Giáo trình sử dụng máy ủi - cạp - san: Phần 1

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:70

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

"Giáo trình sử dụng máy ủi - cạp - san" phần 1 trình bày các nội dung chính sau: Đất, phân loại đất, tính chất cơ lý của đất và phân cấp đất; Một số dạng công trình đất được thi công bằng máy thi công nền; Công tác chuẩn bị trước khi thi công; Thi công bằng máy ủi; Kỹ thuật thi công bằng máy cạp;... Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình sử dụng máy ủi - cạp - san: Phần 1

is s t BELT 1 1 1 - 111» Ï M M * »l» I M » « V l •VtMVtMMtVlVlVl //;/A V W V V C T Ä • SwmSS v Sav/J H « llp ^ s https://tieulun.hopto.org
Bộ XÂY DựNG GIÁO TRÌNH Sử DỤNG MÁY ỦI - CẠP - SÄN 1 00 26135 NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG HÀ NỘI-2013 https://tieulun.hopto.org
LỜI NÓI ĐẦU S ử d ụ n g m áy xúc ủi, cạp và máy san là một môn học chuyên môn của nghề vận h ành m áy thi công nền. Tiếp theo giáo trình ‘‘S ử d ụ n g m áy xúc"nhóm tác giả biên soạn tiếp giáo trin h “S ử d ụ n g máy ủi, cạp, san" nhăm p hục vụ cho công tác giảng dạy và học tậ p nghề vận hành máy thi công trình độ trung cấp nghề. Với m ục tiêu trang bị cho học sin h những kiến thức cơ bản khi sử dụng, vận hành các loại máy ủi, cạp, san, áp d ụ n g các biện pháp thi công hợp lý trong mọi địa hình thi công đ ả m bảo a n toàn và đ ạ t hiệu quả kinh tế cao. Giáo trìn h bao gồm 8 chương: Chương 1: Đất, p h â n loại đất, tính chất cơ lý của đất và p h â n cấp đất; Chương 2: M ột sô dạng công trinh đất được thi công bằng m áy thi công nền; Chương 3: Công tác chuẩn bị trước khi thi công; Chương 4: Thi công bằng m áy ủi; Chương 5: Thi công bằng m áy cạp; Chương 6: Thi cồng bằng m áy san; Chương 7: N h iên liệu và dầu mỡ bôi trơn; Chương 8: L u ậ t Giao thông Đường bộ Trong quá trình biên soạn các tác giả đã tham khảo nhiều tài liệu liên quan trong và ngoài nước kết hợp với thực tiễn ở các công trường các d ự án đ ề th ể hiện được m ột cách chi tiết, cụ th ể các nội dung đảm bảo gắn lý thuyết với thực tiễn của sản xu ấ t thi công cơ giới hiện nay. Giáo trìn h là tà i liệu sử d ụ n g đ ể đào tạo, còn là tài liệu đ ể cho các nhà quản lý, các kỹ sư, kỹ th u ậ t th a m khảo, vận dụng vào quá trinh quản lý và sử dụng m áy thi công. Trong quá trìn h biên soạn các tác giả đã có nhiều cô' gắng nhưng không trá n h khỏi những th iếu sót, nhóm tácxgiả mong nhận được nh ữ n g ý kiến đóng góp bố sung của bạn đọc đê giáo trình hoàn thiện hơn X in trăh trọng cảm ơn! N h óm tá c giả 3 https://tieulun.hopto.org
Chương 1 ĐẤT, PHÂN LOẠI ĐẤT, TÍNH CHÂT c ơ LÝ CỦA ĐÂT VÀ PHÂN CẤP ĐẤT 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỂ ĐÂT ĐÁ Đất đá là lớp tạo thành vỏ bề mặt trái đất, là kết quả quá trình tẩm thực của vỏ trái đất. Trong xây dựng đất đá là nền tảng, là nguyên liệu trong các cồng trình xây dựng. Mồi một loại đất đá đều do các khoáng vật nhất định tạo nên. Khoáng vật là các chất hoá học được hình thành do các quá trình hoá lv phức tạp trong vỏ trái đất tạo thành. Đất xây dựng là các loại đất mà được sử dụng làm nền, được khai đào hay được sử dụng làm vật liệu xây dựng. 2. CÁC LOẠI ĐẤT, ĐÁ, CÁT, SỎI Trong xây dựng người ta chủ yếu sử dụng các loại đất đá có nguồn gốc khoáng vật. Đất đá được chia thành đá và đất. 2.1. Đá Đá bao gồm các loại sau: - Đá phún xuất (mắc ma) được tạo thành bởi các loại đá nóng chảy bị nguội đi (granit, điaba, bazan .V.V.); - Đá trầm tích được tạo thành do các sản phẩm của đá gốc bị phong hoá lắng đọng và tích tụ trong một môi trường nào đó (nước, không khí), sau đó được nén chặt, đôi khi do sự xi măng hoá các đá trầm tích (cuội kết, sỏi kết, đ á vôi, .V .V .); - Đá biến chất được tạo thành từ các đá mắc ma hoặc trầm tích dưới ảnh hưởng của các quá trình gây biến chất: nhiệt độ cao và áp suất cao, các quá trình hoá học kèm theo (quaczit, đá phiến mica, cẩm thạch, .V .V .). Như vậy, đá gồm các loại bị gắn kết và xi măng hoá (liên kết cứng giữa các hạt) nằm dưới dạng khối đồng nhất (liên tục) hoặc phân lóp (nứt nẻ). Đá đồng nhất bao gồm đá chủ yếu là phún trào có kiến trúc tinh thể hoàn toàn (kiến trúc hạt): gramit, điôrit, .... Chúng có đặc điểm là: độ chặt khá cao (thể tích lỗ rỗng không quá 1% và độ chứa nước thấp 0,1% 4- 1 %). Do đó, những đá này thực tế có thể coi là không nén được. Biến dạng của chúng dưới nền nhà và công trình không đáng kể. Các công trình xây dựng như móng nhà, các công trình xây dựng khác được vững chắc khi 5 https://tieulun.hopto.org
xây dựng lên trên nền đá. Tuy vậy, đá cũng có thể bị bào mòn do nước, đá có thế bị huỷ hoại đặc biệt mạnh dưới tác dụng; của ngoại lực, các axit, nước thải của các xí nghiệp có chứa axit. Đá phân lớp chủ yếu thuộc loại đá trầm tích (cát kết, đá vôi, macma, .v.v.) giới hạn độ bề chịu nén ở trạng thái bão hoà nước của đá phân lóp nhỏ hon 50KG/cm2. Đá này gọi là đá nửa cứng, chúng nhạy cảm hơn với các tác động từ bên ngoài, nói riêng là với quá trình phong hoá, so với các loại đá cứng. Nước ngầm tác động vào đá nửa cứng tạo thành các vết nứt và lỗ rỗng làm tăng thêm độ chứa nước trong khối đá, do đó khi các lóp đá nằm nghiêng chúng dễ bị trượt. Độ chứa nước của các loại đá này từ 1,5 (đá vôi chặt) tới 40% (đá phấn). Do đó, đá phân lóp (nửa cứng) nếu làm các công trình lên loại đá này sẽ là kém bền chặt hon so với đá cứng. 2.2. Đất Đất không phải là đá, bao gồm các loại sau: - Đất mảnh vụn lớn không xi măng hoá, gồm hon 50% theo trọng lượng là các mảnh vụn' của nham thạch kết tinh hoặc trầm tích với cỡ hạt lớn hon 2mm (dăm cuội, san, s ỏ i , .V .V .); - Cát toi, rời ở trạng thái khô, gồm ít hon 50% theo trọng lượng là các hạt lớn hon 2mm và không có đặc tính dẻo, không lăn được thành sợi có đường kính 3mm, hoặc trị số dẻo của chúng nhỏ hon 0,01 (cát sỏi, cát thô, cát trung, cát nhỏ, cát pha bụi); - Sét (đất dính) có tính dẻo, nghĩa là có khả năng thay đổi hình dạng dưới tác dụng của ngoại lực và giữ nguyên hình dạng đă bị biến đổi sau khi bỏ lực tác dụng đó đi, trị số dẻo lớn hon 0,01 (á cát, á sét, sét). Đất mảnh vạm lớn ít bị nén (thể tích ít bị giảm) dưới tải trọng, có lực kháng cắt khá tốt và bị nước xói trôi các đặc tính lý học của chúng thường không thay đổi khi bị ầm ướt. Do đó, các loại đất này là loại nền khá bền vững. Cát có thể là cát thạch anh, cát đá phiến, cát đá vôi. Cát ẩm ướt có đặc tính cho xây dựng bị giảm thấp. Độ ẩm ướt ảnh hưởng đặc biệt mạnh đối với cát nhỏ và cát pha bụi trong có lẫn bùn và sét. Ở trạng thái bão hoà nước các loại cát này trở thành chảy (cát chảy) nếu sử dụng chúng làm nền móng thì có nhiều khó khăn phức tạp. Cát sạch và đặc biệt là cát thô (3 -ỉ- 4mm) là loại cát làm nền móng tốt. Đất loại sét gồm á sét, á cát và sét. ít khi gặp đất sét đơn thuần. Trong á sét có 10 -ỉ- 30 % là sét, trong á cát có tới 10% là sét. Đặc tính xây dựng của đất loại sét phụ thuộc cơ bản vào độ ẩm của chúng. Khi cho thêm nước chúng chuyển trạng thái cứng sang trạng thái bột nhão, nếu tiếp tục thêm nước chúng chuyển sang trạng thái chảy. Tuỳ theo độ sệt mà đất loại sét có thể được sử dụng làm nền móng. Nó hoàn toàn tin cậy ở trạng thái cứng và dẻo và không tin cậy ở trạng thái chảy. 6 https://tieulun.hopto.org
Trong đất loại sét còn có cả bùn, trong bùn có khoảng 30 + 50 % hạt cỡ nhỏ hơn 0,0lmm và nhiều chất hữu cơ. Dưới tác dụng của ngoại lực bùn biển dạng mạnh do đó không thể làm nền được. 3. TÍNH CHẤT C ơ LÝ CỦA ĐÂT ĐÁ Các dấu hiệu thể hiện tính chất của đất có liên quan với nhau và ở các mức độ khác nhau, ảnh hường đến quá trình làm việc của máy móc và thiết bị thi công. 3.1. Thành phần cấp phối Thành phần cấp phối là một trong những dấu hiệu chính của trạng thái vật lý của đất. Các.loại đất sét, đất cát, đất tảng là kết quả cùa quá trình phân huỷ tự nhiên và chuyển hoá của hai loại đất và đất pha đá. Các loại đất trên được tạo bởi các hòn, các cục, hạt của các phần tử của đất, nước, muối hoà tan cũng như các dung dịch và hơi. Tỷ lệ các hạt trong đất có kích thước khác nhau tính theo trọng lượng xác định bằng phần trăm: - Đá dăm > 40 ram; - Sỏi 2 - 40 mm ; - Cát 0,2 V 2 ram ; - Cát tinh 0,05 -í- 0,25 mm ; - Bụi 0,005 -V0,05 ram ; - Bụi sét < 0,005 mm. 3.2. Trọng luọng riêng (tỉ trọng) Trọng lượng riêng của đất là trọng lượng của một dơn vị thể tích ở độ ẩm tự nhiên. Trọng lượng riêng của đất phụ thuộc vào loại đất. 3.3. Độ toi xốp đặc trung bỏ'i hệ số toi Hệ số tơi là tỷ số giữa thể tích của đất sau khi làm tơi với thể tích ban đầu ở trạng thái chặt. V K = -* - (1.1) t y Trong đó: Kt - hệ số tơi của đất; v t - thể tích của đất sau khi làm tơi; V - thể tích của đất ở trạng thái chặt. Độ tơi của đất sẽ khác nhau khi đào bằng các loại máy khác nhau và ở các độ ẩm khác nhau. 7 https://tieulun.hopto.org
Háng 1.1: Phân loại đất, trọng lượng riêng và hệ số toi Trọng lượng riêng Loại đất Tên đất Hệ số tơi (K,) y (T /m 3) I Than bùn, đất canh tác, cát, á cát 0,587- 1,17 1,20-1,30 1,47-1,87 1,08 - 1,20 II Á sét màu vàng, hoàng thồ ẩm và tơi 1,57 - 1,71 1,14-1,28 III Sét, á sét chặt, hoàng thổ ẩm tự nhiên 1,71 - 1,86 1,24-1,32 IV Sét, á sét chặt, á sét lẫn sỏi, hoàng thổ 1,90-2,00 1,33 -1,37 khô mecghen mềm V Mecghen cứng đất đồi núi khô cứng 2,00-2,15 1,30-1,45 3.4. Độ ẩm Độ ẩm là tỷ số trọng lượng nước chứa trong đất với trọng lượng của khối đất đó ở trạng thái khô với nhiệt độ 100°c - 150°c (tính theo %). w = ga^gjL 100 o/o (1.2) ểk Trong đó: ga - trọng lượng đất ẩm; gk - trọng lượng đất khô. 3.5. Độ dẻo Độ dẻo là tính chất thay đổi hình dáng hình học khi có ngoại lực tác dụng, lực thôi tác dụng thì hình dáng đã thay đổi vẫn tồn tại. Đất sét có độ dẻo lớn nhất, đất cát và sỏi không có độ dẻo. Độ dẻo xác định bàng chi số dẻo Củp; chỉ số dẻo CDplà hiệu số độ ẩm ở giới hạn chảy C0 c và giới hạn dẻo co.tOp = C0 c - co Bảng 1.2: Trị số dẻo của đất Loại đất COp Đất sét - đất rất dẻo 17 Á sét - đất dẻo 7-17 Á sét - đất ít dẻo 0 -7 Cát - đất không dẻo 0 Đất dẻo ở một độ ẩm nhất định thường có hiện tượng dính bết, tức là khả năng bám chặt vào bề mặt các cơ cấu, bộ công tác, nó làm cho hiệu quả làm việc của máy giảm xuống. 3.6. Độ bết dính của đất • Bết dính là đặc trưng chủ yếu của đất sét thể hiện ở một độ ẩm nhất định. Ilết dính là khả năng của đất (chủ yếu là đất sét) liên kết với bề mặt tiếp xúc của các bộ phận máy, cơ cấu làm việc bằng lực liên kết. 8 https://tieulun.hopto.org
trinh 1.1: Sự phụ thuộc cùa p - lực bết dính và độ âm w Chẳng hạn đối với thép - lực liên kết đó có thể đạt tới giá trị 1 -ỉ- 2N/cm2 (1000 -ỉ- 2000N/m2). Có nghĩa là bằng lực liên kết - lục bết dính - có thể giữ được lớp đất dày tới một mét. Trong điều kiện nhất định (ở độ ẩm nhất định) độ bết dính của đất là nhân tố ảnh hưởng quyết định đến năng suất làm việc của máy. Do vậy, ngay từ khâu thiết kế, chế tạo cũng như quá trình sử dụng máy phải tính đến khả năng này của đất, từ đó chọn ra các biện pháp thích họp loại trừ, khắc phục độ bết dính của đất. Nghiên cứu bản chất lực bết dính người ta thấy: Lực bết dính trên thực tế là các lực tác dụng điện tử - phân tử, nó phụ thuộc vào mức độ nước hoà tan trong đất, nghĩa là phụ thuộc vào độ ẩm của đất. Bảng 1.3: Lực bét dính của đất sét phụ thuộc vào vật liệu và độ bóng bề mặt Vật liệu co (%) p (N/cm2) - Thép không gia công 25 1,03 - Thép gia công bề mặt V6 27 2,45 - Gang gia công bề mặt V6 28 2,94 - Nhôm 25 2,71 - Cao su xốp 25 0,7 - Thuỷ tinh 25 3,18 Đất có khả năng bắt đầu bết dính, nếu nó có chứa nước hoà tan tưong ứng khi độ ẩm khoảng 10 + 20%. Lực bết dính còn phụ thuộc vào áp lực ban đầu, nguyên liệu và độ bóng bề mặt tiếp xúc. 3.7. Hệ số ma sát đất - đất và đất - thép Hệ số ma sát xác định lực cản đào đất. Trong quá trình đào đất có sự dịch chuyển tương đối đất - đất, đất - thép do đó phát sinh ra các lực ma sát. Lực ma sát này tăng rõ rệt khi vừa đào đất vừa tích luỹ đất trong bộ công tác. 9 https://tieulun.hopto.org
Hệ số ma sát phụ thuộc vào trạng thái đất cũng như trạng thái bề mặt cùa bộ công tác. Mối quan hệ giữa hệ số ma sát giữa đất - thép f] và hệ số ma sát trong đất - đất f2 có thể biểu thị gần đúng, như sau: fi « 0,75 f2 , nghĩa là tgq)] « 0,75 tgq>2 Trong đó: cpi - góc ma sát đất - thép; Cp2 - góc ma sát đất - đất. Bảng 1.4: Hệ số ma sát đất - đất f2 và đất - thép fi Tên đất Hệ số ma sát đất - đất: f2 Hệ số ma sát đất - thép: fi - Than bùn 0,9- 1,0 0,1 -0,5 - Cát 0,4 - 0,7 0,4 - 0,5 - Á cát 0,4 - 0,7 0,4 - 0,5 - Á sét 0,7 - 0,8 0,5 -0,6 - Sét 0,8- 1,0 0,6-0,7 - sỏi - đá nhỏ 0,62 - 0,78 0,75 - Đá dăm 0,9 0,84 3.8. Góc chân nón
Lực cản trượt xác định theo Kulon là hàm bậc nhất, phụ thuộc vào ứng suất pháp tuyến: T = ơ. tg(p2 + c = ơ.f2 + c (1.3) Trong đó: f2 - hệ số ma sát đất - đất; c - lực bám của đất khi trượt - lực liên kết. Đối với (lất không dính (cát khô) công thức trên có thể viết dưới dạng T = ơ. f2 Khái niệm lực cản trượt chỉ là khái niệm quy ước, vì quá trình phá vỡ đất xảy ra rất phức tạp. Hĩnh 1.2: Sơ đồ mặt phẳng trượt Lực liên kết c (đoạn 02 trên hình 1.3) là ứng suất giới hạn trượt khi không có lực pháp tuyến ( ơ = 0) tác dụng nữa và vẫn giữ nguyên được sự phụ thuộc tuyến tính giữa T và ơ . Hình 1.3: Sự phụ thuộc giữa Úng suất pháp và img suất tiếp ( t và ơ) khi xày ra hiện tượng trượt Đoạn 1 - 2 - 3: sự phụ thuộc tuyến tính của T = f [ ơ ] ; Đoạn 2 - 3 - 4: sự phụ thuộc thực tế; ọ - góc trượt (góc ma sát trong); c - giá trị lực liên kết. 11 https://tieulun.hopto.org
Bảng 1.6: Lực Hên kết c Tên đất Lực liên kết c - MPa -Cát 0,10 0,6 0,02 - Á cát 0,06 0,04 0,015 - Á sét 0,04 0,25 0,010 - Sét 0,02 0,015 0,005 - Sỏi - đá nhò 0,01 0,010 0,002 - Đá dăm 0.005 0,005 0,0 3.Ỉ0. Mô đun biến dạng của đất Mô đun biến dạng của đất tương tự như mô đun đàn hồi của vật liệu đồng nhất, song còn có đặc điểm riêng như sau: - Mô đun biến dạng của đất được xác định theo biểu dạng toàn phần; - Mô đun biến dạng của đất sẽ thay đổi khi thay đổi độ ẩm và độ lèn chặt cùa đất; - Biến dạng của đất không tuyến tính nên mô đun biến dạng có thể đặc trưng khoảng ứng suất nhỏ. Mô đun biến dạng E được xác định theo đường cong giới hạn bền của đất bị nén dưới khuôn hình trụ: E= a .^ (1.4) Â, Trong đó: a - hệ số điều chỉnh tính đến dạng và độ cứng của khuôn (a = 1,25); ơ - ứng suất trên bề mặt đất dưới khuôn; D - đường kính khuôn; À. - độ lún. Biểu thức (1.4) ở trên tương tự như định luật Húc về biến dạng tương đối. Bảng 1.7: Hệ số chịu dập Po và ứng lực nén cho phép đối vói bộ di chuyển máy làm đất xuống nền đất Pđ (kN/mz) Tên đất Po Pd Đất lầy 18-25 26-30 Đất sét ướt, cát tơi 25-35 300 - 500 Cát hạt khô, sét ướt chặt vừa phải 35-60 400 - 600 Đất sét chặt vừa phải và khá chặt 50-60 600 - 700 Đất sét chặt ẩm vừa phải và hoàng thổ ẩm, mecghen ẩm 70 - 100 800- 1000 Đất sét chặt, mecghen và hoàng thồ khô 110-130 1 100 - 1500 12 https://tieulun.hopto.org
3.11. Sức chịu nén Khi nén bàng một khí cụ nào đó xuống đất hoặc bộ di chuyển của máy xuống đất, vùng đất bị nén toàn diện (tất cả mọi phương). Nếu biến dạng lõm xuống lcm với các đơn vị lực và tiểt diện nào đó, gọi là hệ số chịu dập. Còn nếu đã biến dạng lõm xuống đến 6 - 12cm, ta hạn chế điều kiện đó và coi là trạng thái giới hạn đối với bộ di chuyển của máy làm đất. 3.12. Cấu tạo ba thể Cấu tạo ha thể đó là đặc trưng của đất sét và đất cát, thực chất của nó là ngoài các phần tử rắn ra (các khoáng chất) là chất lỏng (nước và dung dịch muối) và hơi. Ở mức độ nhất định, cấu tạo ba thể của đất ảnh hưởng rất nhiều đến độ bền vững và lực cản cơ học, nguyên nhân là có nước và hơi chứa trong đất, nhất là đất sét. Theo các nhà nghiên cứu thì nước chứa trong đất có tới 5 dạng khác nhau: dạng hơi (hơi nước); dạng rắn (băng); dạng tinh thể và liên kết hoá học trong thành phần các khoáng chất của đất; dạng nước thấm hay ờ dạng màng và nước ở dạng tự do. Nước ở dạng hơi được chứa trong các lồ rỗng của đất, nó có thể di chuyển từ chỗ hơi có tính đàn hồi cao hơn vào chỗ hơi có tính đàn hồi thấp hơn. Dạng nước thấm và dạng nước màng chứa ở trên các bề mặt của các phần tử đất và lực liên kết phần từ của nó lớn đến mức lớn hơn là trọng lượng bản thân. Nước tự do là nước hay các giọt nước có thể di chuyển được ở trong đất dưới tác dụng của trọng lực. Khi nhiệt độ môi trường xuống thấp nước đóng thành băng ở ừong đất. Tổng các dạng nước chứa trong đất tạo ra độ ẩm của đất. 3.13. Độ nhám của đất (độ ăn mòn) Do đất cỏ các phần tử rắn nên trong quá trình làm việc một phần của bộ phận công tác của' máy móc trực tiếp tiếp xúc với đất và bị mài mòn quá nhanh, dẫn đến làm thay đổi hình dáng kích thước bộ công tác, có ảnh hường lớn đến vị trí tương đối, giá trị lực tác dụng, làm thay đổi tính năng kỹ thuật của máy. Do đó, khi tính toán thiết kế máy, phải lưu ý tới đặc điểm này để hạn định phạm vi sử dụng của bộ công tác. 3.14. Lực cản cắt của đất Quá trình cắt đất và các biện pháp phá vỡ đất tương tự là biện pháp chủ yếu khi gia công đất và hầu hết các loại máy làm đất đều làm việc theo nguyên lý cắt đất. Lực cản cắt của đất là khả năng của đất cản lại tác dụng cơ học gây ra bởi tập họp các loại ứng xuẩt (nén, kéo, trượt, cắt .v.v.) nhằm phá vỡ đất và tách chúng ra khỏi nền đất thành phoi hoặc các hòn, các cục đất. Để biểu thị độ bền cơ học của từng loại đất, ta dùng khái niệm lực cản riêng. 4. PHÂN CẤP ĐẤT Đất được phân ra các nhóm, cấp dựa trên mức độ khó, dễ khi thi công, cấp đất càng cao thi công càng khó, mức độ chi phí lao động và máy móc lớn. 13 https://tieulun.hopto.org
Người ta có thể phân chia cấp đất theo cách sau: - Phân theo phương pháp thi công; - Phân theo mục đích sử dụng. 4.1. Phân loại đất theo phương pháp thi công 4.1.1. Phân loại đất theo phương pháp thi công bằng thủ công Khi phân loại đất đất theo phương pháp thi công bàng thủ công và dựa vào dụng cụ thi công thì gồm 9 nhóm theo bảng 1.8 dưới đây: Bảng 1.8: Phân loại đất theo biện pháp thi công thủ công Nhóm Tên đất Dụng cụ đào đất - Đất cát, phù sa, cát bồi, đất màu xốp, đất đen, đất mùn, đất Dùng xẻng cải tiến I hoàng thổ xốp. Đất mới đổ chưa nén chặt. Các loại đất chộn xắn, xúc được. lẫn 10% tạp chất. - Đất á cát: Á cát, cát pha sét, đất thịt mềm, đất thịt pha cát. - Đất hoàng thổ có lẫn sỏi nhò, rễ cây có lẫn mùn rác đến 20%. - Đất sụt có lẫn đá nhỏ đến 20%. Dùng xẻng cải tiến II - Đất cát lẫn sỏi, đá gạch vụn, mùn rác, mảnh sành, mảnh đạp xúc được. chai đến 20%. - Đất đổ đã bị nén chặt, đất mặt sườn đồi tơi xốp lẫn ít cây Xim, Mua, Rành Rành. - Đất á sét mềm, sét pha thịt, sét pha cát, đất sét trắng, sét mềm mịn hạt. Dùng xẻng cải tiến - Đất thấm muối, đất kiềm ẩm mềm các loại đất trên lẫn tạp đạp mạnh mới xúc III chất đến 10%. được. Có khi phải - Đất cát lẫn sỏi, đá, gạch vụn, rễ cây ... đến 35% dùng cuốc. - Đất hoàng thổ, đất trồng trọt lẫn sỏi đá, rễ cây, mảnh sành ... đến 35% - Đất thịt, sét, á sét, hoàng thổ chật. - Đất gan gà mềm, đất mặt sườn đồi lẫn sỏi. - Đất thấm muối, đất kiềm khô, đất mặt đê cũ không có đá. - Đất sỏi nhỏ 20%. Dùng cuốc bàn, IV - Đất thịt, sét, kiềm, đất thấm muối mềm lẫn sỏi, cuội, mảnh xẻng đạp. sành rễ cây đến 20%. - Đất đen lắng đọng giữa hai chân đồi lóp trên là bùn lún dính chân 40 cm dưới là đá sỏi. - Đất thịt màu xám xanh cứng - đất cao lanh. - Đất đỏ dính kết chặt - sét pha sỏi non hay đá ong non. - Đá phong hoá già (dễ vỡ) lẫn đất, sét trắng mịn khô cứng. Dùng cuốc chim to V - Đất thịt, sét vàng, á sét khô cứng cốc thành từng hòn nhỏ. lưỡi dễ đào. - Đất kiềm, đất thấm muối khô cứng. - Đất thịt, sét kiềm mềm lẫn sỏi, cuội, mảnh sành, gốc rễ cây, mùn rác, gạch vụn đến 35% - đất mặt đê cũ lẫn đá. 14 https://tieulun.hopto.org
Nhóm Dụng cụ đào Tên đất đất - Đất đò, cao lanh lẫn cuội sỏi đến 20%. - Đá phong hoá già nguyên tảng. Đất sỏi đỏ lẫn ít đá to - VI đá trai. Dùng cuốc chim. - Đất thịt, sét, đất thấm muói khô cứng lẫn tạp chất đên 35%. - Đất mặt đường lẫn cuội, sỏi, đá dăm dày 20cm. - Đất sò (đất pha cát lẫn vò sò dính chặt) đào thành tảng được. - Đất lẫn đá tảng đến 20%. Đắt sỏi chặt cứng - đất lẫn Dùng cuốc chim và VII đá bọt. xà beng - Đất đò, đất cao lanh kết dính chặt lẫn cuội sỏi trên 20%. - Đất mặt đường lẫn đá dăm, sỏi dày 40cm hoặc lẫn nhựa dày 20cm. - Đất lẫn đá tròn to, đá sít non (một nửa đất). - Đất có lẫn đá tảng trên 20%. Cuội sỏi đã cỏ kết bằng đất Dùng xà beng, cuốc VIII pha cát nện chặt. chim có khi phải - Đất có lẫn trong đá phải đào vét ít một. dùng choòng. - Đất mặt đường nhựa dày đến 40cm, đá sét già lẫn đất. IX - Đá vôi phong hóa già, còn nguyên tảng. Cuội sỏi cô kết Dùng xà beng, bằng đất sét. choòng, búa mới - Đá ong mềm kết thành via, đá sít già đào được. 4.1.2. Phân loại đât theo phương pháp thi công băng mảy Cấp đất Tên đất A. Cho máy đào một gầu: I - Đất thực vật không lẫn rễ cây và đá, có lần đá dăm, cát khô, cát có độ ẩm tự nhiên, không lẫn đá dăm, á cát, đất bùn dày đến 30cm không có rễ cây, sỏi sạn không có đá to trên 30cm đất đồng bằng lớp trên 80cm - đất vụn bị nén chặt. - Sòi sạn lẫn đá to, sét ướt mềm không lẫn đá dăm, á sét nhẹ, á sét nặng lẫn rễ cây, II lẫn bùn đến 30cm, đá dăm, đất đồng bằng sâu 0,8 - 2m. Đất cát mềm lẫn sỏi cuội đến 10%, thịt pha cát, sét lẫn đá nhỏ, rễ cây. - Sét nặng vỡ thành từng mảng, sét lẫn đá dăm, bùn dày đến 40cm, đá nổ mìn ra, III đất đồng bằng sâu từ 2 - 3,5 m, đắt đò, đất vàng ờ đồi có lẫn đá ong, sỏi nhò kết cấu đông đặc cứng - đất cứng lẫn đá đầu sư hay sít non. B. Cho máy ủi, máy san: I - Đất thực vật không lẫn rễ cây và đá, đá dăm, á sét nhẹ, bùn dày đến 20cm không có rẻ cây, đất đồng bằng sâu đến 60cm, đất vụn bị nén. - Sỏi sạn không lẫn đá to, sét ưót mềm không lẫn đá dăm, cát có độ ẩm tự nhiên không II lẫn đá dăm, á sét nặng, đất bùn dày đến 30cm, đất đồng bằng sâu đến 0,6 - l,2m. - Sét nặng vỡ thành từng mảng, xẻng mai không xắn được, sét lẫn sỏi sạn đá dăm, III cát khô, đất bùn dày đến 30cm. Đất lẫn đá tảng, đất đồng bằng dày từ l,2m trờ lên. 15 https://tieulun.hopto.org
Cấp đất Tên đất c Cho máy cụp: I - Đất thực vật không lần rễ cây và đá, có lẫn đá dăm, đất vụn bị nén. II Sét ướt mềm không lẫn đá dăm, á sét nặng, đất đồng bằng đến 0,5m. III Sét nặng vỡ thành từng màng, cát có độ ẩm tự nhiên, đất đồng bằng dày đến 1m. D. Cho máy nghiền đá: I - Đá thạch anh, huyền vũ và các loại đá cực rắn có fk = 20 - Đá hoa cương, đá vôi, đá cát rắn nhất, đá lẫn thạch anh không rắn bằng đá cap I. II Diệp thạch có chất calcium, có fk = 25 - Đá hoa cương và các loại đá có chất hoa cương, đá vôi và đá cát rắn, mạch đá III thạch anh ờ quặng, đá cuội rắn, quặng sất rắn, đá thạch vân. Có f = 8 -10 IV - Đá cát thường, quặng sắt, diệp thạch chất cát, đất cát thành phiến, có f = 5 4.2. Phân loại đá theo mục đích sử dụng Có cách phân loại để phá đá, cách phân loại để nghiền đá. Dưới đây giới thiệu cách phân loại nhóm đá để sử dụng cho máy nghiền (theo QĐ349 - UB/KTCB): Nhóm I: Đá thạch anh, đá huyền vũ và các loại đá cực rắn, có hệ sổ rắn f = 20; Nhóm II: Đá hoa cương, đá lẫn thạch anh nhưng không bằng nhóm I. Diệp thạch lẫn silic. Đá vôi và các loại silic rắn. Hệ số rắn f =15; Nhóm III: Đá hoa cương và đá có chất hoa cương. Đá vôi và đá lẫn silic. Hệ số rắn f —10 (như vậy đá nhóm 1là rắn nhất, đá thuộc nhóm có số lớn hơn thì mềm hơn). CÂU HỎI ÔN TẬP 1. Khái niệm chung về đất đá và các loại đất đá ? 2. Nêu các tính chất cơ lý của đất đá. 3. Trình bày phân loại đất theo phương pháp thi công bằng máy. 16 https://tieulun.hopto.org
Chương 2 MỘT SỐ DẠNG CÔNG TRÌNH ĐÂT ĐƯỢC THI CÔNG BẰNG MÁY THI CÔNG NEN 1. KHÁI NIỆM VỂ CÔNG TRÌNH ĐẤT Trong xây dựng đa số các công trình đều có phần công tác đất. Nhiều khi công tác đất chiếm một tỉ trọng tương đối lớn, nó quyết định đến tiến độ và chất lượng thi công công trình. Ở những nơi có địa hình và địa chất phức tạp, thi công đất có thể gặp rất nhiều khó khăn. Trong một công trình xây dựng nếu tách riêng công tác đất ra nếu có khối lượng lớn thì cố thể coi nó là một công trình làm đất. 2. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH ĐẤT Người ta phân chia các công trình đất theo nhiều cách khác nhau, sau đây là các loại công trình đất: 2.1. Theo mục đích sử dụng Theo mục đích sử dụng, bao gồm: - Công trình thủy lợi: đê, đập, kè, kênh mương, .V.V.; - Công trình giao thông: nền đường sắt và nền đường ôtô, bến cảng, .V .V .; - Công trình xây dựng công nghiệp và dân dụng: san lấp mặt bằng, hố móng, lóp đệm, bãi chứa, .V .V .. 2.2. Theo thòi hạn sử dụng công trình - Công trình lâu dài: đê, đập, đường xá, kênh mương, rãnh thoát nước, .V .V .; - Công trình tạm thời: hố móng công trình, rãnh thoát nước tạm, hào rãnh để đặt cáp điện, dặt đường ống cấp nước, đê quây phục vụ thi công, .v.v. 2.3. Theo sự phân bố khối IưọTig công tác - Công trình tập trung như: hố móng, san mặt bằng, .V .V .; ' Công trình chạy dài như: đê, đập, đường xá, .V.V.. Trong thi công làm đất, ta thường gặp các dạng công tác chính như sau: + Đào: là hạ độ cao mặt đất tự nhiên xuống độ cao thiết kế. Thể tích đất đào thường được quy ước là dương (V+); + Đắp: là nâng độ cao mặt đất tự nhiên lên độ cao thiết kế. Thể tích đất đắp thường được quy ước là âm (V~); 17 https://tieulun.hopto.org
+ San: là làm phẳng một diện tích đất nhất định. Trong san bao gồm cả đào và đắp, lượng đất trong mặt bằng vẫn giữ nguyên, nhưng có trường hợp san kết hợp vói đào hoặc đắp, khi đó lượng đất trong mặt bằng có thể lấy đi hoặc phải chở đến; + Hớt (bóc): là lấy đi một lớp đất (không sử dụng) trên mặt đất tự nhiên như hót lóp đất mùn, đất thực vật, đất ô nhiễm. Hớt đất là đào đất không theo độ cao nhất định mà theo độ dày của lóp đất cần bóc đi; + Lấp: là làm cho chỗ đất trũng cao bàng khu vực xung quanh. Lấp thuộc công tác đắp đất nhưng độ cao phụ thuộc vào độ cao tự nhiên của khu vực xung quanh. 3. MỘT SỐ DẠNG CÔNG TRÌNH ĐẤT 3.1. Công trình thuỷ lọi Các công trình thuỷ lợi bao gồm các công trình như: hồ chứa nước, kênh mương nhằm phân bổ lại dòng chảy phục vụ cho mục đích tưới tiêu hoặc tạo nên sự chênh lệch mực nước để lợi dụng năng lượng dòng chảy biến động năng thành điện năng phục vụ cho đời sống xã hội. Các công trình mhư vậy được gọi là đập ngăn nước, đê ngăn nước, hồ chứa nư ớc... Các công trình thủy lọi khác cho phép chuyển nước từ sông, hồ chứa tới các vị trí cần nước khác nhau, các công trình này gọi là kênh mương, cổng dẫn nước, hầm chứa nước, công trình xả .V.V.. Một loại công trình thuỷ lợi đó là nhàm hướng dòng chảy chảy theo một cách có trật tự, nhàm chống lại tác động xấu của dòng chảy gây sói mòn đáy và bờ sông bằng cách thay đổi trị số và hướng vận tốc dòng chảy, đó là các các công chỉnh trị dòng sông (gia cố lòng sông, bờ sông, kè chắn sóng, đê hướng dòng, .v.v.) Sau đây là một số mặt cát điền hình của các công trình trên: 3.1.1. Đê, đập ngăn nước - Hình 2.la: Đập đồng chất là đập được đắp bàng một loại đất đồng nhất. Ví dụ: Á cát, á sét. - Hình 2.1b: Đập không đồng nhất, là đập được đắp bàng các loại đất đá khác nhau. Ví dụ: Á cát, á sét, đá hỗn họp. Trong trường họp này đất được bố trí như sau: đất thấm ít ở phần giữa (lõi đập), đất có khả năng thấm nhiều hơn ở phần mái thượng lưu và hạ lưu. - Hình 2.1c: Đập hỗn họp, với phần thượng lưu đập đắp bằng đất ít thấm nước. - Hình 2.1d: Đập có đường nghiêng không phải bằng đất. Tường nghiêng cứng thường được làm bằng bê tông, bê tông cốt thép, polime, .v.v. - Hình 2 .le: Đập với lõi làm bằng vật liệu dẻo chống thấm tốt như sét hoặc á sét nặng. 18 https://tieulun.hopto.org
1 Hình 2.1: Mặt cắt ngang của một số công trình đê, đập ngăn nước 1- Đỉnh đập 2 - Mái dốc thượng lưu 3 - Mái dốc hạ lưu 4 - Chân đập (đáy đập) 3.1.2. Kênh mương Căn cứ vào điều kiện mặt bàng, độ dốc, kênh mưong có một số dạng như sau: Hình 2.2: Mặt cắt ngang cùa mương chìm 3^ 1- Bờ bảo vệ (cơ bảo vệ); 2 - Lòng mương; 3 - Đất gốc 1 Hình 2.3: Mặt căt ngang của mương nửa chìm nừa nôi 1- Phần đất đáp (đập giữ nước); 2 - Lòng kênh (phần đất đào); 3. Nền đất gốc 19 https://tieulun.hopto.org
\ 1 \ Hình 2.4: Mặt cắt ngang của mương nôi 1 - Mặt bờ mương; 2 - Phần đất đẳp (bờ giữ nước); 3 - Lòng mương; 4 - Nền đất gốc 3.2. Công trình xây dựng 3.2.1. San mặt bằng Công việc này được thực hiện khi cần san mặt bằng từ địa hình tự nhiên để có mặt bằng đạt các thông số về chiều rộng, chiều dài và cao độ để xây dựng các nhà máy, các khu đô thị, khu dân c ư ,... Công việc này bao gồm các khâu là đào đất ở những nơi có cao trình cao (vùng đào) hoặc nơi khai thác đất rồi chuyên chở về nơi cần đắp (vùng đắp) và đầm chặt, san phẳng theo yêu cầu kỹ thuật. Trường hợp khi san mặt bằng vừa đào vừa đáp được thể hiện như mặt cắt nhình 2.5 dưới đây: Hình 2.5: Mặt cắt điển hình san mặt bằng vừa đào vừa đẳp 1- Phần đất đào; 2 - Phần đất đắp 3.2.2. Hào và hố móng Trong xây dựng khi thi công công trình nền móng, công trình được đặt thấp hơn mặt đất tự nhiên thì trước khi xây dựng móng công trình phải tiến hành đào hố móng. Hay khi xây dựng các tuyến đường ống cấp nước, thoát nước cũng cần phải đào hố móng để đặt cống, đường ống, đường dây cáp điện, cáp thông tin. Trong trường hợp này chiều dài hố đào lớn hơn chiều rộng và chiều sâu nhiều lần, hố đào dạng này được gọi là hào (rãnh). Mặt cắt cơ bản của các công trình hào, hố móng có dạng như sau: Hình 2.6a: trường họp địa chất đất tốt và chiều sâu hố đào không lớn lắm; Hình 2.6b: trường họp địa chất đất kém; Hình 2.6c: trường hợp địa chất đất xấu dễ sụt, sạt, chiều sâu hố đào lớn. 20 https://tieulun.hopto.org
Hình 2.6: Một số mặt cắt ngang điển hình của hào, hố móng 3.3. Công trình nền đưòng giao thông Nen dường giao thông bao gồm: nền đường bộ (nền đường ôtô) và nền đường sắt. Nền đường sắt và nền đường bộ có thể được tạo nên từ việc đắp đất, đào đất, hoặc vừa đào vừa đắp đất. Tùy từng điều kiện địa hình, địa chất, địa chất thuỷ văn và yêu cầu kỹ thuật của đường. Công trình nền đường giao thông thì ngoài phần công trình chính là nền đường thì còn có các công trình phụ như cống, rãnh thoát nước, kè gia cố .v.v. Sau đây là một số dạng mặt cắt ngang của nền đường sắt và nền đường ô tô: 3.3.1. Nền đường đắp Hình 2.7: Mặt cắt ngang nền đường đắp a) Nen đường đắp có chiều cao thấp; b) Nen đường đắp có chiều cao lớn 1 - Nen đáp; 2 - Mặt đường; 3 - Lề đường; 4 - Phần đào đất trước khi đắp; B - Be rộng cùa nền đường l:m ịltmp l:m2) - Độ dốc mái ta luy Li - Chiều rộng cùa cơ; h - Chiều cao nền đường 21 https://tieulun.hopto.org