Chương 3 MÁY LÀM ĐẤT

Trong thi công các công trình cầu đường, sân bay, bến cảng, thủy lợi, thủy điện v.v, hạng mục thi công có khối lượng lớn nhất là công tác làm đất. Trong các công trình đó, đất là đối tượng được xử lý với những phương pháp và mục đích khác nhau, nhưng tóm lại bao gồm mấy khâu sau: Đào, vận chuyển, đắp, san bằng và đầm lèn. Khối lượng đất trong các công trình là khá lớn.

Ví dụ: 1 km đường sắt cần phải làm 10.000 ÷ 50.000 m3 đất, tùy theo nó đi qua vùng đồng bằng, đồi núi hay nơi hiểm trở;

1 km đường ôtô cần phải làm 10.000 ÷ 20.000 m3 đất. Trong công trình giao thông, khối lượng công tác đất so với tổng khối lượng công trình có thể chiếm tới 50%. 1

3.1. CÔNG TÁC LÀM ĐẤT VÀ PHÂN LOẠI MÁY LÀM ĐẤT 3.1.1. Công tác làm đất

Cơ giới hóa công tác đất thường thực hiện bằng các hình thức sau: - Máy và thiết bị làm đất (máy ủi, máy đào, máy cạp, máy san). - Máy thủy lực (súng bắn nước vào đất, máy bơm hút). - Chất nổ. - Dòng điện cao tần. Trên thế giới, cơ giới hóa công tác đất chiếm khoảng từ 80 ÷ 85 % bằng máy làm đất, hình thức thủy lực chiếm 7÷ 8%, và dùng chất nổ chỉ 1÷ 3%.

2

Máy làm đất

Máy ủi

Máy ủi

Máy san

Máy san

3

Máy đào

4

Máy cạp

Máy đào

Máy đào

5

Máy đầm (máy lu bánh cứng)

6

Máy đầm chân cừu

Máy đầm bàn

Máy đầm cóc

Máy đầm chân cừu

Máy đầm bánh lốp

7

Máy ủi, máy san có lắp bộ công tác xới đất

8

3.1.2. Phân loại máy làm đất

Máy làm đất bao gồm nhiều kiểu, nhiều chủng loại khác nhau. Trong trường hợp tổng quát, máy làm đất thường được phân loại theo từng chủng loại trên cơ sở công dụng chung của chúng. Theo đó, ta có các chủng loại máy tiêu biểu như: Máy làm công tác chuẩn bị, máy đào - vận chuyển đất, máy đào, máy và thiết bị đầm lèn v.v.

Chi tiết hơn, các máy làm đất thường được phân loại theo các nhóm máy có cùng đặc điểm cấu tạo của bộ công tác hoặc công dụng cụ thể: Ví dụ: Từ chủng loại máy đào - vận chuyển đất ta có các máy cụ thể như máy ủi, máy san, máy cạp; Từ chủng loại máy làm công tác chuẩn bị ta có các loại máy như máy xới, máy dọn cây v.v. Toàn bộ cách phân loại các chủng loại và các nhóm máy làm đất được mô tả bởi hình dưới đây:

9

10

Phân loại máy làm đất

BÀI 1 - MÁY ỦI

Máy ủi

là máy chủ đạo trong nhóm máy đào và vận chuyển đất, được sử dụng có hiệu quả để làm các công việc sau:

+Đàovàvậnchuyểnđấttrongcựli100m,tốtnhấtở

cựli1070mvớicácnhómđấtcấpI,II,III.

+Lấphào,hốvàsanbằngnềnmóngcôngtrình; +Đàovàđắpnềncaotới2m; +ủihoặcsanrảivậtliệunhưđádăm,cát,sỏi; +Khicóbộcôngtácxớithìtrởthànhmáyxới. Ngoài ra, máy ủi còn có thể làm các công việc như làm công tác chuẩn bị, bào cỏ, hạ cây có đường kính nhỏ, kéo máy khác trên công trường…

11

1. Công dụng:

2. Phân loại:

- Theo công suất và lực kéo danh nghĩa máy ủi được chia thành: + rất nặng (công suất trên 300 mã lực, lực kéo trên 30T), + nặng (công suất 150300 mã lực, lực kéo 2030T), + trung bình (công suất 75 150 mã lực, lực kéo 13,520T), + nhẹ (công suất 3575 mã lực, lực kéo 2,513,5T) + rất nhẹ (công suất tới 35 mã lực; lực kéo tới 2,5T) - Theo kiểu điều khiển nâng hạ lưỡi ủi có: máy ủi điều khiển bằng cơ học - cáp;

máy ủi điều khiển bằng thuỷ lực.

- Theo thiết bị di chuyển máy ủi được chia thành: máy ủi di chuyển bánh xích và

máy ủi di chuyển bánh lốp.

- Theo cấu tạo của bộ công tác ủi: máy ủi được chia thành máy ủi thường và

máy ủi vạn năng.

Hiện nay máy ủi điều khiển bằng thuỷ lực được sử dụng phổ biến vì có những ưu

điểm sau:

+ Trọng lượng bộ công tác nhỏ hơn do lưỡi ủi được ấn xuống nền nhờ lực đẩy

của xi lanh.

+ Điều khiển chính xác, nhẹ nhàng. + Tuổi thọ cao, kết cấu nhỏ gọn, đẹp, + Chăm sóc kỹ thuật đơn giản.

12

13

Hình 3.2. Sơ đồ cấu tạo của máy ủi vạn năng thủy lực

Hình 3.2. Máy ủi vạn năng điều khiển bằng thủy lực

1- Lưỡi cắt mép; 2- Thanh chống xiên; 3- Bàn ủi; 4- Lưỡi cắt chính; 5- Xylanh quay bàn ủi; 6- Khung thiết bị ủi; 7- Tai đỡ trên khung; 8- Đĩa căng trước; 9- Thanh đẩy; 10- Lò xo đẩy; 11- Bánh đỡ trên; 12- Bánh đỡ dưới; 13- Đĩa chủ động; 14- Tai đỡ khung xới; 15- Dầm thiết bị xới; 16- Lưỡi xới; 17- Tai đỡ trên bàn ủi; 18- Dây dẫn thủy lực; 19- Xích di chuyển; 20- Xy lanh nâng; 21- Đầu máy; 22- Hộp đấu thủy lực; 23- Buồng lái; 24- Bình dầu; 25- Khung treo thiết bị xới; 26- Vít của thiết bị xới; 27- Bu lông; 28- Xylanh thiết bị xới; 29- Đèn; 30- Hộp đấu sau; 31- Tuy-ô (ống dẫn dầu thủy lực).

14

Hình 3.3.Kết cấu bộ công tác ủi vạn năng 1- Lưỡi cắt mép; 2-Thanh chống xiên; 3- Khung ủi; 4- Khớp cầu; 5- Lưỡi cắt chính.

15

Sơ đồ cấu tạo của máy ủi thủy lực

16

4. Nguyên lý hoạt động: Máy ủi được sử dụng trong 2 trường hợp ủi và san rải.

- Hạ lưỡi ủi bập vào nền đào, cho máy tiến về phía trước, đất dần tích tụ trước lưỡi ủi. Khi đất đã đầy, vận chuyển khối đất bằng cách nâng lưỡi ủi lên một mức (chưa thoát khỏi nền đào) với mục đích đào thêm chút ít để bù vào phần đất bị hao hụt trong lúc vận chuyển. Khi đến nơi đổ điều khiển cặp xi lanh thuỷ lực cho lưỡi ủi thoát khỏi nền đào, quay máy (lùi máy nếu cự ly ngắn) về vị trí ban đầu để thực hiện chu kỳ làm việc tiếp theo. - Nếu muốn san rải đều khối đất đã vận chuyển, điều khiển cặp xi lanh thuỷ lực nâng lưỡi ủi lên chiều dày muốn san rải và cho máy tiến về phía trước.

17

- Sơ đồ làm việc của lưỡi ủi

Máy ủi đào đất theo 3 hình thức sau:

18

+ Sơ đồ đào theo 1 lớp mỏng (hình 1): áp dụng khi thi công đất rắn, với sơ đồ này không tận dụng được sức kéo của động cơ, chiều dài cắt đất lớn. + Sơ đồ hình răng cưa (Hình 2): áp dụng đối với đất cát khô, đất sét được sới trước, công suất tận dụng được tới 90%, năng suất tăng. + Sơ đồ hình nêm (Hình 3): Quãng đường đào đất là ngắn nhất, tận dụng 100% sức kéo của động cơ, thích hợp với đất nhẹ, xốp.

5. Năng suất và biện pháp nâng cao năng suất a. Năng suất khi ủi

;(m3 /h)

Trong đó:

t

t

2 t



0

c

T =

(s)

V -Thể tích khối lăn (m3) K1-Hệ số sử dụng thời gian. K2-Hệ số phụ thuộc vào địa hình. T -Thời gian 1 chu kỳ công tác, s l 2 v 2

l 0 v 0

l 1 v 1

l1, l2, l0-Quãng đường đào, vận chuyển, đi trở về chỗ đào, m.

v1, v2, v0-Vận tốc tương ứng với các quãng đường trên, m/s. tc-Thời gian gài số, s t0-Thời gian hạ lưỡi ủi, s. t -Thời gian quay máy, s.

19

b. Năng suất của máy ủi khi san rảivậtliệu

;(m2/h)

Trong đó:

20

l - Chiều dài đoạn đường cần san rải, m. L - Chiều dài lưỡi ủi, m.  - Góc lệch của lưỡi ủi so với phương dọc trục của máy, độ. K1 - Hệ số sử dụng thời gian. n - Số lần máy ủi khi san đi lại qua 1 vị trí. v - Vận tốc của máy khi san, m/s. t - Thời gian quay máy, s.

c. Biện pháp nâng cao năng suất máy ủi

- Tổ chức thi công theo chiều dốc vì khi đó trở lực di chuyển khối lăn

giảm, sức đẩy tăng, thể tích khối lăn tăng, tăng năng suất của máy ủi.

- Dùng biện pháp song hành, dùng hai hoặc nhiều máy cùng làm việc bên nhau, luỡi ủi cách nhau 0,250,3 m; khi đó đất sẽ ít rơi vãi trong lúc vận chuyển, năng suất tăng khoảng 1015%.

- Dùng biện pháp di chuyển đất theo rãnh, thể tích khối đất tăng lên do

đất bị rơi vãi trong khi vận chuyển không đáng kể.

- Dùng biện pháp đào và di chuyển tiếp sức, chia nhỏ cự li công tác một

cách hợp lý, biện pháp này có thể tăng năng suất từ 510%.

21

- Nâng cao tay nghề của công nhân.

22

Đẩy đất trong rãnh

BÀI 2- MÁY SAN

Máy san được sử dụng rộng rãi và có hiệu quả trong việc san bằng và tạo phẳng nền móng công trình như nền đường, sân bay,…Ngoài ra nó còn được sử dụng để làm các công việc sau: -Đàovàđắpnềnđườngthấpítdốc. -Làmcôngtácchuẩnbịnhưbàocỏ,xớiđấtcứnghoặcủiđất. -Sanrải,trộncấpphối,đádăm,sỏi. -Đàorãnhthoátnước,bạttaluy,…

Đối tượng là các loại đất cấp I, II, III thích hợp là các loại đất cấp I và II còn đất loại III và IV trước khi san phải xới. Cự ly san có hiệu quả cần lớn hơn 500m, khi ủi đất cự ly làm việc không nên vượt quá 30m

23

1. Công dụng :

b. Phân loại

+ Theo trọng lượng và công suất động cơ: - Loại nhẹ: trọng lượng 7 ÷ 9 tấn, công suất 45 ÷ 55 kW - Loại trung bình: trọng lượng 10 ÷ 12 tấn, công suất 65 ÷ 75 kW - Loại nặng: trọng lượng 13 ÷ 15 tấn, công suất 120 ÷ 130 kW - Loại rất nặng: trọng lượng 17 ÷ 23 tấn, công suất 270 ÷ 320 kW

+ Theo hệ thống điều khiển: - Điều khiển tự động. - Phối hợp (cơ học, thủy lực, điện - thủy lực, khí nén - điện v.v.)

+ Theo số trục bánh xe: - Loại 2 trục. - Loại 3 trục.

24

25

Hình 3.7. Cấu tạo máy san 1- Động cơ; 2- Cabin; 3- Cần lái; 4- Xylanh nghiêng lưỡi san; 5- Cặp xylanh nâng hạ lưỡi san; 6- Khung đỡ; 7- Cơ cấu lái; 8- Bánh dẫn hướng; 9- Khớp cầu; 10- Khung kéo; 11- Mâm xoay trên lưỡi san; 12- Lưỡi san; 13- Cơ cấu điều khiển lưỡi san; 14- Bánh chủ động; 15- Cơ cấu truyền động.

26

C¸c kh¶ n¨ng lµm viÖc cña m¸y san

27

C¸c kh¶ n¨ng lµm viÖc cña m¸y san

28

C¸c kh¶ n¨ng lµm viÖc cña m¸y san

29

4. Nguyên lý hoạt động:

- Khi đào đất: điều khiển quay lưỡi san (12) đi một góc  định trước và

hạ lưỡi bập vào nền với chiều dày vỏ bào thích hợp, sau đó cho máy tiến về phía trước, đất được cắt chạy dọc lưỡi san đổ ra phía ngoài máy.

- Để san rải vật liệu chỉ cần nâng lưỡi san lên theo chiều dày muốn rải và

tiếp tục cho máy tiến về phía trước.

1

2

Các công việc tạo dáng mặt nền hay bạt ta luy, đào rãnh thoát nước,… đều có thể tiến hành được nhờ phối hợp các thao tác điều khiển lưỡi san như ở trên. 5. Năng suất và biện pháp nâng cao năng suất : a. Năng suất khi cắt và vận chuyển đất.

N=

3600.V.k .k T

CK

30

(m3/h)

V- Thể tích khối đất vận chuyển qua mỗi chu kỳ công tác, m3; k1- Hệ số sử dụng máy theo thời gian; k1 < 1. k2- Hệ số phụ thuộc địa hình; Tck- Thời gian một chu kỳ công tác, s:

l1, l2, l0- Quãng đường đào, vận chuyển, trở về chỗ đào, m; v1, v2, v0- Vận tốc đào, vận chuyển, trở về chỗ đào, m/s; tC, t0, t- Thời gian gài số, hạ lưỡi san, thời gian quay máy,

b. Năng suất khi san rải:

;(m2/h)

Trong đó:

l - Chiều dài đoạn đường cần san rải, m. L - Chiều dài lưỡi san, m.

 - Góc lệch của lưỡi san so với phương dọc trục của máy, độ.

31

K1 - Hệ số sử dụng thời gian. n - Số lần máy san đi lại qua 1 vị trí. v - Vận tốc của máy khi san, m/s. t - Thời gian quay máy, s.

3.3. MÁY ĐÀO MỘT GẦU 3.3.1. Công dụng và phân loại a. Công dụng

Máy đào một gầu là một trong những loại máy chủ đạo trong công tác làm đất nói riêng và trong công tác xây dựng nói chung. Máy đào thường làm nhiệm vụ khai thác đất và đổ vào phương tiện vận chuyển, hoặc chúng tự đào và vận chuyển đất trong phạm vi cự ly ngắn như đào đắp kênh nương. Máy đào đảm nhiệm 50 ÷ 70% khối lượng công tác đào xúc đất. Trong các công trình xây dựng máy đào là một trong những loại quan trọng nhất.

Máy đào một gầu là loại máy làm việc theo chu kỳ gồm các nguyên công đào tích đất vào gầu nâng lên và đổ vào phương tiện vận chuyển hoặc đổ thành đống.

32

Máy đào một gầu được sử dụng có hiệu quả trong các trường hợp sau: - Đào và xúc các loại đất, đá, khoáng sản,...ở vị trí cao hơn nền máy đứng (khi lắp gầu thuận). - Đào và xúc các loại đất, đá, khoáng sản,...ở vị trí thấp hơn nền máy đứng (khi lắp gầu ngược). - Khai thác đất, bùn, cát, sỏi ở vị trí xa hoặc thấp so với nền máy đứng (khi lắp gầu dây). - Đào các loại kênh mương, rãnh, hố lớn. - Nạo vét kênh mương, luồng lạch. - Bạt ta-luy, bào nền, hớt đất đá và bóc mặt đường cũ. - Bóc dỡ vật liệu rời -Đóng cọc khi lắp giá búa. -Dùng làm máy cơ sở để lắp thiết bị ép cọc bấc thấm, giá búa đóng cọc,… - Đào gốc cây, dọn mặt bằng… - Có thể dùng để cẩu một số máy móc vật tư trên công trường.

33

- Theo dung tíchgầu: được chia thành 7 nhóm

34

b. Phânloại - Theocôngdụng: Có máy đào vạn năng và máy đào chuyên dụng. - Theohệthốngtreobộcôngtác:Có hệ treo mềm (cáp), và hệ treo cứng (dùng xylanh thủy lực ). - Theohệthốngdichuyển: Có máy di chuyển bánh xích và máy di chuyển bánh lốp. - Theo đặc điểm truyền động: Có máy đào truyền động cơ khí và máy đào truyền động thủy lực. - Theo khả năng quay của cơ cấu quay: chia thành máy đào quay được toàn vòng và không quay được toàn vòng. -Theokếtcấucủabộcôngtác:chia thành máy đào gầu thuận, gầu nghịch, gầu bào, gầu ngoạm.

35

3.3.2. Cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy đào một gầu truyền động thủy lực

Trong những năm gần đây, máy đào một gầu truyền động thủy lực đã được phát triển mạnh mẽ và có xu hướng thay thế dần các máy đào có bộ truyền động cơ khí. So với máy đào truyền động cơ học chúng có những ưu điểm căn bản sau:

- Điều chỉnh vô cấp được tốc độ làm việc do thích hợp với sự biến đổi phức tạp của lực cản đào trong quá trình công tác. - Máy làm việc êm, đảm bảo an toàn khi quá tải, tuổi thọ cao, độ tin cậy lớn. - Hình dáng đẹp, trọng lượng nhỏ, kích thước gọn. - Làm việc chính xác, quỹ đạo đào đa dạng do vậy có thể đảm đương được những nhiệm vụ phức tạp. - Có thể trang bị được nhiều kiểu thiết bị công tác hơn, do vậy tính vạn năng cao hơn. - Chăm sóc kỹ thuật đơn giản.

Máy đào truyền động thủy lực có các cơ cấu nâng hạ cần, tay gầu, quay gầu,

đều là hệ thống xylanh thủy lực.

Máy có toa quay, có khả năng quay toàn vòng, dẫn động cho các cơ cấu quay là

36

động cơ thủy lực thông qua các truyền động bánh răng.

37

Hình 3.10. Máy đào một gầu di chuyển bánh xích 1- Xylanh gầu; 2- Tay gầu; 3- Gầu; 4- Bánh dẫn hướng; 5- Bánh sao chủ động; 6- Động cơ; 7- Ca bin; 8- Cần; 9- Xylanh tay gầu; 10- Xylanh nâng hạ cần.

38

2. CÊu t¹o

39

40

Hình 3.11. Máy đào một gầu di chuyển bánh lốp 1- Máy cơ sở; 2- Cần; 3- Xylanh nâng hạ cần; 4- Xylanh tay gầu; 5- Tay gầu; 6- Xylanh gầu; 7- Gầu; 8- Chân chống; 9- Lưỡi gạt.

Máy đào bánh lốp

41

42

Máy đào gầu thuận

43

Tính đa năng của máy đào

44

GÇu ®µo

Tính đa năng của máy đào

45

Tính đa năng của máy đào

46

4. Hoạt động: Để đào đất: nâng cần lên bằng xylanh (10), duỗi tay gầu ra bằng cách co xylanh (9), kết hợp thao tác điều khiển xylanh gầu (1) để gầu bập vào nền đất. Tiếp tục duỗi xylanh (1) để gầu (3) đào đất, phối hợp với xylanh duỗi (9) để gầu gập lại và tích đầy đất, tùy theo quỹ đạo đào mà nâng cần (8) lên để gầu ở độ cao thích hợp, sau đó quay máy đến vị trí cần đổ đất thích hợp và di chuyển máy đến vị trí đào tiếp theo thông qua bộ di chuyển bánh xích.

5. Năng suất máy đào.

Trong đó : Q- Năng suất máy đào , m3/h; q- Dung tích gầu, m3; kd- Hệ số làm đầy gầu; kt- Hệ số sử dụng máy theo thời gian; ktx- Hệ số tơi của đất; Tck-Thời gian một chu kỳ làm việc, s.

47

3.4. MÁY VÀ THIẾT BỊ ĐẦM LÈN ĐẤT 3.4.1. Lý thuyết chung về đầm lèn đất

Đất sau khi được đào đắp dùng làm nền cho các công trình thường không đảm bảo độ bền chắc cần thiết, do đó cần đầm lèn hoặc tự nhiên hoặc nhân tạo. Đầm lèn nhân tạo có ba phương pháp hay dùng: - Đầm lèn do lực tĩnh. - Đầm lèn do lực động. - Đầm lèn do rung động.

Nếu đầm lèn bằng phương pháp tĩnh và động, đất bị biến dạng và được lèn chặt là do việc tác dụng ngoại lực để phá vỡ các liên kết giữa các phần tử đất với nhau, làm cho các lỗ hổng giữa các phần tử đất chứa không khí hoặc chất lỏng bị thu hẹp lại, các phần tử đất được sắp xếp lại sát nhau hơn. Như vậy, năng lượng đầm lèn chủ yếu để thắng các lực liên kết và lực ma sát giữa các phần tử đất khi di chuyển.

48

Nếu đầm lèn bằng phương pháp rung động thì do rung động ở máy truyền động xuống, mỗi hạt đất đều bị rung, do đó lực liên kết giữa chúng giảm đi, các cạnh sắc của chúng bị gãy và mài mòn, hình dáng gần tròn trĩnh và được sắp xếp đều đặn, các lỗ hổng giữa chúng chứa khí hoặc chất lỏng bị thu hẹp lại do đó đất có độ chắc cao hơn.

Khi tiến hành đầm lèn, quá trình biến dạng phát triển trong một khoảng thời gian cần thiết. Khi tác dụng lực đột ngột, thời gian để đất ở trạng thái căng rất nhỏ so với thời gian cần thiết để đất biến dạng hoàn toàn.Vì vậy, để đạt được kết quả mong muốn, cần tác dụng lực nhiều lần hoặc tăng thời gian duy trì lực tác dụng. Lực tác dụng và thời gian tác dụng lực có thể khắc phục bằng cách tăng giảm trọng lượng của máy đầm, tăng giảm số lần lu lèn hoặc cho máy chạy với tốc độ nhanh chậm theo yêu cầu.

Ngoài ra, độ ẩm là một chỉ tiêu quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến chất

49

lượng đầm lèn và hiệu quả kinh tế.

Phạm vi sử dụng của các loại đầm

Đá Cát/Sét 50% Cát 100% Sét 100%

Lu chân cừu (lực tĩnh)

Đầm bánh hơi ( 50T)

Đầm chấn động

Lu nhẵn

Lu chân cừu rung

Độ chắc của đất nền sau khi đầm lèn: 0= k1.max trong đó: k1- Hệ số độ chắc phụ thuộc vào kết cấu bề mặt công trình; δmax- Độ chặt lớn nhất đạt được trong phòng thí nghiệm; Áp suất tác dụng khi đầm : 0 = k2.[ ] trong đó: k2- Hệ số áp suất; [σ]- Độ bền giới hạn của đất.

51

3.4.2. Công dụng và phân loại máy đầm lèn

Các máy đầm lèn được sử dụng trong công việc gia cố nền móng và bề mặt công trình. Dưới tác dụng của đầm lèn, các phần tử trong hỗn hợp đất hoặc vật liệu xây dựng sẽ được sắp xếp lại sát nhau hơn, do đó tạo nên độ chắc theo yêu cầu. Có rất nhiều kiểu, chủng loại máy đầm lèn đất. Tuy vậy, trong trường hợp chung, chúng được phân loại theo 3 phương pháp đầm lèn thông dụng sau:

- Đầm lèn do lực tĩnh. - Đầm lèn do lực rung động. - Đầm lèn do lực động.

Trên cơ sở của 3 phương pháp đầm lèn nêu trên, ta có các loại thiết bị đầm lèn chủ yếu như trong sơ đồ sau:

52

53

3.4.3. Lu tĩnh bánh thép 3.4.3.1. Công dụng, phân loại a. Công dụng:

Lu tĩnh bánh thép dùng để đầm đất, đầm các hỗn hợp móng đường

và đầm mặt đường bê tông nhựa nóng.

54

Lu thép bánh trơn không nên dùng trong thi công nền đất vì do chiều sâu ảnh hưởng nhỏ (thường dưới 20 cm), tức lớp đất đắp được còn mỏng đã phải đầm lèn do đó năng suất thấp. Mặt khác, bề mặt từng lớp đất đắp sau khi đầm lèn bằng máy dễ trở thành nhẵn mịn làm cho lớp đất đắp tiếp theo lên trên nó khó dính kết với lớp dưới để tạo cho nền công trình thành một thể thống nhất liên kết chặt chẽ, sức bám của máy kém do đó chỉ dùng để đầm lèn kết cấu mặt đường là thích hợp.

b. Phân loại: + Theo số trục bánh xe: - Lu bánh thép có hai trục. - Lu bánh thép có ba trục. + Theo trọng lượng máy: - Loại nhẹ : trọng lượng máy ≤ 4 tấn - Loại trung bình : trọng lượng máy từ 6 tấn ÷ 8 tấn - Loại nặng : trọng lượng máy ≥ 10 tấn

3.4.3.2. Cấu tạo, nguyên lý làm việc

Cấu tạo lu tĩnh bánh

thép 2 trục:

Hình 3.15: Lu tĩnh bánh thép 2 trục 1- Bánh trước; 2- Thân máy; 3- Vô lăng; 4- Cần điều khiển; 5- Ghế ngồi; 6- Khung che; 7-Bánh sau; 8-Buồng động lực; 9- Khung lái; 10- Cửa gia tải

55

Nguyên lý làm việc: Động cơ Diesel trong buồng động lực (8) dẫn động momen quay qua hộp số và hệ thống bánh răng làm cho 2 bánh chủ động quay theo chiều tương ứng với việc máy tiến hay lùi. Máy để nhanh hay chậm là nhờ điều khiển hộp số. Để lái máy sang trái hay phải thông qua vô lăng lái (3), cửa gia tải (10) dùng khi cần tăng thêm tải cho phù hợp với yêu cầu kỹ thuật thi công.

56

Lu bánh thép (lu trơn, lu bánh cứng)

57

3.4.3.3. Năng suất của máy

3600.L(B-A).H

0

N=

.k

, m3/h

( +t).n

L v

L- Chiều dài đoạn đầm lèn, m; B- Chiều rộng vệt đầm khi máy đi qua, m; A- Chiều rộng trừ hao khi hai vệt đầm chồng lên nhau, m; v- Vận tốc đầm lèn, m/s; t- Thời gian quay đầu máy, s; k- Hệ số sử dụng thời gian. H0- chiều dày lớp vật liệu chịu ảnh hưởng của đầm lèn,m n- số lượt đầm lèn, lần

58

59

60

3.4.4. Lu tĩnh bánh lốp 3.4.4.1. Công dụng, phân loại a.Công dụng

Lu bánh lốp thuộc loại máy đầm lèn tĩnh nhưng được sử dụng rất

phổ biến để đầm đất do có những ưu điểm cơ bản sau: - Điều chỉnh được áp lực đè lên nền một cách dễ dàng và trong phạm vi khá rộng nhờ thay đổi được tùy ý áp suất trong bánh hơi. - Tốc độ lu lèn lớn, năng suất cao. - Vận chuyển máy dễ dàng, thuận tiện. - Cấu tạo đơn giản. - Thích ứng với mọi loại đất và chất lượng đầm lèn tốt do tăng giảm được trọng lượng và áp suất hơi trong bánh. - Đất được đầm lèn dưới tác dụng của bánh lốp so với bánh thép là tốt hơn vì bánh lốp cho phạm vi được đầm lèn lớn hơn, thời gian tác dụng lực cũng lâu hơn. - Chiều sâu ảnh hưởng khi đầm lèn có thể đạt tới 40 ÷ 45 cm

61

b. Phân loại

Lu bánh lốp được phân loại như sau:

- Theo khả năng di chuyển: + Tự hành. + Không tự hành. - Theo đặc điểm của trục bánh: + Dùng trục chung. + Dùng trục riêng. - Theo trọng lượng: + Loại nhỏ : 5 ÷ 15 tấn. + Loại vừa : 15 ÷ 50 tấn. + Loại nặng : 50 ÷ 100 tấn.

Hình 3.16.Lu tĩnh bánh lốp tự hành 1- Động cơ; 2- Thùng gia tải; 3- Khung máy; 4- Hệ thống bánh lốp đầm lèn.

3.4.4.2. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động

62

Lu bánh lốp có cấu tạo khá đơn giản. Thùng chứa tải trọng bao gồm: một hay nhiều thùng nhỏ được liên kết cứng hoạc cho phép dịch chuyển tương đối với nhau. Hệ thống thùng chứa này được lắp đặt trên hệ thống trục bánh lốp để tạo thành khối lu và liên kết với đầu kéo bằng càng kéo đầu liên kết cứng.

Cấu tạo của Đầm bánh lốp

1. Đầu kéo, 2. Thùng chứa tải trọng dằn; 3. Khung máy; 4. Hệ thống bánh hơi đầm lèn

Hình ảnh đầm bánh lốp

3.4.4.3. Các thông số cơ bản của lu bánh lốp và năng suất của máy a. Những thông số cơ bản của lu bánh lốp - Áp suất hơi trong bánh: Đất rời: p = 2 kG/cm2. Đất nửa rời, nửa dẻo: p = 3 ÷ 4 kG/cm2. Đất dẻo: p = 5 ÷ 6 kG/cm2. - Độ hở giữa hai bánh lốp sát nhau: emax = ( 0.3  0.4)b, cm b- Chiều rộng bánh lốp, cm - Trọng lượng máy: Gmax = E..Z , kG Gmax- Trọng lượng tối đa của máy, kG; E- Môđun cứng của lốp, kG/cm2;

65

λ- Biến dạng của lốp; Z- số bánh lốp; - Số lần lu lèn và chiều sâu ảnh hưởng: Đất rời: n = 2 ÷ 3 lần; Đất nửa rời, nửa dẻo: n = 3 ÷ 4 lần; Đất dẻo: : n = 5 ÷ 6 lần. - Chiều sâu ảnh hưởng trung bình:

H = 0 ,1 8 .

, cm

0

W

Q . p 1 -

W 1 o p t

W- Độ ẩm của đất nền; Q- Tải trọng của bánh, kG; p- Áp suất hơi trong bánh, kG/cm2; ψ- Hệ số cứng của lốp.

66

b. Năng suất máy đầm bánh lốp

67

N- Năng suất, m3/h L- Chiều dài đoạn đầm lèn, m; B- Chiều rộng vệt đầm khi máy đi qua, m; A- Chiều rộng trừ hao khi hai vệt đầm chồng lên nhau, m; v- Vận tốc đầm lèn, m/s; t- Thời gian quay đầu máy, s; k- Hệ số sử dụng thời gian. n- số lần đầm lèn, lần H0 – chiều dày lớp vật liệu chịu ảnh hưởng của đàm lèn, m;

3.4.5. Lu tĩnh chân cừu 3.4.5.1. Công dụng, phân loại a. Công dụng: Lu chân cừu thường được dùng để đầm lèn những công trình đòi hỏi chất lượng cao, những nơi chịu áp lực ngang lớn hơn như đê đập v.v, chiều sâu ảnh hưởng của lu chân cừu thường đạt từ 40 – 60 cm và thường được dùng với loại đất á sét với quy định độ ẩm nhất định để tránh dính kết làm lu mất tác dụng. Sau khi lu, nền đất có đặc điểm là phía dưới có độ chặt tốt hơn ở trên và không tạo thành từng lớp như lu trơn. Lu chân cừu là một loại máy đầm lèn đất khá tốt. Loại đầm này có nhiều ưu điểm như: - Chiều sâu ảnh hưởng lớn. - Cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ. - Năng suất cao, chất lượng đầm lèn tốt. - Nền đắp gồm nhiều lớp đầm lèn riêng biệt chồng lên nhau nhưng vẫn đảm bảo được thống nhất, độ lèn chắc.

Tuy vậy, lu chân cừu cũng có những nhược điểm sau:

68

- Vận chuyển phức tạp. - Chỉ thích ứng với những loại đất dẻo có độ ẩm được quy định chặt chẽ. - Tầng dưới nền đầm lèn chắc nhưng tầng trên bề mặt không chặt. - Sức kéo đòi hỏi lớn do hệ số cản di chuyển lớn.

b. Phân loại

Lu chân cừu được phân loại chủ yếu căn cứ vào hình dáng và tác

dụng của các kiểu vấu. Trên cơ sở đó, chúng được chia thành : - Lu chân cừu đầm lèn 1 chiều. - Lu chân cừu đầm lèn 2 chiều. - Lu chân cừu đầm lèn theo chiều sâu.

3.4.5.2. Cấu tạo, nguyên lý làm việc

Cấu tạo của lu chân cừu thường dưới dạng không tự hành, gồm một trống lăn trơn gá trên khung kéo. Tang trống được bao quanh bằng những vành đai có gắn những vấu hình “chân cừu”. Lòng trống rỗng, trên mặt trống có khoét các cửa để đổ nước, cát dùng để tăng giảm trọng lượng khi máy đầm lèn. Để hạn chế đất dính bám vào “chân cừu”, máy được lắp các tấm gạt đất theo chiều lăn của trống.

69

70

Hình 3.18 : Lu tĩnh chân cừu 1- Vấu chân cừu; 2- Khung lái; 3- Cabin; 4- Nguồn động lưc; 5- Bộ di chuyển; 6- Xylanh lái

Đầm chân cừu tự hành rung động

3.4.5.3. Các thông số cơ bản và năng suất của máy lu chân cừu a. Các thông số cơ bản

- Chiều dài trống lăn: B= (1,1 1,2)D, cm - Đường kính trống lăn: D= (5  8)l, cm trong đó: l- Chiều dài chân cừu. - Trọng lượng máy : G= p.F.Z, kG p- Áp lực tiếp xúc của chân cừu với mặt nền; F- Tiết diện đáy của chân cừu; Z- Số lượng chân cừu theo một hàng trên kích thước B; - Chiều sâu ảnh hưởng : H0 = 0,65(l + 0,2.b - hx), cm b- Kích thước nhỏ nhất của mặt đáy chân cừu; hx- Chiều dày đất bị xới lên ở tầng trên. - Số lần đầm lèn :

n =

ξ

S F . m

73

S- Tiết diện mặt trống lăn; m- Tổng số chân cừu; ξ- Hệ số đầm lèn chồng chéo; n- Số lần đầm lèn trung bình.

Thông thường chọn số lượt đầm lèn trung bình n = 6 ÷ 12 lần. Nói chung khi số lượt đầm lèn tăng (n>12 lần) thì độ chắc của nền hầu như không tăng nữa. Độ ngập sâu của vấu chân cừu xuống nền cũng ngày càng giảm do độ chắc của đất tăng lên cùng với số lượt lu lèn. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ trên hình (3.19):

Hình 3.19 : Biến thiên độ chắc với số lượt đầm lèn

74

1- Ở độ sâu h = 55cm; 2- Ở độ sâu h=65cm; 3- Ở độ sâu h = 0

b. Năng suất của máy đầm chân cừu

N- Năng suất, m3/h L- Chiều dài đoạn đầm lèn, m; B- Chiều rộng vệt đầm khi máy đi qua, m; A- Chiều rộng trừ hao khi hai vệt đầm chồng lên nhau, m; v- Vận tốc đầm lèn, m/s; t- Thời gian quay đầu máy, s; k- Hệ số sử dụng thời gian.

75

3.4.6. Đầm bàn rung động

3.4.6.1. Công dụng và phân loại

Máy đầm lèn nhờ lực rung động rất có hiệu quả đối với đất rời khi kích thước các hòn đất tương đối khác nhau và lực liên kết giữa chúng có giá trị nhỏ. Bởi vậy, máy đầm loại này thích hợp nhất với cát, á sét, sỏi và đá dăm nhỏ.Với đất dính và khô như đất sét, dùng máy đầm rung động không thích hợp vì lực liên kết giữa các hòn đất rất lớn. Hơn nữa kích thước hòn đất thường to, trọng lượng và sức ì lớn, lực truyền cảm rung động yếu không đủ sức thắng nổi lực liên kết giữa chúng do đó đầm lèn ít hiệu quả. Trong các máy đầm rung động, đầm bàn là một trong những loại được dùng nhiều nhất. Máy đầm bàn rung động có hai kiểu:

- Kiểu tự hành nhờ lực cản định hướng hoặc động cơ - Kiểu không tự hành chỉ rung động thuần túy và có người hoặc máy kéo lôi đi.

76

77

3.4.6.2. Cấu tạo, nguyên lý làm việc

P = mrω2

Về nguyên tắc, cấu tạo của máy đầm bàn rung động thuần túy rất đơn giản, thường là truyền động cơ học cho vật quay lệch tâm để tạo ra lực rung động. Cho một vật có khối lượng m quay lệch tâm với vận tốc góc ω quanh tâm O với bán kính lệch tâm là r. Lực li tâm và sự thay đổi liên tục theo phương và chiều của lực li tâm đã tạo nên sự rung động cho vật.

Đầm bàn rung động có 3 trạng thái làm việc: - Khi trục a-a nghiêng sang phải: Máy vừa đầm vừa di chuyển sang phải. - Khi trục a-a nằm ngang: Máy đầm tại một vị trí. - Khi trục a-a nghiêng sang trái: Máy vừa đầm vừa di chuyển sang trái

Hình 3.20 : Sơ đồ cấu tạo đầm bàn rung động

78

1- Bệ máy; 2- Vỏ máy; 3- Vật quay lệch tâm (bánh lệch tâm).

Cấu tạo, nguyên lý làm việc của đầm bàn rung động

79

Hình 3.21 : Máy đàm bàn rung động a,b – Vị trí làm việc của đầm; c- Sơ đồ truyền động 1- Động cơ; 2,7-Truyền động đai; 3-Hộp chấn động gây rung;4- Đệm cao su; 5- Bàn động; 6- Trục truyền động; 8- Bánh răng truyền động; 9- Bánh lệch tâm

3.4.6.3. Năng suất của máy đầm bàn rung

Năng suất thực tế của các loại đầm bàn rung được tính bằng công

thức sau:

Trong đó : N- Năng suất m3/ca B- Chiều rộng vệt đầm, m; b- Chiều rộng trừ hao khi hai vệt chồng lên nhau, m; v- Tốc độ di chuyển trung bình của máy đầm khi làm việc, km/h; h- Chiều sâu đầm có hiệu quả,m; T- Thời gian một ca làm việc, giờ; k- Hệ số sử dụng máy theo thời gian; m- Số lần đầm lèn cần thiết tại một ví trí.

80

Đầm cóc

81

3.4.7. Lu rung 3.4.7.1. Công dụng, phân loại a. Công dụng lu Trong công nghệ thi công hiện đại, rung được sử dụng rất phổ biến để đầm nén nền móng và bề mặt công trình.

So với lu tĩnh, lu rung cho chiều sâu ảnh hưởng đầm lèn lớn hơn hẳn.Chúng thích hợp với các loại nền á cát, á sét, các loại vật liệu có tính chất hạt như đá dăm, sỏi, bê tông asphalt,.... So với đầm rung động, lu rung cho năng suất và có tính cơ động cao hơn hẳn.

82

b.Phânloại + Theokhảnăngdichuyển: -Lurungtựhành. -Lurungkhôngtựhành. +Theođặcđiểmtrốnglăncôngtác: - Loại trống trơn. - Loại trống có vấu. +Theotrọnglượngmáylu: -Loạinhẹ:trọnglượngmáy≤4tấn -Loạitrungbình:trọnglượngmáy từ6tấn÷ 10tấn. - Loại nặng : trọng lượngmáy≥10 tấn +Theohệthốngtruyềnđộng: -Truyềnđộngcơkhí. -Truyềnđộngthủylực. + Theolựcrungcủamáy: 1, 3, 4,6,….20 (tấn) Lu rung có bánh trơn nhẵn được sử dụng để đầm lèn bề mặt công trình hoặc nền có tính chất hạt. Khi lắp trống lăn có vấu, lu rung đầm được nền đất á sét với chiều sâu ảnh hưởng lớn.

83

3.4.7.2.Cấutạo,nguyênlýhoạtđộng

Lu rung thường được cấu tạo từ hai phần chính : Phần đầu kéo và phần bộ công tác. Phần đầu kéo thường mang nguồn động lực chính dùng chung cho cả bộ máy di chuyển và bộ gây rung. Với các lu rung hiện đại có sử dụng truyền động thủy lực, động cơ đặt trên phần đầu kéo thường được dùng để dẫn động bơm thủy lực. Dầu cao áp sẽ được dẫn tới các động cơ thủy lực của bộ máy di chuyển và bộ máy gây rung, bên cạnh đó còn được dẫn tới các xylanh của cơ cấu lái.

84

Hình 3.22 : Sơ đồ cấu tạo lu rung 1- Trống lu; 2- Khung lái phía trước; 3- Xylanh lái; 4- Bánh lốp; 5- Động cơ diesel; 6- Khung máy phía sau; 7- Ca bin điều khiển; 8- Mô-tơ thủy lực;9-Tuy-ô thủy lực;10-Mái che.

85

2. Cấu tạo -Hoạt động a. Cấutạo

86

Hình 3.23 : Lu rung chân cừu 1- Khung lái; 2- Động cơ thủy lực gây rung; 3- Xylanh lái; 4- Bộ di chuyển; 5- Nguồn động lực; 6- Cabin; 7- Ống dẫn dầu; 8- Vấu chân cừu.

Cấu tạo trống đầm và bộ gây rung:

87

Hình 3.24 : Cấu tạo trống đầm và bộ gây rung 1- Vành trống lăn; 2,6- Vách đỡ; 3- Ổ đỡ giữa; 4- Vỏ bộ gây rung; 5- Trục lắp bánh lệch tâm; 7- Bộ giảm chấn; 8- Bánh đai; 9- Ống dẫn; 10,13- Bộ phận đỡ; 12- Bánh lệch tâm; 14- Đĩa xích chủ động; 15- Khớp cao su; 16- Ổ lăn đỡ; 17- Ổ lăn tự lựa

3.4.7.3. Năng suất của máy lu rung

Năng suất thực tế của lu rung được tính bằng công thức sau:

88

Trong đó: N- Năng suất m3/ca B- Chiều rộng vệt đầm, m; b- Chiều rộng trừ hao khi hai vệt chồng lên nhau, m; v- Tốc độ di chuyển trung bình của máy lu khi làm việc, km/h; h- Chiều sâu đầm có hiệu quả,m; T- Thời gian một ca làm việc, giờ; k- Hệ số sử dụng máy theo thời gian; m- Số lần lu cần thiết tại một vệt.

89

90