CHƯƠNG III MÁY LÀM ĐẤT 3.1 Khái niệm chung và mục đích của việc sử dụng máy làm đất Ngày nay, trong thi công công trình xây dựng - đường, công trình dân dụng, công nghệp, các công trình
Trang 1CHƯƠNG III MÁY LÀM ĐẤT
3.1 Khái niệm chung và mục đích của việc sử dụng máy làm đất
Ngày nay, trong thi công công trình xây dựng - đường, công trình dân dụng, công nghệp, các công trình thủy lợi, và các công trình xây dựng khác ít nhiều đều phải sử dụng máy làm đất để giải quyết phần lớn công tác đất Tại sao chúng ta lại dùng máy làm đất, là vì đặc điểm công tác làm đất là nặng nhọc và khối lượng công việc nhiều vượt quá sức lao động của công nhân Ngoài ra, sử dụng máy móc vào thi công đất còn mang lại lợi ích kinh tế cao và rút ngắn thời gian thi công và công trình đất đạt chất lượng cao
Ở vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long, trong những năm gần đây và trong tương lai, số lượng công trình xây dựng có qui mô lớn gia tăng với khối lượng công tác làm đất cực kỳ lớn Điều này đặt ra cho người kỹ sư ngành xây dựng, thủy công, cầu đường, phải nghiên cứu cách sử dụng thiết bị hiện có tại các công ty xây dựng và các thiết
bị mới khác sẽ xuất hiện một khi các công ty xây dựng nước ngoài mở rộng thị trường hoạt động từ các thành phố lớn như TP Hồ Chí Minh về khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long
Vấn đề cơ bản chủ yếu cần giải quyết là sử dụng máy như thế nào để có hiệu quả kinh tế ( có lời trong thi công) mà vẩn đảm bảo tốt yêu cầu kỹ thuật và an toàn Để giải quyết vấn đề này người kỹ sư xây dựng phải hoàn thành các công việc sau:
- Đảm bảo sự đồng bộ trong đội máy: số lượng các loại máy phải phù hợp
- Bố trí dây chuyền hoạt động: nơi nào thi công trước, máy nào trước máy nào sau
- Tổ chức quản lý kỹ thuật đội máy thi công: vật tư, bảo dưỡng và lịch làm việc
- Những điều kiện địa chất thủy văn ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị
- An toàn trong quá trình thi công tại công trường
Trang 2- Đào đất
- Vận chuyển đất từ nơi này sang nơi khác
- Đầm đất
Tùy theo tính chất công việc cùng với tính chất của đất mà chúng ta chọn lọc máy nào vào công việc thi công của mình cho hợp lý Để có thông tin cho quyết định chọn máy chúng ta cùng nhau nghiên cứu một số máy làm đất tiêu biểu đang được dùng tại nước ta và một số nước khác có cùng điều kiện địa chất công trình như Việt Nam
3.2 Máy xúc đất gầu đơn
Máy đào một gầu là một trong những loại máy đào chủ đạo trong công tác làm đất Máy đào làm nhiệm vụ khai thác đất rồi đổ và phương tiện vận chuyển , hoặc chúng tự đào và vận chuyển đất trong cụ ly ngắn như đào đắp kênh mương
Ngoài chức năng đào xúc đất, khi thay các bộ phận công tác trên máy cơ sở có thể thực hiện nhiều chức năng của các máy khác như cần trục, búa đóng cọc, nhổ gốc cây
Máy đào một gầu là một loại máy làm việc theo chu kỳ gồm các nguyên công đào tích đất vào gầu nâng lên và đổ vào phương tiện hoặc đổ thành đống
3.2.1 Phân loại máy xúc đất gầu đơn
Máy đào một gầu có thể phân loại theo hình dáng bộ công tác, theo cơ cấu di chuyển, theo hệ dẫn động, theo dung tích gầu
- Theo hình dáng bộ công công tác: máy đào gầu ngữa, máy đào gầu sấp, máy đào gầu ngoạm, máy đào gầu quăng (gầu dây) và máy đào gầu bào
- Theo dung tích gầu xúc: Máy xúc loại nhỏ; máy xúc loại trung bình; máy xúc loại lớn
- Theo cơ cấu di chuyển: máy đào bánh lốp, bánh xích, bánh sắt (di chuyển trên rây), di chuyển bằng cơ cấu tự bước, máy đào đặt trên phao nổi
- Theo hệ dẫn động: máy đào dẫn động bằng cơ khí, thủy lực hoặc kết hợp giữa cơ khí và thủy lực hay khí nén Hiện nay
Trang 3hầu hết các máy đào có dung tích gầu nhỏ hoặc trung bình đều được dẫn động thủy lực
Thiết bị công tác thay thế được lấp váo máy đào
a)máy xúc gầu thuận; b)gầu nghịch; c) gầu quăng; d) cần trục d) ngầu ngạm; e) bạt cỏ; g,h) đặt đường ống; i) nhổ góc cây k) đóng cọc; l) bạt ta luy; m) xúc vật liệu; n) đầm lèn 3.2.2 Máy đào gầu ngửa (gầu thuận)
Máy đào gầu ngửa thường dùng để đào đất ở mức cao hơn mặt bằng máy đứng, phục vụ cho việc khai thác đất, đá, xúc vật liệu rời, .Các thông số cơ bản của máy đào gầu ngửa là bán kính đào nhỏ nhất
R1, bán kính đào lớn nhất R2; bán kính xả đất lớn nhất R3; chiều cao nâng gầu lớn nhất Hmax; chiều cao xả đất lơn nhất H
Trong xây dựng sử dụng loại máy đào có dung tích 3.2m3 khi dẫn động cơ khí, dung tích 1.6m3 khi dẫn động thuỷ lực
Trang 43.2.3 Máy đào gầu sấp (gầu nghịch)
Máy đào gầu sấp thường dùng để đào rảnh, kênh mương, hố móng, nơi mà đất đào thấp hơn mặt bằng máy đứng Máy đào gầu
Trang 5sấp dẫn động thuỷ lực được sử dụng rộng rãi hơn so với máy đào gầu sấp điều khiển bằng cáp và dung tích gầu tới 3.3m3
Các thông số làm việc cơ bản của máy đào gầu sấp là bán kính đào R1, chiều cao đổ H2 và chiều sâu đào h
3.2.4 Máy đào gầu quăng: máy đào gầu quăng còn gọi là máy đào gầu dây hay gầu kéo, thường dùng để đào đất, nạo vét ao, hồ sông kênh, rạch đào hố móng rộng, hoặc để gom vật liệu thấp hơn mặt bằng máy đứng
Máy đào gầu quăng thường có dung tích 0.3 đến 3m3 thời gian làm việc của máy đào gầu quăng thường lớn hơn máy đào gầu ngửa khoảng 8 đến 12% đối với máy đào công suất nhỏ, khoảng 15 đến 20% đối với máy đào xây dựng
3.2.5 Máy đào gầu ngoạm: thường dùng để đào đất mềm, đào hố móng, đào giếng, vét kênh mương, xúc vật liệu và dùng phổ biến trong khai thác cát xây dựng
3.2.6 Máy đào gầu bào: thường dùng bào san các chổ mấp mô trên bề mặt thi công Để làm bằng và dọn sạch mặt bằng người ta có thể dùng gầu có miệng rộng không có răng, khi ấy có thể thực hiện công việc đào, bốc dỡ hàng thông thường Các thông số cơ bản của máy đào gầu bào là Rmax, chiều sâu đào H’
max và chiều cao đào tối đa H’’
max
và chiều cao đổ tối đa
3.2.7 Năng suất của máy đào một gầu
Năng suất thực tế của máy đào một gầu được xác định
N = 3600 q
ck
t
1
tg x
d
k k
k
. (m3/h) q- dung tích gầu (m3)
kđ- hệ số đầy gầu( là tỷ số giữa thể tích đất đá thực tế xú được và thể tích hình học của gầu)
kx- hệ số tơi xốp của đất
ktg- hệ số sử dụng thời gian
+ Đối với máy súc gầu thuận đổ vào ô tô ktg = 1.07 + đối với máy súc gầu quăng đổ vào ôtô ktg= 1.15
tck- thời gian một chu kỳ làm việc (s)
Trang 63.2.8 Tổ chức thi công máy xúc một gầu
3.2.8a Chọn loại máy xúc
Việc chọn loại máy xúc cho thi công là nhiệm vụ quan trọng của người phụ trách tổ chức thi công Năng suất có cao, hiệu suất sử dụng máy có tốt hay không là một phần do người cán bộ kỹ thuật trực tiếp quản lí sử dụng máy có nắm vững tính năng kỹ thuật và điều kiện sử dụng máy đến mức nào Đối với việc chọn lựa máy xúc ta cần chú ý đến một số yếu tố: khối lượng công tác, dạng công tác, loại đất, điều kiện chuyên chở, thời hạn thi công
Máy súc gầu thuận có kết cấu bộ công tác rất chắc chắn, cho nên đào khoẻ, dùng có lợi khi đào đất và đổ vào xe vận tải để chuyển đi
xa Máy súc gầu thuận chỉ làm việc tốt khi nền đất chổ máy đứng khô ráo
Máy xúc gầu dây có cần dài nên có thể đổ đất từ hố đào đi khá
xa Nó đứng từ trên cao để đổ những hố sâu( 10 đến 20m) và đào đất
ở những nơi có nước như vét bùn, so với máy xúc gầu thuận thì máy xúc gầu dây có năng suất thấp hơn( nếu cùng một dung tích gầu) vì khó hướng cho gầu đổ đúng vào phương tiện vận chuyển, thao tác để súc đầy gầu khó hơn gầu thuận Dùng máy súc gầu dây đào rồi đổ thành đống hoặc đổ trực tiếp vào nơi cần đổ thì năng suất cao
Máy xúc gầu nghịch chỉ đào được những hố nông(dung tích gầu 0.5m3 thì chiều sâu đào tối đa là 5.5m) dùng máy súc gầu nghịch để đào mương máng nhỏ, đào rảnh đặt đường ống, đường dây cáp điện, người ta thường chọn máy súc gầu nghịch có dung tích gầu q= 0.15; 0.25; 0.35; 0.5m3 Khi đào những hố sâu và đất tương đối mềm bằng máy xúc gầu thuận, thường phải đào thêm những con đường lên xuống cho máy xúc và các phương tiện vận chuyển, khối lượng đất đào của công tác này cũng khá lớn nên trong trường hợp này có thể thi công bằng máy xúc gầu dây sẽ kinh tế hơn
Theo kinh nghiệm việc chọn máy xúc còn dựa vào khối lượng đất cầìn khai thác Khi khối lượng đất đào lớn thì nên dùng loại máy xúc có dung tích gầu lớn
Trang 73.2.8b Các sơ đồ thi công máy xúc một gầu
* Đối với máy xúc gầu thuận thường có cách đào sau:
- Đào dọc đổ bên
- Đào dọc đổ sau
- Đào ngang
sơ đồ đào dọc dổ bên: 1-trọng tâm của vỉa đào; 2- chổ đứng của máy xúc; 3- cờ hiệu để ôtô đổ
Sơ đồ đào ngang
Trang 8Sơ đồ đào dọc đổ sau a)mặt cắt đứng b) mặt chiếu bằng 1- cờ hiệu;2- trọng tâm của vỉa trái;
3- trọng tâm của vỉa phải;4- chổ máy xúc đứng
* Đối với máy xúc gầu nghịch
Với khối lượng đào không lớn, tính chất công việc không phức tạp, loại đất không rắn lắm, dung tích gầu thường nhỏ; ta dùng máy xúc gầu nghịch là tiện lơûi và kinh tế khi đào và đổ đất sang bên cạnh hố đào Khi ấy máy xúc đứng đào dọc với rảnh đào và đổ đất sang hai bên rảnh đào hoặc một bên rảnh đào
Trang 9Sơ đồ đào dọc đổ bên của máy xúc gầu nghịch
* Đối với máy xúc gầu quăng
Sơ đồ làm việc máy xúc gầu quăng đào và đổ đất vào ô tô tự đổ: 1- trục đường ô tô;2- trục di chuyển máy xúc;3- chân ta luy;4- trọng tâm của vỉa đào;5 và 6- vị trí
máy xúc đứng đào;7- cột báo hiệu ô tô đổ;8- rảnh thoát nước
Trang 10Sơ đồ đào con thoi: 1- vị trí đứng của máy xúc;2- trục di chuyển của
máy xúc;3- cờ hiệu ô tô đổ;4- đường dic huyển của ô tô;5- góc quay đổ
trung bình;6- đường trục máy đứng trước 3.3 Máy xúc nhiều gầu ( tham khảo tài liệu)
3.4 Máy đào chuyển đất: Máy đào chuyển đất là những máy trong
quá trình di chuyển đồng thời cắt đất thành từng lớp và mang đất đó
đến nơi cần san lấp
3.4.1 Máy ủi: máy ủi là máy chủ yếu trong công tác làm đất, nó có
thể làm việc độc lập hay phối hợp với những máy khác Khi làm việc
mọt mình nó có nhiệm vụ: san bằng, ủi những gò đất cao, lấp hố và
chuyền đất thừa đi nơi khác, đắp đất nền cao từ 1.0 đến 1.5m, đào hố
đào rảnh bốc thực vật,
Theo cơ cấu lưởi ben và khả năng thay đổi vị trí của lưởi ta có
hai loại máy ủi: loaüi máy ủi thường có lưởi và khung lắp cố định; loại
máy ủi vạn năng có cơ cấu lưởi ben và khung đẩy không cố định, các
máy ủi vạn năng lắp ben thẳng góc với hướng chuyển động của máy
kéo và điều chỉnh cấp góc cắt của lưởi như máy ủi không quay Ngoài
ra máy ủi vạn năng còn có khả năng quay lưởi ben ở trong hai mặt
phẳng: mặt phẳg ngang và mặt phẳng thẳng đứng
Trang 11Máy ủi điều khiển bằng cơ học, ben hạ xuống nhờ sức nặng của chính bản thân của nó, còn để nâng ben thông qua cơ cấu truyền động giữa cáp và tời Ben của máy ủi này không thể điều chỉnh chiều dầy lớp đào được vì vậy nó bị hạn chế tốc độ khi thi công đất cứng
Máy ủi điều khiển bằng thuỷ lực, việc nâng hạ ben hoàn toàn điều khiển bằng cơ thuỷ lực Do vậy có thể thay đổi chiều dầy lớp đất dào theo ý muốn, tốc độ nâng chuyển ben khoảng từ 0.15 đến 0.25m/s, bơm dầu cao áp của bộ phận điều khiển thường lắp ở phía
Trang 12Năng suất của máy ủi trong công tác đào và chuyển đất
N =
ck x
gd d tg
k k
k k k V
.
3600
(m3/h) Trong đó: kd- hệ số kể đến độ dốc khi máy đào đất
Ktg- hệ số sử dụng thời gian( ktg= 0.75 đến 0.85) v- thể tích khối đất trước lưởi ủi (m3)
v=
x
k tg
H L
).
( 2
. 2
ρ
tck- thời gian một chu kỳ làm việc (s)
kgđ- hệ số giử đất xác định theo kinh nghiệm thực tế
kgđ = 1-0.005L( L cự li vận chuyển đất, m)
kx- hệ số tơi xốp đất( phụ thuộc vào loại đất)
Năng suất của máy san bằng địa hình
N =
) (
) sin ( 3600
q
t v
l n
l b L
+
−
Trong đó: l- quảng đường san (m)
b- bề rộng trùng nhau giữa hai vệt san (m) v- vận tốc san (m/s)
n- số lần san tại một chổ L- chiều dài lưởi ủi (m)
φ- góc giữa lưởi ủi và hướng chuyển động của máy khi ủi đất về một phía
3.4.2 Máy cạp :dùng đào chuyển đất trong các công trình dân dụng, công nghiệp, giao thông vận tải, cạp,đào và đắp với khối lượng đất lớn, tương đối tập trung nên hiệu kinh tế cao
Theo hình thức di chuyển ta chia làm 2 loại: máy cạp tự hành và máy cạp không tự hành
* Loại máy cạp không tự hành: loại máy này có hai bộ phận riêng biệt, bộ phận kéo và bộ phận thùng cạp chuyển
