Bài giảng môn học Máy xây dựng

Chia sẻ: Caphesuadathemduong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:84

Thêm vào BST

Báo xấu

59
lượt xem 16
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng môn học Máy xây dựng cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái niệm chung về máy xây dựng; Máy và thiết bị gia cố nền móng; Máy làm bê tông; Máy vận chuyển lên cao;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng môn học Máy xây dựng

BÀI GIẢNG MÔN HỌC MÁY XÂY DỰNG 3
Chương 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY XÂY DỰNG §1. Phân loại, cấu tạo và yêu cầu chung với máy xây dựng 1. Định nghĩa và phân loại máy xây dựng 1.1. Định nghĩa Máy xây dựng là danh từ chung để chỉ các máy và thiết bị phục vụ công tác xây dựng cơ bản như xây dựng dân dụng và công nghiệp, giao thông vận tải, cảng, thủy lợi … 1.2. Phân loại Trong thực tế thường phân loại máy xây dựng theo công dụng (hay tính chất thi công) như sau : a) Máy phát lực : Cung cấp nguồn động lực cho máy khác hoặc các cơ cấu của máy làm việc : + Động cơ đốt trong. + Động cơ điện. + Tổ hợp động cơ đốt trong – máy phát điện. + Tổ hợp điện – bơm thủy lực, động cơ đốt trong – bơm thủy lực. + Tổ hợp điện – máy nén khí, động cơ đốt trong – máy nén khí. b) Máy vận chuyển : Dùng để vận chuyển VLXD, hàng hóa và người, tùy theo phương tiện vận chuyển ta chia như sau : _ Máy vận chuyển theo phương ngang : + Đường bộ : Ôtô, máy kéo … + Đường sắt : xe goòng, xe lửa … + Đường thủy : sà lan, tàu thủy … + Đường không : máy bay vận tải, trực thăng … _ Máy vận chuyển đứng (hoặc nghiêng) : + Máy nâng đơn giản : kích, tời, palăng… + Thang nâng xây dựng : thang nâng chở hàng (vận thăng), thang nâng chở hàng và người… + Cần trục :  Cần trục kiểu cầu : cầu trục, cổng trục và cần trục cáp…  Cần trục cố định kiểu cần : cần trục cột buồm… 4
 Cần trục tháp : cần trục tháp kiểu tháp quay, cần trục tháp kiểu cần quay, cần trục tháp tự nâng…  Cần trục tự hành : + Máy xếp dỡ : vận chuyển trong cự ly ngắn, phục vụ xếp dỡ. c) Máy làm đất : _ Máy chuẩn bị mặt bằng : máy phát gốc cây, nhổ gốc cây, máy xới đất… _ Máy đào đất : máy đào gầu thuận, máy đào gầu nghịch, gầu ngoạm… _ Máy đào – chuyển đất : Máy ủi, máy cạp, máy san… _ Các loại máy đầm nèn đất : lu tĩnh, lu rung, đầm tay, lu chân cừu… d) Máy gia cố nền móng : máy đóng (hạ) cọc, máy khoan tạo lỗ cho cọc nhồi, máy thi công cọc cát… e) Máy gia công đá : phục vụ nghiền sàng, phân loại và rửa sỏi, đá, cát… f) Máy phục vụ công tác bê tông và cốt thép _ Máy phục vụ công tác bê tông : máy trộn, máy vận chuyển bê tông, đầm bê tông _ Máy gia công cốt thép : máy dùng để cắt, uốn, hàn cốt thép g) Máy chuyên dùng cho từng ngành : máy hoàn thiện, máy rải bê tông ximăng và bê tông nhựa, máy sản xuất vật liệu xây dựng, máy bơm… 2. Cấu tạo chung máy xây dựng Máy xây dựng bao gồm các khâu chính sau : 1. Thiết bị động lực 2. Hệ truyền động 3. Cơ cấu công tác _ Cơ cấu di chuyển _ Cơ cấu quay … 4. Hệ điều khiển Ngoài ra còn có : hệ khung và bệ máy, các thiết bị phụ trợ (an toàn, chiếu sáng…) 3. Yêu cầu chung đối với MXD (tham khảo tài liệu) _ Yêu cầu về năng lượng: Công suất hợp lý, cơ động, tiết kiệm. 5
_ Kích thước gọn, nhẹ, dễ vận chuyển và thi công. _ Các yêu cầu kết cấu - công nghệ: Độ bền, tuổi thọ cao, công nghệ tiên tiến. _ Các yêu cầu khai thác - công nghệ: Đảm bảo năng suất, chất lượng thi công, có khả năng phối hợp làm việc cùng các máy khác nhau, bảo dưỡng sửa chữa dễ dàng, nhanh chóng, dự trữ nhiên liệu làm việc tương đối dài. _ Sử dụng thuận tiện, an toàn, tự động hoá điều khiển. _ Yêu cầu về môi trường : không làm ảnh hưởng tới môi trường xung quanh. _ Yêu cầu kinh tế: Giá thành đơn vị sản phẩm thấp. Chỉ tiêu tổng hợp và quan trọng nhất liên quan tới các vấn đề nêu trên là độ tin cậy của máy. §2. Thiết bị động lực máy xây dựng 1. Các loại động cơ và tổ hợp động cơ làm việc trong máy xây dựng 1.1. Động cơ đốt trong _ Hỗn hợp không khí và nhiên liệu được đốt trong xy lanh của động cơ đốt trong. Khi đốt cháy nhiệt độ tăng làm cho khí cháy giãn nở tạo nên áp suất tác dụng lên pittông đẩy pít tông chuyển động tịnh tiến trong xy lanh, qua tay biên làm trục khủy quay. _ Ưu điểm của động cơ đốt trong : + Tính cơ động cao không phụ thuộc vào nơi cung cấp năng lượng. + Dễ thay đổi tốc độ quay bằng cách tăng (giảm) ga. + Khởi động nhanh. _ Nhược điểm : + Hiệu suất thấp : Động cơ điêzen : (30 – 37)% Động cơ xăng : (18 – 22)% + Gây ô nhiễm môi trường. + Phụ thuộc vào thời tiết. _ Phân loại : + Động cơ xăng : hỗn hợp nhiên liệu là xăng và không khí được nén. + Động cơ điêzen : hỗn hợp nhiên liệu là dầu điêzen được phun vào hỗn hợp khí nén có nhiệt độ cao dưới dạng sương mù. 6
=> Trong lĩnh vực máy xây dựng động cơ điêzen được sử dụng phổ biến hơn cả do những ưu điểm sau :  Giá thành nhiên liệu rẻ.  Hiệu suất cao hơn động cơ xăng.  Mô men khởi động lớn. 1.2. Động cơ điện _ Sử dụng rộng rãi trên các máy cố định hoặc di chuyển ngắn theo quỹ đạo xác định (thang máy, cần trục, …) _ Ưu điểm chung của động cơ điện: + Hiệu suất cao η > 80%. + Kết cấu nhẹ, giá thành giảm. + Khởi động nhanh, dễ đảo chiều quay và làm việc tin cậy. + Chịu quá tải tốt. + Dễ tự động hóa. + Ít ảnh hưởng đến môi trường. _ Nhược điểm : + Mô men khởi động nhỏ. + Không cơ động, phụ thuộc vào lưới điện. *) Phân loại động cơ điện và phạm vi ứng dụng của từng loại: a) Động cơ 1 chiều _ Phân loại: + Động cơ điện một chiều kích thích song song; + Động cơ điện một chiều kích thích nối tiếp; + Động cơ một chiều kích thích hỗn hợp; _ Ưu nhược điểm: + Mô men khởi động lớn. + Khởi động êm. + Đảo chiều quay dễ dàng. _ Phạm vi áp dụng: sử dụng nhiều trong các thiết bị vận chuyển, thang máy hoặc cần trục. b) Động cơ xoay chiều 7
Động cơ xoay chiều Động cơ xoay chiều không đồng bộ Động cơ xoay chiều đồng bộ Rôto lồng sóc Rôto dây cuốn + Hiệu suất và hệ số cos lớn. + Cấu tạo đơn giản, rẻ tiền. + Máy mở điều khiển êm. Ưu điểm + Tốc độ quay ổn định. + Dễ bảo quản, làm việc tin cậy. + Chịu quá tải tốt hơn. + Có thể mắc trực tiếp với lưới điện + Hệ số quá tải lớn. + Cấu tạo tương đối phức tạp. + Hiệu suất thấp (so với động cơ + Cấu tạo phức tạp, đắt tiền. đồng bộ), Nhược điểm + Giá thành cao. + Điều chỉnh vận tốc khó hơn so + Vận hành phức tạp. với 1 chiều, 3 pha dây cuốn. Áp dụng cho các máy có yêu cầu Sử dụng rộng rãi trên các máy mà không đòi hỏi điều chỉnh tốc độ một tốc độ không thay đổi, thường áp cách chính xác, các động cơ chuyên dùng (máy nâng, máy xúc) có khả Phạm vi áp dụng năng quá tải cao, mô men mở máy lớn, làm việc đảm bảo trong điều kiện dụng cho các dây chuyền sản đóng mở máy liên tục. xuất. 8
1.3. Động cơ thủy lực và động cơ khí nén _ Động cơ thủy lực làm việc nhờ năng lượng của dòng thủy lực có áp suất đạt giá trị cần thiết do bơm thủy lực tạo ra. _ Động cơ khí nén làm việc nhờ năng lượng của dòng khí nén có áp suất đạt đến giá trị cần thiết do máy nén khí tạo ra. _ Ưu điểm : + Dễ đảo chiều quay. + Làm việc êm. + Thời gian khởi động nhanh. _ Nhược điểm : + Cần thêm các thiết bị phụ trợ như bơm, hệ thống ống dẫn nên kết cấu phức tạp. + Hiệu suất máy không cao. 1.4. Tổ hợp động lực thường dùng trong máy xây dựng _ Động cơ đốt trong – máy phát điện. _ Động cơ đốt trong (động cơ điện) – bơm thủy lực. _ Động cơ đốt trong (động cơ điện) – máy nén khí. 2. Cách bố trí động cơ + Dẫn động chung Có ba cách bố trí động cơ + Dẫn động riêng + Dẫn động hỗn hợp a) Dẫn động chung : Thường là động cơ đốt trong truyền lực cho nhiều cơ cấu công tác. _ Ưu điểm : có hệ số sử dụng công suất lớn do chỉ sử dụng một động cơ. _ Nhược điểm : Truyền động phức tạp, khó sửa chữa và độ tin cậy không cao. b) Dẫn động riêng : Thường sử dụng nhiều động cơ điện và mỗi động cơ giữ một chức năng công tác của máy (nâng, hạ, …) _ Ưu điểm : + Cấu tạo đơn giản. + Các cơ cấu độc lập công tác. BÀI GIẢNG MÔN HỌC MXD 9
+ Dễ sửa chữa và bảo dưỡng. + Độ tin cậy cao. + Dễ tự động hóa. _ Nhược điểm : Hệ số sử dụng công suất không cao. c) Dẫn động hỗn hợp : Bố trí hỗn hợp nhiều loại động cơ trên một máy. _ Một động cơ đốt trong quay máy phát điện cung cấp điện cho các bộ phận công tác. _ Một động cơ xoay chiều quay máy phát điện 1 chiều cung cấp điện một chiều cho các cơ cấu. _ Một động cơ chính quay máy nén khí cung cấp khí nén cho các động cơ khí nén hoặc bơm thủy lực cung cấp năng lượng cho động cơ thủy lực hoặc xi lanh thủy lực. §3. Hệ thống truyền động trong máy xây dựng 1. Khái niệm _ Máy xây dựng thường gồm các khâu chính sau: Thiết bị động lực Hệ thống truyền Cơ cấu công tác động Điều khiển _ Tác dụng của hệ thống truyền động : + Thay đổi tốc độ quay, lực và mô men. + Thay đổi dạng và quy luật chuyển động. _ Lý do sử dụng bộ truyền : + Tốc độ cơ cấu công tác (nct) khác so với tốc độ của động cơ (nđc), thường nct< nđc. Nếu chế tạo động cơ có tốc độ thấp, mô men xoắn lớn thì giá thành động cơ cao và kích thước lớn. + Cần truyền động từ một động cơ đến nhiều cơ cấu công tác có tốc độ khác nhau. + Do quy luật chuyển động của cơ cấu khác quay luật chuyển động của động cơ (thường là chuyển động quay). BÀI GIẢNG MÔN HỌC MXD 10
+ Vì điều kiện sử dụng, an toàn lao động hoặc vì khuôn khổ kích thước máy. 2. Phân loại a) Truyền động cơ khí : dùng phổ biến trên máy xây dựng _ Ưu điểm : dễ chế tạo, chắc chắn, an toàn, làm việc tin cậy. _ Nhược điểm : kết cấu máy sử dụng truyền động cơ khí cồng kềnh và hiệu suất thấp. b) Truyền động thủy lực và khí nén : hiện nay 2 dạng truyền động này ngày càng được sử dụng rộng rãi. _ Ưu điểm : gọn nhẹ, điều khiển nhẹ nhàng, êm, chính xác, dễ điều chỉnh tốc độ vô cấp và khả năng tự động hóa cao. _ Nhược điểm : giá thành đắt vì đòi hỏi độ chính xác cao, yêu cầu bảo dưỡng phức tạp. c) Truyền động điện : truyền động rotor – stator. d) Truyền động hỗn hợp : + Truyền động cơ khí – điện. + Truyền động cơ khí – thủy lực. + Truyền động thủy lực – khí nén. BÀI GIẢNG MÔN HỌC MXD 11
Chương 2: MÁY VÀ THIẾT BỊ GIA CỐ NỀN MÓNG §1. Khái niệm chung 1. Sự cần thiết phải gia cố móng Cấu tạo của nền đất thường không đồng nhất và chỉ chịu được áp lực nhỏ vì vậy trong công tác xây dựng cầu, đường, xây dựng nhà cao tầng ,…thường phải xử lý (gia cố) nền móng trước khi xây dựng nhằm tăng khả năng chịu tải của nền và móng. 2. Các phương pháp gia cố nền móng 2.1 Phương pháp đóng (hạ) cọc vào nền đất. a) Phương pháp đóng cọc bằng lực xung kích (dùng búa xung kích): Nguyên lý làm việc của phương pháp này là: Búa được nâng nên độ cao nhất định rồi cho búa rơi tự do xuống nhờ trọng lượng của bản thân búa. Khi rơi xuống, búa sẽ sinh ra lực xung kích, tác dụng vào đầu cọc để đóng cọc. Ưu điểm. Tính cơ động cao, có thể thi công ở mọi địa hình, cạnh bờ sông, mép núi… Nhược điểm Gây chấn động các công trình liền kề, gây ô nhiễm môi trường (tiếng ồn và khí thải). Các tính chất cơ lý của cọc bị thay đổi do chịu va đập, đôi khi vỡ đầu cọc; Các đoạn cọc đóng tương đối ngắn; Phạm vi sử dụng - Hiện nay thường dùng đóng cọc gia cố nền móng cho các công trình thấp tầng, móng cầu giao thông tải trọng nhỏ, xa các khu dân cư đặc biệt hữu ích ở những nơi địa hình không thuận lợi (vùng núi, hải đảo) b) Phương pháp hạ cọc bằng rung động (dùng búa rung): Nguyên lý làm việc của phương pháp này là: Kẹp chặt búa vào đầu cọc, khi búa rung động lực rung sẽ được truyền vào cọc, làm giảm ma sát giữa cọc và đất. Nhờ trọng lượng của cọc và búa mà cọc tự hạ xuống, lún sâu dần vào lòng đất. Ưu điểm: Sử dụng bằng nguồn điện nên không gây ô nhiễm môi trường, Có thể hạ cừ, cọc ở những nơi bất lợi về địa hình, không làm hư hại cọc, thao tác đơn giản thuận tiện. BÀI GIẢNG MÔN HỌC MXD 12
Nhược điểm: Phụ thuộc vào nguồn điện, khi cộng hưởng với các công trình liền kề có thể gây nứt, chiều sâu hạ cọc ngắn, không dùng hạ cọc được ở những nơi đất quá cứng hoặc quá dính. Phạm vi sử dụng: Ngày nay, phương pháp này chủ yếu dùng để hạ cừ để giữ vách hố móng, hạ cừ ngăn nước khi kè sông hồ… c) Phương pháp hạ cọc bằng lực ép tĩnh: Nguyên lý làm việc của phương pháp này là: Dùng lực đẩy của các xilanh thủy lực, ép cọc ngập sâu xuống đất, phương pháp này khắc phục được nhược điểm của hai phương pháp trên. Ưu điểm: Không gây chấn động cho công trình liền kề, thân thiện với môi trường, độ tin cậy của cọc cao. Nhược điểm: Đòi hỏi mặt bằng phải bằng phẳng và ổn định, không ép sát được vào các công trình liền kề. Phạm vi sử dụng: Máy ép tải loại ép đỉnh được sử dụng rộng rãi trong công tác gia cố nền móng cho các công trình xây dựng thấp tầng nơi có mặt bằng thuận lợi như: + Nhà liền kề trong các khu đô thị mới (ép toàn bộ trước khi thi công). + Các công trình thấp tầng không áp sát vào các công trình hiện hữu như: các biệt thự, công sở thấp tầng, trường học, nhà ở nông thôn… Máy ép ôm dùng để ép cọc cho công trình xây dựng có độ cao trung bình, các khu công nghiệp nơi có khối lượng cần ép lớn. 2.2. Phương pháp khoan tạo lỗ (khoan cọc nhồi) : Nguyên lý làm việc của phuơng pháp này là: Dùng máy khoan để khoan vào lòng đất tạo ra các lỗ, sau đó nhồi vật liệu chế tạo cọc xuống các lỗ đó. Phương pháp này áp dụng với cọc có chiều dài và đường kính lớn và cọc Barette (có tiết diện cọc hình chữ L, I, H). Cọc bê tông cốt thép được đổ tại chỗ, không phải nối cọc, không phải vận chuyển từ nơi BÀI GIẢNG MÔN HỌC MXD 13
khác đến, vì vậy khả năng chịu tải của cọc là rất lớn. Tuy nhiên việc kiểm tra chất lượng cọc sau khi đổ bê tong gặp nhiều khó khăn, công nghệ phức tạp, giá thành cao. Phương pháp này đang được sử dụng phổ biến để gia cố móng cho các nhà cao tầng và các công trình có tải trọng truyền xuống móng là rất lớn. 2.3. Phương pháp gia cố nền bằng cắm bấc thấm Phương pháp này thường áp dụng để thi công các công trình đường ô tô cao tốc, các đường băng sân bay, bến cảng…người ta thường dung phương pháp gia cố nền bằng cách cắm bấc thấm xuống nền đất nhằm làm cho nước trong lòng đất thoát nhanh hơn, do đó tăng độ ổn định và khả năng chịu tải của nền đường. §2. Máy hạ cọc 1. Phân loại máy hạ cọc. Máy hạ cọc là các máy và thiết bị dùng để gia cố nền móng theo phương pháp đóng (hạ) cọc vào nền đất. Dựa trên nguyên lý hoạt động (công nghệ) mà người ta phân loại máy đóng cọc như sau: 2. Cấu tạo chung của máy hạ cọc. Cấu tạo chung của máy hạ cọc được thể hiện trên hình vẽ 2.1 BÀI GIẢNG MÔN HỌC MXD 14
Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo chung máy hạ cọc với máy cơ sở là cần trục bánh xích 1.Máy cơ sở - cần trục bánh xích; 2. Búa đóng cọc; 3. Giá đỡ; 4.Cọc; Máy đóng cọc bao gồm những bộ phận chính sau đây. - Máy cơ sở: thường dùng cần trục xích hoặc máy đào 1 gầu, hoặc chỉ dùng toa quay lắp trên giá di chuyển bằng bánh sắt trên ray. - Giá búa: là hệ giàn không gian được cấu tạo từ những thanh thép ống và thép góc, dùng để dẫn hướng cho đầu búa trong quá trình đóng cọc và đôi khi dùng để đặt các thiết bị phụ kiện. Ta có thể điều chỉnh góc nghiêng của giá (thường khoảng 50 ) khi cần đóng cọc xiên. - Đầu búa: là một khối nặng chuyển động lên – xuống nhiều lần theo một kết cấu dẫn hướng đặc biệt và là bộ phận trực tiếp gây ra lực để đóng cọc: đầu búa rơi, búa diesel, búa rung, búa thuỷ lực, búa hơi nước. Chu kỳ làm việc của búa có hai bán chu kỳ: chuyển động chậm dần của búa từ dưới lên trên và chuyển động nhanh dần từ trên xuống dưới để đập và đầu cọc và truyền năng lượng cho cọc. BÀI GIẢNG MÔN HỌC MXD 15
Hình 2.2: Máy đóng cọc với máy cơ sở là cần trục bánh xích 3. Búa nổ diesel Hiện nay trong phương pháp đóng hạ cọc bằng lực xung kích dùng búa xung kích để đóng cọc thì búa nổ diesel được sử dụng phổ biến nhất. Búa nổ diesel là thành phần chính của máy đóng cọc mà trong đó giá búa và động cơ diesel được kết hợp với nhau thành một cụm máy thống nhất. Bản thân búa chính là một nửa của động cơ diesel (hoặc là xilanh hoặc là piston), còn nửa kia được lắp trên đầu cọc, vào thời điểm búa rơi xuống đầu cọc thì hai nửa động cơ tạo thành buồng đốt kín và một lượng dầu nhất định được bơm trong đó, năng lượng rơi tự do của búa nén hỗn hợp nhiên liệu trong buồng đốt tới áp suất và nhiệt độ cao gây nổ. Năng lượng nổ cùng một lúc ấn cọc xuống đất và hất búa lên cao. Đến một độ cao nào đó búa dừng lại rồi rơi xuống…và tiếp tục một chu kỳ hoạt động tiếp theo, cứ như vậy cọc được đóng xuống nền đất cho đến khi người điều khiển khóa van bơm dầu lại. Búa nổ diesel có hai loại: BÀI GIẢNG MÔN HỌC MXD 16
+ Búa nổ loại ống dẫn: Xilanh đặt trên đầu cọc, piston lên - xuống trong lòng xilanh + Búa nổ loại cọc dẫn: Có hai cọc dẫn hướng cho xilanh lên - xuống đúng vị trí của piston đặt trên đầu cọc. 3.1. Búa đóng cọc diesel loại ống dẫn a) Cấu tạo chung Cấu tạo búa đóng cọc diesel loại ống dẫn được thể hiện trên hình 2.3. Búa được đặt trên đỉnh cọc và di chuyển lên xuống dọc theo giá búa của máy cơ sở. Cáp treo búa 1, một đầu được buộc vào giá búa, đầu còn lại được kéo lên hạ xuống nhờ tời trong máy cơ sở. Cáp 14 một đầu buộc vào lẫy trượt đầu còn lại được kéo bằng tời với búa cỡ lớn hoặc kéo bằng tay với búa cỡ nhỏ dùng để khởi động búa. Ống xả đồng thời là ống thay khí 5 là các lỗ thoát khí (4 – 18 lỗ) đươc bố trí đều quoanh ống dẫn 3 để xả khí thải và hút khí sạch trong quá trình hoạt động của búa. Bát chứa dầu số 10 có bán kính cong giống hệt bán kính cong của chầy (phần lồi dưới của búa 2), đế búa 7 được chế tạo thành 2 phần, tiếp xúc với nhau qua mặt cầu để lực đóng cọc vào đúng tâm cọc 9 tránh vỡ, mẻ đầu cọc khi búa nổ. BÀI GIẢNG MÔN HỌC MXD 17
1 – cáp treo búa, 2 – búa đồng thời là piston, 3 - ống dẫn hướng rơi của búa, 4 – thùng dầu dạng vành khăn, 5 - ống xả đồng thời là ống thay khí 6 –Xi lanh có gờ tản nhiệt (phần đáy ống dẫn 3), 7 – đế búa, 8 – dẫn hướng cọc bê tông, 9 – cọc bê tông đang đóng, 10 – bát chứa dầu, 11 – bơm dầu áp suất thấp, 12 – lẫy bán nguyệt, 13 - ống mềm dẫn dầu từ 4 xuống 11, 14 - lẫy và cáp khởi động Hình 2.3: Sơ đồ cấu tạo Búa diesel loại ống dẫn b) Nguyên lý hoạt động của búa Khi khởi động, cáp 1 kéo búa lên cao gá vào lẫy khởi động 14. Kéo cáp khởi động 14 lẫy 14 trượt lên lên giải phóng búa, búa rơi tự do theo ống dẫn 3. Khi búa đi qua ống xả 5 nó tạo thành buồng kín, do búa có vận tốc rơi tự do nên nó bắt đầu nén không khí. Tiếp tục rơi xuống búa chạm vào lẫy bán nguyệt 12 đẩy piston của bơm dầu 11 đi xuống bơm dầu vào bát chứa dầu số 10. Chầy của búa rơi xuống đập vào bát 10 đóng cọc 9 xuống lòng đất lần thứ nhất, mặt khác lại làm cho dầu có sẵn trong 10 bắn lên, gặp không khí có nhiệt độ và áp suất cao thì tự bốc cháy và gây nổ sinh ra khí tạo áp xuất cao trong ống dẫn hướng, áp xuất này tác dụng vào mặt trên của đế búa 7 đóng cọc xuống đất lần 2, mặt khác tác dụng vào đáy của piston 2 làm cho búa 2 nhảy lên cao. Khi búa 2 đi qua 5, khí thải có áp xuất cao hơn thoát ra ngoài – thực hiện quá trình xả khí. Búa 2 tiếp tục đi lên nó làm BÀI GIẢNG MÔN HỌC MXD 18
cho áp xuất không khí trong ống 3 giảm, không khí trong ngoài trời lại hút vào trong thực hiện quá trình thay khí. Khi hết đà vận tốc của nó bằng 0 nó lại rơi xuống – một chu kỳ mới được lặp lại. Mỗi một chu kỳ búa nổ, cọc 9 được đóng vào lòng đất 2 lần vì vậy búa nổ loại ống dẫn còn được gọi là búa nổ loại song động. Để thay đổi độ cao nhảy của búa người ta dùng cáp kéo kết hợp cơ cấu đòn bẩy nối với lẫy bán nguyệt 12 (không vẽ trên hình) để thay đổi lượng dầu được bơm vào bát số 10. Để búa dừng hoạt động lẫy 12 được kéo hết cỡ, lưng của lẫy 12 không chạm vào búa 2 kết quả là dầu không được bơm nữa – búa dừng nổ. Khi đoạn cọc đầu được đóng tới gần mặt đất, cẩu đoạn cọc tiếp theo vào, chỉnh cho tim của hai đoạn cọc thẳng đứng, thực hiện hàn táp cọc mới cho trùng khít và thẳng đứng rồi tiếp tục đóng. Cứ như vậy đến độ sâu thiết kế thì đưa giá búa tới vị trí cọc mới để đóng. 3.2. Búa đóng cọc diezel loại cọc dẫn a) Cấu tạo chung Cấu tạo búa đóng cọc diesel loại cọc dẫn được thể hiện trên hình 2.4. Cũng tương tự như búa đóng cọc loại ống dẫn, búa đóng cọc loại cọc dẫn được đặt trên đỉnh cọc và di chuyển lên xuống dọc theo giá búa của máy cơ sở. Cáp treo búa 19 một đầu ghép cố định với đầu trên của giá búa, đầu còn lại được nâng lên hạ xuống nhờ tời trong máy cơ sở. Lò xo 3.1 kéo móc 3 về phía phải để khi 3 rơi xuống thì móc vào chốt 4 và khi kéo cáp 1 thì móc 3 nằm xấp xuống giải phóng chốt 4. Đòn gánh khởi động 2 và búa 5 có 2 lỗ rỗng để luồn vào 2 cọc dẫn số 8. Bơm dầu 9 thông với thùng dầu 10 bằng van 1 chiều cho phép dầu chỉ chảy từ 10 sang 9 mà không theo chiều ngược lại, tại đầu cần của bơm dầu 9 có cơ cấu đòn bẩy và cáp điều khiển (không vẽ trên hình) có nhiệm vụ thay đổi chiều cao nhảy của búa. Van áp suất 11 chỉ mở khi áp suất dầu trong 9 đủ định mức, piston 15 hình trụ tròn có đường kính đúng bằng đường kính của xi lanh 6. BÀI GIẢNG MÔN HỌC MXD 19
1 – cáp khởi động 2 – đòn gánh khởi động 3 – móc khởi động 3.1 - lò xo kéo móc 3 4 – chốt nằm ngang 5 – búa 6 – xi lanh 7 – chốt đánh dầu 8 – cọc dẫn (2 chiếc) 9 – bơm dầu áp suất cao 10 – thùng dầu 11 - van áp suất 12 - dẫn hướng cọc 13 – cọc bê tông đang đóng 14 - đế búa 15 – piston 16 – xéc măng 17 - ống dẫn dầu 18 – vòi phun dầu 19 – cáp treo búa Hình 2.4: Sơ đồ cấu tạo Búa diesel loại cọc dẫn b) Nguyên lý hoạt động của búa: Ở trạng thái nghỉ búa 5 nằm ở đế búa (để đảm bảo an toàn). Khởi động búa, ta thả cáp 19, đòn gánh 2 rơi tự do theo dẫn hướng 8, móc 3 nhờ lực kéo lò xo 3.1 móc vào chốt 4. Cáp 19 được kéo lên nâng đòn gánh 2 cùng búa 5 lên hết tầm, khi đã sẵn sang, dung tay kéo cáp khởi động 1 làm dãn lò xo 3.1 – móc 3 nằm xấp xuống – giải phóng chốt – búa 5 rơi tự do theo dẫn hướng 8. ở cuối hành trình rơi xi lanh 6 chụp vào piston 15 tạo thành buồng kín, bắt đầu nén không khí, áp suất không khí trong lòng 6 tăng dần. ở cuối hành trình nén, chốt 5 đập vào cần của bơm dầu 9 làm cho áp suất dầu trong 9 tăng cao. Khi áp suất dầu trong 9 đủ lớn, van áp suất 11 mở - dầu có áp suất cao chảy theo ống dẫn dầu 17 tới vòi phun 18 phun vào đáy của xi lanh 6 một lượng dầu diesel dưới dạng sương mù, gặp không khí trong 6 có áp xuất cao thì tự bốc cháy (nổ) – sinh ra khí có áp suất cao. Áp suất BÀI GIẢNG MÔN HỌC MXD 20
khí nổ tác dụng vào bề mặt của piston 15 qua đế 14 đóng cọc 13 xuống đất 1 nhát, mặt khác áp suất khí nổ tác dụng vào đáy của xi lanh 6, làm búa 5 nhảy lên cao theo dẫn hướng 8. Khi vận tốc nhảy của búa 5 bằng 0, búa lại rơi tự do theo dẫn hướng 8. Một chu kỳ mới lại lặp lại. cứ như vậy cọc 13 được đóng sâu vào lòng đất. Để dừng búa, thả nhẹ cáp 19, đòn gánh 2 xuống thấp vừa đủ độ nhảy của búa 5, móc 3 móc vào 4, thả từ từ cáp 19 búa 5 được thả xuống từ từ - búa không nổ nữa. Khi đoạn cọc đầu được đóng tới gần mặt đất, cẩu đoạn cọc tiếp theo vào, chỉnh cho tim của hai đoạn cọc thẳng đứng, thực hiện hàn táp cọc mới cho trùng khít và thẳng đứng rồi tiếp tục đóng. Cứ như vậy đến độ sâu thiết kế thì đưa giá búa tới vị trí cọc mới để đóng cọc tiếp theo. 3.3 Ưu-nhược điểm, phạm vi sử dụng của búa nổ điezel Ưu điểm: + Tính cơ động cao. + Có thể đóng cọc ở những nơi địa hình không thuận lợi. Nhược điểm: + Gây chấn động các công trình liền kề. + Gây ô nhiễm môi trường (cả tiếng ồn và khí thải). + Không đóng được cọc vào nền đất quá yếu (do búa không thể nổ) + Cọc bê tông bị biến đổi các tính chất cơ lý do tác dụng va đập trong quá trình đóng cọc. + Các đốt cọc tương đối ngắn, nên khả năng chịu tải ngang như động đất và tải trọng gió nhỏ hơn nhiều so với cọc nhồi và cọc ép ôm Phạm vi sử dụng: Ngày càng hẹp lại do hiệu suất thấp và ô nhiễm môi trường, tuy nhiên người ta vẫn dùng gia cố nền móng cho cầu có tải trọng nhỏ, công trình thấp tầng ở địa bàn xa khu dân cư đặc biệt những nơi địa hình không thuận lợi 3.4 Xác định chiều cao rơi hợp lý của búa nổ điezel Chiều cao rơi phù hợp H  0,8H max l H max   2 .F. (m) 2.E.Q Trong đó: 2  - Cường độ cọc , N/m F - Tiết diện cọc, m2 BÀI GIẢNG MÔN HỌC MXD 21
l - Chiều dài cọc, m E - Mô đun biến dạng của cọc,N/m2 Q - Trọng lượng đầu búa, N 4. Búa rung Búa rung gồm 3 loại: Búa rung nối cứng, búa rung nối mềm và búa va rung. a) Sơ đồ cấu tạo của 3 loại búa rung: Sơ đồ cấu tạo búa rung Sơ đồ cấu tạo búa rung nối nối cứng mềm Sơ đồ cấu tạo búa va rung Hình 2.5: Sơ đồ cấu tạo của 3 loại búa rung 1 - Móc treo búa; 2 - Động cơ điện; 3.Truyền động đai (truyền động dây cua roa); 4.Cặp bánh răng trụ giống hệt nhau ăn khớp với nhau; 5 - 2 quả lệch tâm (lắp trên 2 trục quay của bánh răng 4); 6 - Đế búa; 7 - Giá và bu lông kẹp cọc; 8 - Cọc (hoặc cừ) cần hạ; 9 - lò xo đỡ bàn động cơ; 10 – búa; 11 - 4 lò xo đỡ trên; 12 - 4 lò xo đỡ dưới; 13 - Đe; 14. Bu lông và e cu thay đổi tần số va rung. b) Hoạt động của búa rung Nguyên lý hoạt động chung của búa rung Búa rung được kẹp chặt vào đầu cọc, khi búa hoạt động, 2 quả lệch tâm gây lên lực rung động, kéo cọc lên và ấn cọc xuống hàng nghìn lần trong một phút với biên độ từ vài BÀI GIẢNG MÔN HỌC MXD 22