Tài liệu Chương 4. Máy đóng cọc pptx

CHƯƠNG IV MÁY ĐÓNG CỌC 4.1 Khái niệm chung về máy đóng cọc Do cấu tạo của nền đất không đồng nhất và khả năng chịu áp lực nhỏ, vì vậy trong công tác xây dựng,.... Để đóng cọc vào nền đất

CHƯƠNG IV MÁY ĐÓNG CỌC

4.1 Khái niệm chung về máy đóng cọc

Do cấu tạo của nền đất không đồng nhất và khả năng chịu áp lực nhỏ, vì vậy trong công tác xây dựng, thường phải xử lý móng Chi phí cho việc xử lý móng chiếm một tỷ lệ khá lớn so với tổng giá trị của công trình Một trong những biện pháp xử lý móng vừa kinh tế vừa đảm bảo chất lượng công trình là phương pháp đóng cọc

Để đóng cọc vào nền đất có thể dùng các phương pháp: va đập( lực xung kích) trong đó cá các loại như búa hơi, búa rơi, búa điêzen; máy đóng cọc bằng phương pháp rung động( búa rung) trong đó có loại rung tần số thấp( nối cứng), tần số cao( nối mềm); loại va rung và búa đóng cọc thuỷ lực Nếu phân loại theo khả năng di chuyển ta có các loại máy đóng cọc di chuyển trên ray; máy đóng cọc di chuyển bằng xích; máy đóng cọc di chuyển bằng phao( thi công móng cầu)

Máy đóng cọc thường có 3 phần chính: máy cơ sở, giá búa và đầu búa

Cấu tạo chung máy đóng cọc đặt trên rây: 1- khung dưới;2-bánh sắt;

sơ đồ cấu tạo chung máy đóng cọc di chuyển bằng bánh xích 1- máy cơ sở; 2- thanh giằng ngang; 3- giá dẫn hướng;

4- đầu búa; 5- thanh giằng xiêng

a) Máy cơ sở: thường dùng máy cần trục xích, máy xúc một gầu, máy kéo

b) Giá búa: gồm một thanh dẫn hướng cho đầu búa trong quá trình đóng cọc; thanh giằng xiêng và thanh giằng ngang, thanh này có thể điều khiển góc nghiêng của giá( về phía trước hay về phía sau), thường khoảng 50 khi cần đóng cọc xiên Để điều chỉnh được có thể dùng tăng đơ hoặc xi lanh thuỷ lực

c) Đầu búa: là bộ phận trực tiếp gây ra lực đóng cọc Hiện nay có các loại đầu búa: búa rơi, búa hơi nước, búa điêzen, búa rung, búa thuỷ lực

- Búa rơi có kết cấu đơn giản, dùng một vật năng nâng lên ở một độ cao nào đó ròi thả xuống để đóng cọc Loại này cho năng suất thấp

- Búa hơi nước có tầng số giao động cao, 200 đến 300 lần/phút có khi tới 500 lần/phút; cọc đóng không bị vở song có nhược điểm là thiết bị đi theo quá cồng kềnh nên hiện nay ít dùng

- Búa điêzen, búa rung, búa thuỷ lực: cả ba đều có ưu điểm gọn nhẹ, cơ động, độc lập, hiệu quả đóng cọc cao Do đó các loại búa này hiện nay đang được sử dụng rộng rãi trong công tác đóng cọc

4.2 Búa máy hơi nước: chạy bằng hơi nước Nó gồm phần chầy, tức phần chuyển động lên xuống, tao ra lực xung kích lên đầu cọc; phần bất động tức vỏ bệ búa, đảm bảo hướng chuyển động cho phần chầy; phần mũ cọc chịu trực tếp lực xung kích cảu phần chầy

Có hai loại búa hơi nước: loại búa tác dụng đơn và tác dụng kép

a,b- búa hơi đơn động; c,d) búa hơi song động 1- mũi cọc; 2- van hơi;3- pit tông bất động;

4- xy lanh chày; 5- pit tông chầy;6- xy lanh a) Búa hơi đơn động: loại búa điều khiển van hơi bằng tay hay tự

Trọng lượng phầng chầy : 1 - 6 tấn

Chiều cao nâng chầy : 0.9 - 1.5m

Aïp suất hơi nước : 6 - 8 atm

Số nhát đóng : 10 - 30 nhát/phút

Ưu điểm:

- Cấu tạo đơn giản chuyển động lên xuống ổn định

- Trọng lượng hữu ích chiếm 70% trọng lượng búa

Khuyết điểm:

- Số nhát đóng trong một phút nhỏ, cả khi van hơi được điều chỉnh tự động( 50 nhát/phút) nên năng suất đóng cọc thấp

- Ôúng cao su dẫn hơi chuyển động theo búa nên chóng hư hỏng b) Búa hơi song động

Trọng lượng phần chầy : 200 - 2200 kg

Số nhát đóng : 120 - 300 nhát/phút

Ưu điểm:

- Số nhát đóng khá lớn, do van hơi được điều khiển tự động

- Có thể thay đổi xung lực đóng cọc

Khuyết điểm:

- Trọng lượng hứu ích chiếm khoảng 20-30% trọng lượng búa

- Khuyết điểm chung của các loại búa hơi là cần có thiết bị nồi hơi hay máy nén khí, như vậy máy cồng kềnh, di chuyển khó khăn

4.3 Búa Điêzen( búa nổ): Nguyên lý làm việc của búa đống cọc điêzen là dựa trên nguyên lý làm việc của động cơ điêzen Phần chầy của búa khi rơi xuống, nén ép không khí trong xi lanh, đồng thời làm tăng nhiệt độ của không khí đó đến độ làm bốc cháy nhiên liệu Lúc đó nhiên liệu được phun vào xy lanh và bị cháy nổ, phần chầy bị đẩy tung lên cao Sau đó chầy rơi xuống bằng trọng lượng bản thân, đập lên đầu cọc, đồng thời tiếp tục nén không khí

Ưu điểm:

- Trọng lượng chết( phần xi lanh) nhỏ

- Gọn nhẹ hơn búa hơi, búa thuỷ lực, vận chuyển dể dàng

- Tiêu ít tốn nhiên liệu rẻ tiền

Khuyết điểm:

- Năng lượng hữu ích nhỏ

- Búa hay bị câm( không nổ được)

- Tần số nhát búa thấp( 50-70nhát/phút) nhỏ thua búa hơi song động

- Trọng lượng phần chầy của búa điêzen cột ống 500-1000kg, có thể đóng được các loại cọc BTCT nặng tới 13 tấn, dài 25m

Búa đóng cọc điêzen a)loại hai cọc dẫn; b) loại ống dẫn

Búa điêzen ống dẫn và trình tự hoạt động; 1-dây tời;2-bệ búa;3-xy lanh búa nổ;4- ống thoát và hút khí;5- bình dầu;6-dụng cụ nâng pit tông chầy để khởi động;8- xy lanh dẫn hướng;9- pit tông chầy;10-chốt

cá;11-bơm dầu 4.4 Búa rung: Nguyên lý làm việc của búa rung là lợi dụng lực rây rung do trục lệch tâm hay đĩa lệch tâm sinh ra để truyền vào cọc Trong quá trình làm việc cọc luôn rung động nên giảm được lực ma sát giữa cọc vầ đất làm cho cọc xuống nhanh hơn

Búa rung có kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ, có tính cơ động cao, làm việc tin cậy, dể điều khiển, cọc không bị vở như các loại búa

va đập, nên giá thành hạ 2- 3 lần so với búa khác Tuy nhiên có nhược điểm là trong quá trình làm việc lực gây rung làm ảnh hưởng tới các công trình lân cận và ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ của động cơ

Búa rung có loại nối cứng(tầng số thấp 300-500lần/phút), loại nối mềm( tần số cao 700-1500 lần/phút) và loại va rung

a) Búa rung có tầng số thấp;b) búa va rung có tầng số cao 1- động cơ điện;2- bánh răng truyền lực trung gian;3- hệ bánh răng đồng bộ;4- bánh tâm sai;5- mũ cọc;6- cọc;7- hệ bánh răng truyền lực;8- tấm gia trọng;9- lò so giảm rung c)Búa va đập 1- bộ phận tạo va đập;2- bánh tâm sai;3-đế búa;4- bệ;5- lo xo;6- mũ

cọc

4.5 Búa đóng cọc thuỷ lực: làm việc dưới tác dụng của chấït lỏng công tác có áp suất cao 10-16Mpa( 100-160kg/cm2) Búa đóng cọc thuỷ lực phải có thiết bị nén để tạo áp suất cho chất lỏng công tác Các búa thuỷ lực có thể đạt đến năng lượng va đập 3.5-120 KJ và số lần va đập 50-170 lần/phút, khối lượng đầu búa 210-7500 kg Loại búa này khi làm việc không gây ô nhiểm môi trường, dể khởi động ngay cả khi làm việc trên nền đất yếu

Búa đoúng cọc thuỷ lực có hai loại búa đơn động và búa song động Trong loại đơn động chất lỏng chỉ nâng đầu búa lên rồi cho rơi tự do; loại búa song động chất lỏng làm cả hai nhiệm vụ: nâng đầu búa lên cao và đẩy cho rơi có gia tốc

Sơ đồ búa thuỷ lực song động 1- đế búa;2- thân búa;3- đầu búa;4- cán pit tông;5- khoang dưới pit

tông;6- pit tông;7- van một chiều;8- van phân phối;

9- khoang treên pit tông; I- ống vào; II- ống ra

4.6 Công suất của búa máy: công suất của búa máy phụ thuộc rất nhiều vào số năng lượng chi phí cho một chu kỳ đóng cọc, phụ thuộc vào số lần va đập trong một đơn vị thời gian

4.6.1 Công suất búa hơi

Nếu gọi n là số lần va đập của búa trong một phút và A là công tiêu hao cho một lần đóng cọc thì trong một giây công suất tiêu hao để đóng cọc sẽ là: P =

75 60

.n

Trong đó:

a) Với búa hơi tác dụng đơn thì

Năng lượng va đập được xác định

A = Q H k (KGcm) Trong đó: Q- trọng lượng phần va đập của búa (KG)

H- chiều cao rơi (m) k- hệ số tính đến sự mất mát do ma sát trong

cơ cấu của búa( thường lấy k= 0.9)

b) Với búa tác dụng kép

Năng lượng va đập được xác định

A = Q H k + p ω H (KGcm) Trong đó: H- hành trình của pit tông (cm)

ω- diện tích làm việc của pit tông (cm2) p- áp lực hơi(khôngkhí) trong xi lanh búa (KG/cm2)

Q- trọng lượng va đập của búa (KG) k- hệ số ma sát ( k= 0.9)

Chú ý rằng chiều cao lớn nhất Hmax trong điều kiện cho phép thì phụ thuộc vào độ bền của cọc, xác định theo công thức

Hmax=

Q E

l F

2

.

2

Trong đó: σ- giới hạn bền của cọc

l- chiều dài cọc (m) F- diện tích tiết diện ngang của cọc( m2) E- môđun đàn hồi của vật liệu cọc( KG/cm2) Q- trọng lượng phần rơi của búa ( KG)

4.6.2 Công suất của búa điêzen

P =

1000 60

.n

Trong đó : A- năng lượng rơi của búa (N.m)

n- số lần rơi của búa trong một phút (lần/phút)

4.6.3 Công suất búa rung

P =

1000 60

.

n

pγ ( KW) Trong đó: p- lực rây rung (N)

p =

g

G e ω2

γ- biên độ rung (m) n- vận tốc quay của trục lệch tâm ( vòng/phút) G- trọng lượng khối lệch tâm (N)

g- gia tốc trọng trường

e- độ lệch tâm (m)