất Đất ướt quá hay khô quá đều làm cho thi công khó khăn và ảnh hưởng đến việc đào xúc, vận chuyển và đầm nén Mỗi một loại đất có một độ ẩm thích hợp cho thi công dễ dàng nhất

1.3.4 Độ dốc tự nhiên của đất (i)

Là góc lớn nhất của mái dốc khi ta đào (Với đất nguyên dạng) hay khi ta đổ đống (đắp đất) mà không gây sạt lở mái khối đào hay mái khối đắp Độ dốc tự nhiên phụ thuộc vào góc ma sát trong của các hạt đất, nó ảnh hưởng rất lớn đến biện pháp thi công đào đắp đất Có được độ dốc tự nhiên của đất để đề ra phương án thi công phù hợp và hiệu quả Công thức xác định độ dốc tự nhiên của đất:

α: góc của mặt trượt

H: chiều cao hố đào

B: chiều rộng của mái dốc

Ngược với độ dốc ta có độ soải của mái dốc (m):

0 0

100%

V V x V

 

Trong đó: V0: là thể tích đất nguyên thổ

V: là thể tích đất sau khi đào lên

Hệ số tơi xốp của đất có quan hệ rất lớn khi tính toán khối lượng vận chuyển đất đào và đất đắp Có hai hệ số tơi xốp khác nhau: hệ số tơi ban đầu (ρ0) là độ tơi xốp khi đào lên chưa đầm nén; cón độ tơi xốp cuối cùng là (ρ) là khi đất đã được đầm chặt Đất càng rắn chắc thì độ tơi xốp càng lớn; đất xốp rỗng thì độ tơi xốp càng nhỏ

1.3.6 Lưu tốc cho phép:

Là tốc độ tối đa của dòng chảy không gây xói lở đất Đối với các công trình kênh mương, kênh dẫn dòng đặc biệt phải chú ý tới tính chất này khi chọn đất thi công Khi công trình gặp dòng chảy tốc độ lớn ta phải tìm cách giảm lưu tốc dòng chảy để bảo vệ công trình hoặc không cho dòng chảy tác dụng trực tiếp lên công trình (có lớp áo bảo vệ)

1.3.7 Hệ số thấm của đất

Khả năng nước thấm qua đất (tính bằng chiều dài đường thấm) trong một đơn

vị thời gian (ngày đêm) được gọi là hệ số thấm của đất Việc xác định hệ số thấm của đất là rất cần thiết đối với việc tính toán cho các khối đắp như đê điều, đập hồ chứa

và khi tính toán thoát nước cho hố đào

Mục đích phân loại là tạo thuận lợi cho việc chọn thiết bị, tra cứu định mức, lập

dự toán, tiến độ thi công trong thiết kế tổ chức thi công Việc phân loại và phân cấp đất chủ yếu căn cứ vào phương pháp đào và mức độ đào

Bảng phân cấp đất dùng cho công tác đào, vận chuyển, đắp đất bằng thủ công Cấp

đất Nhóm đất Tên đất Dụng chuẩn xác định cụ tiêu

2 -Đất cát pha sét hoặc đất sét pha cát

- Đất màu ẩm ướt nhưng chưa đến trạng thái dính dẻo

- Đất nhóm 3, nhóm 4 sụt lở hoặc đất nơi khác đem đến đổ đã bị nén chặt nhưng chưa đến trạng thái nguyên thổ

- Đất phù sa, cát bồi, đất mầu, đất bùn Đất nguyên thổ tơi xốp có lẫn rễ cây, mùn rác, sỏi

đá, gạch vụn, mảnh sành kiến trúc đến 10% thể tích hoặc 50 kg đến 100 kg trong 1 m3

Dùng xẻng cải tiến ấn nặng tay xúc được

3 -Đất sét pha cát

- Đất sét vàng hay trắng, đất chua, đất kiểm ở trạng thái mềm ẩm

- Đất cát, đất đen, đất mùn có lẫn sỏi đá, mảnh vụn kiến trúc, mùn rác, gốc rễ cây từ 10% đến 20% thể tích hoặc từ 150 kg đến 300 kg trong 1

m3

- Đất cát có lượng ngậm nước lớn từ 1,7 tấn trở lên

Dùng xẻng cải tiến đạp bình thường đã ngập xẻng

5 -Đất sét pha màu xám ( gồm màu xanh lam,

màu xám của vôi) -Đất mặt sườn đồi có ít sỏi

- Đất đỏ ở đồi núi

- Đất sét pha sỏi non

- Đất sét trắng kết cấu chặt lẫn mảnh vụn kiến trúc hoặc rễ cây đến 10% thể tích hoạch 50kg

Dùng cuốc bàn cuốc được

- Đất cát, đất mùn, đất đen, đất hoàng thổ có lẫn sỏi đá, mảnh vụn kiến trúc từ 25% đến 35% thể tích hoặc từ lớn hơn 300 kg đến 500

III 6 -Đất sét, đất nâu rắn chắc cuốc ra chỉ được tưng

- Đá vôi phong hóa già nằm trong đất đào ra từng tẳng được, khi còn trong đất thì tương đối mềm, đào ra thì rắn dần lại, đập vỡ vụn ra như

xỉ

Dùng cuốc bàn cuốc thấy chối tay, phải dùng cuốc chim to lưỡi

Dùng cuốc chim nhỏ lưỡi nặng đến 2,5kg

IV 8 -Đất lẫn đá tảng, đá trái lớn hơn 20% đến 30%

thể tích

- Đất mặt được nhựa hỏng

- Đất lẫn vỏ trai, ốc, ( đất sò) kết dính chặt tạo thành tảng được ( Vùng ven biển thường đào để xây tường rào)

- Đất lẫn đá bọt

Dùng cuốc chim nhỏ lưỡi nặng trên 2,5kg hoặc dùng

xà beng đào được

9 - Đất lẫn đá tảng, đá trái lớn hơn 30% thể tích,

cuội sỏi giao kế bởi đất sét

- Đất có lẫn từng vỉa đá,phiến đá ong xen kẽ(

loại đá khi còn trong lòng đất tương đối mềm)

- Đất sỏi đỏ rắn chắc

Dùng xà beng, choòng, búa mới đào được

Đối với công tác đào, vận chuyển và đắp đất bằng máy: Phân theo sức tiêu hao năng lực của máy hoặc theo năng suất của máy đào gầu đơn Đất được chia làm 4 cấp

Bảng phân cấp đất dùng cho công tác đào, vận chuyển và đắp đất bằng máy Cấp

xác định

I -Đất cát, đất phù sa cát bồi, đất mầu, đất đen, đất mùn, đất

cát pha sét, đất sét, đất hoàng thổ, đất bùn Các loại đất trên

có lẫn sỏi, sạn, mảnh sành, gạch vỡ, đá dăm, mảnh chai từ

20% trở lại, không có rễ cây to, có độ ẩm tự nhiên dạng

nguyên thổ hoặc tơi xốp, hoặc từ nơi khác mang đến đổ đã

bị nén chặt tự nhiên Cát mịn, cát vàng, có độ ẩm tự nhiên,

sỏi, đá dăm, đá vụn đổ thành đống

Dùng xẻng, mai hoặc cuốc bàn đào được dễ dàng

II Gồm các loại đất cấp I có lẫn sỏi, sạn, mảnh sành, gạch vỡ,

đá dăm, mảnh chai từ 20% trở lên Không lẫn dễ cây to, có

độ ẩm tự nhiên hay khô Đất á sét, cao lanh, đất sét trắng, sét

vàng, có lẫn sỏi sạn, mảnh sành, mảnh chai.gạch vỡ không

quá 20% ở dạng nguyên thổ hoặc nơi khác đổ đến đã bị nén

tự nhiên có độ ẩm tự nhiên hoặc khô rắn

Dùng xẻng, mai hoặc cuốc bàn sắn được miếng mỏng

III Đất á sét, cao lanh, đất sét trắng, sét vàng, sét đỏ, đất đồi núi

có lẫn sỏi sạn, mảnh sành, mảnh chai, gạch vỡ từ 20% trở

lên có lẫn rễ cây Các loại đất trên có trạng thái nguyên thổ,

có độ ẩm tự nhiên hoặc khô cứng hoặc đem đổ ở nơi khác

đến có đầm nén

Dùng cuốc chim mới cuốc được

IV Các loại đất trong đất cấp III có lẫn đá hòn, đá tảng Đá ong,

đá phong hóa, đá vôi, phong hóa có cuội sỏi kết dính bởi đá

vôi, xít non, đá quặng các loại đã nổ mìn vỡ nhỏ

(Bổ sung phân loại đá – tham khảo GT Kỹ thuật thi công – đại học kiến trúc – tr12)

(Tham khảo ĐM 1776 và TCVN về phân cấp đất đá 2015)

- Phân khối đất thành nhiều khối nhỏ có hình dạng hình học đơn giản để tính khối lượng, sau đó cộng tổng những khối lượng đó lại

- Tính toán trực tiếp trên bản vẽ công trình đất đá

- Ở ngoài thực địa thì tính khối lượng bằng cách đo tự nhiên

sau đó cộng dồn lại sẽ thu

được khối lượng đào móng

Ta có:

trong đó:

a, b – chiều dài, chiều rộng mặt đáy móng

c, d – chiều dài, chiều rộng mặt trên móng

1.6.2 Tính khối lượng những công trình đất chạy dài

Các công trình đất có dạng chạy dài như:

nền đường; đê; đập; kênh mương

Để tính khối lượng đất đào hoặc đắp của các

công trình dạng trên, ta chia công trình thành từng

đoạn ngắn có chiều dài Li và nằm giữa hai mặt cắt

có tiết diện Fi và Fi+1

Khi chia đoạn cần chọn vị trí ranh giới giữa

các đoạn trùng với vị trí có tiết diện thay đổi đột

Xác định tiết diện mặt cắt trong từng trường hợp như sau:

Trong trường hợp h1 và h2 chênh lệch nhau không nhiều thì có thể sử dụng công thức sau:

- Trường hợp mặt đất dốc nghiêng và không bằng phẳng (gãy khúc)

1.6.3 Tính khối lượng san lấp mặt bằng

1.7 Giác vị trí công trình

(Tham khảo GT Kỹ thuật thi công – đại học kiến trúc – tr39)

Giác vị trí công trình là xác định đường tim trục mặt bằng công trình trên thực địa, đưa chúng từ bản vẽ thiết kế vào đúng vị trí của chúng trên mặt đất

1.7.1 Xác định kích thước hố móng công trình

(Bổ sung cách tính kích thước hố móng)

1.7.2 Giác mặt cắt khối đào

- Trường hợp hố đào nằm ở nơi mặt đất

ngang bằng: Khoảng cách từ tim đến mép hố đào

là:

- Trường hợp hố đào nằm ở nơi mặt đất dốc

và phẳng với hệ số mái dốc n:

Trong trường hợp này khoảng cách từ

tim hố đào ra hai bên mép hố không bằng

nhau, được xác định như sau:

Trong trường hợp này khoảng

cách từ tim đến hai chân mái dốc

không bằng nhau, được xác định như

sau:

1.8 Nguyên tắc chọn và sử dụng máy thi công đất, đá

1.8.1 Vai trò của máy chủ đạo trong tổ hợp

Công tác đất đá thường là tổ hợp của nhiều loại công tác khác nhau như: công tác xới tơi đất; công tác đào, xúc, vận chuyển đất, đá; công tác san phẳng hoặc đắp đất; công tác đầm v.v… cho nên thường phải dùng nhiều loại máy thi công đất có tính năng khác nhau phối hợp với nhau để tiến hành các công tác đó Tuy nhiên, tùy loại công trình, tùy thuộc khối lượng và vai trò mỗi loại công tác cần thực hiện và thứ tự các giai đoạn thi công … mà phân biệt được công tác nào là chính, với khối lượng lớn

và giữ vai trò quan trọng trong dây chuyền công nghệ và công tác nào là phụ, với khối lượng ít để phân biệt được máy nào là chính (hay máy chủ đạo) và máy nào là phụ Trong đó: Máy chính: được dùng để làm các công tác chính; Máy phụ: được dùng để thực hiện các công tác phụ

Khi chọn máy hoặc tổ hợp máy thi công đất thì phải chọn máy chính trước, máy

1.8.2 Các yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật trong chọn máy

Khi chọn máy phải xem xét một các tổng hợp tính chất công trình, điều kiện thi công để chọn máy và thiết bị thi công đất, đảm bảo tốt các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật

Các yêu cầu về kỹ thuật thi công: Loại công trình, tổng khối lượng công tác đất

và thời hạn thi công; kích thước khoang đào; chiều cao công trình đắp; cự ly vận chuyển khi đào đắp; chiều rộng công trình cần san phẳng; chiều rộng mặt taluy v.v…

Các yêu cầu về mặt kinh tế: Khi dùng máy thi công đất cần phải sử dụng mọi biện pháp, tạo mọi điều kiện để máy làm việc hết công suất và đạt năng suất cao nhất

1.9 Công tác chuẩn bị phục vụ thi công đất đá

1.9.1 Chuẩn bị về mặt thủ tục

 Công trình trước khi tiến hành giao thầu hoặc đấu thầu thi công thì nhất thiết phải hoàn thiện hồ sơ thiết kế, dự toán Hồ sơ thiết kế, dự toán cần phải được cơ quan có thẩm quyền phê duyệt;

 Phải có giấy cấp đất và giấy phép xây dựng do cơ quan có thẩm quyền cấp;

 Phải hoàn tất công tác di dời, đền bù và giải phóng mặt bằng Nếu công trình nằm trên khu vực trước đây có chiến sự thì cần phải có giấy xác nhận đã hoàn tất công tác rà phá bom mìn;

 Phải hoàn tất công tác lựa chọn nhà thầu và có quyết định phê duyệt trúng thầu;

 Phải hoàn tất hợp đồng giữa bên giao thầu (Ban quản lý dự án – bên A)

và bên nhận thầu ( Đơn vị thi công – bên B)

1.9.2 Chuẩn bị tài liệu thi công

 Hồ sơ thiết kế: Trước khi triển khai thi công cần có đầy đủ hồ sơ thiết kế Bản vẽ thiết kế được duyệt phải có đầy đủ kích thước và chi tiết Trong bản vẽ thể hiện rõ vị trí, kích thước, cao độ của công trình, để từ đó đơn

vị thi công có thể tính toán ra khối lượng đào, đắp cụ thể cần thực hiện;

 Tài liệu địa chất khu vực thi công: Cần nắm rõ cấu tạo các tầng đất, các chỉ tiêu cơ lý của đất, tình trạng nước ngầm… của khu vực thi công để lựa chọn thiết bị thi công hợp lý và có các giải pháp phòng ngừa, xử lý

trình đó Các công trình ngầm có thể là: Hệ thống cấp, thoát nước; cáp điện; cáp viễn thông …

 Tài liệu thiết kế biện pháp chống đỡ, gia cố các công trình lân cận để tránh bị hư hại lún sụp trong quá trình thi công;

 Kết quả thí nghiệm đất (thường là đất đắp)

 Hồ sơ thiết kế biện pháp thi công và tiến độ thi công: Hồ sơ này thường

do bên giao thầu cấp Nếu là hồ sơ do đơn vị thi công lập thì phải được

sự đồng ý chấp thuận của bên giao thầu

 Tài liệu thuyết minh hướng dẫn;

 Tài liệu quy trình nghiệm thu

 Tài liệu hướng dẫn thực hiện công tác an toàn

1.9.3 Chuẩn bị hiện trường thi công

Trước khi tiến hành đào đắp công trình, chúng ta cần phải chuẩn bị đầy đủ các phương tiện và điều kiện kỹ thuật phục vụ thi công Để chuẩn bị cần tiến hành các công tác sau:

 Phát quang, dọn sạch mặt bằng trước khi đào đắp nhằm tạo thuận lợi cho việc tổ chức thi công và trắc đạc;

 Di dời các công trình hiện hữu (công trình di tích văn hóa, lịch sử, hệ thống cấp thoát nước, các đường dây điện hoặc cáp viễn thông …)

 Chuẩn bị hệ thống mốc chuẩn, trục chuẩn và trục dẫn cho các hạng mục thi công để các hạng mục đào đắp được thực hiện chính xác và đúng yêu cầu thiết kế;

 Xây dựng hệ thống cấp điện, nước sạch để phục vụ cho thi công và sinh hoạt;

 Bố trí hệ thống chiếu sáng phục vụ cho thi công ca đêm;

 Tiến hành làm mới hoặc tu sửa hệ thống đường phục vụ thi công vận chuyển đất đào, đắp;

 Xác định và thống nhất vị trí đổ đất thải;

 Làm hệ thống thoát nước mặt và các hệ thống ngăn chặn nước tràn vào

hố móng;

 Xây dựng các công trình phụ trợ như: kho, bãi, lán trại, nhà điều hành…

 Chuẩn bị đầy đủ phương tiện và nhân lực phục vụ thi công

CHƯƠNG 2 ĐÀO VÀ VẬN CHUYỂN ĐẤT

2.1 Lý luận về đào cắt đất

Nghiên cứu về đào đất là nghiên cứu về lực cản và các nhân tố ảnh hưởng đến lực cản trong quá trình cắt đất Từ đó chọn, sử dụng hoặc cải tiến các công cụ hoặc thiết bị đào xúc phù hợp với từng loại đất;

Lực cản của đất chủ yếu phụ thuộc vào hai yếu tố cơ bản là tính chất của đất, cấu tạo hạt đất và cấu tạo, sử dụng dao cắt đất

 – Góc cắt đất;

o – Độ vát của lưỡi dao;

 – Góc của lưỡi dao so với hướng di chuyển trên mặt bằng;

Ngoài ra lực cản còn phụ thuộc vào chu vi dao cắt, độ sâu cắm vào đất, độ cong của lưỡi dao

2.2 Máy đào một gầu

Máy đào một gầu làm việc theo chu kỳ gồm: Đào xúc, quay gầu và giữ gầu ở vị trí đổ đất, đổ đất và quay gầu về vị trí ban đầu;

Các máy đào 1 gầu dùng trong xây dựng thường có dung tích gầu 0,16m3 Các máy đào chuyên dùng phục vụ khai thác mỏ thường có dung tích gầu từ 410m3

Máy đào 1 gầu gồm ba bộ phận chính: bộ phận công tác, động lực và di chuyển; Dựa vào bộ phận công tác chia máy đào một gầu thành 4 loại: gầu ngửa, gầu sấp, gầu dây và gầu ngoạm;

Dựa vào bộ phận động lực chia ra làm 3 loại: động cơ đốt trong, điện và điezen

 Quĩ đạo đào đa dạng, linh hoạt;

Hình 6.3 Máy đào gầu sấp Kato

 Có thể trang bị được nhiều kiểu bộ phận công tác;

 Chăm sóc kỹ thuật đơn giản

2.2.1 Cấu tạo và tính năng của máy đào gầu ngửa

Gồm: Gầu, tay gầu, cần chống, máy, bộ phận di chuyển và thiết bị điều khiển thủy lực;

Máy thường xúc đất ở cao hơn mặt bằng máy đứng, lực đào khoẻ;

Dung tích gầu thường từ 0,327m3

2.2.2 Cấu tạo và tính năng của máy đào gầu sấp

Hình 6.2 Máy đào gầu ngửa Liebherr

Tương tự như máy đào gầu ngửa máy đào gầu sấp gồm: Gầu, tay gầu, cần chống, máy, bộ phận di chuyển và thiết bị điều khiển thủy lực;

Máy thường đào đất ở thấp hơn mặt bằng máy đứng;

So với máy đào gầu ngửa thì lực đào yếu hơn;

Dung tích gầu thường từ 0,156m3;

Các thông số chủ yếu của máy đào gầu sấp (ngửa) là bán kính và chiều sâu (cao) đào đất, bán kính và chiều cao đổ đất

2.2.3 Cấu tạo và tính năng của máy đào gầu dây

Máy đào gầu dây không có tay gầu mà dùng dây cáp để kéo và nâng gầu

2.2.4 Cấu tạo và tính năng của máy xúc lật

Tương tự như máy đào gầu ngửa;

Máy thường xúc đất ở cao hơn mặt bằng máy đứng, lực đào khoẻ, hoạt động nhanh, linh hoạt có thể đào, san, ủi, gạt, chất tải, lấp hố móng, thích hợp với mọi điều kiện đất nền;

Dung tích gầu thường từ 227m3

Hình 6.7 Máy xúc lật

Cấu tạo và tính năng của máy đào gầu ngoạm

Hình 6.8 Máy đào gầu ngoạm

Nếu thay thế gầu của máy đào gầu dây bằng gầu ngoạm thì ta có máy đào gầu ngoạm Gầu ngoạm có cấu tạo thường là do hai hàm hợp thành;

Máy đào gầu ngoạm thích hợp cho đào đất rời, đất mềm Có thể đào các hố sâu, hào sâu, đào trong nước;

Năng suất của máy đào gầu ngoạm thấp hơn máy đào gầu dây 2535%

2.2.5 Khoang đào của máy đào một gầu

Khoang đào là phạm vi máy đào được sau một lần máy đi qua

2.2.5.1 Khoang đào của máy đào gầu ngửa

Khoang đào của máy đào gầu ngửa có hai loại:

 Khoang đào cùng hướng;

 Khoang đào bên kiểu bằng và khoang đào bên kiểu bậc thang;

a Các thông số làm việc của máy đào gầu ngửa

Giá trị các thông số được ghi trong catalog máy hoặc sổ tay máy xây dựng (thi công) Kích thước máy, chiều cao đào và bán kính đào, bán kính đổ đất, chiều cao đổ đất, động cơ, dung tích gầu, dung tích xi lanh, công suất, lượng tiêu hao nhiên liệu,

b Chiều cao khoang đào

Độ cao tiêu chuẩn của khoang đào là chiều cao cần thiết để máy đào một lần đã đầy gầu

Khoang đào của máy đào gầu sấp

Khoang đào của máy đào gầu sấp cũng có 2 loại:

 Khoang đào cùng hướng;

 Khoang đào bên

Khoang đào của máy đào gầu dây, ngoạm và xúc lật

Khoang đào của các máy đào này là khoang đào cùng hướng

2.2.6 Năng suất của máy đào một gầu

Năng suất lý thuyết: Là năng suất máy làm việc trong điều kiện chiều cao đào

tiêu chuẩn và sự phối hợp tối ưu nhất, không có cản trở:

n q

ck

t

n  60 là số chu kỳ trong 1 phút, q  dung tích gầu

Thời gian làm việc theo lý thuyết của một chu kỳ đào là:

t ck = t đào + t quay + t đổ + t trở về

Trong đó:

t đào – Thời gian đào xúc đầy gầu;

t quay – Thời gian quay đến đổ vào phương tiện (hoặc đổ vun đống);

t đổ – Thời gian đổ đất ra khỏi gầu;

t trở về – Thời gian quay gầu trở về vị trí ban đầu;

t ck- Thời gian làm việc của một chu kỳ đào phụ thuộc vào công suất máy, tính chất của đất Có thể tham khảo các trị số sau:

+ Góc quay đổ đất 900 thì t ck = 1331sec;

+ Góc quay đổ đất 1800 thì t ck = 2141sec

Năng suất kỹ thuật: là năng suất máy làm việc không có cản trở, có kể đến

mức độ đầy gầu và tơi xốp của đất:

P ck

H kt

K t

K q N

1

2.2.7 Các biện pháp nâng cao năng suất máy đào một gầu

Người sử dụng phải nắm vững tính năng của máy, sử dụng thành thạo, giảm thời gian của chu kỳ làm việc bằng cách kết hợp thao tác vừa nâng, hạ gầu vừa quay gầu;

Chọn phương tiện phối hợp vận chuyển phù hợp 47 gầu đầy ô tô;

Cố gắng để góc quay đổ vào ô tô là nhỏ nhất khi thiết kế khoang đào;

Ưu tiên máy chủ đạo: không để máy xúc chờ ô tô;

Chuẩn bị chỗ máy đứng thuận lợi;

Tuỳ theo loại đất đá để sử dụng loại răng gầu và dung tích gầu phù hợp;

Tận dụng lượng máy đào làm việc đào và đổ trực tiếp;

Tăng mức độ đầy gầu;

Ngoài ra còn phải bảo dưỡng máy tốt, đường xá tốt, tăng khả năng đào đầy gầu…

2.3 Máy cạp

Máy cạp là loại máy có thể đào, vận chuyển và rải san đất Máy cạp đào đất theo từng lớp, thích hợp với đất cấp I, II Đối với đất cấp III, IV thường phải kết hợp xới tơi trước khi cạp Chiều dày cạp đất 0,120,3m, với đất đã xới trước có thể đạt 0,45m;

H ×n h 6 3 0 S¬ ® å ® µ o ® Ê t cñ a m ¸ y c¹ p Máy cạp dùng rộng rãi trong thuỷ lợi để đắp đập, bóc bãi vật liệu, đào kênh mương Cự ly vận chuyển không xa tối đa 4km Với cạp tự hành tốc độ di chuyển là 4050km/h, với cạp không tự hành (nhờ máy kéo khác) là 1013km/h

2.3.1 Phân loại và tính năng công tác của máy cạp

Hình 6.31 Máy cạp đất

- Theo khả năng di chuyển có 2 loại: không tự hành và tự hành Loại tự hành

thường di chuyển bằng bánh hơi Loại không tự hành thường di chuyển nhờ máy kéo bánh xích;

- Theo hệ thống truyền động có 3 loại: truyền động cáp, truyền động thuỷ lực và truyền động điện với máy cạp cỡ lớn

- Phân loại theo phương pháp đổ đất có 2 loại: đổ tự do, đổ cưỡng bức Đổ tự

do có thể đổ về phía trước hay ra phía sau nhờ cơ cấu lật nghiêng thùng, thường dùng cho máy nhỏ Đổ cưỡng bức nhờ lưỡi gạt, thường dùng cho máy vừa và lớn

- Phân loại theo dung tích thùng có 4 loại chính: Loại nhỏ V< 6m3, loại vừa V =

618m3, loại lớn V > 18m3 và loại V = 50m3;

2.3.2 Năng suất của máy cạp

Năng suất thực tế của máy cạp:

P ck

H B cap

K t

K K q N

V 0 , V1, V 2 , V 3  Tốc độ ứng với các quãng đường trên, V0=(0,750,85)Vmax;

V1=(0,650,8)0,75Vmax; V2=(0,550,75) Vmax; V3=V1;

t Thời gian quay máy (t=3040s);

P

r H

K C B

K qK l

1

B  Chiều dài lưỡi cắt đất;

C  Chiều dày trung bình lớp đất đào;

K q

hP  Chiều dầy lớp đất rải (xốp)

2.3.3 Biện pháp nâng cao năng suất

- Muốn nâng cao năng suất máy cạp cần làm sao tăng được KH và giảm được tck

làm việc;

+ Để tăng KH có thể xới đất trước hoặc chọn phương án đào thích hợp;

+ Để giảm tck có thể chọn phương án hợp lý, rút ngắn cự ly, chất lượng đường tốt và thường xuyên cạo sạch thùng rút ngắn thời gian rải đất;

+ Tổ chức tốt để tăng được KB như bảo dưỡng máy tốt, không thi công chồng chéo cản trở lẫn nhau…;

- Khi quãng đường vận chuyển xa nên chọn dung tích thùng cạp lớn;

- Khi cạp đất nên đi xuống dốc 100150

, lấy đất vào thùng ở một vài vị trí hoặc thay đổi độ cắm sâu của lưỡi cạp;

- Bố trí các răng cắt đất, dao cong, băng gạt để cắt đất vào thùng dễ dàng hơn

2.4 Một số sơ đồ bố trí đào kênh mương và đắp nền đường của máy cạp

1 Đào dọc đắp ngang;

2 Đào dọc theo hình Elip;

3 Đào dọc theo đường song song;

5 Đào dọc theo hình zíczắc (chữ chi);

6 Đào dọc đắp dọc theo đường thẳng: áp dụng khi đào đường xuyên đồi

 Đào đắp cao tới 2m;

 Rải san vật liệu đắp đập, đắp nền đường;

2.5.1 Cấu tạo và phân loại

2.5.1.1 Máy ủi có cấu tạo gồm 4 bộ phận chính:

- Lưỡi ủi;

- Bộ phận động lực;

- Bộ phận điều khiển: thủy lực hoặc cáp;

- Bộ phận di chuyển: bánh lốp hoặc xích;

2.5.1.2 Máy ủi thường được phân loại theo các tiêu chí sau:

- Theo công suất động cơ và lực kéo chia ra: Loại rất nặng N>300CV, lực kéo T>30tấn (1CV=0.75KW); loại nặng N=150300CV, T = 2030tấn; loại trung bình N=75150CV, T=13,520 tấn; loại nhẹ N=3575CV, T=2,513,5 tấn; loại rất nhẹ N<35CV, T<2,5 tấn

- Theo kiểu nâng hạ lưỡi ủi: dây cáp, thuỷ lực;

- Theo kiểu di chuyển: bánh xích, bánh hơi;

- Theo cấu tạo của bộ công tác (lưỡi ủi): lưỡi ủi thường và lưỡi ủi vạn năng Lưỡi ủi vạn năng có thể thay đổi góc nghiêng theo hướng đứng (580) và trên mặt bằng 65900

Hiện nay phổ biến sử dụng máy ủi kiểu điều khiển thuỷ lực, nó có ưu điểm:

 Trọng lượng bộ phận cụng tỏc nhỏ (do lưỡi ủi được ấn xuống bằng thuỷ

lực thay vỡ nhờ trọng lượng bản thõn khi điều khiển bằng cỏp)

 Điều khiển chớnh xỏc, nhẹ, dễ dàng;

 Tuổi thọ cao, chăm súc kỹ thuật đơn giản, kớch thước gọn nhẹ;

Mỏy ủi cũn sử dụng bộ răng xới đất ở phớa sau mỏy để tăng hiệu quả đào đất cứng

2.5.2 Cỏc sơ đồ thi cụng đất bằng mỏy ủi

- Đào và đắp ngang tuyến với chiều cao tới 1m;

H ình 10.5 Sơ đồ đào đắp ngang tuyến bằng m áy ủi

- Trường hợp san đồi, lấp rãnh (xem Giáo trình)

2.5.3 Năng suất của máy ủi

B P

ck

tg K t

h B

B  Chiều rộng lưỡi ủi;

h  Chiều cao lưỡi ủi;

  Góc xoải tự nhiên của đất phía trước lưỡi ủi;

3 2

2 1

V

l V

l V

l

l 1 , l 2 , l 3 Chiều dài đào, vận chuyển, quay trở về;

V 1 , V 2 , V 3 Vận tốc ủi tương ứng;

t o  Thời gian để sang số tốc độ, nâng hạ lưỡi ủi, quay… (30sec)

2.5.4 Biện pháp nâng cao năng suất

Để nâng cao năng suất cần tăng được khối lượng đất trước lưỡi ủi và rút ngắn thời gian của chu kỳ tck Thường sử dụng các biện pháp sau:

- Ủi xuống dốc;

- Khi trở về cự ly ngắn thường cho máy lùi;

- Làm thêm tấm chắn 2 bên lưỡi ủi khi ủi đất nhẹ;

- Chuẩn bị sẵn đất như tưới cho mềm đất khô, xới đất…

2.6 Vận chuyển đất

2.6.1 Các hình thức vận chuyển

1  Vận chuyển thủ công;

2  Vận chuyển bằng ô tô;

3  Vận chuyển bằng máy kéo, máy cạp;

4  Vận chuyển bằng đường ray;

- Đường thay đổi phù hợp với vị trí đào đắp;

- Thường sử dụng ô tô tự đổ có trọng tải 640 tấn;

- Hiện nay trên các công trường vận chuyển bằng ôtô là chủ yếu

2.6.3 Phân loại đường  nền đường  mặt cắt ngang tiêu chuẩn đường ôtô

78

Đường có thể đào hoặc đắp tùy theo địa hình:

Nền đường cần ổn định, mặt đường cần phải bền vững;

Đường thi công được thiết kế theo các tiêu chuẩn:

- 22 TCN 273-2001: Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô;

- TCVN 4054-1998: Đường ô tô, yêu cầu thiết kế;

- 22 TCN 211-1993: Qui trình thiết kế áo đường mềm;

Các mặt cắt ngang của đường thường dốc sang 2 bên để thoát nước

Chiều rộng phần cho xe qua 6÷10m, lề đường 1,5÷2,5m, độ dốc ngang mặt đường 1,5÷4%, được xác định tuỳ theo loại ô tô, loại đường và cấp đường;

Chú ý: Thông số trên tương ứng với chiều rộng ô tô 2,54m;

2.6.4 Mặt cắt dọc và tuyến đường ô tô

Tuyến dọc phải bảo đảm nhỏ hơn độ dốc và bán kính phải lớn hơn bán kính cong cho phép theo các tiêu chuẩn, qui phạm trên

- Vận chuyển bằng băng chuyền: vận chuyển liên tục, năng suất cao;

- Vận chuyển bằng cáp treo: điều kiện địa hình phức tạp, rút ngắn quãng đường vận chuyển, năng suất cao;

CHƯƠNG 3 THI CÔNG ĐẮP ĐẤT, ĐÁ

3.1 Nguyên lý cơ bản của đầm nén đất

Khi đầm làm các hạt nhỏ dịch chuyển vào khe rỗng các hạt lớn làm cho độ rỗng của đất giảm, đất được nén chặt nên dung trọng khô tăng k và tính thấm nước giảm;

Quá trình đầm nén chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố như lượng ngậm nước, loại đất, sự tổ thành của hạt đất, tải trọng đầm, số lần đầm, chiều dày lớp đầm,…

3.1.1 Ảnh hưởng của lượng ngậm nước (độ ẩm W%)

Nếu đất quá khô thì hiệu quả đầm rất kém vì ma sát giữa các hạt đất lớn, đất quá ướt thì nước thừa chứa trong kẽ rỗng làm giảm lực đầm có ích cũng không hiệu quả Như vậy, lượng ngậm nước ở mức độ nhất định làm cho đầm hiệu quả được coi là

3.1.2 Ảnh hưởng của loại đất

Đất dính, lực keo kết lớn, lực ma sát nhỏ nên khi đầm nén dễ bị co ép hoặc dãn

nở nhưng tính thoát nước kém nên khó đầm chặt;

Đất không dính, lực keo kết nhỏ, ma sát lớn, dễ thoát nước nên dễ đầm chặt

3.1.3 Ảnh hưởng của sự tổ thành của đất

Đất bao gồm nhiều loại hạt cấu thành Nếu nhiều hạt đều và nhỏ thì độ rỗng lớn Nếu cấp phối hạt tốt thì độ rỗng nhỏ, đầm dễ đạt dung trọng lớn

Đầm do lực động gồm: Đầm rơi kiểu trống lăn, đầm rơi kiểu treo, đầm rơi do

Hình 8.7 Máy đầm lăn phẳn (xe lu)

- Thường được dùng khi đầm đất không dính Đối với đất dính thì đầm lăn phẳng

có tác dụng không đều theo chiều sâu lớp đầm Bề mặt sau khi đầm nhẵn và dễ tạo sóng đất ảnh hưởng kết cấu đất;

Số lần đầm thường 610 lần, chiều dày rải đất 2025cm;

- Năng suất đầm:

H A B

L(  )

L- Chiều dài đoạn công tác đầm (m);

B- Chiều rộng đầm máy đi qua (m);

A- Chiều rộng vệt đầm chồng lên nhau (0,2m);

- Cấu tạo tương tự đầm lăn phẳng, khác là thùng lăn có gắn vấu chân dê;

- Đầm thích hợp với đất dính, không thích hợp với đất rời Tác dụng của đầm đồng đều theo chiều sâu lớp đầm Sau khi đầm bề mặt lớp đầm có 1 lớp đất tơi khoảng 5cm tiện lợi cho liên kết với lớp đầm tiếp theo;

- Số lần đầm thường từ 68lần, chiều dày lớp đầm 3580cm tuỳ theo loại đầm nặng nhẹ;

Năng suất (tính tương tự đầm lăn phẳng);

Đầm có loại tự hành hoặc dùng đầu máy kéo;

Đầm loại nhỏ 515T, loại vừa 1550T, loại nặng 50100T;

Hình 8.12 Đầm bánh hơi

Máy đầm bàn rung có hai kiểu: Kiểu tự di chuyển và không tự di chuyển;

Nguyên lý: tạo lực rung động nhờ quay bánh xe lệch tâm

Các hãng sản xuất nổi tiếng và được sử dụng nhiều ở VN là Bomag (Đức), Dynapac (Nga), Sakai (Nhật), Caterpiller (Thụy điển), Ingersoll – Rand, ;