full word cad powerpoint Tính toán thiết kế hệ thống thủy lực cơ cấu đóng mở gầu đào thi công cọc Barrette B1200. Thiết lập quy trình công nghệ thi công khoan cọc Barrette

Xuất phát từ yêu cầu đó trong lần làm đồ án tốt nghiệp này em được giao nhiệm vụ ‘‘Tính toán thiết kế hệ thống thủy lực cơ cấu đóng mở gầu đào thi công cọc Barrette B1200.. Ngoài những ư

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU I

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ THI CÔNG CỌC 1

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 1

1.2 NHỮNG CÔNG TRÌNH SỬ DỤNG CỌC BARRETTE Ở VIỆT NAM 2

1.3 CÁC DẠNG CỌC NHỒI 3

1.3.1 MÁY KHOAN THĂM DÒ, KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT NỀN ĐẤT 3

1.3.2 CÁC LOẠI MÁY KHOAN CỌC NHỒI VÀ ĐẦU KHOAN 4

1.3.3 CÁC LOẠI MÁY THI CÔNG TƯỜNG TRONG ĐẤT VÀ CƠ CẤU CÔNG TÁC 6

1.3.4 MÁY ĐÓNG CỌC VÀ CÁC LOẠI BÚA ĐÓNG CỌC 7

1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI : 8

1.5 NHỮNG SỰ CỐ THƯỜNG GẶP KHI THI CÔNG CỌC BARRETTE 8

1.6 MỘT SỐ KHUYẾT TẬT TRONG CỌC BARRETTE 10

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 12

2.1 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 12

2.1.1 SƠ ĐỒ THIẾT BỊ CÔNG TÁC: 13

2.1.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 14

2.1.3 CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐÓNG MỞ GẦU: 14

2.1.4 CHỌN PHƯƠNG ÁN TREO CƠ CẤU CÔNG TÁC: 19

2.1.5 CHỌN PHƯƠNG ÁN DẪN ĐỘNG THIẾT BỊ: 21

2.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC ĐÓNG MỞ GẦU BARRETTE 23

2.2.1 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG THỦY LỰC CỦA BỘ CÔNG TÁC 23

2.3 THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA GẦU: 23

2.3.1 CHỌN KÍCH THƯỚC GẦU: ( HÌNH 2.9) 24

2.3.2 DUNG TÍCH DANH NGHĨA CỦA GẦU: (V0) 25

2.3.3 BÁN KÍNH UỐN CONG CỦA ĐÁY GẦU: R 25

2.3.4 GÓC MÁ GẦU: 25

2.3.5 TRỌNG LƯỢNG GẦU: 25

2.3.6 TRỌNG LƯỢNG HAI MÁ GẦU: 26

2.4 TÍNH LỰC TÁC DỤNG LÊN GẦU 26

2.4.1.TÍNH CÁC CÁNH TAY ĐÒN: 27

2.4.2.TÍNH LỰC CẲN CẮT: (P1) 28

2.4.3 LỰC DỒN ĐẤT VÀO GẦU: 30

2.4.4.TÍNH LỰC DỊCH CHUYỂN VẬT LIỆU TRONG GẦU:(P3) 30

2.5 TÍNH CHỌN XILANH ĐÓNG MỞ GẦU: 32

2.5.1 TÍNH HÀNH TRÌNH TỐI THIỂU CỦA XILANH: 32

2.5.2 LỰC ĐẨY TỐI THIỂU CỦA XILANH: 33

2.5.3 TÍNH CHỌN XILANH: 34

2.5.4 XY LANH THỦY LỰC 36

2.5.5 TÍNH CHỌN BƠM DẦU THỦY LỰC 37

2.5.6 CHỌN BƠM PHÙ HỢP 37

2.5.7 CẤU TẠO CỦA CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN CHÍNH 39

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ THI CÔNG CỌCBARETTE 45

3.1 CÔNG NGHỆ THI CÔNG CỌC BARRETTE VÀ TƯỜNG TRONG ĐẤT: 45

3.1.1 THIẾT BỊ ĐÀO HỐ: 45

3.1.2 CHUẨN BỊ ĐÀO HỐ 45

3.1.3 CHẾ TẠO DUNG DỊCH BENTONITE ( BÙN KHOAN ): 46

3.2 CHẾ TẠO LỒNG CỐT THÉP VÀ THẢ VÀO HỐ ĐÀO CHO CỌC BARRETTE : 48

3.3 ĐỔ CỌC BÊ TÔNG BARRETTE 49

3.4 KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỌC, PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM NÉN CỌC TĨNH 51

3.4.1 MỤC ĐÍCH 51

3.4.2 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 51

3.4.3 THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 52

3.4.4 THIẾT BỊ TẠO ÁP 52

3.4.5 DỤNG CỤ ĐO CHUYỂN VỊ 52

3.4.6 DÀN CHẤT TẢI 52

3.4.7 QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM 53

3.4.8 BÁO CÁO KẾT QUẢ 55

3.5 PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM 55

3.5.1 NGUYÊN LÝ THIẾT BỊ 55

3.5.2 TÍNH NĂNG KỸ THUẬT 55

3.5.3 QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM 57

3.5.4 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 57

3.6 THÍ NGHIỆM GIA TẢI BẰNG CÔNG NGHỆ NÉN

3.7 THI CÔNG TƯỜNG TRONG ĐẤT 61 3.7.1 ĐÀO HỐ CHO SÀN PANEN ( BARRETTE) ĐẦU TIÊN THI CÔNG ĐÀO HỐ: 61

3.7.2 HẠ LỒNG CỐT THÉP, ĐẶT GIOĂNG CHỐNG THẤM VÀ ĐỂ BÊ TÔNG CHO SÀN PANEN BARRETTE ĐẦU TIÊN 62 3.7.3 ĐÀO HỐ CHO DẦM SÀN PANEN (BARRRETTE) TIẾP THEO VÀ THÁO BỘ GÁ LẮP GIOĂNG CHỐNG THẤM 62 3.7.3 HẠ LỒNG CỐT THÉP, ĐẶT GIOĂNG CHỐNG THẤM VÀ ĐỔ BÊ TÔNG CHO DẦM SÀN PANEN (BARRETTE) THỨ HAI 62 KẾT LUẬN 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65

MỤC LỤC HÌNH

Hình 1.1 Tòa tháp đôi Vincom 2

Hình 1.2 Máy khoan thăm dò, khảo sát địa 4

Hình 1.3 Máy khoan cọc nhồi chuyên dụng với cần khoan dạng vít liên tục (CFA) 4

Hình 1.4 Máy khoan cọc nhồi chuyên dụng với cần khoan Kelly và gầu khoan 4

Hình 1.5 Máy khoan cọc nhồi bán chuyên dụng với cơ cấu khoan lắp trên cần trục bánh xích 4

Hình 1.6 Máy khoan cọc nhồi chuyên dụng với cơ cấu xoay hạ ống vách 5

Hình 1.7 Máy khoan cọc nhồi bán chuyên dụng với cơ cấu xoay hạ ống vách và cơ cấu khoan xoay đập bánh 5

Hình 1.8 Máy cắm bấc thấm bánh xích 5

Hình 1.9 Đầu khoan quay 5

Hình 1.10 Đầu khoan xoay 5

Hình 1.11 Búa khoan kiểu xoay va đập 5

Hình 1.12 Máy thi công thủy lực và rơi tự do 6

Hình 1.13 Gầu ngoạm được treo tự do trên cáp hoặc được dẫn theo một dẫn hướng, đóng mở gầu bằng thủy lực hoặc bằng cáp 6

Hình.1.14 Máy thi công với cụm công tác kiểu bánh phay không có dẫn hướng 6

Hình 1.15 Máy thi công với cụm công tác kiểu bánh phay có dẫn hướng 6

Hình 1.16 Máy đóng cọc bánh lốp 7

Hình.1.17 Máy đóng cọc bánh xích 7

Hình.1.18 Máy đóng cọc di chuyển trên ray 7

Hình 1.19 Búa Diesel 7

Hình 1.20 Búa thủy lực 7

Hình 1.21 Búa rung 7

Hình 1.22 Các dạng cọc khoan nhồi 8

Hình 2.1 Sơ đồ thiết bị thi công cọc barrette 13

Hình 2.2 Đóng mở gầu bằng cáp 15

Hình 2.7 Phương án có bộ phận dẫn hướng cho cơ cấu công tác 20

Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý dẫn động bằng 1 xylanh thuỷ lực 23

Hình 2.9 Thông số cơ bản của gầu 24

Hình 2.10 Lực tác dụng lên má gầu trái 27

Hình 2.11 Lực dịch chuyển vật liệu trong gầu 31

Hình 2.12 Các vị trí gầu 32

Hình 2.13 Mô hình tính xylanh 34

Hình 2.14 Xylanh thủy lực 36

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Bảng thông số xy lanh cần 36Bảng 3.1 Quy trình thí nghiệm cọc phá hoại (tới 300%TTK) 54

LỜI NÓI ĐẦU

Nước ta hiện nay là một nước đang phát triển, cơ sở hạ tầng ngày càng đượcxây dưng và hoàn thiện Việc xuất hiện những cỗ máy mới nhằm thực hiện thi côngnhững công trình xây dựng lớn hiện nay vì vậy, cọc Barrette được du nhập vào nước

ta nhưng công nghệ này còn mới, hiện tại chưa có nhiều công ty xây dựng áp dụngđược công nghệ này

Thực chất là một loại cọc nhồi bê tông, nhưng khác cọc khoan nhồi về hìnhdạng tiết diện, và phương pháp tạo lỗ Được người pháp cải tiến từ cọc nhồi để tạo rasức chịu tải lớn với cùng một thể tích bê tông sử dụng, cọc Barette có sức chịu tải lớnhơn nhiều so với cọc nhồi (có thể lên hơn 1000T) nên dùng cho những công trình cótải trong dưới móng rất lớn Móng Barette thường sử dụng khi kết hợp làm tường vây

và thường dùng cho loại nhà có hai tầng hầm trở lên, cọc Barrette thường được sửdụng ngày càng nhiều , thể hiện tính tiện ích và vai trò quan trọng của nó

Xuất phát từ yêu cầu đó trong lần làm đồ án tốt nghiệp này em được giao

nhiệm vụ ‘‘Tính toán thiết kế hệ thống thủy lực cơ cấu đóng mở gầu đào thi công

cọc Barrette B1200 Thiết lập quy trình công nghệ thi công khoan cọc Barrette’’

Đây là đề tài khá mới mẻ và lần đầu tiên làm quen với công việc thiết kế, nêntrong quá trình tính toán thiết kế còn nhiều sai sót

Với sự cố gắng của bản thân và được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Bùi

Văn Trầm và thầy Phùng Công Dũng, em đã dần hoàn thiện đồ án tốt nghiệp đã

giao

Do đó rất mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của các thầy giáotrong bộ môn để hoàn thiện đồ án của mình và tích luỹ bổ sung kiến thức, kinhnghiệm cho bản thân

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn đã giúp em hoàn thành đồ án này !

Hà Nội, ngày 20 tháng 02 năm 2020

Sinh viên thực hiện

Trần Lập Trung

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ THI CÔNG CỌC

1.1 Giới thiệu chung.

Trong hoàn cảnh hiện nay, nhà cao tầng ra đời là một hệ quả tất yếu của việctăng dân số đô thị, thiếu đất xây dựng và giá đất cao Thể loại công trình này chophép có nhiều tầng hay nhiều không gian sử dụng hơn, tận dụng được mặt đất nghiềuhơn, chứa được nhiều người và hàng hoá hơn trong cùng một khu đất Nhà cao tầng

có thể được xem là “Cỗ máy tạo ra của cải” hoạt động trong nền kinh tế đô thị Tuynhiên không nên coi chúng một cách đơn giản là sự gia tăng không gian xây dựngtheo chiều cao trên một diện tích đất xây dựng hạn chế mà chúng có những yêu cầukhá nghiêm ngặt cần phải tuân thủ trong quá trình thiết kế và thi công Một bộ phậnhết sức quan trọng trong các công trình xây dựng nói chung và nhà cao tầng nói riêng

là móng công trình Một công trình bền vững, có độ ổn định cao, có thể sử dụng antoàn lâu dài phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng móng của công trình Cọc khoannhồi

là một trong những giải pháp móng được áp dụng khá phổ biến để xây dựng nhà caotầng trên thế giới và ở Việt Nam vào những năm gần đây, bởi cọc khoan nhồi đápứng được các đặc điểm riêng biệt của nhà cao tầng như :

- Tải trọng tập trung rất lớn ở chân các cột nhà

- Nhà cao tầng rất nhạy cảm với độ lún, đặc biệt là lún lệch, vì lún sẽ gây tácđộng rất lớn đến sự làm việc tổng thể của toàn bộ toà nhà

- Nhà cao tầng thường được xây dựng trong khu vực đông dân cư, mật độ nhà cósẵn khá dày Vì vậy vấn đề chống rung động và chống lún để đảm bảo an toàn chocác công trình lân cận là một đặc điểm phải đặc biệt lưu ý trong xây dựng loại nhànày

Ngoài những ưu điểm của cọc khoan nhồi là thoả mãn được các yêu cầu trên,thi công cọc khoan nhồi còn tránh được tiếng ồn quá mức, hơn nữa nếu sử dụngmóng Barrette (Một dạng đặc biệt của cọc khoan nhồi) làm các tầng hầm cho loại nhànày sẽ rất dễ dàng và có rất nhiều thuận lợi, công trình giảm được tải trọng do lấy đilớp đất các tầng hầm chiếm chỗ, mặt khác có tầng hầm thì nhà cao tầng sẽ tăng độ ổnđịnh khi chịu lực ngang, đồng thời công trình có thêm diện tích sử dụng

1

1.2 Những công trình sử dụng cọc Barrette ở Việt Nam.

Ở Việt Nam, từ năm 1990 đến nay đã có một số công trình nhà cao tầng cótầng hầm đã và đang được xây dựng:

- Trung tâm thương mại văn phòng, 04 Láng Hạ, Hà Nội: tường Barrette có 2tầng hầm

- Trung tâm thông tin: TTXVN, 79 Lý Thường Kiệt, Hà Nội: tường Barrette có

2 tầng hầm

- Tòa tháp đôi Vincom, 191 Bà Triệu, Hà Nội: tường Barrette, có 2 tầng hầm

Hình 1.1 Tòa tháp đôi Vincom

- Vietcombank Tower, 98 Trần Quang Khải, Hà Nội: tường Barrette, có haitầng hầm

- Trung tâm thông tin Hàng hải Quốc tế, Kim Liên, Hà Nội: tường bê tông baoquanh, hai tầng hầm

- Khách sạn Hoàn Kiếm Hà Nội, phố Phan Chu Trinh, Hà Nội: hai tầng hầm

- Nhà ở tiêu chuẩn cao kết hợp với văn phòng và dịch vụ, 25 Láng Hạ, Hà Nội:tường Barrette, có 2 tầng hầm

- Sunway Hotel, 19 Phạm Đình Hồ, Hà Nội: tường Barrette, có 2 tầng hầm

- Everfortune, 83 Lý Thường Kiệt, Hà Nội: tường Barrette, có 5 tầng hầm

- Kho bạc nhà nước Hà Nội, 32 Cát Linh, Hà Nội: tường Barrette, có 2 tầnghầm Tại thành phố Hồ Chí Minh có những công trình tiêu biểu sau:

- Tòa nhà công nghệ cao, thành phố Hồ Chí Minh: tường Barrette, có 1 tầnghầm

- Cao ốc văn phòng Phú Mỹ Hưng, thành phố Hồ Chí Minh: tường Barrette, có

2 tầng hầm

- Tháp Bitexco, thành phố Hồ Chí Minh: tường Barrette, có 2 tầng hầm

- Harbour View Tower, 35 Nguyễn Huệ, quận 1, thành phố Hồ Chí Minh:tường Barrette, có 2 tầng hầm

- Sài Gòn Centre, 65 Lê Lợi, quận 1, thành phố Hồ Chí Minh: tường Barrette,

có 3 tầng hầm

- Sun Way Tower, thành phố Hồ Chí Minh: tường Barrette, có 2 tầng hầm

- Trung tâm thương mại Quốc tế, 27 Lê Duẩn, thành phố Hồ Chí Minh: tườngBarrette, có 2 tầng hầm

- Tại Nha Trang cũng có công trình Khách sạn Phương Đông: tường Barrette,

có 3 tầng hầm

1.3 Các dạng cọc nhồi.

Những phụ lục này không phải những danh mục đầy đủ, nhưng là một hướng dẫn chính xác để nhận biết các loại máy khoan, máy ép cọc, đóng cọc khác nhau.kiểm tra tại chỗ

1.3.1 Máy khoan thăm dò, khảo sát địa chất nền đất

Thiết bị phục vụ khoan lỗ có đường kính nhỏ để lấy mẫu nghiên cứu từ đất, đá hoặc để lắp đặt ống hoặc để tiến hành

3

Hình 1.2 Máy khoan thăm dò, khảo sát địa

1.3.2 Các loại máy khoan cọc nhồi và đầu khoan.

Hình 1.6 Máy khoan cọc

nhồi chuyên dụng với cơ

cấu xoay hạ ống vách.

Hình 1.7 Máy khoan cọc

nhồi bán chuyên dụng với

cơ cấu xoay hạ ống vách

và cơ cấu khoan xoay đập

1.3.3 Các loại máy thi công tường trong đất và cơ cấu công tác.

Hình 1.12 Máy thi công thủy lực và rơi

tự do

Hình 1.13 Gầu ngoạm được treo tự do

trên cáp hoặc được dẫn theo một dẫn hướng, đóng mở gầu bằng xilanh thủy

lực hoặc bằng cáp

1.3.4 Máy đóng cọc và các loại búa đóng cọc

cọc di chuyển trên ray

Hình 1.19 Búa Diesel Hình 1.20 Búa thủy lực Hình 1.21 Búa rung

7

1.4 Các phương pháp thi công cọc khoan nhồi :

a Cọc nhồi mở rộng đáy : Cọc có hình trụ khoan bình thường nhưng khi gần

đến đáy thì dùng gầu đặc biệt để mở rộng đáy hố khoan, cũng có thể sử dụng mộtlượng nhỏ thuốc nổ để mở rộng đáy Người ta cũng có thể mở rộng nhiều đợt bằngkhoan hoặc thuốc nổ trên suốt chiều dài thân cọc Cọc được mở rộng đáy và cọc được

mở rộng nhiều đợt ở thân cọc sẽ tăng sức chịu tải hơn nhiều so với cọc thông thường

b Cọc Barrette : Đây là một loại cọc nhồi có tiết diện hình chữ nhật, chữ

L,chữ I, chữ H thực chất là những bức tường sâu trong đất bằng bê tông cốt thép Cọcnày có sức chịu tải rất lớn tối đa đến 6000T và rất ưu việt khi xây dựng những nhà cónhiều tầng hầm vì nó là tường cừ chống sập lở quanh nhà, vừa là tường cừ chốngnước cho các tầng hầm

Trên thế giới có rất nhiều thiết bị và công nghệ thi công cọc khoan nhồi nhưng

có 2 nguyên lí được sử dụng trong tất cả các phương pháp thi công là :

- Cọc khoan nhồi có sử dụng ống vách

- Cọc khoan nhồi không dùng ống vách

1.5 Những sự cố thường gặp khi thi công cọc Barrette.

c Sự cố khi khoan, hạ lồng ống thép:

+ Sập thành hố khoan.

+ Cọc ngoạm xiên do gặp phải đá mồ côi.

+ Kẹt bộ dụng cụ ngoạm (cần ngoạm, gầu ngoạm).

+ Nước vào trong ống dẫn.

+ Kẹt ống casing sau khi đổ bê tông đến cao trình thiết kế.

e Sự cố do thiết bị ngoạm:

+ Rơi gầu ngoạm.

+ Đứt cáp cần ngoạm.

g Sự cố do con người:

+ Không tuân thủ những quy trình kỹ thuật: có thể dẫn đến hỏng máy móc thiết

bị, sai tim cọc, chất lượng cọc không đạt yêu cầu

+ Quá trình thi công không liên tục:

Mang lại hậu quả đào xong phải chờ quá lâu dẫn đến bentonite bị phân rã sập thành hố đào

Gián đoạn do cấp bê tông chậm dẫn đến tắc ống đổ, chất lượng bê tông không đạt

Kết luận: Các khả năng gây sự cố:

- Sự cố do địa chất phức tạp sẽ gây ra hiện tượng sập thành hố đào, sẽ làm mất nước dung dịch Bentonite hoặc là dung dịch SuperMud

- Sự cố do kỹ thuật thi công: Khi thi công sập thành hố đào, kẹt bộ dụng cụngoạm (gầu ngoạm), lồng thép bị trồi lên hoặc rơi lồng thép

- Sự cố khi ta đổ bê tông cọc: Quá trình thi công đổ bê tông làm tắc ống đổ, kẹtống, hiện tượng nước vào trong ống,…

9

1.6 Một số khuyết tật trong cọc Barrette

a.Khuyết tật ở mũi cọc.

Những khuyết tật ở mũi cọc thường rất hay xảy ra do bùn khoan lắng đọng ởđáy hố khoan và đất dưới mũi bị xáo động và bị dẻo nhão do bentonite hấp phụ.Khuyết tật này rất nghiêm trọng đối với cọc được thiết kế làm việc có sự tham giachịu lực của sức kháng mũi cọc, nhất là cọc có mở rộng chân và có thể đưa tới giảmcường độ nội tại của bê tông mũi cọc hoặc giảm khả năng chịu lực do độ lún nghiêmtrọng gây ra Những khuyết tật này có thể là

* Bê tông mũi cọc xốp ( sũng nước hoặc lẫn nhiều bùn khoan) làm giảm chất lượng bê tông tại mũi cọc

* Giảm sức kháng mũi cọc: do sự tiếp xúc của mũi cọc với đất nền chịu lực bị gián tiếp bởi lớp bùn lắng đọng ở đáy hố khoan hoặc do sự thay đổi thành phần của đất dưới mũi cọc ( bị dẻo nhão do bentonite hấp phụ vào)

b Khuyết tật ở thân cọc.

Những khuyết tật ở thân cọc chủ yếu là tính không liên tục của thân cọc như:

Thân cọc phình ra hoặc dạng rễ cây ( làm khối lượng bê tông đúc cọc tăng rất nhiều

so với khối lượng bê tông tính toán theo lý thuyết ) do sự cố sập thành vách hố đào, hoặc do từ biến của lớp đất yếu dưới tác dụng đẩy của bê tông tươi

Thân cọc bị co thắt lại ( làm khối lượng bê tông đúc cọc giảm rất nhiều so vớikhối lượng bê tông tính toán theo lý thuyết) do sự đẩy ngang của đất

Có hang hốc, rỗ tổ ong trong thân cọc (làm giảm khả năng chịu tải của cọc theovật liệu) do sự lưu thông của nước ngầm làm trôi cục bộ bê tông tươi, hoặc do bêtông không đủ độ sụt cần thiết

Bê tông thân cọc bị đứt đoạn bởi thấu kính đất nằm ngang hoặc lẫn bùn đất, lẫnvữa bentonite trong thân cọc do có sự cố sập thành vách trong lúc đổ bê tông, hoặc donhấc ống đổ bê tông lên quá cao

Thân cọc tiếp xúc gián tiếp với đất vách bởi lớp áo sét nhão nhớt

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 2.1 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế.

Thiết bị thi công cọc barrette và tường trong đất được lắp trên máy cơ sở là cầntrục bánh xích tự hành Máy tạo hố hoạt động theo nguyên lý gầu ngoạm, hố đào cótiết diện hình chữ nhật Máy được thiết kế để làm việc ở các loại đất đá mềm, đất sét,đất cát, đất pha cát, bùn…

Bộ phận công tác chính của thiết bị là gầu ngoạm Nguyên lý hoạt động của nótương tự như gầu ngoạm trên máy làm đất Lực cắt đất của gầu được truyền từ xilanhthủy lực đóng mở gầu và lực ấn gầu vào sâu trong đất nhờ trọng lượng bản thân các

bộ phận công tác : cần công tác, xilanh thủy lực, đầu đỡ, má dẫn hướng, gầu ngoạm.Sau đây sẽ giới thiệu một loại thiết bị thi công cọc barrette và tường trong đất thườnggặp: (Hình 2.1)

2.1.1 Sơ đồ thiết bị công tác:

Hình 2.1 Sơ đồ thiết bị thi công cọc barrette.

1- Gầu ngoạm 2- Thanh đẩy đóng mở gầu 3- Xe con dẫn hướng 4- Xilanh thủy lực 5- Má dẫn hướng 6- Ống dẫn thủy lực 7- Tang cuốn ống dẫn thủy lực 8-

Cơ cấu quay cần công tác 9- Cơ cấu treo thiết bị công tác 10- Xilanh thủy lực đẩy cần 11- Cáp cấu nâng cấp, 12- Cáp nâng cần 13-Thanh giằng cần, 14- Tang cuốn cáp nâng cơ cấu công tác 15- Tang cuốn cáp nâng cần, 16- Cần cẩu bánh xích 17- Puly đổi hướng cáp 18- Cần công tác 19-.Hộp cần dẫn hướng.

13

Nguyên lý làm việc:

Chu kì làm việc của thiết bị được chia thành 2 giai đoạn:

+ Giai đoạn đào và tích đất

+ Giai đoạn nâng gầu lên khỏi mặt đất và xả

Khi đào đất, gầu được hạ xuống vị trí cần đào, xilanh thủy lực sẽ được điềukhiển cho gầu mở ra thông qua thanh đẩy Gầu tiến hành cắm sâu vào đất nhờ trọnglượng bản thân các bộ phận công tác Khi gầu đã cắm sâu vào đất, xilanh thủy lực sẽđẩy gầu thực hiện quá trình cắt đất thông qua thanh đẩy Má gầu đi sâu vào tronglòng đất, đến khi má đi hết quãng đường thì gầu đầy đất Nếu chưa đầy đất thì tiếnhành lại các bước trên cho đến khi gầu đầy đất

Giai đoạn tiếp theo được bắt đầu khi gầu đã đầy đất thì cụm công tác sẽ đượcnâng lên và xả đất ra ngoài móng đào, kết thúc một chu kì đào đất

2.1.2 Lựa chọn phương án thiết kế.

Để thiết kế thiết bị thi công cọc barrette và tường trong đất, công việc đầu tiên

là phải lựa chọn lấy một phương án thiết kế phù hợp nhất với yêu cầu đặt ra Thôngthường đối với thiết bị thi công cọc barrette và tường trong đất có rất nhiều phương

án thiết kế ở từng cơ cấu khác nhau Sau đây ta sẽ lần lượt xét từng cơ cấu

2.1.3 Chọn phương án đóng mở gầu:

Gầu sử dụng trong thiết bị thi công cọc barrette có thể có các phương án đóng

mở gầu sau

5 6

4

Hình 2.2 Đóng mở gầu bằng cáp.

1- Gầu ngoạm 2- Đầu đỡ dưới 3- Thanh đẩy.

4- Cáp nâng 5- Đầu đỡ trên 6- Má dẫn hướng.

Ưu điểm:

- Dùng cáp nên dễ chế tạo, sửa chữa, thay thế

- Rẻ tiền, cấu tạo đơn giản

b Đóng mở gầu bằng truyền động bánh răng - thanh răng: (Hình 2.3)

5 4 3 2 1

Hình 2.3 Đóng mở gầu bằng truyền động bánh răng - thanh răng

1- Gầu ngoạm 2- Bánh răng 3- Thanh răng.

4- Má dẫn hướng 5- Nguồn động lực đóng mở gầu.

Trường hợp này có cấu tạo tương tự như đóng mở gầu bằng palăng cáp nhưnglực đóng mở gầu là lực tác dụng giữa bánh răng và thanh răng

Ưu điểm:

- Giá thành rẻ, dễ điều khiển

- Lực đóng mở gầu lớn do lực tác dụng của bánh răng thanh răng

- Tốc độ đóng mở gầu của hai má đều

c Đóng mở gầu bằng hai xilanh thủy lực: (Hình 2.4)

Hai xilanh thủy lực sẽ tác dụng hai lực đẩy vào 2 má gầu tạo ra chuyển động đóng

mở gầu

1

2 3

Hình 2.4 Đóng mở gầu bằng 2 xilanh thủy lực.

1- Gầu ngoạm 2- Má dẫn hướng 3- Xilanh thủy lực.

Ưu điểm:

- Lực đóng mở gầu lớn do đóng mở cưỡng bức bằng hai xilanh thủy lực

- Có thể cắt đất ở cấp cao hơn các phương án trên, làm việc êm hơn và dễ điềukhiển hơn

- Sử dụng hai xilanh nên xilanh có đường kính nhỏ hơn, dễ kiếm hơn

- Năng suất cao hơn

Nhược điểm:

- Giá thành cao, khó sửa chưa

- Đóng mở gầu bằng hai xilanh riêng biệt nên có thể hai má gầu đóng mởkhông đều dẫn đến năng suất giảm

17

d Đóng mở gầu bằng một xilanh thủy lực: (Hình 2.5)

Tương tự như trường hợp dùng 2 xilanh đóng mở gầu Khác so với phương ándùng 2 xilanh là tại vị trí 2 xilanh ta thay bằng 2 thanh đẩy Hai thanh đẩy này đượcgắn 1 đầu vào một xe con dẫn hướng Tạo lực đẩy cho 2 thanh đẩy này bằng 1 xilanhlắp một đầu vào xe con dẫn hướng, một đầu cố định vào cụm dẫn hướng

4

2 3

1 5

Hình 2.5 Đóng mở gầu bằng 1 xilanh thủy lực.

1- Gầu ngoạm 2- Thanh đẩy đóng mở gầu.

3- Xe con dẫn hướng xilanh thủy lực.

4- Xilanh thủy lực 5- Má dẫn hướng.

Chọn phương án đóng mở gầu bằng một xilanh vì phương án này có năng suấtcao, dễ sử dụng và ở Việt Nam hiện nay xilanh thủy lực cũng tương đối dễ kếm.

2.1.4 Chọn phương án treo cơ cấu công tác:

Để treo cơ cấu công tác chính trong thiết bị thi công cọc barrette vào cần trục

cơ sở người ta thường dùng 2 phương án sau Ta sẽ lần lượt xem xét ưu nhược điểmcủa từng phương án

a Phương án treo cơ cấu công tác trên cáp (Hình 2.6 )

Toàn bộ thiết bị công tác chính được treo trên một sợi cáp lớn vào vị trí củacụm dẫn hướng Cáp này được nâng hạ bằng một cơ cấu nâng đặt trên máy cơ sở.Ống dẫn thủy lực cho xilanh đóng mở gầu được cuốn vào tang treo trên cần của máy

cơ sở

Sơ đồ cấu tạo:

1- Gầu ngoạm 2- Thanh đẩy đóng mở gầu 3- Xe con dẫn hướng cho xilanh thủy lực 4- Xilanh thủy lực 5- Má dẫn hướng 6- Ống dẫn thủy lực 7- Cáp treo cơ cấu công tác 8- Tang cuốn ống dẫn thủy lực 9- Hệ puly nối với máy cơ sở 10- Cáp nâng cơ cấu công tác 11- Cáp nâng cần 12- Hệ thanh giằng cần 13- Tang cuốn cáp

nâng cơ cấu công tác 14- Tang cuốn cáp nâng cần 15- Cần cẩu xích

1

5

2 3 4

Sơ đồ cấu tạo:

Hình 2.7 Phương án có bộ phận dẫn hướng cho cơ cấu công tác.

19

10

12 11

17 16

15 14

13

9

18

8 7 6 5 4

2 3

1

14- Cáp nâng cơ cấu công tác.15- Cáp nâng cần.16- Thanh giằng cần.17- Tang cuốn cáp nâng cơ cấu công tác.18- Tang cuốn cáp nâng cần.19- cần cẩu xích.

+ Cấu tạo phức tạp, lắp đặt khó khăn hơn

+ Máy cơ sở cần có tải trọng nâng lớn hơn

+ Giá thành cao hơn, điều khiển phức tạp hơn

Từ việc phân tích ưu, nhược điểm của các phương án treo cơ cấu công tác ởtrên, ta chọn phương án có bộ dẫn hướng vì có năng suất cao và làm việc tin cậy hơn

2.1.5 Chọn phương án dẫn động thiết bị:

Trong quá trính làm việc, cần cung cấp năng lượng cho thiết bị để thực hiệncác công việc sau:

- Đóng mở gầu, thực hiện quá trình cắt đất

- Nâng hạ thiết bị công tác chính

- Thay đổi tầm với của cần trục

- Quay cơ cấu công tác chính

- Đẩy cơ cấu công tác chính di chuyển ra, vào bằng xilanh thủy lực

Để cung cấp năng lượng cho thiết bị làm việc người ta thường sử dụng cácphương án dẫn động sau

a Phương án dẫn động chung:

Năng lượng dùng để đóng mở gầu, cắt đất; nâng hạ thiết bị công tác chính,thay đổi tầm với của cần trục, quay cơ cấu công tác chính, đẩy cơ cấu công tác chínhđều được lấy ra từ máy cơ sở

Ưu điểm:

Không cần dùng thêm động cơ nên gọn nhẹ, rẻ tiền

Nhược điểm:

21

- Cần phải có cần cẩu xích lớn để cung cấp thêm năng lượng trong quá trình cắtđất nên thường có công suất làm việc không lớn.

- Sửa chữa, thay thế phức tạp, tốn kém

b Phương án dẫn động riêng:

Chỉ sử dụng máy cơ sở để nâng hạ cần, nâng hạ thiết bị công tác chính Nănglượng cho quá trình cắt đất và điều chỉnh cơ cấu công tác chính được lấy từ những hệthủy lực riêng

Ưu điểm:

- Cơ cấu cắt đất riêng rẽ hoàn toàn nên chủ động được công suất cắt đất

- Sửa chữa đơn giản, thay thế dễ dàng

Nhược điểm:

- Dùng thêm động cơ nên giá thành cao hơn

- Cần bố trí thêm thiết bị trên cần cẩu

Chọn phương án dẫn động riêng do có năng suất cao và dễ sửa chữa, thay thế

Kết luận:

Sau khi xem xét kĩ các phương án đặt ra, em lựa chọn phương án đóng mở gầubằng một xilanh thủy lực; có dùng bộ dẫn hướng cho thiết bị công tác và dẫn độngđóng mở gầu, điều chỉnh cơ cấu công tác chính bằng nguồn năng lượng riêng cungcấp thêm do có năng suất cao hơn và làm việc chính xác, tin cậy hơn

2.2 Tính toán thiết kế hệ thống thủy lực đóng mở gầu Barrette.

2.2.1 Sơ đồ hệ thống thủy lực của bộ công tác.

Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý dẫn động bằng 1 xylanh thuỷ lực

1- Thùng dầu 2-Lọc dầu đường cấp 3- Bơm thủy lực 4- Đồng hồ đo áp 5- Van phân phối 4 cửa 3 vị trí 6-Van phân phối 2 cửa 2 vị trí.7- Van 1 chiều 8- van

an toàn thứ cấp 9-Tang cuốn ống thủy lực 10- Động cơ thủy lực 11-Xy lanh đóng

mở gầu đào 12- Van an toàn 13- Bộ làm mát dầu thủy lực 14- Van an toàn có điều chỉnh

2.3 Thông số cơ bản của gầu:

Gầu xúc dùng trong thiết bị thi công cọc barrette là gầu ngoạm Về cơ bản nócũng giống như gầu ngoạm dùng trong máy nâng để bốc dỡ vật liệu nên ta cũng cóthể dùng một số công thức kinh nghiệm như trong gầu ngoạm máy nâng để tính cácthông số của gầu xúc

23

60





Số liệu ban đầu:

- Chiều rộng của cọc: Lmax = 1200 mm = 1,2 (m)

Theo kinh nghiệm thường lấy kích thước bao của gầu mỗi chiều nhỏ hơn kíchthước cọc 40 mm

Như vậy, kích thước gầu sẽ là:

- Chiều rộng gầu : B = 1180 (mm) = 1,18 (m)

- Độ mở lớn nhất của gầu : Lmax = 1200 (mm) = 1,2 (m)

Sai số này là rất nhỏ, trong phạm vi có thể chấp nhận được.

25

60





2.3.2 Dung tích danh nghĩa của gầu: (V0)

Dung tích danh nghĩa của gầu được xác định dựa vào công thức kinh nghiệmtrong {TL1} :

23,1L.B

Vh

h.L.B

Vậy mỗi chu kì làm việc, gầu đào được một hố sâu 0,411 (m)

2.3.3 Bán kính uốn cong của đáy gầu: R

Sử dụng công thức kinh nghiệm trong {TL 1 }:

22000 3





2.3.5 Trọng lượng hai má gầu:

Sử dụng công thức kinh nghiệm trong {TL 1}:

Xét cân bằng má gầu trái: ( Hình 2.10)

Trong đó:

P : lực dồn đất vào gầu khi cắt đất

Gg : trọng lượng gầu

F : lực đẩy của thanh đẩy

Gv : trọng lượng của đất trong gầu

Fms: lực ma sát của gầu với thành hố đào.(Vì lực này rất nhỏ so với các thànhphần lực phía trên nên khi tính toán ta bỏ qua lực này).

Hình 2.10 Lực tác dụng lên má gầu trái.

Khi lực F của thanh đẩy bằng không thì coi như P1 = 0

Lực cản cắt lớn nhất khi góc mở của má gầu

Lực cản cắt P1 được phân tích thành 2 thành phần là P11 và P12 (Hình 2.10)

Lực cản cắt lớn nhất được tính theo công thức sau:

2 12

2 11

B : chiều dài lưỡi cắt (bằng chiều rộng của gầu) B = 1.18 (m)

: chiều dày phoi đất (chiều dày lưỡi dao cắt),= 20 (mm) = 0,02 (m)

’: Lực cản trượt ban đầu của vật liệu

a ' Kích thước trung bình của hạt vật liệu xác định bằng thực nghiệm (mm) và có thể lấy như sau: