May_thi_cong_chuyen_dung by tinhdv1811

VIEWS: 5,907 PAGES: 352

									                                    LỜI NÓI ĐẦU



    "Máy thi công chuyên dùng" là một trong những môn học chính thuộc chương trình
đào tạo kỹ sư các chuyên ngành Máy xây dựng và xếp dỡ, Cơ giới hóa xây dựng của Trường
Đại học Giao thông Vận tải.
    Cuốn giáo trình này nhằm trang bị những kiến thức cơ bản về đặc điểm cấu tạo, hoạt
động, phạm vi sử dụng và nguyên tắc tính toán thiết kế các máy chủ đạo thuộc ba lĩnh vực
chuyên ngành được trình bày qua ba phần riêng biệt:
    Phần I: Máy và thiết bị gia cố nền móng
    − Nội dung từ chương 1 đến chương 8.
    Phần II: Máy và thiết bị thi công mặt đường ôtô
    − Nội dung từ chương 9 đến chương 14.
    Phần III: Máy và thiết bị thi công đường sắt
    − Nội dung từ chương 15 đến chương 22.
    Nội dung cuốn sách được biên soạn sát với đề cương giảng dạy môn Máy thi công
chuyên dùng đã được Trường Đại học Giao thông Vận tải phê duyệt.
    Bên cạnh vai trò là giáo trình phục vụ cho việc học tập và nghiên cứu của sinh viên,
cuốn sách này còn là tài liệu tham khảo bổ ích cho các cán bộ kỹ thuật công tác trong ngành
Xây dựng Giao thông, Xây dựng Công nghiệp và dân dụng.
    Mặc dù tác giả đã có nhiều cố gắng nhưng do thời gian và trình độ có hạn nên chắc
chắn khó tránh khỏi thiếu sót, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của bạn đọc.
     Nhân dịp này, tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Giao thông Vận tải, Nhà
xuất bản GTVT, PGS.TS Nhà giáo ưu tú Vũ Thế Lộc và các bạn đồng nghiệp ở trong và ngoài
Trường đã góp ý cho nội dung cuốn sách và giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để cuốn sách
được ra mắt bạn đọc.
                                                              Tác giả




                             http://www.ebook.edu.vn             MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.3
http://www.ebook.edu.vn
                                        PHẦN THỨ NHẤT
                    MÁY VÀ THIẾT BỊ GIA CỐ NỀN MÓNG

                                           CHƯƠNG 1
                                NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG

    1.1. MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA VIỆC GIA CỐ NỀN MÓNG

     Hầu hết các công trình xây dựng nhân tạo đều truyền tải trọng bản thân và hoạt tải qua
nền móng xuống đất. Tùy theo tính chất công trình, tải trọng truyền xuống nền có thể lớn hay
nhỏ dưới các trạng thái lực phân bố đa dạng khác nhau. Nếu nền đất tự nhiên có thể thỏa mãn
được các điều kiện chịu lực của công trình xây dựng trên nó theo các thông số đánh giá như
tính kháng nén (lún), tính kháng cắt (trượt) v.v... ứng với các điều kiện địa chất, thủy văn biến
động khác nhau, thì đương nhiên, công việc gia cố nền sẽ không cần đặt ra.
      Tuy nhiên trong đa số trường hợp, nền công trình đều phải gia cố, một mặt, do tải trọng
công trình trên nó truyền xuống bao giờ cũng lớn và càng ngày càng lớn, (qui mô công trình
ngày càng lớn), mặt khác, nền đất mà trên đó là các công trình nhân tạo tập trung sầm uất nhất
lại là vùng đồng bằng. Ở nước ta có 2 vùng đồng bằng quan trọng nhất là đồng bằng Sông
Hồng và đồng bằng Sông Cửu Long. Cả hai vùng châu thổ này đều có nguồn gốc cơ bản là
bồi tụ, thi thoảng mới có đồi (núi) trọc bị bào mòn từ nguồn gốc lục địa già; do đó, cơ bản 2
vùng đồng bằng kể trên là nền yếu.
     Tầng đất nền yếu cần gia cố này phổ biến có độ dày từ 2 đến 40m, cá biệt 200m với
thành phần chủ đạo là á cát, á sét lẫn trầm tính hữu cơ gần như bão hòa nước. Tiêu biểu địa
chất vùng thủ đô Hà Nội có thể mô tả theo tài liệu khoan thăm dò sau (bảng 1.1).
                               Bảng 1.1. Mặt cắt địa chất vùng Hà Nội
 Độ sâu
        0 → 3,3         → 20     23,5      → 29    → 32      → 33    → 40, 12     → 43   → 53,2
  (m)
Loại đất Sét dẻo Cát mịn       Á cát     Cát      Cát      Cát       Cát        Sét      Cuội
          mềm Cát trung        Á sét     pha      pha      pha       mịn        dẻo      Sỏi
                  Sạn          dẻo       Sét      Cát      Sét       bão                 Cát thô
                  Sỏi          chảy      chảy     chảy     chảy      hòa                 bão hòa
                  bão hòa
    Như vậy, việc gia cố nền để tạo móng công trình là việc tất yếu. Chi phí cho việc gia cố
nền trong giá thành công trình chiếm một tỷ lệ đáng kể, thấp nhất cũng 15−30%, có khi lên
đến 40 − 50% giá thành công trình.
    Ở đây có thể phát sinh khái niệm: nền yếu và nền tốt. Nền yếu thì phải gia cố, nền tốt thì
không; điều đó không phải lúc nào cũng đúng. Trước hết thuật ngữ "nền yếu" cũng như "nền



                                http://www.ebook.edu.vn              MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.5
tốt" có định tính hết sức tương đối, còn định lượng cũng thuộc phạm trù định nghĩa rằng ranh
giới của chúng là:
    − Khả năng chịu nén lún:          P = 0,5 ÷ 1kg/cm2
    − Mô đuyn tổng biến dạng:         E = 50kg/cm2
    − Kháng cắt:                      τ=0
    − Độ ẩm:                   ω → bão hòa
    Các trị số cao hơn ranh giới trên là nền tốt, bằng và nhỏ hơn là nền yếu [1].
      Điều chúng ta muốn nói là, tất cả đều tùy thuộc vào tĩnh tải và hoạt tải của công trình nhân
tạo truyền xuống nền. Nếu nền yếu mà vẫn chịu đựng được thì không cần gia cố, ngược lại, nếu
nền tốt mà vẫn không thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật đặt ra thì vẫn cần gia cố. Trong đa số trường
hợp, độ ngậm nước của nền ở cả 3 trạng thái nói chung: hơi, lỏng, rắn là một yếu tố quyết định
đến cơ tính của đất nền.

    1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CỐ NỀN MÓNG CHỦ YẾU

    Ngày nay, các phương pháp gia cố nền móng khá phong phú và đa dạng. ngoài các biện
pháp kết cấu tầng dưới của công trình để chống lún, sụt đều và không đều như: móng bè,
móng chân vịt... khe lún, giằng tường, giằng móng v.v... cũng như các biện pháp gián tiếp như
đắp khối (tường) phản áp (đối trọng), tường chắn v.v... còn dùng những biện pháp đặc hữu
như gia nhiệt nền, trộn vôi, xi măng, điện − hóa, silicát hóa v.v... trên mặt hoặc sâu trong nền
để cải thiện cơ tính của nền. Trên thực tế các phương pháp gia cố nền sau đây được sử dụng
rộng rãi hơn cả [1].

    1.2.1. Phương pháp cải tạo sự phân bố ứng suất trên nền, gồm có:
     a) Đệm cát − Khi lớp nền yếu có chiều sâu ≤ 3m bão hòa nước, ta có thể gạt bỏ lớp đất
yếu dưới chân móng và thay thế bằng lớp cát. Phương pháp này tỏ ra đơn giản và không đòi
hỏi thiết bị thi công phức tạp nếu khối lượng công việc không lớn.
     b) Đệm đá sỏi − Cũng như với đệm cát, khi lớp đất yếu dưới móng có nước ngầm với áp
lực hông cao, không đặt được đệm cát và dưới nó cũng là lớp đất v.v. sức chịu truyền lực của
đệm đá sỏi lớn hơn nhiều so với cát nên ta có thể coi nó như một bộ phận của móng.
     c) Đệm đất − Với các công trình xây dựng trên nền đắp và mức nước ngầm ở dưới sâu thì
dùng đệm đất (vật liệu rẻ hơn). Đương nhiên các vật liệu dùng làm đệm (cát, đá sỏi, đất) đều
phải chọn lựa phù hợp yêu cầu kỹ thuật và đặc biệt phải được lèn chặt.
    1.2.2. Phương pháp tăng độ chặt của nền bằng biện pháp tiêu nước thẳng đứng
    Để tiêu nước theo phương thẳng đứng, thường dùng các phương pháp sau:
     a) Cọc cát, sỏi − Khi móng công trình lớn, lớp nền yếu có chiều dày ≥ 3m, ta có thể cải
tạo bằng cọc cát, sỏi. Cọc cát, sỏi làm cho độ ẩm, độ rỗng của nền giảm đi, cọc cát có tác
dụng như là một giếng tiêu nước thẳng đứng, làm cho mô đuyn biến dạng, tính kháng nén,
kháng cắt của nền tăng lên v.v. và cọc làm việc đồng thời với nền, do đó tính chất chịu lực

                                http://www.ebook.edu.vn
của nền gia cố cọc cát, sỏi khác xa các loại cọc cứng như gỗ, bê tông, thép... (cọc cứng chịu
lực độc lập với nền).
     Cọc cát, sỏi cho phép công trình đạt giới hạn ổn định (lún) gần như sau khi kết thúc thi
công. Ưu việt của cọc cát, sỏi còn thể hiện ở hiệu quả kinh tế cao: kinh phí xây dựng có thể
giảm 40% so với dùng cọc bê tông; giảm 20% so với dùng đệm cát... ngoài ra, cọc cát, sỏi còn
có tính bền vĩnh cửu, hoàn toàn không bị ăn mòn do xâm thực , thiết bị thi công đơn giản và
phổ thông.
     b) Bấc thấm − Khác với cọc cát, sỏi; bấc thấm không tham gia vào quá trình chịu lực
truyền tải của công trình xuống nền, nó chỉ có chức năng tiêu nước thẳng đứng cho nền, làm
cho cơ tính của đất nền được nâng cao do tăng cường tốc độ cố kết của của nó, kết quả là sự
chịu tải của đất nền được cải thiện.
    Bấc thấm có những ưu việt nổi bật:
    − Diện nền cải tạo lớn.
    − Độ sâu tầng đất cải tạo lớn, có thể đạt 25 − 30m.
    − Vật liệu (bấc thấm) chế tạo sẵn, gọn nhẹ.
    − Công nghệ thi công giản đơn, năng suất cao.
    − Hiệu quả kinh tế cao.
      Chính vì những ưu việt vừa nêu nên thời gian gần đây, biện pháp này được sử dụng rộng
rãi trong việc cải tạo và nâng cấp quốc lộ 1, quốc lộ 5 v.v...

    1.2.3. Phương pháp gia cố nền bằng cọc cứng
     Móng cọc là một kết cấu quen thuộc trong xây dựng, làm nhiệm vụ truyền tải công trình
xuống sâu trong nền đất có lớp (tầng) chịu lực tốt, khắc phục được biến dạng lún không đồng
đều, chịu được tải trọng ngang, giảm khối lượng đào đắp, rút ngắn thời gian thi công do công
nghiệp hóa chế tạo cọc và thiết bị thi công.
     Cọc và thiết bị đóng (hạ, đúc tại chỗ) rất đa dạng: cọc tre, gỗ, bê tông đặc, ống rỗng,
thép, ván thép... cọc nhồi các kiểu, trụ thẳng, nở hông (Franki), nở đáy... cọc xoắn.
     Tuy nhiên không phải lúc nào gia cố nền bằng cọc cứng cũng có hiệu quả tốt nếu nền
phía trên tốt mà ở dưới mũi cọc lại xấu; trường hợp đó phải dùng biện pháp khác.
     Nói chung, các loại cọc đều chịu tải của công trình xuống dưới nền theo hai dạng: cọc
chống − chịu tải cơ bản ở mũi cọc, cọc treo − chịu tải cơ bản theo ma sát hông ở thân cọc.
Trường hợp cọc chịu tải hỗn hợp cả chống và treo đều phát huy tác dụng đương nhiên là rất
tốt.

    1.3. PHÂN LOẠI THIẾT BỊ THI CÔNG CỌC CỨNG
    1.3.1. Sơ đồ phân loại



                              http://www.ebook.edu.vn             MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.7
                     MÁY ĐÓNG CỌC                                                          ĐÚC CỌC
                                                                      HẠ CỌC               TẠI CHỖ



                                      BÚA              BÚA NỔ         BÚA CHẤN        Máy
 BÚA RƠI            BÚA HƠI                                                            ép
                                   THỦY LỰC           (diezel)          ĐỘNG                    Máy
                                                                                      tĩnh
                                                                                               khoan
                                                                                      thủy
                                                                                      lực       cọc
                                                                                               nhồi,
                                                                                                vòi
Kéo       Kéo                                                                                   xói
bằng    bằng      Đơn     Song    Đơn        Song   Cột     Ống     Nối     Nối     Xung        các
tời       tời     động    động    động       động   dẫn     dẫn    cứng     mềm     kích       loại
tay       máy



                            H.1.1. Sơ đồ phân loại thiết bị thi công cọc cứng


      1.3.2. Đặc điểm sử dụng của loại búa đóng cọc
                                                                                           Bảng 1.2
 Loại búa           Phạm vi sử dụng                   Ưu điểm                     Nhược điểm
                Dùng đóng các loại cọc        Cấu tạo đơn giản, dễ bảo Năng suất thấp.
                hcọc = 6 − 12m với khối       quản, dễ sửa chữa, dễ thay N = 1 nhát/ph − tời tay
                                                                          s
Búa rơi         lượng nhỏ. Địa điểm thi       đổi độ cao nâng búa. Giá
                                                                         4−15 nhát/ph − tời máy
                công rộng.                    thành hạ.
                Gbúa = 0,25 − 1,5 tấn                                    Dễ làm hỏng đầu cọc.

                Đóng các cọc BTCT, cọc Đóng cọc trên nhiều loại Chi phí đầu tư máy cao.
 Búa thủy
                ván thép dài 8−12m.    nền, kể cả nền yếu. Không Việc sửa chữa khó khăn.
   lực
                                       gây ô nhiễm môi trường.
                Dùng đóng cọc bê tông,        Năng suất cao: N = 200 −     Trọng lượng hiệu dụng
                BTCT nặng khối lượng          500 nhát/phút. Ít phá vỡ     nhỏ:
                đóng cọc lớn; Địa bàn thi     đầu cọc. Có thể đóng cọc           Gbúa
                                                                           β=         100% = 20%
 Búa hơi        công          chật    hẹp.    không cần giá búa, dễ điều        ∑Gmáy
                Gbúa = 1,2 ÷ 9 tấn,           khiển áp lực đóng cọc tự     Cần có thiết bị trung gian
                hef.búa = 0,7 + 1,6m.         động.                        cồng kềnh (máy nén, nồi
                                                                           hơi) dễ hỏng ống dẫn hơi,
                                                                           độ an toàn thấp.

  Búa nổ        Dùng đóng cọc gỗ, thép, bê Trọng lượng tổng các thiết Tốn 50−60% công suất để


                                  http://www.ebook.edu.vn
 Loại búa        Phạm vi sử dụng                     Ưu điểm                   Nhược điểm
  Diezel     tông cốt thép và ván cừ (h bị nhỏ; Không cần một số        nén không khí trong xi
             ≤ 8m); Thích hợp với đất thiết bị trung gian (máy          lanh. Cần có nhiên liệu dầu
             thịt.                      nén khí, nồi hơi, động cơ       diezel. Năng suất thấp hơn
             Gbúa = 0,14 ÷ 15 tấn       điện...)                        búa hơi. Ns = 50 + 80
                                                                        nhát/phút
             Dùng đóng các loại cọc,        Năng suất cao hơn các loại Cần phải có nguồn điện
             ván cừ với khối lượng lớn,     búa khác 3 + 4 lần.
 Búa rung
             hiệu quả cao ở đất rời, cát,   Giá thành hạ 2 ÷ 2,5 lần.
 động
             cát pha và đất bão hòa         Không làm vỡ đầu cọc
             nước.


 Chú ý: Chọn búa phải dựa trên cơ sở:
                − Phạm vi sử dụng của búa, ưu nhược điểm và điều kiện trang thiết bị.
                − Đặc điểm địa hình thi công, khối lượng và loại cọc.
                − Đặc điểm địa chất của nền.


    1.4. KHÁI NIỆM HẠ CỌC

    Cọc các loại có thể được đóng (bằng búa), hạ (bằng búa rung, vòi xói), đúc tại chỗ
(khoan nhồi, vòi xói), vặn (cọc xoắn) hoặc kết hợp đóng, đầm (hạ) cọc ống rồi đổ bê tông...
Vì vậy, thuật ngữ "hạ cọc" ở đây (1.4) có nghĩa rộng bao quát.

    1.4.1. Đóng cọc
    Phương tiện đóng cọc phổ biến là búa hơi (hơi nước, hơi ép) và búa diezel.
     Lực xung kích tác dụng lên đầu cọc là tác nhân cơ bản để hạ cọc. Người ta chỉ có thể
đóng cọc khi tương quan giữa búa và cọc gồm năng lượng xung kích của búa, trọng lượng
búa, trọng lượng cọc và độ chối của cọc thỏa mãn các điều    kiện sau:
    a) Năng lượng xung kích W của búa (kgm)
                       W ≥ 25 [R]tt
    Ở đây: [R]tt − Sức chịu tải tính toán của cọc (T)
                            [Rc]
    Theo Welliton, [R]tt ≤ 7 , trong đó [Rc] − sức chịu tải giới hạn cho phép của cọc.

    b) Về hệ số hiệu dụng của búa:

                   Q+q
               KB = W

    Trong đó: Q, q − Trọng lượng búa và cọc,



                                http://www.ebook.edu.vn                 MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.9
                    Q.V2
               W=        − năng lượng xung kích.
                     2g

    với:       V − Tốc độ rơi búa (m/sec)
               g − Gia tốc trọng trường (m/sec2)
    Hệ số hiệu dụng KB có những trị số giới hạn theo bảng 1.3.

                                     Bảng 1.3. Hệ số hiệu dụng KB

                               Cọc
                                             Cọc gỗ       Cọc thép    Cọc bê tông
      Búa
      Búa hơi song động, Diezel ống
                                                5           5,5            6
      dẫn
      Búa hơi đơn động, Diezel cột
                                               3,5          4,0            5
      dẫn
      Búa rơi tự do (tời kéo, thả)              2           2,5            3


    Nếu KB lớn hơn trị số vừa nêu, có nghĩa là búa quá nặng so với cọc và
ngược lại.

    c) Về độ chối của cọc S.
    Bằng các tính toán lý thuyết và đo đạc thực nghiệm, độ chối S hợp lý của cọc được
khuyến cáo nằm trong giới hạn.
              (1 − 2) cm < S < (3 − 5) cm
     Muốn vậy, trọng lượng búa Q và cọc q trong các trường hợp thông thường có tương quan
theo.
              Q = (1,5 − 2)q
    1.4.2. Hạ cọc bằng rung động

     Những trường hợp không thể dùng búa xung kích để đóng cọc như: trọng lượng cọc quá
lớn so với búa, hoặc nền cát v.v... người ta có thể hạ cọc bằng búa rung các loại (rung nối
cứng, nối mềm, va rung).
    Búa rung tác động nhờ lực ly tâm tạo ra bằng khối lệch tâm quay. Lực ly tâm ở đây còn
được gọi là lực kích động P tính theo biểu thức quen biết.
                           M . ω2
                      P=
                             g
    Trong đó: M − Mô men lệch tâm


                                http://www.ebook.edu.vn
                     ω − Tốc độ góc
                     g − Gia tốc trọng trường
    Chọn búa chấn động để hạ cọc cần thỏa mãn các điều kiện sau:
    − Lực kích động phải đủ thắng lực cản của nền.
    − Biên độ rung động của búa cần lớn hơn biên độ rung động của cọc.
    − Tổng trọng lượng tĩnh của hệ búa và cọc cần lớn hơn lực cản của nền xuất hiện dưới
mũi cọc.
    Các điều kiện nêu trên được khai triển chi tiết tiếp theo ở phần chuyên mục về búa rung.

    1.4.3. Đúc cọc tại chỗ bằng khoan nhồi
    Khoan nhồi các kiểu có mục đích tạo cọc (đúc cọc) tại chỗ. Công nghệ khoan nhồi gồm 2
bước cơ bản: tạo lỗ khoan bằng máy khoan chuyên dụng và đúc cọc bê tông sau khi tạo lỗ.
     Công nghệ khoan nhồi (cọc) ra đời từ năm 1950 và ngày càng phát triển mạnh mẽ. Nó
cho phép tạo ra các móng cọc chịu lực rất lớn xây dựng các công trình cầu, các tòa nhà cao
tầng, các công trình thủy lợi và thủy điện.
    Để tạo ra lỗ khoan, người ta áp dụng các loại hình công nghệ:
      − Công nghệ đúc khô
      − Công nghệ dùng ống vách
      − Công nghệ dùng dung dịch khoan.
    Việc áp dụng loại hình công nghệ nào cho hợp lý là rất quan trọng, nó phụ thuộc rất
nhiều vào đặc điểm địa chất, thiết bị khoan và trình độ vận hành thiết bị.
    Thiết bị (khoan) tạo lỗ có nhiều dạng khác nhau, nhưng đều bao gồm: máy cơ sở có bộ di
chuyển bánh xích (là chủ yếu), bộ công tác tạo lỗ kiểu gầu khoan − kiểu vít xoắn hoặc kiểu
gầu đào..., và các thiết bị phụ trợ phù hợp với công nghệ tạo lỗ.
    Việc đúc cọc bê tông được tiến hành sau khi làm sạch lỗ khoan và đặt cốt thép. Cọc đúc
xong phải tiến hành kiểm tra chất lượng nhờ các thiết bị kiểm tra hiện đại.




                              http://www.ebook.edu.vn           MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.11
              Thi công cọc khoan nhồi bằng máy khoan ED.4000
                với bộ gầu khoan xoay đường kính 1,5m.




                                  .
                          CHƯƠNG 2
                    BÚA ĐIEZEL ĐÓNG CỌC


2.1. CÔNG DỤNG VÀ PHÂN LOẠI BÚA ĐIEZEL


                  http://www.ebook.edu.vn
     2.1.1. Công dụng: Búa diezel dùng để đóng các cọc bê tông cốt thép, ống thép, cọc gỗ
và thường chỉ đóng trên nền thông thường (không phải nền yếu hoặc nền cứng). Búa loại này
dùng dầu diezel và hoạt động như một động cơ diezel, gây ồn lớn và chấn động mạnh nên chỉ
thích hợp với việc xây dựng các công trình xa nơi dân cư, xa các công trình xây dựng đã có.
Riêng các loại búa nhỏ có thể đóng cọc tre, cọc gỗ để kè bờ.
     Ở đây, thuật ngữ "búa điezel" được hiểu là cỗ máy đóng cọc sử dụng quả búa dùng dầu
diezel; ngoài quả búa ra còn có giá búa, khung sàn với các thiết bị cần thiết hoặc máy cơ sở là
máy kéo, cần trục, máy xúc bánh xích. Khi phân loại búa diezel thường phân loại theo quả
búa, còn giá búa xét riêng.
       2.1.2. Phân loại búa diezel
       − Theo nguyên tắc cấu tạo quả búa, có:
                  búa diezel cột dẫn (xi lanh rơi)
                  búa diezel ống dẫn (pittông rơi)
       − Theo trọng lượng quả búa Q:
                  loại nhỏ, với: Q = ≤ 0,6 − 1,2 − 1,8 tấn
                  loại vừa:      Q = 2,5 − 3,5 − 4,5 tấn
                  loại lớn:      Q = 5,5 − 6,5 − 10 tấn
       Quả búa kiểu cột dẫn thường có Q loại nhỏ, quả búa kiểu ống dẫn có Q từ 1,8 tấn trở lên.
       Dưới đây trình bày nội dung cơ bản của quả búa diezel cột dẫn và quả búa diezel ống
dẫn.

                 Bảng 2.1. Thông số kỹ thuật búa diezel cột dẫn do Liên Xô (cũ) chế tạo

                                                                 Mác hiệu máy
                Thông số chính                  SP44           SP60                       SP−6
                                                                            S−263
                                              (S−1010)       (DM−240)                    (S−330)
 Trọng lượng quả búa (kg)                        190           240           1800         2500
 Năng lượng va đập (kg.m)                        150           175           1600         2000
 Số lần đập trong 1 phút                         100            55          44−55        50−55
 Chiều cao nâng búa (mm)                        1000           1310          2100         2300
 Tỷ số nén                                       16             16            26           25
 Đường kính cọc (gỗ) − (cm)                     18−22         18−22           −            −
 Kích thước bao (mm)
          Cao                                   1970           1980          4335         4540
          Rộng                                   500           500           820          870




                                  http://www.ebook.edu.vn               MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.13
                                                                           Mác hiệu máy
                Thông số chính                      SP44               SP60                                  SP−6
                                                                                          S−263
                                                  (S−1010)           (DM−240)                               (S−330)
          Dài                                          550              550                900               1100
− Tổng trọng lượng (kg)                                340              350               3650               4200



                 Bảng 2.2. Thông số kỹ thuật búa diezel ống dẫn (Liên Xô cũ chế tạo)

                                    Làm mát bằng không khí                         Làm mát bằng nước
    Thông số chính
                             S858      S859      S949        S954        S996           S1047      S1048       SP54

Trọng lượng quả búa
                             1250      1800      2500        3500         1800          2500        3500       5000
(kg)
Năng lượng đập khi rơi
                             3300      4800      6700        9400         5400          7500       10.500      13000
3m (kg.M)
Đường kính xi lanh
                              300      345       400          450         345            400        470         550
(mm)
Hành trình pittông quá
                              335      370       372          376         370            370        376          −
trình nén (mm)
Dung tích xi lanh (lít)      23,6      35,6      46,5         59          35,6          46,5         59          −
Cự li sống trượt (mm)         360      360     360/625        625         365            625        625         625

Tỷ số nén                     15        15        15          15           15            15          15         15

Số lần va đập/phút          44−55     44−55     44−55        44−55       44−55          44−55      44−55       44−55

Tổng trọng lượng (kg)        2500      3500      5800        7300         3650          5600        7650       11600
                     Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật búa diezel ống dẫn do Nhật chế tạo

                                      Trọng lượng, tấn              Kích thước giới hạn quả búa             Năng lượng
      Hãng
                        Mã hiệu                                                                             1 nhát búa
     sản xuất                         Búa       Toàn bộ       Cao (m)         Rộng (m)          Dài (m)         KJ

                        MH 15         1,5         3,35        4,255`            0,624            0,78          45

   Mitsubishi           MH 25         2,5        5,505         4,42             0,726           0,952          75
   heavy ind            MH 35         3,5         7,74         4,585            0,864           1,075          105
                        MH 45         4,5       10,305         4,785            0,924           1,275          135
 Ishikawajima           MH 45B        4,5       10,305                           0,98



                                      http://www.ebook.edu.vn
 harima heavy    IDH−25       2,5        5,5       4,565      0,78       0,897       75
      ind
                 IDH−35       3,5        7,8       4,013      0,886      0,986      105
                 IDH−45       4,5        11,0      4,696       1,0       1,125      135
                   K13        1,3        2,7       4,05       0,616      0,739       37
                  KC13                   3,2       4,965      0,63       0,77
                   K25        2,5        5,2       4,55       0,768      0,839       75
                  KC25                   5,5        5,1       0,78       0,87
                   K35        3,5        7,5       4,55       0,881      0,934      105
                  KC35                   7,9       5,125                 0,995
   Kobe steel
                   K45        4,5        10,5      4,825      0,996      1,074      135
                  KB45                   11,0      5,46
                  KC45                   11,2      5,46         1        1,172
                  KB60        6,0        15,0      5,77       1,135      1,301      160
                  KB80        8,0        20,5       6,1       1,385      1,466      220
                  K150        15,0       36,5      7,04        1,7         2        396


    2.2. CẤU TẠO QUẢ BÚA KIỂU CỘT DẪN VÀ QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG
    2.2.1. Cấu tạo chung
    Hình 2.1. Búa diezel kiểu cột dẫn SP.6
    2.2.2. Quá trình hoạt động
     Xy lanh 2 được tời nâng búa nâng lên qua rùa 4 bằng móc 15 móc vào chốt 14. Đến hết
hành trình trên móc 15 được nhả ra, xylanh 2 rơi tự do theo cột dẫn hướng 3 chụp vào piston
18 cố định trên bệ 1 tạo thành buồng kín trong chứa không khí bị nén. Ở cuối hành trình rơi,
do tác động của đầu 16, bơm nhiên liệu 11 hoạt động phun nhiên liệu với áp lực lớn vào
buồng kín, ở đây nhiên liệu gặp không khí nén có nhiệt độ cao tự bốc cháy đẩy xylanh lên và
tạo thêm xung lực nhấn cọc xuống nền qua piston. Khi xylanh lên hết hành trình, nó lại rơi
xuống do tự trọng và chu kỳ mới bắt đầu. Cứ như vậy quả búa hoạt động đến khi ngừng cấp
nhiên liệu, hành trình của xylanh được điều chỉnh bằng cách điều chỉnh lượng nhiên liệu qua
tay đòn 8.




                              http://www.ebook.edu.vn           MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.15
                                    Hình 2.1. Búa diezel kiểu cột dẫn SP.6
     1. Thân đế búa có khoang chứa dầu; 2. Xi lanh quả búa; 3. Cột dẫn; 4. Rùa nâng quả búa;.
5. Khung giằng ngang; 6. Cần khởi động búa; 7. Cần bơm nhiên liệu; 8. Tay đòn.; 9. Vòi phun nhiên liệu.;10. Ống dẫn
dầu; 11. Bộ bơm nhiên liệu; 12. Chụp mũ đầu cọc; 13. Đế va đập; 14. Chốt ngang;
15. Móc.; 16. Đầu tác động cần bơm; 17. Lò so giữ móc; 18. Pít tông cố định.

    Khi muốn dừng hoạt động của búa, chỉ cần kéo dây mềm có 1 đầu buộc vào lỗ cuối tay
đòn 8, lúc này đầu 16 không còn tác dụng vào cần 7, bơm 11 không bơm dầu nữa, quả búa sẽ
dừng hoạt động.

     2.3. CẤU TẠO QUẢ BÚA KIỂU ỐNG DẪN VÀ NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC
     2.3.1. Cấu tạo chung quả búa
     Quả búa diezel kiểu ống dẫn có 2 loại:
     − Loại thông thường có tần số nổ 45−55 lần/phút.
     − Loại có tần số nổ cao 60−100 lần/phút.
     2.3.1.1. Cấu tạo của búa diezel ống dẫn thông thường




                                     http://www.ebook.edu.vn
               Hình 2.2: Cấu tạo búa đóng cọc diezel kiểu ống dẫn thông thường

  1. Thớt búa (cối dưới); 2. Khoang chứa nước làm mát; 3. Bơm nhiên liệu; 4. Tay đòn dẫn động bơm; 5. Xi
  lanh dưới; 6. Pittông búa. 7. Hộc chứa dầu bôi trơn; 8. Nắp có rãnh dẫn dầu; 9. Xi lanh dẫn hướng (trên);10.
  Cữ chặn trên; 11. Nắp bên; 12. Tay treo (lẫy) nâng quả búa; 13. Cữ dưới; 14. Giá kẹp trượt búa; 15. Nắp trên;
  16. Bu lông chặn; 17. Chốt định vị cột; 18. Thanh nối; 19. Nút xả; 20. Vịt dầu (lỗ tra dầu);21. Thiết bị điều
  chỉnh cấp nhiên liệu; 22. Ống xả khói; 23. Nắp ống xả; 24. Ống mềm dẫn dầu; 25. Khoang chứa dầu; 26. Cửa
  nạp dầu.


    2.3.1.2. Cấu tạo quả búa diezel loại ống dẫn tần số nổ cao
     Để nâng cao hiệu quả làm việc của quả búa bằng cách tăng tần số nổ mà vẫn giữ nguyên
năng lượng xung kích người ta chế tạo quả búa diezen loại ống dẫn tần số nổ cao (hình 2.3).
Về nguyên lý cấu tạo, quả búa này cũng giống như các quả búa diezel loại ống dẫn thông
thường khác. Điểm khác biệt ở đây là phần xylanh trên được sử dụng và cấu tạo với hai mục
đích: dẫn hướng cho piston (như các quả búa thông thường) và giảm chấn khí nén (buồng 16
− hình 2.3). Nhờ có giảm chấn này mà chu kỳ làm việc giảm do giảm hành trình nhưng tăng
tốc độ rơi của pítông 12. Điển hình cho loại quả búa này là loại có ký hiệu URB2500 (Liên
Xô cũ) và B45 của hãng BSP (Anh).




                                   http://www.ebook.edu.vn                   MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.17
              Hình 2.3. Quả búa diezel loại ống dẫn tần số nổ cao
   1. Đầu búa; 2,5. Giảm chấn; 3. Đệm; 4. Bulông giữ đầu búa; 6. Vòng đệm; 7. Xylanh;
8. Vòng găng đầu búa; 9. Nút khử áp; 10. Vòng găng piston; 11. Bơm nhiên liệu; 12. Piston;
  13. Vòng găng piston trên; 14. Két nhiên liệu; 15. Ống dẫn hướng; 16. Giảm chấn khí;
                   17. Đầu trên piston; 18. Guốc trượt; 19. Khung nâng.



                         http://www.ebook.edu.vn
     2.3.2. Nguyên lý làm việc của quả búa diezel ống dẫn




Hình 2.4: Sơ đồ làm việc của búa
diezel kiểu ống dẫn.
1. Quả pittông; 2. Khoang chứa dầu;      3.
Thớt búa (cối dưới); 4. Ống nạp khí − xả
khói; 5. Xi lanh; 6. Bơm dầu nhiên liệu; 7.
Tay đòn bơm; 8. Cơ cấu móc kéo nâng quả
búa (con rùa).
I. Quả búa đi lên (nạp khí);
II. Quả búa rơi xuống và phun dầu;
III. Nén kích nổ − va chạm;
IV. Nổ − đẩy búa đi lên − xả.




     2.3.3. Cấu tạo một số bộ phận của búa
     Xét 2 bộ phận là đoạn xi lanh làm việc và bơm nhiên liệu.
     2.3.3.1. Đoạn xi lanh làm việc (hình 2.5)




                                                    Hình 2.5: Đoạn xi lanh làm việc của búa
                                                    diezel kiểu ống dẫn

                                                    1, 7. Vòng và vành bảo hiểm; 2. Lỗ kiểm tra;
                                                    3. Gugiông cấy; 4. Ống xả; 5. Tấm nẹp dọc;
                                                    6. Lỗ lắp với bộ bơm nhiên liệu; 8. Gân tăng cường; 9.
                                                    Lỗ     tra   dầu;   10.    Đai;     11.    Nút   dầu;
                                                    12. Ụ dẫn hướng (kẹp vào giá búa); 13. Ống dẫn dầu;
                                                    14. Bầu lọc dầu; 15. Thùng chứa nhiên liệu; 16. Nút
                                                    cửa nạp nhiên liệu; 17. Lỗ kiểm tra dầu; 18. Đòn tựa
                                                    quay tay đòn bộ móc treo quả búa.




                                     http://www.ebook.edu.vn            MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.19
    2.3.3.2. Bơm nhiên liệu




                                      Hình 2.6. Bơm nhiên liệu
        1. Tay đòn; 2. Piston; 3. Ống bao; 4. Thân bơm; 5. Bộ điều chỉnh lượng nhiên liệu; 6. Lò so;
        7.Van một chiều; 8. Lò so van một chiều; 9. Van một chiều; 10. Đầu nối với két nhiên liệu;
                             11. Đường dẫn nhiên liệu phun vào buồng cháy.


     Bơm nhiên liệu là cụm chi tiết quan trọng của quả búa, nó có nhiệm vụ phun dầu
diezel từ khoang chứa dầu vào buồng đốt đúng thời điểm theo chu trình làm việc của búa.
Bơm này có cấu tạo theo kiểu bơm pittông áp lực thấp. Khi pittông của quả búa di chuyển
từ trên xuống dưới sẽ tác động vào tay đòn 1, qua đó pittông 2 của bơm dịch chuyển
xuống dưới và tạo áp lực trong buồng chứa nhiên liệu A, do đó van một chiều 9 được
đóng lại không cho nhiên liệu chảy qua ống mềm (nối với đầu nối 10) chảy vào buồng A.
Lúc này van một chiều 7 được mở ra dưới áp lực dầu trongkhoang A đẩy nhiên liệu từ
buồng A vào buồng đốt trong xi lanh quả búa theo đường dẫn 11.



                                  http://www.ebook.edu.vn
     Ở hành trình ngược lại, khi pittông quả búa thôi tác động vào cần 1, lò so 6 đẩy pittông đi
lên tạo áp lực thấp trong buồng A, van 7 đóng, van 9 mở để nhiên liệu chảy vào. Để điều
chỉnh lượng nhiên liệu dùng tay đòn 5. Khi tay đòn 5 quay theo chiều G thì lượng nhiên liệu
vào buồng A giảm đi, và ngược lại.


    2.4. ẢNH HƯỞNG CỦA KHÍ CHÁY ĐẾN QUÁ TRÌNH HẠ CỌC

     Ta đã biết rằng: trong quá trình búa diezel đóng cọc luôn có 2 thành phần lực tác dụng
lên đầu cọc làm cọc chìm xuống nền, đó là:
    − Lực va đập của quả búa qua đế búa xuống cọc.
    − Lực do khí cháy sinh ra truyền xuống cọc.
    Sau đây ta xét ảnh hưởng của khí cháy đến quá trình hạ cọc.
     Xét trong 1 chu kỳ làm việc của búa: khi quả búa đi xuống tới vị trí che kín cửa xả thì
quá trình nén bắt đầu được thể hiện bằng điểm a trên đồ thị p (t).

                                  z
       P
                         t1              t2
                                                  1                Hình 2.7: Ảnh hưởng của
                                                          Px       khí cháy đến quá trình hạ
                                                                   cọc.
                    c
                a
                                  τ                   b            1. Đồ thị biểu diễn sự thay
        0                                                      t
                                                                   đổi áp lực khí cháy P trong
                                                               t   buồng đốt búa diezel ống dẫn
        0                                                          − theo thời gian t.
                                                          H1
                                                                   2. Đồ thị biểu diễn độ chìm
             Hp                                                    của cọc vào nền tương ứng
                                              2           Hn       với quá trình nén cọc do khí
       H                                                           cháy.



     Áp lực khí nén trong buồng đốt quả búa tăng dần từ a đến c và t1, tạo ra một lực F tác
dụng lên đầu cọc, ví dụ ở điểm c, ta có: Fc = Pc . A, với A là tiết diện ngang của quả búa, Pc −
áp lực khí cháy tại thời điểm c.
     Dưới tác dụng của lực khí cháy cọc chìm sâu vào nền và tăng đến giá trị lớn nhất Hp khi
khí cháy đạt áp lực lớn nhất Pz ứng với điểm z trên đồ thị. Mặt khác dưới tác dụng đàn hồi của
nền, cọc sẽ bị đẩy lên một đoạn Hn, do đó chiều sâu dìm cọc chỉ còn là H1:
                              H1 = Hp − Hn



                               http://www.ebook.edu.vn              MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.21
     Kết quả nghiên cứu cho thấy áp lực khí cháy tác dụng dìm cọc thực sự xuất hiện ở cuối
quá trình nén. Khi hỗn hợp bị đốt cháy, áp suất trong buồng đốt tăng vọt và giai đoạn cháy
mãnh liệt nhất xảy ra trong khoảng thời gian τ = t2 − t1, khí cháy đạt áp lực Pz = (10 − 13)
MPa tác dụng làm cọc chìm xuống nền. Thường ở giai đoạn đầu cọc chìm tới 20 cm/1 lần búa
rơi xuống, sau đó giảm dần độ sâu, vì càng về cuối lực cản cọc của nền càng tăng.
     Với búa diezel, nhiên liệu sẽ tự bốc cháy với nhiệt độ tự phát sinh khoảng 700oK ở áp
suất (3−4) MPa. Muốn vậy thì cọc phải có "độ chối" cần thiết để có tỷ số nén yêu cầu, thể
hiện qua lực cản đầu cọc R. Lực cản R phải thỏa mãn điều kiện: R ≥ [(3 ÷4) MPa] . A.
    Nếu R < [(3 ÷ 4) MPa] . A thì cọc sẽ tụt nhanh hơn, búa giảm dần độ nảy, làm cho độ
nén giảm dưới mức cần thiết, nhiệt phát sinh không đủ và kết quả là quá trình cháy không xảy
ra.

   2.5. ẢNH HƯỞNG ĐỒNG THỜI CỦA ÁP LỰC KHÍ CHÁY VÀ LỰC XUNG
KÍCH ĐẾN QUÁ TRÌNH HẠ CỌC CỦA BÚA DIEZEL
     Quá trình đóng cọc của búa diezel khi xét đến ảnh hưởng đồng thời của áp lực khí cháy
và lực xung kích là quá trình phức tạp, nó phản ảnh sát thực bản chất làm việc của búa diezel.
Có thể mô tả quá trình này trên 2 đồ thị kết hợp P(t) và H(t) dưới đây:


P
                              z
P
           1                                               Hình 2.8: Ảnh hưởng đồng thời của áp lực
                                                           khí cháy và lực xung kích đến quá trình hạ
               c                                           cọc.
                                              b
 0                                                     t
                                                           1. Đường biểu diễn áp lực do khí cháy sinh ra tác dụng
                   t"
                    d                                      làm chìm cọc.
                        t'd                            t
 0                                         H3              2. Đường biểu diễn độ chìm cọc vào nền ở đầu quá
           H'           n2            n4          H2       trình đóng cọc ứng với lực cản đầu cọc R1.
            1
      H1
                              n3                           3. Đường biểu diễn độ chìm cọc vào nền khi lực cản
                   n1                                      đầu cọc đạt trị số R2 > R1.
H                                      3
                                  2



     t'đ và t"đ là thời gian tác dụng của lực xung kích lên đầu cọc ứng với R1 và R2.
     τ − thời gian tác dụng do quá trình cháy sinh ra.
     H1− độ sụt của cọc ở giai đoạn đầu đóng cọc.
     H'1 − độ sụt của cọc ở giai đoạn cuối khi có R2 > R1.
     n1,2,3,4 − Các điểm ứng với quá trình sụt cọc do tác dụng của lực xung kích, độ đàn hồi
của nền, do áp lực khí cháy và phản lực (độ chối) của nền.


                                           http://www.ebook.edu.vn
    Công sinh ra trong quá trình đóng cọc ở giai đoạn ứng với t'đ, t"đ, τ là rất lớn, nhờ đó cọc
chìm sâu vào nền với độ sâu lớn H1.
     Kết quả nghiên cứu cho thấy thời gian tác dụng của lực xung kích lớn hơn thời gian cháy
nổ thực sự của hỗn hợp cháy, từ đó: công do lực xung kích gây ra lớn hơn công do áp lực khí
cháy sinh ra. Các tính toán cho thấy: công do lực xung kích (ở giai đoạn đầu) chiếm tới 92%,
còn công của áp lực cháy sinh ra chỉ có 8%.
     Khi tiếp tục đóng cọc thì lực cản đầu cọc tăng lên từ R1 đến R2 với R2 > R1, làm cho độ
sụt của cọc vào nền giảm đi − cũng tức là "độ chối" đóng cọc tăng lên − hệ quả là thời gian
tác dụng của lực xung kích giảm đi từ t'đ chỉ còn t"đ (t"đ < t'đ). Ứng với t"đ thì thời gian tác
dụng của lực xung kích sẽ không đồng thời với thời gian tác dụng τ của áp lực khí cháy nữa
và vì t"đ < τ nên đồ thị biến thiên quá trình hạ cọc vào nền sẽ đi theo đường (3), cụ thể là:
       − Đầu tiên cọc được hạ xuống nền do lực xung kích tác dụng − xuống đến điểm n1.
       − Do đàn hồi của nền mà cọc bị đẩy lên đến điểm n2.
       − Áp lực khí cháy lại đẩy cọc xuống điểm n3.
       − Phản lực của nền đẩy cọc lên đến điểm n4.
       Sau đó cọc sẽ dao động quanh n4 và ở độ sâu H3.
       Ở giai đoạn đầu quá trình đóng cọc: thời gian tác dụng của lực va đập:
       t'đ = (3 − 4) . 10−2 (s), còn ở cuối quá trình đóng cọc: t"đ = (2 − 3).10−3 (s), như vậy t"đ <<
t'đ.
       Thời gian tác dụng của lực do hỗn hợp cháy sinh ra
                 τ ≈ (8 − 10).10−3 (s)

       2.6. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA BÚA DIEZEL
       1. Búa diezel có 3 thông số cơ bản sau:
       − Trọng lượng toàn bộ quả búa: Q
       − Năng lượng va đập của quả búa: W
       − Tốc độ chuyển động của quả búa: v
       Để đóng cọc có hiệu quả, các thông số trên cần thỏa mãn 3 điều kiện:
                               W
       − Điều kiện 1:              = 0,5 − 0,7
                               Gc
                                         Q
       − Điều kiện 2:            0,5 <      < 3,0
                                         Gc
       − Điều kiện 3:            vmax < 6 (m/s)
     Các kết quả nghiên cứu cho thấy: khi thoả mãn 3 điều kiện trên thì hiệu quả đóng cọc sẽ
lớn nhất và không xảy ra trường hợp vỡ đầu cọc.
       Trọng lượng thích hợp của búa được xác định


                                  http://www.ebook.edu.vn              MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.23
                                   Q = KE − (Gc + Gt)
     Trong đó:
                  K − hệ số sử dụng năng lượng của mỗi nhát búa (bảng 2.4)
                  Q − Trọng lượng toàn bộ của búa (kg);
                  Gc − Trọng lượng cọc (kg);
                  Gt − Trọng lượng phụ kiện treo, buộc, kẹp, giữ (kg);
                   E − Năng lượng mỗi nhát búa.
                                   E = Kn . Kb . Qbúa . Hef ≥ 25P
     Ở đây:      Kn − hệ số nghiêng giá búa phụ thuộc góc nghiêng so với
                 phương đứng; (bảng 2.5)
                 Kb − hệ số chỉ sự hữu ích của trọng lượng búa tham gia đóng cọc (Qbúa);
                 Qbúa − trọng lượng pittông búa;
                 Hef − chiều cao rơi búa, m;
                 P − tải trọng cho phép của cọc, (T).

     Bảng 2.4                                                           Bảng 2.5

                                      Hệ số K
            Loại búa                Cọc bê   Cọc      Kb       Hef       ϕ nghiêng,         Kn
                                     tông    gỗ                              độ
 Búa rơi                              3         2     1,0      −             0             1,0
                                                                             10            0,91
 Búa hơi đơn động, búa nổ diesel      5         3,5   0,4   1,7÷12,2m
 2 cọc dẫn                                                                   20            0,80
                                                                             30            0,71
 Búa hơi song động, búa diesel        6         5     0,9     2,8m
                                                                             45            0,59
 ống dẫn


     2. Tốc độ đóng cọc v được coi là lý tưởng khi nó phù hợp với từng loại nền. Giá trị của
vận tốc v phụ thuộc vào tiết diện của thớt búa và phụ thuộc vào hỗn hợp cháy trong qúa trình
đóng cọc. Khi hai yếu tố tiết diện thớt búa và hỗn hợp cháy là không đổi thì tốc độ đóng cọc
phụ thuộc vào thành phần địa chất của nền.
     Thực nghiệm cho thấy:
     − Với cọc bê tông cốt thép đóng vào nền có độ dính lớn như đất sét thì hiệu quả đóng cọc
                                      Q
sẽ cao nếu tần số va đập lớn và tỷ số
                                      Gc lớn.
    − Đối với đất ít dính hơn như đất cát, đất pha cát, thì chỉ nên lấy tần số va đập ở dải chỉ
số nhỏ; thông thường: n = (55 − 70) lần/phút.
     3. Các tham số liên quan đến quá trình tính toán gồm có:


                                   http://www.ebook.edu.vn
    − Đường kính quả búa:             D
    − Thể tích buồng cháy của búa: Vc
    − Thể tích công tác của búa:            Vh
    − Năng lượng có ích của búa: We = Pe.Vh.
                                   πD2
    Với:                      Vh =      .h
                                    4
              h − hành trình nén, thường lấy h = (1,3 ÷ 1,6)D
    Và Pe là áp lực trung bình hữu ích.
    − Thể tích làm việc chung: Va = Vc + Vh
                      Va
    − Tỷ số nén: ε =      = 12 ÷ 16, thường lấy ε = 14.
                      Vc
    2.7. XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CHO PHÉP CỦA CỌC
    Dưới tác dụng của búa diezel, sau mỗi chu kỳ va đập của búa, cọc sẽ sụt sâu vào nền một
đoạn S và cọc chịu một tải trọng Rc được tính theo công thức kinh nghiệm Benaberq sau:
                              W
                       Rc =      (T)                                                    (2.1)
                              2S
    Trong đó:
    W − là tổng năng lượng va đập của búa và năng lượng của khí cháy sinh ra tác dụng lên
đầu cọc.
    S − (cm) − độ sụt của cọc vào nền sau 1 chu kỳ.
    Điều kiện làm việc của cọc: Rc ≤ [Rc]
    Nếu Rc > [Rc] thì cọc sẽ bị vỡ khi chịu tải.
    [Rc] xác định qua sức bền kết cấu cọc.
    − Năng lượng va đập W được tính như sau:
                               W = W1 + W2                                              (2.2)
       + W1: Năng lượng va đập của quả búa, tính theo:
                               W1 = QH − (W3 + W4 + W5)                         (2.3)
                              Pa . Va n −1
    trong đó:          W3 =          (ε 1 − 1) − Pa . Va                        (2.4)
                              n1 − 1
    W3 − là năng lượng cần thiết để nén hỗn hợp cháy trong buồng đốt, với:
                Pa là áp suất đầu hành trình nén
                n1 − chỉ số nén.
    W4 = (0,1 ÷ 0,15).Q.H − là năng lượng tiêu hao do ma sát giữa quả búa và xi lanh.
                                                                        (2.5)
    W5 = 0,07 . Q . H − là công cần thiết để dịch chuyển phần đáy búa và thớt           búa. (2.6).




                                   http://www.ebook.edu.vn          MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.25
    + W2 − là năng lượng do áp lực khí cháy sinh ra tác dụng lên đầu cọc và được tính theo
công thức:
                                    τz
                             W2 =   ∫ Fc . dt                                      (2.7)
                                    τc

    Với:      Fc = Pc . A, Pc − áp lực khí cháy;
              A − tiết diện của pittông;
              (τz − τc) − khoảng thời gian bùng cháy của nhiên liệu.




                                                                                           a)
       b)
              Hình 2.10. Quả búa diezel ống dẫn K35 của hãng Kobe.
              a) Lắp quả búa vào giá búa dạng dàn bằng hai cặp bộ kẹp giá trượt.
              b) Quả búa sau khi lắp lên đầu cọc bê tông cốt thép.



                                      CHƯƠNG 3
                                  GIÁ BÚA ĐÓNG CỌC



                              http://www.ebook.edu.vn
    3.1. CÔNG DỤNG VÀ PHÂN LOẠI

    3.1.1. Công dụng
    Giá búa là một trong những bộ phận quan trọng cấu thành nên giàn búa đóng cọc; nó
dùng để treo quả búa và thực hiện các thao tác trong quá trình đóng cọc, bao gồm các việc:
    − Cẩu cọc
    − Chỉnh cọc theo các yêu cầu kỹ thuật khác nhau như đóng cọc thẳng đứng, đóng cọc
xuyên âm, xuyên dương.
    − Dùng để treo khởi động búa và là giá trượt cho quả búa.
     − Giá lên xuống của thang nâng (nếu có) để kiểm tra búa, đưa cọc vào đế búa, tiếp nhiên
liệu cho búa.
     Giá búa chuyên dùng còn là bộ khung để lắp các bộ máy tời, cabin điều khiển và các thiết
bị khác.

    3.1.2. Phân loại

    Tùy theo đặc điểm cấu tạo và chức năng làm việc có thể phân loại giá búa như sau:
    a) Theo chức năng làm việc, chia thành
    − Giá búa chuyên dùng: chỉ chuyên để thực hiện đóng cọc (hình 3.3).
    − Giá búa không chuyên dùng: là loại giá búa lắp trên máy cơ sở của các máy khác, ví
dụ: máy ủi, cần trục, máy đào truyền động cáp (hình 3.2).
    b) Theo khả năng tự dịch chuyển của dàn búa (trong phạm vi làm việc)
    − Giá búa tự hành: di chuyển trên ray và trên bánh xích hoặc kiểu bước.
    − Giá búa không tự hành.
    c) Theo địa hình làm việc, chia thành
     − Giá búa đóng cọc trên bờ: di chuyển trên ray, trên bánh xích hoặc giá trượt.
     − Giá búa đóng cọc trên mặt nước đặt trên phao.
     Thực chất giá búa đóng cọc trên mặt nước chỉ là giá búa đóng cọc trên bờ nhưng được
đặt trên một hệ phao nổi để thi công các công trình trên mặt sông, cảng biển, ngoài khơi...
     d) Theo khả năng quay của giá búa chia thành
     − Giá búa không quay được: thường là giá búa chuyên dùng đơn giản hoặc là giá búa đặt
trên máy kéo.
    − Giá búa quay được; là giá búa chuyên dùng loại phức tạp di chuyển trên ray hoặc di
chuyển kiểu bước; là giá búa không chuyên dùng lắp trên máy đào hoặc cần trục bánh xích.
Loại này có khả năng làm việc tốt và hiệu quả công việc cao.




                               http://www.ebook.edu.vn          MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.27
  3.2. CẤU TẠO CỦA MỘT SỐ GIÁ BÚA KHÔNG CHUYÊN DÙNG

  3.2.1. Giá búa trên cơ sở cần trục hoặc máy xúc bánh xích do Liên Xô (cũ) chế tạo




                        Hình 3.1. Giá búa trên cở cần trục DEK − 251
1. Xà đỉnh; 2. Tháp; 3. Quả búa; 4. Thanh chống xiên; 5. XLTL nghiêng tháp; 6. Máy cơ sở DEK−251; 7. Cổ
ngỗng; 8. Thanh dỡ ngang; 9. Chân chống phụ; 10. Tang dẫn hướng cáp.
  Bảng 3.1. Một số giá búa ghép trên máy xúc một gầu và cần trục bánh xích

              Máy cơ sở                       E652B      E−10011       E−1252    E−1254    DEK−251
                 H, m                           14          20,5       19,5−21   20−25         24
               h max , m
                 cäc                           8−10          12          16      16−20         14
             Sức nâng, tấn                       8          10          16,5              20
      Trọng lượng búa   G max
                          bóa   tấn             4,5          5           4,6        6          7,65
Góc nghiêng giá máy,       về phía trước      1 : 10       1:8                     1:6



                                http://www.ebook.edu.vn
          (tgϕ)                 về phía sau         1 : 10          1:3                   1:6
    Góc nghiêng sang 2 bên sườn (độ)                         ±5                                          ±5
              Tầm với giá, m                         6,2            6−8        5,6−61    4,75            4
                                nâng búa cọc        23,4                        23                       −
     Vận tốc m/phút
                                 di chuyển          20−40          10−30       9−23     0,9−11           1

     3.2.2. Giá búa ghép trên cần trục bánh xích do Trung Quốc và                               Liên Xô (cũ)
chế tạo




                              Hình 3.2. Giá búa ghép trên cần trục xích
                        a) Do Trung Quốc chế tạo; b) Do Liên Xô (cũ) chế tạo;
              1. Cáp nâng; 2. Cần của cần trục; 3. Tháp; 4. Cần trục; 5. Thanh giữ; 6. Quả búa.

       Mã hiệu giá búa                    DJW25                      DJW25Z                     DJW40
Quả búa dùng trên giá búa             D12, D18, D25                D12, D18, D25        D25, D25/32, D40

Chiều dài cọc lớn nhất (m)                     15                         15                       18

Khối lượng cọc lớn nhất (T)                    7                           7                       10

Góc nghiêng đóng xiên (độ)                     15

Kích thước bao L×B×H                 3760×1730×22200              3760×1730×22200       3200×1640×24550

Tầm với (tính từ tâm quay đến
tâm tháp) (mm)                               4420                      4420                       4200



                                   http://www.ebook.edu.vn                     MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.29
3.2.3. Giá búa trên cơ sở cần trục bánh xích do Nhật chế tạo

Bảng 3.3




           Hình 3.3. Giá búa cấu tạo trên cần trục bánh xích do Nhật chế tạo
                       Kiểu 58D lắp trên cần trục DH558-110M.


3.2.4. Giá búa lắp trên máy kéo bánh xích

                                Bảng 3.4: Đặc tính kỹ thuật một số giá búa lắp trên
                                máy kéo bánh xích do Liên Xô (cũ) chế tạo

                                                          Mã hiệu                       A
                                                                    SP−28   S−878S SP-49 B
                               Thông số
                                                                    T−100M T−130M T−130B
                                          Máy kéo cơ sở
                                                                       Z     G−1   G−1
                                            Loại búa                S−268 SP−40A SP−41A



                         http://www.ebook.edu.vn
                                                                    Mã hiệu                          A
                                                                              SP−28      S−878S SP-49 B
                                    Thông số
                                                                              T−100M T−130M T−130B
                                                 Máy kéo cơ sở
                                                                                 Z     G−1   G−1
                                                   Loại búa                   S−268 SP−40A SP−41A
                                               Độ cao tháp, m (H)               13         13,9      19

                                        Trọng lượng cọc    G max tấn
                                                             cäc                4,5        6,5       8,3

                                                          Cáp nâng búa          3,4         4         6
                                      Sức nâng, tấn
                                                          Cáp nâng cọc           2          3         5
                                                                ra phía
                                    Độ nghiêng giá cho phép (tg trước          1 : 10     1 : 5,7   1:8
                                                ϕ)
                                                               phía sau        1 : 10     1 : 2,7   1:3
                                     Độ nghiêng giá           Sang phải          5          7         7
                                     sang 2 bên, độ           Sang trái          5          7         7
                                                                    Dài, m     10,9        8,5      10,63
                                    Kích thước giới hạn khi vận
                                                                Rộng, m        2,84        3,54     4,34
                                            chuyển, m
                                                                Cao, m          4,4        3,06     3,08
                                                                 Dài, m        5,15        4,68     5,22
                                    Kích thước giới hạn khi làm
                                                                Rộng, m        3,34        4,5      5,04
                                              việc m
                                                                Cao, m          13        14,06     18,47

                                      Tầm với lấy cọc (R) và    h max , m
                                                                  cäc         (4,5); 8   (6,5); 8 (8,3); 12




                                       Trọng lượng (cả máy kéo), tấn            19         22,3     27,8




                       Hình 3.4: Cấu tạo chung của máy đóng cọc SP.49.
  1. Máy kéo cơ sở T130; 2. Cụm xi lanh − puli nâng búa và cọc; 3. Hai thanh xiên giữ cột;
  4. Cột; 5. Xà đỉnh; 6. Quả búa; 7. Giá nâng cọc; 8. Khung đỡ cột; 9. Cụm puly dưới cột.

    − Giá  búa cấu tạo trên máy kéo: Dùng để đóng các cọc có chiều dài 8−12m, được sử dụng
phổ biến do có nhiều ưu điểm: kết cấu đơn giản, thao tác, lắp đặt, vận chuyển dễ dàng. Đặc
điểm chung trong cấu tạo giá búa trên máy kéo là sử dụng các thiết bị thủy lực mà chủ yếu là
XLTL để thực hiện các thao tác khi đóng cọc: nâng, hạ cọc; nâng, hạ quả búa (qua các hệ pa
lăng cáp); nghiêng tháp... Nguồn thủy lực thường sử dụng bơm bánh răng lắp với động cơ của
máy cơ sở qua bộ truyền đai và hộp số bánh răng. Theo cấu tạo chúng được chia làm hai loại
chính: tháp đặt dọc xe và ngang xe (hình 3.4). Trên bảng 3.4 là các đặc tính kỹ thuật của các
loại giá búa kiểu này do Liên Xô (cũ) chế tạo.
    3.3. CẤU TẠO CỦA MỘT SỐ GIÁ BÚA CHUYÊN DÙNG ĐIỂN HÌNH


                              http://www.ebook.edu.vn                     MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.31
    3.3.1. Công dụng
    Giá búa chuyên dùng là hệ thống kết cấu và thiết bị trên nó (hiểu theo nghĩa đầy đủ về
chức năng của thiết bị), chuyên dùng cho một việc là làm khung giá lắp quả búa để đóng cọc.
     3.3.2. Phân loại
     Có các loại giá búa chuyên dùng sau:
     − Theo dạng kết cấu dàn giữ cột, có loại dàn nối cứng (như giá búa S−429), có loại dàn
nối điều chỉnh được (nhờ xi lanh thủy lực − ví dụ giá búa S.908).
     − Theo cấu tạo cột chính, có các loại: cột từ thép U định hình (S−429), cột dạng dàn
(S.908), cột dạng ống (DJ.2, Nippon, Kato...).
     − Theo đặc điểm bộ di chuyển có các loại: di chuyển trên ray, di chuyển kiểu bước nhờ
dầm hộp có xi lanh thủy lực và đế trụ thủy lực.
     Theo khả năng quay của khung sàn máy, có loại không quay được (S429...), loại có toa
quay (S.908, DJ2...).
     − Theo hệ thống truyền động, có loại: cơ học, cơ điện, điện thủy lực.
     3.3.3. Giá búa S908A và S955A di chuyển trên ray do Liên Xô chế tạo




Hình 3.5. Giá búa S.908A
và S.955A do Liên Xô (cũ)
chế tạo
   1. Cụm di chuyển; 2. Mâm
   quay; 3. Sàn quay; 4. Giá
   bình hành tiến lùi tháp;
   5. Tháp; 6. XLTL tiến lùi
   tháp; 7. XLTL nghiêng tháp;
   8.   Tời   nâng  quả   búa;
   9. Tời nâng cọc; 10. Cabin
    Bảng 3.5: Đặc tính kỹ thuật của giá búa đóng cọc tự hành trên ray có bàn quay


                                                            Kí hiệu giá búa
         Đặc tính kĩ thuật
                                     S−955   S−908   SP−55      SP−20         KP−20   TMK−312

Chiều cao lớn nhất của cọc, m.        12      16       20         25           12       20




                                 http://www.ebook.edu.vn
Sức nâng, T                           10         14        20           30          12            21

Chiều cao giá, m                       −         −          −           −          19.5           28.1

Sức nâng cọc, T                        4         7          9           13           6             9

Góc quay, độ.                         360       360        360         360          360           360

Độ nghiêng lớn nhất của giá:

Về phía trước:                       8:1        8:1       8:1          8:1

Về phía sau:                         3:1        3:1       3:1          3:1

Về phía phải hoặc trái               30 : 1    30 : 1     30 : 1      30 : 1

Khả năng thay đổi tầm với, m          1,2        1,2       1,2          −            −             −

Tầm với từ tâm quay đến tâm cọc, m   6,25       6,25        9           9           4,2           4,5

Khoảng cách ray, m                     4         4          6           6           4,5           4,5

Trọng lượng giá không có búa và 23,8            24,3       45           60         22,1           32,5
không có đối trọng, T

Trọng lượng giá búa có búa và có       −         −          −           −          32,6           56,5
đối trọng, T

Tổng công suất điện, kW              26,8        46        60           60         49,2           78,2

Tốc độ nâng búa m/min:                10       20−24      6,5−8       6,5−8       12−15           15

Tốc độ nâng cọc m/min:                10       20−24     9,8−12       9,8−12      16−20           15

Tốc độ di chuyển trên ray m/min.

Vận tốc quay v/min                    10         10       3−10          3          17,5           21

                                       −         −          −           −          0,75           0,55

Nước chế tạo                                                       Liên Xô (cũ)


                     Bảng 3.6. Một số giá búa trên ray do Liên Xô (cũ) chế tạo

                                                                         Mã hiệu giá búa
                                           Thông số
                                                        SP.33A SP.30A           SP.46     SP.69    SP.56
                                     Loại búa
                                                        SP−41A                 SP−47A             SP−48A
                                     (mã hiệu)



                               http://www.ebook.edu.vn                       MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.33
                                                     SP.33A SP.30A                SP.46        SP.69        SP.56
                                   Loại búa
                                                    SP−41A                    SP−47A                     SP−48A
                                   (mã hiệu)

                                   h max , m
                                     cäc               12                          16                         20

                                   Sức nâng
                                                       10                          14                         20
                                  của giá, tấn
                                Góc quay giá, độ                                  360
                                                      Thủy
                                   Dẫn động                        Điện                    Thủy lực
                                                       lực
                                         Về phía
                                  Độ                                              1:8
                                          trước
                               nghiêng
                               giá (tgϕ) Về phía                                  1:3
                                           sau
                                Độ nghiêng sang
                                                             ± 1,5                 −                  ± 1,5
                                   2 bên, độ
                                  Tầm với, m                 6,2                   −            6              9
                               Chiều rộng đường
                                                                            4,5                                6
                                    ray, m
                                Công suất động
                                                      31,5           46                   51                  60
                                   cơ, kW
                                           Nâng
                                                       10          20−24           30          20−24        6,5−8
                                           búa
                                Vận tốc    Nâng
        Hình 3.6: Giá búa                              10          20−24           30          20−24           9
                                m/phút      cọc
        di chuyển trên ray
                                             Di
                                                       18            18            13                  18
                                           chuyển
                                             H        20,4           24,4         23,4         24,4           28,7
                                 Kích
                                thước      Rộng
                                                                            5                                 6,5
                               giới hạn,    (B)
                                  m
                                             L                                     9,6
                                Trọng lượng, tấn       25            26,5          20          26,3           52,5
    .
     Bảng 3.7: Đặc tính kỹ thuật của giá búa đóng cọc tự hành trên ray không có bàn quay do
Liên Xô (cũ) chế tạo

                                                             Kí hiệu giá búa
          Đặc tính kĩ thuật
                                   S−1006           S−532            S−429              S−428           S−427



                              http://www.ebook.edu.vn
Chiều cao lớn nhất của cọc, m.          12      11,5−17,5     13           10          8

Chiều cao giá, m                       18,6     17,4−23,4     18           14,4        12

Sức nâng, T                             10         9,5       7,5            4          2

Sức nâng cọc, T                          4         4,5        −             −          −

Độ nghiêng lớn nhất của giá:
Về phía trước:                         8:1        8:1        8:1           8:1
Về phía sau:                           3:1        3:1        3:1           3:1
Về phía phải hoặc trái                 30 : 1    30 : 1     30 : 1        30 : 1

Khả năng thay đổi tầm với, m            1,2        1          −             −          −

Khoảng cách bánh xe đẩy, m               −         −          4            5,5        5,5

Khoảng cách ray, m                       4         1          −             −          −

Trọng lượng giá không có búa và        19,2        11        4,75          2,99       1,98
không có đối trọng, T

Khối lượng đối trọng, T                27,2        10         −             −         32,6

Tổng công suất điện, kW                 46        15,6       15,6          15,6

Trang bị tời:                            −       T.145      T.136         T.136      T.109

Lực kéo tời, kg                          −       1250×2     1250×2       1250×2       1000


                     −
    3.3.4. Giá búa DJ−2 do Trung Quốc chế tạo
     Giá búa DJ−2 do Trung Quốc sản xuất (hình 3.7), là loại giá búa chuyên dùng trên ray
được chế tạo hàng loạt và sử dụng rộng rãi. Khác với các loại giá búa đơn giản, DJ−2 có cơ
cấu cẩu cọc hai dây, tời và sợi cáp của hai múp cẩu cọc như nhau. Chúng có khả năng tiến lùi
tháp, quay toàn vòng, đóng cọc theo hai chiều xiên âm và xiên dương. Chúng có thể di
chuyển dọc theo đường ray với khổ rộng là 4,4m. Ngoài ra giá búa còn được trang bị hai
thang máy chạy dọc hai bên tháp (cột dẫn búa). Thanh chống xiên và cơ cấu vít me để chuyển
động nghiêng ngửa giống như giá búa JG−35.
    Đầu bò được chế tạo để cẩu cọc bằng cơ cấu hai đây. Dọc tháp ngoài dẫn hướng của quả
búa còn có hai dẫn hướng cho thang máy. Để phục vụ các thao tác khi đóng cọc trên giá búa
người ta trang bị hai tời kéo thang máy, hai tời nâng cọc, một tời nâng quả búa, hai cơ cấu
chuyển động vít me, một cơ cấu quay, một cơ cấu chuyển động tiến lùi tháp và hai cơ cấu di
chuyển toàn bộ giá búa.
     Toàn bộ các cơ cấu của giá búa, (trừ cơ cấu di chuyển) được đặt trên mâm quay có kết
cấu vành bi, mâm quay giúp cho giá búa quay tròn toàn vòng.



                                 http://www.ebook.edu.vn           MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.35
    Giá búa sử dụng quả búa điêzen loại 2,5 tấn, 3,5 tấn có khả năng đóng cọc với chiều dài đến
18m, ở trên cạn cũng như khi lắp xuống phao nổi để đóng cọc dưới nước.
     Giá búa DJ−2 là loại giá búa đóng cọc tương đối hoàn chỉnh với mọi tính năng cần thiết
của giá búa đóng cọc.




                                   Hình 3.7. Giá búa đóngcọc DJ−2.
           1. Xà đỉnh; 2. Cột tháp; 3. Múp cẩu cọc; 4. Chống xiên; 5. Thang máy; 6. Khớp chữ thập;
 7. Cơ cấu quay; 8. Buồng điều khiển; 9. Đối trọng; 10. Bệ đỡ quay; 11. Vít me; 12. Cơ cấu di chuyển; 13. Tời
                  thang máy; 14. Tời nâng quả búa; 15. Tời nâng cọc; 16. Cụm puly lắp dựng.




                                   http://www.ebook.edu.vn
        Hình 3.8. Các cụm chi tiết đặc biệt của giá búa JG−35 và DJ−2
a) Xà đỉnh: 1. Puly dẫn hướng cáp cẩu quả búa; 2. Puly dẫn hướng cáp cẩu cọc chính;
                3. Puly dẫn hướng cáp cẩu cọc phụ; 4. Puly dẫn hướng cáp về tời.
b) Khớp chữ thập chân tháp: 1. Trục dọc; 2. Trục ngang;
                                          3. Chốt cố định tháp khi lắp dựng.
c) Thanh chống xiên: 1. Bạc lót; 2. ống bao; 3. Đai ốc.
d) Truyền động vít me:        1. Vít me T100X12; 2. Quả cầu trong khớp cầu;
                                 3. Chốt truyền động quay quả cầu; 4. Ổ bi côn;
                                 5. Bộ truyền bánh răng nón; 6. Động cơ điện và hộp giảm tốc;
                                 7. Vỏ khớp cầu; 8. Đệm hãm đầu vít me.



                         http://www.ebook.edu.vn                    MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.37
      Sàn trước:
     Là kết cấu khung hình hộp do 4 xà dọc và hai xà ngang tạo thành, ở mặt dưới có hệ trục
quay được cố định vào mặt dưới sàn trước và phía trên của xà chính đỡ giá toa quay.
     Phía trước sàn có lỗ để lắp các cấu kiện như: Cột tự dựng, tời kéo búa, kéo cọc, động cơ
điện thang máy, hộp giảm tốc, phanh, mâm quay...
     Sàn sau:
     Là kết cấu khung giá hình hộp, ở đầu có mặt bích để nối với mặt sau của sàn trước nhờ
các bu lông. Trên mặt sàn bố trí: buồng điều khiển, đối trọng, các cụm tời kéo búa, kéo cọc, tủ
điện, động cơ điện kéo búa, kéo cọc, hộp giảm tốc.
    + Thông số kỹ thuật cơ bản của giá búa DJ−2:

               − Chiều cao giá búa:          24,415m.
               − Khối lượng cọc lớn nhất:          8 tấn
               − Chiều dài cọc tối đa:             18 m.
               − Quả búa (điêzel) loại:            2,5 tấn ÷ 3,5 tấn
               − Khả năng đóng xiên
                                                    Xiên dương: 18,5 độ.
                                                    Xiên âm:     5 độ
              − Góc quay:                           360 độ
              − Khả năng tiến lùi tháp:             0,5 m
    − Tốc độ thao tác Nâng quả búa 8,8 m/ph
                             Nâng hạ cọc 12,6 m/ph
                                                  Nâng hạ thang:        22,5 m/ph
                                                  Tiến lùi tháp: 0,5 m/ph
                                                  Di chuyển:            4,8 m/ph
                                                  Quay:          0,3 v/ph
    − Tời nâng cọc: Sức kéo 2 (T)
                      Tốc độ kéo cáp 37,8 m/ph
                      Công suất động cơ 11 kW
                      Số lượng 2
    − Tời nâng búa: Sức kéo 2 (T)
                             Tốc độ kéo cáp 26,4 m/ph
                             Công suất động cơ 11 kW
                             Số lượng 1
    − Tời thang máy: Sức kéo 0,4 (T)
                             Tốc độ kéo cáp 22,5 m/ph
                             Số lượng: 2
    − Tổng khối lượng giá búa: 33000 kg
    − Cự ly đường ray: 4,4 m
    3.3.5. Giá búa lắp trên phao nổi


                               http://www.ebook.edu.vn
     Giá búa trên phao nổi nhằm phục vụ việc xây dựng các công trình cầu, cầu cảng hoặc các
công trình thủy cần đóng cọc dưới nước. Để đóng các đốt cọc thông thường (chiều dài dưới
20m, khối lượng dưới 8t) trên mặt sông người ta thường sử dụng các giá búa trên bờ như
SP−46, DJ−2, JG−45... lắp xuống phao nổi (kích thước phao L×B×H khoảng 24×12×3m). Tuy
nhiên trong công nghệ xây dựng hiện đại, hiện nay bắt đầu sử dụng cọc ống thép hoặc BTCT
có chiều dài 40−50m không nối và như vậy cần phải có những giá búa đóng cọc chuyên dùng
cao từ 50 đến 60m (hình 3.9). Các giá búa này có thể được ghép trên các cần trục nổi hoặc chế
tạo riêng. Kết cấu tháp của chúng có thể là một ống thép tròn đường kính lớn hoặc một dàn
thép cấu tạo từ thép ống. Khả năng nghiêng tháp để đóng cọc xiên rất lớn (±1/4 − ±1/3,5)
được thực hiện bằng truyền động thủy lực do một XLTL cỡ lớn đảm nhận. Hệ tời phục vụ cẩu
cọc và quả búa đặt trên mặt boong phao, thông thường sử dụng ba tời cẩu cọc và một tời cẩu
quả búa. Giá búa sử dụng các quả búa lớn như quả búa thủy lực NH−100, NH−150 hoặc quả
búa diezel trên 5T. Quá trình di chuyển để lấy cọc, đưa cọc vào vị trí đóng, chỉnh cọc... thực
hiện nhờ các tời neo của phao nổi.




                                    d)




                             Hình 3.9: Giá búa lắp trên phao nổi
                      Giá búa đóng cọc 70m không nối do Nhật Bản chế tạo
    3.4. MỘT SỐ TÍNH TOÁN CƠ BẢN GIÁ BÚA
    3.4.1. Tính chiều cao giá búa (chiều cao cột dẫn)
    Chiều cao cột dẫn được tính như sau:


                              http://www.ebook.edu.vn              MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.39
                         Hc = Hcọc + Hb + Hat + ht + Hpl                   [m]
    Trong đó:
              Hc − Chiều cao cột dẫn (m);
              Hcọc − Chiều cao cọc (m);
              Hat − Chiều cao an toàn từ móc câu tới xà đỉnh (chọn Hat = 1,5m);
              Hb − Chiều cao búa (m);
              ht −    Hành trình búa (m);
              Hpl − Chiều cao cụm puly móc câu (m).
    Có thể tính chiều cao giá búa theo:           Hc = Hcọc + Kbúa + 3m

    3.4.2. Tính toán chiều dài tăng đơ
     Thanh chống xiên có tác dụng tăng ổn định cho cột dẫn, nếu càng đưa điểm đặt của thanh
chống xiên lên trên gần xà đỉnh thì cột càng ổn định nhưng sẽ tốn vật liệu mà không cần thiết.
Theo kinh nghiệm thực tế thì ta chọn điểm đặt của thanh chống xiên tại 2/3 Hc, với Hc là chiều
cao cột dẫn. Tức là OA = 2/3.OO1 (hình 3.10).
     Tăng đơ co dãn làm cho cột nghiêng ngửa để đóng cọc xiên âm xiên dương, ngoài ra cột
còn có thể vi chỉnh một khoảng 500mm. Vì vậy chiều dài của tăng đơ sẽ nằm trong khoảng (a,
b) nào đó, (trong đó a là chiều dài nhỏ nhất, b là chiều dài lớn nhất).
     Tăng đơ ngắn nhất là khi cột ở gần tâm quay nhất và đang đóng cọc xiên dương với góc
xiên lớn nhất, sơ đồ tính như ở hình 3.10a:

                        O1
                                                         O1
                    A                                         5O

                O
                                                          A
             18,5

                                  D

                                                                                       D
        O                B
                                                              O                B
                             a)                                                        b)
                C                                                      C

                        Hình 3.10. Sơ đồ tính toán chiều dài tăng đơ giá búa
                    a) Khi đóng cọc xiên dương (18o30') ; b) Khi đóng cọc xiên âm 5o
    Ta có:                        a = AC = AB2 + BC2 (min)

    − Tăng đơ dài nhất là khi cột ở xa tâm quay nhất và đang đóng cọc xuyên âm với góc
xuyên lớn nhất (xiên 5o). Sơ đồ tính như ở hình 3.10.b.
       OO1 − chiều dài cột dẫn;
       AO − khoảng cách từ chân cột đến điểm đặt tăng đơ (AO = X);

                                  http://www.ebook.edu.vn
       OB − Khoảng cách từ tâm cột đến đường thẳng nối tâm chân tăng đơ.
    Xét tam giác AOB:
                                       AB2 = OA2 + OB2 − 2.OA.OB.CosO
    Xét tam giác vuông ACB
                                       b = AC = AB2 + BC2 (max)
    Vậy chiều dài của tăng đơ phải co dãn được trong khoảng: a → b

    3.4.3. Lực tác dụng lên giá búa
     Xét giá búa chuyên dùng có 2 thanh chống xiên (tăng đơ), với 2 trạng thái làm việc bất
lợi khi khởi động đóng cọc xiên dương 18o30' và xiên âm 5o (hình 3.11) khi búa ở vị trí cao
nhất. Ở đây chỉ thể hiện các lực tập trung, còn lực phân bố đều (trọng lượng bản thân cột và
tăng đơ) coi như đã biết. Việc tính bền kết cấu cần xét cụ thể cho từng loại giá búa và tính
theo sức bền vật liệu, ứng với các dạng khung sàn khác nhau. Coi khung sàn ở hình 3.11 là
cứng tuyệt đối và góc giữa 2 tăng đơ β là đối xứng qua trục OA.
                      Tq          Tq : η1                   Tq       Tq : η1
                   Tq                                           Tq
                 Gb
                                                        A   Gb         A
                              A
                                                                           RA
              Gc
                                                            Gc
                                  RA                β


                         α+                                                α−

                                                                                        R c , RD
                0                        C,D C              D                               C,D
                                                    0
                    Rο                                                         R0
                                    R c , RD




                    Hình 3.11. Sơ đồ lực tập trung tác dụng lên cột và tăng đơ
              Gb − trọng lượng búa; Gc − trọng lượng cọc; Tq − trọng lượng quả pittông búa;
                     η1 − hiệu suất puly ở xà đỉnh; R − phản lực dọc cột hoặc tăng đơ.




                                                    .
                                                 CHƯƠNG 4
                                        BÚA RUNG ĐÓNG CỌC


                                       http://www.ebook.edu.vn                  MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.41
     Trên thế giới, việc dùng búa rung để dìm hạ cọc đã được áp dụng từ giữa thế kỷ 20 tại
các công trường xây dựng trụ cầu, hố móng lớn. Búa rung dùng để hạ cọc ván thép, cọc thép
ống hoặc ống rỗng trong thi công cọc cát xử lý nền yếu. Để hạ cọc bê tông dạng ống đường
kính lớn khi xây trụ cầu, người ta cũng dùng các búa rung cỡ lớn với lực rung hàng trăm tấn.
Ở Việt Nam, búa rung được dùng từ năm 1970, khi xử lý nền yếu ở Giảng Võ và nền tòa nhà
Viện Triết học ở Hà Nội. Các công trình lớn như: cầu Thăng Long, đường Bắc Thăng Long −
Nội Bài, Nhà máy bê tông Nam Định, cầu Việt Trì (1975) khu đô thị Trung Hòa Hà Nội
(2002) đều có dùng búa rung.

      4.1. CÔNG DỤNG VÀ PHÂN LOẠI
      4.1.1. Công dụng
     Đầu búa rung treo trên đầu cọc, nó tạo ra lực rung động theo phương thẳng đứng và
truyền xuống cọc cùng khối đất bám theo cọc, nhờ đó làm giảm lực ma sát của nền tác dụng
lên cọc. Dưới tác dụng của trọng lượng cọc và đầu búa rung, cùng với lực dao động thẳng
đứng thắng lực cản quanh cọc và lực cản đầu cọc làm cọc chìm sâu vào nền, nhờ đó mà năng
suất đóng cọc cao hơn 4−6 lần so với búa diezel.
     Với nguyên lý tác động như trên, búa rung có thể đóng được gần như tất cả các loại nền
với các loại cọc: ván thép, cọc ống thép, cọc ống bê tông cốt thép và ống rỗng để tạo cọc cát
(trên nền yếu) − mà búa diezel không thể làm được. Ngoài việc đóng − dìm cọc, búa rung còn
có thể dùng để nhổ cọc ván thép, cọc ống thép. Đó chính là ưu điểm của búa rung.
      4.1.2. Phân loại
      a) Phân loại theo nguyên lý làm việc của búa có 2 loại:
     − Búa rung thuần tuý (búa rung): chỉ tạo ra lực rung thuần tuý truyền xuống đầu cọc. Búa
rung có 2 kiểu là kiểu cứng và kiểu rung mềm. Búa rung kiểu cứng có động cơ đặt trực tiếp
trên hộp gây rung, tần số rung động của đầu búa kiểu này thường có trị số thấp, với n = 300 −
500 lần/phút. Búa rung kiểu mềm có động cơ đặt trên đế tách rời hộp gây rung, đế và hộp liên
kết với nhau qua hệ lò so; kiểu này có tần số rung động cao, với n = 700 − 1500 lần/ph.
     − Búa va rung (búa xung kích): có đặc điểm là tận dụng phần rung động tạo ra lực đập
tập trung truyền qua đế va đập lên đầu búa, lực đóng cọc chủ yếu là lực xung kích.
      b) Phân loại theo công suất của búa:
      − Loại nhỏ: lực rung động < 10 tấn, động cơ điện có công suất nhỏ hơn 30 kW.
      − Loại trung bình: lực rung động từ 10 đến 45 tấn, động cơ điện có công suất 45 − 110
kW.
      − Loại lớn: lực rung động đến vài tấn, công suất động cơ đến 200 ÷kW.

      4.2. CẤU TẠO VÀ LÀM VIỆC CỦA CÁC LOẠI BÚA RUNG




                                http://www.ebook.edu.vn
     * Xét về đặc điểm cấu tạo búa rung có 3 loại phổ biến: loại nối cứng, loại nối mềm và
loại va rung (hình 4.1 a, b, c).
     Khái niệm "cứng" được hiểu là động cơ điện được nối cứng với hộp gây rung và mô men
trên trục động cơ truyền đến các trục gây rung qua hệ truyền động là các bánh răng.
     Ở loại búa nối mềm: động cơ được đặt trên hệ lò xo tách rời hộp rung, truyền động từ
động cơ đến trục gây rung qua bộ truyền mềm là xích, hoặc đai nhờ đó khi làm việc động cơ ít
bị ảnh hưởng của bộ gây rung nên tuổi thọ động cơ được đảm bảo tốt hơn.




                             Hình 4.1. Sơ đồ cấu tạo quả búa rung
              a) Rung nối cứng: 1. Bộ gây rung; 2. Động cơ; 3. Bộ truyền; 4. Mũ cọc,
      b) Rung nối mềm: 1. Bộ gây rung; 2. Lò so; 3. Bệ gia trọng; 4. Động cơ; 5. Bộ truyền xích…
          c) Va rung: 1. Bộ gây rung; 2. Khối lệch tâm; 3. Đầu búa; 4. Hệ lò so; 5. Đe; 6. Cọc.
    4.2.1. Cấu tạo của đầu búa nối cứng

    Điển hình cho loại này là đầu búa VP−1, VP4, VP170, SP42... của Liên Xô (cũ) đã được
dùng nhiều ở Bộ Xây dựng, Bộ GTVT Việt Nam, từ những năm 1970 đến nay. Từ những năm
1990, nhiều búa rung của Nhật, Đức, Mỹ cũng đã được nhập vào Việt Nam điển hình là búa
máy của hãng Nippon Sharyo, Mitsubishi...
    Búa rung nối cứng có cấu tạo như hình 4.2 dưới đây:




                                http://www.ebook.edu.vn                 MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.43
     Tất cả các búa rung đều
gồm 2 cụm cơ bản là bộ gây
rung và thiết bị liên kết giữa
quả búa và đầu cọc (còn gọi là
mũ cọc). Sự rung động được
tạo ra do lực ly tâm sinh ra khi
các quả lệch tâm quay. Đặc
tính của các dao động này phụ
thuộc vào mômen lệch tâm,
tổng khối lượng của hệ thống
tham gia dao động (quả búa,
cọc, mũ cọc) và đặc điểm của
nền.
     Quả búa có 3 thông số cơ
bản là lực rung, tần số và biên
độ dao động − xem các bảng                 Hình 4.2. Quả búa V1−722 và mũ cọc thủy lực
4.1, 4.2, 4.3.                               1. Má kẹp cọc; 2. Xi lanh đầu tay đòn; 3. Tay đòn;
                                                4. Chốt liên kết; 5. Tay đẩy; 6. Hộp gây rung;
                                                  7. Động cơ điện; 8. Bộ truyền động ngoài.

    Bảng 4.1. Đặc tính kỹ thuật búa rung do hãng "Kensensu Kikai Choca" (Nhật) chế tạo.
                       KM2− VM2− VM2− VM2− KM2− KM2− KM2− KM2− VM4− VM2− VM4−
     Loại quả búa       2000 2500 4000 5000 12000 12000 15000 17000 25000 25000 50000
                         E     E    E   E     E     A     A     A     A     A     A
Mômen      lệch     tâm 2,1   2,5  3,5   5    12    12    15    17    10    25    50
(kgcm)
Tần số dao động trong   1100 1150 1100 1100          510     510    400     560    1100     620    620
01 phút
Lực rung (T)            28,3   37    48,6    67,6   34,9    34,9      4       6     13,5    10,7   214
Biên độ dao động        7.5    8      9       9      21      22      25      26      12      33     32
(không cọc) (mm)
Công suất động cơ        40    45    60       90      90     90      90     120     150     150    300
(kW)
Công suất nguồn điện    120    150   200     250     250     250    250     450     600     600    1200
(kW)
Kích thước (mm)
        − Chiều rộng    1100 1200 1400 1500 1700            1100    1200    1300    1300   1700 1700
        − Chiều dài      100 900 1000 1200 1200             1300    1200    1200    1200   1400 1400
        − Chiều cao     2800 3000 3200 3400 2600            3600    4400    4800    6000   4500   -
Khối lượng (kg)         3300 3800 4700 6600 7200            6400    7000    7800   10000   8500 17000
     Trên hình 4.3 là cấu tạo quả búa rung tần số thấp, nối cứng SP−42 (Liên Xô), quả búa
này có khả năng đóng đứng và xiên cọc BTCT30x30, 35x35 dài 12m hoặc cọc ống BTCT
khối lượng đến 10t vào nền đất yếu. Khác với loại nối mềm, ở đây động cơ điện được liên kết
cứng bằng bulông với vỏ hộp bộ gây rung. Bộ này có 04 trục gây rung, các trục đó được gối
trên các ổ bi cầu hai dãy tự lựa lắp trên thành vỏ hộp. Vỏ hộp kết cấu hàn. Các khối lệch tâm

                               http://www.ebook.edu.vn
làm bằng thép tấm và liên kết với trục bằng then và bulông. Truyền động từ động cơ điện đến
các trục gây rung qua các bộ truyền bánh răng.




Hình 4.3. Quả búa rung SP−42 tần
số thấp.
1. Động cơ điện; 2. Vỏ bao bộ dẫn động;
3. Vỏ hộp; 4. Ổ bi; 5. Trục gắn các khối
lệch tâm; 6. Bánh răng truyền động; 7.
Khối lệch tâm.




                            Hình 4.3. Quả búa rung SP−42 tần số thấp.
                         1. Động cơ điện; 2. Vỏ bao bộ dẫn động; 3. Vỏ hộp;
                         4. Ổ bi; 5. Trục gắn các khối lệch tâm;
                         6. Bánh răng truyền động; 7. Khối lệch tâm.

     Quả búa rung lớn nhất do công ty GKN (Anh) chế tạo dùng để đóng cọc ống BTCT và
thép có công suất 368 kW, tần số rung 60−130 Hz, lực rung lớn nhất 1000 T. Khả năng điều
chỉnh tần số rung cho phép lựa chọn chế độ làm việc tối ưu khi đóng cọc.
     Hiệu quả đóng cọc phụ thuộc vào giá trị của lực rung, tần số và biên độ. Trong đó lực
rung là yếu tố quan trọng nhất, biên độ giữ vai trò quyết định. Cọc chỉ có thể được đóng vào
nền khi lực đủ lớn và biên độ dao động lớn hơn chuyển vị đàn hồi của nền. Còn tần số dao
động thì ảnh hưởng đến hiệu quả đóng cọc, tần số rung cần phải ≥ 200 lần/phút.




                                  http://www.ebook.edu.vn                     MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.45
 Hình 4.4. Quả búa VPM.170
       1. Động cơ điện.
       2. Bánh răng.
       3. Trục. 4. Quả lệch tâm.
       5. Vỏ. 6. Mũ cọc




    4.2.2. Cấu tạo của đầu búa kiểu nối mềm
     Điển hình là búa VPP2, VPP4 của Liên Xô (cũ) và V45 của Trung Quốc. Chúng có
thể được treo trên đầu cọc (ván thép, cọc gỗ hoặc bê tông cốt thép − hoặc cọc ống) nhờ
cần cẩu; hoặc bộ tời qua giá đỡ trên máy kéo bánh xích để đóng cọc cát, cọc ván thép...
Dưới đây giới thiệu về quả búa VPP2A.
     Quả búa rung nối mềm, tần số cao VPP−2A (hình 4.5) được thiết kế chuyên đóng cọc
có lực cản nhỏ (cọc ván thép và thép hình chiều dài đến 20 m). Ở đây động cơ điện được
lắp trên bệ gia trọng 5, bệ này đặt trên hệ lò xo gắn với bộ gây rung được cấu tạo là hộp
truyền động bánh răng, có 4 trục lệch tâm (trục gây rung). Độ cứng của hệ lò xo được tính
toán sao cho tần số dao động riêng của bệ 5 (và do đó của động cơ điện) nhỏ hơn nhiều so
với tần số quay của trục gây rung, điều này giúp cho động cơ điện làm việc tốt hơn.
Truyền động từ động cơ điện xuống hộp truyền động thông qua bộ truyền xích 9. Để có
thể điều chỉnh được các đặc tính dao động của quả búa, người ta thay đổi khối lượng bệ 5
và cấu tạo các khối lệch tâm làm hai phần: tĩnh và động để thay đổi mômen lệch tâm.
Khởi động quả búa từ bảng điều khiển có cấu tạo giống như các bảng điều khiển động cơ
điện thông thường.



                                   http://www.ebook.edu.vn
                               Hình 4.5. Quả búa rung VPP−2A
          1. Mũ kẹp cọc; 2. Vỏ bộ gây rung; 3. Hệ lò xo; 4. Má lắp vòng treo; 5. Bệ gia trọng;
           6. Động cơ điện; 7. Vòng treo quả búa; 8. Chốt lắp má 4; 9. Bộ truyền động xích;
                                 10. Hộp truyền động bánh răng nón.


  Bảng 4.2. Thông số kỹ thuật của búa rung − nén cọc do Liên Xô (cũ) chế tạo

   Thông                      Lực rung       Tần số                Kích thước                    Trọng
      số      Công suất                                            giới hạn, m
                              lớn nhất,       rung,                                              lượng,
             động cơ, kW
Mã hiệu                          kN         lần/phút         H            L      Rộng (B)          tấn
 VP−80            100          51÷91        408-545        1,447       2,432       1,956         8,9-918
 VP−170           170           1020        404-505        3,75         2,05       1,425           13,3
 VP−250           260           1840        540-667        2,38        2,232       1,894           12,3
  S−838            50           160           485           0,9          1,5        1,45            3,5
 VPP−1             30           250          1500          1,63         1,01        0,95            2,1
VPP−2A             40                                      2,25         1,27        0,8             2,2
 VPP−4             28            140          1500          1,5           1         0,96            1,2
 VPM−1            3,7             15                        9,4        0,392        0,5            0,15
 VPM−2              7             70                       1,375        0,53        0,63           0,33
  BT−5            30             200          2500                     0,907       0,852           1,33
  VP−1            60             185           420          2,1          1,3        1,24           4,24
  VP−3            100            442           408          2,5         1,56        1,54             8
 SP−42
                   60            185          420          1,65          1,3        0,86           2,5
(S−1003)



                                 http://www.ebook.edu.vn                 MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.47
                   Bảng 4.3: Thông số kỹ thuật búa rung nén cọc do Nhật chế tạo

                               Công                                       Kích thước giới hạn, m
                                       nquay,   max     max     Biên độ                            Trọng
                                suất          M l.tâ   Frung
 Hãng sản xuất     Mã hiệu            vòng/p m                 dao động                            lượng,
                              động cơ         kG.cm     tấn               cao      dài     rộng
                                         h                      Ao, mm                               tấn
                                kW
                 KM2−700E       15     1200    690      11       6,2      2,07    0,68     0,993   1,384

 KENSETSU   VM2−1200E           30     1250    1320    23,2      6,8      2,553   0,809    1,125   2,363
KIKAICHOSA VM2−5000E III        90     1100    5000    67,6       9       2,874   1,251    1,523   6,606
                 V4M−10000A    150            170000 135         11,8     6,066   1,373    1,296   10,006
                 NVA−20SS       15     1200    800     12,8      7,3       2,3    0,61     0,81     1,2
                 NVA−40SS       30             1500    24,1      8,6      2,58    0,79     0,88     1,95
                 NVA−60SS       45             2200    35,4      7,9      2,95    1,01     1,06     3,25
  NIPPEPIND
                 NVC−80SS       60     1100    4100    55,3      9,5      3,27    1,09     1,06     4,7
                 NVC−1200SS     90             5000    68,0      8,3      3,71    1,23     1,17     6,92
                  NVC200L      150     620    25000    107       25,3     3,17    1,575    1,59     10,9
                   VS−80        15     1100    845     11,4      6,5      2,285   0,632    1,135    1,57
  NIPPON
  SHARYO           VS−100       22             1295    17,5      6,3      2,664   0,76     1,22     2,48
 SEIOKISHA
                   VS−170       30             1727    23,4      7,0      2,812   0,903    1,19     2,87
                   XD−30        30     1150    2314    19,5      5,6      2,634   0,875    1,28     2,34
 MITSUBISHI
                   VD−45        45     1100    2304    31,3      6,4      2,898   1,002    1,41     3,62
 HEAVYIND
                   VD−60        60             3183    43,1      6,9      3,24    1,159    1,525    4,65
                   LSV−40       30     1500    1000    25,2      4,3      2,72    0,922    1,78     2,9
  SENSETSU         LSV−80       60     1500    2200    55,4               3,52    1,175    1,442    5,95
                  EVJ−120H     120     1700    4500    145,5     2,0      3,23     2,3       3      23


    4.2.3. Đầu búa kiểu va rung
    Đầu búa va rung có 2 loại: va rung thông thường (lực va xung kích) tác dụng xuống phía
dưới và va rung nhổ cọc (lực va xung kích tác dụng lên phía trên), cụ thể hai loại đó như sau:
     4.2.3.1. Đầu búa va rung: Là quả búa làm việc theo nguyên lý hỗn hợp: rung và va đập.
Khi làm việc bộ dẫn động ngoài chức năng tạo dao động cho bộ gây rung còn gây xung lực va
đập xuống đầu cọc trong trường hợp khe hở giữa đầu búa và đe nhỏ hơn biên độ dao động
riêng của bộ gây rung. Tần số va đập có thể bằng tần số quay của trục gây rung hoặc nhỏ hơn
2, 3, 4... lần. Ở các trường hợp này người ta gọi quả búa làm việc ở chế độ i = 1, i = 2, i = 3, i
= 4... Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc chế tạo quả búa, cho phép sử dụng động cơ
điện có tốc độ cao, khối lượng nhỏ hơn so với động cơ điện tốc độ thấp. Ngoài ra, cùng một
công suất như nhau, năng lượng một cú va đập của quả búa tần số (va đập) thấp sẽ lớn hơn ở
quả búa tần số cao.


                                http://www.ebook.edu.vn
     Ưu điểm cơ bản của quả búa va rung là khả
năng tự điều chỉnh, năng lượng va đập sẽ tự thay
đổi tùy thuộc vào lực cản của nền khi đóng cọc
và điều này chứng tỏ tính hiệu quả khi sử dụng
chúng.
     Có nhiều cách phân loại quả búa va rung.
Theo dạng truyền động phân thành truyền động
điện, thủy lực, khí nén, động cơ đốt trong. Theo
dạng dẫn động từ động cơ đến trục gây rung: có
hoặc không có dẫn động. Theo liên kết giữa bộ
gây rung và mũ cọc: qua hệ lò xo và không có hệ
lò xo, phổ biến và hợp lý hơn là sử dụng hệ lò
xo. Theo dạng mũ cọc: tựa tự do hoặc liên kết
chặt với đầu cọc.
     Quả búa va rung điện, không có trục dẫn
                                                      Hình 4.6: Sơ đồ quả búa va
động tựa tự do trên đầu cọc − hình 4.6 − được
                                                             rung S−467M:
cấu tạo từ ba bộ phận chính: bộ gây rung, liên
                                                      1. Bộ gây rung; 2. Lò xo; 3. Mũ
kết đàn hồi (giữa bộ gây rung và mũ cọc) và mũ                      cọc;
cọc.                                                  4. Cáp treo; 5. Thân mũ cọc; 6.
                                                                  Đoạn có
     4.2.3.2. Đầu búa va rung nhổ cọc: Dùng để
nhổ các cọc ván thép, cọc thép... đã được đóng hoặc lâu ngày nằm sâu trong lòng đất. Để thực
hiện thao tác này người ta có thể sử dụng quả búa rung lắp thêm bộ giảm chấn, tuy nhiên phổ biến
hơn là sử dụng những quả búa được chế tạo chuyên dùng. Các quả búa NVH−30, NVH−50 (Nhật)
và VL−529, X−2, MX−2M, MX−2 (Liên Xô) đã được sử dụng khá thông dụng. Trên hình 4.7 là
quả búa VL−592, điểm cấu tạo đặc biệt của loại quả búa này là chiều của lực va đập hướng lên
phía trên và tác dụng trực tiếp lên cọc cần nhổ. Quả búa VL−592 có khả năng nhổ cọc thép hình
và ván thép dài đến 17m trong nền đất cứng, khi dùng chúng cần sử dụng cần trục sức nâng
không nhỏ hơn 20T. Để tăng hiệu quả làm việc trên quả búa này còn được sử dụng đầu kẹp
chuyên dùng kiểu lệch tâm và kiểu nêm (hình 4.8) trong đó kiểu nêm làm việc hiệu quả hơn.
      Quả búa X−2 có thể nhổ cọc ván thép hình chữ I, khối lượng 1,5T cắm sâu vào lòng đất đến
10m, còn quả búa MX−2M nhổ cọc khối lượng đến 2T, cắm sâu 15m. Điều khiển các quả búa này
từ trạm điều khiển riêng, ở đây ngoài các thiết bị điện để khởi động động cơ các bộ gây rung còn
có trạm nguồn thủy lực NU−300 để cấp dầu cho các XLTL ở mũ kẹp cọc.




                               http://www.ebook.edu.vn             MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.49
                                                       Hình 4.7: Quả búa va rung
                                                       nhổ cọc VL−592.
                                                       1. Thanh kéo; 2. Bộ gây rung;
                                                       3. Dẫn hướng; 4. Tấm bản;
                                                       5. Thanh kéo; 6. Cáp kéo.




        Hình 4.8: Đầu kẹp chuyên dùng trên quả búa VL−592
a) Kiểu lệch tâm; b) Kiểu nêm; 1. Thân; 2. Tay dòn; 3. Tấm giữ; 4. Cáp điều khiển;
      5. Cam lệch tâm; 6. Bản giữ nằm ngang; 7. Vấu nêm; 8. Nêm; 9. Lò xo.


                    http://www.ebook.edu.vn
                Bảng 4.4. Đặc tính kỹ thuật búa va rung nhổ cọc do Liên Xô (cũ) chế tạo

                                                                         Mã hiệu quả búa
                Đặc tính kỹ thuật
                                                           VL−592A            S2             MS−2M (MS−2)
Khối lượng phần va đập (bộ gây rung) (kg)                   1700             1900                  2000
Công suất động cơ điện (kW)                                  15               22                    22
Tốc độ động cơ điện (vòng/phút)                              960              960                   960
Số lần va đập trong một phút                                 480              960                   960
Năng lượng va đập tính toán (kGm)                            270              220                   220
Kiểu mũ cọc                                                 cơ khí          thủy lực              thủy lực
Kích thước (có giảm chấn) (mm)
        − chiều dài                                         1100             1210                  1210
        − chiều rộng                                         785              910                1175(1050)
        − chiều cao                                         3300             3525                  3750
Khối lượng (không có cáp điện và trạm điều
khiển (kg))                                                 3600             3300                4100(4200)


               Bảng 4.5. Đặc tính kỹ thuật quả búa va rung do Ba Lan và Nhật chế tạo

                                                                  Mã hiệu quả búa
      Đặc tính kỹ thuật
                                    W−101        BC−6         NVH−30       NVH−50       TM−20         TM−40

Khối lượng bộ gây rung, kg            405            560          3000       3000        2500             3500
Số lượng động cơ điện                  1              2              1        1              2               2
Công suất động cơ điện, kW            10             25            22         22             15           30
Tốc độ quay động cơ (v/ph)            910            910           980       980         680                 −
Tần số va đập (lần/ph)                455            455          1000     Thay đổi    Thay đổi       Thay đổi
Kiểu mũ cọc                         Thủy lực         Ren       Khí nén     Khí nén     Cơ − thủy Cơ − thuỷ
Khối lượng (không kể cáp điện        1000        1050             3500       3500            −               −
và hộp điều khiển), kg
Kích thước bao, mm
        Dài                           700            700           970       930         1170            11700
        Rộng                          570            800           820       820         1060             1060
        Cao                          1700        1400             3750       3000        1850             2300
Nước chế tạo                                Ba Lan                                Nhật Bản


                                    http://www.ebook.edu.vn                  MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.51
    4.3. MỘT SỐ GIẢ THUYẾT VÀ CƠ SỞ HẠ CỌC BẰNG BÚA RUNG ĐỘNG

    4.3.1. Các giả thuyết cơ bản
     Khi đóng cọc bằng búa rung ta cần liên kết cứng cọc vào kết cấu thân búa, vì vậy búa
rung và cọc tạo thành một hệ cứng. Khi đóng cọc vào nền, đó là một cơ hệ dao động phức tạp
với nhiều hiện tượng cơ lý phát sinh. Khả năng đóng cọc vào nền thế nào là tùy thuộc vào các
yếu tố: biên độ A và tần số ω của lực kích động, áp suất tĩnh lên nền đất ở đầu cọc, kích thước
cọc và đặc điểm của nền... Do đó cần phải nghiên cứu các tham số này cũng như quan hệ giữa
chúng với nhau, để có thể tạo ra những dao động đủ để hạ cọc xuống nền hoặc rút cọc lên, với
tốc độ dự kiến nào đó. Tuy nhiên đây là bài toán khá phức tạp, vì vậy cần đưa ra các giả
thuyết cơ bản sau:
     − Giả thuyết 1: Dao động của cọc là dao động theo phương thẳng đứng. Vì là dao động
có tác dụng hạ cọc vào nền. Các dao động xoắn, dao động lắc ngang tại đầu tự do của cọc
được bỏ qua.
    − Giả thuyết 2: Chuyển động của cơ hệ búa − cọc là tổng hợp của 2 chuyển động, gồm
dao động và tịnh tiến đều (bậc nhất theo thời gian). Trong thực tế, cọc không chuyển động
đều mà tốc độ của nó thay đổi khi đi qua các lớp đất khác nhau và thay đổi theo độ ăn sâu vào
nền ngay cả khi đi qua một nền đất đồng nhất.
    − Giả thuyết 3: Coi cọc là vật rắn tuyệt đối khi ăn sâu vào nền.
    − Giả thuyết 4: Giả thiết về sức cản của đất lên cọc:
       + Khi đóng cọc: có cả lực cản sườn và lực cản đầu cọc.
       + Khi rút cọc: chỉ có lực cản sườn.
     Có một số quan điểm khác nhau về sức cản của đất lên cọc của các tác giả
D.D. Barkan, I. Gôlôbatrev, B. Blexman [32] thuộc về các nghiên cứu liên quan đến mô hình
tính toán, không trình bày ở đây.

    4.3.2. Sức cản của đất tác dụng lên cọc khi hạ cọc vào nền
     Nội dung mục này muốn lý giải sâu hơn và minh chứng cho giả thiết 4 nêu ở trên là hoàn
toàn hợp lý. Ta biết rằng: muốn đóng được cọc ăn sâu vào nền đất thì phải tác dụng lên cọc
những lực đủ để thắng sức cản của nền.
     Khi dịch chuyển trong đất, cọc thực hiện 2 chuyển động: là dao động (quanh vị trí cân
bằng tạm thời) và ăn sâu vào nền. Muốn có dịch chuyển ăn sâu vào nền thì lực tác dụng P(t)
phải lớn hơn tổng các lực cản lên cọc của đất, tức là phải có:
                              P(t) > Rcản
     Khảo sát cọc ở trạng thái đang ăn sâu vào đất ta thấy có các lực tác dụng lên cọc như sau:
(hình 4.9).




                               http://www.ebook.edu.vn
                             P(t)
                                                    Hình 4.9: Sơ đồ các lực tác dụng lên hệ búa
                                                    rung đóng cọc.

                                                    1. Trọng lượng G của cọc và búa.
                                                    2. Lực kích động P(t) = Pocosωt.

                             G                      3. Lực cản của nền:   Rc = R + F
                                                    với:    R là lực cản trực diện đầu cọc
                                                            F = F(S, t) là lực cản sườn, với:
                                                            S(m2) − diện tích quanh cọc
                                                            t(s) − thời gian xét khi cọc ăn sâu vào nền.
                                 F



                             R
     Thực nghiệm cho thấy:
     1. Phản lực trực diện đầu cọc R phụ thuộc vào hệ số nền của lớp đất chống lại cọc và tiết
diện thân cọc. Nó tỷ lệ với biến dạng của đất: khi độ biến dạng của đất còn nhỏ thì tuân theo
quy luật Vinkle − đất có tính đàn hồi, sau giới hạn đàn hồi nó có tính chất chảy dẻo.
     2. Lực cản quanh cọc (lực cản sườn) phụ thuộc loại đất, bề mặt tiếp xúc của cọc với đất,
                   .
tốc độ hạ cọc v = x (t). Nhiều công trình nghiên cứu đã chứng tỏ lực cản F của nền tỷ lệ bậc
nhất với diện tích bề mặt tiếp xúc S(m2) giữa cọc và đất.



          F(T
          )
                                                    Hình 4.10: Quan hệ giữa lực cản quanh cọc
                            ••                      với diện tích cọc tiếp xúc với nền.
                        •
                   ••
                • •
           •                             S(m2)


     Kết quả nghiên cứu của nhiều công trình cho thấy: giới hạn biến dạng đàn hồi của các
loại đất dao động từ 0,3 − 1,0 cm, còn lực đàn hồi thì nhỏ hơn nhiều so với trọng lượng bản
thân cọc; nếu là nền yếu thì lực này càng nhỏ hơn).
     Vì vậy: phần lớn năng lượng của máy rung dùng để thắng lực cản sườn F − đó là kết luận
của tác giả công trình [7, 8].
     Các kết quả nghiên cứu trên là cơ sở cho các nghiên cứu ứng dụng và sử dụng − khai
thác búa rung trong thực tế.



                                     http://www.ebook.edu.vn              MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.53
    4.3.3. Quá trình dao động của cọc và nền đất khi chịu lực rung động
     Với giả thiết cọc là 1 thanh cứng tuyệt đối và chỉ có dao động dọc (có thể còn có dao
động của ống thành mỏng đối với cọc ống thép), coi trọng lượng cọc và bộ gây rung là nhỏ so
với khả năng chịu tải của cọc. Các nghiên cứu của các tác giả Liên Xô (cũ) cho thấy:
      1. Bộ gây rung sẽ dao động với tần số tăng bắt đầu từ O. Khi tần số dao động còn thấp thì
bắt đầu phát sinh dao động đàn hồi tương đối yếu của cọc và khối lượng nền đất xung quanh
vị trí cân bằng ổn định. Khi đó lớp đất dính vào bề mặt cọc sẽ dịch chuyển cùng với cọc và
hiện tượng hạ cọc chưa xảy ra.

    2. Khi tần số dao động đạt được 1 giá trị nào đó thì chuyển vị tương đối giữa cọc và
nền đất bắt đầu xuất hiện với tốc độ chậm, chuyển vị này trong khoảng tương đối hẹp ωo
nào đó rồi chuyển sang giai đoạn trượt bề mặt bên của cọc và nền.
                                                              Quan sát thực tế cho thấy: Sau
           Α                                             hiện tượng phá vỡ liên kết giữa cọc
                                      Α cäc
                  ωc                                     và đất, sức cản chuyển động của đất
           Αc                                            trong chuyển động tịnh tiến của cọc
                            n
                                                         giảm nhanh; khi đó để hạ cọc hoặc
                                     Α®Êt
                 m                                       rút cọc chỉ cần 1 lực ngoài không
            0          ωo                     ω          lớn, nó nhỏ hơn nhiều lần so với khi
                                                         không có tác động của rung động
          Hình 4.11. Đồ thị mô tả quá trình              [32].
             dao động của cọc với nền.

    − Đồ thị mô tả quá trình dao động và trượt cọc với nền (hình 4.11) cho thấy: đoạn Om
khi ω còn rất thấp thì cọc và nền cùng dao động, sau hiện tượng phá vỡ liên kết giữa cọc và
nền tại m thì biên độ dao động của cọc tiến đến AC; còn biên độ dao động Ađất của nền thì
giảm rất nhanh.

     Khối lượng đất rung theo cọc có thể tính gần đúng theo biểu thức:
Qđ = (0,1 − 0,5) V.γđ. Với V là thể tích cọc chìm trong đất và γđ là tỷ trọng của đất quanh cọc
[8,32].

   4.4. MỘT SỐ SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN VÀ PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN
MÔ TẢ QUÁ TRÌNH LÀM VIỆC CỦA BÚA RUNG

     Vì quá trình đóng cọc bằng búa rung xảy ra rất phức tạp, phụ thuộc vào mối quan hệ
giữa búa, cọc và nền nên các nhà nghiên cứu về búa rung đóng cọc đã xây dựng một số sơ đồ
tính khác nhau dựa trên các giả thiết và phân tích khác nhau. Dưới đây trình bày một số sơ đồ
tính sát thực hơn cả.
    4.4.1. Sơ đồ tính búa rung kiểu cứng



                                http://www.ebook.edu.vn
    Với quan niệm lực cản của đất khi đóng cọc có cả ma sát khô và ma sát nhớt, A.C.
Golobachev và Ruslamôv [32] đưa ra sơ đồ tính với các giả thiết sau:


                                                                     − Lực cản sườn cọc được coi là ma sát
                                                              khô.
                                      P(t)                        − Lực cản đầu cọc có tính đàn hồi nhớt
                                                              dẻo. Sức cản nhớt tỷ lệ với vận tốc chuyển
                                                                                         .
               0
                                                              động của cọc, ký hiệu là C x .
                                     G
                                                                  Phương trình vi phân mô tả theo sơ đồ
               x
                                                              này như sau:
                                      F
          xh                                                      a) Khi hệ thống ở trạng thái dao động
                                       .
                   Δx                Cx                       rung tức là: x ≤ xho − Δx
                        K
                                                                     ..       .                .
           x
                                                                 m x + C x + Kx = G − F.singn x + P(t) (4.1)
                                 R
                                                                   b) Khi hệ thống ở trạng thái trượt xuống
                                                              tức là x > xho + Δx:
                                                                ..        .               .              .
                 Hình 4.12:                                   m x + C x + Kx = G − Fsign x + P(t) + R(x, x )
     Sơ đồ tính toán búa rung kiểu cứng
                                                                                                             (4.2)

    Trong đó:
                             .
                   R(x, x ) lực cản đầu cọc.
                   P(t) = Posinωt là lực rung do đầu búa tạo ra.
                   F − Lực cản sườn, đổi chiều theo hướng vận tốc.
                                           .          .
                            (singn x − dấu của x = v)
                   K − hệ số cản đàn hồi của nền;
                   C − hệ số cản nhớt của nền
                   Δx − chuyển vị đàn hồi.
    4.4.2. Sơ đồ tính toán búa rung đóng cọc kiểu mềm
     Quá trình đóng cọc của hệ búa rung kiểu mềm có thể mô tả theo 2 giai đoạn là rung và
trượt [4a]. Áp dụng nguyên lý Đa−Lăm−Be cho cơ hệ 2 bậc tự do chịu lực tác dụng tuần hoàn
theo chu kỳ 2 giai đoạn, ta có:
    a) Giai đoạn hệ búa − cọc đang rung:




                                               http://www.ebook.edu.vn            MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.55
                                   G1                          G1
                x
               x1                   m1
                                                    m1x 1
                                                                        K1 (x 1-x 2)
                              K1
               x2                       Po sin ωt       Po sin ωt
                                                                       K1 (x 1-x 2)
                                    G2                               *
                                                                    G2
                                                    m2x 2
                                                               K2 x 2
                o
                                   K2

              Hình 4.13. Sơ đồ tính toán búa rung kiểu mềm giai đoạn đang rung.

      Với các tham số
        k1 − độ cứng hệ lò xo liên kết giữa 2 khối lượng dao động m1, m2.
        k2 − độ cứng đàn hồi của nền đất.
        x1, x2 là toạ độ tương ứng của m1, m2.
      Khi hệ cọc chưa bị trượt, lúc này khối lượng đất mđ bám chặt vào cọc và tạo nên m*:


                m* = m2 + mđ
                G* = (m2 + mđ).g


      Hệ phương trình vi phân mô tả chuyển động của cơ hệ sẽ là:

                    ..
                m1 x 1 + k1(x1 − x2) = G1
                         ..
                m*. x 2 + k1(x2 − x1) + k2x2 = G*2 + Posinωt                   (4.3)


      b) Giai đoạn cơ hệ búa − cọc trượt (ăn sâu vào nền) hình 4.14.


      Lúc này cọc tách ra khỏi mđ, xuất hiện lực ma sát F quanh cọc và có thể coi như bỏ qua
k2.




                                   http://www.ebook.edu.vn
                  G1
                                        Hệ phương trình vi phân chuyển động của cơ hệ sẽ
       x1           m1                  là:
                                              ..
                     m2                   m1 x 1 + k1(x1 − x2) = G1                (4.4)
       x2
                     Po sinω t                ..                                           .
                                          m2 x 2 + k1(x2 − x1) = G2 + Posinωt + F.sign x
                    G2
        o
                              .
                       F1 signx

Hình 4.14. Sơ đồ tính toán búa rung
    kiểu mềm giai đoạn trượt.




  c) Mô tả dao động của hệ:




                                                       rung
                        m1                                    tr−ît
        x1                                t
                          m2                                           rung
       x2                                 t
                                                                        tr−ît
                                                   x
                                                                                 rung
                                                                                tr−ît
                     a)                                       b)
Hình                                                                                           4.15:
              Mô tả dao động (a) và chuyển động (b) của búa rung và cọc.



  4.4.3. Sơ đồ qui dẫn một khối lượng có xét cả lực cản nhớt
  a) Xây dựng sơ đồ tính:
  Sơ đồ tính được mô tả trên hình 4.16 và có 4 đặc điểm:




                               http://www.ebook.edu.vn                MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.57
                                                              + Sơ đồ này áp dụng cho kiểu búa rung
                                  Pt = Posin ωt
                                                          cứng − khi cọc liên kết với đầu búa thì cả
                                                          búa và cọc được coi như một khối, kể cả
                         m                                một phần đất bám theo cọc − và ký hiệu là
                                                  T       m − gọi là khối lượng qui dẫn.
                                                              + Cho rằng trong quá trình đóng cọc
                                             α            khi búa − cọc rung và trượt thì có sức cản
                    C         R                           sườn − gọi là lực bó thân cọc T , và lực cản
                                                          đầu cọc R của nền.
                                                               + Khối lượng quy dẫn m được liên kết
                 Hình 4.16:                               với nền được thể hiện qua hệ số C và α, với:
 Sơ đồ tính toán qui dẫn một khối lượng cho
                  búa rung

       C − là hệ số quy dẫn đàn hồi của nền có đặc điểm tuyến tính.
       α − là hệ số dập tắt dao động quy dẫn của nền có tính phi tuyến thể hiện sức cản nhớt của
nền.
    + Ngoại lực tác dụng lên hệ m là Pt = Psinωt do đầu rung truyền lực rung động điều hòa
xuống cọc.
       b) Viết phương trình chuyển động:
                                                            Dùng nguyên lý Dálambe, đặt sơ đồ tính
                                                      vào hệ toạ độ suy rộng Đề các đặc trưng bởi độ
                                                                              .             ..
                         Pt                           dịch chuyển x vận tốc x và gia tốc x ; coi quá
                                                      trình đóng cọc là liên tục xuống phía dưới,
                                                      không tách bạch quá trình rung (dao động quanh
          T                                  x
                                                      vị trí cân bằng) và quá trình dịch trượt cọc vào
                         G              ..
                                       mx             nền. Khi đó phương trình vi phân mô tả chuyển
                                                      động của khối lượng m như sau:
                                  Fα
               Fc        R

                    ..
                 m x + (Fc + Fα) = Pt + G − (T + R)                                 (4.5)
       Trong đó: Fc = c.x; c là hệ số đàn hồi quy dẫn
                                       &
                              Fα = α . x , α − hệ số dập tắt đàn hồi (hệ số cản nhớt)
       thay Fc và Fα vào (4.5):
                    ..            .
                 m x + (α . x + c.x) = Pt + G − (T + R)                                     (4.6)
       Chia cả 2 vế cho m ta được:



                                         http://www.ebook.edu.vn
                ..  α .   c     1
                x + m x + m x = m [Pt + G − (T + R)]                      (4.7)

                                                              α
    Đặt vế phải là N, với N là một hàm điều hòa và đặt 2n =     , n là hệ số cản trở dao động
                                                              m
khi đóng cọc.
           c
    λ=     m , λ là tần số dao động riêng theo phương đứng của cọc.
    N = Nosinωt
    Khi đó phương trình (4.7) có dạng:
                ..    .
             x + 2n x + λ2x = Nosinωt                                      (4.8)
    Phương trình (4.8) là phương trình vi phân cấp 2 không thuần nhất, giải ra sẽ được
nghiệm:
                              x = Asin (ωt + ϕ)
    Với: A − biên độ dao động thẳng đứng của cọc khi chịu lực kích động của búa.
                             A = k . A∞
    Trong đó k là hệ số biên độ xác định theo công thức:
                                          r2
                             k=                                          (4.9)
                                   (1 − r2)2 + 4S2r2
    A∞ là biên độ dao động lớn nhất của hệ do lực kích động gây ra cho hệ.
    ϕ − góc lệch pha của lực kích động do ảnh hưởng của độ dịch chuyển:
        ω        n
    r=     ; S = , với ω: tần số dao động của lực kích động, λ − tần số dao động riêng, n −
        λ        λ
hệ số cản trở dao động khi đóng cọc.
                                     mo . ε
                              A∞ =          ,
                                      m
    Trong đó:
                      mo − khối lượng của quả lệch tâm;
                      ε − độ lệch tâm;
                      m − khối lượng quy dẫn.
                                   2S.r
                            tgϕ =
                                  1 − r2

    − Nhận xét:
    1. Hệ số biên độ k và góc lệch pha đều phụ thuộc vào tần số dao động của lực kích động.
    2. Tần số dao động riêng của cọc phụ thuộc vào hệ số cản trở dao động.
    3. Quan hệ giữa ω và λ:



                              http://www.ebook.edu.vn            MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.59
                                                                               moε
    *) Nếu ω >> λ thì r >> 1, nếu bỏ qua giá trị của S thì k = 1 và A = A∞ =
                                                                               m
    Từ đó thấy rằng: Lực quán tính sinh ra trong hệ sẽ quyết định toàn bộ quá trình dịch
chuyển của cọc vào nền.
                                                      ω                P
    * Nếu ω << λ tức là r << 1, khi đó k = r2 và A =     , tức là A∞ = C (P − trị số lực kích
                                                      λ2
động). Trường hợp này: dao động trùng với hướng của độ dịch chuyển. Trị số lực kích động
đóng vai trò chủ yếu tác động đến độ dịch chuyển của cọc.
    * Nếu ω = λ thì xảy ra cộng hưởng làm cho biên độ dao động tăng lên rất lớn, có thể gây
gãy cọc, hỏng búa.
     Khi búa làm việc ở gần vùng cộng hưởng, ứng với λ ≤ ω ≤ 1,4 λ, lúc đó trị số biên độ
dao động đạt cao nhất mà hệ thống búa − cọc không bị phá hủy và hiệu quả đóng cọc sẽ cao
nhất, lúc này A = (1,5 − 1,6)A∞.
     Lưu ý: Đối với búa xung kích, trong một chu kỳ đóng cọc ngoài lực kích động do búa
sinh ra còn có thành phần lực xung kích tác dụng lên đầu cọc làm cọc chìm xuống với một
công năng là:
              Qk = (mg).e , với:    m − khối lượng phần va đập
                                    e − khe hở giữa 2 đầu va đập của búa
                                    g = 9,8 m/s2 − gia tốc trọng trường.
    Bài toán búa xung kích tương tự như với búa rung thông thường, có thêm thành phần Qk
luôn hướng xuống dưới.
    4.5. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA BÚA RUNG
     Hiệu quả đóng cọc phụ thuộc vào các thông số cơ bản của búa, như biên độ rung động,
lực kích động... và phụ thuộc đặc điểm của nền. Theo Stanikov và Luskin thì: để cọc có thể
chìm vào nền một cách có hiệu quả, thì hệ búa − cọc phải thỏa mãn 3 điều kiện khi làm việc,
đó là:
     1. Tổng lực rung động phải lớn hơn hoặc bằng tổng lực ma sát cản bó
thân cọc.
     2. Biên độ dao động lớn nhất của búa cần lớn hơn biên độ dao động của cọc và đất bó
thân cọc.
     3. Tổng trọng lượng (tĩnh) của búa và cọc phải lớn hơn tổng lực cản đứng ở đầu cọc.
     − Khai triển cụ thể các điều kiện trên như sau:

    4.5.1. Điều kiện thứ nhất
     Lực kích động sinh ra trong quá trình đóng cọc phải lớn hơn hoặc bằng tổng các lực ma
sát cản trở quá trình đóng cọc:
                    Po ≥ Kn . Tc (kG)                                                (4.10)


                              http://www.ebook.edu.vn
       Trong đó:
       − Po là lực rung động do búa tạo ra khi các quả lệch tâm quay:
                        ⎛G ⎞          M.ω2
         Po = m.r.ω 2 = ⎜ g . r⎟ ω2 =      (kG)                                                 (4.11)
                        ⎝      ⎠       g
         với: M = G.r là mô men tĩnh của các quả lệch tâm (N.m)
                 r − độ lệch tâm của các quả lệch tâm (m)
                 G − trọng lượng của khối lệch tâm (N)
       − Tc là tổng trở lực bó thân cọc:
                         n                        n
                 Tc =   ∑       τimax Fi = c .   ∑      τimax hi (kG)                          (4.12)
                        i =1                     i =1

       Với: τimax − là lực cản riêng lớn nhất trên thân cọc ở tầng đất thứ i, (kG/m2)
           Fi − là diện tích phần thân cọc (m2) ứng với tầng đất có chiều dày hi.
           hi − chiều dày tầng đất thứ i mà cọc đi qua (m)
           c − chu vi thân cọc (m).
    − Kn là hệ số cản của nền, xét đến ảnh hưởng đàn hồi của nền đối với từng loại cọc.
Kn = 0,6 − 0,8 đối với cọc bê tông cốt thép; Kn = 1 đối với cọc gỗ và cọc ván thép.
    Người ta xác định trị số của τimax (KG/m2) bằng thực nghiệm với từng loại cọc khi đóng
qua các loại nền. Trị số của τimax được trình bày ở bảng sau:
                               Bảng 4.6. Trị số lực cản riêng lớn nhất τimax (kG/m2)

                                                             Cọc tròn                       Cọc bản
                Loại đất                                     Bê tông         Bê tông
                                             Gỗ thép                                    < 5T        > 5T
                                                              đặc             rỗng

− Cát xốp bão hòa nước                           600            700            500      1200        1400
− Sét pha cát                                    800           1000            700      1700        2000
− Sét dính dẻo                                   1500          1400           1200      2000        2500
− Sét khô và các loại đất cứng                   2500          3000           2000      4000        5000
khác


       4.5.2. Điều kiện thứ hai
       Biên độ dao động lớn nhất của búa phải lớn hơn biên độ dao động của cọc và đất bó thân
cọc:
                             Ab > Ao (cm)                                                      (4.13)
                                                                        M
       − Biên độ dao động của búa Ab tính theo: Ab = ξ .
                                                                        Go




                                      http://www.ebook.edu.vn                    MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.61
     Trong đó: ξ là hệ số xác định bằng thực nghiệm phụ thuộc loại cọc; với cọc bê tông cốt
thép ξ = 0,8; cọc ống và ván thép ξ = 1,0.
                Go − tổng trọng lượng búa và cọc
                M − mô men tĩnh của đầu búa
     − Ao là biên độ dao động riêng của cọc và đất bám quanh cọc, Ao phụ thuộc loại cọc, loại
đất và tần số rung của búa; ứng với mỗi loại đất và cọc thì Ao có giá trị cho trong bảng 4.7.

                 Bảng 4.7. Trị số biên độ dao động riêng của cọc và đất quanh cọc

       Trị số                           Biên độ dao động thích hợp Ao, cm
                  Loại đất
       A, P                            Đất cát                     Đất thịt, sét dính              P
 Loại              Số dao                                               800 -     1200 -         kG/cm2
                    động   300-700 800-1000 1200 -1500 400 -700
 cọc /cm2                                                               1000       1500
                 trong 1ph
Ván cừ thép, ống thép hở
đầu dưới và những cọc           −      0,8−1       0,4−0,6     −        1−1,2     0,6−0,8            1,5−3
khác có F ≤ 150 cm2
Cọc gỗ, cọc ống thép kín
                                −      1−1,2       0,6−0,8     −       1,2−1,5     0,8−1             4−5
đầu dưới có F ≤ 800 cm2
Cọc bê tông cốt thép
vuông, chữ nhật F ≤          1,2−1,5     −           −       1,5−2        −             −            6−8
       2
2000cm
Cọc ống bê tông cốt thép
                              0,6−1    0,4−0,6       −       0,8−1,2    0,6−1           −             −
có Φ lớn

    4.5.3. Điều kiện thứ ba

    Xét cho hai trường hợp
    a) Đối với búa rung kiểu cứng và kiểu mềm.
    Tổng trọng lượng tĩnh của búa và cọc phải lớn hơn tổng lực cản đứng ở đầu cọc:
                       ΣG ≥ R                                                               (4.14)
    Trong đó: ΣG − là tổng trọng lượng búa và cọc
                R − là tổng lực cản ở đầu cọc: R = po . FC
       Với      po − là áp lực cần thiết của nền tác dụng lên đầu cọc
                Fc − là tiết diện ngang của cọc.
    po và Fc có quan hệ như sau:
    + Với cọc thép ống đường kính nhỏ, có F = 250cm2 và các loại cọc khác có tiết diện
tương đương, thì po = 1,5 − 3 kG/cm2.



                                http://www.ebook.edu.vn
    Với cọc gỗ và ván thép có F < 800 cm2 thì po = 4 − 5 kG/cm2
    + Với cọc khác có 800 < F ≤ 2000 cm2 thì po = 6 − 8 kG/cm2
    b) Đối với búa rung tác dụng lực xung kích.
    Ngoài thành phần ΣG còn có lực xung kích Gxk, vậy điều kiện cần thiết là:
                      ΣG + Gxk ≥ R                                             (4.15)
    Có thể coi Gxk là trọng lượng phần va đập (phía trên), nó có chiều luôn hướng xuống
dưới.
    Như vậy:
    Đối với búa rung, trong 1 chu kỳ công tác nó có 2 thành phần lực làm cho cọc chìm
xuống là:
    (1) Lực rung động + (2) Trọng lượng búa và cọc: với búa rung cứng và mềm.
    (1) Lực rung động + (2) Trọng lượng búa, cọc và lực xung kích: với búa va rung.
    4.6. CÔNG SUẤT CỦA BÚA RUNG

    Công suất của búa rung được tính theo công thức:
                                P.A.n
                            N = 60.100 (kW)                                       (4.16)

    Trong đó:
        P − lực gây rung, kG
        A − biên độ rung, m
         n − tốc độ quay của trục lệch tâm, v/ph
    Giá trị của lực gây rung P, biên độ rung A được trình bày ở mục 4.5.




                               http://www.ebook.edu.vn            MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.63
                                              CHƯƠNG 5
                        MÁY VÀ THIẾT BỊ KHOAN CỌC NHỒI


   5.1. SƠ LƯỢC QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN MÁY KHOAN CỌC NHỒI TRÊN
THẾ GIỚI

    5.1.1. Sự ra đời của máy khoan cọc nhồi ở Liên Xô (cũ)
     Năm 1950 theo kiến nghị của GS. Khlebnikov E.L. (Trường MADI), ở Liên Xô cũ đã
chế tạo thử nghiệm và đưa vào sử dụng một tổ hợp máy khoan nhồi tạo ra cọc có chân mở
rộng, để tăng cường sức chịu tải của đất nền (H.5.1).
     Sau đó, Ter−Mikaelian và đồng sự đã phát triển và hoàn thiện tổ hợp khoan có khả năng tạo
lỗ và đúc cọc đường kính từ 0,9 đến 1,7m, độ sâu tối đa 40m. Tùy theo tốc độ hạ mũi phay và mở
rộng dần lưỡi xén có thể tạo ra hốc mở rộng chân hình con quay tròn xoay có đỉnh chỏm cầu hoặc
parabôlôit hay elipxoit cao từ 0,5 đến 0,8m, phần giữa hình trụ cao 0,3 đến 0,5m và phần dưới
hình chóp cụt. Toàn bộ có chiều cao gần 2m, đường kính mở rộng từ 2,2 đến 3,5 m. Khi dùng mũi
khoan (phay) khác nhau, phần đáy dưới con quay cũng được tạo hình khác nhau (H.5.2).




                      Hình 5.1: Sơ đồ thiết bị khoan thuộc hệ Khlebnikov
         1. Giá; 2. Rôto; 3. Cần khoan; 4. Trống dẫn hướng; 5. Kích thủy lực; 6. Cánh xén; 7. Phay.
     Khi khoan cọc thẳng và xiên có thể dùng ngay giá búa đóng cọc chẳng hạn dùng giá búa
CCCM−680 nặng 60 tấn và thiết bị khoan nặng 16 tấn, lưỡi phay tạo lỗ có đường kính tối
thiểu dmin = 1,35 − 1,45m, cọc xiên tối đa khoảng 4: 1 (3:1). Trình tự thi công được giới thiệu
trên hình 5.4.



                                  http://www.ebook.edu.vn
     Trường hợp cọc nhỏ hơn, đường kính tối đa thân cọc khoảng 1,0m, chân mở rộng 2,5m,
có thể dùng tổ hợp khoan nhẹ kiểu Môixaev, quay được 360o đặt trên ôtô KpAZ−225. Khác
với tổ hợp khoan nói trên ở chỗ giá máy hoạt động cả hai phía: một bên phục vụ khoan lỗ, bên
kia phục vụ đổ bêtông đúc cọc bằng phương pháp ống rút thẳng đứng (phương pháp vữa
dâng) (hình 5.3).




       Hình 5.2: Lưỡi phay, cơ cấu mở rộng chân và
       kích thước hình học của chân cọc Khlebnikov.
1. Cơ cấu mở rộng chân; 2. Phay khoan thân cọc; 3. Trụ phay khoan đáy
           cọc; 4. Kích thước hình học của chân cọc (cm).




                              Hình 5.3: Máy khoan cọc nhồi
                              loại nhẹ hoạt động cả hai phía
                              1. Giá máy; 2. Cột dẫn phục vụ khoan
                              lỗ; 3. Cột dẫn phục vụ đúc cọc; 4.
                              Phễu đổ bê tông; 5. Đầu khoan.




                                  http://www.ebook.edu.vn               MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.65
       Hình 5.4. Trình tự thi công cọc khoan nhồi bê tông hệ Khlebnikov
    a) Bắt đầu khoan; b) Mở rộng chân cọc; c) Hạ lồng cốt thép; d) Đúc cọc.
     1. Máy trộn vữa sét; 2. Lưới rây; 3. Thùng chứa vữa sét; 4. Bơm vữa sét; 5. Giá búa;
      6. Ống xả vữa sét; 7. Rôto; 8. Cần khoan; 9. Lưỡi phay; 10. Điều khiển cánh xén;
     11. Trống dẫn hướng; 12. Bơm; 13. Ống dẫn và phễu đổ bêtông; 14. Lồng cốt thép.




                   Hình 5.5. Máy khoan cọc nhồi kiểu MBH−1,7
   1. Giá Côngxon đỡ đầu khoan; 2. Cần trục chính; 3. Cần trục phụ; 4. Rôto; 5. Cần ống lồng;
6. Đầu khoan; 7. Gầu ngoạm; 8. Đầu choòng; 9. Đầu khoan xoắn; 10. Cơ cấu mở rộng chân cọc.



                           http://www.ebook.edu.vn
     − Năm 1975 ở Liên Xô cũ đã
xuất xưởng tổ hợp khoan cải tiến
MBH−1,7 trên cần trục E−2508,
(hình 5.5) có thể lắp lẫn nhiều đầu
khoan khác nhau để với mỗi trường
hợp cụ thể, chọn dùng được công
nghệ khoan tối ưu nhất: khoan
thùng, khoan choòng, khoan gầu
ngoạm và khoan xoắn (Hình 5.6).
      − Ngoài các loại trên, ở các
nước SNG còn sản xuất nhiều tổ hợp
khoan tuốc bin phản lực PTB, có thể
khoan trong đá những lỗ đường kính
1−3m và các tổ hợp khoan choòng
mang các nhãn hiệu YKC, KAM,
v.v...



                                                 Hình 5.6. Các đầu khoan và lưỡi xén
                                                mở rộng chân cọc của tổ hợp MBH−1,7.

    5.1.2. Máy khoan cọc nhồi đầu tiên ở Pháp
     Năm 1954 lần đầu tiên ở Pháp dùng cọc khoan nhồi trên cầu đường sắt theo công nghệ
đào đất bằng gầu ngoạm đặc biệt của máy khoan Benoto No−1. Đến 1959, tổ hợp khoan hiện
đại EDF−55 ra đời. Thiết bị khoan do hãng Benoto sản xuất có thể khoan trong các loại đất
khác nhau (hình 5.7).




                         Hình 5.7. Tổ hợp khoan Benoto EDF−55
                    1. Ống vách; 2. Gầu ngoạm; 3. Kích thủy lực; 4. Đai choòng.


                              http://www.ebook.edu.vn                  MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.67
    Trình tự tiến hành khoan như sau:
    − Vừa hạ ống vách, vừa đào đất và lấy đất cho tới độ sâu thiết kế.
    − Lắp đặt lồng thép vào lỗ khoan.
    − Vừa đổ bêtông đúc cọc tại chỗ vừa rút ống vách.
    Ống vách khi hạ xuống hoặc rút lên đều dùng hệ hai kích thủy lực thẳng đứng tạo ra lực
nén tới 550kN hoặc lực kéo tới 400kN, đồng thời được hỗ trợ bởi hai kích thủy lực nằm
ngang với lực 132kN, tạo ra mômen 450kN.m, xoay ống vách quanh trục một góc ±17o qua
một đai choàng để giảm lực ma sát giữa ống và đất (hình 5.8).




                                                 Hình 5.8. Cơ cấu hạ và xoay
                                                 ống vách
                                                        1.   Kích thủy lực đứng;
                                                        2.   Kích thủy lực ngang;
                                                        3.   Ống vách;
                                                        4.   Đai choàng;
                                                        5    Công xon
    Ống vách có đường kính lớn nhất 1,2m, gồm hai lớp thép ống dày 12mm cách nhau bởi
thanh thép Φ16 và chia thành từng khúc, 2, 4, 6m, nối với nhau bởi vành thép đấu mộng
chồng nhau và bulông đầu chìm bảo đảm trong ngoài vỏ ống đều nhẵn phẳng. Miệng của đáy
ống dưới cùng có lắp chân xén.
    Khi đào đất dùng gầu khoan xoay hoặc gầu ngoạm kiểu búa.
     Gầu khoan xoay dùng cho đất dính, gồm cần khoan và một thùng hình trụ, đáy có gá lắp
các lưỡi phay nghiêng để xén đất và tự động gạt đất vào thùng.
    Gầu ngoạm kiểu búa dùng cho đất rời và đất không dính có độ chặt vừa phải. Gầu nặng
khoảng 1,1 − 1,4 tấn, có dạng một ống dài, bên trong bố trí cơ cấu để đóng mở hàm ngoạm.
Hàm ngoạm với nhiều kiểu và có thể lắp lẫn tùy theo loại đất đá có độ chặt khác nhau. Khi
gầu rơi tự do trong ống vách, hàm mở rộng, cắm sâu vào đất và khi nhấc lên hàm tự động
khép lại, ngoạm một gầu đất và đưa ra ngoài (hình5.9).




                              http://www.ebook.edu.vn
                              Hình 5.9. Gầu ngoạm kiểu búa
                              1. Ống vách; 2. Gầu ngoạm; 3. Kích.

    5.1.3. Máy khoan cọc nhồi ở CHLB Đức
     Trước hết phải kể đến hãng Salzgitter, tổ hợp máy khoan do hãng này sản xuất có nhiều
kiểu thiết bị khác nhau. Loại nhỏ có nhãn hiệu P−10, PC−15, PR−15; loại lớn PS−150, S−200
và S−300 có thể khoan cọc đường kính từ 0,39 − 0,6m tới 1,2 − 1,5m có khi đến 3,5m và độ
sâu lớn nhất có thể đạt từ 150 đến 300m. Tổ hợp khoan PS−150 do CHLB Đức hợp tác với
Hitachi sản xuất năm 1965. Tổ hợp S−200 xuất xưởng năm 1966.

                                                Các loại đầu khoan được dùng
                                             là khoan xoay và khoan choòng.
                                                Nhiều loại tổ hợp Salzgitter
                                             được vận chuyển đi xa như một
                                             rơmoóc.
                                                Hình 5.10 giới thiệu tổ hợp
                                             Salzgitter S−300.
                                                Một trong những hãng chế tạo
                                             máy khoan nhồi nổi tiếng là hãng
                                             BAUER với những tổ máy có tính
                                             năng hiện đại, năng suất cao và
                                             có thể thi công qua nhiều địa
                                             tầng phức tạp với các bộ công
                                             tác thích hợp (hình5.11).

Hình 5.10. Tổ hợp khoan S−300.



                             http://www.ebook.edu.vn                MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.69
      Hình 5.11. Tổ máy khoan BAUER BS.680 dùng gầu đào trong ống vách xoay (a)
                      nhờ bộ kẹp xoay ép ống vách kiểu thủy lực (b)
            1. Máy cơ sở; 2. Gầu đào; 3. Ống vách; 4. Mâm xoay ống vách; 5. Xi lanh thủy lực.


    5.1.4. Sự phát triển mạnh mẽ các máy khoan cọc nhồi ở Nhật
     Năm 1954, Nhật Bản nhập loại máy khoan kiểu Benoto của Pháp. Đến năm 1959 Nhật đã
bắt đầu nghiên cứu chế tạo ra chiếc máy khoan cọc nhồi đầu tiên. Sau đó, trong thập kỷ 60
cùng với sự phát triển xây dựng đường sắt và nhà cao tầng, nhất là sau hội nghị vận động sử
dụng đại trà cọc khoan nhồi trong xây dựng năm 1964, các loại tổ hợp máy khoan đã liên tục
được cải tiến, đáp ứng nhu cầu xây dựng quy mô lớn, đưa Nhật Bản thành nước hàng đầu thế
giới về lĩnh vực công nghệ đúc cọc tại chỗ. Có thể thống kê sơ bộ sự phát triển này như sau:
     Năm 1962 hãng Mitsubishi và Benoto (Pháp) hợp tác sản xuất tổ hợp BT1. Năm 1964
tiếp tục cho xuất xưởng tổ hợp máy khoan BT2.
     Năm 1960 hãng Kato đã chế tạo máy 20H tương tự Calweld 150−A của Anh, năm 1962
cho ra xưởng cỗ máy 20HR cải tiến.
     Cũng vào năm 1960 hãng Hitachi đã chế tạo tổ khoan kiểu gầu ngoạm U−106 để tạo lỗ
cọc đường kính lớn. Trên gầu ngoạm còn lắp tạm thời bộ kích động khi cần thiết. Trong đó
loại U−106A thao tác đơn giản và cơ động, rất được thông dụng.
    1965 Hitachi và Tây Đức hợp tác chế tạo kiểu PS.150.
    1966 Hitachi và Tây Đức hợp tác chế tạo kiểu S−200.
    1971 Hitachi và Tây Đức hợp tác chế tạo kiểu S−600.
    1973 Bắt đầu cải tiến bộ gá mở rộng chân cọc.
    1975 Mitsubishi và Hitachi sản xuất tổ hợp khoan loại lớn MD440 và S480H.
    1977 dùng phổ biến máy khoan vận hành ngược để khoan tạo lỗ cho cọc.

                                 http://www.ebook.edu.vn
    Đến nay, các hãng chuyên sản xuất các loại máy khoan đất (Earth drill) gồm có:
Sumitomo, Nippon Sharyo, Hitachi, Hirabayashi Séiakusho v.v...; Các loại máy khoan vận
hành ngược (Reverse Circuation Drill) có các hãng: Koken, Tokimec, Tone, Hitachi v.v...;
Các loại máy khoan dùng ống vách (All Casing Machine) có các hãng: Kato, Nippon Sharyo,
Bauer Japan, Mitsubishi, Hirabayashi Seisakusho v.v...
     Những năm gần đây, cọc bêtôngđúc tại chỗ đã phát triển rất mạnh trong các ngành xây
dựng cơ bản ở nhiều nước, nhất là các nước đang phát triển. Các hãng sản xuất máy khoan đã
luôn luôn thay đổi mẫu mã, tính năng đa dạng, với những chuyển biến cơ bản, tạo ra những tổ
hợp thiết bị công nghệ đồng bộ, khác nhau về nhiều mặt: tính năng sử dụng, quá trình công
nghệ và thiết bị tạo lỗ, lấy đất, thổi rửa sạch đáy lỗ, cũng như những công đoạn tiếp theo, càng
ngày càng hoàn thiện và cải tiến theo hướng công nghiệp, cơ giới hóa và điều khiển tự động,
tin học hóa; bảo đảm năng suất và chất lượng công trình.

    5.1.5. Sự phát triển và áp dụng máy khoan nhồi ở các nước khác
     − Cùng thời gian xuất hiện các tổ hợp khoan Benoto của Pháp hãng Calweld của Anh đã
cho ra đời một tổ hợp khoan tạo lỗ bằng đầu khoan kiểu gầu 150−A, có khả năng khoan được
cọc đường kính từ 0,61m đến 1,07m và sâu tới trên 40m. Tổ hợp khoan được lắp vào cần trục
bánh xích hoặc vận chuyển đi xa bằng ôtô khá tiện lợi.
    − Nhiều hãng sản xuất các tổ hợp máy khác nhau dần dần xuất hiện, nhưng chỉ được
dùng phổ biến ở một số nước, chẳng hạn:
     Phương pháp khoan cọc Sihl (Thụy Sĩ), phương pháp HW của hai kỹ sư Hochstrasser và
Weise (1950−54) tổ hợp Bade (CHLB Đức) tổ hợp máy khoan FA−12 (Rumani), tổ hợp
khoan của các hãng British Steel piling, Calweld (Anh), Mackiney (Mỹ), Soletanche (Pháp),
Soilimec (Italy) v.v..., tổ máy GPS       (Trung Quốc)...
     * Ở Việt Nam đầu thập kỷ 70 của thế kỷ 20 mới bắt đầu dùng cọc nhồi đường kính nhỏ
Φ40−60cm kiểu Franki với trọng lượng búa 2−4 tấn ở nhà máy đóng tàu Hạ Long và hệ thống
cầu trên đường Xuân Mai − Sơn Tây. Cọc nhồi Φ60cm sau đó còn được xây dựng ở cầu Kênh
(Bắc Thắng Long), cầu Mẹt (Lạng Sơn) v.v... nhưng dùng công nghệ khoan trục guồng
D60KP.

     Sau đó, hàng loạt cọc khoan nhồi đường kính lớn (0,8 − 1,5m) được sử dụng trong
những công trình nhà cao tầng ở các thành phố lớn và trong công trình cầu ví dụ nhà tám
tầng 34 Ngô Quyền Hà Nội; Chợ An Đông 2, TP Hồ Chí Minh; cầu Đông Kinh, Lạng Sơn;
cầu Sông Gianh, Quảng Bình (47 cọc Φ1,35m, tổng chiều dài 1400m) và cầu Hòa Bình
v.v... Cọc khoan nhồi lớn đã được xây dựng thành công.

     Đến nay, phương án móng dùng cọc khoan nhồi bêtông tại chỗ đường kính 1−1,5m là
những phương án khả thi trong các công trình xây dựng cầu và nhà cao tầng kể cả xây dựng
mới, cũng như gia cố cải tạo, chẳng hạn như các phương án thiết kế gia cố một số cầu lớn trên
đường sắt Thống Nhất HN − TP HCM: Cầu Trường Xuân, cầu Đà Rằng (90 cọc Φ1,5m tổng
dài gần 2km), cầu Sông Cái v.v... đường kính 1,5m, có cọc dài hơn 46m tính từ mặt đất. Trên




                               http://www.ebook.edu.vn             MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.71
đường bộ có các cầu đã dùng móng cọc nhồi như cầu Quán Hầu, Quảng Bình; Lạc Quần,
Nam Định (hạ sâu 84m); Mỹ Thuận, đồng bằng Sông Cửu Long (Φ2,0m, hạ sâu 80m)...

    Điểm qua những công trình cầu đầu tiên ứng dụng thành công công nghệ cọc khoan nhồi
gồm có: Năm 1993 Bộ Giao thông đã duyệt phương án móng trụ cầu Việt Trì − Vĩnh Phú
bằng móng cọc khoan đường kính Φ1,3m khoan qua địa tầng đá granit bằng máy khoan
TRC−15 theo công nghệ của Nhật.

     Giữ ổn định phần trên bằng ống thép và khoan thổi rửa bằng nước. Đổ bê tông tạo cọc
bằng phương pháp rút ống thẳng đứng, mỗi lần rút 3m do Tổng công ty XD cầu Thăng Long
thi công, công nghệ do Nhật chuyển giao.

    Móng cọc khoan trụ cầu Đông Kinh (Lạng Sơn) cũng được thực hiện bằng móng cọc
khoan Φ1,2m. Thiết bị khoan Trung Quốc qua lớp phủ mỏng và được ghim sâu trong đá gốc
2m do Công ty Cầu 12 thực hiện.

      Móng mố, trụ cầu sông Gianh cũng được thực hiện theo phương án cọc khoan Φ1,3m
bằng máy khoan TRC-15 qua địa tầng phức tạp (bùn−cát−sét, sạn sỏi và được ghim trong cuội
sỏi). Ổn định lỗ khoan bằng ống thép Φ1,4 và dung dịch bentonit (vữa sét).




                                Hình 5.12: Sơ đồ cầu Việt Trì


      Một số công trình ở Việt Nam đã dùng cọc khoan nhồi vào các năm cuối thế kỷ 20, ví dụ:

                                                                                   Tổng
                                                                          Độ sâu
STT         Tên công trình       Năm     Loại MK    Chủ đầu tư   Φ(mm)           chiều sâu
                                                                           (m)
                                                                                    (m)
  1    Thủy điện Trị An          1989      F 120    Xô − Việt     800       43       700



                               http://www.ebook.edu.vn
  2     Khách sạn Norfolk           1993   Y pb 2.5      Úc          400        25    3500
  3     Sercib−58−Đồng Khởi         1993      nt        Pháp         400        25     1700
  4     VP Báo Tuổi Trẻ             1993      nt      Việt Nam       400        30    4000
  5     Thức ăn gia súc Đà Nẵng     1994      nt       Thái Lan      450        20    2000
  6     Nhà máy Giấy Đồng Nai       1994      nt      Trung Quốc     400        20    6500
  7     Khách sạn Hồ Tây − HN       1995     P33       Malaixia     1200        42     6600
  8     Cầu Mỹ Thuận                1997      −          Úc         2000    80−120      −


     Bước sang thế kỷ 21, Việt Nam đã nhập về khá nhiều máy khoan tạo cọc nhồi và số công
trình có sử dụng máy khoan cọc nhồi đã lên tới hàng trăm công trình mỗi năm. Các máy nhập
về Việt Nam chủ yếu là của Nhật, Đức; và công nghệ này đã trở nên quen thuộc với nhiều
đơn vị thi công. Ngoài ra một số công ty xây dựng cầu còn dùng các máy của Trung Quốc rất
hiệu quả.

      5.2. CÔNG NGHỆ TẠO CỌC KHOAN NHỒI
     − Nói chung, các loại cọc khoan nhồi đường kính lớn thi công theo công nghệ hiện đại có
thể phân theo ba nhóm chính như sau:

      5.2.1. Công nghệ đúc "khô"

      Trình tự công nghệ này được mô tả trên hình 5.13, gồm có:
      a) Khoan tạo lỗ và mở rộng chân cọc (nếu có yêu cầu).
    b) Đổ bê tông bịt đáy bằng ống rót thẳng đứng (nếu hút nước ảnh hưởng trạng thái ổn
định của lỗ cọc), hoặc bằng "vòi voi" (chú ý hạn chế độ cao rơi tự do của bêtông, tránh hiện
tượng phân tầng).
    c) Đặt lồng thép phần trên cọc (không nhất thiết phải bố trí suốt chiều dài cọc, nhưng
chiều dài lồng cốt thép cũng không được ngắn quá một nửa độ sâu của lỗ khoan). Chú ý bảo
đảm lớp bêtông bảo vệ cốt thép không vượt quá những trị số quy định.
      d) Đúc nốt phần cọc còn lại hoàn toàn trên đầy lỗ khô sau khi hút nước.
     Công nghệ này thường sử dụng trong trường hợp trên suốt chiều sâu khoan cọc là đất
dính, sét chặt. Đối với cát pha sét phương pháp này cũng có thể sử dụng được khi mực nước
ngầm thấp hơn đáy lỗ khoan hoặc lưu lượng nước thấm vào không đáng kể, có khả năng bơm
hút cạn, không sập vách hố khoan, không ảnh hưởng chất lượng bêtông đổ trực tiếp.




                                  http://www.ebook.edu.vn          MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.73
                                                                     5
                                                         2
                       1
                                                               6




                                                                         A
                                                         4
                                                                         B




                                                    Hình 5.13: Công nghệ           đúc
                                                 "khô" cọc khoan nhồi:
                                                       a) Khoan lỗ;
                 A                                     b) Đổ bê tông bịt đáy
                               C                       c) Đặt lồng thép và đổ bê tông
                                                 cọc
                                                     1. Máy cơ sở; 2. Mâm khoan; 3.
                                                 Cần khoan;
                                                     4. Đầu khoan; 5. Xe chở bê tông;
                                                     6. Ống rót bê tông; 7. Cần trục;
                                                     8. Cốt thép cọc;


    5.2.2. Công nghệ dùng ống vách
    Trình tự công nghệ được mô tả trên hình 5.14 gồm:
    a) Khoan tạo lỗ trong lớp đất dính.
    b) Thêm vữa sét vào lỗ khi đã khoan đến lớp đất rời, thấm nước
    c) Hạ ống vách khi đã qua hết lớp đất rời.
    d) Lấy hết vữa sét và làm khô lỗ khoan.
    e) Tiếp tục khoan cho tới độ sâu thiết kế trong lớp đất "khô".
    g) Mở rộng chân bằng cánh xén gá lắp tại đầu khoan (nếu có yêu cầu).
    h) Đổ bêtông và đồng thời kéo ống vách ra khỏi lỗ khoan.
    Ống vách thường sử dụng trong trường hợp thi công nơi có nước mặt, hoặc lỗ khoan cọc
xuyên qua các tầng đất sét nhão cát sỏi cuội có cấu trúc rời rạc.



                              http://www.ebook.edu.vn
               Hình 5.14. Công nghệ dùng ống vách thi công cọc khoan nhồi
           1. Máy cơ sở; 2. Cần khoan; 3. Đầu khoan; 4. Vữa sét; 5. Ống vách; 6. Bêtông tươi;
                        7. Dung dịch khoan tràn ra từ khe giữa ống vách và đất.
                            A. Đất dính, B. Đất rời, C. Cọc đúc hoàn chỉnh

     Nếu để ống vách lại, khoảng cách giữa vỏ ngoài ống và đất đang có đầy vữa sét hoặc
dung dịch khoan, phải được thay thế bằng cách bơm vữa ximăng có chất phụ gia với áp suất
cao trong một ống dẫn đưa sâu vào khe, xuống tận đáy của lớp vữa sét. Vữa ximăng sẽ thay
chỗ dần và đẩy vữa sét (hoặc dung dịch khoan) còn sót lại trong khe ra ngoài.
     Nếu rút ống vách ra khỏi lỗ khoan, cần phải tiến hành ngay trong khi bêtông vẫn còn ở
thể nhão và mặt thoáng của bêtông tươi trong ống lúc nào cũng phải cao hơn mặt thoáng của
vữa sét, để lượng bêtông đủ thay thế cho vữa sét còn tồn đọng ở bên ngoài chung quanh vỏ
ống vách.
    5.2.3. Công nghệ dùng vữa sét hoặc dung dịch khoan
    Trình tự công nghệ gồm các bước được trình bày trên hình 5.15, gồm:
    − Khoan qua lớp đất dính.
    − Thêm vữa sét khi gặp lớp đất dễ sạt lở hoặc có nước ngầm.
    − Đặt lồng thép vào hố khoan vẫn đầy vữa sét.
    − Đổ bêtông dưới nước bằng ống rót thẳng đứng cho tới khi bêtông thay chỗ và dồn hết
vữa sét ra ngoài bể chứa.



                                http://www.ebook.edu.vn                   MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.75
     Công nghệ này có thể sử dụng để thay thế ống vách trong mọi tình huống địa chất.
Trường hợp dùng ống vách, nhưng không có khả năng cản được triệt để nước ngầm chảy
vào lỗ khoan, chẳng hạn ở bãi sông, dùng vữa sét thường đạt hiệu quả tốt.
    Khi thực hiện theo công nghệ này cần lưu ý các điểm sau:
    − Khối lượng vữa sét hoặc dung dịch khoan phải đủ bảo đảm tạo ra cột dung dịch khá
cao với tỷ trọng lớn hơn nước, như vậy, áp suất dung dịch mới thắng được áp lực nước ngầm
hoặc áp lực đẩy ngang của đất.
    − Phải có biện pháp duy trì chất lượng vữa sét hoặc dung dịch khoan theo các tham số
quy định một cách nghiêm ngặt.




                Hình 5.15. Các bước thi công cọc khoan nhồi dùng vữa sét
                 1. Định tâm lỗ. 2. Ống vách tạm. 3. Khoan trong đất. 4. Phá đá cứng.
                          5. Đặt cốt thép. 6. Đổ bê tông. 7. Cọc hoàn chỉnh.
    5.3. CÁC THIẾT BỊ KHOAN TẠO LỖ




                               http://www.ebook.edu.vn
     Tùy theo điều kiện địa chất, thủy văn và yêu
cầu kỹ thuật (đường kính, độ sâu v.v...), các nhà
chế tạo đã sản xuất những tổ hợp máy khoan có
tính năng phù hợp, bảo đảm năng suất và hiệu quả
cao. Mặc dầu có nhiều mẫu mã khác nhau, nhưng
căn cứ vào nguyên tắc hoạt động nói chung thiết bị
khoan tạo lỗ chuyên dụng cho cọc nhồi có thể
nhóm lại trong ba kiểu chủ yếu sau đây.
    5.3.1. Thiết bị khoan dùng ống vách
     Đầu khoan hoạt động theo nguyên tắc gầu
ngoạm nhưng có khối lượng rất nặng, bảo đảm
năng suất phá và bốc đất đá cao (xuất phát từ máy
khoan kiểu Benoto). Hàm ngoạm có răng bịt hợp Hình 5.16. Sơ đồ cấu tạo của thiết bị
kim rắn, có thể khoan tạo lỗ trong mọi loại đất đá khoan dùng ống vách.
(trừ đá rắn). Trường hợp lực cản lớn, thường dùng    1. Cáp treo gầu đào; 2. Xi lanh nâng hạ ống
kết hợp                                            vách; 3. Mâm xoay ống vách; 4. Gầu ngoạm. 5.
                                                              Ống vách có vành răng cắt đất.
với máy chấn động hoặc chất tải tăng thêm trọng lượng... để có năng suất cao (khoan trong
nước, trong vữa sét hoặc gặp tầng đất đá, sỏi, cuội chặt...). Nếu đất đá cứng có thể dùng đầu
khoan choòng hoặc khoan xoay với mũi khoan có nhiều loại cấu tạo khác nhau: kiểu lưỡi trổ,
kiểu bánh răng hoặc mũi dao cứng.
     Bảng 5.1. Giới thiệu một số loại tổ hợp máy khoan cọc dùng ống vách suốt chiều dài cọc
trong đất.

                  Bảng 5.1. Máy khoan tạo lỗ dùng ống vách (All casing machine)

                                             Mômen quay                           Trọng lượng
   Hãng sản xuất           Nhãn hiệu                           Phản lực (T)
                                               (T.m)                                máy (T)
       Benoto           Benoto No6
          "             EDF 55                     40              40/5                36,0
          "             EDF quá độ                 72              60/75               21,8
     Mitsubishi         BT1                        −                 −                   −
          "             PT−2S                      46              46/60               19,8
          "             MT−1                      115             92/100               40,0
          "             MT−200                    180             92/100               47,0
          "             BT−2SD                     46              46/60                 −
     Mitsubishi         BT−130                     68              60/80               30,0
          "             MT−120                    180             92/100               24,0


                               http://www.ebook.edu.vn             MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.77
                                          Mômen quay                      Trọng lượng
   Hãng sản xuất         Nhãn hiệu                        Phản lực (T)
                                            (T.m)                           máy (T)
        Kato          50TH                    181            90/118           50,0
         "            20THC                   50,6           42,2/15          23,0
         "            20THD                    63              52             24,0
         "            30THC                   135              92             35,0
         "            30THC−S                 122              83             37,8
         "            30THC−SII               124              86             38,0
         "            KB−1500R                120             128             62,0
   Nippon Sharyo      RT−100                   66             130             18,4
         "            RT−150                  120             167             28,5
         "            RT−150A                 115             197             26,0
         "            RT−200                  200             250             35,7
         "            RT−300                  367             380             48,0
  Bauer Japan Co      BG 7                     48            75,0             37,5
         "            BG 9                     48            75,0             38,0
         "            BG 14                   211            192,0            65,0
         "            BG 22                    −               −             108,0
         "            BG 30                    −               −             104,0
         "            BG 50                    −               −             156,0
     Hirabaynshi      HS 360 TP 148           115             367             14,0
     Seisakusho
          "           HS 360 TP 250           234             367             16,8
          "           HCR−800                 46              153             14,0
         "            HCR−2500                253             367             44,0
     Mitsubishi       MT 120                   52             45              24,0
         "            MT 200                  163             120             54,0
         "            MAC 2000                183             136             63,0
         "            MT 200 RN              0−194            265             71,0
         "            MT 2000 RBN            0−194            265             82,0
         "            MT 120 RS               0−56              −             16,0
         "            MT 200 RS               0−194            265             29,0
     Cọc đường kính nhỏ thường dùng đầu khoan choòng kiểu dập xung kích, có lưỡi trổ để
phá đá. Cọc đường kính lớn phải dùng đầu khoan xoay kiểu bánh răng và mũi dao hợp kim để
tiện đá cứng. Vụn đá được lấy lên hoặc bằng gầu ngoặm hoặc dùng các biện pháp khác, tương
tự trong công nghệ hạ cọc ống bằng búa chấn động. Cùng với máy khoan trong công nghệ này


                              http://www.ebook.edu.vn
ống vách được sử dụng suốt toàn bộ chiều sâu cọc nhồi. Nếu chỉ dùng tạm thời để khoan và
lấy đất đá, sau đó rút lên dần dần đồng thời với đổ bêtông đúc cọc, các đoạn ống vách nối với
nhau bằng liên kết bulông đầu chìm tháo lắp dễ dàng. Nếu ống vách để lại dưới đất, có thể
dùng liên kết hàn.

     5.3.2. Máy khoan vận hành ngược (Reverse Circulation Drill)


                               1
                                   2                              Các đầu khoan trong máy vận hành
                                                             ngược cũng có nhiều loại khác nhau tùy theo
              4                          3                   đất đá. Các hoạt động đào đất, hút nước và
                                                             mùn khoan, bổ sung dung dịch khoan v.v...
                                                             theo nguyên tắc tuần hoàn, xuất phát từ máy
                                                             khoan kiểu PS của hãng Salzgitter. Mômen
               5
                                                             quay thường nhỏ hơn những loại máy khoan
                                    Mùc                      xoay thuộc nhóm trên. Nhiều loại vừa khoan
                                    n−íc                     được trong đất, vừa khoan được trong đá
                                    ngÇm
              6                                              cứng. Tuy nhiên, việc lựa chọn đầu khoan
                                                             nên căn cứ vào cường độ chịu nén của đất đá.
                                    7

                                                                 Trục khoan là những ống thép ống (có
                                                             đường kính trong từ 100 đến hơn 300mm) để
                                                             dung dịch khoan vận hành ngược trở về bể
                                                             chứa và sau khi sàng lọc, lại cho xuống lỗ
            Hình 5.17. Thiết bị khoan                        khoan để dùng cho chu trình tiếp theo. Vì vậy
                vận hành ngược                               máy mang tên máy khoan vận hành ngược.
1. Cáp treo. 2. Vòi hút phoi. 3. Ống cấp dung dịch. 4. Giá
         đỡ. 5. Ống vách. 6. Ống hút. 7. Vòi hút.




    Các loại cọc khoan nhồi đường kính cực lớn từ 4m trở lên đều dùng các loại đầu khoan
của phương pháp vận hành ngược, chẳng hạn của hãng sản xuất Ishikawashima như các tổ
hợp L−4, L−4S, L−10S, L−1B...; của hãng Mitsubishi như tổ hợp MD−350, MD−150,
MD−450, MD−250.
                   Bảng 5.2. Máy khoan lỗ vận hành ngược (Reverse Circulation Drill)

                                               Đường kính lỗ (m)             Độ sâu (m)          Mômen
   Hãng sản xuất           Nhãn hiệu                                                             xoắn lớn
                                                Đất            Đá         Đất           Đá      nhất (Tm)


                                        http://www.ebook.edu.vn                 MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.79
          1            2             3         4         5     6     7

Tây Đức + Hitachi    PS−150         1,5        −        200   −     0,98

Toho Chikakoki        B−1B          1,0       0,2       35    100   0,9

Toho Chikakoki        F−2B          1,2       0,2       65    200   1,75

Hitachi              S−200          1,5        −        200   −     0,98

Ishikawashima         L−4           5,0       3,0       600   400   6,0

Ishikawashima         L−2S          3,0       2,0       350   350   3,0

Ishikawashima         L−2A          2,0        −        200   −     2,0

Ishikawashima         L−4S          5,0       3,0       600   600   6,0

Hitachi               S300          3,0       1,5       200   200   3,8

Hitachi               S600          6,0       3,5       300   300   17,0

Mitsubishi          MD−350          10,0      5,0       300   300   35,0

Ishikawashima        L−10S          10,0      6,0       650   300   36,0

Tone                 RRC15          1,5       1,5       80    80    1,2

Tone                 RRC20          2,0       2,0       80    80    1,5

Tone                 RRC30          3,0       3,0       80    80    3,3

Hitachi               S320          3,2       1,5       200   200   4,2

Tone                 TBH−7          1,5       1,0       50    50    1,8

Toho Chikakoki        J−1B          1,0       0,7       100   100   2,5

Toho Chikakoki        J−2           2,0       1,5       200   200   4,5

Mitsubishi           MD150          5,0       3,0       200   200   5,5

Kokean              RBB−100A        1,8       1,8       150   150   5,0

Hitachi              S500R          5,0       2,3       250   250   12,0

Hitachi              S400H          4,0       1,8       200   200   6,0

Mitsubishi           MD450          12,0      6,0       300   300   40,0




                              http://www.ebook.edu.vn
                                  5.3.3. Máy khoan đất (Earth Drill)
                                  Máy khoan đất có đầu khoan làm việc theo nguyên tắc xoắn
                             vít hoặc gầu xoay dùng rất hiệu quả để khoan lỗ cho những cọc
                             đường kính lớn trong nền đất và đá yếu. Trường hợp đất dính,
                             dùng đầu khoan kiểu vít xoáy (guồng xoắn), đất phoi khoan sau
                             khi xén sẽ liên tục được chuyển ra ngoài. Trường hợp đất quá
                             dẻo và ngậm nước, nên dùng loại đầu khoan kiểu gầu, đất khoan
                             do cánh xén cắt, được gạt vào gầu. Khi đầy đất, cánh xén khép
                             lại và đầu khoan được kéo lên, đổ đất ra ngoài.
                                  Kết hợp chống vách bằng vữa sét, gầu khoan xoay có thể
                             khắc phục những khó khăn nếu khoan trong nền đất yếu và cả
                             đất xốp rời mà không dùng ống vách. Lắp cần khoan vào ôtô
                             hoặc cần trục có thể tạo được những lỗ khoan sâu 70m. Loại
                             máy lớn hiện nay có thể khoan được đường kính tới 4,57m
                             (hoặc hơn nữa), với chân mở rộng tới 7,3m đường kính. Loại
                             nhỏ gá lắp trên ôtô tải cũng có thể khoan được các lỗ đường
                             kính tới 1,37m và sâu 12,5m.
                             Do không dùng ống vách và nhiều trường hợp không dùng
                         cả vữa sét, nên rất thông dụng trong các điều kiện địa chất khác
Hình 5.18: Sơ đồ cấu tạo
và làm việc của bộ công nhau, kể cả khi trong đất có rễ cây, đá tảng, đá mồ côi v.v... Chỉ
tác máy khoan đất dùng với những lớp đất có khả năng sạt lở vào lỗ khoan mới chống
gầu xoay.                tạm bằng một đoạn ống vách. Lúc đó dùng ống kelly khóa đáy
1. Cáp treo thanh kely.  vào đầu ống vách để vặn và ép ống vách xuống đất.
2. Thanh kely.
3. Mâm xoay thanh kely.
4. Ống vách tạm.
5. Gầu xoay đào đất.


     Khi khoan trong nước hoặc trong vữa sét cấu trúc của đất ở chân cọc dễ bị phá hoại.
Muốn gia cố nền đất chân cọc, có thể dùng cách phun vữa như công nghệ cọc Bauer sau đây:
     Dùng máy khoan tạo lỗ kiểu vít xoắn liên tục, có trục khoan rỗng, đáy ống bịt kín. Khi
khoan xong, máy được quay ngược chiều, đồng thời vữa xi măng cát hoặc bêtông cốt liệu nhỏ
hơn được bơm xuống theo trục khoan với áp lực bảo đảm lớn hơn áp lực thủy tĩnh để chống
sập lở vách lỗ khoan. Loại máy khoan và bơm nhồi bêtông kiểu Bauer có thể khoan nhồi được
những cọc đường kính từ 0,30 đến 3,0m rất phù hợp với điều kiện thi công trong môi trường
đô thị do ít chấn động và tiếng ồn. Tuy nhiên, nếu gặp tầng đất lẫn đá mồ côi, vỉa đá v.v... sẽ
gặp khó khăn và nhiều khi không giải quyết được. Hơn nữa, với loại máy khoan này cũng rất
khó phán đoán được tính chất của các lớp đất xung quanh bằng các phoi khoan đã được lấy
lên mặt đất.
     Bảng 5.3. Giới thiệu một số tổ hợp máy khoan cọc trong đất.


                               http://www.ebook.edu.vn             MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.81
                         Bảng 5.3: Máy khoan đào đất (Earth Drill)
                                      Trọng lượng    Mômen       Đường kính lỗ   Độ sâu h
   Hãng sản xuất         Kí hiệu
                                          (T)       quay (T.m)     Dmax (m)        (m)
          1                 2               3           4             5              6
Calweld            150−A                   8,5          −            1,0            20
Kato               15−H                   20,0          −            1,0            20
"                  20−H                   20,5          −            1,0            24
"                  20−HR                  22,0         1,9           1,2            27
"                  20−THB                 30,0         1,9           1,2            27
Hitachi            U 106 ED               22,0         1,9           1,0            28
"                  U 106 AED              23,4         3,0           0,9            27
"                  U 106 AWED             23,4         3,0           1,0            27
"                  U 106 ALED             33,4         3,0           1,3            27
"                  KH 100 ED              36,9         4,0           1,5            33
"                  KH 125 ED              47,0         4,0           1,5            33
"                  UH 07 ED               25,0         3,0           1,0            20
"                  DH 300 ED              39,8                       1,5            33
"                  DH 350 ED              45,0          4,0          1,5            33
"                  HE 6010                90,6         10,0          3,0            65
"                  KH 100D                43,0          4,0          1,7            52
"                  KH 125−3               47,0          4,0          1,7            65
"                  KH 180−3               64,1          6,2          2,2            66
Sumitomo           SD 105                 20,0          4,0          1,5            30
"                  SD 307                 44,5          6,2          2,0            46
"                  SD 407                 49,5          6,2          2,2            54
"                  SD 507                 62,8          6,2          2,2            63
"                  SD 510                 63,9          9,3          3,0            62
"                  SD 610                 75,0          9,3          3,0            60
"                  SD 415                 60,5         15,0          2,0            46
Sumitomo           SD 515                 77,0         15,0          2,5            55
"                  SD 620                 98,0         18,6          3,0            62
Nippon Sharyo      DH 350 IIIED           48,9          4,0          1,5            40
"                  DH 400 IIIED           51,3          4,1          1,5            40
"                  TE 4000                48,1          6,0          1,8            43
"                  ED 4000                43,6          4,4          1,5            43
"                  ED 5500                57,8          6,0          1,8            58
"                  ED 6500               116,6         10,7          3,0            71
Hirabayashi        HGE-100                 1,1          −            1,0            30
Seisakushi         HGE-120                 1,3          −            1,2            30
"                  HGE-150                 2,2          −            1,5            30
"                  HGE-200                 4,0          −            2,0            30
Soilmec            RT3−ST                  −            −            2,5            66
Twinwood           D210                    −            −             2,5          72
   5.4. THIẾT BỊ MỞ RỘNG CHÂN CỌC



                            http://www.ebook.edu.vn
     Cọc khoan nhồi mở rộng chân có khả năng hạ giá thành, chủ yếu do giảm được chiều sâu
khoan cọc, do đó bớt được khối lượng bêtông nhồi. Tuy nhiên, trong các loại đất rời hoặc đất
sét có lẫn các ổ cát hoặc bùn nhão, việc mở rộng chân cọc sẽ gặp khó khăn và nhiều khi
không giải quyết được. Ngoài ra cần phải so sánh giữa thời gian thi công mở rộng chân cọc
với thời gian khoan tiếp để tăng chiều dài cọc, bảo đảm thân cọc vẫn thẳng và đạt được sức
chịu tải tương đương. Từ đó mới rút ra kết luận phương án nào sẽ mang lại hiệu quả kinh tế.
Đối với cọc nhỏ (Φ < 0,76m) thường không mở rộng chân cọc.
    Công nghệ khoan mở rộng chân cọc trong đất thường sử dụng các đầu khoan có gá lắp
thêm cánh xén, đóng mở kiểu xoè, cụp và xoay quanh cần khoan hoặc ống kelly. Về cấu tạo
cánh xén để mở rộng chân cọc có hai loại chính:
    − Loại xén đất theo hình nón cụt (hình.5.19a), gồm những cánh xén nối khớp ở đỉnh gầu
khoan, có ưu điểm giữ ổn định được mái xén và khi rút cần khoan lên, cánh tự động cụp vào
gầu khoan. Cũng có thể đóng mở cánh xén bằng xi lanh thủy lực, điều khiển từ trên mặt đất.


                1                                                   1
                                 2                                                    2




                                     3
                                                                                          3

                                     4




                                                               4                  4

                     Hình 5.19. Thiết bị mở rộng chân cọc khoan nhồi
                       1. Ống kelly; 2. Ống vách; 3. Cánh xén; 4. Hướng mở.



    − Loại xén đất hình chỏm cầu (h.5.19.a), gồm những cánh xén nối khớp ở đáy gầu,
có ưu điểm là tạo được những chân cọc mở rộng có đường kính lớn hơn và đáy sạch sẽ
hơn bởi cánh xén luôn luôn hoạt động ở đáy cọc. Nhưng ngược lại, vòm mái kém ổn
định và cánh xén dễ bị kẹt trong lỗ khi kéo gầu khoan ra ngoài.

                    Bảng 5.4: Các phương pháp và thiết bị mở rộng chân cọc

                                                      Đường kính (m)
  Tên phương pháp    Năm       Nhãn thiết bị                                     Các nhãn khác
                                                  Thân cọc      Mở rộng


                              http://www.ebook.edu.vn                   MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.83
                                                      Đường kính (m)
   Tên phương pháp   Năm        Nhãn thiết bị                                  Các nhãn khác
                                                Thân cọc      Mở rộng
 TKR                 1977    TKR−0920           0,9−1,9     1,0−2,0     TKR: 1224; 1428
                             TKR−2041           2,0−4,0     2,1−4,1     1736
 OMR/A               1977    OMR/A1             1,0−1,1     1,3−2,0     A: 2; 3; 4; 5; 7
                             OMR/A6             2,6−3,0     3,1−4,1
 TFP (Tokyo Free     1978    TT−0305            0,9         2,7         TT−0610
 diam pile)          −80                        1,3         4,1
                             TT−0811
 ZTR                 1981    RRC−10U            1,0−1,2     1,2−1,5     RRC: 15U; 20U
                             RRC−30U            2,0−3,0     2,2−4,1
 KNAP (Kajima        1982    KNAP 0812          0,8−1,2     1,0−1,8     KNAP: 1220; 1530
 Nihonkiso                   KNAP 1832          1,8−3,2     2,0−4,1
 Advanced Pile
 HAMAN               1981−   1220               0,9−1,2     1,2−2,0     HAMAN: 1418; 1423;
                       87    3041                                       2233; 2539
                                                2,4−3,0     3,0−4,0
 TBP                 1984    TBP−I              0,8−1,9     2,0         TBP; II; III; IV
                             TBP−V              2,0−4,0     4,1
 ACE                 1984    ACE 0815           0,8−1,4     0,9−1,5     ACE: 1017; 1219; ...0
                             ACE 2241           2,2−4,0     2,3−4,1     1833; 2037
 WING                1984    WING 0920          0,9         2,0         WING: 1229; 1738
                             WING 2241          2,2         4,1
 KOBELL              1985    K 1420             0,9−2,0     1,4−2,0     K: 1826; 2333
                     −86     K 3341             1,8−4,1     3,3−4,1
 OMR/B               1985    B0712              0,7−1,1     0,8−1,2     B: 0814; 0915; 1018
                             B2541              2,5−4,0     2,6−4,1     1119; 1221; 1223; 1424;
                                                                        1526; ... 2441
 MEP                 1986    MEP0920            0,9−1,2     1,3−2,0     MEP: 1224; 1428;
                     −91     MEP2241                                    1736
                                                2,2−2,3     3,3−4,1
 ATOM                1989    BK 10              1,0−1,3     1,2−1,7     −
                             BK 23              2,3−3,0     2,5−4,1     −
 ANS                 1980    x 0920             0,9−1,5     1,0−2,1     −
                     −90     x 2540             2,5−3,0     2,6−4,1
 KBK                 1990    Trụ tròn           0,7         1,15        D = 0,8; 0,9; 1,0; 1,1;
                                                2,0         2,80        1,2; ...; 1,9m
 NMR                 1992    NMR 0920           0,9−1,9     1,0−2,0     NMR: 1224; 1428;
                             NMR 2041           2,0−4,0     2,1−4,1     1736
     − Ngoài ra còn một số thiết bị đặc biệt khác có khả năng mở rộng chân cọc, chẳng hạn:
phương pháp WF (1987) khoan và mở rộng chân cọc tiết diện chữ nhật bằng gầu ngoạm
(Soletanche); phương pháp OMR/B (1985) với gầu khoan mở nắp có bản lề ở hai bên hông;

                               http://www.ebook.edu.vn
phương pháp ZTR (1981), gá lắp các đầu khoan con, trượt dần và quay quanh cả 2 trục;
phương pháp KBK (1990), mở rộng chân dạng trụ tròn tiết diện không đổi v.v...
    Chú ý: Khi dùng máy khoan mở rộng chân cọc trong đất kém ổn định, nhất thiết phải
dùng đến dung dịch vữa sét hoặc phải giữ cho cột nước trong lỗ khoan luôn luôn cao hơn mực
nước ngầm chừng 2m.

    5.5. MỘT SỐ MÁY KHOAN CỌC NHỒI CỦA NHẬT

                                       5.5.1. Máy khoan ED 4000
                                       Bảng 5.5. Thông số cơ bản của máy ED 4000

                                                            KIỂU ED 4000
                                       KÍCH THƯỚC
                                       Chiều rộng giá                                3.300
                                       K/c tâm xích tâm máy khi làm việc             2.640
                                       Chiều rộng dải xích                            760
                                       Chiều dài bánh xích                           4.520
                                       Khoảng cách gầm máy − đất                      374
                                       Chiều rộng cabin                              3.000
                                       Chiều cao toa quay                            3.018
                                       Chiều cao toa quay                            3.018
                                       Chiều cao giá A khi di chuyển                 3.200
                                       Chiều cao giá A khi làm việc                  4.384
                                       Bán kính phần sau (đôi trọng 8.8 t)           3.250
                                       Khoảng cách đất − phần sau máy                 970
                                       Khoảng cách tâm quay − chốt cần                650
                                       Chiều cao từ đất − tâm quay cột               1.720
                                       Chiều dài toàn bộ                            6.566 ÷
                                                                                     7.950
                                       KHẢ NĂNG LÀM VIỆC
                                       Chiều sâu khoan
           Hình 5.20.                  Không có cần nối thêm                          43m
    Máy khoan cọc nhồi ED4000
                                               Nối thêm 10 m                       53m
                                       Đường kính khoan max (mm)
                                               Đất thường                          1.500


                             http://www.ebook.edu.vn              MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.85
                                               Đất cát mềm & bùn                        1.700
                                        Với dao cạnh                                    2.000
                                        Mô men quay gầu
                                               Thuận                            43,11 N.m
                                               Nghịch                           50,91 N.m
                                        Lực kéo nâng gầu                        132,3kN
                                        Hành trình dọc bạc kely bar             500 mm
                                        Thanh kelly
                                        Dạng duỗi dài cần lồng                      4 đoạn
                                        Khả năng tải max của tời phụ            5.000 kg
 • Vị trí cao nhất   • Vị trí xa nhất   (hệ số an toàn = 6)
  của gầu khoan      của gầu khoan      Tốc độ quay gầu (nhanh chậm)          28 ÷ 14 v/ph

     Toàn bộ phần hoạt động của các cơ cấu di chuyển, cơ cấu quay, của tời chính, tời phụ và
tời nâng cần cùng với phần quay cần khoan đều dùng mô tơ thủy lực được cung cấp bởi 2 loại
bơm dầu. Trong máy có: hai bơm kiểu piston có áp suất 260 kG/cm2, lưu lượng 223 lít/phút.
Ba bơm kiểu bánh răng có áp suất 210 kG/cm2, lưu lượng 123 l/ph; năm bơm đầu trên được
dẫn động bằng một động cơ kiểu HINOEM 100 có công suất 155 mã lực chạy Diezel ứng với
tốc độ 2000 v/ph và mức tiêu hao nhiên liệu 170g/ml.h.
    5.5.2. Máy khoan ED 5500
                                          Sức nâng T




                                                                       Tâm với -m
                                                                         Góc nghiêng
                                                                                    o
                                                                            cần α

            Hình 5.21. Quan hệ giữa sức nâng − tầm với góc nghiêng cần của ED5500




                              http://www.ebook.edu.vn
                                                     Đường kính và chiều dài
                                                         cáp của ED 5500

                                                           1      14mm          130m
                                                           2      25mm          100m
                                                           3     22.4mm          70m
                                                           4      32mm           36m

                                                       1.   Cáp   thay   đổi   góc
                                                   nghiêng cần.
                                                       2. Cáp treo thanh kely.
                                                       3. Cáp rút ống vách.
                                                       4. Cáp treo cần.



                 Hình 5.22. Sơ đồ mắc cáp của máy khoan cọc nhồi ED 5500


    Thông số kỹ thuật của thiết bị khoan cọc nhồi có bộ phận mở rộng đáy ED của hãng
NIPPON SHARYO được trình bày ở bảng 5.6.

                                                                                 Bảng 5.6


                   Kiểu máy                         −
                                                  ED−4000           −
                                                                  ED−5500       −
                                                                              ED−6500

Độ khoan sâu (max) (m)                               43              58           71

Đường kính lỗ khoan đất thường (max) (m)             1,5             1,5          3,0
Với đất yếu                                          1,7             1,7          3,0

Đường kính mở rộng đáy (max) (m)                     2,1             2,7          4,1

Trọng lượng máy (T)                                  43,6           57,4         116,6


                           http://www.ebook.edu.vn             MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.87
Hình 5.23: Máy khoan cọc nhồi ED6200H với thùng khoan Φ3000


             http://www.ebook.edu.vn
                                Phía                       Phía sau




                                         Mặt cắt cột dẫn




Hình 5.24: Máy khoan PDH.90 với thùng khoan mở rộng BK17


             http://www.ebook.edu.vn        MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.89
                         −
    5.5.3. Máy khoan TH55−2

    Tính năng kỹ thuật của máy khoan cọc nhồi TH55−2 (Hãng HITACHI) được trình bày ở
bảng 5.7
                                                                              Bảng 5.7

                        Đặc tính kỹ thuật                               −
                                                                    TH55−2
Chiều dài cần (m)                                                     17,5
Đường kính khoan (mm):
− Thông thường.                                                    800 ÷ 1500
− Đất bùn, mềm.                                                    800 ÷ 1700
− Khi lắp thêm lưỡi phụ khoan đất yếu.                               2000
Chiều sâu khoan (m):
− Không nối cần.                                                       38
− Có nối cần.                                                          48
Mômen xoắn lớn nhất của thùng khoan (kNm):
− Quay thuận.                                                          40
− Quay nghịch.                                                         49
Tốc độ quay thùng khoan (vòng/phút):
− Ở tốc độ cao.                                                        34
− Ở tốc độ thấp.                                                       17
Lực kéo giới hạn của dây kéo thùng (kN)                               98,1
Sức nâng của tời phụ (kN)                                              48
Tốc độ làm việc:
       − Quay thùng khoan (vòng/phút).                              17 ÷ 34
       − Nâng hạ thùng (m/phút).                                    17 ÷ 74
       − Nâng hạ dây tời phụ (m/phút).                              17 ÷ 74
       − Thay đổi góc nghiêng cần (độ/giây).                      1,50 ÷ 80/60
       − Quay mâm quay (vòng/phút).                                    4
       − Di chuyển (km/h).                                            1,2
Động cơ:
       − Loại I suzu.                                               6 BD1T
       − Công suất (kW) ở vòng quay 2000 v/ph                          92
Trọng lượng (kg)                                                     37500


                             http://www.ebook.edu.vn
                                                         3200

         Hình 5.25. Máy khoan cọc nhồi dùng thùng khoan, cần nâng dạng hộp lồng
                                  của hãng HITACHI
1. Cần dạng hộp lồng nhau. 2. Cáp nâng hạ thùng khoan; 3. Dây cáp tời phụ (điều chỉnh giá khoan); 4. Xylanh
               thủy lực nâng hạ cần; 5. Bộ tời; 6. Máy cơ sở; 7. Giá khoan; 8. Thùng khoan;
                             9. Môtơ thủy lực và hộp giảm tốc; 10. Cần khoan.




                                  http://www.ebook.edu.vn                  MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.91
   5.6. GIỚI THIỆU TÓM TẮT VỀ MÁY KHOAN CỌC NHỒI CỦA HÃNG BAUER
− CHLB ĐỨC

    5.6.1 Một số đặc điểm chung

     1. Các máy khoan cọc nhồi thủy lực loại BG có cần khoan cột buồm kiểu KELLY−BAR
là loại thiết bị có năng suất cao nhất trong tất cả các loại khoan, và đây cũng là loại khoan phù
hợp với các tầng địa chất từ mềm đến cứng như granítte,... trên cạn cũng như dưới nước, tính
cơ động cao, có thể khoan lỗ Φ: 0,6 − 3,0m; sâu max 85m. Mômen xoắn từ 140−500 kNm.
Lực ép thẳng đứng vào địa chất cần khoan lên đến 300−400kN. Hiện nay nhiều nước trên thế
giới sử dụng các thiết bị loại BG.
    Với thiết bị này, để củng cố thành vách lỗ khoan người ta thường áp dụng vữa tuần hoàn
bentonit vì kinh tế và hiệu quả hơn ống vách thép.
     2. Các loại khoan cọc nhồi thủy lực gá trên cần cẩu loại B, là loại đầu khoan gá trên cần
của cần cẩu bánh xích, cần khoan theo kiểu KELLLY−ROD dùng truyền động ma sát nên chủ
yếu dùng để thi công trong nền đất yếu và trung bình. Nếu kết hợp với mũi khoan thích hợp
thì có thể dùng cho địa chất đá có cường độ kháng nén 200−400 MPa, tạo lỗ khoan đường
kính từ 0,8−2,0m với độ sâu max 60m; chủ yếu là để khoan đất do mômen xoắn nhỏ, cần
khoan theo kiểu ma sát, không lực nén ép lên mũi khoan.
     3. Thiết bị xoay ép ống vách BV (xem bảng 5.9) đường kính từ 1,0 − 2,5m kết hợp với
động lực riêng hay trích dòng cao áp thủy lực từ cần cẩu cơ sở. Các máy dùng thiết bị này
phải sử dụng hệ thống gầu ngoạm thủy lực hoặc gầu cơ khí (hình 5.26, 5.27, 5.28). Gầu cơ khí
có lực cắt từ 10−20T còn gầu thủy lực có lực cắt lớn hơn nên có khả năng làm việc với địa
chất cứng tốt hơn nhiều. Nhược điểm của phương pháp này là năng suất thấp, không thích
hợp với các địa chất đá cứng, khả năng cơ động kém. Khi gặp phải địa chất đá cứng ta phải
dùng một quả trùy đúc bằng thép nặng từ 6−8T cho rơi tự do để phá đá. Do cách thức phá đá
như vậy nên để khoan vào địa chất cứng thường cần 10−15 ngày thậm chí đến 30 ngày cho 1
lỗ khoan. Ngoài ra do chịu tác dụng của lực rơi tự do nên cần cẩu thường bị chấn động mạnh,
tời và cáp mau hỏng.
    4. Loại thiết bị xoay ống vách 360o kiểu Rotator BR. Thiết bị này ra đời là để khắc phục
những yếu điểm của loại lắc xoay càng cua.
    5. Các loại thiết bị khoan kiểu tuần hoàn ngược (hút xói): là loại khoan kết hợp với sử
dụng ống vách và sau đó sử dụng đầu khoan mài mòn các địa chất bên dưới và hút xói ra bên
ngoài. Nhược điểm: cồng kềnh, cơ động kém, năng suất thấp nhưng thích hợp với khoan dưới
nước.
    5.6.2. Máy khoan cọc nhồi dùng gầu đào, kiểu BS


                            9


                                http://www.ebook.edu.vn
                                       8




                                                     6               5




      10         11        12



                      13

                            15 16




                                                                         1    2        3

              Hình 5.26. Cấu tạo chung máy khoan cọc nhồi BS.680
1. Bộ di chuyển bánh xích; 2. Buồng động lực; 3. Đối trọng; 4. Rulô cuốn tuy ô thủy lực;
          5. Cáp treo cần; 6. Tuy ô thủy lực đóng mỡ gầu; 7. Cáp tời phụ; 8. Cáp tời chính;
            9. Rulô đầu cần; 10.Gầu ngoạm (đào); 11. Cáp đo độ sâu giếng đào; 12. Cần;
            13. Ống vách; 14. Bộ tời đo độ sâu; 15. Ocsilater (thiết bị xoay ép ống vách).




                            http://www.ebook.edu.vn                  MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.93
                     1
                                     2




                                                        1. Thanh biên của cần nâng;
                                             3
                                             4          2. Dây cáp đo độ sâu;
                                                        3. Vành chặn cáp;
                                             5
                                                        4. Tang cuốn cáp;
                                                        5. Hệ bánh răng ăn khớp đo độ
                                                          sâu qua số vòng quay;
                                         6              6. Lò so chịu kéo;
                                                        7. Con lăn giữ cáp;
                                                        8. Bộ truyền tín hiệu;
                                         7              9. Môtơ thủy lực quay tang.

                    8




                Hình 5.27. Cơ cấu tời đo độ sâu trên máy BS.680.



-   Khi thiết bị không làm việc thì một đầu của sợi cáp (đầu tự do) được móc vào cần
    của máy khoan.

-   Khi máy khoan hoạt động (đào hố khoan) thì đầu cáp tự do được móc vào gầu khoan.
    Khi gầu đi xuống thì hệ điều khiển tự động làm cho tang (4) quay nhờ dẫn động từ
    mô tơ thủy lực (9), tang quay sẽ nhả cáp đúng với vận tốc hạ gầu. Nhờ sự ăn khớp
    của cặp bánh răng (5) thông qua số vòng quay của bánh răng nhỏ mà chiều dài cáp
    được nhả ra sẽ hiển thị thông qua bộ truyền tín hiệu 8 về bộ điều khiển. Khi kéo gầu
    khoan đi lên thì bộ điều khiển sẽ đổi chiều dòng dầu thủy lực tới mô tơ (9) làm nó
    quay theo chiều ngược lại, cáp sẽ được cuốn lại đúng với vận tốc nâng gầu khoan.




                         http://www.ebook.edu.vn
                                                                                 3
    Nhìn theo E
                                                                                              2



                       5


                                                                                                  E
                       6




                                                                                              5

      4                                                                                       4

                                         1


          Hình 5.28. Cấu tạo chung của Ru-lô cuốn tuy ô thủy lực trên máy BS-680
               1. Giá đỡ rulô (gắn trên đoạn cần giữa); 2. Vành ru lô; 3. Tuy ô tang lực (ống mềm);
                      4. Giá đỡ ngoài cho ru lô; 5. Con lăn; 6. Mô tơ thủy lực dẫn động ru lô.



     Đặc điểm: - Lượng ống mềm (tuyô thủy lực) trên rulô khá lớn, có thể tới hàng trăm mét.
Dòng dầu thủy lực được cấp từ bộ nguồn trong buồng toa quay qua bộ phân phối theo các
đoạn ống dẫn cứng, ống nối mềm, bộ tiếp nối đặc biệt đến
tuy ô trên ru lô.
    - Cơ cấu điều khiển - điều chỉnh động cơ thủy lực hoạt động sao cho ru lô có số vòng
quay phù hợp với tốc độ nhả hoặc cuốn tuy ô thích ứng với tốc độ nâng gầu khoan.

    5.6.3. Bộ xoay ép ống vách BV của hãng BAUERR

    Bộ xoay ép ống vách (Ocsilater) có nhiệm vụ ép và rút ống vách trong quá trình tạo lỗ
khoan, nó có thể ép các ống vách có đường kính từ Φ880 đến Φ3000 khi dùng bộ xoay ép BV
880 đến BV 3000. Bảng 5.9 trình bày các thông số cơ bản của các bộ ép ống vách đến Φ
1800.
    Cấu tạo chung của các bộ BV được mô tả ở hình 5.29. Các xi lanh A, B, C phối hợp với
nhau trong quá trình ép hoặc rút ống. Xi lanh D và (4) cho phép tạo lỗ có độ nghiêng từ 22o
đến 30o tùy loại.




                                 http://www.ebook.edu.vn                   MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.95
         Hình 5.29. Cấu tạo chung bộ bàn xoay ép ống vách BV của hãng BAUER
             1. Khung chính; 2. Dụng cụ kẹp chặt ống; 3. Dẫn hướng ống vách (phía dưới);
                 4. Xi lanh trung tâm; 5. Vật nặng (quả tạ); 6. Vỏ che xi lanh kẹp ống;
                   7. Liên kết nối với máy cơ sở; 8. Dẫn hướng ống vách (phía trên).
             A. Cặp xi lanh xoay ống vách; B. Cặp xi lanh nâng hạ (rút hoặc ép ống vách);
                             C. Xi lanh kẹp chặt ống; D. Xi lanh điều chỉnh.

                      Bảng 5.8. Thông số kỹ thuật của máy khoan BG−25.
                          Loại                                          BG−25 (BS 80)
Tổng chiều cao                                                23.980 mm + 2m = 25980mm
Trọng lượng vận hành (với Kelly 3/36)                         95T
Đầu mômen xoay                                                KDK 245
Mômen xoay với áp suất dầu 320 bar                            245 kNm
Tốc độ quay Max                                               34V/ph (RPM)
Tời chính
Với thiết bị rơi tự do
Lực tời đơn (lớp cáp 1)                                       250kN
Đường kính/Chiều dài cáp                                      32mm/100m
Tốc độ tời                                                    90m/ph
Tời phụ
Không có thiết bị rơi tự do
Lực tời đơn (lớp cáp 1)                                       82 kN
Đường kính/Dài cáp                                            20mm/60m
Tốc độ tời                                                    65m/ph
Hệ thống ép rút bằng tời hành trình
Lực ép xuống / Rút lên                                        330/330 kN
Hành trình tời (thân 25,98m)                                  18000mm
Tốc độ ép / nén (xuống / lên)                                 4,5/4,5 m/phút
Tốc độ ép / nén cao tốc                                       23,5/23,5 m/phút


                                 http://www.ebook.edu.vn
           Bảng 5.9. Đặc tính kỹ thuật bàn xoay ép ống vách BV do hãng Bauer chế tạo


     Đặc tính kĩ thuật      BV 880      BV 1000      BV 1300      BV 1500      BV 1800

 Mô men quay (kN.m)          375          719         1718            1830       1975

 Lực rút ống (kN)            612         1000         1570            1570       1570

 Lực giằng kẹp (kN)          440          440         1117            1177       1500

 Hành trình XLTL xoay
                             400          520          540            600        600
 ống (mm)

 Góc nghiêng cho phép khi
                              22          30            26              24        24
 tạo lỗ (độ)

 Chiều cao (tính từ mặt
 đất) mm

        − Kẹp ống            1100        1250         1460            1550       1680

        − Giá đỡ             770          880          790            800        900

 Đường kính ống vách lớn
                             880         1000         1300            1500       1800
 nhất (mm)

 Kích thước bao (mm)

        − Chiều dài          1930        4050          4700           5200       5800

        − Chiều rộng         1800        2000          2200           2300       2500

        − Chiều cao          1500        1740          2340           2500       2750

 Khối lượng (tấn)              3          3.8           5               7,5       10



    5.7. GIỚI THIỆU MÁY KHOAN CỌC NHỒI CỦA TRUNG QUỐC

    Ở Việt Nam ngoài việc dùng các máy khoan cọc nhồi của Nhật, Đức, chúng ta còn dùng
các máy khoan của Trung Quốc như GPS−15, GPS−20 HA, QJ250−1...

                                   −
    5.7.1. Giới thiệu Máy khoan GPS−15

    − Đường kính lỗ khoan:                 0,8m; 1,0; 1,2m và 1,5 mét
    − Độ sâu lỗ khoan:                     Đá: 50m, tầng phủ: 150m.
    − Phương thức vươn ra miệng lỗ:        Đi thẳng cả máy vươn ra miệng lỗ.


                             http://www.ebook.edu.vn           MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.97
− Cần khoan:
  + Cần chủ động:                 178 × 178 × 33750 (mm)
  + Lỗ trong cần khoan: Φ168 × Φ1150 × 3000 (mm)
  + Phương thức liên kết: Mặt bích, bu lông hoặc liên kết kiểu cắm chốt            (chốt răng).
− Động lực:
  + Động cơ điện:                 Kiểu Y200L−4
  + Công suất:                    30 kW
  + Vòng quay:            1470 vòng/phút
− Mâm quay (đĩa quay):
  + Vòng quay (3 nấc thuận, ngược): 13, 23, 42 vòng/phút
  + Mômen lớn nhất:                               22 kN.m
− Tời chính:
  + Sức nâng (tốc độ thứ nhất − 1 sợi cáp):       30 kN
  + Tốc độ nâng lên bằng 1 sợi cáp (tốc độ bình quân): 0,65; 1,16; 2,08 mét/giây
  + Đường kính cáp thép:                          Φ 14mm (D−6 × 19 + 1)
  + Năng lực nâng lên (sức nâng):                 20 kN
  + Tốc độ nâng lên 1 sợi cáp:            0,46; 0,78; 1,44 mét/giây
− Tháp khoan:
  + Hình thức kết cấu:                    Kiểu chữ môn "Π"
  + Chiều cao vuông góc:                          8m
  + Phụ tải định mức (phụ tải móc lớn):           180 kN
− Đầu thủy long:
  + Năng lực phụ tải:                             180 kN
  + Đường kính ống xiphông dẫn nước ra: 150mm
− Hệ thống xe trượt di động:
  + Hình thức:                                    3×3
  + Năng lực phụ tải:                             180 kN
− Hệ thống thải phoi:
  + Phương thức thải phoi:                        Bơm hút tuần hoàn



                           http://www.ebook.edu.vn
    − Thông số bơm cát đá:
       + Lưu lượng:                                180 m3/h
       + Áp suất hành trình hút:                   0,075 MP
       + Áp suất hành trình đẩy:           0,13 MP
       + Công suất:                                30 kW
       + Vòng quay:                        730 vòng/phút
       + Kích thước bệ máy khoan:          9570 × 2420 × 8620 mm
    − Tổng trọng lượng máy khoan:          8 tấn
    − Kích thước (dài × rộng × cao):       (4,7 × 2,2 × 8,3)m
    Máy GPS – 15 được thể hiện trên hình 5.31 và hình 5.32

                                   −
    5.7.2. Giới thiệu máy khoan GPS−20HA

     Thiết bị khoan GPS−20HA là máy được trang bị mâm quay kiểu tách rời. Nó được dùng
để làm cọc đúc bê tông (cọc nhồi) có đường kính lớn cho các công trình nhà cao tầng, cầu, đê
đập, khoan giếng nước đường kính lớn.
    5.7.2.1. Một số đặc điểm của máy GPS−20HA
    1. Đường kính lỗ khoan lớn nhất: 2000mm
    2. Máy khoan được dẫn động bằng cơ khí, vận hành dễ, hiệu quả.
    3. Máy khoan GPS−20HA có 6 tốc độ lựa chọn khoan cho những địa tầng khác nhau, do
đó nâng cao được hiệu quả khoan.
    4. Độ cao tháp khoan là 11m, có thể dùng để treo cáp thép, thuận tiện khi sử dụng.
     5. Trong tháp khoan có rãnh dẫn hướng giúp tăng cường phương thẳng đứng của lỗ
khoan và giảm tỉ lệ lay lỏng của đường kính lỗ khoan. Ngoài ra trên tháp khoan còn có
thiết bị treo khớp xoay ở sau vòi rồng, cần khoan chủ động không chạm xuống đất giúp
giảm cường độ lao động và thời gian làm việc của người vận hành.
     6. Tời chính và phụ sử dụng cơ cấu bánh răng hành tinh, tạo được sức nâng lớn, do đó
có thể treo khớp xoay lên tháp và không cần người làm việc trên tháp cao.
    7. Máy khoan có thể dùng khối gia trọng để tăng lực nén tùy theo điều kiện địa tầng khác
nhau.
    8. Phoi khoan được lấy ra bằng bơm hút tuần hoàn ngược làm cho hiệu quả cao hơn.
    5.7.2.2. Các chỉ tiêu kỹ thuật
    Các thông số kỹ thuật chính của máy khoan GPS−20HA
    1. Đường kính (m)                      2,0



                               http://www.ebook.edu.vn          MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.99
2. Độ sâu khoan (m)                    100
3. Cách di chuyển máy ra khỏi lỗ       Di chuyển bàn trượt
4. Ống khoan
− Ống khoan chủ động (mm)       255 × 255 × 3750
− Ống khoan (mm)                       Φ219 × 16 × 3000
                                       Φ180 × 16 × 3000
− Đầu nối                       Mặt bích
5. Mô tơ
− Loại                                 Y250M−4
− Công suất (kW                 55
− Tốc độ (vg/ph)                1480
6. Mâm xoay
− Tốc độ (vg/ph) (cả thuận và ngược có 6 số)   8, 15, 21, 28, 37 và 70
− Mô men tối đa (kN.m)                         60
7. Tời chính và phụ
− Lực nâng (1 tốc độ) (kN)                            30
− Đường kính cáp (mm)                          19,5
− Lượng chứa cáp (m)
− Tời chính                                           150
− Tời phụ                                             85
8. Tháp khoan
− Kiểu                                                chữ "Π"
− Chiều cao (m)                                11,0
− Khả năng chịu tải (kN)                              210
9. Vòi rồng
− Khả năng chịu tải (kN)                       240
− Đường kính ống nước (mm)             Φ200 hoặc Φ150
10. Khối ròng rọc

− Loại                                         4×4



                           http://www.ebook.edu.vn
− Khả năng chịu tải (kN)                     500

11. Kích thước (dài × rộng × cao)

− Khi làm việc (mm)                          6600 × 2400 × 11300

− Khi vận chuyển (mm)                  12000 × 2400 × 2565

12. Trọng tải (không tính dụng cụ và máy bơm (kg) 13.500




                        Hình 5.30. Máy khoan GPS−20HA.




                           http://www.ebook.edu.vn         MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.101
  8770
                                                                                                  17



                                                                                                   16


                  2475                                                                            15

                                         18


         20
                                          19
                         5                 6                7                             11            12
              8                      9        2420   13            10           14




              Nhìn mặt bằng máy



                             2

                             3



                             4


                  Hình 5.31. Tổng thể máy khoan cọc nhồi GPS15 (chưa dựng cột)

1. Động cơ điện; 2. Bộ truyền giảm tốc; 3. Hộp số; 4. Bộ truyền các đăng; 5. Các tay đòn điều khiển; 6. Bộ tời
chính; 7. Bộ truyền bánh răng hở; 8. Bộ tời phụ; 9. Hộp giảm tốc bánh răng trụ; 10. Mâm xoay; 11. Cụm bơm và
dẫn       động      thủy     lực;     12.      Khung       sàn      trên;     13.     Khung       đế    máy;
14. Hệ thống kích ren vít; 15. Giá chống chữ A; 16. Xi lanh thủy lực nâng hạ khung cột;
17. Khung cột dạng "Π"; 18. Khung sàn thao tác trên cao; 19. Các đế tỳ lên nền; 20. Cụm puly đỉnh cột.




                                    http://www.ebook.edu.vn
          2                                        3                   7                           8



                                                                                                         14
          1

                                                                                                       15




                                         4             6
                                                                                    16
                                         5



                                       16




                 19                                                 17                   18




                        Hình 5.32. Sơ đồ động máy khoan cọc nhồi GPS 15.
1. Động cơ điện; 2. Li hợp; 3. Hộp giảm tốc; 4. Điều khiển li hợp; 5. Điều khiển thay đổi tốc độ
(tay số); 6. Bộ đảo chiều; 7. Truyền động bánh răng hở; 8. Gối đỡ trục; 9. Tang tời chính; 10. Gối đỡ tang; 11.
Bộ giảm tốc hành tinh; 12. Tang tời phụ; 13. Bộ truyền bánh răng hở; 14. Điều khiển ly hợp ma sát; 15. Ly hợp
ma sát tời phụ; 16. Trục các đăng; 17. Hộp giảm tốc; 18. Bộ truyền bánh răng nón mâm xoay; 19. Cụm puly cố
định; 20. Cụm puli động; 21. Đầu trên vòi rồng.




                                    http://www.ebook.edu.vn                MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.103
                                                        −
5.7.3. Đặc tính và khái quát về sử dụng máy khoan QJ 250−1
1. Đặc tính kỹ thuật:
−   Đường kính lỗ khoan lớn nhất      Φ 2,5m
− Chiều sâu   khoan                            100 m
−   Dàn khoan ZJG 60; phụ tải         600 kN
+ 2 múp treo                                   2 × 600 kN
+ Độ cao nâng hữu hiệu                9m
−   Tời cho máy cấu 2 cái JKD 5,4
+ Lực kéo cáp đơn                              54 kN
+ Động cơ điện YZR 250 M1−8           30 kW
+ Trọng lượng 1 cái                            300 kg
−   Tời xe đỉnh dàn
+ Đ/c điện Y 160M−6                            7,5 kW
+ Cự ly dịch ngang                             1,5m
+ Trọng lượng                                  800 kg
+ Cự ly giữa hai bánh chạy: Trái − phải 3,3m. Trước sau 5m
−   Tổng trọng lượng                           19.000 kg
−   Kích thước phủ bì D × R × C       7,1 × 4,6 × 12(m)
2. Máy chính:
−   Mô men xoắn                                117,8 kN.m
−   Mâm xoay quanh 3 số               7,8 − 12,7 − 26 v/phút
−   Động cơ chính mác JSL 126−10                        95 kW
− Bơm    dầu bôi trơấcmcs YS−7124              0,37 kW
−   Trọng lượng                                13.550 kg
3. Bơm:
− Bơm    cát đá B200                           55 kW
−   Lưu lượng                                  400 m3/h
− Chiều cao     hút                   7,5 m
− Chiều cao     đẩy                   19,5 m
−   Trọng lượng                                4.500 kg


                          http://www.ebook.edu.vn
    4. Bơm bùn:
    −   2 cái mác 3PNL                                22 kW/cái
    −   Lưu lượng                                     108 m3/h
    − Chiều cao     đẩy                        21 m
    −   Trọng lượng 1 cái                             2.600 kg
    − Có    thể làm việc ở độ sâu đến          80 m
    5. Hệ đầu − cần khoan:
    Phần cơ bản khi lắp không thể thiếu được gồm có: đầu Kelly, đốt Kelly; đốt giữa, đốt
ngắn Φ273, đốt quá độ, đốt ngắn Φ325, đốt gia trọng. Nếu lắp cả 10T gia trọng thì phần này
nặng 14.010 kg và dài 11,38m.
     Khi lắp thêm bao nhiêu đốt tiêu chuẩn và dùng đầu khoan nào thì cộng thêm vào là có số
liệu đúng cho hệ khoan về kích thước và trọng lượng.


                    Tên gọi             Số lượng      Trọng lượng         Kích thước (mm)

        Đầu kelly                          1             850            950 × 950 × 1450

        Đốt kelly Φ273                     1             950            460 × 460 × 3700

        Đốt tiêu chuẩn Φ273                1             500            460 × 460 × 3000

        Đốt giữa Φ273                      1             450            460 × 460 × 1200

        Đốt ngắn Φ273                      1             360            460 × 460 × 750

        Đốt ngắn quá độ Φ273−325           1             300            460 × 460 × 750

        Đốt ngắn Φ325                      1             350            460 × 460 × 580

        Đốt lắp gia trọng Φ325             1             750            460 × 460 × 700

        Đầu khoan đất                      1             3.000          460 × 460 × 3000

        Đầu khoan đá                       1             4.500          2000 × 2000 × 12000

        Cặp gia trọng                      5            10.000          1200 × 1140 × 800


    Đầu khoan: Sử dụng với tuần hoàn vữa.
    Đầu khoan đất: Góc xiên của răng là 12o, dùng 4 lưỡi hợp kim hàn ghép đứng.
    Đầu khoan đá: 9 cụm dao lăn có góc 60o.



                                 http://www.ebook.edu.vn            MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.105
  5.8. MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ THI CÔNG VÀ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỌC
KHOAN NHỒI
    5.8.1. Sơ đồ công nghệ thi công cọc khoan nhồi có dùng dung dịch bentonit
    Để thi công được một cọc khoan nhồi, cần tiến hành các công việc theo sơ đồ sau:

  Tổ       Định               Dọn             Các công việc có dấu (+) là các
hợp          vị               mặt             việc phụ trợ hoặc chuẩn bị cho các
 (+)        máy               (+)             công đoạn chính.
 ống       (tim               bằng
vách       cọc)

   Hạ      Khoan       Làm         Dịch     Hạ        Đặt       Làm         Đo          Đổ
 (+)         lỗ        sạch        máy     lồng       ống       sạch         độ         bê
  ống                  (1)                  cốt        đổ       (2)         sâu        tông
 vách                  (+)                 thép       BT                    (+)



           Tuần        Đo                                                              Trộn,
Xử lí                                        Gia
  (+)      hoàn        độ                   công                                        cấp
 dung      dung       lắng                                                              BT
                                             cốt
                                                                                        (+)
 dịch      dịch                             thép
                                             (+)

    Nội dung cơ bản của các công đoạn chính được mô tả như sau:
    1. Định vị vị trí tim cọc:
      Cũng giống như khi đóng cọc, ở đây người ta cũng đặt máy kinh vĩ để xác định vị trí đặt
cọc, nhưng do số lượng của cọc nhồi tại một đài cọc thường là ít nên yêu cầu này được đòi
hỏi là cao hơn. Việc định vị được tiến hành trong thời gian dựng ống vách "Casing". Ở đây có
thể nhận thấy ống vách có tác dụng đầu tiên là đảm bảo cố định vị trí của cọc, trong quá trình
lấy đất ra khỏi lòng cọc cần khoan sẽ được đưa ra vào liên tục, nên tác dụng thứ hai của ống
vách là đảm bảo cho không bị sập thành ở phía trên và cũng như vậy cọc không bị lệch khỏi
vị trí. Mặt khác quá trình thi công trên công trường có nhiều thiết bị, ống vách nhô một phần
lên mặt đất được dùng để bảo vệ hố cọc đồng thời hỗ trợ thao tác cho các công đoạn tiếp theo.
    2. Hạ ống vách:
     Sau khi định vị xong vị trí của cọc thông qua ống vách, quá trình hạ ống vách được thực
hiện nhờ thiết bị rung, hoặc bàn xoay ép BV khi dùng máy khoan của hãng BAUER.
    Khi hạ ống vách của cọc đầu tiên, thời gian rung đến độ sâu 6m kéo dài khoảng 10 phút,
quá trình rung với thời gian dài ảnh hưởng toàn bộ các khu vực lân cận. Để khắc phục hiện
tượng trên, trước khi hạ ống vách người ta đào sẵn một hố tại vị trí hạ cọc với chiều sâu
khoảng 2,5 − 3m với mục đích bóc bỏ lớp cứng trên mặt nền, giảm thời gian rung của búa
rung. Sau khi thực hiện công đoạn trên thời gian rung còn khoảng 2−3 phút. Trong quá trình
hạ ống vách, việc kiểm tra độ thẳng đứng được thực hiện liên tục bằng cách điều chỉnh vị trí


                                 http://www.ebook.edu.vn
của búa rung thông qua cần cẩu. Ống vách được cắm đến độ sâu khi đỉnh của nó vẫn còn cao
hơn mặt đất 0,6 m.
    3. Khoan đất trong lòng ống vách:
    Quá trình này được thực hiện sau khi đặt xong ống vách tạm. Quá trình lấy đất ra khỏi
lòng ống được thực hiện bằng thiết bị khoan đặc biệt. Đầu khoan lấy đất có thể là loại guồng
xoắn để thực hiện cho lớp sét, và là loại thùng khoan cho đất cát. Điều đặc biệt của thiết bị là
cần khoan có dạng antena, có thể kéo dài cần đến độ sâu cần thiết. Thường cần gồm có ba ống
lồng nhau. Ống trong cùng gắn với đầu khoan, ống ngoài cùng gắn với bộ phận xoay.
     Trước khi khoan người ta phải điều chỉnh độ thẳng đứng của cần khoan và độ nằm ngang
của máy. Khi đã khoan qua chiều sâu của vách chống tạm, việc giữ thành hố được thực hiện
bằng vữa sét bentonit. Tốc độ khoan đạt từ 8−12m/giờ đối với đường kính cọc 1200mm.
Trong quá trình khoan dung dịch bentonit luôn luôn được đổ đầy vào lỗ khoan sau mỗi lần lấy
đất ra khỏi lòng hố khoan, bentonit lại được đổ vào trong để chiếm chỗ trống. Với phương
pháp này, chất lượng của bentonit bị giảm dần theo thời gian do các thành phần của đất bị
lắng đọng lại. Chiều sâu của hố khoan được xác định thông qua chiều dài của cần khoan.
    4. Hạ cốt thép:
     Công đoạn này được thực hiện sau khi đạt độ sâu lỗ khoan theo thiết kế. Lồng thép được
cấu tạo cho phần trên của cọc, người ta dùng các biện pháp móc treo và cố định lồng thép cho
đảm bảo đúng vị trí. Riêng đối với các cọc làm neo cho công tác thử cọc sau này cốt thép
được bố trí cho suốt chiều dài của cọc. trên các thanh cốt thép của lồng thép, người ta gắn các
miếng bêtông hình khuyên để tạo lớp bảo vệ cho cốt thép bên trong.
    5. Thổi rửa lòng hố khoan:
     Đây là một công đoạn quan trọng, trong quá trình khoan thì lượng cát, hạt mịn, cát bùn...
không thể vét sạch trong lòng hố khoan. Để đảm bảo tại phần dưới mũi cọc không tạo thành
một lớp bùn đất, người ta làm sạch bằng phương pháp thổi rửa. Ống rửa chính là ống đổ
bêtông được nối dài đưa đến tận đáy, đường kính ống khoảng 20−30 cm.
     Khí nén được thổi vào qua một ống nhỏ nằm bên trong ống rửa đến áp suất khoảng 7
kG/cm2, áp suất này được giữ liên tục. Khí nén đẩy bentonit theo ống về máy lọc cát. Với cấu
tạo kể trên ở đáy ống rửa sẽ tạo thành một áp lực hút đưa các vật liệu ở dưới đáy hố cọc nhồi
ra ngoài. Quá trình rửa lòng cọc được kết hợp với việc đưa bentonit mới vào liên tục. Việc
làm sạch lòng cọc được coi là kết thúc khi chiều sâu đáy hố khoan bằng chiều sâu cần khoan.
     Với mỗi công trình cụ thể, tùy thuộc vào mặt bằng thi công, điều kiện thi công trên bờ
hay dưới nước, số lượng lỗ khoan, công nghệ thổi rửa theo nguyên tắc tuần hoàn thuận hay
tuần hoàn nghịch − mà lập sơ đồ công nghệ cho công đoạn này đạt hiệu quả cao nhất. Ví dụ
khi thi công mố trụ ở công trình CĐ (Hà Nội) người ta đã thiết lập sơ đồ công nghệ thổi rửa
liên hoàn cho các lỗ khoan như sau:
     Mỗi lỗ khoan được thực hiện hai tuần hoàn thuận − nghịch dùng chung 4 lỗ tạo thành
một hình vuông sử dụng với 3 loại tính năng: Lỗ khoan, lỗ lắng và lỗ chứa (tại đây dung dịch
đạt các chỉ tiêu kỹ thuật để bơm hoặc tự chảy về lỗ khoan). Riêng tuần hoàn nghịch có thêm



                               http://www.ebook.edu.vn           MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.107
bể tiêu năng ≥ 6m3 (dùng ống vách Φ2m để gia công) − lưu lượng tuần hoàn 400 m3/h. Công
việc này được mô tả theo hình dưới đây:

     Khoan trên bờ                                           Khoan dưới nước
            123                                                       Lỗ khoan   Lỗ lắng   Lỗ chứa




                         hoàn
          ++++                                   1       2        3
          ++++
          ++++                                                                     2
                                                 4       5                 1               5


                            Tuần
 lắng    lắng   chứa



                         thuận
                                                                                   4

                         Tuần hoàn nghịch

     Bể khuấy                                        2                                 2
                                             1                5             bể
                                                                       1                       5
                                                     4
                                                                                       4




    6. Đổ bê tông:
    Ống đổ bêtông được đổ khoảng 20 lít mùn cưa và 10 lít nước vào phễu để tạo nút.
Bêtông đưa vào phải có độ sụt lớn hơn 16 cm. Cường độ yêu cầu của bêtông là 300
kG/cm2. Bêtông được đổ liên tục, thời gian yêu cầu không quá 2 giờ, ống dẫn bêtông luôn
chìm trong bêtông khoảng 1,0−1,1m vì vậy bêtông cần phải có độ linh động rất lớn để
phần bêtông rơi từ phễu có thể gây ra một áp lực đẩy được cột bêtông kể trên. Lúc này
lượng bêtông đầu tiên sẽ được đẩy dần lên trên và để phá bỏ sau này. Trong quá trình đổ
bêtông, bentonit sẽ trào ra khỏi lòng cọc được thu hồi để sử dụng lại. Ống đổ bêtông được
tháo dần ra với điều kiện phần ống đổ ngập trong bêtông giữ cho bêtông mới luôn nằm
trong lòng phần bêtông đã đổ trước.
    7. Rút ống vách:
    Sau khi kết thúc công việc đổ bêtông các ống được rút lên ngược với khi hạ ống.
    Tiếp theo là kiểm tra chất lượng cọc bằng việc thử tĩnh và thử động.

    5.8.2. Kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi [9, 12, 14]
     Kiểm tra chất lượng cọc bao gồm thử tĩnh và thử động nhằm xác định khả năng chịu lực
của cọc, xác định độ lún của cọc xem có nằm trong giới hạn cho phép hay không. Không cần
thiết phải thử toàn bộ số cọc, mà chỉ cần lựa chọn và thử khoảng (1−2%) số cọc được thi
công. Tuy nhiên số cọc thử tĩnh ít nhất bằng 2 cọc, số cọc thử động lớn hơn hoặc bằng 5 cọc.


                                            http://www.ebook.edu.vn
     Thử tĩnh có ba phương pháp gia tải: bằng nước, bằng đối trọng và bằng kích thủy lực.
Các tải này được chất lên cọc (sau khi đã "đóng" cọc đến độ sâu quy định, tiếp theo xác định
độ lớn và từ đó suy ra tải trọng tĩnh giới hạn của cọc. Khi gia tải phải tăng lực dần từng cấp,
mỗi cấp tăng bằng 0,1 Pgh (Pgh − tải trọng giới hạn do thiết kế dự kiến). Trong một thời gian
nhất định (ở mỗi cấp tăng tải lấy khoảng thời gan 30 phút với đất cát, 60 phút với đất sét) độ
lún không lớn hơn 0,1 mm, chuyển vị phải có độ chính xác đến 0,1 mm.
    Thử động gồm một số phương pháp sau:
     − Phương pháp rung: phương pháp này được phát triển tại trung tâm thực nghiệm các
nghiên cứu về nhà cửa và công trình của Pháp. Cọc thí nghiệm được rung cưỡng bức với biên
độ không đổi trong khi tần số được thay đổi. Trong quá trình thí nghiệm vận tốc chuyển dịch
của đầu cọc được theo dõi bằng các đầu đo chuyên dụng. Khuyết tật trên thân cọc như giảm
yếu tiết diện, thay đổi về chất lượng bêtông đều có ảnh hưởng đến đặc tính động lực học của
cọc, trong đó chủ yếu là tần số cộng hưởng. Mức độ ảnh hưởng của các khuyết tật nói trên
cho phép đánh giá độ lớn của khuyết tật. Độ sâu khảo sát đạt đến 20−30 lần đường kính cọc.
Phương pháp thí nghiệm này khá phức tạp, đòi hỏi người phân tích kết quả có trình độ cao.
     − Phương pháp đo sóng ứng suất: cơ sở của phương pháp này là lý thuyết truyền ứng suất
trong thanh đàn hồi. Sóng được tạo ra bằng cách dùng búa đóng vào đầu cọc. Sóng ứng suất
truyền từ đỉnh cọc xuống phía dưới với tốc độ phụ thuộc vào chất lượng bêtông cọc. Khi gặp
thay đổi kháng trở cơ học, một phần sóng ứng suất được phản hồi trở lại đầu cọc. Cường độ
và dạng của sóng phản hồi phụ thuộc vào bản chất và mức độ thay đổi của kháng trở cơ học.
Phương pháp thí nghiệm này có hai dạng chủ yếu: phương pháp biến dạng nhỏ và phương
pháp biến dạng lớn, trong đó phương pháp biến dạng nhỏ được sử dụng nhiều hơn trong việc
kiểm tra chất lượng cọc.
     Phương pháp biến dạng nhỏ: các thiết bị thí nghiệm do công ty Pile Dianmics (Mỹ)
và công ty TNO−IBBC (Hà Lan) chế tạo gồm có: búa tạo chấn động, đầu đo gia tốc của
đầu cọc; các bộ phận ghi và phân tích kết quả; trong quá trình thí nghiệm, đầu đo gia tốc
được gắn vào đầu cọc, sau đó người ta dùng búa nhỏ đập vào đầu cọc tạo sóng ứng suất.
Kết quả đo phân tích bằng các phần mềm đã được thương mại hóa CAPWAPC của Pile
Dinanmics hoặc TNO−WAVE của TNO−IBBC. Các chương trình này làm việc theo
nguyên tắc điều chỉnh các thông số cơ học của cọc và đất nền xung quanh sao cho biểu đồ
sóng ứng suất xác định theo tính toán trùng hợp với biểu đồ sóng đo được trong thí
nghiệm. Công tác thí nghiệm tại hiện trường khá nhanh, khoảng 20 phút/cọc. Trong giai
đoạn hiện nay phương pháp biến dạng nhỏ là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất do
việc thực hiện thí nghiệm đơn giản, thời gian thực hiện nhanh và giá thành thực hiện thí
nghiệm thấp. Trong nhiều trường hợp người ta thực hiện kiểm tra tất cả các cây cọc của
công trình bằng phương pháp này. Hạn chế của phương pháp này là độ sâu kiểm tra hạn
chế trong khoảng 30 lần đường kính thân cọc. Một hạn chế nữa là do xung chấn động nhỏ
nên khi gặp khuyết tật có mức độ lớn, sóng bị giảm yếu nhiều nên ít có khả năng phát hiện
những khuyết tật ở độ sâu lớn.


                               http://www.ebook.edu.vn          MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.109
     Phương pháp biến dạng lớn: trong thí nghiệm theo phương pháp biến dạng lớn, xung
chấn động được tạo bởi búa có chấn động lớn. Đối với cọc khoan nhồi có đường kính lớn,
trọng lượng búa có thể lên đến 15 tấn. Trong quá trình thí nghiệm sóng gia tốc và sóng
biến dạng được ghi lại trong mỗi nhát búa. Mỗi thí nghiệm chỉ cần đóng 2−3 nhát búa là
đủ. Yêu cầu quan trọng nhất phải đạt trong thí nghiệm hiện trường là búa phải đủ nặng để
cọc đạt chuyển dịch cần thiết để huy động toàn bộ khả năng chịu tải của đất nền. Kết quả
đo sóng được xử lý bằng các chương trình máy tính CAPWAPC hoặc TNO−WAVE, trong
đó sóng gia tốc được sử dụng làm đầu vào để tính toán sóng biến dạng. Các thông số về
cọc và đất nền được hiệu chỉnh dần cho tới khi biểu đồ sóng tính toán của sóng biến dạng
phù hợp với kết quả được đo. Kết quả phân tích sóng ứng suất cho phép dự tính biểu đồ
nén tĩnh cây cọc, phát triển và đánh giá mức độ hư hỏng của cọc. Do năng lượng sử dụng
trong thí nghiệm rất lớn thí nghiệm này có thể phát hiện khuyết tật của cọc ở độ sâu không
hạn chế. Nhược điểm của phương pháp này là thiết bị đóng cọc rất nặng và cồng kềnh, chi
phí thực hiện thí nghiệm cao hơn so với phương pháp biến dạng nhỏ. Hiện nay kích thước
của thiết bị đo sóng đã được giảm đến mức tối thiểu, tương đương với máy tính xách tay.

    Dưới đây là một số sơ đồ nguyên lý các thiết bị kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi được
dùng phổ biến trên thế giới.

    1. Thiết bị kiểm tra bằng tiếng vọng:




                       Hình 5.33. Nguyên lí kiểm tra bằng tiếng vọng

     Thiết bị kiểu này chỉ thích ứng khi quy luật phân phối sự lan truyền và phản xạ sóng
trong môi trường đồng nhất.
    Cách thực hiện theo phương pháp dùng tiếng vọng:
    − Phát một chấn động vào đầu cọc (đầu phát).
    − Thu nhận tín hiệu sau khi phản xạ (đầu thu).
    − Đo thời gian do sóng phát ra với vận tốc lan truyền.



                              http://www.ebook.edu.vn
     Quan hệ giữa chiều sâu h của cọc hoặc từ điểm phát tới vị trí khuyết tật trong cọc (khi đổ
bê tông), với với vận và thời gian truyền sóng (V, T) − trên khoảng cách giữa đầu phát và đầu
thu − được cho bởi quan hệ:
                           1
                       h = 2 V.T

     Tốc độ V đo trên mẫu do khoan lấy lõi kiểm tra hay là mẫu viên trụ được chế tạo đồng
nhất từ trước: Khi đó, trên thiết bị hiện sóng xuất hiện các sóng có dạng sau:




                                                                           Phân
                                                                           tích
                                                                           kết
                                                                           quả


                                                          Đồ   thị       tổng
             Sóng      truyền Sóng phản xạ                cộng
              ới
                                                          trênmáy        hiện
           Hình 5.34: Các dạng sóng trên màn hình thiết bị kiểm tra bằng tiếng vọng.
     Việc xử lý kết quả đo cần được tiến hành theo các quy định phù hợp với các tiêu chuẩn
và thiết bị tương ứng.
    2. Thiết bị kiểm tra bằng siêu âm:
    Sơ đồ nguyên lý thiết bị đo bằng siêu âm:




                        Hình 5.35. Cấu trúc thiết bị đo bằng siêu âm.

    − Phát một chấn động siêu âm trong một ống nhựa đầy nước đặt trong thân cọc.

                               http://www.ebook.edu.vn          MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.111
       − Đầu thu đặt cùng mức trong một ống khác cũng chứa đầy nước, được bố trí trong thân
cọc.
       − Đo thời gian hành trình và biểu đồ dao động thu được.




               Hình 5.36. Vùng ảnh hưởng của kiểm tra bằng siêu âm truyền qua
     Dao động được lặp lại trong một tần số cao ở mức đủ xích lại nhau để ghi các trị số đo
rút ra, xem xét kĩ liên tục trên suốt chiều dài cọc.
     Tuy nhiên về tổng thể phương pháp đo chỉ khảo sát phần lõi cọc bao quanh các ống để
sẵn, bởi vậy nó bỏ qua các khuyết tật ở thành biên cọc (ví dụ bê tông bao cốt thép rất xấu...)
khi đổ bê tông không cẩn thận.
       Kết quả đo cho dưới dạng biểu đồ gồm 2 đường cong của hàm chiều sâu cọc:
       − Đường cong thời gian truyền sóng
       − Đường cong thay đổi biên độ của sóng thu lại
     Mỗi một dị thường được thể hiện đặc trưng bằng 1 sự giảm đột ngột của biên độ và sự
gia tăng thời gian hành trình.




                                http://www.ebook.edu.vn
                                           Hình 5.37. Xử lí các kết quả




                                    Hình 5.38. Máy khoan dùng trục khoan xoắn
                                    ruột gà thi công cọc khoan nhồi theo công
                                    nghệ đúc khô.

                                .




                           CHƯƠNG 6
                  BÚA ĐÓNG CỌC THỦY LỰC


6.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BÚA THỦY LỰC

6.1.1. Đặc điểm


                   http://www.ebook.edu.vn        MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.113
     Búa đóng cọc bằng phương pháp thủy lực làm việc dưới tác dụng của áp suất chất lỏng
công tác có trị số lớn từ 10 ÷ 16Mpa (≈ 100 − 160 kG/cm2). Nó có thể đóng các loại cọc bê
tông cốt thép, cọc ván thép... trên nhiều loại nền.
     Búa đóng cọc thủy lực có thiết bị nén để tạo ra áp suất cho chất lỏng công tác; vì thế nó
không gây ô nhiễm môi trường xung quanh; dễ khởi động ngay cả khi làm việc trên nền đất
yếu; đặc biệt nó có thể làm việc trong môi trường dưới nước.
    6.1.2. Phân loại
     Các búa thủy lực chia thành hai loại búa đơn động và búa
song động.
     a) Ở loại búa đơn động, chất lỏng công tác chỉ làm nhiệm vụ nâng đầu búa lên cao, còn
quá trình búa đi xuống là rơi tự do.
     b) Ở loại búa song động, chất lỏng công tác vừa làm nhiệm vụ nâng quả búa lên cao, lại
vừa đẩy cho búa rơi xuống có gia tốc.
    6.1.3. Nguyên lí hoạt động của quả búa song động
    6.1.3.1. Quả búa song động do Liên Xô (cũ) chế tạo
Sơ đồ nguyên lý làm việc của quả búa thủy lực song động theo kết cấu của Viện nghiên cứu
máy xây dựng và máy làm đường (Liên Xô cũ) cho trên hình 6.1. Ở đây piston 6 của xylanh
thủy lực (XLTL) được nối với đầu búa 3, trong hành trình nâng đầu búa (hình 6.1.a) dầu cao
áp từ bơm qua van phân phối 8 đi vào khoang dưới của XLTL đẩy piston của XLTL đi lên,
đồng thời nạp vào ắc quy thủy lực 9, còn dầu thấp áp từ khoang trên của XLTL chảy thẳng về
két. Khi piston chuyển động gần đến điểm chết trên làm đóng đường dầu hồi (hình 6.1.b), áp
suất dầu trong khoang trên XLTL tăng, khi áp suất này đủ lớn thắng được lực cản của lò so
đẩy cần của van phân phối 8 dịch chuyển xuống dưới sẽ làm chuyển chế độ cấp dầu cho
XLTL (từ chế độ nâng sang hạ piston). Piston 6 chuyển động chậm dần đến điểm chết trên,
lúc này phần dầu còn lại của khoang trên XLTL được nạp vào ắc quy thủy lực (hình 6.1.c).
Đến            điểm          chết           trên          piston          dừng            lại
và khi van phân phối 8 dịch chuyển hoàn toàn sang vị trí cấp dầu hạ pittông thì pittông bắt
đầu dịch chuyển xuống dưới với tốc độ tăng dần. Do tốc độ dịch chuyển piston lớn, áp lực
dầu trong đường ống giảm và ắc quy thủy lực giải phóng năng lượng. Trước khi đầu búa va
vào đầu cọc, piston dịch chuyển xuống dưới cửa, mà qua cửa đó có một lượng nhỏ dầu chảy
về đường dầu hồi làm cho áp lực dầu phía trên van phân phối giảm, dưới tác dụng của lò so
con trượt của van phân phối 8 dịch chuyển lên vị trí tương ứng với chu kỳ hạ piston, lúc này
đầu búa va đập vào đầu cọc (hình 6.1.d). Tóm lại van phân phối làm việc hoàn toàn tự động
không cần phải điều khiển từ bên ngoài. Quả búa thủy lực song động theo kết cấu trên được
sử dụng rộng rãi không chỉ trong thi công cọc mà còn nhiều lĩnh vực khác: cầy xới, phá các
lớp bề mặt chai cứng, phá mặt đường...




                              http://www.ebook.edu.vn
               a)                         b)                               c)                                     d)

                      Hình 6.1: Sơ đồ làm việc của quả búa thủy lực song động
                1. Đệm; 2. Thân quả búa; 3. Đầu búa; 4. Cần nối; 5. Khoang dầu dưới; 6. Piston;
                        7. Van ngược; 8. Con trượt van phân phối; 9. Ắc quy thủy lực;
                            10. Cần piston ắc quy thủy lực; 11. Giảm chấn thủy lực.

   6.1.3.2. Quả búa NH do Trung
Quốc và Nhật hợp tác chế tạo                                      ¾c quy thuû lùc                            ¾c quy thuû lùc

     Quả búa NH có sơ đồ nguyên
lý làm việc được thể hiện rõ trên
hình 6.2 với các cụm chi tiết chính                         van
                                                            më
                                                                                                       van
                                                                                                      ®ãng
như: đầu búa, van, ắc quy thủy lực,




                                                                                             XLTL
xi lanh thủy lực, bơm và két dầu.                           van            van                                        van
                                                            më            ®ãng                                        më
Các van đóng mở cũng làm việc tự
động tương tự như hệ van tự động
được trình bày ở mục 6.1.3.1.

                                                  §Çu bóa          B¬m KÐt dÇu             §Çu bóa            B¬m KÐt dÇu
Hình 6.2. Sơ đồ nguyên lý làm việc
của búa NH.
                                        a) Quá trình đi lên của búa, b) Quá trình đi xuống của búa.
    Đặc tính kỹ thuật và kích thước cơ bản của quả búa NH được trình bày ở bảng 6.1 cho 5
cỡ búa điển hình.

     Bảng 6.1. Quả búa thủy lực song động NH do Trung Quốc và Nhật chế tạo

                                                                            Loại quả búa
           Đặc tính kỹ thuật
                                          NH−20             NH−40                NH−70         NH−100                NH−150B
 Khối lượng đầu búa                        2000              4000                   7000            10000               15000
 Hành trình lớn nhất của piston (m)         1,6              1,52                   1,28            1,44                    1,6
 Năng lượng xung kích (kgm)                3200              6080                   8960            14400               24000
 Số lần đóng trong 01 phút                28−90             28−80                25−70              20−56               20−52


                                      http://www.ebook.edu.vn                          MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.115
 Kích thước cọc:
   − Cọc BTCT                          Φ200−350      Φ300−450     Φ300−600    Φ400−800
   − Cọc thép                          Φ300−400      Φ300−600     Φ300−800    Φ400−1500   Φ1500−2000
 Khối lượng quả búa (kg)                 5400          9800           14300     22500       33500
 Kích thước dẫn hướng: (mm)
   − Đường kính:                          70            70             70       101,6        101,6
   − Khoảng cách giữa 02 dẫn              330          330             330       600         600
     hướng
 Trạm nguồn                            NHP110                 NHP150           NHP160      NHP320
 − Động cơ Diezel:
          + Công suất (cv)                110                  144               144         320
          + Tốc độ quay (vòng/ph)        2000                  1800             2000         2000
 − Bơm thủy lực:
   + Áp suất (kg/cm2)                     185                  210               210         300
   + Lưu lượng l/phút                     130                  218               242         413
 − Kích thước bao LXBXH (m)           3,06X1,1X1,7     3,57X1,742X2,224                   4,2X2,1X2,3
 − Khối lượng (kg)                       2400                  4300                          6400


       6.2. LÝ THUYẾT CHUNG VỀ BÚA THỦY LỰC

    Khi nghiên cứu búa đóng cọc thủy lực (BĐCTL) ta thấy rằng có rất nhiều tham số ảnh
hưởng đến quá trình chuyển động của quả búa, ta không thể đưa ra các biểu thức chung cho
mọi trường hợp để đồng thời xét đến tất cả các tham số này vì chúng phụ thuộc vào nhau rất
phức tạp.
       Tùy theo kết cấu và cách bố trí đầu búa trên giá và cọc, ta có thể đưa ra các phương án
sau:
     − Nếu xi lanh không liên kết với đầu cọc thì có thể bỏ qua sự có mặt của các tham số về
cọc và nền. Vì tác dụng lên cọc của đầu búa chỉ xảy ra ở thời điểm cuối của quá trình rơi.
     − Nếu xét đến ảnh hưởng của độ cứng giá búa thì độ cứng này có ảnh hưởng đến chuyển
vị của khối lượng va đập phía trên.
     − Nếu xi lanh nâng búa được đặt trên đầu cọc thì các tham số của cọc và nền nhất định
phải tính đến.
    Vì vậy với BĐCTL đơn khi xét phần cơ bản của chu kỳ làm việc để xác định tham số dẫn
động (nâng khối lượng va đập), ta cần xét hai giai đoạn tính toán cơ bản là:
    Thứ nhất: để nâng khối lượng va đập với tính toán có thể của giá búa (không xét tới ảnh
hưởng của nền và cọc).


                                    http://www.ebook.edu.vn
     Thứ hai: để nâng quả búa khi có xét đến các tham số ảnh hưởng của cọc và nền (khi đặt
xi lanh nâng búa lên đầu cọc (hình 6.3.), việc nghiên cứu BĐCTL được phân tích qua nhiều
sơ đồ thủy lực từ đơn giản đến phức tạp; từ việc xét các quan hệ tuyến tính đến các quan hệ
phi tuyến và được giải trên máy tính                             F               Pd
tương tự và máy tính số để đạt được              m1              m2              Fo , xo
kết quả tính toán ngày càng chính xác.                             x1
     Nói chung khi xét đầy đủ sự ảnh                            Px
hưởng của các tham số (cọc, nền, hệ                                                   Q
thủy lực, giá búa) thì bài toán sẽ rất
                                                          m3       x2
phức tạp. Ví dụ sơ đồ tính toán ở hình
                                             x2
6.3, khi đó để mô tả chuyển động của
quả búa có khối lượng m1 ta cần xét hệ          Hình 6.3. Sơ đồ tính toán búa
                                                        Cn
3 phương trình vi phân, với các tham đóng cọc thuỷ lực tác dụng đơn
số: m3 − khối lượng cọc, Cn − độ cứng khi chuyển động đi lên, có xét
của giá búa, Px − áp suất dầu trong xi đeens độ cứng của giá búa, đặc
lanh; F − tiết diện pít tông, Pa − áp suất trưng của nền và búa                đặt trên
dầu trong bình tích áp, Fo và Xo tiết diện và chuyển dịch của dầu trong bình, Q − Lưu lượng
của bơm.

     Điều kiện để nâng được quả búa lên là phải có áp lực dầu thủy lực nâng P đạt giá trị: P ≥
mg
                                                                     (6.1)
F
   (Thực ra "m" không hoàn toàn tỳ lên XLTL mà còn tỳ lên giá búa nhưng P vẫn phải ≥
mg
F ).
     Nếu như không tính đến chuyển vị đàn hồi của giá búa mà các phần tử (m, XLTL...) tựa
lên nó (với giá trị đủ lớn) và coi rằng thời gian nâng m đến chiều cao nâng, áp lực động do
phản lực thủy lực và lực ma sát là các đại lượng bậc hai và có thể bỏ qua chúng... thì tất cả các
tính toán dẫn đến việc phân tích các tham số đều dựa theo các công thức cơ bản sau:
     + Chiều cao nâng
                    A
               h=       với A là thế năng của quả búa                               (6.2)
                    mg
                             hF
     + Thời gian nâng tn =                                                          (6.3)
                             Q
                               mg
     + Diện tích xi lanh F =                                                        (6.4)
                               P
                                     2h
     + Thời gian rơi của m: tr =                                                    (6.5)
                                      g
     Khoảng thời gian chu kỳ đập búa: tcK = tn + tr



                                  http://www.ebook.edu.vn         MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.117
                                                 2A
    Vận tốc của m tại thời điểm va đập: v =                                     (6.6)
                                                  m
                                                 1       1
    Số hành trình trong 1 đơn vị thời gian: n = t =                             (6.7)
                                                 ck hF            2h
                                                    Qo +           g
    − Để tính toán chính xác cho từng sơ đồ thủy lực dẫn động BTL cần xét đến hệ số β đặc
trưng cho từng hệ thống thủy lực cụ thể. Giá trị của β phụ thuộc vào:
    Sự truyền dẫn dòng dầu thủy lực và áp lực của nó.
     Đặc trưng động học của bơm, riêng với bơm thủy lực hiện đại thì vì độ giảm hiệu suất
thể tích của nó ≤ 4−6% nên sự ảnh hưởng đến các thông số tính toán là không lớn.
    Sau đây ta xét sự chuyển động của quả búa ở hai hành trình:
    − Khi quả búa đi lên trên.
    − Khi quả búa đi xuống dưới, và giới hạn chỉ xét cho loại búa đơn động.

   6.3. BÀI TOÁN CHUYỂN ĐỘNG CỦA QUẢ BÚA THỦY LỰC KIỂU ĐƠN ĐỘNG
KHI ĐI LÊN

     Phương trình chuyển động của quả búa khi đi lên được xác lập từ sơ đồ mô tả trạng thái
cân bằng của quả búa theo hình 6.4.
    Phương trình chung có dạng
                         ..
                      m x = Px . F − R − mg                                      (6.8)
    Trong đó: Px là áp suất dầu có giá trị phụ thuộc vị trí quả búa theo thời gian.

     R - Tổng các lực cản do ma sát khi chuyển
động (tại các liên kết trượt) và ảnh hưởng của                              .
dòng chất lỏng.                                      x                      x
     Trong phương trình (6.8): áp lực Px phụ
thuộc sự thay đổi thể tích chất lỏng trong xi
lanh theo mức chuyển dịch của m lên trên, nó
là thông số cơ bản ảnh hưởng đến đặc trưng                                               R
của sự thay đổi vận tốc dx/dt và gia tốc d2x/dt2
                                                             ..
                                 ΔV                        mx
và có thể biểu diễn ở dạng px =      .E
                                  Vo                                            Px.F
                                                                       mg
     Trong đó: ΔV − là tổng các thay đổi thể
tích chất lỏng trong hệ thống xi lanh do sự biến
dạng của ống dẫn của các xi lanh và của chính
chất lỏng.                                       Hình 6.4. Sơ đồ bài toán khi
     Vo − Dung tích có ban đầu của chất lỏng       quả búa đơn động đi lên.
trong xi lanh (Vx) và ở trong các ống dẫn VT,
tức là Vo = Vx + VT).
     Tương ứng với lúc bắt đầu chuyển động của m.

                                 http://www.ebook.edu.vn
    E − Môđuyn đàn hồi quy dẫn của hệ thống. Từ tính toán đường kính và chiều dày thành
ống dẫn xi lanh, tính ra E của hệ thống thủy lực này như sau:
                                        1
                      E =                                                           (6.9)
                             1  ⎛ n d      d      ⎞ 1
                               +⎜  ∑   Ti
                                          + x     ⎟.
                            Ed  ⎜ δ Ti     δx     ⎟ EM
                                ⎝ i =0            ⎠
     Trong đó: Ed − Môđuyn đàn hồi của chất lỏng (N/m2);
     EM − Môđuyn đàn hồi của vật liệu các ống dẫn thủy lực và xilanh (N/m2);
     dTi, dx − Đường kính các ống dẫn và xilanh (m);
     δTi, δx − Chiều dày thành các ống và xi lanh (m).
     Nếu ta gọi β là hệ số qui đổi (độ) biến dạng của hệ thống thủy lực và đặt
β = 1/E.
     βd là hệ số đàn hồi của chất lỏng và đặt: βd = 1/Eđ

                                         1                 1
    Thì biểu thức (6.9) có thể viết là     =
                                         β           ⎛ d
                                                      n
                                                               d    ⎞ 1
                                               β d + ⎜ ∑ Ti + x
                                                     ⎜ δ
                                                                    ⎟.
                                                                    ⎟ E
                                                     ⎝ i =0 Ti δx   ⎠   M

     Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng: Hệ số đàn hồi của chất lỏng là đại lượng thay đổi phụ
thuộc vào áp suất chất lỏng. Nó thay đổi lớn nhất khi áp suất chất lỏng ở 3MPa. Sự phụ thuộc
phi tuyến của hệ số này theo áp suất chất lỏng chỉ đến một giới hạn nào đó, và "cuối cùng" có
thể biểu diễn ở dạng tuyến tính (hình 6.5):
                                                       βd
                         1
     βd = βo(1− α .px) =    (1 − α.px);                     p1
                         Eo

    Trong đó: βo và Eo là giá trị ban đầu tương                          βd = βo(1 − αpx)
ứng của hệ số đàn hồi và modul thể tích đàn hồi
của chất lỏng.
                                                                                βo                  =
     α: Hệ số tính đến sự thay đổi độ co dãn của
                                                                                0,6.10−9M2/N
                                                                                   p2
chất lỏng, phụ thuộc vào sự thay đổi áp suất,
(l/pa).
    Kết quả thực nghiệm cho thấy: Khi áp suất                       0,3                     Px
dầu thay đổi từ px = 0,2 ÷ 3 Mpa      thì hệ số                        3,0                  (MPa)
co        dãn          chất      lỏng        là:          Hình 6.5. Hệ số đàn hồi của
       −9
β =2.10 (1−0,03px).                                       chất lỏng thay đổi theo áp
    Còn khi px > 3 Mpa thì β = 0,6.10−9 M2/N                     suất của nó.

       * Xét giá trị tổng các thay đổi thể tích chất lỏng ΔV0 trong hệ thống thủy lực ΔVo phụ
thuộc vào:
    1. Sự thay đổi thể tích khi chuyển dịch pittông: ΔV1 = F.x


                               http://www.ebook.edu.vn              MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.119
   2. Sự thay đổi thể tích phụ                        thuộc   tính    chất đàn   hồi của     chất    lỏng
ΔV2 = Δp.Vo.β = Δp . Vo.βo(1 − αpx).
     3. Sự thay đổi thể tích do biến dạng đàn hồi hướng kính của xi lanh và ống dẫn (bỏ qua
biến dạng hướng trục vì rất nhỏ so với hướng kính).
              ΔV3 = 2/EM(σx . Vx + σT . VT);
     Trong đó: σx, σT là ứng suất (hướng kính và tiếp tuyến) quy đổi tương ứng trong thành
vỏ xi lanh và các ống dẫn.
     Bởi vì sau một khoảng thời gian xác định thì bơm truyền vào hệ thống một lượng chất
lỏng (Qo × t), làm cho độ nén đàn hồi của nó xuất hiện, đồng thời điền đầy dung tích phụ được
tạo ra do biến dạng của xi lanh và các đường ống dẫn.
    Vì vậy cần một lượng chất lỏng là:
                            ΔV = ΔVo − ΔV1 = Qot − F.x = ΔV2 + ΔV3 ;
    Khi này áp lực trong hệ thống sẽ thay đổi theo quy luật:
                                   Qot − F.x
                            Px =      Vo     .E                                            (6.10)

     Đối với chu kỳ gia tốc của quả búa khi đi lên, nếu Px < 3MPa thì phương trình (6.10) có
thể biểu diễn theo theo (6.11).
                        Q o .t − F.x                          1
               Px =                                                                        (6.11)
                              Vo                            ⎛ n d    d    ⎞ 1
                                         β o − β o .α .Px + ⎜ ∑ Ti + x
                                                            ⎜             ⎟
                                                                          ⎟E
                                                            ⎝ i =1 δ δx   ⎠ M
      Từ phương trình (6.8) thay vào (6.11) có phương trình chuyển động của đầu búa
đơn khi đi lên
                   d 2x         Q o .t − F.x                      1
               m            =                                                     − R − mg
                   dt   2
                                      Vo                      ⎛ n d    d ⎞ 1
                                               β o − β oαPx + ⎜ ∑ Ti + x ⎟
                                                              ⎜
                                                              ⎝ i =1 δ δx ⎟ EM
                                                                          ⎠
                                                                                            (6.12)
                                          ..      .
    Có thể mô tả các đại lượng x, x và x theo hình 6.6




                                      http://www.ebook.edu.vn
          2
         dx    dx
          2    dt            X
         dt
        M/C 2 M/C
                             M
                                             2
                                                                                    Hình 6.6. Sự thay đổi về
          12                                dx
                                             d2
                                                                x                   chuyển vị, vận tốc và gia
                                              t
                                                                                    tốc của khối va đập trong
        3.14
                1.00 0.522                            dx                            búa thủy lực đơn khi đi lên
                                                      dt                            (xét cho một quả búa có các
                0.522 0.25
                                                                                    tham số cụ thể).
         -9.7      o     o                                                   (s)
                                 0.2   0.4 0.6 0.8 1.0     1.2 1.4 1.6   t



   6.4. bài toán chuyển động xuống dưới của QUẢ BÚA ĐÓNG CỌC THỦY LỰC
KIỂU ĐƠN ĐỘNG
     Sự chuyển động xuống dưới của quả búa được bắt đầu vào thời điểm mở van xung. Khi
chuyển động xuống dưới, pittông sẽ ép chất lỏng từ khoang làm việc của xi lanh qua van xung
về đường hồi. Lượng chất lỏng này được tính theo biểu thức sau:
                                dx1
                       Qi = F . dt                                            (6.13)
     Với x1 là tốc độ chuyển dịch của quả búa
     − Nếu đường hồi dầu ngắn và ống dẫn có đường kính lớn thì lực cản của dòng chất lỏng
không đáng kể so với tổn hao thủy lực và ma sát trong hệ van. Do đó có thể bỏ qua lực cản
của dòng chất lỏng trong đường hồi dầu, nghĩa là có thể coi áp lực Pc = 0. Lúc đó lưu lượng
chất lỏng khi mở van ở vị trí (đã cho) là:
                             Q c = k . f . px                                                    (6.14)
    Trong đó: k − Hệ số lưu lượng chất lỏng;
               f − Diện tích lưu thông của vòi từ phía ống hồi dầu;
              Px − Áp lực chất lỏng trong xi lanh thủy lực.
    Từ (6.14) và (6.13), ta có:
                                                                    .
                                                   Q2
                                                    c       F2(x1)2
                                         px =              = 22
                                                  k 2f 2     kf

    − Nếu đường ống dẫn dầu có chiều dài lớn thì áp lực đặt trên đường ống sẽ là:
                                                      l (α .x 1 )2
                                                            &
                                          p 0 = γ .λ . .
                                                      d    2g
    Trong đó: γ − Khối lượng riêng của chất lỏng
                    λ − Hệ số lực cản được chọn với sự tính toán chế độ chảy rối của
                     dòng chất lỏng như là một đại lượng cơ bản cho quá trình chuyển
                     tiếp
                    l, d − Chiều dài và đường kính ống dẫn
                    α = 4F/πd2: Hệ số xét đến tỉ số giữa diện tích xi lanh và đường ống

                                           http://www.ebook.edu.vn                 MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.121
                                  l α2
    Ta ký hiệu:       γ.λ .        .   =q                                              (6.15)
                                  d 2g
                                      .
    Khi đó            po = q( x 1)2                                                    (6.16)
    Trong trường hợp tổng quát, lưu lượng chất lỏng qua van xung là:
                      Q c = k.f. p x − p 0                                             (6.17)
    Từ (6.13), (6.16) và (6.17) ta có
                         .                               .
                      F( x 1) = k . f .        px − q.(x1)2                   (6.18)
                             .                            .
    Biến đổi          F2( x 1)2 = k2 . f2 . [px − q.( x 1)2]
    Rút ra
                              2
                           ⎛ F      ⎞ .
                      px = ⎜ 2 2 + q⎟ ( x 1)2
                           ⎝k f     ⎠
    Mô hình bài toán khi quả búa đi xuống được mô tả trên hình 6.7. Khi đó phương trình vi
phân mô tả quá trình đi xuống của quả búa là:
                                 ..
                      m . x 1 + R + m g + px . F = 0
     Ta coi các tổn hao khác về ma sát trong khe dẫn hướng quả búa là hằng số và biểu diễn là
R thì phương trình tổng quát mô tả chuyển động quả búa đi xuống trước khi tiếp xúc với đầu
cọc là:
                                 ..
                      m . x 1 = mg − R − px.F

                                                      ⎛ F
                                                         2
                                                                    l α2 ⎞ . 2
    Với (6.15) thay vào biểu thức của px, ta có: px = ⎜ 2 2 + γ . λ      ⎟ ( x 1)
                                                      ⎝k f          d 2g⎠
                                                                              (6.19)
                          F2
                                    lα  2
    Ký hiệu:         ε= 2 2+γ.λ
                         kf         d 2g
                                      .
    Ta có:            px = ε( x 1)2                                                    (6.20)


                                                               x

     Vậy phương trình tổng quát mô tả chuyển                             m             x
động của quả búa thủy lực đơn động ở hành
trình đi xuống (trước khi tiếp xúc với đầu cọc)                                            R
là:
       ..                        .
    m x 1 = mg − R − F.ε( x 1)2               (6.21)
                                                                               mx"
                                                                   PxF   mg

                                                           Hình 6.7. Sơ đồ bài toán quả
                                          http://www.ebook.edu.vn đơn động khi đi xuống.
                                                             búa
                     Hình 6.8. Quả búa thủy
                     lực đóng cọc ván thép -
                     Máy cơ sở bánh xích lắp
                     giá búa chuyên dùng kiểu
                     ống tròn




http://www.ebook.edu.vn   MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.123
                Bảng 6.3: Quả búa thủy lực của hãng SHINHAN (Hàn Quốc)
                                                    Mã hiệu quả búa
     Đặc tính kỹ thuật
                                 SHH3     SHH5      SHH7      SHH10    SHH13     SHH15
Khối lượng đầu búa (kg)           3000     5000      7000      10000    13000     15000
Khối lượng búa (kg)               5000     8000      11000    15300     20000    25000
Hành trình đầu búa (mm)                             50−1200
Năng lượng xung kích (Tm)         3,6       6,0       8,4      12,0      15,6     18,0
Số lần va đập (l/phút)           45−90    40−80     38−65     38−65     35−60    30−60
                            2
áp suất dầu thủy lực (kG/cm )     200       210       250      250       250      250
Lưu lượng dầu (l/phút)                    180−200                      250−400
Chiều dài quả búa (mm)            5870     5870      6340      6000     6500      6960
Trạm nguồn thủy lực:             SHP3,5   SHP3,5    SHP7,1    SHP7,1   SHP13,15 SHP13,5
− Công suất diezel (ml)           187       187       236      236       319      319
− Tốc độ động cơ (v/ph)           2200     2200      2200      2200     2200      2200
− Loại dầu thủy lực              RO−46    RO−46     RO−46     RO−46     RO−46    RO−46


                                http://www.ebook.edu.vn
 − Lưu lượng (l/ph)             150          200          200          300          352          400
 − Khối lượng (kg)             3450          3450         3800         3800      4550            4550
                       Bảng 6.4. Quả búa thủy lực Menck (CHLB Đức)
           Số liệu quả búa          3−4      3−5    3−7         5−8    5−10   5−12 10−15 10−20
 Khối lượng (kg)
 − Đầu búa                          4000    5000    7000    8000      10000   12000 15000 20000
 − Toàn bộ quả búa                  6500    7500    9500    11450     13450   15500 25000 30000
 − Mũ cọc tiêu chuẩn                 950     950     950    1100      1200     1500 2200 3000
 − Đệm, vòng dẫn hướng               730     730     730    1450      1450     1450
 Đặc tính kỹ thuật
 Năng lượng xung kích max khi đầu    40      50      70          80    100    120         160     210
 búa rơi tự do (kgm)
 Năng lượng xung kích max dưới áp    50      60      80          95    115    135         185     240
 lực thủy lực (kgm)
 Năng lượng xung kích min (kgm)       4       5      7           8      10     12          15      20
 Số lần đóng khi năng lượng xung     50      50      45          45     40     40          40      35
 kích max (lần/ph)
    Số lần đóng trong 01 phút       1−85    1−80    1−80     1−80      1−80   1−60        1−70    1−60
 Hệ thủy lực
    Đường kính ống dẫn đi và về      25      25      25          32     32     40          50      50
 (mm)
    áp lực dầu lớn nhất (bar)       200      230    280         220    270    270         220     270
    Khối lượng dầu (l/ph)           150      150    150         250    250    300         450     450
 Trạm nguồn
   − Áp suất (bar)                  250      280    320         280    320    320         250     320
   − Công suất (kW)                 80       90     110         150    170    210         250     320




                                           CHƯƠNG 7
                CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ GIA CỐ NỀN BẰNG
              VẬT LIỆU RỜI VÀ CỌC ĐẤT TRỘN VÔI − XI MĂNG


   7.1. CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ GIA CỐ NỀN BẰNG CỌC VẬT LIỆU RỜI
(CÁT, SỎI)

    7.1.1. Khái niệm chung
    Các cọc vật liệu rời bao gồm cát và sỏi được làm chặt và chèn vào lớp sét mềm yếu bằng
phương pháp thay thế. Thuật ngữ "cọc vật liệu rời" được sử dụng ở đây có liên quan đến
thành phần của cọc, thường là cát và sỏi được nén chặt. Trong đó cũng kể cả những cọc đá.


                             http://www.ebook.edu.vn                  MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.125
Đất được cải tạo bằng cọc vật liệu rời gọi là đất hỗn hợp. Khi chất tải, cọc bị biến dạng phình
lấn vào các tầng đất và phân bố lại ứng suất ở các mặt cắt bên trên của đất, hơn là truyền ứng
suất xuống các lớp đất dưới sâu. Điều đó làm cho đất chịu được ứng suất. Kết quả là cường độ
và khả năng chịu lực của đất hỗn hợp có thể tăng lên và tính nén lún giảm. Ngoài ra nó còn
giảm được ứng suất tập trung sinh ra rên các cọc vật liệu rời. Thành phần của cọc là vật liệu
rời có tính thấm cao, nên cọc còn làm tăng nhanh độ lún cố kết và giảm trị số độ lún của công
trình sau khi xây dựng.
    7.1.2. Các phương pháp thi công cọc vật liệu rời
    Nhiều phương pháp khác nhau để tạo cọc vật liệu rời đã được sử dụng trên thế giới, tùy
thuộc vào khả năng ứng dụng thực tế của chúng và khả năng có được những thiết bị thi công
ở từng địa phương. Những phương pháp chung sau đây sẽ được miêu tả tóm tắt cùng với
những trường hợp áp dụng tham khảo.
    7.1.2.1. Phương pháp nén chặt bằng rung động.
     Phương pháp nén chặt bằng rung động được sử dụng để nâng cao độ chặt của đất rời,
không dính bằng một bộ phận rung động; bộ phận này chìm vào đất nhờ trọng lượng bản thân
cùng với sự phù trợ của nước và rung động. Sau khi đạt tới chiều sâu đã định trước, bộ phận
rung động được từ từ rút lên và chỗ đó được làm đầy lại bằng vật liệu rời, bằng cách như vậy
gây nên sự nén chặt đất. Hình 7.1 minh họa các bước trong quá trình nén chặt bằng rung
động. Phạm vi thành phần cỡ hạt đất có khả năng áp dụng phương pháp này được chỉ dẫn ở
các tài liệu chuyên môn về xây dựng.
    7.1.2.2. Phương pháp thay thế bằng rung động

    Phương pháp thay thế bằng rung động được sử dụng để cải tạo các loại đất dính có hơn
18% trọng lượng hạt lọt qua mắt sàng tiêu chuẩn 200 US. Thiết bị sử dụng tương tự phương
pháp nén chặt bằng rung động. Bộ phận rung động được nhấn chìm vào trong đất dưới tác
dụng của trọng lượng bản thân với sự trợ giúp của tia nước hoặc khí phun có tác dụng giội rửa
cho đến khi đạt chiều sâu dự định. Quá trình thực hiện được minh hoạ trên hình 7.2.
     Phương pháp này cũng có thể thực hiện bằng quá trình khô hoặc quá trình ẩm. Trong quá
trình ẩm, lỗ được tạo thành trong đất nhờ bộ phận rung động tới chiều sâu mong muốn có kết
hợp với phun xói nước. Khi bộ phận rung được rút lên, nó tạo ra một "lỗ khoan" có đường
kính khá lớn. Lỗ khoan được lấp đầy từng phần bằng sỏi có kích thước cỡ hạt từ 12mm đến
75 mm. Độ hóa chặt được tạo nên bởi máy rung hoạt động bằng điện hoặc thủy lực ở gần đáy
cuối của bộ phận rung động. Quá trình ẩm nói chung phù hợp với những lỗ khoan không ổn
định và mực nước ngầm ở cao. Sự khác nhau chủ yếu giữa quá trình khô và ẩm là sự không
phun xói nước trong giai đoạn tạo lỗ ban đầu.

    7.1.2.3. Phương pháp rung động kết hợp (xem cụ thể mục 7.2)
    Phương pháp này được dùng phổ biến ở Nhật và áp dụng để gia cố cho đất sét mềm yếu
khi mực nước ngầm cao. Quá trình tiến hành được miêu tả trên hình 7.3. Cọc sử dụng có kết

                               http://www.ebook.edu.vn
quả thường là cọc cát nén chặt. Chúng được xây dựng bằng cách đóng ống chống tới chiều
sâu mong muốn, dùng búa rung thẳng đứng nặng đặt lên đầu ống. Đổ vào một thể tích cát đã
định rồi kéo ống lên từng nấc một, dùng búa rung nén chặt cột cát theo từng nấc với chiều sâu
đã được tính từ trước. Đáy ống chống có 2 cánh tạo thành đáy ống để nén chặt cát. Quá trình
lặp lại cho đến khi toàn bộ cọc vật liệu rời nén chặt được xây dựng xong. Cọc được tạo ra còn
có tên gọi là cọc cát đầm, Việt Nam đã ứng dụng công nghệ này từ năm 2000 khi thi công QL
1A ở Bắc Ninh.

    7.1.2.4. Phương pháp khoan tạo lỗ
     Trong phương pháp này, cọc được xây dựng bằng việc đầm nện vật liệu rời trong các lỗ
khoan trước, theo từng giai đoạn, bằng quả nặng (thường 15−20kN) rơi tự do. Phương pháp
này có thể thay thế được phương pháp nén chặt bằng rung động mà lại có giá thành thấp hơn.
Tuy nhiên, tác dụng phá hoại và tái tạo lại đất sau đầm nện mà áp dụng đối với các loại đất
nhạy cảm thì bị hạn chế. Phương pháp này rất có lợi cho các nước đang phát triển vì chỉ sử
dụng những thiết bị địa phương, trong khi các phương pháp đã miêu tả ở trên đòi hỏi những
thiết bị đặc biệt và người vận hành phải được đào tạo. Quá trình thực hiện được miêu tả trên
hình 7.4.
                                                               4                             3
                                                                                                 2


                                                                 5
                                                                                                     1

    Vật
    liệu
    rời


                      Nước                         Nước
                      phun ra                      phun ra                          Vùng
                                                                                    được
                                                                                   nén chặt


                    Hình 7.1. Thi công cọc vật liệu rời theo phương pháp
                       nén chặt bằng rung động cho nền không dính.
               a) Rung kết hợp phun nước, b) Đổ cát từ từ khi rút cọc lên từ từ (vẫn rung)
                            c) Rung nén chặt tạo "vùng cọc" được nén chặt.
                             1. Máy cơ sở; 2. Cáp treo cần và cọc; 3. Cần;
                             4. Múp treo cọc; 5. Cọc có thiết bị rung động.




                                 http://www.ebook.edu.vn                 MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.127
                                                                                      4
                                                          5                                  3

                                                                                             2
Vật                                                           6                              1
liệu
rời



                                                                                          Cọc đất
              Đất dính                                                                    nén chặt
              hoặc Đất
               hữu cơ
  a)
                               b)                                                c)

                   Hình 7.2. Thi công cọc vật liệu rời theo phương pháp
                      thay thế bằng rung động cho nền có tính dính
                   a) Rung tạo lỗ cọc; b) Đổ cát vào lỗ cọc; c) Rung động nén cát.
                   1. Máy cơ sở bánh xích; 2. Giá đỡ puly; 3. Cáp giữ cột; 4. Cột;
                             5. Cáp treo bộ rung; 6. Thế bị rung tạo lỗ.




                                     Búa rung
                                                       Cát

                                    Cát


        Ống thép




              Định vị      Xuyên cọc
                              ống                 Nhồi cát - rung ép tạo cọc


       Hình 7.3. Phương pháp rung động kết hợp (theo Abosin và Sunmaisu, 1985)




                              http://www.ebook.edu.vn
                Giá khoan                                                 Cát      Sỏi
                                                   Tời nâng




                                          Đầu
                                          khoan                         Đầm
                              7m                                        rơi
                                          Ống
                                          chống

                                         (1)                (2)         (3)       (4)       (5)



                                                               Búa              Đầm
                                                               rơi              nặng




                                           (6)       (7)          (8)            (9)




               Hình 7.4. Phương pháp khoan tạo lỗ (theo Datye và Nagaraiu,1985)
 1. Khoan tạo lỗ; 2. Đổ cát sỏi vào lỗ khoan; 3. Đầm chặt vật liệu (đầm rơi tự do); 4. Tiếp tục đổ cốt liệu vào lỗ
 khoan; 5. Rút ống chống lên 1 đoạn và đầm tiếp; 6. Đổ đầy cát sỏi; 7. Rút ống và đầm; 8. Đầm bằng búa rơi tự
                                          do; 9. Đầm nặng hoàn thiện.
   7.2. THIẾT BỊ VÀ CÔNG NGHỆ TẠO CỌC CÁT ĐẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP
RUNG ĐỘNG KẾT HỢP

     7.2.1. Thiết bị chủ yếu
     Gồm có:
     1. Cần cẩu 40−50T có lắp đặt giá trượt cho búa rung, hoặc dùng máy cơ sở bánh xích lắp
giá búa như máy DH80.
     2. Búa rung DZ 90
     3. Máy phát điện công suất 200 kVA hoặc nguồn điện lưới 3 pha.
     4. Máy nén khí 10 m3/phút.
     5. Hệ thống bình chứa khí, ống dẫn và van khí.
     6. Máy xúc 1 gầu dung tích 0,4 m3 để cấp cát.
     7. Hệ thống cấp liệu (cát)


                                     http://www.ebook.edu.vn                    MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.129
    8. Ống vách Φ 400, L = 13 m, δ = 12mm.
    9. Thiết bị kiểm tra: để đo mức cát trong ống sau mỗi chu trình có hiển thị số liệu trên
máy và in biểu đồ.




       Hình 7.5. Tổng thể máy tạo cọc cát đầm theo phương pháp rung động kết hợp
                 1. Giá búa DHP−80; 2. Sàn công tác + phễu đổ cát; 3. Búa rung DZ90;
                             4. Cọc ống thép Φ400; 5. Tủ điện búa rung.
    7.2.2. Các bước thi công cọc cát đầm
    Để thi công 1 cọc cát đầm cần tiến hành qua 8 bước sau:




                                http://www.ebook.edu.vn
                   d
                                                                                                       5
                                                                                                       4
                                                                                                       3
                                                                                                       2
                                                                                                       1
                                                             D      h’
                               h           k     1’                2’’
                            Hình 7.6. Các bước thi công cọc cát đầm
           1. Định vị tim cọc; 2. Rung hạ cọc ống thép; 3. Đổ cát khi cọc đã đạt độ sâu thiết kế h;
        4. Rút cọc ống lên một đoạn h'; 5. Rung hạ cọc nhồi chặt cát lần 1*; 6. Đổ tiếp cát vào ống;
                     7. Rút cọc ống lên một đoạn h'; 8. Dìm cọc − nhồi chặt cát lần 2*.

    Bước 1:
    Dùng máy DHP 80 có lắp giá dẫn hướng cẩu định vị ống vách đúng vị trí.
    Lắp đặt búa rung DZ90 lên đỉnh ống vách. Lúc này dưới tác dụng của phản lực đất nền
van cánh bướm đầu dưới ống vách đóng kín.
    Bước 2: Rung hạ ống vách đến độ sâu thiết kế chân cọc cát.
    Bước 3:
    Cấp vật liệu cát (đủ tiêu chuẩn) vào lòng ống vách qua phễu đổ gắn ở thành bên đỉnh ống
vách. Lượng cát được cấp trong ống vách lần 1 đến chiều cao cột cát Ho = 6m.
    Bước 4:
    Rút ống vách lên chiều cao h1 = 3m bằng búa rung và tời cẩu. Khi đó dưới trọng lượng
của cát trong ống vách van cánh bướm mở ra để xả cát vào nền đất, trong quá trình kéo ống
vách lên đồng thời kết hợp với khí nén áp lực 5−7 bar qua ống dẫn gắn ở đầu ống vách cát
được nhồi vào nền đất dưới ống vách.
     Chiều cao cột cát trong ống vách phải đủ lớn để có vai trò như một nút van không cho
khí nén ngược lên ống vách.
     Khi hỗn hợp (khí nén +cát) dưới ống vách đạt áp suất hỗn hợp p = 5−7 bar thì dừng lại,
áp suất hỗn hợp 5−7 bar có tác dụng:
    + Ngăn cản không cho đất, đất bùn, nước sạt lở chảy lẫn vào hỗn hợp cát trong lòng cọc.
    + Nén ép thành đất theo phương ngang làm tăng đường kính lỗ cọc.
    + Khí nén làm tăng cường quá trình thoát nước lỗ rỗng trong nền đất

                                  http://www.ebook.edu.vn                  MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.131
    + Khí nén làm chặt cát mà không phải dùng đến nước.
     Nhờ quan trắc áp suất khí nén p có thể biết được cường độ của tầng dưới ống vách và
điều chỉnh áp suất p có vai trò quan trọng đảm bảo chất lượng cọc cát dầm và nền đất.
     Chú ý: Cần phải khống chế áp suất khí nén trong khoảng từ (5−7 bar) không để quá cao
áp suất lớn sẽ phá vỡ liên kết đất nền.
    Bước 5:
    Rung và ép ống vách đi xuống một đoạn bằng 2m. Lúc này van cánh bướm được đóng lại
và ống vách có tác dụng như một pít tông nén hỗn hợp cát + khí nén (có chiều cao 3m) phía
dưới. Khi đó cột ống cát được mở rộng đường kính và đầm chặt theo thiết kế. Quan hệ giữa
chiều cao và đường kính cọc được xác định theo công thức:
              h' = 1/3 hc =1m
                      hc           3
              D' =       .d=         . 400 = 700 (mm)
                      h'           l
    Bước 6:
    Nạp bổ xung cát vào ống một lượng 3m theo chiều cao cho đủ chiều cao cột cát trong
ống vách là 6m, rút ống lên 3m kết hợp xả khí nén (5−7 bar).
                                           1
    Bước 7: Rút cọc ống lên một đoạn h' = hc
                                           3
    Bước 8:
    Rung hạ ống vách xuống 2m như ở bước 5 và quá trình được lặp lại. Sau mỗi chu trình
kéo ống vách lên 3m và ép ống vách xuống 2m lại thêm một mét cát đầm đường kính 700
(mm).

    7.2.3. Công tác kiểm tra chất lượng cọc

    Công tác kiểm tra chất lượng cọc được thực hiện trên cơ sở kiểm soát các yếu tố sau:
    + Áp lực hỗn hợp (khí nén + cát) đảm bảo từ 5−7 bar
    + Chiều sâu đáy ống vách trong quá trình vận hành rút ống vách lên và rung hạ ống vách
xuống.
     + Mức cát trong ống vách của từng chu trình để xác định khối lượng cát được đổ tại các
thời điểm khi ống vách rút lên.
     Dụng cụ đo chiều sâu đáy ống vách được nối với máy tính sẽ chuyển tín hiệu ghi chiều
sâu đáy ống vách trong suốt quá trình vận hành lên màn hình và in ra giấy.

    Dụng cụ đo mức cát trong ống vách để kiểm soát khối lượng cát được đổ được nối với
máy tính sẽ tính toán khối lượng cát đổ sau mỗi chu trình.




                                http://www.ebook.edu.vn
                   Đồng hồ đo mức cát

                                        Bộ thủy lực
                                        điều khiển tang
                                        tời đo mức cát




                                                                            Biểu đồ ghi
                                                                            cao độ đáy
                                  Đồng hồ đo                                ống vách
 Ống vách                         chiều sâu
                                  ống vách
                                                                 Bộ xử lý
                                                                 số liệu
                                                                 và tính
            Cát                                                  toán
                             Hộp điện cực




                   Hình 7.7. Sơ đồ nguyên lý thiết bị kiểm tra chất lượng
                         và kiểm soát cọc trong quá trình thi công.



   7.3. CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ TẠO CỌC ĐẤT TRỘN VÔI, XI MĂNG DƯỚI
SÂU

    7.3.1. Khái niệm chung

     Từ rất lâu, phương pháp trộn vôi, xi măng đã được dùng để cải tạo đất. Sự ổn định dưới
sâu của đất yếu bằng cọc vôi hay cọc xi măng là đề tài nghiên cứu trong một thời gian khá dài
ở Thụy Điển, Nhật và các nước khác. Phương pháp trộn dưới sâu (Deep mixing method −
DMM) được dùng cho móng của các công trình xây dựng trên đất như nền đường, dinh thự...




                              http://www.ebook.edu.vn          MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.133
 Phòng ngừa phá hoại bờ       Tăng ổn định bờ dốc.             Tăng sức chịu tải của đất
 dốc và giảm độ lún của                                        và dùng như là móng cho
 khối đắp và công trình.                                       công trình.




 Tăng sức chịu ngang của      Giảm độ lún và phòng             Phòng ngừa đẩy trôi và
 công trình                   ngừa phá hoại bờ dốc của         giảm chiều dài cọc tấm
                              mố cầu                           trong hố móng.


                     Hình 7.8. Một số trường hợp sử dụng cọc xi măng

    7.3.2. Phương pháp thi công và các phản ứng tiếp theo của đất
     Cọc vôi, cọc xi măng được thi công bằng cách trộn cơ học vôi hay xi măng với đất sét
yếu trong điều kiện tại chỗ. Sự tăng độ bền và giảm độ ép co của đất yếu là kết quả của phản
ứng giữa đất sét với vôi hay xi măng thông qua quá trình trao đổi ion và kết bông cũng như
phản ứng puzolan. Silic và nhôm trong khoáng sét sẽ phản ứng với silicat và hydrat nhôm
canxi trong quá trình trộn được gọi là phản ứng puzolan.

    7.3.3. Phương pháp trộn phun khô
     Phương pháp trộn dưới sâu có thể chia ra làm hai loại: Phương pháp trộn cơ học và
phương pháp trộn phun vữa. Trong phương pháp trộn phun khô (Dry Jet Mixing Method −
DJM) bột xi măng hay vôi sống được khí nén bơm vào trong đất ở dưới sâu qua một ống có lỗ
phun, sau đó bột được trộn cơ học bằng các cánh quay. Trong DJM, nước không thêm vào
đất, vì thế hiệu quả cải tạo sẽ cao hơn phương pháp vữa. Khi dùng vôi sống, quá trình hidrat
hóa tạo ra lượng nhiệt làm khô thêm đất bao quanh và việc cải tạo sẽ có hiệu quả hơn.




                              http://www.ebook.edu.vn
                                      Xi măng
                Mặt cắt ngang         và khí nén
                trục dẫn động
                                     Nắp




                                                         Xi măng + khí nén

       Cánh trên
                           Lỗ phun
                           xi măng                       Đất được cải tạo
        Cánh dưới




                                Máy nén khí        Máy phát điện
                                                                                Khớp nối
                                                                                đầu phụt
        Xe chở xi măng




                                                                                  Tháp khoan
                                                                                  tạo lỗ


                                                                                    Cánh quay
                                                                                    tạo lỗ
      Xi măng
                     Bồn chứa xi măng      Máy cấp xi măng



                   Hình 7.9. Thiết bị tạo cọc xi măng theo phương pháp DJM

    7.3.4. Phương pháp trộn phun ướt
     Một phương pháp cải tạo đất khác là "phương pháp trộn phun ướt" (Wet Jet Mixing
Method WJM) hay phương pháp trộn phun vữa, trong đó vữa vôi hay vữa xi măng được phun
vào đất sét dưới áp suất 20MPa bằng một vòi phun xoay. Thiết bị của phương pháp này tương
đối gọn và dễ di chuyển tới công trình. Ưu điểm chủ yếu của phương pháp này là đường kính
của cọc đất gia cố sẽ thay đổi theo độ sâu, tùy theo biến đổi về độ bền cắt của đất nền.
      Sơ đồ thiết bị phụt vữa được mô tả ở hình 7.10. Cọc xi măng được hình thành có đường
kính trung bình là 1,6m. Trong một ngày, có thể hoàn thành tới 40m cọc xi măng ổn định, với
tỷ lệ 150kg xi măng cho 1m3 đất sét.
    Sơ đồ thi công được mô tả trên hình 7.11.

                                 http://www.ebook.edu.vn           MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.135
                                                               Lưu lượng 60-90 l/ph
                                    Tổ máy                     Áp suất 200-300 kg/cm2
                                    thủy lực                   Công suất 40T - 45KW
     Máy bơm
     nước



     Bể chứa nước
                                                                                 Đất được phụt vữa
                                               Van khí
    Thiết bị trộn


                                                         Máy nén khí




                                Hình 7.10. Thiết bị dùng để phụt vữa




                                                  (2)                      (3)                   (4)
                          (1)




                            Hình 7.11. Sơ đồ thi công cọc đất trộn vữa

1. Khoan tới độ sâu yêu cầu. 2. Vữa lỏng được phun ngang với áp lực cao tại độ sâu móng − cần khoan xoay và
                      rút lên. 3. Có thể dừng phun và bắt đầu phun lại ở cao trình bất kỳ.
                                  4. Rút hoàn toàn cần phun và hoàn chỉnh cọc.




                                  http://www.ebook.edu.vn
                                       CHƯƠNG 8
                         THIẾT BỊ NÉN BẤC THẤM VÀ
                       CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU


   8.1. VÀI NÉT VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG TRÊN ĐẤT YẾU Ở
VIỆT NAM

     Ở Việt Nam nền đường là một trong những loại công trình xây dựng lâu đời và thường
gặp nhất. Trong hệ thống hàng nghìn kilômet đường ôtô, đường sắt đắp qua vùng đồng chiêm
trũng của đồng bằng sông Hồng hay cắt qua các kênh rạch chằng chịt của đồng bằng sông
Cửu Long có tỷ lệ không nhỏ các nền đắp xây dựng trên đất yếu.
    Về kỹ thuật xây dựng thì ngoại trừ một số đoạn đường do Mỹ nâng cấp mở rộng trong
chiến tranh ở Việt Nam như QL1A đoạn Đông Hà − Sài Gòn − Bạc Liêu, quốc lộ 9 đoạn
Đông Hà − Tân Lâm, quốc lộ 19 đoạn Quy Nhơn − An Khê − Ban Mê Thuột, đường Sài Gòn
− Đà Lạt − Vũng Tàu, ...) cùng một vài đoạn ngắn mới được nâng cấp mở rộng xung quanh
Hà Nội, Hải Phòng, ... được thi công theo phương pháp cơ giới hiện đại (đắp bằng đất tốt vận
chuyển từ xa có đầm nén cẩn thận theo từng lớp, có áp dụng các biện pháp xử lý khi đắp qua
nền đất yếu...) còn đại bộ phận các đường còn lại đều được xây dựng theo phương pháp thủ
công đắp bằng đất tại chỗ.
    Chính vì vậy chất lượng của hệ thống đường ôtô hiện nay không cao.
    Với các nền đắp thường gặp những hư hỏng sau đây:
    1. Nền đường không đủ cường độ, bị lún nhiều và lún không đều, do đó làm hư hỏng rất
nhanh kết cấu mặt đường xây dựng trên đó.
    2. Nền đường mất ổn định bị lún sụt hoặc trượt trồi trong hoặc sau khi xây dựng.
    Để khắc phục tận gốc các hư hỏng trên, biện pháp cải tạo nền đất yếu bằng các công
nghệ tiên tiến là giải pháp kỹ thuật thích hợp đang được ứng dụng phổ biến trên thế giới;
trong đó có công nghệ cải tạo đất bằng thiết bị tiêu nước thẳng đứng.
    Thiết bị tiêu nước thẳng đứng chế tạo sẵn bằng vật liệu tổng hợp bao quanh trụ chất dẻo
và có các đặc điểm sau:
     − Cho nước trong lỗ rỗng của đất thấm vào trong thiết bị.
     − Tạo đường dẫn để nước lỗ rỗng tập trung có thể chuyển động dọc theo chiều dài của
thiết bị lên trên.
     Bao lọc làm bằng polyeste không dệt, vải địa cơ polypropylene hay giấy vật liệu tổng
hợp. Nó là hàng rào vật lý phân cách lòng dẫn của dòng chảy với đất sét bao quanh và là một
bộ lọc hạn chế cát hạt mịn đi vào lõi làm tắc thiết bị.


                              http://www.ebook.edu.vn         MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.137
     Trong số các thiết bị tiêu nước thẳng đứng chế tạo sẵn thì việc dùng bấc thấm là phổ biến
nhất (xem hình 8.1).

                                  Nền đắp

                                  Đáy thoát nước


                                                                          Tầng
                                                                           sét
                                                                          phong
                                                                           hóa



                                                                         Tầng
                                                                          đất
                                                                          yếu




                   Hình 8.1. Bấc thấm tiêu nước theo phương thẳng đứng

    8.2. CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN YẾU BẰNG BẤC THẤM

    8.2.1. Khái niệm về bấc thấm
     Bấc thấm: (Còn được gọi là bản nhựa) là các băng có lõi bằng prolipropilen có tiết diện
hình răng bánh xe hoặc hình đáy ống kim, bên ngoài được bọc áo lọc cũng bằng vải
prolippropilen không dệt.
     Bấc thấm là một giải pháp nhân tạo cải tạo đất bằng thiết bị tiêu nước thẳng đứng để xử
lý đất yếu được dùng để thay thế cọc cát (giếng cát) làm phương tiện dẫn nước cố kết từ dưới
nền đất yếu lên tầng đệm cát phía trên và thoát nước ra ngoài, nhờ đó tăng nhanh tốc độ lún
của nền đất trên đất yếu, tăng tốc độ cố kết của bản thân đất yếu.
     Bấc thấm mới được sử dụng từ những năm 1980 trở lại đây và đang được sử dụng
rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới (đặc biệt là Hà Lan). Ở nước ta,lần đầu tiên sử dụng
bấc thấm trong xây dựng nền đường là dự án nâng cấp mở rộng QL5 Hà Nội − Hải Phòng
và sử dụng trên một số tuyến đường ở đồng bằng sông Cửu Long...
     8.2.2. Ưu nhược điểm
    Ưu điểm:
    Tăng nhanh quá trình cố kết của đất yếu, rút ngắn thời gian lún (có thể kết thúc cố kết
ngay trong khoảng thời gian thi công mà không phải chờ đợi lâu dài.
    + Ít làm xáo động các lớp đất tự nhiên.
    + Thoát nước một cách đảm bảo và chủ động.




                              http://www.ebook.edu.vn
    + Tốc độ lắp nhanh (dễ cơ giới hóa khi thi công) năng suất có thể đạt
4000−6000m/ngày/máy cắm bấc, ít công nhân sử dụng máy.
    + Chủ động giảm bớt thời gian cố kết khi cần thiết bằng cách giảm cự ly giữa các bấc
thấm hoặc dùng biện pháp hút chân không.
    + Chiều sâu sử dụng bấc có thể đạt đến 40m (cho nền đắp cao).
    + Hoạt động thoát nước tốt trong các điều kiện khác nhau.
    Nhược điểm.
    + Hiện tại ta chưa sản xuất được bấc thấm, còn phải nhập ngoại.
     + Hiệu quả chưa đạt yêu cầu mong muốn cho một số điều kiện nền đắp thấp và một số
điều kiện địa chất khác.
    + Bản thân bấc thấm không tham gia vào thành phần chịu tải trọng.
    8.2.3. Cấu tạo chung của bấc thấm


                                           95 mm



                                                                                    Lỗ lọc
     2 mm

                   24 lòng dẫn
                                                                      D (Desol)




                                           99 mm



                                                                          3,5 mm

                      3 mm
                                           4 mm
                                                                C (Colbond)
                             Cấu trúc mở




                              http://www.ebook.edu.vn           MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.139
                                       95 mm




                                                                     2,5 mm


                                                                     A + B (Mebra)



                                        97 mm




                                                                        3,5 mm


                                    97 mm
                                                                       A + F (Flodrain)




                        Hình 8.2. Một số dạng cấu trúc của bấc thấm.


    8.3. MÁY NÉN CỌC BẤC THẤM XỬ LÝ NỀN YẾU

    8.3.1. Giới thiệu chung
     − Máy nén bấc thấm (MNBT) còn có tên gọi là máy cắm "cọc" bấc thấm, "cọc" ở đây là
một kết cấu được dìm sâu vào nền đất theo phương đứng. Thực chất của công nghệ này là xử
lý nền đất yếu bằng bấc thấm thay cho việc gia cố nền yếu bằng cọc cát vốn được hạ bằng búa
rung qua ống thép.
     − Nhiệm vụ của bấc thấm ở đây là hút nước từ đất trong nền yếu rồi đưa nước lên mặt đất
theo nguyên tắc thẩm thấu qua bấc. Với số lượng bấc thấm khá lớn trên 1 đơn vị diện tích nền
thì sau khi "thấm nước", nền yếu sẽ được tăng cường độ chịu lực do lượng nước trong nền đất
đã được giảm đi đáng kể.
    − Bấc thấm dùng trong công nghệ này là loại đặc biệt, chúng có tiết diện giới hạn là B × b =
100 × 4 và kết cấu dạng màng xốp có tính chất hút nước rất nhanh (hình 8.2). Bấc thấm được
cuộn thành lô tròn có thể treo trên 1 trục ngang.
     − Để nén (nhấn) được bấc thấm vào nền đất yếu, người ta dùng một thiết bị chuyên dùng
gá đặt trên máy xúc, thường là máy xúc bánh xích có dung tích gầu V = 0,8 − 1,6m3 và có tự
trọng từ 22T − 40T.


                               http://www.ebook.edu.vn
     Bấc thấm được kéo xuyên qua lõi của một "cọc ống thép" có dạng dẹt hoặc hình thoi và
có định vị ở đầu cuối của ống cọc này.
     Khi ống cọc được nén sâu vào nền sẽ kéo theo bấc thấm, rút vỏ ống lên, bấc sẽ ở lại trong
nền. Các bước thi công nén cọc bấc thấm được mô tả trên hình 8.3.

                   Bảng 8.1. Các thông số cơ bản của thiết bị nén cọc bấc thấm


 1. Máy xúc cơ sở (dung tích gầu − m3)                       0,8         1,0            1,2     1,6

 2. Tự trọng máy xúc (tấn)                              22−25         26−28          30−32    35−40

 3. Chiều sâu nén cọc (m)                               10−15         15−18          20−25    25−28

 4. Vận tốc dìm cọc (m/phút)                                                    10−15

 5. Năng suất trung bình (m/ca)                                            2000−2500



    8.3.2. Các bước thi công cọc bấc thấm


                                1            2           3          4            5




                                             H-




                         Hình 8.3. Các bước thi công cọc bấc thấm
                        1. Định tâm; 2, 3. Nén cọc và bấc đến độ sâu đã định.
                             4. Rút cọc. 5. Cắt bấc, quay máy đến vị trí mới.




                                 http://www.ebook.edu.vn                  MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.141
     8.3.3. Máy cắm bấc thấm dùng hệ puly cân bằng cáp
     8.3.3.1. Cấu tạo chung

                                                                                                        8
                                                                                     A
                                                                                                        B
                                                                                                        9
                                                                     B

                                                                                                  D
                                     A
                                                C-C
                                                                              C                   C



                                                                 6


                D-D                                              5
                                                  18




                                                                                                       10
         21


         22                                                               20
                                                                                                       11
                                                                          10
                                                                          18

                                                                         17                            12


                                                                         16

                                                                                                       13




                       Hình 8.4. Tổng thể máy cắm bấc thấm có cột dạng ống
       1. Máy xúc cơ sở; 2. Cần nâng; 3. Xi lanh điều chỉnh cột; 4. Tai treo cột; 5. Chốt; 6. Đoạn cột trên;
7. Đỉnh cột; 8. Con lăn dẫn bấc; 9. Cụm puli và giá nối cọc thép; 10. Hộp thép rỗng; 11. Các tai đỡ định vị cọc;
 12. Giá đỡ cuộn bấc thấm; 13. Puli dẫn hướng cáp; 14. Đế cột; 15. Bộ tời cáp kéo − nén cọc; 16. Cáp thép; 17.
Xi lanh nâng hạ giá cột; 18. Cầu thang; 19. Puli; 20 Đoạn cột dưới;            21. Lõi cọc thép; 22. Pulycân bằng
                                               cáp kéo − nén cọc.


                                    http://www.ebook.edu.vn
8.3.3.2. Sơ đồ mắc cáp dùng puly cân bằng độ dài cáp

                     6


                                                                                      7
                     5



                     4



                2




                1




                      Hình 8.5. Sơ đồ mắc cáp trên máy ép cọc bấc thấm
                               dùng cụm puly để cân bằng cáp
                    1. Bộ tời thủy lực; 2. Puly dẫn hướng; 3. Cọc thép rỗng; 4. Ụ puly;
                               5. Puly cân bằng cáp; 6. Puly đỉnh cột; 7. Cáp.


  A-A                      A


                                    1
            5                                             Hình 8.6. Kết cấu cụm puly cân bằng cáp
        4                           2                     để ép và rút cọc.
                                                          1. Giá; 2. Chốt ngang; 3. Trục puly; 4. Puly; 5. Ổ
        3                                                 bi; 6. Đai ốc; 7. Hộp thép rỗng dạng [ ].


        6                  A    7



                                 http://www.ebook.edu.vn                  MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.143
8.3.4. Máy nén cọc bấc thấm dùng đối trọng cân bằng cáp
8.3.4.1. Sơ đồ mắc cáp dùng đối trọng cân bằng độ dài cáp



                                                             8

                                                             7


                                                             6       5
                                                                                    3




                                                                                         2


                                                                                         1




        Hình 8.7. Sơ đồ mắc cáp ở máy ép cọc bấc thấm có dùng vật nặng
                       để cân bằng độ dài hai nhánh cáp.
           1. Bộ tời; 2. Cáp thép; 3. Puly dẫn cáp; 4. Vật nặng; 5. Puly tre vật nặng.
                       6. Chốt giữ cáp; 7. Cọc thép rỗng; 8. Puly đầu cột.
8.3.4.2. Cấu tạo cơ bản của máy

                               A-A
 A         A                                 8
                    7                        9
                    6                        10

                    5                           b)

                    4        a)
                    3                     Hình 8.8. Kết cấu thép đoạn dưới
                    2
                                          máy ép bấc dạng dàn có bố trí bộ
                    1                                   tời.
                                         1. Đế; 2. Môtơ thuỷ lực; 3. Tang cáp; 4.
                                                     8.4. MỘT SỐ TÍNH TOÁN CỌC
                                          Cột; 5. Puly; 6. Giá puly; 7. Bích nối
                                                      THÉP VÀ TÍNH CHỌN CÁP

8.4.1. Sơ đồ tính toán cọc thép

                            http://www.ebook.edu.vn
     Dưới tác dụng của lực căng cáp, cọc thép được ép (nén) vào nền, mang theo lõi bấc bên
trong; sau đó lại được rút lên và để lại bấc thấm trong nền đất. Có thể mô tả hai trạng thái chịu
lực trong 1 chu kỳ làm việc của cọc thép theo sơ đồ sau:



                         Nn                                                         Nk




                                             y
                                                                               Gc
                                                     a1

            f                                                   b
                                       b1                                                f
   h

                                                 a
                   Gc
                                                      c)
                                  a)
                                                                                     b)
                          R


                        Hình 8.9. Sơ đồ lực tác dụng lên cọc thép khi ép (a)
                           và khi rút cọc (b); (c) mặt cắt ngang của cọc.

    a) Trường hợp ép cọc đến độ sâu h:
     Một cách gần đúng, có thể coi lực ma sát f của nền tác dụng lên bề mặt quanh cọc là
không đổi trên suốt chiều dài cọc h và lấy f = ftc; khi ép cọc, còn xuất hiện lực cản đầu cọc R,
coi R = Rtc. Dưới tác dụng của cáp kéo trên bộ tời, cọc sẽ chịu 1 lực nén Nn, lực Nn sẽ tăng
dần theo chiều sâu h và sẽ đạt giá trị lớn nhất khi cọc ở độ sâu hc là chiều dài làm việc tối đa
của cọc.
    Lực Nn có thể tính theo công thức thực nghiệm khi xác định lực nén cọc theo tài liệu [7]
như sau:
    8.4.2. Tính sức chịu của cọc bằng công thức kinh nghiệm [7]
    Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy sức chịu lực của cọc gồm hai phần: Một là lực
ma sát của đất ở chung quanh thân cọc, hai là lực kháng của đất dưới chân cọc.




                                 http://www.ebook.edu.vn            MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.145
     Đối với loại cọc đóng trong đất mà chân cọc tựa
                                                                    a)                        b)
lên tầng đá cứng thì tải trọng của cọc chủ yếu là do
tầng đá chịu, ta gọi là cọc chống. Nếu chân cọc
không tựa lên tầng đá, khi đó thường phần sức kháng
do ma sát trên thân cọc lại là chủ yếu, loại này gọi là                                                 2
cọc ma sát hay cọc treo, xem hình 8.10.                                         1

      Sức kháng của đất dưới chân cọc phân bố trong                                                τ
một phạm vi không lớn, vì vậy thường được giả thiết
là phân bố đều trên diện tích tiết diện ngang. Lực ma
sát trên thân cọc trái lại rất phức tạp, do chiều dài cọc
tương đối lớn so với kích thước tiết diện, ngoài ra                  R’
cọc lại                                                                         Hình 8.10
                                                                         1. Cọc chống; 2. Cọc ma sát.
đóng qua nhiều lớp đất, trong quá trình đóng cọc đất còn bị tác dụng của nhiều hiện tượng vật
lý và cơ học như sự chấn động, sự nén chặt, sự thấm nước v.v... cho nên quy luật phân bố lực
ma sát rất khó xác định. Để đơn giản hóa và dễ tính toán người ta thường giả định là lực ma
sát phân bố đều trên thân cọc đối với từng lớp đất.
     Với các giả thiết trên người ta tiến hành nhiều thí nghiệm với tải trọng tĩnh trong các loại
đất khác nhau. Khi thí nghiệm cần có loại cọc có cấu tạo đặc biệt để có thể đo riêng lực ma sát
và sức kháng chân cọc. Ngoài ra còn căn cứ trên kinh nghiệm thiết kế lâu năm cho mỗi loại
đất ở các vùng khác nhau mà qui định lực ma sát và sức kháng chân cọc.
     Dưới đây giới thiệu công thức thực nghiệm để xác định sức chịu tải tính toán của một cọc
theo qui trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 1979 của Bộ Giao thông vận tải Việt
Nam.
                                  ⎛   n                   ⎞
                       Ntt = km ⎜ U ∑α i f itc l i + FR tc ⎟ , kN                     (8.1)
                                  ⎜                       ⎟
                                  ⎝   1                   ⎠
     Trong đó: Ntt − sức chịu tính toán của cọc;
               k − hệ số đồng nhất lấy bằng 0,7;
               m − hệ số điều kiện chịu lực, m = 0,8 − 1,0;
               U − chu vi tiết diện cọc, (m);
               n − số lớp đất mà cọc đóng qua;
               li − bề dày tầng đất thứ i, (m);
                f itc − lực ma sát đơn vị tiêu chuẩn, (kN/m+2) xác định theo bảng 8.2
               F − diện tích tiết diện ngang chân cọc, (m2);
               Rtc − sức kháng tiêu chuẩn của đất nền dưới chân cọc lấy theo bảng 8.3;
               αi = 0,5 − 1,1 là hệ số xét đến ảnh hưởng của phương pháp đóng cọc và đường
               kính cọc.




                                http://www.ebook.edu.vn
    Trường hợp ép cọc bấc thấm kiến nghị lấy α = 1, vì α = 0,5 − 1,0 khi dùng búa rung, còn
cọc đóng thì α = 0,9 − 1,0.
     Hệ số điều kiện chịu lực m nhằm xét đến khả năng giảm sức chịu tải của một số cọc
trong nhóm cọc, khi số lượng cọc trong cùng 1 bệ cọc n ≥ 20 thì m = 1, khi
n = 1 ÷ 5 thì m = 0,8 − 0,85. Ở đây cọc ống thép là cọc đơn (khi cắm vào nền,
n = 1), vì vậy kiến nghị lấy m = 0,85.
     Giá trị của f itc xác định tùy vào tính chất đất và độ sâu trung bình của lớp đất (kể từ giữa
bề dày của lớp đất đến mực nước thấp nhất ở những chỗ có nước, hoặc đến mặt đất đối với
nơi không có nước mặt).

                                   Lực ma sát giới hạn f itc , kN/m2                                 Bảng 8.2

                       Cát và cát pha (1)                    Sét pha và sét có độ sệt IL
   Độ sâu trung       Hạt                                                                             Cọc xoắn
 bình lớp đất (m)    to và     Nhỏ      Bột      0,2         0,3    0,4     0,5         0,6   >0,6    cọc khoan
                      vừa
        10             65       46       34       65         46      34      26         12     8         17
        15             72       51       38       72         51      38      28         14     10        18
        20             79       56       41       79         56      41      30         16     12        20
        25             86       61       44       86         61      44      32         18     −         22
        30             93       66       47       93         66      47      34         20     −         24
        35            100       70       50      100         71      50      36         22     −         26

                Cường độ giới hạn của đất dưới chân cọc Rtc, kN/m2                                   Bảng 8.3

    Cát và cát pha chặt vừa (1)          Sạn           To            −            Vừa         Nhỏ        Bột
    Sét và sét pha với độ sệt IL         0,0           0,1          0,2           0,3         0,4        0,5
                               4        8200           5300        3800        2800           1800      1200
                               5        8800           5600        4000        3000           1900      1300
                               7        9500           6000        4300        3200           2100      1400
                              10        10500          6800        4900        3500           2400      1500
    Chiều sâu đóng
                              15        11700          7500        5600        4000           2800      1600
   cọc tính bằng (m)
                              20        12600          8200        6200        4500           3100      1700
                              25        13400          8800        6800        5000           3400      1800
                              30        14200          9400        7400        5500           3700      1900
                              35        15000       10000          8000        6000           4000      2000

    (1) Cát và cát pha chặt trị số trong bảng được tăng lên 30%.


                                     http://www.ebook.edu.vn                 MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.147
     b) Trường hợp rút cọc
     Khi rút cọc sẽ không còn lực cản đầu cọc, coi lực ma sát bó cọc khi rút cọc bằng lực ma
sát khi ép cọc, các lực tác dụng lên cọc được mô tả theo hình 8.10.b. Do đó lực nhổ cọc cần
thiết được tính theo công thức:
              Pk ≥ Gc + U . α . ftc . h                                   (8.2)
    Nói chung:        Pk ≤ Pn.
    Ý nghĩa của các tham số như ở công thức (8.1).

    8.4.3. Tính chọn cáp thép
     − Tính chiều dài cáp: căn cứ vào sơ đồ mắc cáp, chiều cao cột, chiều dài cọc thép,
khoảng cách giữa các puly, khoảng cách giữa tang với puly dẫn hướng ở chân cột, đường kính
tang và số vòng cáp dự trữ.
     − Tính chọn đường kính cáp theo lực kéo đứt và hệ số an toàn (tương tự như trong tính
toán máy trục):
                                     Pn
    Lực kéo cáp lớn nhất: Smax =                                                  (8.3)
                                     2η
    Với η = p . η1
    Trong đó: p − số puly dẫn hướng cho một bộ tời;
              η1 = 0,92 − 0,95 − hiệu suất truyền động của 1 puly;
    Kiểm tra độ bền cáp theo điều kiện an toàn khi kéo đứt cáp:
              Smax . n ≤ Sđ
    Với n = 5 ÷ 6, Sđ tra theo bảng ứng với đường kính cáp đã chọn.
    n − hệ số an toàn, S − hệ số kéo đứt cáp.
    8.4.4. Tính bền cọc thép
     Cọc thép sẽ ở trạng thái chịu lực bất lợi nhất khi đầu cọc gặp vật cản trong nền và không
ăn sâu vào nền được nữa trong khi vẫn chịu lực ép xuống; khi này, có thể coi cọc như một
thanh chịu nén thuần túy. Do đó ta cần kiểm tra bền của cọc theo điều kiện ổn định của thanh
chịu nén qua ứng suất tới hạn σtn hay độ mảnh λx.
                                                  Pth π2EJx
    Theo công thức Ơ le [11]:             σtn =      =                            (8.4)
                                                  F (μl)2F
                              π2E             μl          F
              Hay:    σth =      2 , với λx =    = μl
                              λx              ix          Jx
    Cọc sẽ mất ổn định trong mặt phẳng mà độ mảnh của nó lớn nhất, do đó:
                    π2E
             σth = 2
                   λ max




                                 http://www.ebook.edu.vn
    Trong đó:         μ − hệ số tính đổi chiều dài cọc chịu nén, μ = 1 ứng với sơ đồ cọc như
                      hình vẽ;
                      l − chiều dài cọc (m);
                      F − diện tích mặt cắt cọc (m2);
                      Jx − mômen quán tính nhỏ nhất của mặt cắt cọc (m4).
                                                               1 3
    Với cọc có mặt cắt dạng chữ nhật rỗng, Jmin = Jx và Jx =     (a b − a 1 b1) vì trong mặt
                                                                          3
                                                              12
phẳng này độ mảnh của nó lớn nhất, với a1 và b1 là kích thước bên trong của mặt cắt cọc ống
thép.


                                    Công thức trên xét cho cọc thép bị uốn trong giới hạn
                               đàn hồi, do đó ứng suất tới hạn tính ra phải thỏa mãn điều
                               kiện:
                                                       π2E
                                               σth =         ≤ [σ]                    (8.5)
                                                       λ2max

                                                              E
                                    Hay        λmax ≥ π              = λo.
                                                             σ th

                                    Độ mảnh giới hạn λo chỉ phụ thuộc vật liệu, ví dụ với
                               thép CT3, σth = 2000 N/cm2, E = 2.106 N/cm2 thì:
                                               2.106
                                    λo = π           ≈ 100, còn với thép CT5: λo = 85.
         Hình 8.11.                            2.103
   Sơ đồ tính bền cọc thép

    8.5. THI CÔNG ẤN ĐẶT BẤC THẤM
     1. Có thể thi công ấn đặt bấc thấm ngay sau khi làm xong tầng đệm cát theo trình tự sau:
     − Định vị tất cả các điểm sẽ phải ấn đặt bấc thấm bằng các máy đo đạc thông thường theo
hàng dọc và hàng ngang đúng với đồ án thiết kế, dùng vè tre cắm đánh dấu vị trí, công việc
này cần làm cho từng ca máy.
     −Đưa máy ấn bấc thấm vào vị trí theo đúng hành trình đã được vạch ở sơ đồ di chuyển
làm việc, xác định vạch xuất phát trên trục tâm (cọc ống thép) để tính chiều dài bấc thấm
được ấn vào đất; kiểm tra độ thẳng đứng của trục tâm theo dây dọi hoặc thiết bị con lắc treo
(đặt) trên giá.
     − Lắp bấc thấm vào trục và điều khiển máy đưa đầu trục tâm đến vị trí đặt bấc.
     − Gắn đầu neo vào đầu bấc thấm với chiều dài bấc được gấp lại tối thiểu là     30 cm và
được ghim bằng ghim thép nhờ máy dập cầm tay.
     − Ấn trục tâm lõi thép đã được lắp bấc thấm đến độ sâu cần thiết với tốc độ đều từ
0,15−0,6 m/s sau đó lại kéo trục tâm lên (lúc này đầu neo sẽ giữ bấc thấm lại trong đất; khi


                              http://www.ebook.edu.vn                MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.149
trục tâm được kéo lên hết, dùng kéo cắt đứt bấc thấm sao cho còn 20 cm đầu bấc nhô lên trên
mặt tầng đệm cát và quá trình lại bắt đầu từ đầu đối với một vị trí đặt bấc thấm tiếp theo.
     2. Trong quá trình thi công, nếu hết một cuộn bấc thấm thì cho phép được nối bấc thấm
với cuộn tiếp theo; khi nối, hai đầu bấc thấm phải chồng lên nhau tối thiểu là 30 cm và được
ghim chặt bằng ghim thép.
     3. Trong trường hợp dưới tầng đệm cát, trên tầng đất yếu có một lớp đất tương đối cứng,
máy không ấn trục tâm xuyên qua được thì cần phải được phát hiện và xử lý từ trước khi đắp
tầng đệm cát bằng cách đào bới hoặc cày xới... (đương nhiên việc này phải có trong dự kiến
của đồ án thiết kế).
     4. Trường hợp đang thi công ấn bấc thấm chưa đạt đến độ sâu thiết kế nhưng gặp trở ngại
không ấn tiếp được thì cần kịp thời dùng lại tại đó và ấn định vị trí đặt bấc sang chỗ lân cận
trong vòng 30 cm.
     5. Phải có sổ kiểm tra theo dõi thi công ấn đặt bấc thấm từng ca máy và ghi nhật ký, vẽ
sơ đồ và ghi chép chi tiết mỗi lần ấn đặt bấc thấm về vị trí, chiều sâu, thời điểm thi công và
các sự cố xảy ra trong quá trình thi công.
     6. Sau khi ấn đặt bấc thấm xong, phải dọn sạch các mảnh vụn bấc thấm và mọi phế thải
khác rơi vãi trên mặt tầng đệm cát, đồng thời phải san phẳng lại bề mặt tầng cát đệm, bù phụ
các chỗ trũng bằng cát trước khi đắp nền đắp phía trên.




              Hình 8.12. Thiết bị cắm bấc thấm có cột dạng hộp kín đang thi công.




                              http://www.ebook.edu.vn
                                        Bảng 6.2. Một số đặc điểm của búa thủy lực do hãng PTE − LTD (Đức) chế tạo

124.
                                                                              V20A                               V100A                                      V160
                                  CÁC NHÓM BÚA
MÁY THI CÔNG CHUYÊN DỤNG                                                2      3      4      4      5      6       7      8      9     10      8      10     12
                           THÔNG SỐ TRONG VẬN HÀNH
                           Năng lực đóng tối đa/1 nhát búa    KGM 2400        3600   4800   4800   6000   7200   8400    9600 10800 12000 9600 12000 1440
                           Một hành trình tối đa                M      1,2     1,2   1,2    1,2    1,2    1,2     1,2    1,2    1,2    1,2    1,2    1,2     1,2
                           Một hành trình tối thiểu             M      0,2     0,2   0,2    0,2    0,2    0,2     0,2    0,2    0,2    0,2    0,2    0,2     0,2
                           Tốc độ đánh búa khi hành trình
                           dài 1,2m                           L/phút   4,6     44     42     44     42     40     38      36    34     32     36      32     30
                           TRỌNG LƯỢNG
                           Thân trượt của búa                  KG      2100   3100   4100   4100   5100   6100   7100    8100   9100 10100 8200 10200 1220
                           Đầu búa (không kể nắp mũ)           KG      3770   4770   5770   7400   8400   9400 10400 11400 12400 13400 11500 13500 1550
                           Nắp mũ dẫn động                     KG      430    430    430    580    580    580     580    580    580    580    2000   2000   2000
                           KÍCH THƯỚC
                           Chiều dài (không kể nắp mũ dẫn MM           5380   5380   5380   6200   6200   6200   6200    6200   6200   6200   6400   6400   6400
                           động)
                           Chiều cao & rộng                   MM       560    560    560    740    740    740     740    740    740    740    1050   1050   1050
                           Đầu búa đến mặt dẫn động           MM       500    500    500    580    580    580     580    580    580    580    720    720     720
                           HỆ THỦY LỰC
                           Áp lực cần thiết để hoạt động      BAR      140    160    200    180    210    230     250    260    270    280    240    240     250
                           Lưu lượng dầu thuỷ lực cần thiết   L/phút   100    100    100    190    190    190     190    190    190    190    190    190     190
                           CỤM NGUỒN ĐỘNG LỰC
                           Động cơ                             KW       90     90     90    157    157    157     157    157    157    157    180    180     180
                           Thùng nhiên liệu diezel             LIT     300    300    300    300    300    300     300    300    300    300    300    300     300
                           Thùng dầu thủy lực                  LIT     550    550    550    550    550    550     550    550    550    550    550    550     550
                           Kích thước                         MM       2700 × 1400 × 1900                 3100 × 1400 × 1900                         3100 × 1400
                           Trọng lượng
                           Khi máy không có dầu/nhiên liệu     KG      2100   2100   2100   2400   2400   2400   2400    2400   2400   2400   2600   2600   2600
                           Khi máy hoạt động                   KG      2800   2800   2800   3100   3100   3100   3100    3100   3100   3100   3300   3300   3300




                                                                    http://www.ebook.edu.vn                                                    3
                                      PHẦN THỨ HAI
             MÁY VÀ THIẾT BỊ THI CÔNG MẶT ĐƯỜNG ÔTÔ

                                        CHƯƠNG 9
                                NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG

       9.1. TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG ÔTÔ VIỆT NAM

     Hệ thống đường ôtô luôn đóng vai trò quan trọng nhất trong đời sống và hoạt động của
toàn xã hội so với các loại hình giao thông khác. Nó nối liền các trung tâm kinh tế xã hội tới
tận các vùng xa vùng sâu của đất nước. Trải qua rất nhiều năm, mạng lưới đường ôtô đã được
hình thành từ chính yêu cầu của đời sống xã hội và được đánh giá bằng các chỉ tiêu sau:
     − Mật độ km đường trên 1000 km2 diện tích lãnh thổ; với các nước phát triển chỉ tiêu này
là 250 km đến 1000 km, các nước đang phát triển là trên 100 km.
     − Số km đường trên 1000 dân: cần có 3−5 km đường có lớp mặt cấp cao/1000 dân.
     Việt Nam có hệ thống đường ôtô dạng xương cá với trục chính là quốc lộ 1A từ Lạng
Sơn đến Cà Mau dài trên 2000 km, từ đó các tuyến quốc lộ khác đều nối từ QL1 đến các vùng
lãnh thổ khác như QL5 từ Hà Nội đi Hải Phòng, QL6 từ Hà Nội đi Lai Châu, QL 10 từ Ninh
Bình qua Nam Định − Thái Bình đi Hải Phòng, QL8, QL 9 nối QL1 từ miền Trung sang Lào,
QL14 nối ngang với QL1 rồi chạy dọc vùng Tây Nguyên. Đặc biệt, đến năm 2004 tuyến
đường Hồ Chí Minh về cơ bản đã thông tuyến từ Hòa Bình vào đến Nam Trung Bộ, đã mở ra
một tiềm năng to lớn cho miền Tây của Tổ quốc về kinh tế, văn hóa xã hội và an ninh
quốc phòng.
     Nối với các QL là hệ thống tỉnh lộ, huyện lộ... với tổng chiều dài lên đến trên 100.000
km. Ở 61 tỉnh thành còn có hệ thống đường đô thị hầu hết là đường nhựa, bê tông nhựa, bê
tông xi măng...
     Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4054−85, nước ta có 6 cấp hạng kỹ thuật đường ôtô
tùy theo ý nghĩa phục vụ của tuyến đường và theo lưu lượng xe chạy/ngày đêm. Ví dụ đường
Liên vận quốc tế và đường nối các khu công nghiệp quan trọng thường từ cấp 3 đến cấp 1,
đường địa phương liên tỉnh là cấp 5, đường có lưu lượng xe chạy từ 1000 đến 3000 xe/ngày
đêm là đường cấp 3, từ 6000 xe trở lên là đường cấp 1.
     Tuy Nhà nước đã đầu tư rất lớn cho công tác xây dựng mới và nâng cấp đường ôtô nhưng
trong khoảng 15 năm tới, đến năm 2020 vẫn cần đến nhiều chục ngàn tỷ đồng để từng bước
chuẩn hóa mạng lưới đường ôtô Việt Nam. Vấn đề này liên quan trực tiếp và mật thiết với
công tác đầu tư trang bị − khai thác máy làm đường sao cho vừa đảm bảo chất lượng công
trình vừa không cần đầu tư quá nhiều cho lực lượng máy thi công đường.
     Sự tăng trưởng về số km đường ôtô có thể tham khảo qua bảng sau (đơn vị: km)

                   Loại đường             12.1992              1998              6.2004
   1     Quốc lộ                           11.353             14.651            (15.300)
   2     Tỉnh lộ                           14.499             16.636            (16.700)

                                http://www.ebook.edu.vn         MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.151
   3      Huyện lộ                         24.624               24.624          24.624
   4      Đường xã                         46.910               46.910         (47.000)
   5      Đường đô thị                     3.211                3.211           (3.300)
   6      Đường chuyên dùng                5.451                5.451           (5.600)

                  Tổng cộng               106.048            111.483               −

     Song song với việc tăng trưởng về số lượng km đường, đặc biệt là việc làm mới một số
tuyến quốc lộ − điển hình là tuyến đường chiến lược mang tên Hồ Chí Minh, thì chất lượng
mặt đường cũng được cải thiện đáng kể trong vòng 6 năm qua. Ngành GTVT đã trải bê tông
xi măng, bê tông nhựa cho khoảng 6,5% chiều dài Quốc lộ so với 6,1% năm 1998. Nhiều
đoạn đường được mở rộng và tiếp tục làm mới các đoạn đường ở các khu đô thị..., khu kinh tế
mới, khu công nghiệp. Tuy vậy, do nguồn vốn có hạn nên chất lượng mặt đường của nhiều
quốc lộ, tỉnh lộ, huyện lộ khác còn nhiều hạn chế và đòi hỏi một khối lượng công việc rất lớn
trong nhiều năm tới.
     Ngoài ra, còn cần phải mở rộng mặt đường mới đáp ứng được yêu cầu lưu thông tăng
trưởng không ngừng, vì bề rộng mặt đường trên các quốc lộ còn rất hạn chế. Đến năm 2000,
số km quốc lộ có bề rộng B ≤ 4 làn xe mới có 1%, B ≥ 7m là 30%, B < 7m là 36% và B < 5m
còn tới 33%.
     Về kết cấu mặt đường, xu hướng sử dụng bê tông nhựa nóng là chủ yếu. Trên nền cơ
bản, sau khi thi công lớp "base" bằng vật liệu cấp phối theo tiêu chuẩn AASHTO, thường rải
thảm 2 lớp với tổng chiều dày từ 10 đến 12 cm. Các kết cấu khác như bê tông xi măng dày
khoảng 20 cm sẽ ưu tiên cho các đoạn tuyến dễ bị ngập nước (ở khu vực Hà Tĩnh chẳng hạn).
Ở các vùng xa, có thể dùng cấp phối bê tông đá cuội. Một số tuyến đường cấp huyện đã áp
dụng công nghệ làm đường gia cố vôi hoặc gia cố xi măng.

   9.2. GIỚI THIỆU MỘT SỐ QUY TRÌNH VÀ TIÊU CHUẨN THI CÔNG ĐƯỜNG
ÔTÔ Ở VIỆT NAM

       9.2.1. Các tiêu chuẩn và quy trình thi công đường ôtô do Nhà nước ban hành
    Các tiêu chuẩn và qui trình này không chỉ cần thiết cho các nhà thiết kế − thi công đường
mà còn liên quan đến việc đầu tư − khai thác − sử dụng các máy thi công nhằm đảm bảo chất
lượng công trình. Một số tiêu chuẩn và quy trình cần biết, đó là:
     − TCVN 4054−98. Đường ôtô − yêu cầu thiết kế: Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu
thiết kế cho việc xây dựng mới, cải tạo và nâng cấp đường ôtô. Tiêu chuẩn còn quy định cấp
của đường và các yếu tố quy định cho các mặt cắt ngang − mặt cắt dọc của đường.
       − TCVN 5729−97. Tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô cao tốc.
     − 22 TCN 211−93. Quy trình thiết kế áo đường mềm, bao gồm các quy định về cấu tạo
và tính toán cường độ áo đường mềm cho các loại đường ôtô cấp kỹ thuật khác nhau, các
đường đô thị, đường công nghiệp.

                               http://www.ebook.edu.vn
    − 22 TCN 249−98. Quy trình công nghệ thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa.
Quy trình này quy định những yêu cầu kỹ thuật về vật liệu và công nghệ chế tạo hỗn hợp
bêtông nhưạ, công nghệ thi công, kiểm tra, giám sát và nghiệm thu các lớp mặt đường bêtông
nhựa theo phương pháp rải nóng, công nghệ rải − lu lèn mặt đường.
    − 22 TCN 251−98. Quy trình thi công và nghiệm thu lớp cấp phối đá dăm trong kết cấu
áo đường ôtô.
    − 22 TCN 250−98. Tiêu chuẩn kỹ thuật thi công và nghiệm thu mặt đường đá dăm cấp
phối láng nhựa nhũ tương axít.
    − 22 TCN 270−2001. Tiêu chuẩn kỹ thuật thi công và nghiệm thu mặt đường đá dăm
thấm nhập nhựa.

    9.2.2. Tiêu chuẩn AA SHTO (1986)
     Tiêu chuẩn này lần đầu tiên ra đời năm 1961 bởi "Hiệp hội những người làm đường toàn
nước Mỹ" − (AASHTO). Nội dung của tiêu chuẩn này được trình bày trên cơ sở kết quả thực
nghiệm 468 đoạn áo đường mềm và 386 đoạn áo đường cứng với hơn 30 triệu số liệu về kết
cấu, tải trọng... làm cơ sở cho việc thiết kế mặt đường ôtô. Qua quá trình áp dụng trên toàn
nước Mỹ, "tiêu chuẩn" này đã được hiệu chỉnh, bổ xung vào các năm 1972, 1981, 1983 và
1986 trên cơ sở đánh giá các kết quả thực nghiệm và vận dụng các lý thuyết tính toán về
đường ôtô.
     Các kết quả thực nghiệm của AASTHO là thực nghiệm có quy mô lớn nhất trên thế giới
và có giá trị kiểm chứng rất cao.Tuy nhiên khi vận dụng vào thực tế nó có những ưu điểm và
nhược điểm nhất định. Các chuyên gia làm đường Việt Nam qua thực tế áp dụng (trên 10
năm) đã kiến nghị: chỉ nên áp dụng tiêu chuẩn này để thiết kế kết cấu mới các tuyến đường,
và thi công các công trình do các nhà thầu nước ngoài thực hiện (nhưng vẫn cần kiểm toán lại
và thẩm kế theo quy trình Việt Nam).
    Trên phương diện cơ giới hoá công tác xây dựng đường, cần nghiên cứu các vấn đề liên
quan đến việc trang bị dây chuyền máy thi công sao cho phù hợp vơí các yêu cầu của tiêu
chuẩn AASTHO − về tính năng kỹ thuật và các đòi hỏi khác của tư vấn. Nhiều đơn vị trong
ngành GTVT đã có quá trình thiết kế − thi công theo tiêu chuẩn AASTHO trên các tuyến
QL1A, đường Hồ Chí Minh, QL10, QL18..., kể cả tuyến đường chính của CHDCND Lào.
Vì vậy, các chuyên viên máy xây dựng cũng cần biết về tiêu chuẩn này để giải quyết các
vấn đề liên quan trong quản lý − khai thác máy khi xây dựng đường ôtô nhằm đạt hiệu quả
cao nhất có thể.

    9.3. GIỚI THIỆU CÁC TỔ MÁY THI CÔNG MẶT ĐƯỜNG ÔTÔ

    Với mỗi loại kết cấu mặt đường sẽ có một quy trình thi công và dây chuyền máy thi công
tương ứng; với loại hình công việc là xây dựng mới hay sửa chữa cùng một loại kết cấu mặt


                              http://www.ebook.edu.vn         MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.153
đường thì yêu cầu về máy thi công cũng khác nhau. Dưới đây là một số loại hình công việc và
nhóm máy thi công mặt đường chủ yếu.

    9.3.1. Nhóm máy thi công mặt đường bêtông nhựa nóng (BTNN)
                                                                                Hướng thi công




                        1. Máy rải BTNN. 2. Lu thép nhẹ. 3. Lu lốp. 4. Lu thép nặng

    9.3.2. Nhóm máy thi công mặt đường gia cố vôi hoặc xi măng




                        1. Máy phay − trộn đất với chất kết dính kết; 2. Lu bánh thép

    9.3.3. Nhóm máy thi công mặt đường bê tông xi măng
    − Dạng nhóm máy liên hợp (trên ray);


                                     2            3                              4
               1




              1. Máy san nền; 2. Máy rải BTXM; 3. Máy đầm là phẳng; 4. Máy cắt rãnh co dãn.
    − Dạng dùng một máy (loại hiện đại)




     Máy loại hiện đại có chức năng rải, đầm là phẳng không chỉ mặt đường BTXM mà còn
tạo hình các kết cấu khác như lề đường, dải phân cách...

    9.3.4. Nhóm máy thi công mặt đường cấp phối đá dăm thấm nhập nhựa
                   1. Rải đá dăm;                           1               2              3
                   2. Tưới nhựa;
                   3. Lu lèn




                                    http://www.ebook.edu.vn
    9.3.5. Các máy sửa chữa mặt đường bêtông nhựa (BTN)
    1. Máy bóc nguội mặt đường BTN
    2. Máy bóc nóng mặt đường BTN
    3. Máy tái sinh mặt đường BTN (tại chỗ)
    4. Máy tái sinh BTN (thải) thành BTNN (tại chỗ).
     Các máy bóc nguội và bóc nóng mặt đường BTN được dùng ở các tuyến nội đô và đặc
biệt là lớp mặt BTN trên mặt cầu. Các máy tái sinh mặt đường BTN (tại chỗ) được dùng cho
việc tái sinh mặt đường các tuyến chịu tải trọng không lớn, có bề rộng mặt đường ≤ 5,5m.
Riêng các máy tái sinh BTN tại chỗ chỉ có nhiệm vụ tạo ra hỗn hợp BTNN từ các tảng BTN
nguội bóc từ mặt đường ra, phục vụ cho việc sửa chữa tại chỗ là chủ yếu. Các máy tái sinh
BTN cỡ lớn dạng trạm tái sinh BTN chưa đề cập đến trong tài liệu này.




                                      CHƯƠNG 10
                 MÁY VÀ THIẾT BỊ THI CÔNG MẶT ĐƯỜNG
                         BÊ TÔNG NHỰA NÓNG

   10.1. GIỚI THIỆU VỀ QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ ĐẶC ĐIỂM TỔ MÁY THI
CÔNG MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA NÓNG (BTNN)

    10.1.1. Đặc điểm của tổ máy thi công mặt đường BTNN
    Điểm nổi bật nhất của tổ máy thi công mặt đường BTNN là yêu cầu chặt chẽ về tính dây
chuyền nhịp nhàng và cân bằng năng suất của 3 tuyến máy sau:
    − Tuyến 1: Sản xuất BTNN gồm trạm trộn và các máy phụ trợ.
    − Tuyến 2: Vận chuyển BTNN gồm các ôtô tự đổ.

                             http://www.ebook.edu.vn        MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.155
    − Tuyến 3: Các máy thi công ở mặt đường gồm các máy sau: máy rải − máy lu thép nhẹ
hoặc trung bình − lu lốp phẳng 12−20 tấn − lu thép nặng.
     Do hỗn hợp BTNN đã ra khỏi trạm trộn ở nhiệt độ (150−160)oC thì bắt buộc phải được
rải ra mặt đường ở nhiệt độ 120oC − 140oC bằng máy rải và ngay sau đó là công tác lu lèn
hoàn thiện − nên các máy thi công mặt đường BTNN phải tạo thành một dây chuyền liên hoàn
trong đó máy rải có vị trí quan trọng nhất.
    Để quá trình thi công mặt đường BTNN có hiệu quả, các máy trong tổ máy này phải thỏa
mãn các quan hệ về năng suất như sau [3].
                              Nr > n.Not ≥ Nt
                              (NL3 ≈ NL2 ≈ NL1) ≈ Nr.
     Trong đó Nr, Not, Nt, NL1, NL2, NL3 lần lượt là năng suất của máy rải, ôtô, trạm BTNN,
máy lu thép nhẹ, máy lu lốp, máy lu thép nặng; n là số ôtô tham gia vận chuyển, thông thường
n ≥ 3 và các ôtô có trọng tải 7, 9, 12, 16, 20 tấn loại xe ben tự đổ.
    Nội dung chương 10 chỉ đề cập đến máy rải BTNN còn máy lu bánh thép được trình bày
ở chương 11.

    10.1.2. Quá trình công nghệ thi công mặt đường BTNN
    10.1.2.1. Các công đoạn thi công
    Để thi công mặt đường BTNN, cần thực hiện các công đoạn với các máy và thiết bị thi
công như sau:

                                                 Thi công                 Hoàn thiện và
            Chuẩn bị
                                              rải thảm BTN                  bảo quản

  Chia vệt rải                            Máy rải                     Công cụ cầm
  Máy nén khí làm sạch bề                 Máy lu bánh thép 6−8        tay: ụ chắn,
  mặt                                     tấn                         dây chằng
                                                                      bảo vệ.
  Xe tưới nhựa lỏng: phun                 Máy lu lốp phẳng
  nhựa dính bám                           12−20 tấn
  Khuôn thép, đinh to, dây                Máy lu bánh thép
  thép, búa                               10−12 tấn

    10.1.2.2. Công đoạn chuẩn bị:
    a) Chia vệt rải: tùy theo bề rộng, chiều dài của đoạn thi công, cần thiết phải chia vệt rải
để chủ động khi thi công và luôn đảm bảo lưu thông trên đường. Ví dụ khi thi công đoạn
đường có Bo = 7m, l =500m thì việc chia vệt rải thường được bố trí như sau:
    Vệt 2              6              7                 8                        B2 = 3,5 m

    Vệt 1           1             2                 3            4               B1 = 3,5m

                                 Li

                               http://www.ebook.edu.vn
     Li = 50 − 100m, tuỳ năng suất dây chuyền nhỏ hay lớn và đặc điểm tuyến        thi công.
     Nếu lấy Li = 100m thì vệt 1 có i = 1 − 5.
                              vệt 2 có i = 6 − 10.
     b) Các công việc như làm sạch bề mặt, đặt khuôn thép, tưới nhựa chính bám: thường tiến
hành theo hình thức "cuốn chiếu" lần lượt trên các phân đoạn
Li (i = 1, 2...10). Ở một số công trình, tùy theo yêu cầu, có thể không tiến hành việc "đặt
khuôn", khi đó cần thêm động tác phụ lúc rải thảm vệt rải liền kề, như làm gọn vệt rải, tưới
dính bám mép nối giữa 2 vệt.
     c) Bù vênh mặt đường trước khi rải thảm (khi nâng cấp mặt đường).
     Để quá trình rải thảm đạt năng suất và chất lượng, khi bề mặt rải thảm có độ lõm, độ
nhấp nhô hoặc cần thay đổi độ dốc dọc, độ dốc ngang so với mặt đường hiện có − người ta
tiến hành "bù vênh" các vị trí nêu trên. Thông thường dùng bêtông nhựa thô (đá đen) để rải
bằng thủ công và xe lu nếu diện bù vênh nhỏ, dùng máy rải và xe lu thép nếu diện bù vênh
đáng kể hoặc đòi hỏi độ chính xác về độ siêu cao của mặt đường.
     10.1.2.3. Công đoạn thi công rải thảm
     a) Nguyên tắc chung
     − Chỉ tập kết máy rải − xe lu các loại ra hiện trường khi đã làm tốt công tác chuẩn bị và
sản phẩm là hỗn hợp BTNN luôn sẵn sàng được chở ra mặt đường.
     b) Quy trình tổng quát và quy định nhiệt độ hỗn hợp rải:
                                                                   Hướng thi công
                140o




              Nhiệt độ BTNN               120o−140o        100o−120o        80o−100o

                  Máy rải                Lu thép nhẹ         Lu lốp       Lu thép nặng

     c) Vệt rải: Tùy theo bề rộng mặt đường Bo mà vệt rải nên chọn sao cho
Bo = k.Br, k = 1, 2, 3, 4, 5 thường gặp k = 2, 3, 4. Br (m) là chiều rộng bộ rải của máy và
thường gặp Br = 2,5 − 3,5 m đồng thời có thể kéo dài bộ rải đến              B'r = 4 − 4,5, 8m
tùy loại máy − khi đó có thể k chỉ bằng 1 nếu là thi công tuyến mới có Bo ≤ B'r.
    d) Quy định về tốc độ rải, tốc độ lu lèn, số lượt lu lèn qua 1 điểm: do nhà thiết kế mặt
đường quy định dựa theo tiêu chuẩn AASTHO hoặc 22−TCN 249−98.

    10.2. MÁY RẢI THẢM BÊTÔNG NHỰA NÓNG

    10.2.1. Công dụng và phân loại
    10.2.1.1. Công dụng



                              http://www.ebook.edu.vn           MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.157
     Trong dây chuyền thi công mặt đường bê tông nhựa nóng (BTNN), máy rải thảm có vị trí
rất quan trọng, nó có nhiệm vụ nhận hỗn hợp BTNN từ ôtô tự đổ, rải hỗn hợp đó lên nền
đường với chiều dày từ 3,0 đến 25,0 cm − gạt phẳng và đầm lèn sơ bộ nhờ bộ công tác lắp
ngay trên máy.
     Ngoài công việc rải thảm, máy còn có thể dùng để rải các hỗn hợp vật liệu rời có trộn
chất kết dính hay cấp phối làm lớp móng đường (lớp base).
     Trong quá trình rải thảm, máy rải cần tạo ra lớp rải theo đúng chiều dày đã định theo cả
mặt cắt dọc và mặt cắt ngang của đường, đồng thời phải đảm bảo độ bằng phẳng của mặt
đường bằng cách khắc phục các sai số do biến dạng của nền hoặc mặt đường cũ. Khi độ biến
dạng này khá lớn cần tiến hành "bù vênh" trước khi rải lớp BTNN theo thiết kế.
     10.2.1.2. Phân loại
     Có thể phân loại máy rải như sau:
     − Theo hệ thống truyền động: có loại cơ học, loại thủy lực
     − Theo bộ di chuyển có loại bánh xích và bánh lốp.
     Hiện nay loại di chuyển bánh xích được dùng rộng rãi nhất, còn loại bánh lốp tuy cơ
động nhưng ít được dùng vì kém ổn định khi làm việc.
     − Theo năng suất máy:
     Loại nhỏ có năng suất ≤ 300 T/h, ít được sử dụng.
     Loại vừa 350−400 T/h, được dùng phổ biến nhất.
     Loại lớn ≥ 600 T/h dùng cho các công trình có khối lượng thi công lớn.
     − Theo hệ thống điều khiển: có loại cơ học, thủy lực, điện tử − thủy lực.
     10.2.2. Cấu tạo chung của máy rải truyền động cơ học
     Điển hình cho máy rải loại này là máy D-150A (D-150B), có cấu tạo chung được trình
bày trên hình 10.1.




                      Hình 10.1. Cấu tạo máy rải bê tông nhựa nóng D−150A.
1. Vít điều chỉnh tấm trượt; 2. Tay điều khiển bộ di chuyển xích; 3. Động cơ; 4. Vít nâng hạ tấm chắn; 5. Khung
trên; 6. Thùng chứa liệu; 7. Con lăn đẩy lốp ôtô; 8. Khung dưới; 9. Bộ di chuyển bánh xích; 10. Gối đỡ khung bộ


                                    http://www.ebook.edu.vn
công tác; 11. Khung treo bộ công tác; 12. Vít xoắn; 13. Bộ đầm rung; 14. Tấm trượt (là phẳng)


                              6



                                  7



                          8



                          9




                      Hình 10.2. Sơ đồ truyền động cơ học của máy rải thảm D−150A.
1. Thanh dầm; 2. Trục lệch tâm; 3. Băng vít tải; 4. Truyền động xích; 5. Ly hợp bên; 6. Động cơ; 7. Khớp nối
dẫn động thanh dầm; 8. Hộp số; 9. Bơm nhiên liệu; 10. Quạt gió; 11. Ly hợp dẫn động băng vít và băng tấm gạt;
12. Ly hợp an toàn đề phòng quá tải của băng tấm; 13. Dẫn động băng tấm; 14. Dẫn động băng vít; 15. Bánh sao
chủ động của bộ di chuyển xích;
    Hộp số truyền động đảm bảo cho máy có 6 số tiến và 3 số lùi. Từ hộp số, chuyển động
quay được truyền tới trục truyền động chính và từ đây truyền tới tất cả các bộ phận làm việc
của máy rải.
     10.2.3. Cấu tạo của máy rải truyền động thủy lực
     Dưới đây trình bày một số vấn đề về cấu tạo các máy rải của hãng Vửgele, Titan, Niigata.
     10.2.3.1.1. Cấu tạo chung của máy rải Titan 323



                                                                      6
                  1                    2

                                                                                       7               3650
                                                                                                2980



                                                                                   8

                                                                                           10
           1500




                                       16                   15            14
                                  13                 12          11


                                        Hình 10.3. Cấu tạo máy rải Titan 323
1.Con lăn. 2. Thùng chứa vật liệu; 3. Khung trên máy; 4. Xilanh thủy lực; 5. Động cơ điezel;
6. Bàn điều khiển; 7. Xilanh nâng hạ bộ công tác; 8. Khung treo bộ công tác; 9. Xi lanh kiểu lồng kéo dài bộ
công tác; 10. Hộp điện ngoài; 11. Bàn đầm là phẳng; 12; Vách bên bộ công tác; 13; Vít xoắn; 14. Bộ di chuyển


                                            http://www.ebook.edu.vn            MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.159
bánh xích; 15. Hệ thống bơm và truyền động thủy lực; 16. Hệ thống băng tấm gạt.

     10.2.3.2. Sơ đồ hệ thống thủy lực và điều khiển của máy rải Titan



                                                        Hình 10.4. Sơ đồ truyền động thủy lực chính
                                                                   của máy rải Titan 323
                                                       1; Động cơ diezel; 2. Bơm thủy lực dẫn động bánh
                                                       xích bên phải; 3. Bơm thủy lực dẫn động bánh xích
                                                       bên trái; 4. Bộ điều chỉnh tốc độ bơm; 5. Môtơ di
                                                       chuyển bên phải; 6. Môtơ di chuyển bên trái; 7. Bộ
                                                       giảm tốc cuối (di chuyển); 8. Bộ cảm biến tốc độ; 9.
                                                       Bộ kiểm soát điện tử; 10. Cần điều khiển đa năng; 11.
                                                       Núm thay đổi tốc độ vô cấp; 12. Núm xoay điều
                                                       khiển lái vô cấp;




     10.2.3.3. Hệ thống thủy lực trên máy rải của hãng Nigata (bố trí chung)




                                   http://www.ebook.edu.vn
           17




                                            6




                                                                                                    9

       3

                                      1
       2
                                      5



                                                                                                8
       4




     14
                                                                                                    15

                         13

                                                                                                    16

                                                           12




                                                           Đường dầu cao áp.
                                                           Đường dầu thấp áp.

                              Hình 10.5. Sơ đồ thủy lực máy rải NF130V
1. Bộ truyền động đai; 2. Bơm thủy lực (cấp dầu cho bộ rung); 3. Bơm thủy lực kiểu bánh răng (cấp dầu cho xi
lanh); 4. Thùng dầu thủy lực; 5. Bộ lọc dầu (trong thùng dầu); 6. Đường dầu cao áp đến bộ đầm rung; 7. Đường
dầu cao áp đến xi lanh; 8. Van an toàn (140 kG/cm2); 9. Đường dầu tới xi lanh thùng chứa BTNN; 10. Van an
toàn đến bộ gây rung; 11. Đường dầu cao áp; 12. Bộ đầm rung; 13. Đường hồi dầu thủy lực; 14. Bộ lọc ngoài;
15. Tay điều khiển van tiết lưu; 16. Xi lanh nâng hạ bộ công tác; 17. Xi lanh thùng chứa BTNN.
     10.2.3.4. Hệ thống thủy lực của máy rải VOGELE (Đức)



                                   http://www.ebook.edu.vn               MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.161
                                                      Hình 10.6. Sơ đồ thủy lực của máy rải
                                                                   VOGELE
                                                  1. Động cơ diezel; 2. Hộp trích công suất; 3. Bàn điều
                                                  khiển; 4. Điều khiển điện tử; 5, 11, 17; Các bơm
                                                  píttông hướng trục; 6, 12. Bộ điều chỉnh tốc độ bơm;
                                                  7, 13. Môtơ thủy lực bộ di chuyển bánh xích; 8, 14.
                                                  Bộ truyền động cuối (di chuyển bánh xích); 9, 15. Bộ
                                                  phanh hãm (dừng di chuyển); 10, 16. Bộ truyền tín
                                                  hiệu giá trị thực; 18. môtơ thủy lực dẫn động băng
                                                  tấm gạt; 19. Bộ điều chỉnh tốc độ bơm (dạng kép);
                                                  20, 21. Hai môtơ thủy lực dẫn động 2 nhánh vít xoắn;
                                                  22, 23. Bơm dẫn động các xilanh 24; Bơm dẫn động
                                                  bằng tấm gạt và vít xoắn; 25. Bơm cho hệ thống làm
                                                  mát dầu; 26. Bơm dẫn động hệ thống đầm chặt hỗn
                                                  hợp; 27. Máy phát điện; 28. Bộ truyền động đai.




    10.2.3.5. Hệ thống tự động điều chỉnh cao độ lớp rải trên máy rải hiện đại
    Việc khống chế cao độ (chiều dày) lớp rải và độ bằng phẳng của mặt đường kể cả độ mui
luyện − có thể điều khiển bằng tay hoặc bộ tự động theo sơ đồ dưới đây:

                            Căn cao độ cố định tại thực địa bằng hệ thống cọc tiêu
                                  căng dây và đầu dò − hoặc điều khiển từ xa

                                                                    Van phân phối
 Bộ truyền giá trị                                                    thủy lực
    đặt trước
                                                                                               Nâng lên

                                  Bộ điều khiển
             Tín hiệu cảm nhận                      Tín hiệu điều                              Hạ xuống
                                                       khiển
 Bộ truyền giá trị                                                                  Xi lanh
     thực địa                     Điều chỉnh bằng xilanh cao độ                     cao độ

                                          Các cảm biến về cao độ hoặc mái dốc

              Hình 10.7. Sơ đồ khối hệ tự động điều chỉnh cao độ hoặc mái dốc
                          bằng cảm biến điện và xi lanh thủy lực
    10.2.4. Đặc điểm làm việc của máy rải BTNN


                                 http://www.ebook.edu.vn
    10.2.4.1. Quá trình nhận, chứa; chuyển dịch và rải BTNN thành lớp.
                                                                 − Nhận BTNN: xeben trút
          a                                                 (đổ) từ từ BTNN vào thùng
          )                                                 chứa 2 trong khi lốp sau của xe
                                                            tỳ vào con lăn 1. Ôtô để tay số
                                                            "Mo" sẽ được máy rải đẩy dịch
                                                            chuyển theo chiều mũi tên đến
                                                            khi hết vật liệu thì ôtô tách khỏi
                                                            máy rải.
             7                6     5        4          3        − BTNN chứa trong thùng
8
         2                1                                 2 sẽ được chuyển dịch đều đặn
                                                            về phía sau của máy nhờ hệ
                                                            thống hai băng tấm 3.
                                                                 Hai vít xoắn 5 sẽ chuyển
                                                            hỗn hợp về 2 phía bên của máy.
                                                            Tấm gạt 6 tạo cho hỗn hợp có
                                                            chiều cao theo dự tính. Bộ đầm
                                                            rung 7 có tác dụng đầm lèn sơ
                                                            bộ. Tấm phẳng 8 có nhiệm vụ là
                                                            phẳng bề mặt lớp BTNN.
                         b)

      Hình 10.8 a và b. Sơ đồ làm việc của máy rải
    10.2.4.2. Đặc điểm làm việc của bộ băng tấm và băng xoắn vít (hình 10.8.c)


                                                       − Các tấm gạt của băng tấm được lắp
                 ω                                trên 2 dải xích chuyên dùng và được dẫn
                  2                               động trên 2 đĩa xích. Có 2 bộ băng tấm
                                                  làm việc độc lập hoặc đồng thời với nhau,
                             v1                   tùy theo yêu cầu của công việc, nghĩa là
                                    v1            có thể xảy ra các trường hợp sau:
          1                                            v1 = v2 ≠ 0
     B' Bo                                             v1 ≠ 0, v2 = 0
                                                       v1 = 0, v2 ≠ 0.
          1                                            Khi đó chúng sẽ gạt hỗn hợp BTNN
                                     v2           thành từng lớp trượt trên bề mặt tấm sàn
                                             c)                                          thép
        2                      Hình 10.8.c        để chuyển dịch về phía băng xoắn.
                                                       − Băng xoắn vít gồm 2 nửa cơ bản
                                                  (1) có chiều đẩy vật liệu ngược nhau (←
→); khi nối thêm hai đoạn phụ (2) chúng tạo thành vệt rải B' có chiều rộng lớn hơn vệt cơ bản
Bo.




                                  http://www.ebook.edu.vn      MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.163
     Ở một số ít máy rải, hai bộ băng tấm được thay bằng hai băng xoắn vít bố trí dọc theo
trục máy, ví dụ máy SUPER 1502 GAF, SUPER 1800 SF.
    10.2.4.3. Đặc điểm làm việc của bộ công tác chính
     1. Bộ công tác chính của máy rải gồm tấm gạt − bàn rung − bàn là có nhiệm vụ tạo ra
biên dạng và kích thước (mặt cắt ngang) của lớp rải theo yêu cầu thiết kế từ trước; vì vậy bộ
máy này cần thực hiện được các thao tác được mô tả theo hình dưới đây:



    Hướng      di    chuyển
     á                                                  Hình 10.9. Sơ đồ các thao tác của
                                                        máy rải BTNN.
                                                        a) Trải lớp BTNN theo vệt dài trên
                                                        tuyến.
                       a)                               b) Tạo cao độ bằng nhau trên mặt cắt
                                                        ngang lớp rải (không có độ dốc hay độ
                                                        siêu cao).
                                                        c) Tạo độ siêu cao 1 phía.
                       b)                               d) Tạo độ siêu cao 2 phía (mui luyện).

                                                        1. Bàn là; 2. Chốt treo; 3. Bộ đầm rung; 4. Ổ
                                                        vít; 5. Kim chỉ vạch; 6. Tay quay trục vít; 7.
                                                        Thang đo; 8. Khung treo bộ công tác; 9.
                       c)
                                                        Tấm gạt; 10. Khớp cầu; 11. Trục vít tăng đơ



                      d)
    2. Cơ cấu chấp hành các thao tác nêu trên của bộ công tác: có thể là hệ thống cơ
học, hệ thủy lực (ở các máy của hãng VOGELL, DEMAG...). Với các máy hiện đại như
SUPER 1800, SUPER 2000, các thao tác này được lập trình sẵn trên hệ điều khiển điện tử,
thợ điều khiển chỉ cần ấn phím của bảng cảm ứng có màn chỉ thị đặt ngay bên khung nâng
bộ công tác −do đó rất chính xác và thuận tiện.
    3. Khả năng thay đổi bề rộng vệt rải của máy:
     Bề rộng vệt rải cơ bản Bo(m) chính là chiều rộng vệt rải nhỏ nhất Bmin của máy, khi muốn
tăng bề rộng vệt rải cần kéo dài bộ công tác gồm có băng xoắn vít và bộ công tác chính (tấm
gạt, bàn rung − bàn là phẳng).
    Để kéo dài vít xoắn chỉ việc nối thêm đoạn xoắn phụ vào đoạn xoắn cơ bản. Thông
thường mối nối này rất đơn giản, đó là mối lắp trung gian cỡ nhẹ hoặc cỡ vừa giữa đầu trục
của đoạn cơ bản với lỗ trục của đoạn phụ, có chốt ngang.
     Để kéo dài bộ công tác chính, (ở các máy hiện đại), người ta dùng truyền động thủy lực
và kết cấu dạng hộp lồng ghép các đoạn của bộ công tác, nhờ đó chiều dài Bmax của bộ công
tác được tăng lên tới 2−3 lần. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống kéo dài bộ công tác được mô tả ở
hình 10.10.

                              http://www.ebook.edu.vn
                  5             6                       7
              8                               9
A
                                                             Hình 10.10. Bộ công tác máy rải khi
                                                             mở rộng vệt rải.
                                                             1. Khung trên; 2. Khung treo bộ công tác; 3.
                                                             Xi lanh nâng hạ bộ công tác;
                                                             4. Tấm chặn bên; 5. Hộp trong; 6. Hộp giữa;
                                                             7. Hộp cơ bản; 8. Xi lanh lồng;
    Nhìn     theo           1                                9. Giá trượt; 10. Bộ di chuyển xích.
    A                  2        3




     10.2.5. Một số tính toán cho máy rải thảm

     10.2.5.1. Lực kéo cần thiết của máy rải
     Trong quá trình làm việc máy rải cần phải thắng các lực cản sau:
     1. Lực cản di chuyển máy có kể đến độ nghiêng của mặt đường.
                  W1 = (Gm + Gb) . (f1 + i) ,     kG.                                     (10.1)
     trong đó: Gm − trọng lượng máy rải, kG;
                  Gb − trọng lượng của hỗn hợp bê tông nhựa trong thùng chứa lấy
                       bằng lượng dỡ tải của ôtô tự đổ, kG;
                  f1 − hệ số cản di chuyển của máy trên nền, f1 = 0,03 − 0,04;
                  i − độ nghiêng lớn nhất của đường, i = 0,07.
     2. Lực cản ma sát của các bộ phận làm việc đè lên thảm theo hướng rải
                           W2 = Gc . f2, kG                                               (10.2)
       Với:       GC − trọng lượng của các bộ phận làm việc, kG
                  f2 − hệ số ma sát trượt giữa thép và BTNN ở dạng rời, f2 = 0,6 − 0,62
     3. Lực cản do di chuyển khối hỗn hợp trước thanh đầm
                           W3 = Gh . f3, kG                                               (10.3)
       Với        Gh − trọng lượng của khối hỗn hợp trước thanh đầm, kG;
                  f3 − hệ số ma sát trong của hỗn hợp, f3 = 1,2 ÷ 1,4.
     Có thể xác định trọng lượng hỗn hợp trước thanh dầm Gh trên cơ sở cho rằng:
     B − chiều rộng vệt rải, chính bằng chiều dài thanh đầm (m);



                                    http://www.ebook.edu.vn          MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.165
                                                       2
    Δ − chiều cao của khối hỗn hợp Gh, thường Δ =        H, (m)
                                                       3
       với H là chiều cao thanh đầm;

    C − chiều rộng đáy hỗn hợp, thường cho C = Δ (m);
    γ − tỷ trọng hỗn hợp, với BTNN ở thể rời thì γ = (1900 − 2000) kG/m3.
                             b. Δ . c
    Do vậy:           Gh =            .γ,       kG
                                2
    4. Với những máy rải có phễu rải không đáy còn phải tính đến cả lực phát sinh khi cắt
dòng hỗn hợp chảy ra khỏi phễu:
              W 4 = kc . F . h . γ ,            kG                                (10.4)
                                  2
    Trong đó: kc = 7500 kG/m , là lực cản cắt riêng của khối hỗn hợp bê tông nhựa nóng rơi
qua cửa phễu.


     F − Diện tích tiết diện ở cửa ra của phễu;
        F = b.l (m2)
     h − Chiều cao của khối bê tông trong phễu, m;
     γ − Trọng lượng riêng của hỗn hợp, kG/m3;
     l − Chiều dài của khối bê tông nhựa, m;
     b − Chiều rộng lớp rải, m.

                                                                       Hình phễu
    5. Lực cản phụ phát sinh khi đẩy ô tô tự đổ vào chất liệu
                      W5 = Ga . (fo + i), kG;                            (10.5)
    Với:      Ga − Trọng lượng của ô tô tự đổ,         kG;
              fo − Hệ số cản lăn, fo = 0,018 khi nền đất tốt;
              i − Độ nghiêng của đường.
    6. Lực cản do khởi động (di chuyển cả máy) có kể cả khi đẩy ô tô vào chất liệu (tỳ vào hệ
thống con lăn).
                               G m + G b + G a Vm
                       W6 =                   .    ,    kG;                       (10.6)
                                     g          tt
    Ở đây:    g − Gia tốc trọng trường, m/s2;
              t1 − Thời gian tăng tốc tt = 1 − 2s;
    Tổng trở lực cản chung tác dụng khi máy rải làm việc có thể là:
              W = W1 + W2 + W3 + W4 + W5 + W6;                                    (10.7)



                                 http://www.ebook.edu.vn
     10.2.5.2. Sau khi xác định được tổng trở lực cản tác dụng lên máy rải thảm trong quá
trình làm việc, ta còn cần phải kiểm tra theo điều kiện bám:
                      Gm . ϕb ≥ W,    kG;                                          (10.8)
    trong đó: ϕb − Hệ số bám của bộ di chuyển xích xuống nền, ϕb = 0,3 − 0,5.
    10.2.5.3. Công suất cần thiết của động cơ máy rải được tính bằng tổng công suất chi phí
cho các bộ phận làm việc của máy, bao gồm:
              N = N1 + N2 + N3 + N4 + N5, kW;                             (10.9)
    Với:
    N1 − Công suất cho việc di chuyển toàn bộ máy, kW;
                       W.v
              N1 =                , kW;                              (10.10)
                   102 . 60 η1 η2
    Trong đó:
              W − Tổng trở lực cản;
              v−     Tốc độ làm việc cực đại, m/ph;
              η1 − Hiệu suất của cơ cấu di chuyển, η1 = 0,7 − 0,9;
              η2 − Hiệu suất truyền động từ động cơ đến bánh sao chủ động của
                     bộ di chuyển.
       N2 −   Công suất cần thiết để dẫn động băng tấm gạt
                     α.Q.L.ω
              N2 =           ;       kW;                                           (10.11)
                       370 η
    Trong đó: Q − Năng suất của máy rải, T/h;
                L − Đoạn đường di chuyển hỗn hợp có thể coi bằng khoảng cách giữa 2 trục
                  đĩa xích của băng tấm, m;
                α − Hệ số có kể đến cân bằng hỗn hợp qua thiết bị rải; với băng tải
                  cào; băng gạt, α = 1;
               ω − Hệ số đặc trưng cho tính chất của hỗn hợp rải; đối với thảm bê
       tông asphan, ω = 2 ÷ 3;
     N3 − Công suất cần thiết để dẫn động băng vít rải, được tính tương tự như cho băng tấm
gạt, xong ở đây chọn α = 0,6; L = 0,5B; ω = 5; với B là bề rộng vệt rải.
    N4 − Công suất cần thiết cho việc dẫn động thanh đầm tính như sau:
                           β.A.n
                      N4 =          ,     kW;                          (10.12)
                          102 . 60η
    Trong đó: n − Số vòng quay của trục dẫn động thanh dầm, v/ph;
              η − Hiệu suất truyền động;
              β − Hệ số kể đến độ không đồng đều của tải trọng do lực quán tính
           và trọng lượng bản thân thanh đầm gây ra; β = 1,3 ÷ 1,4;
              A − Công tiêu hao tổng cộng;
                     A = A1 + A2.


                              http://www.ebook.edu.vn          MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.167
    Trong đó: A1 − Công sinh ra của lực ma sát trong 1 vòng quay của trục dẫn động;
               A2 − Công để đầm chặt hỗn hợp trong 1 vòng quay của trục dẫn động.
    Chú ý:
    Các trị số A1, A2 được tính bằng công thức trong các tài liệu chuyên khảo.
    N5 − Công suất cần thiết để dẫn động các thiết bị phụ như bơm dầu thủy lực, quạt gió
nóng sấy thanh đầm v.v...
    10.2.5.4. Xác định lực kéo của máy rải xuất phát từ điều kiện bám.
                   60 . 102 . N1 . η
              T=                     ≤ Gm . ϕ b ;                                     (10.13)
                          vm
    10.2.5.5. Năng suất của máy rải: Khi máy rải hoạt động liên tục thì năng suất của nó
được tính như sau:
              Q = h . B . vm . γ . ktg, T/h;                                          (10.14)
                                         2
    Hoặc:     Q = B . vm . ktg,        m /h;                                          (10.15)
    Trong đó: h − Chiều dày lớp rải, m;
              B − Chiều rộng lớp rải, m;
              vm − Tốc độ làm việc của máy, m/h;
              γ − Trọng lượng riêng của hỗn hợp rải, T/m3;
              ktg − Hệ số sử dụng thời gian, ktg = 0,7 − 0,95.

    10.2.6. Một số máy rải điển hình

    Ở Việt Nam các máy rải được dùng phổ biến nhất là của hãng Vogelle, Demag, Titan,
Sumitomo, Niigata. Đó là các máy có khả năng mở rộng vệt rải nhờ hệ thống xilanh thủy lực -
bộ công tác rải đầm kiểu hộp lồng được mô tả theo hình dưới đây.




                                  http://www.ebook.edu.vn
Bảng 10.2. Tính năng kỹ thuật các máy rải của hãng VệGELE (Đức)


                       http://www.ebook.edu.vn        MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.169
Tính năng                     Loại di chuyển bánh xích                              Di chuyển bánh lốp
            SUPER SUPER SUPER SUPER SUPER SUPER SUPER SUPER SUPER
Mác máy
             1400  1500  1600  1800 1800 SF 2000 1502  1502F 1804
Năng suất
              300       350        400        600        600         800           350       350       600
max (T/h)
Công suất
 động cơ       49       70          79        121        133         160            70        70       121
  (kW)
 Số vòng
   quay      2500       2150      2150       2150       2500         1800         2150       2150      2150
 (v/phút)
Vệt rải B     2,5       2,5        2,5        2,5        2,5          3,0          2,5       2,5       2,5
 min
 max         4,75       6,5         8         10          6          12,5           6         5         8
Băng tấm
               x         x          x          x                      x             x            x      x
  dọc
Vít xoắn
                                                          x
  dọc
 Bộ sấy
                                                          x                         x
dùng gaz

     Bảng 10.3. Tính năng kỹ thuật một số máy rải khác.
                                 D 150 B                                   TITAN         DEMAG       DEMAC
                                         SENTORE BITELI
TT          Tính năng            Liên Xô                                  323−324        DF 130P     DF 130
                                          21 Nhật BB671 Ý
                                   (cũ)                                     ABG           Đức        CE Đức
1 Năng suất (T/h)                  100          330            550        600−800          600         600
2 Bề rộng vệt rải (m)           3,03−3,53      2,5−6      2,5−7,5         2,5−8,5        2,5−6,0     2,5−8,5
3 Chiều dày lớp rải (mm)         30−150       10−250      50−350          25−300         30−300       3−300
4 Tốc độ công tác (m/ph)            −         0,5−16          0−24          0−16          0−43        0−23
5 Tốc độ di chuyển (km/h)           −          0−34            0−5          0−3,6         0−20         0−5
6 Công suất động cơ (kW)            37          125            89           106            104         104
7 Truyền động chính               Cơ khí     Thủy lực     Thủy lực        Thủy lực       Thủy lực    Thủy lực
8 Tổng trọng lượng máy (T)          12         13,0           16,2        17 ÷ 19        16,5−17     13−18,8
9 Bộ di chuyển                  Bánh xích       Lốp      Bánh xích Bánh xích Bánh lốp Bánh xích
10 Kích thước bao (m)           4,95x3x2,6   7,4x2,5x2,7 6,4x3,17x3,65 6,2x3x3,65 6,6x2,5x3,57 6,8x2,5x3,38




                                 http://www.ebook.edu.vn
                                        CHƯƠNG 11
        XE LU BÁNH THÉP KIỂU TỰ HÀNH − TÁC DỤNG LỰC TĨNH

    11.1. CÔNG DỤNG VÀ PHÂN LOẠI
    11.1.1. Công dụng
     Xe lu bánh thép kiểu tự hành tác dụng lực tĩnh − gọi tắt là xe lu bánh thép (XLBT) − là 1
loại máy thi công lớp nền cơ bản (base) và lớp mặt đường ôtô rất phổ biến trên thế giới và ở
Việt Nam. Nó có tác dụng lèn chặt lớp vật liệu dưới bánh lu để tăng cường độ chịu lực, tăng
khả năng cố kết và chống thấm nước cho lớp vật liệu đó. Dù là thi công đường ôtô, sân bãi, ...
theo qui trình hay tiêu chuẩn nào thì trong dây chuyền thi công mặt đường ôtô cũng không thể
thiếu XLBT được.
    11.1.2. Phân loại
    a) Theo trọng lượng Q và áp lực riêng P của bánh xe lu lèn nền. Cụ thể là:
    * Phân loại theo Q:
    − Loại nhẹ: Q = 0,6 ÷ 4,0 tấn để đầm lớp bề mặt bê tông atfal và đá đen chịu lực nhẹ.
    − Loại trung bình: Q = 6 − 8 tấn để đầm lèn lớp đá sỏi, lớp nền cơ bản (base) và các lớp
bêtông aftal (bê tông nhựa nóng).
     − Loại nặng: Q = 10 − 18 tấn để đầm lèn ở khâu hoàn thiện bề mặt các
loại nền.
    * Phân loại theo áp lực riêng p (kG/cm) cho phép − tính theo chiều dài tiếp xúc giữa
đường sinh bánh lu lên nền, được chia làm 4 loại, tùy theo giới hạn bền E của vật liệu.
    Bảng 11.1. Giá trị các thông số p và E.

   TT         p (KG/cm)            E (KG/cm2)                      Loại vật liệu
    1           60−70                300−600          − mềm: đá vôi, sa thạch
    2           70−80               600−1000          − trung bình: đá vôi cứng, granít −
    3           80−100             1000−1800          cứng: đá granít, điônít
    4          100−125               ≥ 2000           − rất cứng: bazan, đá gabrô

      Trên thực tế các loại lu bánh thép có cấu tạo các bánh thép trước và sau có áp lực p thỏa
mãn cả 2 loại kế cận, ví dụ: nhẹ − trung bình, trung bình − nặng với mục đích tăng hiệu quả lu
lèn và mở rộng phạm vi hoạt động của máy. Giải pháp để đạt được mục đích nêu trên là chất
tải thêm bằng cát khô, nước, bê tông.
     b) Phân loại theo số trục và số bánh xe trên trục, có các loại XLBT được mô tả theo hình
11.1:




                               http://www.ebook.edu.vn          MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.171
                  a)                       b)                     c)
                                          Hình 11.1

      − Loại 2 trục 3 bánh lu: Hình 11.1−a) thường 2 bánh sau là bánh xe chủ động và có
đường kính lớn hơn bánh trước.
      − Loại 2 trục 2 bánh lu: Hình 11.1−b) thường 2 bánh lu có đường kính bằng nhau và bố
trí 1 bánh sau hoặc cả 2 bánh là bánh xe chủ động.
      − Loại 3 trục 3 bánh lu: Hình 11.1−c) có 2 kiểu như trên hình vẽ. Loại lu này có chiều dài
lớn, ưu tiên cho việc thi công các bề mặt đòi hỏi độ bằng phẳng cao.
      c) Phân loại theo hệ thống truyền động của XLBT, có 2 loại:
      − Loại truyền động cơ học.
      − Loại truyền động thủy lực.
      d) Phân loại theo cơ cấu lái (Hình 11.12).
      − Loại dùng cơ cấu cơ học, thường có 4 loại.
      − Loại dùng xi lanh thủy lực đẩy tay đòn trục lái bánh lu dẫn hướng.
      Để đảm bảo cho người lái XLBT có cảm giác "thật" trong quá trình điều khiển xe lượn
vòng hoặc chuyển hướng, dù là dùng cơ cấu lái cơ học hay thủy lực thì trên tất cả các loại
XLBT đều dùng vô lăng lái để truyền các chuyển động tới cơ cấu chấp hành (cơ học), hay để
điều khiển các cửa van phân phối thủy lực (dẫn dầu tới xi lanh thủy lực đẩy tay đòn trục lái
bánh xe).
      Bánh lu dẫn hướng có thể liên kết với khung lái dạng khung đơn hoặc
khung kép.
    11.2. CẤU TẠO CHUNG CỦA XE LU BÁNH THÉP
    11.2.1. Kết cấu chung
     Có khá nhiều loại XLBT hiện đang có mặt ở Việt Nam, do nhiều nước và nhiều hãng chế
tạo, như các loại XLBT của Liên Xô (cũ), Trung Quốc, Rumani, Balan, Đức, Mỹ, Nhật và
Việt Nam... với đủ các cỡ nhẹ, trung bình, nặng và nhiều kiểu dáng khác nhau. Tuy vậy, về
nguyên tắc cấu tạo, chúng đều có chung đặc điểm kết cấu gồm các hệ thống và cơ cấu sau:
    − Kết cấu thép chính (khung máy) trên đó lắp tất cả các cơ cấu.
    − Động cơ diezel: thường được khởi động nổ qua máy khởi động dùng ắc quy.
    − Hệ thống truyền lực gồm các cơ cấu:


                               http://www.ebook.edu.vn
              Ly hợp nối với động cơ - Hộp số - Bộ đảo chiều
              Bộ vi sai (với loại lu 2 trục 3 bánh)
              Bộ truyền động cuối (với xe lu truyền động thủy tĩnh là động cơ thủy lực)
              Các bộ phanh và cơ cấu phụ trợ
    − Các bánh lu bằng thép: vừa là bộ công tác, vừa là bộ di chuyển.
    − Hệ điều khiển và các thiết bị tín hiệu (đèn, đồng hồ...)
    − Thiết bị làm sạch bề mặt và tưới cho bánh lu.
                    1       2           3       4        5          6
                1          2       3        4       5




                            a)                                 b)

                        Hình 11.2: Sơ đồ cấu tạo các cụm cơ bản củaXLBT
                    a) XLBT kiểu 2 trục 3 bánh; b) XLBT kiểu 2 trục 2 bánh.
                 1. Bánh dẫn hướng. 2. Động cơ. 3. Ly hợp; 4. Bộ đảo chiều; 5. Hộp số;
                        6. Bộ vi sai; 7. Truyền động cuối; 8. Bánh lu chủ động.

    11.2.2. Cấu tạo chung của xe lu bánh thép loại 2 trục 3 bánh
      Xe lu bánh thép loại 2 trục 3 bánh là loại máy lu lèn được dùng phổ biến nhất trong xây
dựng mặt đường ôtô, với tải trọng trung bình 6−8 tấn và loại nặng 10−18 tấn. Thông thường
tải trọng trên trục bánh xe chủ động ≈ 2/3 trọng lượng toàn bộ máy, đường kính bánh xe chủ
động = 1,5 − 1,6 lần đường kính bánh trước. Nhờ có đường kính lớn mà chất lượng lu lèn của
bánh lu được cải thiện đáng kể, đồng thời cũng giảm được lực cản của nền lên bánh xe. Ở
khâu truyền động đến bán trục chủ động của bánh sau có trang bị bộ ly hợp vi sai, giúp cho sự
lượn vòng bánh xe được dễ dàng và không gây trượt bề mặt. Thông thường áp lực riêng tại
               1
bánh trước = áp lực riêng trên bánh sau và chiều dài bánh trước:                   Bt=E+100
               2
(mm), E là khoảng cách mép trong của 2 bánh sau, để cho vệt đầm được phủ kín bề mặt vật
liệu. Sự bố trí 3 bánh xe kiểu này giúp cho không gian lắp đặt động cơ và các thiết bị trên
XLBT được dễ dàng.
     Cấu tạo chung của XLBT loại này thường gồm có các cụm thiết bị được mô tả theo hình
11.3 dưới đây (không vẽ khung mái che):




                                 http://www.ebook.edu.vn                MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.173
                     Hình 11.3. Cấu tạo chung của XLBT kiểu 2 trục 3 bánh xe
   1. Bộ bánh răng truyềnđộng cuối cùng; 2. Bánh xe chủ động; 3. Hộp truyền động; 4. Bộ đảo chiều; 5.
   Khớp nối; 6. Khớp nối kiểu ly hợp với động cơ; 7. Khung máy; 8. Máy khởi động; 9. Bánh lu dẫn hướng;
   10. Đầu ụ lái; 11. Thùng nhiên liệu; 12. Động cơ; 13. Bàn đạp ly hợp; 14. Núm điều khiển van điều tiết
   không khí cho động cơ; 15.Tay sang số; 16. Công tắc bật nguồn điện; 17. Tay phanh; 18. Tay đảo chiều;
   19. Vô lăng lái; 20. Tấm vách khung máy; 21. Ghế lái xe 22. Cơ cấu khóa chuyển bộ vi sai; 23. Bộ gạt
   dính bám bánh xe.

     11.2.3. Xe lu bánh thép 3 trục 3 bánh




                       Hình 11.4. Cấu tạo chung xe lu bánh thép 3 trục 3 bánh
1. Bánh trước; 2. Bánh giữa; 3 và 4: Ụ đứng khung lái; 5. Thanh kéo dọc cơ cấu lái; 6.Tay đòn lái bánh giữa; 7.
Cơ cấu điều khiển bộ phân phối thủy lực; 8. Xi lanh thủy lực lái; 9. Giảm tốc cơ cấu lái; 10. Ghế lái xe; 11. Mái


                                     http://www.ebook.edu.vn
che;     12.    Tay      điều     khiển  bên     trái;   13.    Cần      hộp      số;    14.     Tay     phanh;
15. Động cơ; 16. Vỏ che; 17. Bộ truyền động cuối cùng; 18; Bánh xe chủ động; 19. Bộ đảo chiều; 20.Hộp truyền
động; 21. Khung máy; 22. Bộ đầu nối kiểu khớp với đòn lái; 23. Tay điều khiển lái (bên phải); 24. Bộ đầu nối trụ
trước; 25. Tay đòn trụ lái trước.
    11.2.4. Cấu tạo xe lu bánh thép kiểu 2 trục 2 bánh: Là loại máy lu lực tĩnh thường
được dùng phối hợp với lu thép 2 trục 3 bánh. Cấu tạo của loại lu này gồm có các kết cấu cơ
bản được mô tả trên hình 11.5.

                                        5                           8             7
                                                                    6

                                                                                           10

                  4
                                                                                           9
                  3
                                                   1                                       11
                         2

                      Hình 11.5. Cấu tạo chung xe lu bánh thép 2 trục 2 bánh.
   1. Khung máy; 2. Bánh dẫn hướng; 3 và 11. Bộ gạt sạch bánh xe; 4 và 9. Bộ phun tưới ướt bánh xe; 5. Vỏ
   che động cơ; 6. Tay điều khiển; 7.Ghế ngồi; 8. Vô lăng lái; 10. Bánh xe chủ động.

     Sơ đồ động của loại xe lu này có thể tham khảo hình 11.2.b và 11.10.

     11.3. LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA XE LU BÁNH THÉP

     11.3.1. Đường kính bánh xe lu D
    Các kết quả nghiên cứu và thực nghiệm về XLBT đều chỉ ra rằng, nên chọn đường kính
D của bánh xe lu theo:
     D = 17,2 q , với q (kG/cm) là áp lực lên nền theo đường sinh tiếp xúc của bánh lu (chỉ
lấy D theo giá trị của q, không xét đến thứ nguyên).
     11.3.2. Chiều dài của bánh lu (đường sinh hình trụ bánh xe) B
     Giá trị của B thường được chọn từ yêu cầu đặt ra đối với bánh xe khi làm việc ở trạng
thái lượn vòng tức là B phụ thuộc R. Khi lượn vòng nếu B lớn quá thì sẽ gây ra sự cắt trượt
lớp vật liệu đang được lu lèn. Kết quả nghiên cứu cho thấy, tiêu chuẩn đối với bán kính lượn
vòng R (phía trong) như sau:
     − Với lu nặng:                R = 3600mm
     − Lu trung:                   R = 3000 mm
     − Lu nhẹ:               R = 2000 mm.
     Từ đó, thường lấy: 400 ≤ B ≤ 500 đối với bánh sau (lu 2 trục 3 bánh), với lu 2 bánh thì
bánh lái thường phải tách đôi để giảm giá trị thực của B. Với lu 2 bánh 2 trục và 3 bánh 3
trục, giá trị thực của B thường không vượt quá 1300mm.



                                    http://www.ebook.edu.vn                 MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.175
    11.3.3. Phân chia trọng lượng bánh lu theo trục bánh
    − Xét ở trạng thái cân bằng khi xe lu di chuyển trên nền phẳng, thường lấy:
    G trên trục chủ động của lu 2 trục 2 bánh: ≥ 50%.
    G trên trục chủ động của lu 2 trục 3 bánh: ≈ 67%
     − Với lu 3 trục 3 bánh: là 30% + 30% + 40% = G1 + G2 + G3. Còn khi làm việc, 1 trong
các bánh lu trèo qua vật cản thì G1, G2, G3 sẽ được phân phối lại theo hình 11.6. Hiệu ứng
này tạo cho mặt đường có độ phẳng cao hơn.




                   Hình 11.6. Sự phân phối trọng lượng bánh lu theo trục

    11.4. LỰA CHỌN SƠ ĐỒ ĐỘNG XLBT
     11.4.1. Nguyên tắc chung: Tuỳ theo sơ đồ bố trí các cụm máy và số lượng bánh xe chủ
động mà ta lựa chọn sơ đồ động phù hợp để giải quyết vấn đề bố trí động cơ và các bộ máy
cho hợp lý với ý đồ thiết kế. Có thể bố trí theo sơ đồ dọc hoặc theo sơ đồ ngang so với trục xe
lu (xem hình 11.2).
     Phần lớn các XLBT 2 trục 2 bánh có cách bố trí trục động cơ ngang (vuông góc) với trục
xe lu, còn ở xe lu 3 bánh 2 trục thì bố trí dọc (trục động cơ song song trục máy).
    11.4.2. Sơ đồ động một số loại XLBT
    a) XLBT 2 trục 3 bánh, truyền động cơ học




                               http://www.ebook.edu.vn
                                                                    Hình 11.7. Sơ đồ
                                                                    động xe lu truyền
                                                                    động cơ học
                                                                    1. Động cơ điezel;
                                                                    2. Khớp nối;
                                                                    3. Hộp truyền động;
                                                                    4. Bộ vi sai;
                                                                    5. Bộ truyền động cuối;
                                                                    6. Bánh lu chủ động;
                                                                    7. Ly hợp ma sát;
                                                                    8. Hệ thống lái.




    b) XLBT 2 trục 3 bánh có dùng ly hợp hoặc biến tốc thủy lực (BTLT)




 Hình       11.8.
 Sơ đồ động xe lu
 dùng biến tốc
 thủy lực




    Nhờ có BTTL mà quá trình làm việc của XLBT sẽ êm dịu hơn so với sơ đồ a.
    Dưới đây là 2 sơ đồ động của các máy lu cụ thể, thể hiện cả các thông số cơ bản của hệ
thống.
     c) Sơ đồ động của một số loại XLBT do Liên Xô cũ chế tạo vẫn còn đang được sử dụng
có hiệu quả trong thi công xây dựng ở Việt Nam.




                             http://www.ebook.edu.vn         MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.177
             Hình 11.9.
Sơ đồ động của XLBT D.83A, D211B,
               D260.
1. Động cơ diezel;
2. Ly hợp;
3. Khớp nối tự lựa (bù);
4. Cơ cấu đảo chiều;
5. Hộp truyền động;
6. Bộ truyền động cuối;
7. Bộ vi sai;
8. Trục bánh xe chủ động
9. Ly hợp vấu nối với bộ vi sai.




                               http://www.ebook.edu.vn
                                                             Hình 11.10. Sơ đồ động của xe lu
                                                             bánh thép D.178 A và D.178B.
                                                             1. Động cơ diezel;
                                                             2. Ly hợp;
                                                             3. Khớp nối tự lựa (bù);
                                                             4. Hộp truyền động;
                                                             5. Bộ đảo chiều;
                                                             6. Phanh tay;
                                                             7. Bộ truyền động cuối;
                                                             8. Trục của bánh chủ động;
                                                             9. Trục của bánh xe bị động;
                                                             10. Cơ cấu lái;
                                                             11. Cơ cấu dẫn động bộ điều khiển lái bằng
                                                             tay.




     d) Các XLBT tiên tiến có hệ thống truyền động thủy lực và hệ thống lái cả 2 bánh dùng
xi lanh thủy lực, dẫn động 2 bánh (chủ động) bằng các môtơ thủy lực. Một trong các XLBT
loại này có sơ đồ bố trí thiết bị thủy lực như sau:




                          H.12.11. Bố trí thiết bị thủy lực trên xe lu.
                1. Động cơ diezel; 2. Bơm thủy lực; 3. Hộp phân phối; 4. Môtơ thủy lực;
                       5. Van điều khiển; 6. Bầu lọc đầu thủy lọc; 7. Xi lanh lái.


    11.5. XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ DẪN ĐỘNG

     Công suất cần thiết của động cơ dẫn động XLBT được xác định theo công
thức sau:


                                http://www.ebook.edu.vn                MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.179
                                       T.v
                                 N=              (m.l)                               (11.1)
                                      270 . η
      Với:        T(kG) − lực vòng trên bánh lu chủ động
                  v(km/h) − tốc độ chuyển động khi xe lu làm việc.
                η = 0,6 − 0,85 − hiệu suất truyền động từ động cơ đến bánh xe chủ động  đối
        với xe lu truyền động cơ học.
     Lực vòng T trên bánh lu chủ động phải lớn hơn hoặc bằng tổng các lực cản phát sinh khi
xe lu làm việc:
                  T ≥ ΣW,        ΣW = Wf + Wi + Wu + Wn                              (11.2)
      Trong đó:
                  Wf = f.G.cosα (kG) là lực cản của nền lên xe lu, phụ thuộc vào vật liệu đầm
                  lèn, thể hiện qua giá trị của f.            (11.3)
                  f là hệ số cản di chuyển, phụ thuộc loại vật liệu đầm lèn và trạng thái bề mặt
                  của vật liệu đó. (bảng 11.2)
                  G (kG) − trọng lượng xe lu
                  α ≈ 15o là độ dốc tối đa của nền đường khi tính toán.

                                      Bảng 11.2. Giá trị của hệ số f
 TT            Loại vật liệu                 Trạng thái đầm lèn                  f
  1     Bê tông atfal mới               Lúc đầu                             0,12−0,14
                                        Lúc cuối                           0,03 − 0,06
  2     Bề mặt atfal cũ                 −                                      0,04
  3     Đá dăm                          Lúc đầu                             0,1 − 0,15
                                        Lúc cuối                           0,06 − 0,09
  4     Sỏi                             −                                  0,097 − 0,1
  5     Đường nhựa cấp phối             Lúc đầu                            0,075 − 0,09
                                        Lúc cuối                               0,03
  6     Đất                             −                                       0,2
      − Wi = G.sinα (kG) (11.4) − lực cản chuyển động xe lu khi lên dốc góc αo.
      − Wu (KG) − lực cản quán tính khi khởi hành.
                                   G           J1
                  Wu = Wa + Wb =     . a + z1 . . ε1                        (11.5)
                                   g           r1
      Với:        Wa − lực quán tính chuyển động thẳng của xe lu;
                  Wb − lực quán tính quay của bánh lu bị động;
                  a (m/s2) − gia tốc chuyển động thẳng của xe lu;
                  Z1 − số bánh lu bị động;
                  J1 (kG.m.s2) − mô men quán tính của bánh bị động;
                  r1 (m) − bán kính bánh xe bị động;

                                 http://www.ebook.edu.vn
                 ⎛ 1⎞
              ε1 ⎜ 2⎟ − gia tốc góc trong chuyển động quay của bánh lu bị động.
                 ⎝s⎠
                                                                          v
    Với hầu hết các XLBT: Wb ≤ Wa nên có thể bỏ qua Wb và có thể tính: a = , với:
                                                                          t
    v (m/s) − tốc độ chuyển động lớn nhất có thể của xe lu theo hộp số.
    t = 2 ÷ 5(s) − thời gian tăng tốc của xe lu từ trạng thái tĩnh đến khi đạt tốc độ max có thể.
    − Wn (kG) là lực cản lượn vòng khi xe lu chuyển động, có thể lấy Wn theo giá trị sau:
               Wn = 0,3 G1 khi xe lu đi trên đá dăm khô rờ;
               Wn = 0,2 G1 khi xe lu đi trên đá dăm đã lu lèn.
    Với G1 (kG) là trọng lượng đè lên trên bánh lu dẫn hướng.
    − Để không xảy ra hiện tượng trượt bánh chủ động của xe lu, cần xét thêm điều kiện
bám:
               T = ΣW ≤ Gb . ϕb.                                                     (11.6)
    Với:       Gb (kG) − trọng lượng bám của xe lu;
               ϕb − hệ số bám lớn nhất, tùy theo loại vật liệu lu lèn.

    Bảng 11.3. Giá trị hệ số bám ϕb

           Vật liệu                   ϕb                    Vật liệu                   ϕb
 − Đá dăm                          0,4 − 0,6     − Đá sỏi                          0,15 − 0,3
 − Atfal lúc bắt đầu lu          0,25 − 0,3      − Mặt bê tông nhựa cũ             0,2 − 0,3
 − Atfal lúc cuối lu lèn         0,1 − 0,15


    11.6. HỆ THỐNG LÁI CỦA XLBT

    11.6.1. Yêu cầu chung đối với hệ thống lái của XLBT là
     − Đảm bảo lực tác dụng lên khung lái đủ lớn để thắng các lực cản sườn của nền tác dụng
lên bánh lái khi lượn vòng với bán kính R.
    − Đảm bảo đủ góc quay cần thiết khi xe lu lượn vòng.
    − Đảm bảo độ tin cậy của hệ thống khi làm việc.
    − Thỏa mãn các yêu cầu thao tác đối với người lái.
    11.6.2. Một số sơ đồ hệ thống lái XLBT thường gặp




                               http://www.ebook.edu.vn            MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.181
                                    a)
                                                                                           d)



                                    b)




                                       c)
                                                                                            e)

Hình 11.12. a) Kiểu trục vít − vành quay; b) Trục vít − vành quay − cặp bánh răng nón; c) Vít
                           vô tận; d) Xích kéo; e. Xi lanh thủy lực;
    1. Vô lăng lái; 2. Trục vít; 3. Vành quay; 4. Trụ khung lái; 5. Bánh xe dẫn hướng; 6. Cặp bánh răng côn; 7.
    Vết vô tận; 8. Đai ốc; 9. Tay đòn quay; 10. Xích kéo; 11. Bánh vít, 12. Tay đòn trên trụ lái; 13. Xi lanh thủy
    lực.


    Hệ thống lái theo sơ đồ e) được dùng phổ biến hơn cả.
    11.6.3. Kết cấu khung lái XLBT
      11.6.3.1. Với XLBT loại 2 trục: Bánh lái ở phía trước động cơ và được liên kết với khung
lái, trên khung lái là trụ lái liên kết với hệ thống lái.
     Có 2 kiểu khung lái thường gặp là khung lái (giá treo) đơn (a) và khung lái kép (b), còn
gọi là kiểu khung trực tiếp và khung lái gián tiếp − xem hình 11.13.




                                                Hình 11.13.
                                  a) Khung lái đơn, b) Khung lái kép

    Kết cấu khung lái phải đảm bảo ổn định cho xe lu khi bánh lái gặp vật cản, trước hết là
góc nghiêng cho phép của bánh lái. So với kiểu a) kết cấu khung kiểu b) cho phép giảm góc



                                    http://www.ebook.edu.vn
nghiêng bánh lái và giảm độ lệch tâm δ của bánh lái so với trục tâm đứng của máy, nhưng kết
cấu kiểu b) phức tạp hơn kiểu a).
    11.6.3..2. Với XLBT 3 trục 3 bánh: Kết cấu khung lái phức tạp hơn một trong các kiểu
thường gặp là kiểu khung Ringsted sau:




                                     Hình 11.14. Khung lái kiểu Ringsted.
        1. Trụ lái trung tâm; 2. Khung hai bánh lu ngoài; 3. Đai ốc trên khung 2 bánh lu phía ngoài;
                 4. Khung giữa; 5. Cơ cấu dẫn động lái; 6. Trục nối phía trước và phía sau.

     Đặc điểm của hệ thống này là: tất cả các bánh lu đều là bánh chủ động, hai bánh lu phía
ngoài là bánh dẫn hướng; chúng quay tương đối so với bánh lu ở giữa khi xe lu lượn vòng, cơ
cấu lái là kiểu trục vít được dẫn động từ động cơ. Ngoài ra bánh giữa còn có cấu tạo có thể
nâng hạ được, điều đó dẫn đến việc biến lu 3 bánh thành 2 bánh, tăng áp lực lu lèn.
    11.7. TƯƠNG TÁC GIỮA XE LU BÁNH THÉP VÀ NỀN ĐƯỢC LU LÈN
    11.7.1. Lý thuyết về tác dụng của bánh thép cứng chuyển động trên nền biến dạng
    a) Trong quá trình lu lèn, bánh thép của xe lu sẽ tác dụng lên nền (đàn hồi) và làm cho
nền biến dạng nén xuống với chiều cao là h, quá trình này được mô tả ở hình vẽ 11.15.
                                                              Bánh thép chuyển động với vận tốc v dưới
                                                         tác dụng của lực kéo (T (kG); tải trọng đè lên
                                      v
                                                         nền qua bánh thép là G (kG) sẽ làm nền biến
               O       T                                 dạng theo cung AB, với độ lún (biến dạng) h
                                      x
           G       α
                                                         (m), hình chiếu theo phương ngang của cung
                           dS               h
                                B                        AB là a.
               A                                              Xét ở một cung phân tố ds trên cung AB
                       a
                                dN                       sẽ có lực tác dụng lên nền là d N . Với chiều
               y                                         dài bánh thép là b(cm) và áp lực trung bình
                                                         lên mặt nền (tiếp xúc thép bánh − nền) là p
                 Hình 11.15.                             (kG/cm2),
        Sơ đồ tiếp xúc bánh lu − nền.                    ta có:
                                d N = p.b.ds
    Góc giữa d N và G là α, α = αA ÷ αB, có thể coi ở trạng thái cân bằng lực thì, xét theo 2
phương Ox và Oy ứng với T và G là a và h, ta có:

                                          http://www.ebook.edu.vn         MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.183
                       a                         h

                       ∫ p.bdx = G,      vµ      ∫ p.b.dy = T                         (11.7)
                       0                         0

     b) Với nền không biến dạng tuyến tính, tham số p sẽ có ý nghĩa khác so với p của nền
biến dạng tuyến tính. Các nghiên cứu cho thấy sự phụ thuộc giữa biến dạng và ứng suất của
hầu hết các loại vật liệu làm mặt đường sẽ tuân theo biểu thức:
                       p = C . yμ                                                     (11.8)
    Với: C là hệ số lún khi áp lực riêng lên nền đạt trị số lún bằng 1cm.
    μ = 0 ÷ 1,0 là hệ số đặc trưng cho trạng thái vật liệu được xác định từ thực nghiệm, μ = 1
ứng với khi lu lèn lớp mặt, khi này đơn vị của C là kG/cm3, và với:
                       μ = 0 : p = C (kG/cm3)
                       μ = 1 : p = C.y (kG/cm2)
    Thay (11.8) vào (11.7) và giải ra, ta có:
                                 ⎛       μ⎞
                       G = C.b. ⎜ 1 − ⎟ hμ . D.h                             (11.9)
                                 ⎝       3⎠
                                     μ+1
                                   h
                       T = C.b .                                                      (11.10)
                                 μ+1
    Tỷ số giữa lực kéo T và tải trọng bánh thép được gọi là hệ số cản di chuyển, và ký hiệu:
                          T              1              h
                       f= G =                       .
                                          ⎛     μ⎞      D
                                  (1 + μ) ⎜ 1 − 3 ⎟
                                          ⎝       ⎠
    Theo (11.9) ta tìm giá trị độ lún h và có:
                                       G                                G
                       hμ+0,5 =                 hay: h =                              (11.11)
                                        ⎛    μ⎞             μ +0,5        ⎛ μ⎞
                                  C.b D ⎜ 1 − ⎟                    C.b. D ⎜1 − ⎟
                                        ⎝    3⎠
                                                                          ⎝ 3⎠
                                                                                                G
    Rõ ràng độ lún h sẽ tăng khi G tăng và D giảm. Với ý nghĩa đó, ta đặt               ξ=
                                                                                               b D
và gọi ξ là hệ số kết cấu của bánh thép xe lu, ξ có đơn vị là (kG/cm3/2).
    Kinh nghiệm khi tính toán thiết kế cho thấy nên lấy giá trị của ξ như sau:
    − Với lu nhẹ và trung bình: ξ = 2,9 − 5,7.
    − Với lu nặng: ξ = 4,6 − 8,2.
    A.M. Kholodov đề xuất công thức thực nghiệm đơn giản sau:
                      D = 17,2 q
     Với D(cm) và q(kG/cm) là đường kính bánh lu và áp lực riêng lên nền theo đường kính
tiếp xúc với bánh lu.
      Để đạt được độ chặt của nền, cần phải lu lèn nhiều lượt, qua mỗi lượt độ lún h lại tăng
lên, lực kéo T và hệ số cản di chuyển f lại giảm xuống; tuy nhiên những sự tăng, giảm vừa kể



                                  http://www.ebook.edu.vn
trên sẽ tiến dần đến một trị số gần như không thay đổi nữa dù cho số lượt lu lèn n tiếp tục
tăng. Lúc này hiệu quả lu lèn đã đạt đến ngưỡng có "độ chối", vì vậy không cần lu tiếp nữa.
    Quan hệ của các thông số (T, h, f) với n nêu trên có thể biểu diễn bằng đồ thị theo hình
11.16 và công thức thực nghiệm dưới đây:

                        h
                        T
                        f                            h



                                                     T.f



                                                                   n
                        Hình 11.16. Quan hệ giữa h, T, f với số lượt lu lèn n
     Quan hệ toán học giữa h, T, f với n được thể hiện bằng 3 công thức thực nghiệm sau:
                        h = h1 + a.lgn
                        T = T1 − b.lgn                                          (11.12)
                        f = f1 − c.lgn
     Ở đây:             h1, T1, f1 − trị số tương ứng với n = 1;
                        a.b, c − hệ số tỷ lệ;
                        n − số lượt lu lèn.
     11.7.2. Sơ đồ lực tác dụng lên các bánh thép của xe lu tĩnh
     Xét trường hợp XLBT làm việc ở giai đoạn đầu quá trình lu lèn: độ biến dạng của nền ở
giai đoạn này lớn hơn nhiều ở giai đoạn cuối, vì vậy hệ số cản khi này cũng lớn hơn. Điều này
được giải thích qua hình vẽ dưới đây:



                                                h2
   h1                                                    Hình 11.17. Sơ đồ tiếp xúc xe lu − nền

                   e1                    e2
              R1                   R2
     Bắt đầu lu lèn: Khi XLBT dịch chuyển từ phải sang trái thì lớp nền dưới bánh thép trước
lún xuống 1 đoạn h1, vì vật liệu còn rời rạc nên dễ tạo ra sự dồn vật liệu trước bánh thép.
     Khi bánh sau tiếp tục đi qua lớp vật liệu mà bánh trước đã lu thì nó lại tiếp tục tạo ra độ lún
h2. Điều này được quan sát rất rõ khi XLBT làm việc với nền là bê tông atfal lúc mới rải trên mặt
đường. (Vì vậy quy trình lu bêtông atfal mới qui định rõ: Các lượt đầu phải dùng lu nhẹ − trung,



                                 http://www.ebook.edu.vn               MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.185
sau đó mới dùng lu nặng và phải cho XLBT tiến − lùi theo đúng sơ đồ qui định). Chính do có độ
biến dạng như trên đã tạo ra độ lệch e1 và e2 của phản lực nền R1 và R2 so với tâm trục 2 bánh xe.
    Từ điều kiện cân bằng của XLBT, ta thấy:
    Với bánh chủ động:         M ≥ (H2.r2 + R2.e2)
                               R2 = G2, H2 = H'2
    Với bánh bị động:          T1 = H1; R1 = G1
     Trong đó H1, R1, H2, R2 là phản lực của nền tác dụng lên bánh trước và bánh sau theo
phương ngang và phương đứng. Còn H'1, R'1, H'2, R'2 là lực tác dụng của các bánh lu làm nền
bị biến dạng. Chính vì H'1 có chiều như hình vẽ nên luôn tồn tại hiện tượng vật liệu bị dồn ở
trước bánh lu bị động.

    11.8. LỰC TÁC DỤNG LÊN KHUNG BÁNH LÁI CỦA XE LU KHI QUAY VÒNG
    Ở trạng thái di chuyển tịnh tiến, lực tác dụng lên khung lái luôn nhỏ hơn trạng thái khi
quay vòng. Khi quay vòng, luôn xuất hiện lực ma sát giữa bánh xe và bề mặt lớp vật liệu được
đầm lèn tại vị trí tiếp xúc. Có thể mô tả các lực tác dụng lên khung lái như sau:

                         Mq


                                                   Mq − mômen lái truyền qua trụ lái;
                                                   P1 − trọng lượng phần trên xe lu đè lên khung lái;
                                                   Gbx − trọng lượng bản thân bánh lu;
                                                   F − Lực cản ma sát lên bánh lu;
                                                   G1 − Phản lực của nền ở mỗi nửa bánh xe;
                                                   Tmax − lực đẩy dọc trục xe lu tác dụng lên khung;
                                                   β − Góc quay khi lượn vòng trên mặt bằng.


                 Hình 11.18.
       Sơ đồ xác định lực khi quay vòng
    Vì vậy trường hợp khi xe lu quay vòng với góc β được lấy làm trạng thái để tính toán cho
khung lái.
                        G1
    Ta có:    Fms = F =    . μ1,
                        2
    Với        G1 = (P1 + Gbx);
            μ1 ≈ 0,5 − hệ số ma sát giữa bề mặt bánh lu với vật liệu đầm lèn.
    Mômen cản do lực ma sát sinh ra:
                           b G1
               Mms = F .    =   b . μ, mô men này chuyển qua giá đỡ bánh xe lên trục lái
                           2 4

                                http://www.ebook.edu.vn
    Lực dọc Tmax chia theo 2 phương:

              T max = T 1 + T 2 với T1 = Tmax . cos β, T2 = Tmax . sinβ tác dụng lên khung lái
Mômen          quay       vô       lăng       lái    Me       tính     từ      biểu      thức:
Mms = Me . i . η = (P.R).i.η, với P = 6 ÷ 10 kG là lực tay lái, R = 18 − 22 cm là bán kính vô
lăng, i = tỷ số truyền cơ học, η hiệu suất truyền động của cơ cấu.
     Khi tính toán cơ cấu lái cho XLBT, cần xác định được tỷ số truyền theo sơ đồ đã chọn,
hiệu suất truyền động η của cơ cấu, độ bền các chi tiết hệ thống lái, độ bền các chi tiết theo
bánh dẫn hướng. Còn ở hệ thống dẫn động kiểu thủy lực cần xác định kích thước xi lanh và
năng suất của bơm thủy lực theo quan hệ xuất phát từ lực của xi lanh và tay đòn lái phải thắng
được mô men cản trên trụ lái.

    11.9. NĂNG SUẤT CỦA XE LU BÁNH THÉP TỰ HÀNH
    Năng suất khi lu lên của XLBT được tính theo công thức:
                            1
                       π=     . 1000 (B − a).v          (m2/h)                          (11.13)
                            n

    Trong đó: B (m) là bề rộng vệt lu
                a = 0,2 − 0,25 m − chiều rộng vệt chờm 2 lượt lu
                v (km/h) − tốc độ làm việc trung bình của xe lu.
                n = số lượt lu lèn qua một vị trí
    Tốc độ làm việc trung bình v được tính theo:
                    Lv
             v = t + t , với Lv (m) − chiều dài vệt lu
                  1    2
                  Lv
             t1 =    (s) − thời gian chuyển động trung bình của xe lu sau 1 hành trình.
                  V1
             v1 (m/s) − tốc độ chuyển động của xe lu trên đoạn Lv
             t2 = 1 − 2 (s) − thời gian đổi chiều chuyển động.
    11.10. TÍNH NĂNG KỸ THUẬT LU BÁNH THÉP TRƠN
    Đặc tính kỹ thuật lu bánh thép (Liên Xô cũ chế tạo)

                                                                                          Bảng 11.4

                                                          Mác máy
       Thông số
                            Đơn vị     D.338     D.260     D.211      D.399     D.400      D.317
Trọng lượng chưa gia
                              T         0,88        6        10         8,6      10,8        3,5
trọng

Có gia trọng                  T         1,45        −            −      12,2     15,5         −

Số bánh thép                  −          2          3            3       2         3         3*


                                  http://www.ebook.edu.vn            MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.187
Áp lực Bánh trước                 kG/cm      6−8,6       21        32          21-31       15,5−23      12

            Bánh giữa              −            −        −         −             −         23−33        9,5

            Bánh sau               −       6,6−11,7      41        68          45−62       47−64        13,5

Chiều rộng vệt lu                  m          0,7       1,3        1,6           1,6           1,6      0,9

Tốc độ lu                        km/giờ     2,3−4,8   2,05−5,9   1,7−1,9      2,51−5,53     3,5−7     1,7−4,01

Bán kính quay vòng (min)           m          1,8       3,25     4,975           −             3,6      4,0

Công suất động cơ                  m.l          6        30        40            40            40       18




                            Hình 11.19. Lu bánh thép trơn (Kiểu SAKAI, Nhật)
      Tính năng kỹ thuật cơ bản của một số loại xe lu bánh thép tĩnh do Nhật Bản chế tạo
                                                                                                     Bảng 11-5

 Số                                                                    HÃNG CHẾ TẠO
                 THÔNG SỐ                 Đơn vị
 TT                                                 FURUKAWWA     KOMATSU            KOMATSU         HITACHI

       Mã hiệu                                         FR12        JM 120-3            JM 120-2       RS120-c

  1    Trọng lượng có gia trọng            kG         12500         12075               12000          12355

  2    Tải trọng trục trước                kG          6200            6040             6000           6105

  3    Tải trọng trục sau                  kG          6300            6025             6000           6250

  4    Trọng lượng chưa có gia trọng       kG         10600            9350             9400           10285

  5    Tải trọng trục nước                 kG          5300            4400             4450           5085



                                       http://www.ebook.edu.vn
Số                                                               HÃNG CHẾ TẠO
                 THÔNG SỐ              Đơn vị
TT                                              FURUKAWWA     KOMATSU       KOMATSU       HITACHI

6    Tải trọng trục sau                 kG         5300         4950           4950         5200

7    Chiều dài                          mm         4900         5000           5000          5160

8    Chiều rộng                         mm         2100          2100          2100          1980

9    Chiều cao                          mm       2400; 3200   2450; 3180     2410; 3230   2425;3150

10   Khoảng cách giữa các trục          mm         3300         3400           3400          3200

11   Công suất động cơ                   ml         66            78            78           80

12   Số mức tốc độ di chuyển                      2/2-INF      2/2-INF        2/2-INF      2/2-INF

13   Tốc độ di chuyển                   km/h        12            16            16           13

14   Kích thước trống lăn trước         mm      1500x550x2    1600x550x2    1600x550x2    1550x520x2

15   Kích thước trống lăn sau           mm       1500x1100    1600x1100      1600x1100    1500x1040

16   Bề rộng vệt rải                    mm         2100         2100           2100         1980

17   Áp lực tuyến trên trống lăn kG/cm              57,3         54,9           54,5         58,7
     trước

18   Áp lực tuyến trên trống lăn sau   kG/cm        57,3         54,9           54,5          60

19   Góc dốc                            deg         18            16            17           17

20   Bán kính vòng quay                 mm         6000         6300           6300         6600



                                                                              Bảng 11-5 (tiếp theo)

                                                                 HÃNG CHẾ TẠO
Số
                 THÔNG SỐ              Đơn vị
TT                                               KAWASAKI      SAKAI          SAKAI        SAKAI

     Mã hiệu                                       K12A         R2H           KD120         R2S

1    Trọng lượng có gia trọng           kG         12075       12600          12500        11600

2    Tải trọng trục trước               kG         6040         6150          4020         5650

3    Tải trọng trục sau                 kG         6035         6450          8480         5950

4    Trọng lượng chưa có gia trọng      kG         9350        10600          10000        9600

5    Tải trọng trục nước                kG         4400         5150          3200         4650




                                  http://www.ebook.edu.vn              MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.189
Số                                                              HÃNG CHẾ TẠO
                 THÔNG SỐ              Đơn vị
TT                                              KAWASAKI       SAKAI        SAKAI         SAKAI

6    Tải trọng trục sau                 kG         4950         5450         6800         4950

7    Chiều dài                          mm         5000         4800         5180          4800

8    Chiều rộng                         mm         2100         2100         2040          2100

9    Chiều cao                          mm      2450; 3180   2420; 3200    1920; 2720   2420; 3200

10   Khoảng cách giữa các trục          mm        3400          3300         2800         3300

11   Công suất động cơ                   ml         78           66           92            66

12   Số mức tốc độ di chuyển                                  2/2-INF        (3/3)       2/2-INF

13   Tốc độ di chuyển                   km/h        16           15           10           15

14   Kích thước trống lăn trước         mm      1600x550x2   1500x550x2    1150x1250    1500x550x2

15   Kích thước trống lăn sau           mm      1600x1100    1500x1100    1620x520x2    1500x1100

16   Bề rộng vệt rải                    mm        2100          2100         2040         2100

17   Áp lực tuyến trên trống lăn kG/cm             54,9         55,9          32,2         51,4
     trước

18   Áp lực tuyến trên trống lăn sau   kG/cm       54,9         58,6          81,5         54,1

19   Góc dốc                            Độ          16           18           12            18

20   Bán kính vòng quay                 mm         6300          Bảng
                                                                6300      11.5 (tiếp 5300
                                                                             5500    theo)



Số                                                              HÃNG CHẾ TẠO
                 THÔNG SỐ              Đơn vị
TT                                                SAKAI        SAKAI        SAKAI       SUMITOMO
     Mã hiệu                                    R2 (94-96)   R2 (74-92)     KD7608       SMR10

1    Trọng lượng có gia trọng           kG         9950        11000         10500        11545

2    Tải trọng trục trước               kG         4870         5300         3380          6030

3    Tải trọng trục sau                 kG         5080         5700         7120         5515

4    Trọng lượng chưa có gia trọng      kG         9300         9000         8000          9545

5    Tải trọng trục nước                kG         4650         4300         2500          5030

6    Tải trọng trục sau                 kG         4650         4700         5440         4515




                                  http://www.ebook.edu.vn
 Số                                                                 HÃNG CHẾ TẠO
                  THÔNG SỐ              Đơn vị
 TT                                               KAWASAKI        SAKAI          SAKAI        SAKAI

 7    Chiều dài                          mm          5020          5000          5180         5050

 8    Chiều rộng                         mm          2100          2000          2040         2000

 9    Chiều cao                          mm       2580; 3180    2320; 3390     1920; 2720     2250

 10   Khoảng cách giữa các trục          mm         3400           2800          2800         3050

 11   Công suất động cơ                   ml          75            58             58          62

 12   Số mức tốc độ di chuyển                      2/2-INF        2/2-INF         (3/3)       2-INF

 13   Tốc độ di chuyển                   km/h         16            12             10          14

 14   Kích thước trống lăn trước         mm      (1620x550)x2 (1500x520)x2 (1150x1250)x1 (1600x520)x2
      (Φ×L) × số trống

 15   Kích thước trống lăn sau           mm      (1620x1100)x1 (1500x1040)x1 (1620x520)x2 (1400x1040)x1
      (Φ × L) × số trống

 16   Bề rộng vệt rải                    mm         2100           2000          2040         2000

 17   Áp lực tuyến trên trống lăn kG/cm              44,3          50,9            27          57,9
      trước

 18   Áp lực tuyến trên trống lăn sau   kG/cm        46,2          54,8           68,5         53

 19   Góc dốc                            Độ           25            12             12          14

 20   Bán kính vòng quay                 mm          6300          6000          5500         6000



   Tính năng kỹ thuật cơ bản của một số loại xe lu bánh thép do hãng BOMAG và
DYNAPAC chế tạo

                                                                                            Bảng 11-6a

 Số                                                                HÃNG CHẾ TẠO
                  THÔNG SỐ              Đơn vị
 TT                                                BOMAG        DYNAPAC        DYNAPAC      DYNAPAC
      Mã hiệu                                      DM-120       WMLOA10         CS12-3       WMO10

 1    Trọng lượng có gia trọng           kG         12500         12000          12355        1200

 2    Tải trọng trục trước               kG          6300          6000          6105         3650

 3    Tải trọng trục sau                 kG          6300          6000          6250         8350

 4    Trọng lượng chưa có gia trọng      kG         10600         10650          10285        10000

 5    Tải trọng trục nước                kG          5300          6325          5085         3000


                                   http://www.ebook.edu.vn                MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.191
 Số                                                              HÃNG CHẾ TẠO
                  THÔNG SỐ              Đơn vị
 TT                                               BOMAG       DYNAPAC           DYNAPAC      DYNAPAC
  6   Tải trọng trục sau                 kG         5300         6325             5200          7000

  7   Chiều dài                          mm         4900         5795             5160          5520

  8   Chiều rộng                         mm         2100         2084             1980          1924

  9   Chiều cao                          mm      2400; 3200      2400           2425;3150       2200

 10   Khoảng cách giữa các trục          mm        3300          3300             3200          3000

 11   Công suất động cơ                  ml          66           56               80            56

 12   Số mức tốc độ di chuyển                     2/2-INF        INF              2-INF         INF

 13   Tốc độ di chuyển                  km/h         12           6                13            6

 14   Kích thước trống lăn trước         mm      1500x550x2   1300x1350     1500x520x2       1100x1250

 15   Kích thước trống lăn sau           mm      1500x1100    1740x600x2        1500x1040    1600x520x2

 16   Bề rộng vệt rải                    mm        2100          2084             1980          1924

 17   Áp lực tuyến trên trống lăn kG/cm             57,3         31,5             58,7           24
      trước

 18   Áp lực tuyến trên trống lăn sau   kG/cm       57,3         64,5              60           67,3

 19   Góc dốc                            Độ          18          11,3              17           11,3

 20   Bán kính vòng quay                 mm         6000         6500             6600          6000



     Tính năng kỹ thuật cơ bản của một số loại xe lu bánh thép tĩnh do hãng DYNAPAC
chế tạo
                                                                                             Bảng 11-6b

 Số                                                              HÃNG CHẾ TẠO
                  THÔNG SỐ              Đơn vị
 TT                                                DYNAPAC            DYNAPAC               DYNAPAC
      Mã hiệu                                        WS10               CS12-5               CS12

  1   Trọng lượng có gia trọng           kG          12000              12145                12455

  2   Tải trọng trục trước               kG          3650                6135                 6230

  3   Tải trọng trục sau                 kG          8350                6010                 6220

  4   Trọng lượng chưa có gia trọng      kG          10000               9470                 9830

  5   Tải trọng trục nước                kG          3000                4500                 4830



                                   http://www.ebook.edu.vn
 Số                                                              HÃNG CHẾ TẠO
                  THÔNG SỐ              Đơn vị
 TT                                               DYNAPAC          DYNAPAC               DYNAPAC
  6   Tải trọng trục sau                 kG         7000                4970               5000

  7   Chiều dài                          mm         5250                5160               5160

  8   Chiều rộng                         mm         2025                1980               2000

  9   Chiều cao                          mm         1900           2245; 3150              3150

 10   Khoảng cách giữa các trục          mm         2750                3200               3200

 11   Công suất động cơ                  ml          92                  80                  80

 12   Số mức tốc độ di chuyển                       3-INF               2-INF             2-(INF)

 13   Tốc độ di chuyển                  km/h          9                  13                  13

 14   Kích thước trống lăn trước         mm       1100x1250        1500x520x2            1500x520x2

 15   Kích thước trống lăn sau           mm      1600x5200x2       1500x1040             1500x1040

 16   Bề rộng vệt rải                    mm         2025                1980               2000

 17   Áp lực tuyến trên trống lăn kG/cm             23,8                 59                59,95
      trước

 18   Áp lực tuyến trên trống lăn sau   kG/cm       67,9                57,8                59,8

 19   Góc dốc                            Độ         11,2                 17                  17

 20   Bán kính vòng quay                 mm         5500                6600               6600



   Tính năng kỹ thuật cơ bản của một số loại xe lu bánh thép tĩnh do Việt Nam và
Trung Quốc chế tạo
                                                                                            Bảng 11-7

 Số                                                             NƯỚC SẢN XUẤT
                  THÔNG SỐ              Đơn vị
 TT                                              VIETNAM       VIETNAM          CHINA        CHINA
      Mã hiệu                                      D8            D12             3Y8          3Y12

  1   Trọng lượng có gia trọng           kG       10000         12000           12000        15000

  2   Tải trọng trục trước               kG       3600          4330            4330,7       5245,1

  3   Tải trọng trục sau                 kG       6400          7670            7229,2       9667,2

  4   Trọng lượng chưa có gia trọng      kG       8000          10000           8000         12000

  5   Tải trọng trục nước                kG       3330          3830            2921          4191



                                   http://www.ebook.edu.vn             MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.193
 Số                                                                 NƯỚC SẢN XUẤT
                   THÔNG SỐ              Đơn vị
 TT                                                VIETNAM        VIETNAM        CHINA          CHINA
  6    Tải trọng trục sau                 kG          4670           6270         5448,4         8321

  7    Chiều dài                          mm          4800           4800         5225           5275

  8    Chiều rộng                         mm          1900           1900         2260           2260

  9    Chiều cao                          mm         2900            2900       2215; 2710    2195;2810

 10    Khoảng cách giữa các trục          mm          3100           3100         3640           3640

 11    Công suất động cơ/vòng/ph          ml        55/1700        55/1700      58,8/1500      58,8/1500

 12    Số mức tốc độ di chuyển                         1              1             1              1

 13    Tốc độ di chuyển                  km/h        2;3;4;5        2;3;4;5     2;6;5;3;10    2,2;4,5;7,5

 14    Kích thước trống lăn trước         mm      (1000x900)x1 (1000x900)x1 (1020x1270)x1 (1120x1270)x1
       (Φ×L) × số trống

 15    Kích thước trống lăn sau           mm      (1500x500)x2   (1500x5000)x2 (1550x530)x2   (1750x530)x2
       (Φ × L) × số trống

 16    Bề rộng vệt rải                    mm         1700            1700         2260           2260

 17    Áp lực tuyến trên trống lăn kG/cm               32             32         23;34,1        33; 41,3
       trước

 18    Áp lực tuyến trên trống lăn sau   kG/cm         64             64        51,4;68,2      78,5;91,2

 19    Góc dốc                            Độ           20             20            20            20

 20    Bán kính vòng quay                 mm          3600           3600         4470           4780




                                                CHƯƠNG 12
       MÁY VÀ THIẾT BỊ THI CÔNG MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XIMĂNG


  12.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ THI CÔNG MẶT
ĐƯỜNG BÊTÔNG XI MĂNG (BTXM)

      12.1.1. Đặc điểm của mặt đường BTXM
     Mặt đường BTXM là loại mặt đường cứng, khi có cốt thép nó rất bền, chịu được lực lớn,
chịu nước và ít phải duy tu bảo dưỡng trong thời gian dài, dễ tạo độ bằng phẳng bề mặt. Tuy
nhiên việc xây dựng mặt đường BTXM cần lượng vốn đầu tư xây dựng ban đầu lớn. Chính vì
vậy mặt đường BTXM chỉ phổ biến ở những nơi có độ dài tuyến nhỏ, lưu lượng xe lớn như


                                    http://www.ebook.edu.vn
đường nội bộ cảng, đường băng sân bay, đường dẫn vào cầu, phà, thành phố, hoặc các đoạn
đường chịu tác động của môi rường nước, đoạn đường chịu lực quán tính phanh − khởi động
thường xuyên của xe ôtô.
    12.1.2. Yêu cầu đối với các máy thi công mặt đường BTXM
    1. Các máy và thiết bị thi công phải đáp ứng được việc cơ giới hóa các công đoạn xây
dựng mặt đường BTXM; các công đoạn đó là:
    − Rải bê tông trên nền đường đã chuẩn bị sẵn.
    − San phẳng, đầm lèn và láng mặt.
    − Cắt mối (tạo khe có dãn) và bảo dưỡng.
    2. Các máy thi công phải độ tin cậy cao, có thể làm việc liên tục trong suốt thời gian thi
công nhằm đảm bảo chất lượng công trình.
    3. Đảm bảo sự đồng bộ giữa các máy hoặc các bộ máy trên cùng một cỗ máy để tạo ra sự
nhịp nhàng khi thi công, không gây ách tắc ở bất kỳ khâu nào.
    Có 2 dạng tổ máy thi công mặt đường BTXM là loại liên hợp các máy riêng rẽ và dạng
máy tổ hợp trên một cỗ máy.
    12.1.3. Quá trình công nghệ thi công mặt đường BTXM bằng liên hợp các bộ máy
     Các bộ thiết bị này hoạt động theo trình tự ngay trên tuyến qua các bước công nghệ được
mô tả ở hình 12.1 với đại diện là liên hợp các máy D 375, D 376, D 377 do Liên Xô (cũ) chế
tạo, gồm các bước sau:
                                                                                      7




                                              4
                                 8
                                 D.375             D.376                      D.377

        Hình 11.1. Bộ thiết bị thi công mặt đường BTXM dạng liên hợp các bộ máy
            1. Đường ray; 2. Phễu rải; 3. Bánh sắt di chuyển; 4. Đầm chân vịt; 5. Đầm lệch tâm;
                           6. Bàn rung (là phẳng); 7. Dao cắt mối; 8. Ôtô tự đổ


    Bước 1: Công tác chuẩn bị mặt nền: San, gạt, đầm lèn, đặt ray với khẩu độ ray là chiều
rộng một dải mặt đường (khoảng 7m).
    Chú ý rằng, công tác đặt ray cho bộ thiết bị này là quan trọng và cần thiết vì mặt đường
được tạo ra sẽ "chép hình khẩu độ và mặt phẳng" do hai ray tạo thành.



                                  http://www.ebook.edu.vn                MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.195
    Sau khi các máy chuẩn bị làm xong, ta tiến hành đặt cốt thép vào lòng đường bằng thủ
công.
    Bước 2: Máy rải bê tông D−375 có thùng rải không đáy; ô tô tự đổ bên hông cung cấp bê
tông cho nó; thùng rải chạy ngang và bộ di chuyển máy chạy dọc tuyến đường bảo đảm cho
thùng rải phân phối bê tông khắp mặt đường.
    Bước 3: Máy đầm và láng mặt đường D−376; máy có ba bộ công tác theo thứ tự là: máy
đầm lèn sơ bộ mặt đường bằng trục chân vịt quay làm miết bê tông xuống; tiếp đến bộ đầm bê
tông rung động gồm bàn trục dài lệch tâm chạy suốt khẩu độ đường. Sau đó bộ bàn là rung
động là mặt đường cho bằng phẳng.
    Bước 4: Máy cắt mối bê tông D−377, gồm một dao cắt mối ngang tuyến đường qua từng
quãng cố định (cắt mối ướt).
    Sau bước 4 là công việc hoàn thiện bảo dưỡng mặt đường cho tới khi khô ráo. Thường
khoảng 28 ngày sau thì mặt đường hoàn thiện, đưa vào sử dụng.
     Năng suất của bộ thiết bị này, nếu tính theo năng suất của máy D−376 là khâu chậm nhất
trong toàn bộ dây truyền công nghệ, có thể đạt tới 73m3/h.

    12.2. GIỚI THIỆU MÁY RẢI BTXM−D375 VÀ MÁY HOÀN THIỆN D376
    12.2.1. Máy rải BTXM D.375
     Máy rải bêtông trên nền đường có 3 kiểu cơ bản: thùng rải mở (thủng) đáy; vít xoắn và
lưỡi gạt. Kiểu thùng rải mở (thủng) đáy là phổ biến hơn cả          (hình 12.2). Thùng rải có
thể tiếp nhận ôtô chở bêtông tự đổ từ bên lề hoặc trong lòng đường băng. Bằng cách phối hợp
di chuyển dọc đường băng của máy và chuyển động chạy ngang đường băng của thùng rải, ta
được một lớp bêtông có độ dầy gần đạt so với yêu cầu.
    Kiểu rải cơ ưu điểm lớn là hoạt động liên tục, năng suất cao; nó có đặc điểm làm cho mặt
đường có chất lượng cao nhờ trộn bổ xung ngay trên tuyến (cấu tạo ruột gà của băng xoắn khi
làm việc vừa có đặc tính trộn vừa có đặc tính phân phối để rải).
     Khuyết điểm căn bản của nó là làm cốt thép dễ bị biến dạng và xô lệch nhiều trong khi
trộn và phân phối hỗn hợp; nhất là khi ô tô đổ vữa bê tông trực tiếp thành đống lên cốt thép.
Ngoài ra lực cản xe lớn, do đó công suất máy phải đủ khoẻ.




                              http://www.ebook.edu.vn
                     Hình 12.2. Máy rải bêtông xi măng (D375 − Liên Xô cũ)
 1. Bánh xe; 2. Khung dầm chính; 3. Thùng rải; 4. Trục dẫn động; 5. Bảng điện điều khiển; 6, 8. Tời kéo thùng
               rải; 9. Tổ động lực; 7. Ghế điều khiển; 10. Trụ đèn chiếu sáng; 11. Ổ ròng rọc tời.


    Thông số cơ bản máy rải D.375
    Năng suất tối đa              100 − 150 T/giờ
    Bề rộng mặt đường                      3,5 −5−7m
    Dung tích thùng rải                    3m3
    Tốc độ chạy thùng rải                  0,36 m/giây
    Tốc độ chạy máy rải                    0,66 m/giây
    Công suất động cơ                      24 m.l
    Trọng lượng máy               9T
    12.2.2. Máy hoàn thiện BTXM−D376

     Máy hoàn thiện sẽ tiếp tục san phẳng (bằng trục chân vịt) đầm lèn và láng mặt, nó đi
ngay sau máy rải. Cấu tạo của một máy loại này được mô tả trên      hình 12.3. Việc cắt mối
khe co dãn có thể là ướt hoặc khô. Thực tế người ta cắt mối khe co dãn theo cự ly 7 m. Nếu
cắt ướt thì sau khi máy hoàn thiện đi qua, người ta đóng chìm xuống khe co dãn một thanh
bản gỗ hoặc chất dẻo có chiều rộng, dài và dầy đúng bằng kích thước khe co giãn rồi sửa lại
mối ghép. Sau khi bêtông ninh kết đủ cường độ, thanh bản gỗ (nhựa) sẽ được tháo ra và rãnh
co giãn sẽ được điền đầy bằng nhựa chống thấm.




                                   http://www.ebook.edu.vn                 MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.197
                  Hình 12.3. Máy hoàn thiện bêtông xi măng (D376 Liên Xô cũ)
1. Bàn đầm rung; 2. Trục san chân vịt; 3. Tay quay nâng hạ trục chân vịt; 4. Vô lăng nâng hạ bàn xoa; 5. Vô lăng
              nâng hạ bàn đầm; 6. Vô lăng nâng hạ dầm chính; 7. Bàn xoa; 8. Khung dẫn chính;


     Cắt mối khô thực hiện khi bêtông đã ninh kết đủ cường độ, bằng máy cắt bêtông có dao
cắt kiểu đĩa. Cắt mối khô tốn kém hơn nhiều, tuy nhiên chất lượng đường băng sẽ tốt hơn.
    Về kết cấu, hầu hết các phương tiện thi công mặt đường bêtông xi măng kiểu liên hợp
(máy rải, máy hoàn thiện...) đều thuộc dạng chạy trên ray, các dạng chạy trên bánh xích và
bánh hơi chiếm tỷ lệ nhỏ không đáng kể.
     − Máy hoàn thiện D376 có các tính năng kỹ thuật cơ bản như sau:
     Năng suất rải 100 − 150 T/giờ; Tốc độ di chuyển (tiến, lùi): 35−38 m/phút
     Bề rộng mặt đường: 3,5 − 7 mét; Công suất động cơ: 24 mã lực.
     Tốc độ làm việc: 0,71 − 6,7 m/phút; Trọng lượng: 8 tấn.
     Bộ trục chân vịt (san phẳng): D = 600 mm, n = 24,2 − 49,4 v/ph
     Bộ đầm rung: áp lực đè tĩnh 350 kG/m2, tần số rung: 3520 V/ph, tần số nâng hạ đầm:
24,2 − 49,4 lượt/ph.
     Bàn xoa láng mặt: áp lực tĩnh 250 KG/m2, xoa 24,2 − 49,4 l/ph; rung 4600 v/ph.

     12.3. MỘT SỐ TÍNH TOÁN CHO MÁY RẢI BÊ TÔNG XI MĂNG

     12.3.1. Tính toán bộ máy rải kiểu thùng rải (hình 12.4.)
     Hỗn hợp bê tông rơi ra khỏi thùng và được rải bằng chính đáy dưới. Như vậy lực cần
thiết để di chuyển thùng rải phải xuất phát từ lực cản di chuyển khối bê tông, lực cản di


                                    http://www.ebook.edu.vn
chuyển thùng rải theo đường ray và lực cản quán tính phát sinh khi bắt đầu di chuyển máy. Cụ
thể là:
    + Lực cản di chuyển khối bê tông xác
định theo:
       W1 =K . b,     kG;             (12.1)
      Trong đó: K − Lực cản riêng đơn vị của
khối bê tông chảy ra khỏi đáy thùng rải; trị số
K phụ thuộc vào tính chất của hỗn hợp được
rải và phụ thuộc vào kết cấu của phễu (thùng
rải):
    K = 600 − 900 kG/m.
    b- Chiều rộng của vệt rải, m.
    + Lực cản di chuyển thùng rải trên               Hình 12.4. Sơ đồ nguyên tắc quá trình làm
đường ray:                                                  việc của thùng rải bêtông.
               W2 = (Gt + Gb) . f,    kG;                                           (12.2)
    Trong đó: Gt − Trọng lượng của thùng rải, kG;
               Gb − Trọng lượng hỗn hợp bê tông trong thùng, kG;
               f − Hệ số cản di chuyển của thùng theo ray; lấy f = 0,05.
    + Lực cản quán tính khi bắt đầu khởi động máy:
                   Gt + Gb vt
             W3 = g         .t ,    kG;                                             (12.3)
                              r

    Trong đó: g − Gia tốc trọng trường m/s2;
               vt − Tốc độ di chuyển của thùng rải, m/s;
              tr − Thời gian khởi động tr = 0,5 − 1,5s;
    Lực cản tổng cộng khi di chuyển thùng rải:
              Wt = W1 + W2 + W3;                                               (12.4)
    Từ đây ta tính được công suất dẫn động cơ cấu di chuyển thùng rải BTXM:
                           Wt . vt
                      Nt =         , kW;                                (12.5)
                           102 ηt
     η − Hiệu suất của cơ cấu dẫn động;
    + Lực cản cần thiết để di chuyển chính máy rải: xuất phát từ lực cản di chuyển toàn bộ
máy, có tính đến độ dốc của đường và lực cản quán tính khi khởi động di chuyển máy:
               W4 = (Gm + Gb)(fm + i),         kG;                                  (12.6)
    Ở đây:     Gm − Trọng lượng máy, kG;
               fm −Hệ số cản di chuyển của máy, f = 0,05;
               i − Độ dốc của đường i = 0,05.


                               http://www.ebook.edu.vn            MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.199
     Lực cản quán tính khi khởi động và rời máy W5 được tính giống như trường hợp trên,
theo công thức (12.3).
       Lực cản tổng cộng khi di chuyển máy rải:
                            W = W4 + W5;
     Tốc độ di chuyển của máy thông thường lớn hơn tốc độ làm việc. Nhưng trong đa số các
trường hợp nó không đạt trị số lớn. Bởi vì công suất của động cơ trong trường hợp này cần
phải lựa chọn để đảm bảo hoàn thiện các nguyên công của máy; tức là:
                            Nđ = Nt.
       Theo trị số công suất này, có thể tính được tốc độ di chuyển máy rải.
       Công suất cần thiết để di chuyển máy rải là:
                                   W.v m
                            Nm =         ;     kW;                                      (12.7)
                                   102η
       Ở đây:    vm − Tốc độ di chuyển của máy, m/s;
                 ηm − Hiệu suất truyền động.
       Khi đó công suất động cơ của máy rải kiểu thùng được lựa chọn từ điều kiện:
                            Nm < N đ > N t ;                                   (12.8)
     Khi máy rải có gầu chất liệu cho thùng rải, cần tính công suất cực đại chi phí cho quá
trình nâng gầu chất liệu tại thời điểm lật gầu vào thùng;
                                   Sn .v n
                            Nn =           ,   kw;                                      (12.9)
                                   102η n
       Trong đó: Sn − Lực kéo lớn nhất trong cáp nâng, kG;
                  vn − Tốc độ nâng của gầu chất liệu, m/s;
                  ηn − Hiệu suất truyền động của cơ cấu nâng.
       12.3.2. Tính toán bộ máy rải kiểu băng xoắn (hình12−5)

     Trong máy rải kiểu này, hỗn hợp bê tông luôn nằm ở phía trước máy rải và chúng được
rải xuống nền đường nhờ băng xoắn theo hướng ngang. Sau cùng mặt đường được là phẳng
nhờ tấm gạt điều chỉnh.

    − Tương tự như ở trên, ta có thể xác định                        Vm
được lực cản di chuyển của máy theo công thức:
       W6 = Gm . (f + i),           kG;         (12.10)
       Khi di chuyển trên ray, i = 0,05 ÷ 0,08.
       − Lực cản di chuyển khối bê tông trước tấm
gạt:
       W7 = Gb . fb,               kG;          (12.11)


                                       http://www.ebook.edu.vn
                                                     Hình 12−5. Sơ đồ nguyên tắc quá trình
                                                           làm việc của băng xoắn
    Gb − Trọng lượng hỗn hợp khối bê tông, kG;
    fb − Hệ số ma sát trong của hỗn hợp bê tông, fb = 0,5 ÷ 0,6.
    + Lực cản di chuyển khối bê tông bằng vít tải:

                                   L 60
                      W 8 = Gv .    . . f ; kG;                             (12.12)
                                   S nv b
    Ở đây:     Gv − năng suất theo trọng lượng của vít tải sau 1 giây; kG/s;
               nv − Số vòng quay của băng vít trong 1 phút;
               L − Chiều dài băng vít, m; S − Bước vít, m.
    + Lực cản tổng cộng khi di chuyển máy:
                       W = W6 + W7 + W8,            kG;                             (12.13)
    − Sau khi tìm được lực cản tổng cộng, ta tìm được công suất động cơ cho quá trình di
chuyển máy rải.
    − Công suất dẫn động băng vít tải được tính theo công thức sau khi biết năng suất rải và
chiều dài của lớp rải:
                      α.Q.L.ω
                Nv =             ,     kW;                                  (12.14)
                        370 ηv
   Trong đó: Q − Năng suất rải, T/h;
              L − Chiều rộng lớp rải, m;
              α − Hệ số, lấy α < 1;
             ω − Hệ số cản di chuyển; đối với hỗn hợp bê tông và các vật liệu mài mòn,
              dính, ω = 4;
              (đá dăm, cát lấy ω = 3,2; hỗn hợp bê tông nhựa, ω = 5);
              ηv − Hiệu suất cơ cấu dẫn động băng vít.
   12.4. GIỚI THIỆU MÁY RẢI BTXM ĐA NĂNG GP 2600 LOẠI HIỆN ĐẠI CỦA
HÃNG GOMACO (CHLB ĐỨC)

    12.4.1. Đặc điểm của máy rải GP 2600
    Là loại máy cỡ trung, phù hợp với công việc xây dựng mới và cải tạo các công trình như
đường cao tốc, khu đỗ xe, đường băng sân bay... Máy tự hành trên nền, không cần đặt ray.
    Máy GP 2600 được thiết kế theo kiểu mô đun (khối) các khối (tập trung nối ghép trên
cùng một khung) có các tính năng ưu việt và hiện đại nhờ trang bị các mạch thủy lực −
điện tử. Máy được lắp bộ di chuyển bánh xích loại hai chân hoặc bốn chân có độ linh hoạt
cao nhằm đáp ứng các yêu cầu thi công đa dạng của công trình.
    Khung máy có thể mở rộng ra được để thi công vệt rải từ 3,66m đến 5,64 m nhờ việc mở
khung về bên trái 1,98 mét. Đặc biệt khi nối khung có thể rải rộng tới 9,75m.



                              http://www.ebook.edu.vn              MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.201
    Máy có lắp các tấm ván khuôn bên sườn được giữ bởi hệ thống các xi lanh thủy lực để
cân bằng với áp lực đẩy ra từ bêtông, giúp cho mép lớp rải có chất lượng cao và cho phép rải
lớp BTXM dày tới 483 mm.
      Hệ thống động lực của máy là động cơ diezel Caterpilar công suất 230 m.l. (171,6 kW)
có tuốc bô tăng áp. Khối động cơ có thể tháo lắp dễ dàng vì nó độc lập với khung, giúp cho
việc bảo dưỡng − sửa chữa động cơ được thuận lợi. Thùng chứa dầu diezel có dung tích 393,7
lít và thùng dầu thủy lực 768,4 lít được đặt riêng rẽ hai bên phía trên sàn máy giúp cho việc
cấp dầu thuận tiện.
     Hệ thống truyền động thủy tĩnh có hiệu suất truyền động cao, với các bơm thủy lực công
suất lớn, được bảo vệ tránh áp lực quá tải và được điều khiển bằng hệ thống điện tử. Nó dẫn
động cho tất cả các bộ máy: di chuyển bánh xích, băng xoắn, nâng hạ máy, duỗi khung máy...
     Hệ dịch chuyển bánh xích máy GP 2600 có đặc điểm: loại máy bốn chân có thể di
chuyển với bề rộng dưới 3m, loại máy hai chân có chiều rộng di chuyển là 3,66m. Chiều cao
di chuyển là dưới 3m khi không có khuôn hoặc 3,1m khi có khuôn. Bộ bánh xích có thể "co
chân" vào phía trong thành máy khi vận chuyển; nhờ đó chi phí vận chuyển giảm đáng kể
đồng thời đảm bảo an toàn và thời gian đi lại giữa các công trường nhanh hơn. Đặc biệt hai
bên xích có thể quay ngược chiều nhau, giúp cho máy quay tại chỗ 180o.
     Máy GP 2600 được trang bị hệ thống điều khiển hiện đại, dễ sử dụng. Nó có chức năng
tự chẩn đoán lỗi và kiểm soát cao độ bằng điện tử. Nhờ đó độ chính xác khi rải B TXM đạt ở
mức rất cao.
    12.4.2. Cấu tạo chung của máy rải BTXM GP 2600 loại hai chân




                              http://www.ebook.edu.vn
                                                            B




                                                 A
                                                                       Nhìn theo A

                                   5                       4                                      3

                 6


                 7

                 8

                 9

               10

               11




                          12
                                  Nhìn theo B                                           3.10m
                          13


                          14




                     Hình 12.6. Cấu tạo chung máy rải GP2600 loại hai chân
           1. Thùng dầu thủy lực; 2. Hệ thống truyền động thủy lực; 3. Bàn điều khiển; 4. Động cơ;
5. Thùng dầu diezel; 6. Trụ đứng; 7. Mặt kích nối khung; 8. Khung chính; 9. Xi lanh nâng hạ máy; 10. khung bộ
                di chuyển; 11. Bánh xích di chuyển; 12. Vít xoắn; 13. Tấm chắn (ván khuôn);
                                      14. Senso cảm biến cao độ lớp rải.


     12.4.3. Cấu tạo chung máy rải BTXM GP.2600 loại bốn chân

                                   http://www.ebook.edu.vn                MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.203
                                                     Hình 12.7. Cấu tạo chung
                                                     của máy rải GP 2600 loại bốn
                                                     chân
                                                     1. Trụ đứng; 2. Khung phụ;
                                                     3. Xi lanh giằng khung phụ;
                                                     4. Khung chính;

          A                               B
a) Hình chung                                        b) Nhìn theo A

                              1




                                                                            3.10m
                              2


                                                   6.30m
                                                   8.72m

   c) Nhìn theo B
(phóng to)
                 3




                 4




                                                  3.66m


                                                  5.09m




                6.30m
                8.72m
 d) Kích thước khi làm việc                   e) Kích thước khi vận chuyển
                                                       trên xe kéo.




                        http://www.ebook.edu.vn
                                        CHƯƠNG 13
               THIẾT BỊ THI CÔNG ĐƯỜNG ĐẤT GIA CỐ BẰNG
                          CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ

    13.1. GIỚI THIỆU CHUNG

     Việc xây dựng các tuyến đường đòi hỏi đầu tư kinh phí rất lớn, do đó để hạ giá thành xây
dựng đường có thể áp dụng các loại vật liệu mới, tận dụng tối đa nguồn vật liệu tại chỗ, là một
hướng đi cần thiết. Trên thế giới hướng đi này với việc dùng công nghệ đất gia cố bằng chất
kết dính vô cơ đã được áp dụng ở nhiều nước. Về hiệu quả kinh tế: ở những vùng xây dựng xa
nguồn đá, công nghệ này sẽ hạ giá thành từ 30 đến 40% so với kết cấu móng đá dăm cấp phối.
Chất kết dính có thể dùng là: vôi, xi măng, nhũ tương, nhựa đường.
     Ở Việt Nam, công nghệ đất gia cố bằng chất kết dính vô cơ (ĐGCBCKDVC) mới được
áp dụng thử ở Hà Nội, Hà Bắc, Hà Nam, Quảng Ninh, Hải Hưng bằng các thiết bị cơ giới
trong nông nghiệp như máy cày, máy phay đất. Từ 1995, chiếc máy chuyên dùng đầu tiên
được áp dụng ở Hà Tây là máy BOMAG 300 ml do CHLB Đức sản xuất. Máy này thực hiện
việc: cày vỡ và băm nhỏ đất, trộn đất với chất kết dính (vôi bột), còn việc tưới nước, san, đầm
lèn hỗn hợp thì dùng xe tưới, máy san, lu bánh thép.
    Sơ đồ công nghệ chung về ĐGCBCKDVC như sau:

                                    1. Cày vỡ, băm nhỏ đất
                                        (phay - cắt đất)




                                                                       3. Trộn và làm
     2. Rải chất kết dính                                               ẩm hỗn hợp




         5. Đầm lèn                                                     4. San phẳng


    Theo trình tự công nghệ trên, các hãng máy thi công lớn trên thế giới như: Catepillar
(Mỹ), Bomag, Wirtgen (Đức); Sakai, Niigata (Nhật)... và Liên Xô (cũ) đều chế tạo các loại
máy thực hiện từng nhóm công việc phù hợp theo sơ đồ trên.
    Tùy theo thiết kế do các hãng chế tạo ra, mà một máy có thể chỉ làm 1 trong các
nguyên công trên, cũng có thể làm 1 số hoặc hầu hết các nguyên công đó. Ví dụ:


                               http://www.ebook.edu.vn          MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.205
     - Máy BOMAG.300 m.l. chỉ băm phay đất và trộn hỗn hợp.
     - Máy D.391A của Liên Xô (cũ) làm đủ 5 nguyên công (riêng nguyên công đầm lèn chỉ
là đầm cơ bản, cần có xe lu bánh thép khác để hoàn thiện). Máy D 391A còn được gọi là máy
làm đường cải tiến.

     13.2. MÁY PHAY - CẮT ĐẤT

     13.2.1. Công dụng và phân loại
      a) Công dụng: Máy có thể xới và băm nhỏ mặt đường đã chuẩn bị sẵn có vật liệu kết cấu là
ásét, ácát, sỏi... để tiếp nhận chất kết dính, tạo điều kiện thuận lợi cho công đoạn trộn tiếp theo. Độ
dầy lớp xới, phay nhỏ nằm trong khoảng 70-250mm.
     b) Phân loại:
     - Theo dạng máy cơ sở, có 8 loại như sau:
                               I                    II                   III


                                                      a)
                              I                       II


                                             b)



                               c)                        d)                    e)

                          Hình 13.1. Sơ đồ phân loại máy phay - cắt đất
     a) Treo kiểu côngxon bộ phay đất sau máy cơ sở là máy kéo bánh lốp (I), máy kéo bánh
xích (máy ủi - II), ôtô (III) - hình thức kéo theo.
     b) Bộ phay đất lắp ở giữa khung máy phay tự hành bánh lốp dạng đầu kéo 1 trục (I) và
đầu kéo 2 trục (II).
     c) và d) Bộ phay được kéo theo và dẫn động rôto phay từ trục hộp trích công suất của
máy kéo bánh xích.
     e) Bộ phay nửa kéo theo trên cơ sở đầu kéo 1 trục.
    - Theo hướng cắt đất của lưỡi phay có 2 loại, cắt từ trên xuống - cắt ngược (a) và cắt từ
dưới lên - cắt thuận (b).




                                   http://www.ebook.edu.vn
                                      Hình 13.2. Sơ đồ cắt phay.
                                   a) Cắt ngược;          b) Cắt thuận.

    - Theo kết cấu lưỡi phay: có loại lưỡi cắt cứng, lưỡi cắt liên kết bản lề và loại lưỡi cắt
đàn hồi.
    - Theo cách thức dẫn động quay cho rôto: có loại dẫn động cơ học và dẫn động thủy lực.
    13.2.2. Các thông số cơ bản của rôto phay đất
    Đường kính rôto: 600 - 1350 mm                          Chiều rộng lưỡi phay: 40 - 125mm
    Chiều dài: 1600 - 2500mm                                Số dãy lưỡi phay: 12 - 30
    Số vòng quay: 150 - 500 v/phút                 Số lưỡi phay trên 1 dãy: 2,3,4
    Số lưỡi phay: 24 - 60                                   Góc cắt đất: 40o-70o
    Góc giữa các lưỡi phay cạnh nhau: 12o-40o
    Tốc độ cắt đất: 8 - 14 m/s.
    (tiếp tuyến đầu mũi phay)
    13.2.3. Truyền động của máy phay đất: Các máy hiện đại dùng truyền động thủy lực
có kết cấu gọn hơn các máy dùng truyền động cơ học. Dưới đây là 1 sơ đồ động kiểu truyền
động cơ học của máy phay đất D.350.




                               Hình 13.3. Sơ đồ truyền động một phía
 1. Hộp truyền động chính; 2. Máy kéo cơ sở; 3. Dẫn động bộ di chuyển; 4. Giảm tốc; 5. Hộp số chính; 6. Trục
                các đăng; 7. Hộp giảm tốc cuối; 8. Rôto phay; 9. Hộp giảm tốc bánh răng nón.




                                   http://www.ebook.edu.vn                MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.207
    Để dẫn động quay cho rôto có thể dùng sơ đồ dẫn động 1 phía, dẫn động 2 phía hoặc dẫn
động ở chính giữa (trung tâm) theo chiều dài rôto (xem hình 13.4), dùng xích truyền động
hoặc bánh răng trụ, bánh răng nón.




                                                                              b)
                      a)




                     c)




                                                                                   d)




                             e)
                     Hình 13.4. Sơ đồ và kết cấu bộ dẫn động rôto phay
   a) Sơ đồ dẫn động 1 phía, b) Sơ đồ dẫn động 2 phía, c) Sơ đồ dẫn động trung tâm, d) Kết
cấu dẫn động rôto 1 phía bằng bánh răng, e) Kết cấu rôto được dẫn động từ trung tâm.
               1. Rôto; 2. Khung đỡ; 3. Hộp truyền động bánh răng nón; 4. Trục các đăng;
         5. Hộp truyền động cuối; 6. Vỏ đỡ trái; 7. Ổ bi đỡ; 8. Nắp ổ; 9. Phớt chặn; 10. Bánh răng;
                             11. Vỏ đỡ phải; 12. Hộp giảm tốc bánh răng trụ.
    13.2.4. Phương án truyền động thủy lực


                                  http://www.ebook.edu.vn
     Hầu hết các máy gia cố đất dạng kéo theo của nhiều hãng sản xuất máy thi công nổi
tiếng như Wirtgen và Bomag (Đức), Niigata và Komatsu (Nhật) đều sử dụng phương án
truyền động thủy lực cho bộ công tác phay đất. Một sơ đồ truyền động thủy lực điển
hình cho bộ phay đất được mô tả theo hình 13.5 dưới đây:

                                                                                            1
                                        1




              9


            10
                                                                         3


              6                                                          4



              7                                                                     3



                                                                                    5
              8                                                                         1




                    Hình 13.5. Sơ đồ truyền động thủy lực bộ công tác phay
        1. Môtơ thủy lực; 2. Van an toàn hệ công tác; 3. Van một chiều; 4. Bộ phân phối; 5. Bầu lọc;
           6. Van an toàn tổng; 7. Bơm thủy học; 8. Thùng dầu; 9. Hệ đường ống; 10. Van tiết lưu.


    13.2.5. Kết cấu một số loại rôto phay
     Trên hình 13.6 là kết cấu 3 loại rôto gắn lưỡi cắt kiểu cứng (a), kiểu đàn hồi (b) và kiểu
liên kết bản lề (c). Các chi tiết và kết cấu cơ bản của 3 loại rôto này gồm có:




                                  http://www.ebook.edu.vn                 MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.209
                          A         A
                                                                                3
              3                                        A – A
              2
              1                           5
                                                                                       3

                                          6




                          A
                                              a)
              B
                                                                                              2
                                                           B – B


    1                                 5       6




                                                                                                     4
                                                  b)
              A
                                                           C – C


          7




                                                  c)
                      Hình 13.6. Các hình thức liên kết dao phay - cắt với rôto.
  1. Cổ trục bên trái; 2. Thân rôto; 3. Thân dao phay; 4. Dao cắt đất; 5. Cổ trục bên phải; 6. Ống lót đỡ trục; 7.
             Trục dẫn; 8. Trục đỡ; 9. Ống lót đầu côngxon; 10. Giá đỡ; 11. Chốt; 12. Bộ giảm chấn.


     Liên kết dao cắt với thân dao phay của loại a) và b) thể hiện ở các hình cắt tương ứng.
    Trục rôto phay được đặt trên 2 gối đỡ chính, 2 gối này tựa trên 2 vách bên của vỏ. Kết
cấu vỏ cần đủ độ cứng vững và phải có tác dụng che chắn phần đất bắn ra khi bị lưỡi cắt
phay nhỏ. Vỏ và rôto phay được gọi là bộ công tác - nó được liên kết với máy cơ sở theo
kiểu "treo bơi" hoặc "kẹp cứng" như môtả ở hình vẽ dưới đây:




                                     http://www.ebook.edu.vn
                          4
                               1


                                                          Hình 13.7. Vỏ rôto phay
                                              2           a) Kết cấu kiểu "treo bơi"
                                                          b) Kết cấu kiểu "kẹp cứng"
a)                                                        1. Vỏ.
                                   3
                                                          2. Nắp sau.
                                                          3. Vách nẹp dưới.
                               5                          4. Khung treo.
                                                          5. Giá truyền động gắn cứng.




                                                  14      13    12           11



                                                                                         7
                                                                                         6
                                                                                         5


                                                                         2               3
                                                                     4




                       Hình 13.8. Máy phay đất với đầu kéo bánh xích
       1. Sát xi đầu kéo; 2. Xilanh nâng bộ công tác phay; 3. Dao phay; 4. Môtơ thủy lực hình sao;
        5. Tấm chắn mềm phía sau; 6. Vách chắn bên; 7. Thanh treo nắp sau; 8. Cặp thanh treo vỏ
     bộ phay; 9. Rôto phay; 10. Xi lanh điều chỉnh bộ phay; 11. Tấm bản lề; 12. Khung bản lề chính;
                      13. Bộ di chuyển xích; 14. Cabin đầu kéo; 15. Buồng động lực.




                                   http://www.ebook.edu.vn               MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.211
http://www.ebook.edu.vn
                                                            TÍNH NĂNG KỸ THUẬT CÁC LOẠI MÁY RẢI CỦA HÃNG NIIGATA (NHẬT)


                                                                                               TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC                                                                     TRUY
                                                                                       NFB 6                                           NF 6                                        NF 220
                                                               ĐƠN
                                         LOẠI KIỂU
                                                                VỊ                                                                                                      NF220 NFN22
                                                                       NFB6 NFB6 NVB6- NFB6C                      NF6          NF6                         NF6    NF220
                                                                                                                                    NF6 CV                              BTV- 0 BV-
                                                                       WS-V WS-TV CTV   TV                        W-V          W-TV                        CTV    BV-DM
                                                                                                                                                                         DM    DM
                               Bộ di chuyển                               Bánh lốp              Bánh xích           Bánh lốp                   Bánh xích            Bánh xích               Bá
                               Vật liệu rải                              Trộn nóng             Trộn nóng            Trộn nóng                  Trộn nóng            Trộn nóng               Trộ
                               Bề rộng rải                      m         2,5 ÷ 4,5             2,5 ÷ 4,5           2,5 ÷ 4,5                  2,5 ÷ 4,5            2,5 ÷ 4,5               2,5
                               Bề rộng rải lớn nhất             m             6.0                   6.0                   6.0                       6.0                   5,5
                               Bề dày rải                      mm         10 ÷ 250              10 ÷ 300            10 ÷ 250                   10 ÷ 250             10 ÷ 250                10
                               Vận tốc rải lớn nhất            m/ph           40            Cấp I: 8 Cấp II: 20           40             Cáp I 8 Cấp II 20                10
                               Vận tốc ch/động của xe          Km/h           14                    4,5                   14                        4,5                   10
                               Bán kính quay nhỏ nhất          mm            8700                                        8700                                            3750                  8
                               Dung lượng thùng chứa            T             12                    12                    12                        10                    10
                                              Kiểu                    Nới rộng bằng TL Nới rộng bằng TL Nới rộng bằng TL Nới rộng bằng TL Nới rộng bằng TL Nới rộn
                               Thanh gạt Kiểu đầm                     Rung | Nén & rung Rung | Nén & rung Rung | Nén & rung Rung | Nén & rung Rung | Nén & rung Rung | N
                                              Chiều dài phần gạt mm    400          395       400          395     400           395          400          395     400          395      400
                               Động           Kiểu                    Isuzu, 4BD1 Turbo       Hino, W06D           Isuzu 4BD1                 Hino, W06D           Isuzu 4BD1            Isuz
                               cơ
MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.169




                                              Công suất        Kw             66                    71,3                 54,3                       71,3                 42,6                  4
                               Vít            Kiểu                      Định vị kép            Định vị kép         Định vị kép                Định vị kép          Định vị kép           Định
                               tải            Đường kính       mm      300          200       300          200            340                       340                  340
                               Kích           Chiều dài        mm            6270                   6150                 6270                       5970                 5825                  5
                               thước          Rộng             mm            2490                   2490                 2490                       2490                 2494                  2
                               máy            Cao              mm            2640                   2640                 2640                       2640                 2400                  2
                               Khối lượng máy                  KG     12000         12200   12700         12900   11900         11900     11900           12100   11300         12300   18400
                               Bộ tự động điều khiển cấp              Trang bị theo TC Trang bị theo TC Trang bị theo TC Trang bị theo TC Trang bị theo TC Trang b
                               liệu
                               Bộ tự điều khiển thanh gạt                 Tự chọn                Tự chọn             Tự chọn                    Tự chọn              Tự chọn                Tự
                               Bạt che                                    Tự chọn               Tự chọn              Tự chọn                    Tự chọn              Tự chọn                Tự




                                                                       http://www.ebook.edu.vn                            M¸y thi c«ng chuyªn dïng.151
   13.3. TÍNH TOÁN CƠ BẢN CÔNG SUẤT MÁY PHAY ĐẤT
    13.3.1. Công suất cần thiết để đảm bảo cho sự làm việc của máy
phay đất
   Công suất này bao gồm các loại công suất cần thiết sau:
   a) Công suất để cắt đất (phay thuần túy):
                             K.B.h.V2
                      N1 =            , (ml)                                       (13.1)
                                75
   Trong đó: K − Hệ số cản cắt, với đất thường gặp K = 0,65 − 1,7 (kG/cm2);
                B − Chiều rộng vệt phay (chiều dài rôto phay), (cm);
                h − Chiều dày (sâu) vệt phay, (cm);
                V2 − Tốc độ dịch chuyển bộ rô to phay (m/s).
   b) Công suất để văng lật lớp đất được cày xới:
                                      2               2
                             k o m .V 0   koB.v.h.γ V 0
                      N2 =              =          .    , (ml)                     (13.2)
                               2.75         2.75     g
   Trong đó:
               ko = 0,75 − 1 là hệ số văng lật − ko = 0,75 cho lưỡi phay hẹp ko = 1,0 cho lưỡi
               phay rộng;
                    B.v.h.γ
               m=     g     − Khối lượng đất văng lật;

               B − bề rộng vệt rôto phay (m);
               v − Vận tốc trung bình văng lật đất (m/s);
               γ − Khối lượng riêng của đất (kG/m3);
               g = 9,81 m/s2 − Gia tốc trọng trường;
               v − Vận tốc cắt đất (m/s);
               Vo = V1 ± V2.
   Trong đó:
               V1 − vận tốc vòng lưỡi cắt, V1 ≈ 10 m/s;
               V2 − vận tốc di chuyển rôto (dấu + khi V1 và V2 cùng chiều, dấu − khi ngược
               chiều).
   c) Công suất kéo rôto phay (dịch chuyển):
                             f.G.V2
                      N3 =          (ml)                                           (13.3)
                               75
   với:        f − Hệ số cản di chuyển, f = 0,1 − 0,15;

                                http://www.ebook.edu.vn                 Máy thi công chuyên dùng211
                G − trọng lượng bộ phay (kG);
                V2 − vận tốc di chuyển rô to (m/s).
     Có thể lấy N3 = 8 ÷ 12% toàn bộ công suất, trong đó có kể đến ma sát giữa cạnh đáy vỏ
che rôto với nền đất phay.
     e) Công suất cần thiết cho việc đẩy rôto (giữ cho rôto luôn ổn định ở vị trí
cắt đất):
                             V2
                       N4 = V (N1 + N2), (ml)                               (13.4)
                              1
     V1, V2, N1, N2 đã trình bày ở trên.
                                                      1
     Tổng công suất cần thiết cho bộ phay đất là: NΣ = (N1 + N2 + N3 + N4).
                                                      η
     Với η = 0,9 − 0,92 là hiệu suất truyền động.
    13.3.2. Bề rộng của rôto bộ phay đất
                            B' + (K' − 1) . Δb
                       B=          K'                                  (13.5)
    Trong đó:
                B' − chiều rộng khoang thi công của đường (m);
                K' − số lượng vệt phay;
                Δb − độ chờm giữa 2 vệt phay (m).
    13.3.3. Số vòng quay rôto
                          60.v1
                      n=            (v/phút)                                    (13.6)
                           πD
    Trong đó:
              v1 − tốc độ vòng đầu lưỡi cắt (m/s);
              D − đường kính rôto (m).
    13.3.4. Tốc độ dịch chuyển (thẳng) của bộ phay
                       V2 = S.n.z'.60         (m/h)                             (13.7)
    Trong đó:
                S − chiều dày lớp phôi cắt (m);
                n − số vòng quay rôto (v/phút);
                z' − số lưỡi cắt trên một mặt cắt của rôto.
    13.3.5. Mômen xoắn trên trục rôto
                                    Np
                       Mx = 716,2        .η      (kG.m)                (13.8)
                                     n
    Trong đó:
                Np − công suất động lực dẫn động bộ phay (ml);
                n − số vòng quay của rôto (v/ph);
                η < 1 − hiệu suất bộ truyền…



212.                          http://www.ebook.edu.vn
       Máy thi công chuyên dùng
    Mômen xoắn để tính bền cho các chi tiết liên quan đến dẫn động cho rôto và kết cấu rôto
phay phải tính theo giá trị mômen xoắn lớn nhất trên trục rôto có kể đến hệ số động:
                       Mtt = k.Mx    (kG.m)                                       (13.9)
              k − 1,5 ÷ 2 − hệ số động.
    13.4. MÁY PHAY − TRỘN LÀM ĐƯỜNG CẢI TIẾN
    13.4.1. Công dụng và phân loại
     a) Công dụng: Là một cỗ máy cùng lắp nhiều bộ công tác và thiết bị, có nhiệm vụ thực
hiện liên tiếp việc phay nền đất đến cỡ hạt thích hợp, xả rải đều chất kết dính là nhựa đường
hoặc xi măng; rồi trộn đều với đất đã băm nhỏ, tạo ẩm theo quy định cho hỗn hợp san phẳng,
lu lèn sơ bộ − sẽ tạo thành lớp mặt đường cải tiến sau khi tiến hành đủ lượt lu lèn cần thiết.
Công nghệ này dùng cho các tuyến đường địa phương, chịu tải nhẹ nhằm hạ giá thành xây
dựng.
     b) Phân loại:
     − Theo đặc điểm kết cấu của máy, chia theo
        + Kiểu bộ di chuyển có loại bánh xích, bánh lốp.
        + Theo phương pháp chuyển dịch: trên máy tự hành, kéo theo...
        + Theo số lượng bộ công tác: 1 tổ hợp, 2 tổ hợp.
        + Theo số lượng rôto phay trộn: 2,3, 4 rôto.
        + Theo dạng truyền động: cơ học, thủy lực.
     − Tổ hợp các dạng máy thường dùng:
     Tùy thuộc dạng máy cơ sở, cách bố trí bộ công tácvà đặc điểm máy kéo, chia thành 3
nhóm sau:




                                                                         Hình 13.9.
         a)                    b)                                 Sơ liên kết bộ công tác và
                                                                          máy cơ sở

         c)                          d)

    + Nhóm I (hình 13.8 a): Bộ công tác treo rời trên khung đầu kéo bánh xích.
                                                         a)
    + Nhóm II (hình 13.8b và c): Bộ công tác dạng bán kéo theo, đầu kéo bánh xích có bộ di
chuyển phụ là xích hoặc lốp.
    + Nhóm III (hình 13.8 d): Bộ công tác trên khung máy cơ sở bánh lốp.
    13.4.2. Các chỉ tiêu cơ bản của máy
    − Các chỉ tiêu cơ bản gồm: Công suất N, chiều sâu và chiều rộng phay trộn (hxB), tốc độ
làm việc (V).




                              http://www.ebook.edu.vn                   Máy thi công chuyên dùng213
     − Khi làm việc các cơ cấu của máy đòi hỏi hầu như toàn bộ công suất của động cơ trong
thời gian gia công đất. Công suất riêng của bộ phay trộn nằm trong khoảng 350−460 ml/m2,
đó là tỷ số giữa công suất cần thiết trên diện tích mặt cắt ngang (hxB) của vệt đất cần phay.
    − Chiều sâu của lớp đất được phay trộn: h ≤ 30cm;
    Bề rộng của vệt phay trộn: B = 2,0 − 3,75 m.
    − Tốc độ làm việc của máy: vmin = 60 − 100 m/giờ.

    13.4.3. Kết cấu cơ bản của máy phay trộn đất
    − Máy thông dụng gồm có các bộ phận sau:
     Khung cơ sở, bộ công tác, hệ thống định lượng và rải chất kết dính, hệ thống truyền lực,
hệ thống điều khiển nâng hạ bộ công tác..., thiết bị đầm lèn.
    − Tổng thể của một tổ máy điển hình D.391A của Liên Xô (cũ) chế tạo trên máy cơ sở
bánh lốp, bộ công tác 2 rôto phay, 2 trục trộn được thể hiện ở hình dưới đây:


        1
                                                                                          4

                                                                                              5




              14                      13                 12                    11

                          Hình 13.10. Sơ đồ cấu tạo của máy D.391A
            1. Buồng điều khiển; 2. Buồng động cơ; 3. Téc chứa nhựa lỏng; 4. Trụ đỡ bánh sau;
         5. Bánh sau kiêm bánh đầm lèn sơ bộ; 6. Khung chịu lực treo bộ công tác ;7,13 − Hệ nâng
         hạ bộ công tác; 8. Vỏ che; 9. Máy trộn hai trục; 10. Cơ cấu dẫn động; 11. Dao phay mềm;
                                12. Dao phay cứng; 14. Bánh xe chủ động.


    Máy phay trộn D391 có tốc độ làm việc v = 0,265 − 2,7 km/h, tốc độ di chuyển vo = 2,7
− 49 km/h, công suất động cơ 300 ml, bề rộng vệt phay 2400 mm, chiều dày lớp phay 75 =
250mm; máy nặng 21 tấn.
     − Khung máy cơ sở: là hệ kết cấu thép chịu lực trên đó lắp đặt động cơ, các dầm phụ, bộ
di chuyển (xích hoặc lốp) hệ thống truyền lực. Trên khung dầm có lắp thiết bị công tác và các
thiết bị điều khiển cần thiết khác.



214.                          http://www.ebook.edu.vn
       Máy thi công chuyên dùng
                                                                               8
                         6
                             7




                                                                               9
                                                                          10
                5
                14




                                                                          12
                                                                          11
                                                                          13
                                                                     16
                     4




                                                                     15
                     1
                     3
                     2




             Hình 13.11. Máy phay trộn liên hợp, kiểu D391, (Nga)
1. Trục các đăng dẫn động; 2. Tay gạt; 3. Động cơ; 4. Stéc; 5. Nắp Stéc; 6. Dầm khung chính;
     7. Xilanh; 8. Bánh sau; 9. Khung treo sau; 10. Máy trộn; 11. Máy băm; 12. Hộp số;
           13. Máyphay; 14. Khung treo trước; 15. Bánh trước; 16. Vòi phun nước.



                          http://www.ebook.edu.vn                                  Máy thi công chuyên dùng215
     − Bộ công tác là tổ hợp các rôto có kết cấu và công dụng khác nhau, bộ máy trộn có
thể coi là một rôto và thường có 2 trục trộn quay theo hai chiều ngược nhau. Chiều quay
của 2 rôto phay đất có thể cùng chiều hoặc ngược chiều nhau. Dẫn động cho các rôto phay
và trục trộn có thể dùng bộ truyền cơ học hoặc thủy lực và có cấu tạo như bộ truyền của
máy phay (xem mục 12.2.3, hình 13.3,13.4, 13.5).


                                                 8           6
                                                        7
                                                                              5




                              1                                    2
                              3        4
             Hình 13.12. Bộ công tác của máy phay trộn đất làm đường cải tiến.
                   1. Rôto phay cứng (băm); 2. Rôto phay mềm; 3, 4. Máy trộn hai trục;
                     5. Vách sau; 6. Vỏ che; 7. Khung treo; 8. Dàn phun chất kết dính.


    Các trục của rôto phay và máy trộn đặt trên các gối đỡ gá trên khung dầm có vỏ che 6,
khung treo 7, liên kết với hệ nâng hạ toàn bộ bộ công tác.
    − Hệ thống định lượng và rải (phun) chất kết dính có ở tất cả các máy phay trộn. Khi
phun tưới nhựa và nước (để làm ẩm đất), dùng hệ định lượng tự động có thiết bị kiểm tra lưu
lượng và áp lực phun. Chất lỏng được cấp từ bồn chứa qua van, bơm, ống tưới.
     − Thiết bị đầm lèn: có 2 kiểu thường dùng là đầm bàn rung động hoặc 1 dãy các bánh lốp
tác dụng lực tĩnh bố trí trên trục có vệt đầm dài bằng bề rộng vệt hỗn hợp. Thiết bị đầm lèn
này chỉ có tác dụng đầm lèn sơ bộ.

   13.5. TÍNH TOÁN CƠ BẢN CÔNG SUẤT VÀ MÔMEN DẪN ĐỘNG MÁY PHAY
TRỘN
    13.5.1. Công suất cần thiết để dẫn động 4 rôto bộ máy phay trộn
                       N = N1 + N2 + N3 + N4 + N5 (m.l)                             (13.10)
    Trong đó:
                N1 − Công suất cần thiết cho rôto phay thứ nhất;
                N2 − Công suất cần thiết cho rôto phay thứ hai;
                N3 − Công suất cần thiết cho bộ máy trộn hai trục;
                N4 − Công suất cần thiết để di chuyển máy;
                N5 − Công suất cần thiết khắc phục ma sát hệ truyền động.
     − Cách tính toán công suất: N1 tính theo phương pháp tính máy phay đất,
N5 tính theo cơ học máy cho hệ truyền động, N3 tính theo phương pháp tính máy trộn 2 trục
(trình bày trong tài liệu [15]).

216.                          http://www.ebook.edu.vn
       Máy thi công chuyên dùng
    N2 lấy theo giá trị: N2= (0,2 − 0,3)N1,                 (ml)
                                                    v
    Tính N4 theo công thức: N4 = Gm(f.cosα + sinα) 750 ,       (ml)             (13.11)
    Trong đó:
               Gm − là trọng lượng máy (N);
               f − hệ số cản di chuyển;
               α − góc dốc của đường;
               v − (m/s) vận tốc di chuyển máy.
    13.5.2. Các tính toán bền cho hệ thống truyền lực (dẫn động) các rôto: Việc tính bền
cho hệ thống truyền lực các rô to được tính theo giá trị mômen xoắn lớn nhất phát sinh trên các
phần tử dẫn động.
    − Mômen xoắn lớn nhất trên trục rôto thứ nhất:
                                     N1
                      M1 = 716,2 .      . k1 (kG.m)                   (13.12)
                                     n1
    Trong đó:
           n1 − số vòng quay trên trục rôto (v/ph);
           k1 = 1,5 − 2,0 − hệ số động.
    Mômen xoắn cần thiết truyền đến trục rôto phay thứ nhất.
                          M1              N1
                   Mt1 =      = 716,2 .        .k        (kG.m)                 (13.13)
                           η1           η1 . n1 1
    Với η1 − hiệu suất truyền động của bộ rôto thứ nhất.
    − Tương tự có mômen xoắn cần thiết dẫn động cho rôto phay thứ 2:
                            M2              N2
                      Mt2 =      = 716,2 .        .k         (kG.m)  (13.14)
                             η2            η2 . n2 1
    Trong đó:
              n2 là số vòng quay của rôto phay thứ 2, (v/ph);
              k2 = 1,2−1,3 hệ số động áp dụng cho rôto phay thứ 2;
              η2 < 1 hiệu suất truyền động của rôto phay thứ 2.
    − Mômen xoắn cần thiết dẫn động cho bộ trộn vật liệu:
                            M3              N3
                      Mt3 =      = 716,2 .        .k         (kG.m)  (13.15)
                             η3            η3 . n3 3
    Trong đó:
              n3 − là số vòng quay của trục trộn, (v/ph);
              k3 = 1,0 − 1,2 là hệ số động khi tính trục trộn;
              η3 < 1 − hiệu suất truyền động của bộ trộn.
    − Từ đó, mômen xoắn lớn nhất trong xích truyền động cho các rôto và bộ trộn (được tính
cho hệ thống truyền động sau động cơ) là:

                                        ⎛ N1 . k1 N2k2 N3 . k3⎞
                M = M1+ M2 + M3 = 716,2 ⎜        +     +        ⎟          (kG.m)
                                        ⎝ η1 . n1 η2.n2 η3 . n3 ⎠
                                                                                          (13.16)

                               http://www.ebook.edu.vn                     Máy thi công chuyên dùng217
    13.6. MỘT SỐ VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN VIỆC VẬN DỤNG KHAI THÁC MÁY
THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG GIA CỐ VÔI (dùng máy phay      BOMAG 300 CN hoặc
tương tự)
                                      −
   13.6.1. Tiêu chuẩn ngành 22 TCN 229−95 quy định về việc sử dụng máy phay và các
máy liên quan (lu lèn) như sau
     1.(3.2.1) Nếu có lu 18−20 tấn thì bề dày lớp thi công lớn nhất là 20 cm, với lu 12−15 tấn
là 15 cm. Trường hợp thi công lớp dày hơn 20 cm thì phải chia làm hai hoặc nhiều lớp, lớp
mỏng nhất là 10 cm.
     2.(3.6). Dây chuyền máy thi công nền gia cố vôi:
     − 1 máy chính: máy phay BOMAG 300CV.
     − 1 máy san có lắp thêm dàn lưỡi xới.
     − 1 xe xitec nước có dàn phun, V ≥ 3000 lít.
     − 1 lu bánh thép 3 bánh 12−15 tấn hoặc 1 lu lốp 15−18 tấn hoặc 1 lu rung loại nặng.
     − 1 lu 8−10 tấn.
     − Ôtô chở vôi, chở đất hoặc đất gia cố vôi (nếu trộn ở nơi khác).
     3.(3.8.1) Chiều dài tuyến thi công mỗi đợt từ 50 đến 150 m/ngày; với máy BOMAG 300
CV: tốc độ dây chuyền: 100−200 m/ngày.
     4.(3.17). Quy trình lu lèn:
     − Dùng lu (8-10)T: sơ bộ 2 lần/điểm rồi kiểm tra, bù vật liệu.
     − Dùng lu nặng hoặc lu lốp: 6−10 l/điểm với v = 1,5 − 2,5 km/h.
     − Lu nặng là phẳng: 2−3 l/điểm với v = 2 − 4 km/h.
     Nếu bắt buộc phải lu đến khi đạt độ chặt yêu cầu thì việc lu lèn có thể kéo dài trong phạm
vi 24h kể từ lúc trộn.
     5.(3.21). Công tác bảo dưỡng nhằm giữ ẩm trong thời gian hình thành cường độ và chống
nứt: Giữ ẩm bằng cách phủ cát 5cm và tưới nước thường xuyên từ
7 đến 20 ngày. Cấm xe đi lại trên nền gia cố vôi trong 7 ngày kể từ khi thi công xong, nếu
không cấm được thì hạn chế Vxe ≤ 10 km/h.
    13.6.2. Tính năng kỹ thuật của máy phay chuyên dùng
    Hãng sản xuất: BOMAG
    Ký hiệu: MPH 100 S
    − Trọng lượng hoạt động: 14.664 kG.
    − Đặc điểm:       + Tốc độ (làm việc) m/min: 0 − 55,5 m/ph.
                      + Tốc độ di chuyển: 0 − 19, km/h.
    − Tên hãng sản xuất động cơ:        DETROIT
                                        Loại 6V−92T
                                        Làm mát: Bằng nước
    − Công suất làm việc:       300 ml
    − Số vòng quay:             2100 vòng/ph


218.                          http://www.ebook.edu.vn
       Máy thi công chuyên dùng
− Hệ thống dẫn động thủylực
− Hệ thống phanh:          + Công tác: Thủy lực
                           + Dừng: Thủy lực
−Phương pháp lái thủy lực
− Rôto cào trộn đất:
         + Chiều rộng: 2005 mm
         + Đường kính đến đỉnh răng: 1218 mm
         + Số răng cắt: 70
         + Chiều rộng cắt 356 mm




     Máy phay đất làm đường gia cố vôi của hãng BOMAG (nhìn từ phía sau)




                                 CHƯƠNG 14

                        http://www.ebook.edu.vn               Máy thi công chuyên dùng219
                           MÁY VÀ THIẾT BỊ SỬA CHỮA
                           MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA

      14.1. GIỚI THIỆU CHUNG
      14.1.1. Công tác sửa chữa mặt đường bê tông nhựa (BTN)
     Dưới tác động của tải trọng và ảnh hưởng của môi trường, theo thời gian lớp mặt BTN
của đường ôtô sẽ bị hư hại, cần sửa chữa hoặc làm lớp áo đường mới thay cho lớp áo đường
cũ. Chiều dày của lớp áo đường này càng mỏng thì chu kỳ sửa chữa càng ngắn. Chiều dày của
lớp áo đường thường từ 5cm đến 20cm, nhưng ở Việt Nam đa số chiều dày này chỉ từ 5 đến 7
hoặc 10 cm. Khái niệm "sửa chữa" ở đây khá rộng, tùy theo khả năng đầu tư hay yêu cầu của
nhà thiết kế phù hợp với từng tuyến đường − cấp đường và yêu cầu khai thác mà có các loại
hình sửa chữa mặt đường BTN như sau:
                                                                                  Bảng 14.1
  TT                Loại hình sửa chữa                        Phạm vi áp dụng
         Thảm mỏng lớp BTNN mới, dày 3−5cm Nâng cấp toàn bộ một đoạn tuyến dài
  1
         thay "vá láng" các mảng đường bị hư hại. trên quốc lộ hoặc tỉnh lộ.
         Bóc toàn bộ bề mặt lớp áo đường (từ 3 Sửa chữa − nâng cấp các đoạn tuyến
  2      đến 20 cm) theo phương pháp bóc nguội qua các phố lớn và mặt cầu có rải
         sau đó rải lớp BTNN mới.                  BTNN để tránh nâng cao độ mặt đường
         Bóc và tái sinh toàn bộ lớp áo đường ngay hoặc làm tăng tải trọng mặt cầu.
  3
         tại chỗ theo phương pháp bóc nóng.
         Bóc và tái sinh tại chỗ ngay trên mặt Sửa chữa theo hình thức "tái sinh" tại
         đường (có bổ xung nhựa đường) tạo thành chỗ cho các đoạn tuyến chịu tải trọng
  4
         lớp BTN tái sinh trên toàn bộ mặt đường thấp hoặc tuyến ít xe qua lại.
         − theo phương pháp bóc nguội phay trộn.
         Bóc lấy lớp mặt ở các vùng hoặc đoạn Sửa chữa theo hình thức "tái sinh" vật
         ngắn, đưa vào máy cơ động trên tuyến để liệu, áp dụng cho việc sửa chữa cục bộ
  5
         tái chế thành BTNN rồi nải lại trên diện với khối lượng không lớn.
         tích cần sửa.
         Bóc bỏ lớp mặt các vùng bị hư hại, rải loại Sửa chữa theo hình thức "vá láng ổ gà".
  6
         bằng BTN nguội hoặc BTNN
      14.1.2. Máy và thiết bị phục vụ công tác sửa chữa mặt đường BTN
     Ứng với mỗi loại hình sửa chữa mặt đường ở bảng 14.1 có một qui trình công nghệ và
các thiết bị phù hợp − gồm có thiết bị chính và các thiết bị phụ trợ − hoàn thiện được mô tả
theo bảng dưới đây.
                                                                                  Bảng 14.2
  Loại hình
                     Thiết bị chính           Thiết bị phụ trợ        Nguyên công chính
  sửa chữa
      1         Trạm sản xuất BTNN +      Ôtô ben + Xe lu bánh      Như dây chuyền trải

220.                           http://www.ebook.edu.vn
        Máy thi công chuyên dùng
                Máy rải                    lốp, lu bánh thép           thảm BTNN hoàn chỉnh
                Máy bóc BTN theo           Ôtô ben chở phế thải        Gồm 3 nguyên công:
                phương pháp bóc nguội      ôtô ben + xe lu các loại    bóc nguội + rải mới +
         2
                + (Trạm BTNN + máy                                     lu lèn.
                rải)
                Máy bóc BTN theo           Ôtô chở nhựa nóng, phụ Gồm 2 nguyên công:
         3      phương pháp bóc nóng       gia + xe lu các loại      bóc nóng rải luôn + lu
                                                                     lèn.
                Máy tái sinh mặt đường     Ôtô chở nhựa nóng + xe 2 nguyên công: bóc
         4
                (trộn tại chỗ)             lu các loại               nguội phay trộn + lu lèn
                Máy tái sinh BTN bằng      − Xe cải tiến, xe tải nhỏ 2 nguyên công, tái sinh
         5      cách đốt nóng + trộn                                 nóng + lu lèn
                                           − Xe lu các loại
                Máy cắt, đào bằng tay      Xe cấp BTNN hoặc            Bán thủ công
         6                                 BTN nguội + đầm loại
                                           nhỏ

     Dưới đây chúng ta đề cập đến 4 loại thiết bị chính ứng với 4 loại hình sửa chữa số 2, 3, 4,
5 (ở bảng 14.2) theo các tên gọi tắt là:
     − Máy bóc nguội BTN
     − Máy bóc nóng BTN
     − Máy tái sinh nguội BTN (máy tái sinh mặt đường bê tông nhựa)
     − Máy tái sinh nóng BTN (máy tái sinh BTN dùng nhiệt)
     Loại hình sửa chữa số 1 được trình bày ở tài liệu [15].
    14.2. MÁY BÓC NGUỘI BÊ TÔNG NHỰA
    14.2.1. Giới thiệu chung về công nghệ sửa chữa mặt đường BTN bằng máy bóc
nguội BTN
     1. Công nghệ sửa chữa mặt đường BTN theo phương pháp bóc nguội về nguyên tắc,
công nghệ này giống nhau ở nguyên công: "bóc nguội − rải mới − lu lèn" cho mọi trường hợp,
chỉ khác nhau ở công đoạn xử lý số BTN bóc ra ở mặt đường tùy theo khả năng xử lý (tái chế)
của mỗi đơn vị thi công. Điều này được mô tả như sau:


      Phay            Xe             Trạm       Xe                     Rải            Lu lèn
       cắt            vận            tái        vận                   BTNN             hoàn
        1           chuyển           sinh     chuyển                    2              thiện
                                     BTN                                                 3
                                       Vật liệu bổ
    a)                                    sung


         Phay         Xe              Trạm         Xe                  Rải              Lu lèn
          cắt         vận           s.xuất        vận                 BTNN                hoàn
           1        chuyển            BTNN      chuyển                  2                thiện
                               http://www.ebook.edu.vn                       Máy thi công chuyên dùng221
                                                                                             3

                                                  Vật liệu mới toàn bộ
                   Bãi thải
    b)

            Hình 14.1. Sơ đồ công nghệ sửa chữa mặt đường BTN bằng máy bóc nguội
                   a) Khi có trạm tái sinh BTN b) Không có trạm tái sinh BTN
                          1, 2, 3. Các nguyên công chính tại mặt đường cần sửa chữa

      Hiện tại ở Việt Nam đang thực hiện theo sơ đồ công nghệ b) vì khối lượng công việc còn
ít và chưa có trạm tái sinh BTN.
    2. Ưu nhược điểm của công nghệ sửa chữa mặt đường BTN bằng máy                    bóc nguội.
     − Không tôn cao mặt đường nên không ảnh hưởng đến cảnh quan đô thị hoặc làm tăng tải
trọng mặt cầu có rải BTN.
    − Sau khi rải thảm lớp mới thì chất lượng mặt đường tốt như làm mới.
    − Tận dụng được vật liệu cũ để tái sinh thành BTNN.
    − Có thể bóc phá được lớp BTN có chiều sâu lớn hơn so với phương pháp bóc nóng.
    − Mức gây ô nhiễm môi trường và cản trở giao thông ít hơn so với phương pháp bóc
nóng.
    Tuy nhiên công nghệ này cũng có một số nhược điểm:
    − Có tiếng ồn khi thi công.
    − Chi phí cho việc thay thế các dao cắt khá lớn.

    14.2.2. Máy bóc nguội mặt đường BTN
    14.2.2.1. Phân loại
    Có thể phân loại máy bóc nguội mặt đường BTN như sau:
    − Theo công suất máy: cỡ nhỏ dưới 100 kW
                                 cỡ vừa từ 104 kW đến dưới 300 kW
                                 cỡ lớn trên 300 kW.
    − Theo bộ di chuyển:         loại bánh lốp (loại nhỏ và vừa)
                                 loại bánh xích (loại lớn).
    − Theo bề rộng vệt phay cắt:
                                 loại nhỏ B ≤ 1000 mm
                                 loại vừa 1000 ≤ B ≤ 2000 mm
                                 loại lớn B > 2000 mm.



222.                            http://www.ebook.edu.vn
         Máy thi công chuyên dùng
    14.2.2.2. Bộ công tác chính:
     1. Bộ phận quan trọng nhất của máy là trống phay cắt (rôto phay). Trống này được dẫn
động bằng môtơ thủy lực và trên thân trống có gắn một số lượng lớn các mũi cắt phá (dao
phay) được chế tạo từ thép hợp kim đặc biệt. Khi máy ở vị trí làm việc, trống phay sẽ quay và
từ từ hạ xuống tới độ sâu cần cắt phá. Các dao phay sẽ "bổ" phá lớp bê tông thành những
mảnh − cục bê tông nhỏ. Khi máy tiến về phía trước, phần BTN vừa bị cắt phá theo quán tính
được hất chuyển vào băng tải (đặt dọc máy) và rót vào thùng xe ôtô ben (di chuyển cùng tốc
độ với máy      bóc nguội).

                                                             1                             2

                                                                                                   4




                                                                                                   5
                                                                            6

                                                                            7


                   Hình 14.2. Cấu tạo trống phay của máy bóc nguội BTN.
           1. Thân trống phay; 2. Dao phay; 3. Tấm hất vật liệu; 4. Thân dao; 5. Ụ lắp thân dao;
                    6. Mặt lắp với bộ truyền của môtơ thủy lực; 7. Mặt đầu trống phay.

     Thân dao phay 4 được cài vào ụ 5 và được giữ chặt bằng chốt nêm, tiện cho quá trình
thay thế dao phay. Tùy theo độ lớn của trống phay mà số dao phay cần có từ 40 đến 200
chiếc. Khi máy bóc nguội làm việc liên tục 16 đến 24 giờ (tùy điều kiện làm việc) thì phải
thay mới toàn bộ dao phay.

    Thông số cơ bản của trống phay là:

    − Đường kính trống phay (tính đến đỉnh dao phay): D (mm)
    − Chiều dài trống phay B (mm)
    − Số lượng dao phay trên trống (chiếc)
    − Số vòng quay trong 1 phút (v/ph).

     2. Thiết bị chuyển tải vật liệu sau khi phay là bộ băng tải cao su lắp dọc theo trục máy.
Thông thường ở các máy nhỏ và vừa chỉ bố trí 1 băng tải, còn máy lớn bố trí 2 băng tải. Dẫn
động cho băng tải là môtơ thủy lực gắn liền hộp giảm tốc. Dải băng cao su có cấu tạo liền
và có gân chữ "V" trên bề mặt để tăng khả năng vận chuyển. Khung băng có kết cấu hình
hộp và có dạng gãy khúc (cứng hoặc liên kết bản lề điều chỉnh góc gãy khúc bằng xi lanh
thủy lực). Băng tải được treo bởi hệ xi lanh − cáp thép và có thể nâng lên hạ xuống, quay
phải − trái trong phạm vi ≤ 20o.



                                 http://www.ebook.edu.vn                            Máy thi công chuyên dùng223
    14.2.3. Tổ chức thi công máy bóc nguội mặt đường BTN
    1. Phân luồng thi công và hướng thi công
    Để tránh ùn tắc giao thông, cần chia số vệt phay trên mặt đường và độ dài mỗi vệt thích
hợp với chiều dài tuyến sửa chữa (phố chính hoặc mặt cầu) sao cho luôn có một làn đường
cho xe qua lại.

    Hướng thi công chính là hướng di chuyển máy bóc nguội, xe vận chuyển vật liệu bóc ra
cần di chuyển cùng tốc độ và theo hướng máy ở trạng thái lùi hoặc tiến của xe theo hình 14.3
dưới đây:


                                         v                                              v




                                                           h




                                         Hình 14.3.
                         a) Máy tiến theo chiều thuận (ôtô đi trước);

                   v                                                       vv




                                                                                    h

                                             Hình 14.3b.
                              b) Máy tiến theo chiều nghịch (ôtô đi sau)

    2. Vệt cắt cưa trống phay
             B                                   B
                                                      ×        B
                                                                   ×
                                                                       B
                                                                            ×
                                                                                B
                                                                                        ×
                                                                                            B
                                 h




                                                 1             2       3        4           5



       a)   Mặt    cắt    1                                    b) Các vệt nối tiếp
        ệ                                                       h
                                     h




224.                          http://www.ebook.edu.vn
       Máy thi công chuyên dùng
                                                  c) Mặt cắt ngang vệt cắt.


    3. Tốc độ cắt v
      Tốc độ cắt v (m/ph) phụ thuộc vào bề rộng vệt cắt B (mm) và chiều sâu cắt h(mm) theo
tỷ lệ nghịch. Khoảng tốc độ thường dùng là v = 0,5 ÷ 6 (m/ph) trong khi theo thông số thiết kế
của máy là v = 0 − 36 (m/ph).


    14.2.4. Cấu tạo chung của máy bóc nguội di chuyển bánh lốp


    Đến nay trên thế giới có một số hãng chế tạo máy bóc nguội mặt đường BTN, như:
WRITGEN (Đức), KOMATSU (Nhật) DRESSER (Mỹ)... với các loại máy có công suất từ
dưới 20kW đến 595 kW và bộ di chuyển là bánh lốp hoặc bánh xích. Dưới đây là cấu tạo
chung của máy bóc nguội cỡ vừa di chuyển bánh lốp SP780 do hãng DRESSER chế tạo:




                              http://www.ebook.edu.vn                   Máy thi công chuyên dùng225
                1                          2                                    3




                                                                                      8                  9
                                                                                     10            11




                                                                            17493
                    19                18   17   16 15                       17722
              14         13         12
                                                     31455
                                                     4


                   Hình 14.4. Cấu tạo chung của máy bóc nguội mặt đường BTN-SP 780.
     1. Buồng động lực; 2. Cabin điều khiển; 3. Khung treo bộ công tác; 4. Xilanh nâng hạ trống phay; 5. Xi lanh
treo đuôi băng tải; 6. Đuôi băng tải; 7. Xi lanh nâng hạ thân băng tải; 8. Xilanh đầu băng tải; 9. Thân băng tải; 10.
Đầu băng tải; 11. Môtơ thủy lực dẫn động băng tải; 12. Bánh lái;         13. Trụ khung chính; 14. Khung hộp trống
phay; 15. Trống phay; 16. Bộ truyền thủy lực dẫn động trống phay; 17. Xi lanh giữ trên trống phay; 18. Xi lanh giữ
dưới trống phay; 19. Bánh xe chủ động.


     14.2.5. Tính năng kỹ thuật một số máy bóc nguội
                                                                                                        Bảng 14.2

   Hãng và                                                                                 Công
                                           Chiều ngang làm         Chiều sâu làm                          Trọng
   nước sản              Kiểu loại                                                          suất
                                              việc (mm)             việc 1 (mm)                         lượng (T)
     xuất                                                                                  (kW)
       (1)                    (2)                 (3)                     (4)                (5)             (6)
   WRITGEN
                          300C                    300                   0 − 40              17,7             2
      (Đức)


226.                            http://www.ebook.edu.vn
         Máy thi công chuyên dùng
     (1)             (2)               (3)                (4)            (5)           (6)
                   W500               500               0 − 160          79            6,9
                  500C14              500               0 − 100          51            6,7
                   500DC              500               0 − 280          72           10,5
                   1000C              1000              0 − 100         104           13,9
                  1000DC              1000              0 − 280         210           19,7
                  1300DC              1320              0 − 300         243           24,4
  WRITGEN
                  1500DC              1500              0 − 300         243           24,6
    (Đức)
                  1900DC              1905              0 − 300         297           25,3
                  2000DC              2010              0 − 300         297           25,3
                  2100DCL             2100              0 − 250         403           32,3
                  2100DC              2000              0 − 300         448           39,5
                  2600VC         2600,3800,4200         0 − 150         595          42 ÷ 45
                   4200C           2600−4200            0 − 150         590           50,8
  DRESSER
                  SP−780              2432              0 − 300         269           24,3
    (Mỹ)

 KOMATSU           GC 50              300                100            27,2          2,65
   (Nhật)        GC 380 − F           2000               150            279           26,88

     Với một máy bóc nguội mặt đường BTN, ta còn phải biết các thông số kỹ thuật khác có
liên quan đến quá trình khai thác, vận chuyển và phục vụ kỹ thuật. Ví dụ máy SP 780:
    − Động cơ: Diezel 6V 92 TA − 6 xi lanh. 269 kW
    − Truyền động:     Thủy lực, tự động
    − Tốc độ (km/h): 5 cấp tốc độ 0 − 4,7; 0 − 8,4; 0 − 14; 0 − 24; 0 − 39
    − Bộ công tác:     Đường kính bao D = 930 mm
                       Chiều dài bộ phay: L = 1981 mm
                       Vận tốc khi phay: v = 0 − 36 m/phút
    − Kích thước bao:
                       Số răng phay cacbit: 135 răng
                       D × R × C = 7506/14554 × 2432 × 3048/4505
   14.3. CÔNG NGHỆ SỬA CHỮA MẶT ĐƯỜNG BTN BẰNG DÀN THIẾT BỊ
DÙNG NHIỆT (MÁY BÓC NÓNG)
    14.3.1. Giới thiệu chung
    14.3.1.1. Đặc điểm của công nghệ sửa chữa mặt đường BTN bằng máy bóc nóng
    Đây là công nghệ hiện đại, được áp dụng ở nhiều nước, nó có ưu điểm là:
    − Tận dụng được nguyên liệu cũ từ lớp bê tông nhựa bóc ra.


                              http://www.ebook.edu.vn                 Máy thi công chuyên dùng227
    − Không tôn cao thêm mặt đường và ít ảnh hưởng đến nền đường.
    − Tái sinh ngay tại chỗ lượng BTN bóc ra, tạo thành BTNN sau khi bổ sung thêm
nhựa lỏng và phụ gia, do đó tận dụng được lượng nhiệt trong quá trình bóc nóng.
    Tuy nhiên khi dùng dàn thiết bị này cũng có các hạn chế sau:
    − Thiết bị cồng kềnh, phức tạp, cần nhiều thiết bị phụ trợ.
    − Khi làm việc gây ô nhiễm môi trường (khói, khí nóng...).
    − Tiêu hao nhiên liệu lớn, tổn thất nhiệt còn cao.
    − Đòi hỏi tổ chức thi công đồng bộ và chặt chẽ.
    14.3.1.2. Giới thiệu máy bóc nóng mặt đường BTN
     Máy bóc nóng là thiết bị chính trong dây chuyền tái sinh mặt đường BTN. Người ta đốt
dầu D.O hoặc khí gaz từ các bép đốt gắn trên bộ chụp − đốt nóng có đáy hình chữ nhật, để
truyền nhiệt xuống mặt đường. Chính loại nhiên liệu đốt sẽ quyết định sơ đồ hệ thống đốt và
cấu tạo cụ thể của hệ thống này. Ngày nay đa số các máy bóc nóng hiện đại đều dùng khí gaz
vì nó có các ưu điểm:
    − Dễ bổ sung nguồn nhiên liệu
    − Không làm cháy bẩn bề mặt đường
    − Khói thải ra sạch hơn khi đốt dầu DO.
    Quá trình làm việc của máy bóc nóng thể hiện qua sơ đồ trên hình 14.5.
                                                                                        8




                                                                                                      7




                                                                                                  9

             1                                   2                             3
       4                    5                                10

                           Hình 14.5. Sơ đồ làm việc của máy bóc nóng
  1. Đầu đốt tạo ngọn lửa; 2. Chụp sấy nóng mặt đường; 3. Tang trống cắt xới lớp mặt đường;
  4. Máng dẫn chuyển bê tông rời; 5. Thùng trộn; 6. Ống dẫn và vòi phun nhựa đường và phụ gia; 7. Bơm tưới
  nhựa; 8. Thùng chứa nhựa đường và phụ gia; 9. Thiết bị rải bê tông nhựa tái sinh; 10. Máng dẫn cốt liệu bù.
    Nguyên lý làm việc của máy bóc nóng và tái sinh bê tông nhựa như sau:
    Máy sau khi đã chạy thử để kiểm tra sẽ tiến vào phần đường cần sửa.



228.                          http://www.ebook.edu.vn
       Máy thi công chuyên dùng
     Các chụp đốt (2) sẽ được hạ úp xuống mặt đường. Đầu đốt (1) sẽ được điều chỉnh sao
cho lượng nhiên liệu đốt là phù hợp. Nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy nhiên liệu được thổi
xuống mặt đường hư hỏng để gia nhiệt. Thời gian đốt phải đủ để làm thay đổi được tính chất
cơ lý của bê tông nhựa, có nghĩa là vận tốc di chuyển của máy phải bảo đảm sao cho lớp bê
tông nhựa (dưới chụp) khi chụp qua khỏi phải có độ cứng và độ liên kết thành phần giảm đi
như yêu cầu đề ra.
     Tang trống cắt xới (3) có nhiệm vụ xới lớp bê tông nhựa đã được gia nhiệt làm lớp này
tơi ra thành những phần tử nhỏ. Theo máng dẫn hướng (4), các mảng bê tông nhựa này đi vào
thùng trộn tái sinh (5) và được trộn lại. Nhựa nóng và phụ gia từ thùng chứa (8) sẽ được bơm
(7) cấp vào thùng trộn, bổ sung thành phần cho hỗn hợp bê tông tái sinh đúng tỷ lệ yêu cầu.
Nếu cần bổ sung tỷ lệ cát, đá thì cấp theo máng dẫn cốt liệu bù (10). Sau khi ra khỏi thùng
trộn, hỗn hợp bê tông nhựa tái sinh sẽ được chuyển đến máng chứa để rải lại xuống phần mặt
đường đã bóc. Các công đoạn lu lèn lớp mặt đường bê tông nhựa tái sinh tương tự như khi rải
mới BTNN.
     Bảng 14.3. Tính năng kỹ thuật cơ bản của một số máy bóc nóng mặt đường bê tông
nhựa.

                                                       Số                    Công Tốc độ Khối
                                              Chiều          Dạng Lượng
             Thông số   Năng suất Chiều rộng         lượng                    suất máy khi lượng
                                             sâu bóc        nhiên gaz dự
                         (m2/h) vệt bóc (m)           chụp                  động cơ làm việc máy
                                               (m)         liệu đốt trữ (l)
 Kiểu loại                                             đốt                   (kW)     (m/f)  (kg)

              P.1000    668−1254     3,05              2     gaz    3442      −       7,3     16400
 Gutler
          MOD 1033      836−1274 3,05−3,66             2   Propan   6884     103    3,6−7,5 24500
 (Đức)
          MOD 1033M       670        3,66              2   Pentan     −       −       3,7     29500
Vogele      Super         1200       2,5−4             4   Propan   5000    51,5      5,7     20250
(Đức)     1700−ARF
             Repaver                   3               4   Propan   5000     167      0−3     38000
             Remixer                  3−6     0−0,04         gaz                      4,1     3700−
             300/600                                                                           4600
Wirtge       Remixer                   1      0−0,06         gaz             49                7700
  n           1000
 (Đức)       Remixer      1500                               gaz             104              16100
                                    1,5−2,5   0−0,06
              2500
             Remixer      2500       3−4,5    0−0,06         gaz             182              48800
              4500

Niigata      NPF−400      1200      2,5−4,5   0-0,05         gaz             90       1−5     19500
 Nhật     NRM−400         1800      2,5−4,5   0−0,05         gaz             106      1−5     21000

     14.3.2. Quá trình đốt nóng mặt đường bê tông nhựa
     Việc bóc được lớp bê tông nhựa hư hỏng là nhờ có sự đốt nóng làm thay đổi tính chất cơ
lý của nó. Nhiệt lượng sinh ra do đốt nhiên liệu sẽ được truyền vào khối bê tông nhựa làm
khối này nóng lên tới nhiệt độ yêu cầu. Do vậy quá trình đốt nóng này chính là một quá trình



                                   http://www.ebook.edu.vn                  Máy thi công chuyên dùng229
truyền nhiệt. Theo lí thuyết truyền nhiệt thì mọi quá trình truyền nhiệt đều là quá trình không
thuận nghịch. Chúng chỉ xảy ra khi có độ chênh về nhiệt độ.
     Nhiệt năng được truyền từ chỗ này sang chỗ khác hoặc từ vật này sang vật khác bằng
nhiều phương thức khác nhau như:
     - Dẫn nhiệt.
     - Trao đổi nhiệt.
     - Trao đổi nhiệt bức xạ.
     Trong thực tế các phương thức truyền nhiệt cơ bản này thường xảy ra đồng thời và ảnh
hưởng qua lại lẫn nhau. Tuy nhiên, trong từng trường hợp cụ thể, vấn đề đặt ra là phải xác
định được phương thức truyền nhiệt nào là chủ yếu trong quá trình truyền nhiệt. Đây là việc
làm rất cần thiết vì dựa vào đó, sẽ xác định được việc áp dụng lý thuyết truyền nhiệt nào cho
phù hợp, tạo cơ sở cho việc tìm hiểu sâu hơn, đồng thời chỉ ra được các quy luật truyền nhiệt
một cách tương đối chính xác. Việc xác định này dựa trên các giả thuyết cũng như cơ sở lý
luận được xây dựng khi nghiên cứu chuyên sâu về quá trình truyền nhiệt này.
    14.4. MÁY TÁI SINH MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA
     Giới thiệu chung: Máy tái sinh mặt đường BTN là cỗ máy có chức năng tạo ra lớp mặt
đường mới (ngay trên mặt đường) từ chính cốt liệu của lớp mặt đường cũ bị hư hại nhờ có các
công đoạn: phay bóc nguội, trộn các cục nhỏ BTN vừa phay ra với nhựa đường nóng được
cấp từ xe bồn giữ nhiệt đi kèm theo, đầm lèn sơ bộ, gạt phẳng. Các công đoạn trên được mô tả
qua sơ đồ dưới đây.
                  8               7             6                    5               4




                                                                                         h
           h




                                                           3             2               1

                      Hình 14.6. Sơ đồ nguyên lý thiết bị tái sinh mặt đường
            1. Rôto phay (nguội); 2. Trục trộn hỗn hợp; 3. Khoang trộn; 4. Nắp che rôto phay;
            5. Ống phun tưới nhựa nóng; 6. Khung bộ trộn; 7. Bàn đầm sơ bộ; 8. Bàn là sơ bộ.
     Với nguyên lý làm việc của máy như trên, hỗn hợp tạo ra là BTN ở dạng "ấm" và chiều
cao lớp rải tái sinh h' > h là chiều cao lớp mặt được phay cắt. Vì vậy, để đảm bảo độ chặt và
độ cứng của mặt đường, cần phải lu lèn ngay sau đó. Việc cấp nhựa nóng được bơm từ xe bồn
đi phía trước máy, tạo thành dây chuyền các máy để tái sinh mặt đường theo hình 14.9.




230.                          http://www.ebook.edu.vn
       Máy thi công chuyên dùng
                                                    2                                                1
               3                                                  5       4




                    Hình 14.7. Dây chuyền các máy tái sinh mặt đường
                       1. Xe bồn, chứa nhựa nóng; 2. Máy tái sinh mặt đường;
                   3. Xe lu bánh thép; 4. Ống cấp nhựa; 5. Thanh liên kết với máy.


    Công nghệ sửa chữa mặt đường BTN dùng máy tái sinh như trên chỉ phù hợp cho các
cung đường khổ hẹp, chịu tải trọng nhỏ.

    14.5. MÁY TÁI SINH BÊ TÔNG NHỰA DÙNG NHIỆT
    14.5.1. Giới thiệu chung
     Như nội dung mục 14.1 đã trình bày, các máy tái sinh tại chỗ lượng BTN bóc ra bằng
phương pháp cơ học bán thủ công − được áp dụng cho việc sửa chữa nhỏ mặt đường BTN.
Các máy này có nhiệm vụ dùng ngọn lửa để phân rã và sấy nóng các mảng BTN ngay trong
thùng quay của nó, tạo thành hỗn hợp BTNN. Các mảnh BTN có khối lượng khoảng 5 kg và
nhỏ hơn được "ném" vào trong thùng quay. Ngọn lửa được tạo ra từ 2 bép đốt có thể xoay
theo phương bất kỳ nhờ giá của bép đốt tựa trên một khớp cầu; độ lớn của ngọn lửa có thể
điều chỉnh nhờ van tay theo thời gian đốt. Nhờ đó mà BTN không bị cháy. Tùy theo lượng
BTN trong thùng mà thời gian hoàn thành một "mẻ trộn" từ 20 phút đến 30 phút và nhiệt độ
sản phẩm sẽ đạt 130o đến 160oC, đó quay nghiêng thùng xả BTNN ra ngoài theo máng dẫn.
Máy có thể đặt trên ôtô tải nhẹ hoặc khung bánh lốp các máy này phù hợp cho công việc của
các công ty quản lý − sửa chữa đường ôtô. Việt Nam đã nhập 04 máy loại 1000 kg/mẻ của
hãng ASTEN COOK (Hàn Quốc) vào đầu năm 2004. Trước đó các tác giả của công trình [16]
đã thử nghiệm loại máy có nguyên lý làm việc tương tự như máy này từ năm 1990 nhưng
không chế tạo thành thương phẩm vì nhiều lý do.
     14.5.2. Cấu tạo chung máy tái sinh bê tông nhựa của hãng ASTEN COOK




                               http://www.ebook.edu.vn                           Máy thi công chuyên dùng231
            1



                                                                         Hình 14.8.
                                                                      Cấu tạo chung của
                                                                      máy tái sinh BTN
                                                                1. Thùng quay trộn;
                                                                2. Nắp trên;
                                                                3. Khung máy;
                                                                4. Tủ điện;
                                                        5       5. Bảng điều khiển;
                                                                6. Vỏ máy;
                                                                7. Ống dẫn khí gaz;
                                                                8. Máng xả hỗn hợp;
                                                                9. Van điều chỉnh ngọn lửa;
                                                                10. Đầu đốt.

                                       7           6
                 8


   b) Sơ đồ cấu tạo một số cụm máy máy tái sinh BTN

             1        2                                 3


                                                                         Hình 14.11.
                                                                        Sơ đồ hệ thống
                                                                         thùng quay

                                                                1. Vỏ thùng quay;
                                                                2. Vành lăn đỡ thùng;
                                                                3. Bộ truyền xích;
                                                                4. Trục đỡ thùng;
                                                            4
                                                                5. Gối đỡ trục;
                                                            5
                                                                6. Mô tơ thủy lực;
                                                                7. Con lăn đỡ vành thùng quay.



                                                            6
                              7




232.                          http://www.ebook.edu.vn
       Máy thi công chuyên dùng
                                          6                                      7
     5



     4                                                                                              9

                                                                                                  10

     3
                                                                                                  11




                                                                                                  12

     2
                                                                                                  13

     1
                                                                                                  14




                         Hình 14.12. Sơ đồ bộ công tác máy tái sinh BTN
              1. Xilanh nghiêng thùng; 2. Ống dẫn dầu thủy lực; 3. Thùng quay; 4. Khung máy;
              5. Tai treo; 6. Nắp trên; 7. Hộc giữ đầu đốt; 8. Đầu đốt; 9. Tay đòn nghiêng thùng;
         10. Gối đỡ khung ngang; 11.Van tay; 12. Trục ngang; 13. Khung ngang; 14. Máng xả BTNN.




    14.5.3. Hệ thống thủy lực máy tái sinh BTN của hãng ASTEN COOK


    Hệ thống này có 2 nhiệm vụ: Quay và nghiêng thùng trộn. Các phần tử của hệ thống
được thể hiện trên hình 14.11.
     Trong hệ thống này, cặp xi lanh thuỷ lực 12 được bố trí ở hai bên thùng quay, mô tơ thuỷ
lực quay thùng 13 được gá trên giá đỡ phía sau thùng quay.




                                  http://www.ebook.edu.vn                         Máy thi công chuyên dùng233
                                                        12



                                                        11




             10


               8
                                                                                               9




             6                   5



     14             4




                    3



  16
                   15                                        2

                                                             1


                                                      17


                        Hình 14.13. Sơ đồ hệ thống thủy lực máy tái sinh BTN.
      1. Lọc dầu ở đường hút; 2. Động cơ xăng; 3. Bơm thủy lực kép; 4. Van một chiều; 5. Van tiết lưu;
  6. Đồng hồ áp lực dầu; 7. Van khóa; 8. Van phân phối điều khiển xi lanh; 9. Van phân phối điều khiển quay
 thùng; 10. Van an toàn; 11. Van tiếp lưu điều chỉnh được; 12. Xi lanh nghiêng thùng; 13. Môtơ thủy lực quay
 thùng; 14. Lọc dầu đường hồi; 15. Thùng dầu thủy lực;                      16. Van thông khí thùng dầu; 17.
                                         Thước đo mức dầu thủy lực.




234.                          http://www.ebook.edu.vn
       Máy thi công chuyên dùng
    14.5.4. Qui trình công nghệ tái sinh bê tông nhựa nguội thành bê tông nhựa nóng
bằng thiết bị Asten-Cook và thi công rải thảm tại chỗ




    1. Tập kết máy tái sinh bêtông
                                                         Chở hoặc kéo bằng xe tải nhẹ
    nhựa đến công trường.



    2. Chuẩn bị vật liệu (các mảng                       Đào bóc ra từ mặt đường bêtông
    bêtông nhựa).                                        nhựa bị hỏng.



    3. Chuyển vật liệu vào thùng quay
                                                         Quay ngửa thùng 54o
    của máy.



    4. Đốt nóng để tái sinh bêtông nhựa                  Hai bép đốt dùng khí ga (trên máy
    nguội thành BTNN.                                    Asten cook).



    5. Xả hỗn hợp BTNN đã tái sinh
                                                         Quay nghiêng (sấp) thùng 35o.
    (140o - 160oC).



    6. Chuyển BTNN đến nơi cần rải
                                                         Xe cải tiến, bàn trang, xẻng.
    san gạt phẳng.




    7. Lu lèn chặt.                                      Lu nhỏ (4 tấn), lu mini (1 tấn), đầm
                                                         bàn.



    8. Hoàn thiện bề mặt và mép vệt
                                                         Đầm tay, xẻng, chổi quét.
    rải.




                               http://www.ebook.edu.vn                Máy thi công chuyên dùng235
                                     PHẦN THỨ BA
                          MÁY THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT

                                       CHƯƠNG 15
               TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC THI CÔNG CƠ GIỚI
                        ĐƯỜNG SẮT VIỆT NAM

   15.1. HỆ THỐNG ĐƯỜNG SẮT VIỆT NAM VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT
TRIỂN

    15.1.1. Lịch sử phát triển của đường sắt Việt Nam
    Năm 1858 thực dân Pháp tiến hành xâm lược Việt Nam, đến năm 1884 toàn bộ nước ta
đã nằm dưới ách thống trị của Pháp. Để phục vụ cho chiến lược "khai hóa thuộc địa", người
Pháp tiến hành xây dựng đường sắt để chuyên chở tài nguyên của Việt Nam qua các cảng biển
về Pháp.
     Nước Pháp là một trong những nước khai thác đường sắt sớm nhất thế giới, nên chỉ sau
10 năm khi đã tạm thời bình định Việt Nam, những thanh ray đầu tiên đã được đặt trên tuyến
Sài Gòn − Mỹ Tho dài 70 km, sau đó là các tuyến Hà Nội − Đồng Đăng, Hà Nội − Lào Cai,
Hà Nội − Vinh và dần dần kéo suốt vào miền Nam, cho đến năm 1936 thì đường sắt xuyên
Việt được khánh thành.
     Đường sắt Việt Nam đã có trên 100 năm lịch sử nhưng vì nhiều nguyên nhân mà trình độ
phát triển của ngành đường sắt nước ta lạc hậu hơn nhiều so với đường sắt các nước trong khu
vực và trên thế giới. Một trong các nguyên nhân cần kể đến là mức độ cơ giới hóa công tác
xây dựng, duy tu, bảo dưỡng đường sắt của nước ta còn rất thấp.
    Do hậu quả của cuộc kháng chiến chống Pháp, ngành đường sắt nước ta phải ngừng hoạt
động gần 10 năm.
    Sau cuộc kháng chiến chống Pháp và chống Mỹ thắng lợi, chúng ta đã khôi phục lại các
tuyến đường sắt đã có và đồng thời xây dựng thêm các tuyến    đường mới.
     Đường sắt nước ta hiện nay đang tồn tại hai loại khổ là 1435mm và 1000mm; việc tồn tại
hai loại khổ đường làm cho chúng ta gặp nhiều khó khăn trong công tác quản lý và khai thác,
song đó cũng là bước quá độ để đáp ứng dần cho sự phát triển nền kinh tế của nước ta trong
tương lai.
    15.1.2. Một số đặc điểm của hệ thống đường sắt Việt Nam
    Đường sắt là phương tiện vận tải có năng lực chuyên chở rất lớn, mỗi chuyến tàu hàng
ngàn tấn đến vài ngàn tấn. Các nước có đường sắt tiên tiến thì trọng lượng đoàn tàu còn lớn
gấp bội, lớn hơn hàng trăm, hàng ngàn lần trọng tải của ôtô. Mỗi ngày đêm có thể chạy vài


236.                          http://www.ebook.edu.vn
       Máy thi công chuyên dùng
chục đôi tàu trên đường đơn, tốc độ nhanh (có thể lên tới vài trăm km một giờ). Đường sắt có
thể vận chuyển quanh năm suốt tháng, suốt ngày đêm, đường sắt gần như chuyên chở được tất
cả các loại hàng hóa. An toàn, chính xác và thường xuyên là đặc điểm nổi bật của đường sắt.
      Với những đặc điểm nổi bật trên thì việc vận chuyển bằng đường sắt là một trong những
ngành vận tải hết sức quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, nó giữ vai trò chủ đạo trong
mạng lưới vận tải của nhiều quốc gia. Vận tải hàng hóa bằng đường sắt phục vụ sản xuất kinh
doanh của hầu hết các ngành kinh tế quốc dân và định mức chi phí đã đi vào đại bộ phận các
sản phẩm trong nền kinh tế.
      Việc chuyển từ cơ chế tập trung bao cấp sang cơ chế thị trường có định hướng xã hội chủ
nghĩa đã mở ra hướng phát triển cho các ngành kinh tế ở nước ta, trong đó có ngành đường
sắt.
      Hiện nay, ngành đường sắt nước ta có một số đặc điểm chính sau:
      − Có 6 tuyến đường với tổng chiều dài 2.561 km trong đó 2.115 km khổ đường 1.000
mm, 166 km khổ 1.435 và 223 km đường lồng tuyến; dài nhất là tuyến Hà Nội − Thành phố
Hồ Chí Minh dài 1.730 km.
      − Trên tuyến còn có nhiều cầu và hầm. Tất cả có 1335 chiếc cầu có tổng chiều dài 42136
m, trong đó có 164 chiếc cầu hạn chế tốc độ chiếm khoảng 30% tổng chiều dài các cầu. Có 39
hầm với tổng chiều dài 10760m.
      − Cấu tạo đường sắt không đồng đều, nhiều đoạn thiếu đá balát, tà vẹt và vẫn còn khoảng
40% loại ray 27−30 kg/m.
      − Tín hiệu tự động quanh khu đầu mối Hà Nội, bán tự động trên một số tuyến và một số
đoạn như: Hà Nội − Hải Phòng, Hà Nội − Vinh, thành phố Hồ Chí Minh − Nha Trang... còn
lại trên 70% vẫn dùng thẻ đường. Có thể nói tín hiệu quá lạc hậu đã làm ảnh hưởng đến tốc độ
chạy tầu và năng lực của cả tuyến.
      − Về thông tin không đạt yêu cầu.
      − Hiện tại, ngành đường sắt có khoảng 510 đầu máy các loại, trong đó có khoảng 2/3
đang trong điều kiện hoạt động còn 1/3 đang chờ sửa chữa, thanh lý. Các đầu máy có công
suất từ 1000 mã lực trở lên còn rất thiếu, đồng thời các đầu máy do nhiều nước chế tạo nên
phụ tùng thay thế sửa chữa rất khó khăn.
      − Có khoảng gần 1000 toa xe khách do Trung quốc, Ấn Độ, Việt Nam... chế tạo. Từ năm
2000, chúng ta đã bắt đầu chế tạo được toa xe hai tầng, toa xe có vỏ compozit... - có khoảng
4980 toa xe hàng các loại.
      − Các cơ sở sửa chữa đầu máy toa xe có năng lực khá như Nhà máy xe lửa Gia Lâm có
thể đại tu 600 xe hàng và xe khách mỗi năm, song hiện tại chưa khai thác hết khả năng.
     − Năng lực thông qua giữa các tuyến đường khác khổ (1000 và 1435) đã gây nhiều cản
trở cho công tác khai thác.
    − Tuy ngành đường sắt đã có cơ cấu kinh tế thị trường song vẫn chưa phát huy hết chức
năng và nhiệm vụ của nó nên việc tiếp cận thị trường vẫn còn là một tồn tại lớn.




                              http://www.ebook.edu.vn                  Máy thi công chuyên dùng237
    − Hiện nay do nguồn tài chính còn eo hẹp nên việc hiện đại hóa ngành đường sắt để
có đủ sức cạnh tranh với các phương tiện vận tải khác vẫn còn rất khó khăn.

    15.1.3. Phương hướng phát triển của ngành đường sắt Việt Nam

     Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ 8 đã đề ra mục tiêu đến năm 2020 là: "Tiếp tục nắm vững
2 nhiệm vụ chiến lược xây dựng chủ nghĩa xã hội và bảo vệ tổ quốc, đẩy mạnh công nghiệp
hóa, hiện đại hóa đất nước".
    Để thực hiện được các mục tiêu trên thì cần phải tăng cường việc xây dựng và phát triển
cơ sở hạ tầng giao thông vận tải, trong đó đặc biệt phải kể đến vận tải đường sắt, nó cần được
củng cố và nâng cấp mạng đường sắt hiện có.
    15.1.3.1. Về mạng lưới cơ sở hạ tầng đường sắt
    Mạng lưới đường sắt không thể sắp đặt tùy ý của ngành đường sắt mà phải nằm trong
chiến lược chung của nền kinh tế, xã hội, quốc phòng của đất nước, nhằm mục đích đưa nền
kinh tế Việt Nam ngày càng phát triển để trở thành nước công nghiệp hóa, hiện đại hóa.
    Muốn vậy mạng lưới đường sắt và cơ sở hạ tầng của nó phải đảm bảo các yêu cầu sau:
    − Thỏa mãn tối đa nhu cầu vận chuyển của nền kinh tế và xã hội với tốc độ phát triển
nhanh.
     − Trong một thời gian ngắn nhất có thể đuổi kịp trình độ của đường sắt các nước tiên tiến
trong khu vực.
    − An toàn chạy tầu và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tiên tiến.
    Về phương hướng phát triển có thể chia ra thành các giai đoạn:
    * Giai đoạn những năm 2000:
    Đây là thời kỳ cơ bản mang tính chất quyết định đối với ngành đường sắt, vì:
    − Phải thoát ra khỏi tình trạng lạc hậu và làm ăn thua lỗ triền miên.
    − Tạo cơ sở vật chất và khả năng phát triển ở các giai đoạn sau.
     − Tạo ra các mối quan hệ trong liên doanh, liên kết với các nước trên thế giới và trong
khu vực. Vì vậy phải từng bước củng cố và nâng cấp mạng lưới đường sắt và cơ sở hạ tầng
hiện có như sau:
    + Thống nhất khổ đường sắt 1000mm, muốn vậy phải giải quyết:
   + Bóc 280,2 km đường lồng ở các đoạn: Yên Viên, Lưu Xá, Gia Lâm, Đồng Đăng và
Khúc rồng − Lưu Xá chỉ để đường 1000mm.
   − Chuyển 195,6 km đường 1435 thành 1000 ở các đoạn Kép − Hạ Long, Kép − Khúc
Rồng.
    − Củng cố và nâng cấp đường sắt hiện có, đặt ưu tiên trước hết là tuyến, Hà Nội − Sài
Gòn, tuyến Hà Nội − Lào Cai tiếp theo là các tuyến Hà Nội − Hải Phòng, Hà Nội − Đồng
Đăng.


238.                          http://www.ebook.edu.vn
       Máy thi công chuyên dùng
    + Xây dựng mới một số tuyến như:
    − Đường đôi Sài Gòn − Vũng Tàu dài 112 km.
    − Đường vào mỏ sắt Quy Sa − Bảo Hà.
    − Đường vào nhà máy xi măng: Bút Sơn, Thanh Hóa, Hoàng Mai...
    + Xây dựng đường sắt nội đô bằng sức kéo điện.
    − Ở Hà Nội chạy trên cầu cạn với 3 trục chính là: Giáp Bát − Gia Lâm 10 km, Hà Nội −
Hà Đông 13,2 km, Hà Nội − Phú Diễn 11,2 km.
    − Ở Sài Gòn có thể chạy trên cầu cạn hoặc đường ngầm ở các trục: Ga Sài Gòn (cũ) −
Biên Hòa 20 km, ga Sài Gòn (cũ) − Chợ Lớn 10 km và ga Hòa Hưng − Bến Thành 5 km.
    + Xây dựng đường đôi tuyến Hà Nội − Thanh Hóa − Vinh dài 320 km.
    * Giai đoạn những năm 2010:
     Đây là thời kỳ tạo đà đưa những bước nhảy vọt của đường sắt Việt Nam nhằm theo kịp
trình độ tiên tiến của các nước trong khu vực. Với các mục tiêu là hiện đại hóa các tuyến ưu
tiên bằng việc xây dựng đường đôi và cao tốc, kết hợp với việc xây dựng mới một số tuyến
đường ở phía Nam như:
    − Trên tuyến Hà Nội − Sài Gòn sẽ tiến hành:
    + Xây dựng đường đôi Sài Gòn − Nha Trang dài 411 km.
    + Làm mới một số đoạn hầm qua đèo Hải Vân, Khenet xà Ghềnh.
    + Mở rộng và cải tạo các ga đầu mối ở Hà Nội và Sài Gòn và các cụm ga Đà Nẵng, Nha
Trang, Vinh.
    − Trên các tuyến đường Lào Cai − Cái Lân sẽ:
    + Làm đường đôi (đường thứ 2) Lào Cai − Yên Viên.
    + Làm mới đoạn Yên Viên − Phả Lại dài 42 km.
    − Cải tạo tuyến Hà Nội − Đà Nẵng, đoạn Kép đi Đồng Mỏ dài 46 km.
    − Và một số tuyến như:
     + Sài Gòn − Nông Pênh dài 260 km theo hướng Tây Ninh đoạn Việt Nam dài 110 km
(thuộc mạng đường sắt Liên Á).
    + Tháp Chàm − Đà Lạt bằng đường răng cưa phục vụ cho du lịch và khai khoáng quặng
nhôm.
    + Đường vào khu công nghiệp hóa dầu Văn Phong dài 30 km.
    + Mở rộng đường sắt nội đô Hà Nội, Sài Gòn bằng cách kéo dài các tuyến cũ và xây
thêm các tuyến mới đến các vùng đông dân cư và khu thương mại, sân bay Nội Bài và Tân
Sơn Nhất.
    * Giai đoạn những năm 2020:


                              http://www.ebook.edu.vn                  Máy thi công chuyên dùng239
     Đây là thời kỳ đưa ngành đường sắt phát triển thêm một bước bằng cách xây dựng mới
hiện đại như:
    + Xây dựng đường cao tốc Hà Nội − Sài Gòn dài 1650 km theo hướng tuyến như hiện
nay có cả tuyến cục bộ đi xuyên núi.
   + Xây dựng đường sắt Tây Nguyên, nối với đường sắt quốc gia tại Đông Hà qua Tây
Nguyên đến Tây Ninh về Sài Gòn dài 800 km.
      + Xây dựng đường sắt Sài Gòn − Cần Thơ dài 170 km.
      + Xây dựng đường sắt nội đô ở 3 đô thị lớn như Hải Phòng, Đà Nẵng, Vũng Tàu.
      15.1.3.2. Về phương tiện vận tải:
     Với mạng lưới đường sắt được cải thiện và nâng cấp, cũng như xây dựng mới qua các
thời kỳ để tạo nên một mạng lưới hoàn chỉnh, hợp lý ở các khu vực và vùng.
      * Giai đoạn những năm 2000:
      − Đường sắt quốc gia:
      + Ngừng sử dụng đầu máy hơi nước.
      + Loại dần các đầu máy diezel công suất nhỏ, tốc độ thấp, tiêu hao nhiều nhiên liệu như
TY.
      + Nhập một số đầu máy có công suất lớn từ 1200 đến 1800 mã lực có tốc độ 120 km/h.
      + Nhập một số đoàn ô tô ray với trang thiết bị hiện đại, tốc độ cao.
     + Tiếp tục nhập và đóng mới toa xe khách cao cấp và toa xe hàng chất lượng tốt, kỹ thuật
hiện đại.
      − Đường sắt nội đô:
   + Nhập toàn bộ các tầu điện và thiết bị kèm theo phải phù hợp với thời tiết ở miền Bắc và
Nam.
      − Đường sắt công nghiệp:
    + Đầu tư thêm một số thiết bị khí nén để đưa 60 toa xe chở xi măng rời vào
sử dụng.
    + Đóng mới một số loại toa xe cho phù hợp với vận tải bằng container và vận tải trong
khu công nghiệp.
      − Tận dụng các đầu máy cũ đưa về kéo ở các khu công nghiệp.
      * Giai đoạn những năm 2010:
      − Đường sắt quốc gia:
      + Loại bỏ đầu máy diezel công suất nhỏ đã sử dụng quá 25 năm.
    + Nhập tiếp các đầu máy diezel công suất lớn từ 1800 đến 2400 mã lực với tốc độ 140
km/h.


240.                           http://www.ebook.edu.vn
        Máy thi công chuyên dùng
        + Tiếp tục nhập một số ô tô ray hiện đại và các toa xe cao cấp khác có tiện nghi phục vụ
tốt.
    + Nghiên cứu đưa đầu máy điện công suất 1800−2000 mã lực vào một số tuyến có thể
được.
        − Đường sắt nội đô:
        Tăng thêm số lượng các đoàn tàu hiện đại và tiện nghi theo kỹ thuật mới nhất của thế
giới.
        − Đường sắt công nghiệp:
    Trang bị các loại đầu máy và toa xe phù hợp với đặc điểm khai thác và sản xuất ở từng
khu công nghiệp chế biến hóa dầu.
        * Giai đoạn những năm 2020:
        − Đường sắt quốc gia:
        + Tăng thêm đầu máy diezen công suất từ 3200 mã lực trở lên.
        + Trang bị các loại đoàn tàu cao tốc hiện đại trên thế giới.
        − Đường sắt nội đô:
        Sẽ trang bị các loại đoàn tàu điện ngầm hiện đại trên thế giới.
        − Đường sắt công nghiệp:
        Trang bị theo các yêu cầu của công nghệ mới và kỹ thuật tiên tiến.
        15.1.3.3. Về cơ sở công nghiệp đường sắt.
    Đây là yêu cầu nhằm đảm bảo duy trì chất lượng, tuổi thọ và khai thác có hiệu quả các
phương tiện vận tải.
    Xây dựng các cơ sở để đại tu đầu máy diezen ở hai khu vực Gia Lâm và
Đà Nẵng.
     Xây dựng các cơ sở có đủ năng lực công nghệ để đóng mới một phần toa xe khách và xe
hàng trên cơ sở nhập một số phụ tùng cơ bản như giá chuyển, vòng bi. Hoặc chuyển việc
đóng mới cho các tập đoàn công nghiệp trong nước (nếu có), ngành đường sắt chỉ đảm nhận
sửa chữa đến cấp đại tu.
     Qua nội dung cơ bản về phương hướng phát triển đường sắt Việt Nam nêu trên, ta thấy
công việc xây dựng, cải tạo đường sắt là việc cần làm trước tiên, nó cũng là công việc có khối
lượng rất lớn, đòi hỏi phải thực hiện nhanh chóng, chất lượng, hiệu quả để tạo tiền đề trong
các công việc khác. Điều này chỉ có thể thực hiện tốt, có hiệu quả khi làm tốt công tác cơ giới
hóa xây dựng − cải tạo đường sắt bằng các máy và thiết bị thi công đường sắt.

        15.2. MÁY VÀ THIẾT BỊ THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT
    Đường sắt là công trình thuộc hạ tầng cơ sở do vậy việc thi công đường sắt có những đặc
điểm chung của xây dựng cơ bản và có đặc điểm riêng của xây dựng chuyên ngành.



                                   http://www.ebook.edu.vn                   Máy thi công chuyên dùng241
     Đường sắt là công trình giao thông quan trọng, đòi hỏi vốn đầu tư lớn, khi thi công đòi
hỏi nhiều vật tư, loại máy, thiết bị và nhân lực; nội dung thi công đa dạng, phức tạp, thời gian
thi công dài.
    Công tác thi công đường sắt bao gồm các công việc sau:
    − Thi công nền đường (không xét đến trong tài liệu này).
    − Đặt ray.
    − Đổ rải đá.
    − Định hình đường sắt.
    − Chèn đá.
    − Kiểm tra chất lượng đường sắt.
    Để thực hiện các công việc nói trên, cần sử dụng nhiều loại máy và thiết bị. Người ta
phân loại các máy đó như sau:
    − Theo công dụng chia thành các nhóm: đặt và hiệu chỉnh ray, rải ba lát, làm sạch ba lát
(máy sàng đá), hàn ray, đầm balat và chỉnh đường, kiểm tra đo đạc (goòng−toa kiểm định
đường) máy vận chuyển và xếp dỡ nghiệp vụ đường sắt (goòng lăn, ôtô ray).
    − Theo kiểu truyền động: có truyền động điện, hơi ép, thủy lực, cơ khí.
    − Theo khả năng tự hành: có loại tự hành và không tự hành (moóc)
     − Theo hình thức di chuyển: phân biệt loại chạy trên đường sắt (như máy đặt ray, máy
đầm balát, máy nắn chỉnh ray và hoàn thiện...); loại chạy bằng bánh xích (máy tém đá kiểu
BMX, máy gạt balát...; các phương tiện vận chuyển và cần trục tại các trạm và nơi xếp dỡ vật
liệu).
     − Về phương thức hoạt động phân loại thành nhóm nặng (không tháo lắp) và nhóm nhẹ
(tháo lắp được). Máy thuộc nhóm nặng là những máy khi hoạt động chiếm cứ cả khu gian, khi
có tàu chạy qua phải đưa máy về ga có đường tránh (ví dụ máy chèn đá 08−8GS). Máy nhóm
nhẹ chỉ chiếm đường "tranh thủ", khi có tàu chạy sẽ tháo dỡ hoặc dịch chỗ ra bên đường (ví
dụ nhóm máy nhẹ như: máy kích ray, máy chèn đá mini XYD−2 và các thiết bị cỡ nhỏ xiết
chặt đai ốc...).
     Công việc thi công đường sắt ở các nước tiên tiến đã được cơ giới hóa ở mức cao nhờ các
tổ máy nêu trên. Riêng ở Việt Nam, ngành đường sắt đã và đang từng bước trang bị một số
loại máy sao cho phù hợp với khả năng đầu tư và điều kiện khai thác.
    Giới thiệu một số máy thi công đường sắt thế hệ mới




242.                          http://www.ebook.edu.vn
       Máy thi công chuyên dùng
1. Thiết bị đặt tà vẹt − dạng
khung thủy lực nâng hạ giá
treo 40 tà vẹt/lần; mác PTH
350.




2. Thiết bị đặt ray dạng khung
thủy lực dùng cho ray liền;
mác MPR.




                                                 3. Máy kích và hiệu
                                                 chỉnh đường ray, dạng xe
                                                 nhỏ dùng chân thủy lực
                                                 và khung kẹp thủy lực,
                                                 mác RV 100.




                                                 4. Máy chèn đá ba lát
                                                 truyền động thủy lực có 8
                                                 tay chèn, mác BRM dạng
                                                 tiêu chuẩn.




                       http://www.ebook.edu.vn           Máy thi công chuyên dùng243
       5. Máy tháo và xiết
       chặt đai ốc kẹp ray −
       đặt trên khung 3 bánh
       xe − mác TRAS




       6. Máy tháo và xiết
       chặt đai ốc kẹp ray −
       đặt trên khung 4 bánh
       xe − mác TB2.




                                                        7. Máy chèn đá balát
                                                        loại nhỏ dẫn động
                                                        thủy lực mác BLH 20.




                                                        8. Máy thay thế tà vẹt,
                                                        dùng bộ kẹp rút thủy
                                                        lực mác MRT.




244.                          http://www.ebook.edu.vn
       Máy thi công chuyên dùng
9. Máy chèn balát và hiệu chỉnh đường ray của hãng Matisa (Thụy Sĩ).




10. Máy chèn đá và hiệu chỉnh đường ray 08-8GS của Cộng hòa Áo.




                         http://www.ebook.edu.vn                 Máy thi công chuyên dùng245
                                        CHƯƠNG 16
               TỔ HỢP CÁC MÁY CHUYÊN DÙNG ĐẶT CẦU RAY

    16.1. GIỚI THIỆU CHUNG

    Khi xây dựng mới tuyến đường sắt hoặc đại tu tuyến cũ có chiều dài đáng kể, người ta
dùng tổ hợp các máy và thiết bị chuyên dùng tạo thành một tổ máy hoạt động theo dây
chuyền, nhờ đó mà năng suất và chất lượng công trình được tăng lên rất nhiều.
     Một trong các tổ hợp máy điển hình được dùng khi thi công tầng trên đường sắt là tổ máy
đặt cầu ray. Ví dụ: Ở Pháp dùng tổ hợp (I) gồm đoàn tàu có toa xe chuyên dùng chở cầu ray
và máy đặt ray kiểu khung thủy lực PTH 350 hoặc MPR. Ở Liên Xô cũ, sử dụng có hiệu quả
tổ hợp (II) đoàn tàu có toa xe chuyên dùng chở cầu ray và cần trục đặt ray kiểu Platốp kí hiệu
YK 12,5; YK 25 hoặc YK 25/21; cùng cần trục chuyên xếp dỡ cầu ray để cấp cho toa xe
chuyên chở cầu ray.
     Dạng (I) là tổ hợp các máy đặt ray không hoàn chỉnh, trong đó thiết bị đặt ray là loại
không hoàn chỉnh có khung thủy lực đặt ray hoặc cầu ray; máy kéo bánh xích lắp khung đặt
ray; thiết bị đặt ra kiểu cần đảo...
     Dạng (II) là tổ hợp các máy đặt ray hoàn chỉnh, trong đó các máy đặt ray là loại hoàn
chỉnh, điển hình là các máy đặt ray thuộc họ Platốp. Có 2 dạng trong họ máy này là loại A (có
thể đặt các chồng ray trên sàn toa mỗi chồng ray từ 6−8 cầu ray), loại B (không chở một cầu
ray nào trên sàn toa. Loại A có lợi về thời gian rải cầu ray nhưng kết cấu thép rất cồng kềnh,
trong quá trình làm việc phải thay đổi chiều cao trụ đỡ dàn.
    Việc dùng tổ hợp I hay II phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện địa hình và khối lượng thi
công loại II cần địa hình thuận tiện, ít cầu hầm. Cả 2 loại đều chỉ thuận tiện khi làm mới tuyến
đường, còn khi đại tu chỉ tiện lợi khi có tuyến đường đôi.

  16.2. TỔ HỢP CÁC MÁY VÀ THIẾT BỊ CHUYÊN DÙNG ĐẶT CẦU RAY DẠNG
HOÀN CHỈNH
    Dây chuyền cơ giới hóa đồng bộ các công đoạn của công tác đặt − rải cầu ray, bao gồm:
    a) Công đoạn xếp cầu ray từ bãi lên toa xe bằng cần trục chuyên dùng dạng công xon
hoặc các máy nâng − xếp dỡ khác.
    b) Vận chuyển cầu ray từ kho bãi đến tuyến thi công theo 1 trong 3 phương án.
    + Phương án 1: dùng toa xe tự hành có động cơ kéo − đẩy.
    + Phương án 2: dùng đầu máy để đẩy đoàn toa xe chở ray.
    + Phương án 3: kết hợp cả toa xe tự hành và đoàn toa xe có đầu máy.
    c) Chuyển tải chồng ray sang máy đặt ray và tiến hành đặt ray.
    Có thể mô tả nội dung trên qua hình vẽ dưới đây:


246.                          http://www.ebook.edu.vn
       Máy thi công chuyên dùng
                                            1                                     CR2
      CR1



                                                                      3




                                                                                          6
                                            b)




                                            c)
                   Hình 16.1. Mô tả các công đoạn của dây chuyền các máy
                               và thiết bị đặt cầu ray dài 25m.

          a) Công đoạn xếp chồng ray lên sàn toa; b) Công đoạn chuyển chồng ray
              đến công trường; c) Công đoạn chuyển tải chồng ray và đặt ray.
       1. Cần trục xếp ray lên toa; 2. Toa xe chở cầu ray (dài 12,4m); 3. Thanh nối 2 toa xe với nhau;
                   4. Đầu máy đẩy đoàn tàu; 5. Toa xe tự hành; 6. Máy đặt ray hoàn chỉnh
                      CR1 − chồng ray ở bãi − CR2 − chồng ray trên toa đã chằng buộc.


     Trên hình 16.1 mô tả công đoạn và các máy - thiết bị của dây chuyền chuyển tải − đặt
cầu ray dài 25m, nên ở công đoạn a) cần có cần trục xếp ray có tầm với lớn, trên có 2 xe con
mang hàng và mỗi cặp toa xe 12.4m chỉ xếp được một chồng ray. Ở công đoạn b) cần có đầu
máy điện kéo cỡ lớn thì việc chuyển chở các chồng ray mới có hiệu quả; mỗi đoàn tàu có thể
chở tới 1,5 ngàn mét dài cầu ray. Ở công đoạn c) thường dùng máy đặt ray YK 25/21 có tầm
với và sức nâng lớn.
    Khi rải cầu ray dài 12,5m thì mỗi chồng ray sẽ nằm riêng trên 01 toa xe số 2 và ở công
đoạn c) chỉ dùng một toa xe tự hành 5 và máy đặt ray nhẹ hơn (loại YK 12,5 hoặc YK 25/9) là
phù hợp.
     Tổ hợp các máy chuyển − đặt ray kiểu này tuy là hoàn chỉnh − năng suất cao (đã được
dùng rất tốt trên tuyến Baican − Amua ở Liên Xô cũ những năm 70 của thế kỷ 20), nhưng
hiệu quả kinh tế còn bị hạn chế vì quá cồng kềnh.
  16.3. TỔ HỢP CÁC MÁY VÀ THIẾT BỊ CHUYÊN DÙNG ĐẶT CẦU RAY DẠNG
CHƯA HOÀN CHỈNH
    Điểm khác chủ yếu của dạng tổ hợp thiết bị này so với dạng hoàn chỉnh là ở công đoạn c:
công đoạn chuyển tải chồng ray và đặc biệt là khác ở máy đặt cầu ray. Trên thế giới, khi xây
dựng đường sắt, người ta đã vận dụng các phương án thuộc dạng này như sau:


                                  http://www.ebook.edu.vn                            Máy thi công chuyên dùng247
    a) Phương án 1: dùng cần trục đường sắt để đặt ray.
     Việc chuyển tải cầu ray đến sát cần trục (trên đường sắt) gần như ở dạng tổ hợp hoàn
chỉnh. Người ta hường dùng cần trục loại nhẹ có tải trọng nâng 6 tấn hoặc loại nặng có tải
trọng nâng 18 tấn để quay vòng 180o cho mỗi chu kỳ cẩu và đặt ray − chủ yếu cho cầu ray dài
12,5m.


         1                                       2



  a)
                                                                                          5
                                   v

  b)


                   Hình 16.2. Tổ máy và thiết bị đặt cầu ray bằng cần trục
       a) Công đoạn chuyển cầu ray đến vị trí đặt ray; b) Công đoạn cẩu và đặt cầu ray;
                     1. Đầu máy xe lửa; 2. Toa chở cầu ray; 3. Chồng ray trên toa;
                        4. Cần trục đặt ray; 5. Cầu ray đang được hạ xuống nền.

      Khi cẩu hết các mảng cầu ray trên toa xe sát cần trục nhất thì dùng cáp kéo chồng ray
trên toa xe kế tiếp sang sàn toa đã hết cầu ray − nhờ sức kéo của cần trục (loại đặt trên đường
sắt).
     − Trường hợp địa hình cho phép, tức là có tuyến đường ôtô kể cả đường tạm chạy song
song với tuyến thi công đường sắt và không gian xung quanh không cản trở, có thể dùng cần
trục ôtô di chuyển trên đường tạm để đặt cầu ray. Khi này việc di chuyển đoàn toa chở cầu ray
là nhờ đầu máy còn cần trục ôtô thì tự di chuyển cùng chiều với đoàn tàu.
     − Phương án 1 được áp dụng khi thi công tuyến mới có chiều dài dưới 100 km (trên thế
giới), ở Việt Nam nếu thi công theo phương án này có thể cần tuyến dài 20 − 30 km.
    b) Phương án 2: Dùng máy đặt ray kiểu cần đảo.
   Loại máy này đã được chế tạo và sử dụng ở Đức (Cộng hòa dân chủ Đức trước đây).
Máy có thông số chính sau:
    − Tải trọng nâng Q = 10 tấn.
    − Đặt ray có chiều dài dưới 30 m.
    − Kết cấu thép dạng dàn có 2 đầu conxon, trụ quay đảo ở giữa.
    − Chiều dài kết cấu dàn: 46,3 mét.
    − Độ quay ngang về 2 phía của dàn (cần) đảo: ± 1,7 mét.
    − Năng suất đặt cầu ray: 1300 m/h.




248.                          http://www.ebook.edu.vn
       Máy thi công chuyên dùng
                    6                                    4         7                3
          v         4                          5                                                             A




                                                                    8           1

                    Hình 16.3. Cấu tạo chung của máy đặt ray kiểu cần đảo
          1. Sàn toa xe có lắp các bộ máy; 2. Giá chuyển tự hành; 3. Ổ đỡ dàn có trục tựa quay đảo;
            4. Cặp trụ đỡ − nâng − đảo dàn; 5. Dàn kết cấu thép (cần đảo) nâng − chuyển cầu ray;
         6. Bộ kẹp cầu ray − di chuyển trên dàn; 7. Bộ tời cáp di chuyển cầu ray; 8. Nguồn động lực
                                              và các cơ cấu khác.

    Để nâng cầu ray lên ở vị trí nâng: dịch máy về phía toa chở chồng cầu ray; đẩy nâng dàn
− nghiêng đầu A của dàn để dàn kẹp 6 tiếp xúc với cầu ray ở các vị trí liên kết, kẹp cầu ray
vào dàn kẹp; nghiêng dàn về phía đối diện rồi kéo tời đưa dàn 6 cùng cầu ray về phía trái.
     Để hạ cầu ray xuống nền: nghiêng đảo dàn 5 theo chiều quay ngược kim đồng hồ đến khi
cầu ray tiếp xúc với nền, chỉnh lựa để nối nó với cầu ray trước nó bằng lập lách. Quá trình cứ
thế lặp lại.
     Khi hết chồng ray trên toa ở sát máy thì kéo chồng ray ở toa kế tiếp nó sang sàn toa đó để
tiếp tục đặt ray. Nhờ có độ quay ngang về 2 phía của đầu mút dàn mà việc đặt ray khi vào
đường cong vẫn được thực hiện dễ dàng. Máy có kích thước dài nên chỉ phù hợp khi thi công
trên tuyến ít đường vòng và có địa hình 2 bên không cản trở.
    16.4. MÁY ĐẶT RAY CHUYÊN DÙNG YK 25
    16.4.1. Đặc điểm chung và đặc tính kỹ thuật cơ bản
     a) YK 25 là một trong 3 loại máy đặt ray chuyên dùng kiểu Platốp, được sử dụng rộng rãi
nhất ở Liên Xô cũ, cả trong xây dựng tuyến mới và đại tu đường sắt. Nó đặt được các cầu ray
dài 25m với tà vẹt gỗ hoặc tà vẹt bê tông, nhờ có bộ tời nâng được tới 9 tấn.
    Nguồn động lực của YK 25 là động cơ diezel 1D6 có công suất 150 ml, máy phát điện
PH 750 công suất 100 kW nối với động cơ bằng khớp nối, có 2 bộ tản nhiệt dùng quạt gió.
Một thiết bị truyền lực dùng để di chuyển máy (cần trục), còn một hệ thống khác thì dẫn động
cho các cơ cấu của thiết bị cần trục. Khi cần tạo ra lực kéo lớn, ví dụ khi cần dịch chuyển
(kéo) chồng ray nặng (từ toa xe chuyên dùng sang sàn cần trục), thì cả hai nguồn lực dùng để
kéo chung.
    Dàn kết cấu thép của cần trục có mặt cắt ngang dạng tam giác, mặt dưới của dàn có
khung thép hình dùng làm đường lăn di chuyển cho xe con mang cầu ray. Khung dàn tựa trên
bốn trụ thủy lực có gân tăng cường, nhờ đó có thể nâng hạ dàn lên xuống (trong phạm vi
chiều cao định trước) và đỡ 2 đoạn dàn công xon phía trước và phía sau. Với kết cấu dàn dài,


                                  http://www.ebook.edu.vn                               Máy thi công chuyên dùng249
YK 25 có thể chuyển cầu ray từ sàn ra phía trước một cách dễ dàng hoặc có thể cẩu cả cầu ray
từ toa xe phía sau đưa ra phía trước.
     Khi đầy chồng ray trên sàn thì dàn được nâng lên nhờ hai cặp xi lanh thủy lực; khi còn
ít cầu ray thì có thể hạ thấp dàn xuống. Việc hạ thấp khung dàn là bắt buộc khi máy di
chuyển qua hầm và cầu đường sắt. Khi nâng dàn lên cao thì dùng dầu thủy lực có áp suất
cao, khi hạ dàn xuống thì chỉ việc xả van thủy lực cho dầu hồi về thùng, dàn hạ xuống là do
tự trọng bản thân dàn và kết cấu trên nó.
    b) Đặc tính kỹ thuật cơ bản của máy YK25
    Để tiện so sánh máy YK25 với hai máy đặt ray cùng dòng Platôp là YK12,5 và YK
25/21, có thể xét theo các chỉ tiêu trình bày trong bảng dưới đây:


       CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ                 ĐƠN VỊ     YK12,5         YK25         YK25/21
 Năng suất                                m/h        1250          1250           1200
 Số mảng      ray     đặt   trên   sàn
 toa xe                                  Chiếc        10             10             −
 Chiều dài cầu ray                         m         12,5            25            25
 Tải trọng chở của toa xe                 Tấn         32             40            40
 Tải trọng nâng của bộ tời                Tấn          −             9             21
 Tốc độ di chuyển của máy:
     − Ở vị trí làm việc                 Km/h          5             5              5
     − Ở vị trí di chuyển                Km/h          −             70            70
 Tốc độ nâng hàng                         m/s         0,2           0,3            1,3
 Tốc độ hạ mảng ray và đặt                m/s          −            1,5            1,3
 Kích thước giới hạn:
   Chiều dài toa xe kể cả móc nối
                                          mm        16240          18030         18030
   Chiều dài cả cần                       mm           −           43864         43864
   Chiều rộng ở vị trí vận chuyển
                                          mm         3250          3250           3250
   Chiều cao vị trí vận chuyển            mm         5255          5285           5285
 Chiều cao ở vị trí làm việc              mm         7085          6825           5285
 Trọng lượng kết cấu                      Tấn         48            63,5          92,6


    16.4.2. Cấu tạo chung của máy đặt ray YK 25




250.                          http://www.ebook.edu.vn
       Máy thi công chuyên dùng
                      Hình 16.4. Cần trục đặt ray YK−25/9 và YK 25/18
                1,5. Puly cẩu; 2. Xe cẩu (xe con); 3, 4. Puly cáp cẩu và cáp kéo; 6. Tời cẩu;
           7. Tủ điều khiển; 8. Tời kéo; 9. Bộ khống chế tải trọng; 10. Dầm cẩu; 11. Khung cẩu;
                12. Xi lanh nâng hạ dầm cẩu; 13. Trụ đứng; 14. Cabin; 15. Nguồn động lực;
                          16. Tời kéo cầu ray; 17. Dầm toa; 18. Giá chuyển 3 trục.


     Ở máy YK−12,5 và YK−25 các trụ đứng của khung cẩu có thể nâng lên hạ xuống để khi
máy lữ hành thì kích thước bao của máy phù hợp với độ tịnh không; độ cao thấp của trụ nâng
hạ được tính toán sao cho trên toa của nó có thể đặt được chồng cầu ray gồm 5−10 chiếc tùy
thuộc vào cao độ của mỗi chiếc. Trên đường sắt điện khí hóa, do dây quẹt (cấp điện) có cao
độ giới hạn nên nâng hạ dàn cẩu cũng có giới hạn − do đó số cầu ray chất trên toa không vượt
quá 6 cầu ray. Trụ khung cẩu do các xi lanh thủy lực 12 nâng hạ. Máy YK−25 có dầm cẩu có
thể chạy dọc trục của nó; ở trạng thái lữ hành nó nằm cân đối trên khung cẩu − khi làm việc
nó chạy vươn ra phía đặt ray. Vì vậy loại máy này có thể làm việc theo phía nào cũng được.
Dầm cẩu chạy dọc do tời kéo.
     Mỗi máy đặt ray có 2 xe con cẩu hàng (2) với ụ móc câu đòn gánh (5) được treo trên xe
cẩu phía dưới dầm cẩu. Máy YK−12,5 có 2 xe − mỗi xe con cẩu hàng chạy treo trên một
đường chạy riêng; xe này mang cầu ray đi đặt (hạ) xuống thì xe kia chạy ngược lại lấy cầu ray
tiếp theo. Mỗi xe cẩu có thợ điều khiển riêng.
    Máy YK−25 cẩu ray 25m thì dùng 2 xe cẩu chạy treo trên một đường chung và cần 1
người điều khiển ngồi ở ca bin (14). Có một loại móc câu đòn gánh móc cầu ray theo 3 điểm
cho phép giảm cự ly của 2 xe cẩu và tự động hóa móc cẩu.
     Ụ móc câu (10) − xem hình 16.5 được nâng hạ bằng tời nâng gồm trống (3), động cơ (8)
và giảm tốc. Một đầu cáp tời nối với ụ móc câu, đầu kia nối với ụ lò so. Nếu tải trọng nâng
vượt quá sức nâng cho phép thì ụ lò so đàn hồi tác động ngắt mạch điện nguồn cho động cơ
điện.




                                 http://www.ebook.edu.vn                           Máy thi công chuyên dùng251
                 Hình 16.5. Sơ đồ mắc cáp các bộ máy nâng hạ −di chuyển
                                cầu ray trên máy YK−25.

    Tời nâng có hãm 4, khi động cơ chạy thì hãm mở, khi dừng thì hãm đóng để chống rơi
hàng.
     Xe cẩu chạy dọc dầm bằng tời có trống (7), động cơ (5) và giảm tốc (6). Khi trống quay
theo chiều nào đó, một nhánh cáp sẽ tởi ra, nhánh cáp kia cuốn lại làm hướng di chuyển của
xe cẩu 9 có thể đổi chiều dễ dàng. Ngoài mút dầm cẩu có đặt công tác hạn vị − tránh cho xe
cẩu đi quá cự li cho phép. Trên máy YK−12,5 mỗi xe cẩu có tời nâng và tời kéo riêng, trên
các máy khác thì hai tời này hoạt động đồng thời.
     Trên máy đặt ray bố trí 2 máy phát điện: một máy cấp điện cho các động cơ của tời kéo
cầu ray, tời kéo xe cẩu, máy bơm thủy lực, cơ cấu nâng hạ dầm cẩu; còn máy phát thứ hai thì
cấp điện cho động cơ di chuyển toa.

    16.5. TÍNH TOÁN MÁY ĐẶT RAY (cần trục đặt cầu ray YK)
    16.5.1. Tính toán ổn định dọc của cần trục đặt ray kiểu YK
     − Độ ổn định dọc được xét trong điều kiện: cầu ray cuối cùng được đưa ra xa nhất, trên
toa sàn của máy không còn cầu ray nào. Các tải trọng tác dụng Pi và cánh tay đòn tương ứng li
được                                                                                mô tả
theo                                                                                    hình
                                       l7
16.6                                 l6                                                 dưới
                                    l5                                 a3
đây:                              l8                                a2
                       l1      l4                                  a1
                                   l12
                          p                                 p4       p1 p2 p
               p    p p2 9 p p p p8 p5 p6 p7
                                        11                                    3
                1    3         12 4                     h p5
                                                          2

                                                                      h1
                                                      α
                         l3       l13                           b
                              D                                     N



252.                          http://www.ebook.edu.vn
       Máy thi công chuyên dùng
                     Hình 16.6.                       Hình 16.7.
              Sơ đồ tính toán ổn định           Sơ đồ tính toán ổn định
              dọc của máy đặt ray                ngang của máy đặt ray
    Ổn định dọc trục của máy được xét qua điểm lật D ứng với bánh xe giữa của giá chuyển
hướng phía trước để thiên về an toàn.
    − Các lực gây lật gồm có:
      P1 − Trọng lượng của cầu ray và xe con cùng thiết bị khác.
      P3 − Trọng lượng phần công xon phía trước, của sàn và thiết bị điện.
    − Các lực chống lật gồm có:
      P4 − Trọng lượng phần giữa dàn, của toa sàn và thiết bị điện.
      P5 − Trọng lượng bộ tời nâng số 1.
      P6 − Trọng lượng bộ tời nâng số 2.
      P7 − Trọng lượng phần công xon phía sau, mặt sàn trên và thiết bị điện.
      P8 − Trọng lượng tời kéo và máy nén khí.
      P9 − Trọng lượng các trục đỡ và khối.
      P10 − Trọng lượng các cơ cấu và khối dẫn hướng.
      P11 − Trọng lượng dây cáp, puly...
      P12 − Trọng lượng xe con và thiết bị dàn toa
    Tương ứng với các lực trên là các cánh tay đòn l1 ÷ l2.
    Từ đó mômen gây lật đổ máy về phía trước ở vị trí đang xét là:
                   Ml = P1 . l1 + P2 . l2
    Mômen chống lật là:
                              12
                      MCl =   ∑ Pi .l i
                              i =4
     Để cần trục đặt ray đảm bảo ổn định dọc trục, cần có hệ số ổn định dọc Kôđd thỏa mãn
điều kiện:
                             Mcl
                      Kôđd =     ≥ (1,3 ÷ 1,4).
                             Ml
     16.5.2. Độ ổn định ngang
     Độ ổn định ngang của máy đặt ray được xét trong điều kiện máy làm việc trên mặt
nghiêng góc α (độ siêu cao của đường), trên toa sàn không còn cầu ray nào và cầu ray cuối
cùng đang ở vị trí xa nhất (trên đoạn công xon phía trước máy). Các tải trọng và cánh tay đòn
tương ứng trong trường hợp này được mô tả theo hình 16.7; chú ý rằng khi này đoạn dàn quay
công xon phía trước ở vị trí vuông góc 90o so với trục của đường, 2 xe con ở vị trí xa nhất và
tác dụng lên dàn áp lực P2, P3.
    Điểm lật ngang là N, khi đó:

                                http://www.ebook.edu.vn                 Máy thi công chuyên dùng253
    − Các lực gây lật là:
       P1 − trọng lượng của phần công xon khi quay ngang.
       P2, P3 − áp lực của xe con lên dàn nâng.
    − Các lực chống lật là:
       P4 − Trọng lượng các thiết bị nâng cầu ray (tời nâng...).
       P5 − Trọng lượng phần toa sàn của máy kể cả trụ đỡ, dàn giữa, động lực, truyền
       động...
    Từ đó mômen gây lật M L và mômen chống lật M Cl sẽ là:
                M L = P1a1 + P2a2 + P3a3 + P4h2sinα + P5h1sinα
                M Cl = P4b.cosα + P5.bcosα
    Điều kiện ổn định ngang là:
                         M Cl
                Kođn =          ≥ (1,4 + 1,5).
                         Ml
      16.5.3. Tính toán kết cấu thép bộ máy nâng và di chuyển xe con
      Các tính toán này dựa theo tài liệu kết cấu thép và máy nâng chuyển, không trình bày ở
tài liệu này.

    16.6. TÍNH TOÁN SỨC KÉO DI CHUYỂN TOÀN BỘ TỔ MÁY ĐẶT RAY
    Lực kéo di chuyển của toàn bộ máy trong quá trình làm việc phải thắng các lực cản di
chuyển. Nếu gọi ST là lực kéo, WC là tổng lực cản, thì phải có:
                                                  5
                         ST ≥ WC,         WC =   ∑ Wi                             (16.1)
                                                 i =1

    Trong đó:
    *) W1 − lực cản di chuyển đoàn tàu, được tính bằng:
                         W1 = (Gmt + Gct) . ωo (kG)                               (16.2)
    Với Gmt − trọng lượng toa sàn chở ray,(T);
       Gct − trọng lượng cần trục hoặc toa tự hành có cả chồng ray trên nó (T);
       ωo − lực cản riêng đoàn tàu, được tính theo công thức.

                         ωo = 1,4 + 0,02 v + 0,002v2 (kG/T)
    Ở đây: v(km/h) tốc độ di chuyển đoàn tàu.
    *) W2 − lực cản di chuyển khi lên dốc:

                         W2 = i(Gmt + Gct)         (kG)                           (16.3)




254.                          http://www.ebook.edu.vn
       Máy thi công chuyên dùng
   Với i(%o) là độ dốc của đường, Gmt và Gct                tính theo tấn và có ý nghĩa như
ở W1.

       *) W3 − Sức cản khi di chuyển vào đường cong:
                              A               630
                        W3 = (Gmt + Gct) =         (Gmt + Gct)       (kG)         (16.4)
                              R                 R
       Trong đó: A là hệ số được tính theo kiểu toa xe, áp dụng vào trường hợp đang xét thì A =
630.

                   R(m) − bán kính cong của tuyến đường.

       *) W4 − Lực cản khi khởi động:

                         W4 = (2 + 0,2i) (Gmt + Gct)     (kG)                         (16.5)

       Lực này xét khi khởi động ngay trên đường dốc với độ dốc i

       *) W5 − lực cản kết hợp khi kéo căng các chồng ray
                              GCR
                        W5 = D (f.d + 2k) β            (kG)                           (16.6)

       Trong đó:

         − GCR (kG): trọng lượng các chồng ray được kéo dịch chỗ sang cần trục.
         − f = 0,02 − 0,04: hệ số ma sát trong các ổ của hệ các con lăn chuyển tải.

         − d (cm) − đường kính ngõng trục con lăn.

         − k = 0,05 − 0,1 (cm): hệ số ma sát trượt của ray trên con lăn.

         − D (cm) − đường kính các con lăn đỡ.

         − β ≈ 1,5 − hệ số tính đến ma sát của đường ray với gờ bánh xe con lăn.

       Như vậy: Tổng lực cản đoàn toa của máy đặt ray là:

                         Wc = W1 + W2 + W3 + W4 + W5
       Nếu không kéo kết hợp các chồng ray thì W5 = 0.
       16.7. TOA XE CHUYÊN DÙNG CHỞ CẦU RAY
     Trong tổ hợp các máy đặt ray hoàn chỉnh và cả tổ hợp các máy đặt ray không hoàn chỉnh
đã trình bày thì các toa xe chuyên dùng có nhiệm vụ chuyên chở, cung ứng các cầu ray tới các
máy đặt ray, đồng thời tham gia vào công tác điều độ đoàn tàu trên tuyến và ở ga lập tàu
(nhận cầu ray).
     Tùy theo yêu cầu mà người tổ chức điều hành đội máy có thể sử dụng các loại toa chở
ray cho phù hợp.


                                 http://www.ebook.edu.vn                   Máy thi công chuyên dùng255
    Có 2 loại toa chuyên dùng:
    a) Toa xe không tự hành có hệ thống trượt cầu ray.
    b) Toa xe tự hành (có động cơ) vừa chứa ray trên sàn, vừa tự di chuyển và kéo các toa
thường khác.
    Dưới đây là nội dung giới thiệu về 2 loại toa xe trên.
    1. Toa sàn chứa ray di chuyển nhờ đầu máy.
     Thông thường có nhiều toa loại này được nối kết với nhau lập thành một đoàn tàu chở
cầu ray đến công trường. Cấu tạo của toa và cách chở chồng ray được mô tả theo hình 16.8
dưới đây:




                                                  Hình 16.8. Toa sàn với các thiết bị tháo
                                                  được dùng để giữ kẹp và chuyển dịch
                                                  chồng ray trên sàn.

    − Phần cấu tạo chính của toa xe gồm có:
     Khung sàn toa I trên có lắp cứng các bộ trượt con lăn 1, 2 và 3 bố trí ở phía đầu, giữa và
cuối toa xe. Phía trên là tấm trượt 4 dạng khung thép cong ở 2 đầu, nó chính là một "cao bản"
hay khung chứa chồng ray.
     Bộ di chuyển của toa xe là các giá chuyển hướng II, các giá này có cấu tạo theo tiêu
chuẩn giá chuyển hướng toa xe hàng trên đường sắt loại 2 trục.
     Các thiết bị kẹp giữ chồng ray có khả năng tháo được gồm có: các thanh nối 5 nối hai
chồng ray trên 2 toa xe kế tiếp nhau, các quai kẹp chồng ray 6 được kẹp ở phía đầu của chồng
ray, các thanh kẹp ở mút trên chồng ray 7 và các thanh giằng chéo 8 để giữ chồng ray với
khung sàn toa xe nhằm đảm bảo không dịch chuyển chồng ray khi toa xe vận chuyển trên
tuyến.
    2. Toa xe tự hành có động cơ kéo để chở chồng ray.



256.                          http://www.ebook.edu.vn
       Máy thi công chuyên dùng
     Đây là loại toa xe chuyên dùng đặc biệt dùng để chở chồng ray và kéo các đoàn toa xe
cung cấp các chồng cầu ray cho cần trục đặt ray. Nó có cấu tạo khá phức tạp và có các đặc
tính kỹ thuật cơ bản như sau:
     − Kích thước bao D × R × C (mm):                            16240 × 3240 × 1495
     − Tải trọng chuyên chở (tấn):                               33
     − Trọng lượng kết cấu (tấn):                                37
     − Sức kéo của toa (tấn):                                    10
     − Tốc độ di chuyển không hàng (km/h):                       70
     − Công suất động cơ điện kéo (kW):                          43
     − Lực kéo của bộ tời (tấn):                                 03
     + Tốc độ chuyển dịch của tấm trượt (m/s):                   0,415
     + Công suất của động cơ điện bộ tời (kW):                   11
     − Năng suất của tổ máy nén khí (l/phút):                    350
     − Khổ biên (ngang) của giá xe 2 trục (m):                   2
     Toa xe loại này có thể tự di chuyển nhờ động cơ điện kéo riêng được bố trí ở gầm khung
toa xe, không những nó tự chở được chồng ray trên xe mà còn kéo theo các toa xe thường
khác lên dốc 12% với trọng tải đoàn toa xe đến 250 tấn. Nhờ khả năng tự di chuyển mà nó
phối hợp làm việc với đoàn tàu chở cầu ray rất hiệu quả và dễ dàng khi dồn, lập và giải thể
đoàn tàu trên tuyến thi công.
     Cấu tạo của toa xe tự hành chuyên dùng chở cầu ray như sau:




                               Hình 16.9. Cấu tạo chung toa xe tự hành
 1. Khung dầm; 2. Tời kéo chồng ray; 3. Động cơ tời; 4. Bộ điều khiển; 5. Bảng điện; 6. Hộp điều khiển; 7. Tản
                nhiệt dầu và nước; 8. Động cơ diezel; 9. Máy phát điện; 10. Bộ ngắt tự động;
             11. Con lăn; 12. Bộ chuyển mạch; 13. Đầu chèn; 14. Hộp khí nén; 15. Giá chuyển.
     Loại toa điển hình MPD do Nga sản xuất được trang bị 2 động cơ diezel (8) kiểu 1D6, 2
máy phát điện (9) và 4 động cơ điện DK−303A mỗi động cơ này kết nối với 1 bộ chạy dưới
gầm toa qua trục các đăng, giảm tốc và bánh răng.
     Các động cơ điện kéo DK−303A chia thành 2 nhóm, mỗi nhóm 2 động cơ; trong mỗi
nhóm chúng được lắp theo các sơ đồ điện khác nhau, điều đó cho phép thay đổi tốc độ kéo và
lực kéo trong một biên độ rộng. Nếu mắc động cơ nối tiếp thì trị số dòng điện sẽ tối đa và lực
kéo tối đa nhưng điện thế sẽ nhỏ và tốc độ cũng thấp, nếu mắc song song thì các thông số trên
sẽ ngược lại. Điều khiển việc mắc nối các động cơ trên theo sơ đồ nào là nhờ có bộ chuyển
mạch (12).

                                    http://www.ebook.edu.vn                           Máy thi công chuyên dùng257
     Lực kéo tối đa 10 tấn của một toa tự chạy có thể kéo đẩy đoàn toa chở cầu ray đủ rải cho
1 km đường.
     Đặc điểm của toa xe chở ray tự hành này là: Trên toa xe có bố trí hai hệ thống truyền lực
có thể phối hợp làm việc với nhau để phát huy hết công suất của nguồn động lực khi cần thiết
và tiết kiệm năng lượng khi có thể. Cụ thể là:
     − Hệ thống truyền lực di chuyển toa xe.
     − Hệ thống dẫn động tời kéo các chồng ray.
     Cả hai hệ thống này có thể làm việc đồng thời để dẫn động bộ di chuyển toa xe gồm 2 giá
chuyển hướng chủ động (giá chuyển hướng này có cấu tạo khác với giá chuyển hướng của các
toa xe thông thường). Điều này xảy ra khi dùng toa xe tự hành này để kéo theo một số toa xe
chở ray thông thường lúc lên dốc. Để tiết kiệm năng lượng kéo, khi toa xe này là một phần tử
tham gia vào đoàn tàu có đầu máy kéo riêng thì trục sơ cấp của hộp số sau động cơ của toa sẽ
tách ra khỏi trục chủ động của giá chuyển.
     Việc điều khiển các thiết bị và cơ cấu của toa xe này được thực hiện ở cả 2 phía trái và
phải của toa xe. Khi tự di chuyển thì người lái ngồi ở khoang điều khiển số 4.
     Như vậy toa xe chở cầu ray tự hành là một cỗ máy chuyên dùng trong thi công đặt ray
đường sắt, nó khá phức tạp và đa chức năng, nó chứa nhiều bộ máy điển hình trong lĩnh vực
máy xây dựng như các bộ tời kéo, bộ di chuyển bánh sắt, hệ thống truyền động tiện ích... Lưu
ý rằng việc bố trí các bộ máy này trên toa xe là rất tỷ mỷ vì bị khống chế về không gian dưới
gầm toa xe và kích thước ngang giới hạn của toa xe theo quy chuẩn của đường sắt.
     16.8. MÁY ĐẶT RAY, THAY RAY CŨ BẰNG RAY HÀN LIỀN
     Khi có nhu cầu thay ray cũ (nối bằng lập lách) bằng ray hàn, có thể dùng máy đặt ray với
cơ cấu treo hoặc kéo theo phụ trợ (hình 16.10).
    Cơ cấu treo gồm 2 bộ ngàm con lăn ôm 2 sợi ray hàn để nâng chúng lên từ trong lòng
đường rồi đặt xuống các tấm đệm ray theo đung kích thước qui định giữa 2 đường ray.
    Mỗi một bộ ngàm có 2 con lăn đứng và 2 con lăn ngang ôm khít vào sợi ray. Cơ cấu này
được treo bằng xích vào đầu dầm cẩu, ở dưới có dây cáp kéo nối với đầu đấm. Cơ cấu nâng
của máy đặt ray dùng tháo dỡ ray cũ từ nền đường đưa lên sàn toa của máy.
     Để an toàn lao động, trên cự ly 2m
từ ngàm con lăn phải đặt một trục lăn
trên 2 sợi ray ấy, chặn bằng 2 tà vẹt buộc
với nhau luồn dưới sợi ray.
     Công tác thay ray này tiến hành
theo chu kỳ, sau khi tháo dỡ ray cũ, máy
chạy lùi để đặt ray hàn, cố định ray hàn
lên đệm ray xong lại tháo dỡ ray cũ...
    Ở Việt Nam, công nghệ thay ray nối
bằng ray hàn liền đã được nghiên cứu từ
những năm 2000 – 2001 và bắt đầu triển
khai thí điểm vào năm 2004 trên tuyến
Hà Nội – Vinh. Trong tương lai khi công


258.                          http://www.ebook.edu.vn
       Máy thi công chuyên dùng




                                             Hình 16.10. Cơ cấu treo phụ trợ
                                             của máy đặt ray để thay ray cũ
                                             bằng ray hàn.
nghệ này được áp dụng rộng rãi thì việc sử dụng các máy thay ray liền sẽ được quan tâm
nhiều hơn.




                            http://www.ebook.edu.vn               Máy thi công chuyên dùng259
                                          CHƯƠNG 17
                             THIẾT BỊ RẢI ĐÁ NỀN ĐƯỜNG SẮT


    17.1. CÔNG DỤNG VÀ PHÂN LOẠI

    17.1.1. Công dụng: Các thiết bị rải đá có nhiệm vụ chuyên chở đá đủ tiêu chuẩn
nền balat đến tuyến đường sắt cần bổ xung đá, thay rải thêm mới hoặc rải mới hoàn toàn,
lượng đá đó xuống nền đường sắt theo yêu cầu thi công. Các thiết bị này là các loại toa
xe di chuyển trên đường sắt từ mỏ đá đến tuyến thi công.

    17.1.2. Phân loại toa xe rải đá

    a) Theo công dụng của toa xe, có các loại: toa xe không chuyên dùng (loại đáy bằng,
thành thấp hoặc thành cao), toa xe chuyên dùng chở đá (loại đáy nghiêng một phía, đáy
nghiêng hai phía và loại có thiết bị nâng − mở đáy − sàn toa xe).

    b) Theo yêu cầu đổ rải đá, chia thành: loại toa xe đổ rải 1 phía, loại đổ 2 phía, loại rải
được cả 2 phía và ở giữa tuyến đường.

    c) Theo phương thức tác động xả đá, có:

    − Toa xe dùng tay mở cửa xả đá (loại đáy nghiêng 2 phía) là toa xe xả đá bằng sức người
hoàn toàn, loại này cần đứng tại chỗ trong quá trình xả đá.

    − Toa xe tự xả đá nhờ thiết bị lật nghiêng sàn hoặc mở sàn − đáy; hai loại này có thể vừa
xả đá vừa được đầu máy đẩy di chuyển với vận tốc ≤ 4 km/h.

     Khi dùng các toa xe tự xả đá thì giá thành dỡ 1 tấn đá giảm khoảng 10 lần và thời gian dỡ
đá giảm tới vài chục lần so với dùng hoàn toàn sức người.

     Ở Việt Nam thường dùng loại toa xe đáy nghiêng 2 phía, mở cửa bên bằng tay để đá
tự chảy xuống nền (loại toa xe của Ấn Độ). So với các nước tiên tiến, công tác thay đá cũ
hoặc rải đá mới của nước ta còn lạc hậu và năng suất lao động thấp.

    17.2. CẤU TẠO CHUNG CỦA MỘT SỐ LOẠI TOA XE RẢI ĐÁ
    17.2.1. Toa xe chở rải đá có 2 mặt đáy nghiêng




260.   Máy thi công chuyên dùng   http://www.ebook.edu.vn
                                 4             A       5         8
                     3                                                  6




                                2       1      A

           Hình 17.1.
           1. Khung sàn toa xe;                                              7
           2. Giá chuyển hướng;
                                                                                 T
           3. Phanh tay;
           4. Bản lề cánh cửa;
                                                           (T)                   (P)
           5. Cánh cửa bên;
           6. Tay mở khóa cửa;
           7. Đáy nghiêng;                                             A−A
           8. Vách khung toa xe cố
định

       Toa xe loại này có sức chở từ 20 tấn đến 30 tấn, dễ sử dụng và chi phí đầu tư không quá
cao.

       17.2.2. Toa xe lật nghiêng đáy

       Toa xe loại này có các kiểu:
     Kiểu 1: Nâng lật nghiêng toàn bộ thùng
xe về bên này hoặc bên kia của đường ray
nhờ hệ thống xi lanh bố trí dưới gầm thùng
xe. Loại này có thùng xe là một khối và phải
có đầu máy đi kèm (hình 17.2).
     Kiểu 2: Toa xe gồm 2 nửa có vách giữa
cao và đáy cong để hở thành bên. Mỗi nửa
toa xe tựa trên một dãy gối đỡ và được giữ
bởi các tay đòn. Khi có lực ngoài nghiêng
sàn toa xe ở bên này thì nửa toa bên kia sẽ
tự lật và ngược lại.
                                                                 Hình 17.2.
       17.2.3. Toa xe rải đá chuyên dùng
    Toa rải đá chuyên dùng có khả năng vận chuyển và rải đều một lớp đá xuống đường có
chiều dày theo yêu cầu.
       Sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của toa rải đá như sau:

                                 http://www.ebook.edu.vn                 Máy thi công chuyên dùng.261
                       a)                                 b)                     c)




            d)                      e)                      g)                      h)

                                           Hình 17.3.
a) Hình dáng chung; b) Trạng thái vận chuyển; c) Xả 2 bên hông; d) Xả giữa đường đôi; e) Xả toàn bộ
                         mặt đường; g) Xả giữa đường ray; h) Xả xuống lề.


     Toa rải đá là toa trần 4 trục, 2 đầu toa là vách nghiêng dốc 45o. Trong toa có 2 phễu, có 4
cửa đáy (4) và (5) - xem hình 17.3. Ở trạng thái vận chuyển đáy phải đóng bằng cơ cấu thanh
điều khiển nhờ xi lanh hơi ép, đáy tựa lên 3 dầm dọc (6). Mỗi bên cửa đáy (4) và (5) được
điều khiển bằng các xi lanh riêng biệt. Vách hông toa 2 bên (1) và (2) cũng được đóng − mở
bằng các xi lanh riêng biệt − độc lập.
     Toa rải đá có 3 dầm dọc (6), 2 vách bên (1) có thể đóng mở. Khi mở, vách toa ngả xuống
đường thấp đến 15 cm so với đỉnh ray để chắn đá rơi vãi vào ray. Chiều rộng đáy giữa xả đá
phải hạn chế để khi mở, đá cũng không tràn vào ray và luôn thấp hơn các dải đá khác. Hai bên
vách toa có thước đo mức (3) và kim chỉ báo (7) để theo dõi mức xả đá. Kíp thợ phục vụ gồm
2 người, có nhiệm vụ điều khiển rải đá và theo dõi áp lực khí nén.




                       a)                b)                                 c)

                                   Hình 17.4. Sơ đồ xả đá
              a) Nạp đá, cửa xả đóng; b) Mở cửa xả đá; c) Rải đá theo lớp đầy đủ.




262.   Máy thi công chuyên dùng   http://www.ebook.edu.vn
     Khi mở đáy (2), một phần đá xả xuống rồi lại làm bịt kín nó, khi toa chạy, đá lại được xả
tiếp và rải đều một lớp hạn chế bằng cao độ khung (1). Nếu muốn rải trên toàn bộ chiều rộng
đường mở nắp đáy đến chiều cao yêu cầu, muốn rải bên nào mở nắp bên ấy (xem hình 17.4).
       Hai loại toa xe rải đá thường dùng (ở Nga) có các thông số cho ở Bảng 17−1
                                                                                                      −
                                                                                               Bảng 17−1

  TT                Đặc tính kỹ thuật máy rải đá                    SNII−D.B.3               SNII−3
   1      Dung lượng hình học của toa (m3)                               32,4                  31
          Dung lượng chứa đầy có ngọn (m3)                                40                    40
   2      Sức chở (T)                                                     60                    57
   3      Khoảng cách giá chuyển (m)                                    10,87                 10,0
   4      Giới hạn định lượng rải (m3/km)
          − Trên toàn bộ chiều rộng (m3/km)                         1500−130               1500−130
          − Ở giữa ray (m3/km)                                          550−50              550−50
          − Ở hai bên đường (m /km)  3
                                                                        950−80              950−80
          − Ở giữa đường đôi (m /km)     3
                                                                        350−40              350−40
          − Ở lề đường (m /km)
                             3
                                                                        600−40              600−40
   5      Số toa rải trong đoàn tàu                                       20                    20
   6      Số toa đồng thời hoạt động                                     1−2                   1−2
   7      Tốc độ chạy tàu (km/h)
          − Khi rải (km/h)                                               3−5                   3−5
          − Khi vận chuyển (max)                                          80                    60

       17.3. TÍNH TOÁN CƠ BẢN TOA XE RẢI ĐÁ CHUYÊN DÙNG
       Tính toán cơ cấu mở nắp và nâng bộ định lượng
    Trước hết cần xác định áp lực tác dụng lên cửa nắp do trọng lượng đá balát trong thùng
chứa truyền xuống khi toa xe chứa đầy đá:
       − Áp lực theo phương đứng: Py = γ1.h                   (kG/m2)
       − Áp lực theo phương ngang: Px = Py . k = γ.h.k              (kG/m2)
       Với giá trị của k tính bằng:

                                 1 − sinϕo       ⎛      ϕo⎞
                         k=                = tg2 ⎜ 45o − ⎟
                                 1 + sinϕo       ⎝      2⎠




                                     http://www.ebook.edu.vn                     Máy thi công chuyên dùng.263
     Đôi khi nắp của thùng định lượng ở vị trí đóng không cân (không nằm ngang cân đối) thì
áp lực py và px được xác định ở 2 điểm trên và điểm dưới của nắp và được gọi là áp lực pháp
tuyến và áp lực tiếp tuyến.
    Áp lực pháp tuyến Pn và tiếp tuyến Pτ ở 2 điểm này được xác định theo các biểu thức:
                           Pn = Pxsin2α + Py.cos2α      (kG/m2)
                           Pτ = (Py − Px)sinαcosα = 0,5(Py − Px)sin2α (kG/m2)

    Trong các biểu thức trên:
                 γ (kG/m3) − trọng lượng riêng của đá;
                 h(m) − độ sâu của các điểm (đo) để xác định áp lực do khối đá tạo ra, tính từ
                 mặt thoáng của khối đá trong bồn chứa;
                 k − hệ số độ linh hoạt của vật liệu;
                 ϕo (o) − góc chảy tự nhiên (chân nón) của vật liệu ở trạng thái tự do;
                 α (o) góc nghiêng của nắp so với phương ngang.

     Từ các áp lực pháp tuyến Pn và tiếp tuyến Pτ, có thể xác định được hợp lực pháp tuyến
P n và hợp lực tiếp tuyến P τ cũng như điểm đặt của chúng như sau:
    Giữa các điểm mép ngoài trên bề mặt của cửa nắp, luôn tồn tại giá trị của áp lực pháp
tuyến Pn theo các quy luật có thể xác định được như các biểu đồ − đường cong − từ đó xác
định được hợp lực P n của Pn* do khối đá tác dụng lên nắp, và điểm đặt của lực đó.

    − Lực Pn được xác định theo công thức:
                           P n = Pn* . F        (kG)
    Với:
             Pn* − là áp lực pháp tuyến trung bình của đá lên nắp − bằng giá trị trung bình số
             học của áp lực ở các điểm phía trên và phía dưới của nắp, (kG/m2).
             F(m2) − diện tích phần nắp chịu áp lực của đá.

    Điểm đặt của lực P n : đặt ở bề mặt của nắp và khoảng cách của nó đến trục quay của
nắp được chọn sao cho lực đi qua trọng tâm của biểu đồ áp lực     pháp tuyến.

    − Hợp lực P τ được xác định theo công thức:

                           P τ = P*τ . F        (kG)
       Với: P*τ là áp lực tiếp tuyến trung bình của khối đá trên nắp, bằng trung bình số học
của áp lực của các điểm trên bề mặt (kG/cm2), hợp lực P τ của áp lực tiếp tuyến hướng dọc
theo bề mặt phía dưới của nắp và có điểm đặt xác định tương tự như đối với P n .



264.   Máy thi công chuyên dùng    http://www.ebook.edu.vn
    − Sau khi xác định được độ lớn, phương và điểm đặt của hợp lực do khối đá tác dụng lên
nắp và khi biết được trọng lượng của nắp, ta xác định mômen của các lực này đối với trục
quay của nắp. Mômen này được dùng cho việc tính toán khi xác định kích thước của thanh
đóng mở cửa nắp, các góc của tay đòn và các ổ đỡ của nó.
     Các chi tiết còn lại của cơ cấu được tính toán về độ bền theo áp lực lớn nhất của khí nén
công tác trong các xi lanh đóng mở cửa nắp. Đường kính các xi lanh này được xác định từ
điều kiện làm việc của cơ cấu − tức là khả năng đóng mở nắp ở các vị trí − và áp lực khí nén
(kG/cm2) do tổ máy nén khí trên thiết bị tạo ra là bao nhiêu.




                                        CHƯƠNG 18
                MÁY CHỈNH SỬA ĐƯỜNG VÀ CHÈN ĐÁ BALAT



                              http://www.ebook.edu.vn                 Máy thi công chuyên dùng.265
    18.1. CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI VÀ XU HƯỚNG SỬ DỤNG

    18.1. Công dụng
     Chèn đá là một trong những công việc quan trọng của công tác xây dựng − sửa chữa −
trung đại tu đường sắt nhằm đảm bảo độ bền vững và độ đàn hồi cần thiết của lớp đá balat
dưới đường ray. Các máy và thiết bị chèn đá có nhiệm vụ chèn ép lớp đá dưới tà vẹt sao cho
đạt độ chặt cần thiết; với các máy hiện đại còn có nhiệm vụ kết hợp chèn với việc hiệu chỉnh
đường ray để đạt cao độ, độ thẳng, độ dốc... của đường theo yêu cầu thiết kế tuyến đường.
    18.1.2. Phân loại máy và thiết bị chèn đá (MTBCĐ)

   − Theo mức độ cơ giới hóa, chia MTBCĐ thành:
     Dụng cụ chèn thô sơ bằng tay
     Thiết bị và máy chèn cầm tay
     Máy chèn chuyên dùng.
   − Theo khả năng di chuyển của máy:
     Máy chèn đẩy tay, ví dụ máy XYD2
     Máy chèn tự hành, ví dụ máy SPM02, 08-8.GS
   − Theo phương pháp chèn:
     Máy chèn kiểu ép
     Máy chèn kiểu vừa ép vừa rung (chấn động)
   − Theo chức năng của máy:
     Máy chèn đá thuần tuý: XYD2, SPM02...
     Máy vừa chèn vừa hiệu chỉnh ray: VPR1200, 08−08GS
   − Theo kiểu truyền động: (dẫn động cho các bộ máy làm việc) chia thành:
   Máy dẫn động cơ học, dẫn động điện, dẫn động thủy lực và dẫn động hỗn hợp.
   − Theo đặc điểm làm việc: có máy làm việc chu kỳ, ví dụ: VPR 1200, 08−08GS,
XYD2...; máy làm việc liên tục như máy VPO−3000.

    18.1.3. Xu hướng sử dụng MTBCĐ
     Trên thế giới ngay từ những năm 50 đến những năm 60, việc cơ giới hóa xây dựng đường
sắt ở các nước tiên tiến như Mỹ, Đức, Nga, Áo, Thụy Sỹ đã được thực hiện rất có hiệu quả,
trong đó các máy chèn đá đóng vai trò rất quan trọng vào việc đảm bảo năng suất, chất lượng
thi công tuyến đường. Thời kỳ này, các máy được sử dụng chủ yếu là:
    SPM2, SPM02, SPM4 do Liên Xô cũ chế tạo.
    Drekson (tương tự SPM2) do Mỹ chế tạo.
    Matisa do Thụy Sĩ chế tạo.
    Plats Mutiic do Áo chế tạo.




266.   Máy thi công chuyên dùng   http://www.ebook.edu.vn
    Ở Việt Nam, cuối những năm 2000, máy chèn XYD2 do Trung Quốc chế tạo đã được
đưa vào làm việc ở cung đường Hoàng Mai, đoạn Hà Lào... Mới đây, đầu năm 2003 ngành
đường sắt Việt Nam đã nhập 03 máy chèn đá hiện đại của Áo − nhãn hiệu 8−08GS nhằm sớm
nâng cao chất lượng nền đường sắt. Tuy vậy, vì nhiều lý do mà hiệu quả khai thác cả 2 loại
máy trên còn nhiều hạn chế.

   18.2. CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY CHÈN ĐÁ CHUYÊN DÙNG
   −
SPM−2
    18.2.1. Đặc điểm của máy
     SPM-2 là loại máy tự hành trên đường sắt, dẫn động ở dạng kết hợp cơ - điện - thủy lực,
phương pháp chèn đá kết hợp vừa ép vừa rung nên máy này cho năng suất và chất lượng chèn đá
khá cao − có thể chèn 50 tà vẹt/h trên nền đá balat. Máy được trang bị 01 tổ máy phát điện
AB−8J230 công suất 8 kW để dẫn động cho 8 bộ tay chèn dùng điện kiểu ESP−3 công suất mỗi bộ
là 0,25 kW. Các bộ tay chèn được lắp trên 1 khung thép có thể nâng lên hạ xuống nhờ cơ cấu
chuyên dùng với bộ dẫn động thủy lực. Trên máy còn có ca−bin điều khiển, thiết bị kẹp ray và hệ
đèn chiếu sáng. Hệ thống điều khiển thủy lực bằng tay đặt trong cabin.
     Máy có thể tự di chuyển với tốc độ 13 km/h, được kéo theo đoàn tàu với vận tốc 40 km/h
và tốc độ khi làm việc là 5 km/h.
    18.2.2. Cấu tạo chung của máy
                                                                           9
                                   1

                                                                           3

                                                                           4
                                                                           6


                                                                                7




                                  Hình 18.1. Máy chèn đá SPM−2.
       1. Tổ máy phát điện; 2. Hệ thống thủy lực; 3. Hệ thống nâng hạ bàn chèn; 4. Hệ thống tay chèn;
              5. Ca bin; 6. Thiết bị kẹp ray; 7. Hệ di chuyển; 8. Khung máy; 9. Đèn chiếu sáng.
    18.2.3. Nguyên lý làm việc của máy chèn và bộ công tác
     − Máy tập kết đến tuyến cần làm việc, thông báo đóng khu gian trên tuyến đó cho 2 ga ở
hai đầu. Kiểm tra vị trí làm việc và khoảng cách trung bình giữa 2 tà vẹt để định ra khoảng
dịch chuyển của mỗi chu kỳ chèn ở 1 ray.
    − Các bước làm việc (xem hình 18.1 và hình 18.2).
    Bước 1: Hạ bàn chèn xuống lớp đá cần chèn nhờ hệ thống thủy lực 2 và hệ thống nâng hạ
bàn chèn 3.
    Bước 2: Chèn đá theo phương pháp vừa ép vừa rung − nhờ thiết bị truyền động trục vít sẽ
kéo 2 nửa trục vít chạy vào làm cho hai bàn chèn ép vào kẹp      đá − đồng thời trục lệch

                                  http://www.ebook.edu.vn                           Máy thi công chuyên dùng.267
tâm quay sẽ truyền rung động qua cặp tay quay liên kết với cán tay chèn làm bàn chèn vừa ép
vừa rung động. Nhờ đó khoảng cách giữa 2 bàn chèn giảm tới mức nhỏ nhất cho phép − tức là
lớp đá được ép chặt.
    Bước 3: Kết thúc giai đoạn chèn, các bàn chèn được nhả ra và cách nhau khoảng cách tối
đa cho phép, nhờ bộ trục vít quay theo chiều ngược với chiều quay ở bước 1.
     Bước 4: Nhờ bộ nâng hạ bàn chèn 3 mà toàn bộ bộ chèn được nhấc khỏi lớp đá. Máy sẽ
di chuyển một khoảng cách a bằng khoảng cách giữa 2 tâm trục của    2 tà vẹt (từ 500 đến
600 mm) để chèn lớp đá balát ở dưới tà vẹt kế tiếp.




                                  min                  max
               1)                 2)              3)           4)
                                            Hình 18.2.


    18.3. MÁY CHÈN ĐÁ CHUYÊN DÙNG DZEKSON
     Máy này do Mỹ chế tạo, máy có bộ công tác làm việc theo nguyên lý tương tự bộ công
tác của SPM−2. Với lực tác dụng qua bàn chèn đến lớp đá theo phương pháp rung ép (vừa ép
vừa rung động) với lực gây rung vô hướng của trục lệch tâm. Biên độ dao động của đầu
conxon tay chèn phụ thuộc vào lực cản của môi trường tiếp xúc với bàn chèn − khi chưa đi
vào lớp đá (còn ở khoảng không) thì biên độ này là 2 − 3 mm và chỉ còn vài phần mười mm
khi đã chèn vào lớp đá balát.
    Điểm khác cơ bản nhất của máy chèn Dzekson so với SPM 2 là bộ chèn đá đặt ở đuôi
máy (phần conxon) chứ không đặt ở giữa máy như SPM−2 (bố trí kết cấu này của Dzekson
tương tự như của SPM−02 dưới đây).
    − Chú ý rằng cơ cấu tạo rung ở hầu hết các máy chèn đá là chúng làm việc liên tục
suốt thời gian máy chèn hoạt động. Điều này giúp cho việc duy trì năng lượng quán tính
ban đầu khi bàn chèn bắt đầu chèn ở vị trí kế tiếp với vị trí vừa chèn.
                                     −
    18.4. MÁY CHÈN ĐÁ CHUYÊN DÙNG SPM−02
    − Công dụng của máy SPM−02: Cũng như các máy chèn đá SPM−2 và Dzekson, nó
dùng để chèn đá balát dưới tà vẹt khi trung − đại tu hoặc sửa chữa đường sắt đang khai thác;
hoặc khi xây dựng tuyến mới.
     So với SPM−2, SPM−02 khác cơ bản ở chỗ bộ công tác chèn đặt ở phía cuối của máy mà không
đặt ở giữa khung máy như SPM−2, còn nguyên lí chèn đá tương tự nhau.


268.   Máy thi công chuyên dùng    http://www.ebook.edu.vn
     Máy được trang bị động cơ diezel 1 và máy nén khí 2, hệ thống chèn đá 3 làm việc theo
chế độ rung ép có trục lệch tâm 4 làm việc liên tục. Việc điều khiển các thao tác: hạ bàn chèn,
rung ép đá, mở bàn chèn, nâng bàn chèn − được thực hiện qua các tay điều khiển và bàn đạp
điều khiển khí nén đặt trong cabin.
    SPM−02 đạt năng suất 200 m/h với chất lượng đảm bảo và là loại máy dễ sử dụng, có độ
bền cao.




                         Hình 18.3. Cấu tạo chung của máy chèn đá SPM−02
1.   Động cơ dizel; 2. Máy nén khí; 3. Bộ tay chèn; 4. Bộ gây rung; 5. Bộ ép; 6. Cabin điều khiển;
7. Xilanh nâng hạ bộ chèn; 8. Bộ kẹp ray; 9. Bơm thủy lực; 10. Máy khởi động động cơ; 11. Máy phát điện.

                                                  −
   18.5. MÁY CHỈNH SỬA ĐƯỜNG VÀ CHÈN ĐÁ CHU KÌ VPR−1200 VÀ
     −
VPRX−500
     18.5.1. Giới thiệu chung
     Máy VPR và VPRX do Nga sản xuất, chúng dùng để chỉnh sửa đường trong duy tu định
kỳ, nâng cốt đường, trung − đại tu đường sắt; các máy này có thể chỉnh sửa đường theo cả mặt
dọc và mặt ngang của đường.
     Máy VPR−1200 và VPRX−500 chèn đá dưới mỗi tà vẹt khi máy đứng (dừng). Các kết
cấu cơ bản của 2 loại máy này và sơ đồ động của chúng được trình bày ở hình 18.4 và 18.5
dưới đây, lưu ý ở hình 18.4 toa (1) và phần máy chính luôn nối với nhau bằng đầu đấm nối
toa (2).




                                      http://www.ebook.edu.vn                             Máy thi công chuyên dùng.269
                    Hình 18.4. Tổng thể máy chỉnh sửa và chèn đá VPR−1200
           1. Sàn toa; 2. Đầu đấm; 3, 6. Ca bin điều khiển; 4,15,17. Dây cáp; 5. Buồng động học;
            7,13,16,18. Goòng; 8,12. Giá chuyển. 9. Cơ cấu nâng, kích; 10. Ụ chèn; 11. Bộ rung;
          14. Goòng chuẩn; 19. Truyền động chính; 20,28,29. Máy bơm thủy lực; 21. Máy ép khí;
                    22. Diezel; 23. Tản nhiệt dầu; 24. Máy phát điện; 25. Ụ truyền vi sai;
                      26. Động cơ thủy lực bộ di chuyển máy; 27. Hộp số 6 cấp tốc độ.




                         Hình 18.5. Sơ đồ động máy chỉnh đường và chèn đá
                              (các ký hiệu tương ứng như ở hình 18.4)
   18.5.2. Kết cấu ụ chèn của máy VPR 1200 và máy VPRX500




270.   Máy thi công chuyên dùng   http://www.ebook.edu.vn
            Hình 18.6.
Kết cấu ụ chèn của máy VPR−1200.
     1, 12. Búa chèn;
     2. Giá búa;
     3, 11. Thân búa trong, ngoài.
     4, 10. Xi lanh búa trong, ngoài.
     5. Trụ trượt;
     6. Động cơ thủy lực quay;
     7. Tai treo;
     8. Xi lanh hạn vị;
     9. Mấu hạn vị.




     Máy VPR−1200 có 2 ụ chèn mỗi ụ có 8 búa chèn hoạt động đồng thời, còn máy
VPRX−500 có một bộ chèn gồm 8 búa cùng hoạt động. Búa chèn (1) và (12) lắp với đuôi thân
búa. Thân búa 3 lắp khớp ở phần giữa giá búa (2), đầu thân búa nối khớp với trục lệch tâm (6)
bằng xi lanh (4). Xi lanh này có 2 nhiệm vụ: một là truyền rung từ trục lệch tâm với tần số 35
Hz, hai là "tách ra − kẹp vào" tà vẹt, như vậy balát sẽ được lèn chặt. Độ tách ra − kẹp vào
được điều chỉnh bằng mấu hạn vị do xilanh (8) tác động. Ụ búa chèn có thể trượt lên xuống
bằng xi−lanh theo cột trụ (5). Cả ụ búa cũng có thể dịch chuyển theo mặt phẳng ngang để
chèn đá ở những đoạn cong bán kính nhỏ.
    Để làm việc theo chế độ tự động phải trang bị cảm biến từ thông để dừng việc chèn. Khi
chèn đến đệm ray thì cảm biến phát tín hiệu dừng rồi lại bắt đầu chu kỳ khác ở cặp tà vẹt bên
cạnh.
     Máy VPR − 1200 trang bị cơ cấu nâng và nắn chỉnh đường ray. Để kẹp ray, dùng 2 kìm
trượt dạng con lăn côn, để nắn ray dùng 2 đầu trượt dạng con lăn cho mỗi sợi ray. Việc nâng
hạ và nắn đẩy ray được thực hiện bằng các xi lanh thủy lực. Điều khiển tất cả các cơ cấu trên
máy có thể thực hiện theo 1 trong 3 chế độ: bằng tay, bán tự động và tự động.
    18.5.3. Hệ thống đo đạc chỉnh đường
    Máy có 2 hệ thống đo đạc chỉnh đường riêng biệt, hệ thống thứ nhất để nắn chỉnh trong
mặt phẳng dọc và cắt ngang; hệ thứ hai để nắn chỉnh trong mặt phẳng nằm ngang.
     1. Hệ điều chỉnh đường ray trong mặt phẳng dọc (đứng): được mô tả trên hình 18.7, gồm
có: hai dây (15) căng trên hai cặp cọc (12), cọc sau cắm trên goòng (6), cọc trước trên dàn
(17), dàn này nối trên goòng (2) và goòng (1). Dây được căng bằng xi lanh hơi ép (11), đầu
dây kia nâng hạ nhờ cơ cấu (16).




                                     http://www.ebook.edu.vn          Máy thi công chuyên dùng.271
                                                                 b)




                                                                               Tia




                                   a)



        Hình 18.7. Sơ đồ nguyên lý điều khiển chỉnh nắn đường của máy VPR−1200.
                                  a) Sơ đồ động; b) Sơ đồ nguyên lý

     Cơ cấu nâng cầu ray có goòng đo (4). Trên goòng này là khung lắp 2 cảm biến (13) để
điều khiển van xi lanh thủy lực nâng. Chiều cao của khung chọn sao cho khi máy nằm trên
đường phẳng lý tưởng thì cảm biến trên dây căng không phát một tín hiệu nào cả. Trường hợp
này xi lanh nâng bị gài chặt và đường ray có một trạng thái xác định. Đây chính là hệ thống
điều khiển 3 điểm. Hệ này sẽ hoạt động khi cảm biến bị nâng lên hay kéo xuống bởi dây căng
khỏi vị trí trung hòa. Như vậy, nếu giả sử đường bị lún, cảm biến bị kéo xuống, công tắc điện
sẽ nối mạch điều khiển xi lanh để nâng đường lên độ cao tương ứng. Tùy teo tín hiệu mạnh
hay yếu (lún nhiều hay ít), mà xi lanh sẽ nâng nhiều hay ít cho đến khi không còn tồn tại tín
hiệu nữa (ở vị trí trung hòa).Goòng 4 không bị kéo xuống cũng như đẩy lên thì việc nâng ray
sẽ dừng lại.

    Việc đo đạc để điều khiển chỉnh đường có thể thực hiện bằng cách là phẳng hoặc định vị
điểm.

      − Theo cách là phẳng, chiều cao của cọc dây và cự ly giữa khung (17) và đầu dây (15)
trong quá trình làm việc giữ trị số không đổi. Trong trường hợp này trắc dọc của đường không
phù hợp với vị trí thiết kế nhưng chỉ cần là phẳng những lồi lõm cục bộ trong cự ly căng dây.
Lúc này đầu cuối dây (15) coi như nằm trên đường đã được nắn chỉnh, còn đầu trước dây ấy
(15) qua (17) nằm giữa cự ly 2 điểm trên đường (khoảng 3m), trên một điểm vừa nói là giá
chuyển hướng, điểm khác là goòng biên 1, chúng đều nằm trên đường chưa được nắn chỉnh.
Cho nên nếu chúng đều nằm trên chỗ lún, thì ở vị trí goòng đo đường sẽ không được nâng đến
vị trí thiết kế, mà còn cách nó đến 0,25 chiều sâu lún [0,25 là tỷ lệ cánh tay đòn của dây đo
trên hình 18.7.b − nghĩa là L1 : L = 0,25].




272.   Máy thi công chuyên dùng   http://www.ebook.edu.vn
     Tuy nhiên do ít khi gặp những kiểu lún mấp mô cục bộ như vậy, khiến cả goòng biên và
giá chuyển đều ở chỗ lún, cho nên những mấp mô như vậy vẫn tồn tại sau khi nắn chỉnh bằng
cách là phẳng, cũng không có ý nghĩa mấy.
    Với cách định vị điểm thì 2 đầu dây phía trước chỉnh tay theo mức thiết kế để sao cho
cảm biến chỉ thị ở mức trung hòa, tức là cầu ray nằm đứng đường trắc dọc.
     Để chỉnh đường theo trắc ngang thì dưới sàn khung bố trí một con lắc điện tử (18). Con
lắc điện tử này sẽ điều khiển cơ cấu nâng hạ ray thông qua mức chênh cao 2 đầu dây phía
trước. Ở đường thẳng mức chênh cao bằng O, ở đoạn cong, ray này cao (thấp) hơn ray kia.
    Ở đoạn cong, sợi ray ngoài sẽ là chuẩn so sánh, sợi ray trong là sợi bị so sánh. Tương
quan giữa chúng diễn ra tự động.
     − Để chỉnh đường theo trắc bằng (mặt phẳng ngang), máy VPR−1200 bố trí hệ căn chỉnh
4 điểm. Hệ này gồm 2 goòng biên (1) và (9) − xem hình 18.7, giữa chúng căng dây 3; ngoài ra
còn căng dây giữa goòng đo (4) và (7). Các goòng máy đo võng ngang trong khi làm việc ép
chặt trên một sợi ray. Trên mỗi goòng đo, mặt máy đo ngang kẹp vào dây căng có thể trượt
ngang. Máy đo ngang chạy trượt làm biến đổi điện thế chỉ thị do thay đổi trở kháng, nhờ đó
chỉ báo được độ lệch ngang (võng do uốn) của ray.
     Goòng đo (4) nằm gần cơ cấu kích nắn trên đoạn chưa chỉnh nắn, goòng (7) nằm trên
đoạn đã hiệu chỉnh. Bằng hệ 4 điểm việc chỉnh sửa đường có thể tiến hành theo phương cách
"là phẳng" hoặc "định vị điểm".
     Theo phương cách "là phẳng": đầu trước của dây căng 3 buộc cố định trên goòng (1). Độ
vênh đo được do goòng (7) trên đường chỉnh sửa nhân với hệ số m được coi là chuẩn thực
hiện, các độ vênh đo được ở cơ cấu kích nắn phải so sánh với nó. Sự so sánh này được thực
hiện nhờ máy đo vi sai khuếch đại điện tử, để điều khiển van thủy lực cho các xi lanh kích
nắn.
      Khi chỉnh sửa theo phương cách là phẳng, đường ray sẽ không nằm ở vị trí thiết kế mà chỉ
loại trừ được các cong vênh cục bộ nằm trong giới hạn căng dây đo.
     Với máy VPR−1200, dây căng của máy đo võng có L = 20,785 m cự ly giữa goòng đo L
= 4,786 m. Hệ số là phẳng định hình sẽ là:
                          L     20,785
                      K=     =           = 4,343
                          L2     4,786
     Để đưa đường ray vào trục thiết kế mà vị trí của nó được xác định trước bằng những cọc
tiêu tạm thời hoặc cố định thì chỉnh sửa đường theo phương cách định vị điểm. Theo cách này
đầu dây phía trước ở goòng 1 mắc bằng tay chạm cọc tiêu theo trục thiết kế; sau đó mọi việc
tiến hành với cơ cấu kích nắn giống như khi kích nắn theo phương cách là phẳng.
     Trên những đoạn đường dài, thẳng, nắn đường trong mặt đứng và mặt bằng dùng thiết bị
đo laze để tăng độ chính xác. Tia phát laze đặt trên goòng (20) cách đầu máy 600m. Tia này
được kính quang dẫn đến bộ thu nhận (19) trên goòng (1). Bộ thu có mạch điện tử điều khiển


                              http://www.ebook.edu.vn                 Máy thi công chuyên dùng.273
cơ cấu nâng đầu dây đo (15) phía trước và hộp chạy trượt của goòng (1) có buộc đầu cuối dây
đo sao cho đầu trước của dây này luôn luôn nằm trên đường thẳng song song với tia laze.
Goòng (20) phát tia laze luôn đứng tại chỗ cho tới khi máy tiến tới nó còn cách khoảng 10 m,
thì goòng (20) lại chạy trước 600m tiếp theo để lặp lại việc nắn chỉnh đường.

    18.5.4. Hệ thống đầm balát
     Để đầm lèn balát ở 2 đầu tà vẹt, máy VPR−1200 trang bị 2 đầm rung         (hình 18.8).
Đầm rung gá trên khung động của ụ búa đầm (chèn) gồm bàn đầm, vai (13), xi lanh thủy lực
(2) của cơ cấu nâng hạ khi làm việc và khi máy lữ hành. Đầm rung có thể làm việc đồng thời
với ụ búa chèn.

                                      a)                                        b)
                                                         Vị     trí       di
                                                          h     ể




                                                                  Bàn đầm




                           Hình 18.8. Đầm rung balát của máy VPR−1200
                          a) Nhìn theo cắt ngang; b) Nhìn bên (tỷ lệ lớn hơn)
        1. Khung động; 2. Xilanh; 3. Khớp quay; 4. Bàn rung; 5. Ổ quay; 6. Đĩa lệch tâm; 7. Hạm vị;
       8. Trục đã lệch tâm; 9. Khớp nối; 10. Động cơ thủy lực; 11. Vỏ che; 12. Giảm chấn; 13. Vai đỡ;


    − Để kiểm soát chất lượng chỉnh sửa đường, máy VPR-1200 còn có bộ đo kiểm tra độ
vênh (võng) và con lắc điện tử (10) máy đo kiểm tra có goòng (6) và (9), nối chúng là dây
cứng (8) và goòng đo (7) ở giữa.
     Các số liệu vi sai chỉ thị trên goòng đo (7) có gắn dây (8) được khuếch đại điện tử và đưa
về bàn điều khiển, ở đó chúng được ghi nhận và "tự ký" lên giấy ghi thành đồ thị; cả chỉ thị
của con lắc điện tử cũng như vậy.
    Khi điều khiển bằng tay để nắn chỉnh đường có thể dùng con lắc điện tử (14) gắn trên
goòng (4).
                      −
     18.5.5. Máy VPRX−500: Máy này dùng để nắn chỉnh đường ở chỗ rẽ (giao lộ) nó khác
biệt với máy VPR1200 ở chỗ:




274.   Máy thi công chuyên dùng    http://www.ebook.edu.vn
                                              1
      − Trang bị 2 ụ búa chèn, mỗi ụ chỉ chèn    tà vẹt và chỉ có 4 búa chèn. Mỗi ụ đều có thể
                                              2
dịch ngang, do đó nó có thể chèn đá ở tà vẹt dài trên giao lộ.
    − Đầu chèn (12) − xem hình 18.6 lắp vào thân búa (3), (11) không lắp cứng mà quay
được 15o về hướng ray và đến 86o khỏi hướng ray nhờ xi lanh thủy lực.
    Điều khiển ụ búa từ 2 ca bin riêng biệt ở 2 bên.
     − Cơ cấu nâng đường có 2 loại móc ray, có thể nâng cầu ray cũng như đoạn rẽ, có thể
móc vào đỉnh nấm ray hoặc bụng ray, như vậy tùy điều kiện cụ thể có thể dùng loại thích
hợp.

      18.5.6. Nhận xét
      Điểm chung nhất của các sơ đồ máy chỉnh − nắn − chèn đường sắt loại hoạt động chu kỳ,
là:
    Các cơ cấu công tác được truyền động thủy lực (bằng xi lanh và động cơ thủy lực); máy
có khả năng tự di chuyển với tốc độ lữ hành khoảng 80 km/h, nếu móc với đoàn tàu có thể đạt
100 km/h. Chế độ điều khiển rất linh hoạt, có thể bằng tay, bán tự động hoặc tự động.
      Đa số máy hoạt động theo phương cách "là phẳng".
    − Hai loại máy điển hình của Nga dùng cho việc chỉnh sửa ray và chèn đá có tính năng
cơ bản được trình bày trong bảng 18.1.
                                                                                     Bảng 18.1

 TT                   Đặc tính kỹ thuật                   VPR−1200             VPRX−500
  1     Năng suất:   − Tà vẹt/giờ                       đến 1200             đến 500
                     − Chỗ rẽ/giờ                           −                    1
  2 Công suất động cơ diezel − kW                          176                 176
  3 Số ụ búa chèn − ụ                                       02                  02
  4 Số búa chèn trong 1 ụ − chiếc                           8                    4
  5 Biên độ rung của búa − mm                               5                    5
  6 Tần số rung, Hz                                         35                  35
  7 Áp lực dầu bơm, MPa                                  đến 17               đến 17
  8 Lực nâng ray, kN                                       250                 250
  9 Lực kích nắn, kN                                       170                 170
  10 Cự ly nâng và đẩy ray, (mm)                           100                 100
  11 Tốc độ lữ hành, km/giờ                                 70                  70
  12 Tự trọng máy không kéo móc, T                         41,4                41,2
     − Thông số cơ bản của các máy nắn chỉnh đường và chèn balát loại hoạt động chu kỳ của
một số nước khác được trình bày ở bảng 18.2 thuộc mục 18.6. Riêng máy hiệu chỉnh đường
sắt và chèn đá balát do Cộng hòa Áo chế tạo, là loại máy hiện đại đã được áp dụng ở Việt
Nam từ đầu năm 2003, ký hiệu 8.08GS được trình bày riêng ở mục 18.8.


                               http://www.ebook.edu.vn                Máy thi công chuyên dùng.275
   18.6. TÍNH NĂNG CƠ BẢN CÁC MÁY NẮN CHỈNH RAY − CHÈN ĐÁ HOẠT
ĐỘNG CHU KÌ
                                                        Bảng 18.2
                                                                                   Jackcon       Sibaur
Hãng (nước)                                                        Tamper                               Robel
                Placcer Toirer (Áo)        Matisa (Thụy Sĩ)                        Vibrator         a
 sản xuất                                                         (Canada)                              (Đức)
                                                                                  (Canada)       (Nhật)
                   Mailinir                               Bilee
                                  Kwatr
                                         BNRJ BMNR B124     −                                    MTT− 62−33
  Mác máy                 07-     amalti                        STA              5000     2600
               07-32                      85   J 85 B133 tromat                                   25A 62−43
                          275     c 0,7
                                                            ic
    Năng
  suất/giờ     1200        −      2000    500    1000     −      600     300     600       550    500    1000
   Tà vẹt       −         500       −      −      −      600      −       −       −         −      −       −
Tà vẹt giao lộ
  Số tà vẹt
 chèn cùng        2        1       4        1      2      1       2        1      1         1      1      3
    lúc
Tần số rung
  của búa       1800     1800     1800    1800   1800   2300     3200    4500    4500     4500   1800    2800
chèn, sec−1
                                                                                                         Rung
 Kiểu chèn                                        Rung nén ngang                                         nén
                                                                                                          dọc
                                                                                                         Trục
                                                                                                         lệch
 Cơ cấu tạo                                                                                              tâm,
                      Trục lệch tâm truyền động cơ học                         Rung điện
rung của búa                                                                                              tr.
                                                                                                         động
                                                                                                         điện
                                                                                                 Truyề
                                                                                                           Xi
Cơ cấu quay                                                                                         n
                                          Trục vít truyền động                                           lanh
búa chèn ép       Xi lanh thủy lực                                      Xilanh thủy lực          động
                                                thủy lực                                                 thủy
     đá                                                                                           thủy
                                                                                                          lực
                                                                                                   lực
                                                                                                Dây
 Cơ cấu theo                                                                               Tia
              Hai dây căng cự ly          Khung thanh giằng       Tia hồng   Tia quang tử       căng
dõi nắn chỉnh                                                                             quang
                   13,67 m                   cự ly 18,0m         ngoại 19,5m cự li 20,3m        cự ly
theo trắc dọc                                                                             21,5m
                                                                                                18m
Cơ cấu theo
                                                                  Tia hồng
dõi nắn chỉnh                                                                    Tia quang tử     như    như
              Dây căng cự ly 27m Hai khung cự ly 18m             ngoại cự ly
  theo trắc                                                                      cự ly 20,3m      trên   trên
                                                                   19,5m
    bằng
  Nắn trên
                                          Máy phát quang cự      Như trên −       Như trên −      như    như
đoạn đường             Tia laze
                                              ly 1500m            34,5m             32m           trên   trên
   thẳng


276.   Máy thi công chuyên dùng        http://www.ebook.edu.vn
Chiều dài cơ
             16,94 16,94 16,94     10,6   10,6   15,24 11,58   9,45   13,7   5,588    7,2    20,0
sở máy (m)
  Tự trọng
 phần cơ sở   37     37      37    249    259     32    25     132    162    122      23      42
   máy (T)

    18.7. MÁY CHÈN ĐÁ XYD −2
    18.7.1. Giới thiệu chung và các thông số kỹ thuật chủ yếu
    1. Giới thiệu chung
     Máy chèn đá XYD−2 do Trung Quốc chế tạo là loại máy loại nhỏ dành cho việc chèn đá
balát đường sắt, chủ yếu được sử dụng trong khâu bảo dưỡng, trung tu và đại tu các tuyến
đường sắt cũ, hoặc khi xây dựng mới một đoạn tuyến.
    Do được trang bị cơ cấu bánh xe để di chuyển nên nó có thể vận hành trong quá trình thi
công mà không làm ảnh hưởng đến tiến độ chạy tầu.
    Loại máy này đã kết hợp được hai phương pháp chèn đá là vừa ép vừa gây chấn động. Bộ
chèn được nâng lên hạ xuống nhờ 1 xi lanh thủy lực và 2 cột dẫn hướng.
     Máy chèn đá XYD−2 có cơ cấu gọn nhẹ, kích thước nhỏ, trọng lượng không lớn, chất
lượng chèn đá khá cao, hiệu suất cao và dễ sử dụng. Loại máy này được trang bị các thiết bị
dự phòng như bơm dầu bằng tay và khóa an toàn. Vì vậy, hoạt động rất an toàn và đảm bảo độ
tin cậy, dễ dàng vận hành và thuận tiện trong khi bảo dưỡng, sửa chữa.

    2. Một số thông số kỹ thuật chủ yếu
    − Phạm vi áp dụng:
    − Khổ đường ray 1435 và 1000mm
    − Thể loại đường ray; 15, 18, 24, 33, 38, 43, 50, 60 kg/m.
    − Truyền động:
    + Động cơ diezel SF 180
       Công suất: 5,1 kW
       Tốc độ: 2200 v/ph
       Trọng lượng: 92 kg.
    + Có thể dùng mô tơ điện đồng bộ 3 pha:
       Công suất: 4,0; 5,0 kW
       Tốc độ: 2890 Vph
    + Hoặc dùng động cơ diezel 170F (thông gió 4 kỳ)



                                http://www.ebook.edu.vn                 Máy thi công chuyên dùng.277
       Công suất: 2,9 kW
       Tốc độ; 2600 v/ph
       Trọng lượng: 45 kg
   − Tần số rung
       67 Hz (P50, P60)
       36 Hz (đường ray hẹp)
   − Áp suất dầu thủy lực.
       P = 4 ± 0,5 Mpa (đối với ray loại P50, P60)
       P = 3 ± 0,5 Mpa (với đường ray hẹp)
   − Lực đẩy xi lanh tối đa
       14 kN (đối với ray loại P50, P60)
       8,3kN (đối với đường ray khổ hẹp)
   − Lực kẹp tối đa:
       (6,73 × 2) kN (đối với ray loại P50, P60)
       (3,67 × 2) kN (đường ray hẹp)
   − Độ sâu đầm lèn (dưới mặt tà vẹt):
       90mm (đối với ray loại P50, P60)
       70mm (đường ray hẹp)
   − Năng suất:
       240 tà vẹt/h (P50, P60)
       180−200 tà vẹt/h (đường ray hẹp)
   − Trọng lượng của thiết bị chính:
   + Dùng động cơ diezen:
       400kg (P50, P60)
       250 kg (đường ray hẹp)
   + Nếu dùng động cơ điện:
       350 kg (4 kW)
       366 kg (5,5 kW)
   − Kích thước:
   + Dùng động cơ diezen:
       1380mm × 650mm × 1435mm (với ray loại P50)



278.   Máy thi công chuyên dùng   http://www.ebook.edu.vn
       1380mm × 650mm × 1485mm (với ray loại P60)
    + Nếu dùng động cơ điện:
       1240mm × 650mm × 1380mm (với ray loại P50)
       1240mm × 650mm × 1430mm (với ray loại P60)
    − Chế độ vận hành:
    Có thể áp dụng với tuyến đường ray kép và tuyến đường ray đơn với lề rất rộng khi dùng
2 máy vận hành đồng thời.
    18.7.2. Cấu tạo, nguyên lý làm việc
    1. Cấu tạo

    Máy chèn đá XYD−2 gồm có các bộ phận chính sau:
    − 1 xi lanh thủy lực dùng để nâng hạ bộ công tác
    − 2 xi lanh thủy lực dùng để co duỗi tay chèn (1 xi lanh cho 2 tay chèn).
    − 1 bơm dầu thủy lực bằng tay (thường dùng khi có sự cố xảy ra).
    − Bộ gây rung.
    − Động cơ diezel.
    − Các van phân phối, an toàn, bộ lọc dầu, van giảm áp, ...
    − Hệ thống dây đai, puly, ... kèm theo là hệ khung có bánh xe di chuyển trên ray.
    2. Nguyên lý làm việc
     Khi làm việc, nhờ hệ thống thủy lực, các thiết bị chèn được hạ xuống dưới lớp đá của tà
vẹt, xi lanh thủy lực (1 xi lanh cho 2 tay chèn, một máy 2 xi lanh) làm cho hai bàn tay chèn ép
vào kẹp đá, đồng thời thông qua hệ thống đai làm trục lệch tâm quay sẽ truyền rung động tới
bàn chèn làm quá trình chèn đá xảy ra nhanh hơn, bảo đảm chất lượng hơn.
    Nguyên tắc làm việc của bộ công tác máy chèn đá gồm các bước sau:
    Bước 1: Hạ bàn tay chèn xuống lớp đá cần chèn.
    Bước 2: Chèn đá theo phương pháp vừa ép vừa gây rung động.
    Khi này khoảng cách giữa hai bàn tay chèn giảm tới mức nhỏ nhất cho phép.
    Bước 3: Kết thúc quá trình chèn, các bàn tay chèn được nhả ra và đạt khoảng cách tối đa.
     Bước 4: Toàn bộ thiết bị chèn được nhấc lên khởi lớp đá, máy sẽ di chuyển toàn bộ
thiết bị chèn sang tà vẹt kế tiếp để tiếp tục chèn lớp đá ở dưới bàn tay tay chèn.




                               http://www.ebook.edu.vn                 Máy thi công chuyên dùng.279
                 10


                             9


                                       8



                                                  7




                                                                    6



                                                                                 5
                                                                                     4
                                                                                          3
                                                                                              2


                                                                                                       1
                            15




                                                                                                           1380
                            11

                                  12




                                                 13

                                                       14




                                                                                              7
                                                                                              13

                                                                                                      16



                                                                 1435



                         Hình 18.9. Cấu tạo chung của máy chèn đá XYD.2
        1. Khung trên; 2. Bơm tay; 3. Dây đai; 4. Ống dẫn dầu; 5. Van phân phối; 6. Cần điều khiển;
7. Giảm chấn; 8. Bộ rung động; 9. Khung dưới; 10. Bàn tay chèn; 11. Bánh xe; 12. Chốt lắp kẹp ray; 13. Cột dẫn
             hướng; 14. Xi lanh ngang; 15. Thanh giằng; 16. Động cơ điezel; 17. Xi lanh đứng.




280.   Máy thi công chuyên dùng        http://www.ebook.edu.vn
                                                                                       6
       Thông số chính:                                           5
       − Áp lực vận hành của dầu         thuỷ
lực
                P = 3,5 kG/cm2
       − Lực đẩy của xi lanh nâng hạ bộ công                                                       4
tác:
                Pđ = 8,3 kN = 8300 N
       − Vận tốc của xi lanh nâng hạ bộ công                             7                 3
tác:
                V1 = 0,21 (m/s)                                                       2
                                                        8                                      1
    − Lực đẩy của xi lanh co duỗi bàn tay
chèn:
                Pn = 3,67 kN = 3670, N
                                                     Hình 18.10. Sơ đồ thủy lực của máy
    − Vận tốc của xi lanh co duỗi bàn tay
                                                             chèn đá XYD−2.
chèn.
                                                       1. Thùng dầu; 2. Bộ lọc dầu; 3. Đường dẫn;
                V2 = 0,38 (m/s)                    4. Van phân phối; 5. Xi lanh nâng hạ bộ công tác;
                                                6. Xi lanh co duỗi bàn tay chèn; 7. Van an toàn; 8. Bơm
                                                                        thủy lực.




                           −
       18.8. MÁY CHÈN ĐÁ 08−8 GS
       18.8.1. Thông số cơ bản và cấu tạo chung của máy
       − Động cơ: diezel 190 kW ở n = 2300 v/phút.
    − Truyền động thủy lực, điều khiển thủy lực − điện tử ở 2 chế độ tự động và bán tự động,
có hệ thống máy tính chuyên dụng.


                                  http://www.ebook.edu.vn                    Máy thi công chuyên dùng.281
     − Đa chức năng vừa nâng ray, vừa rung chèn, vừa hiệu chỉnh cao độ và tim đường. Có thể
thực hiện độc lập hoặc đồng thời 1 trong 3 hoặc cả 3 chức năng trên; việc nâng ray và chèn có
thể làm 1 hoặc cả 2 ray. Bộ chèn có thể dịch chuyển ngang so với trục dọc của máy. Đây là máy
thuộc loại hiện đại do Cộng hòa Áo chế tạo.
    − Tổng trọng lượng máy: 26.300 kg, − Chiều dài Lo/L = 7000/11000mm.

                                                4         7           8        11
          1
                                       2
                                               3

                                   21




                                  19                                      15
                                                                 7000     14


                                                              11000


                       Hình 18.11. Cấu tạo chung của máy chèn đá 08−8GS
                       1. Cabin đầu máy; 2. Buồng động lực; 3. Khung chính của máy;
             4. Xi lanh nâng hạ bộ kẹp − nâng ray; 5. Xi lanh rung hiệu chỉnh ray; 6. Bộ kẹp ray;
 7. Khung bộ kiểm tra giữa xe; 8. Xi lanh nâng hạ; 9. Bộ kiểm tra giữa xe; 10. Khung bộ rung chèn; 11. Cặp xi
lanh ngang; 12. Bộ tạo rung; 13. Xi lanh nâng hạ bộ chèn; 14. Xi lanh tạo ép bàn chèn; 15. Tay chèn; 16. Cabin
                       điều khiển;17. Bộ kiểm tra cuối xe; 18. Bộ kiểm tra phía đầu xe;
               19. Bộ di chuyển; 20. Bộ phanh; 21. Các thiết bị điều khiển phụ trợ ngoài cabin.




    18.8.2. Cấu tạo cơ bản của một số hệ thống công tác chính
    a) Bộ công tác chèn đá
    − Nguyên lý làm việc: tương tự như máy SPM−02 của Liên Xô cũ, cũng qua 4 bước (hạ
bộ chèn ở trạng thái mở, ép kết hợp rung, tách bàn chèn, nâng bộ chèn lên). Điểm khác chủ
yếu ở bộ máy này là:
    1. Truyền động hoàn toàn bằng thủy lực.
    2. Vi chỉnh được khoảng cách 2 bàn chèn trên cùng 1 giá.
    3. Hai bộ khung chèn có thể làm việc với khoảng cách khác nhau tùy theo khổ rộng
đường ray nhờ cặp xi lanh 11.

              10

282.   Máy thi công chuyên dùng            http://www.ebook.edu.vn
                                                      Hình 18.12. Cấu tạo bộ công tác chèn
                                              13      đá 10, 11, 12, 13,14, 15. Xem chú thích
     Tn1
                                                      ở hình 8.11.
                                              12
       Tn1
                                                      Tn1 − Trụ trượt ngang phía trên.
         X1
                                              Tn2     Tn2 − Trụ trượt ngang phía dưới.
           M
                                                      X1 − Xi lanh vi chỉnh hành trình.
                                                      M − Mỏ hạn chế hành trình.
         X2                                   14      X2 − Xi lanh điều chỉnh ngang bàn chèn.
         Tđ                                           Tđ − Trụ dẫn hướng dọc (đứng)
                                         15



     − Đặc điểm: Xi lanh nâng hạ 13 có tốc độ chuyển động của píttông rất lớn nhờ bố trí hệ
thống bơm thủy lực và ống dẫn thủy lực có lưu lượng lớn. Điều đó giúp cho việc nâng hạ bộ
chèn rất nhanh chỉ khoảng 0,5 − 1s. Bộ khung chèn trượt trên 2 trụ tròn dẫn hướng Tđ gắn
theo phương đứng trên khung 10 khi xi lanh 13 làm việc.
    Để trượt ngang bộ chèn: Có 2 xi lanh ngang gắn với 2 giá trượt 11 để co − đẩy 1 trong 2
khung 10, trên mỗi khung 10 đỡ 1 bộ chèn.
    Xi lanh X1 khi co − duỗi sẽ điều khiển mỏ hạn chế hành trình M để xi lanh 14 tạo ra 1
hành trình theo yêu cầu, từ đó sẽ tạo ra khoảng cách thích hợp giữa 2 bàn chèn gắn trên tay
chèn 15.
    Bàn chèn có thể chuyển dịch dọc tà vẹt (vuông góc với đường ray) với 1 hành trình tới 10
cm nhờ xi lanh X2.
    b) Bộ kẹp − nâng cầu ray và hiệu chỉnh ray.
     − Nhiệm vụ của bộ máy này là kẹp − nâng cầu ray lên cao tối đa 200 mm để giúp cho
quá trình chèn đá sau đó có hiệu quả cao hơn, đồng thời phải tạo ra sự dao động ngang theo
kiểu rung tự do (xem hình 8.13) để so sánh tín hiệu với bộ kiểm tra (xem mục c ở dưới) khi
đoạn cầu ray thuộc 3 vị trí kiểm tra KT1, KT2, KT3 đã thỏa mãn độ thẳng trục tâm theo yêu
cầu (xem hình 8.14) thì quá trình "rung" dừng lại. Bộ kẹp 6 và xi lanh nâng 4 sẽ dừng làm
việc khi máy di chuyển tới vị trí tiếp theo để bộ chèn thực hiện rung chèn đá ở tà vẹt tiếp sau
đó.




                               http://www.ebook.edu.vn                  Máy thi công chuyên dùng.283
                                                   3

                                               4               Hình 18.13. Cấu tạo bộ nâng ray
                      5
                                                               3, 4, 5, 6 − xem hình 18.11.

                 8-08                          k                     K − Khung đỡ,

                                              Xk                     XK − Xi lanh kẹp;
                                                                     C − Chốt treo khung.
                  c
                                               6




                                                   3

                                                   7
                                  3                8
                                                                            3


                                                              d©y c¸p
                               KT1           KT2              thÐp φ 4    KT3




                          18                             9                      17




                                      Hình 18.14. Bộ kiểm tra tim đường ray

    c) Bộ kiểm tra tim đường ray (hình 18.14)

     Bộ này gồm 3 khối KT1, KT2, KT3 đặt ở đầu, giữa và cuối xe, khoảng cách KT1 và KT3
xấp xỉ 11000 mm. Khi máy di chuyển không làm việc chúng được nâng lên, khi làm việc,
chúng được hạ xuống. Mỗi bộ KT có rất nhiều thiết bị thủy lực, đo, cảm biến − so sánh để
đưa tín hiệu về bộ xử lý từ đó có lệnh cho xi lanh 5 làm việc theo 1 chương trình tính trước.


                                                                   −
    18.8.3. Sơ đồ khối chung hệ thống động lực và truyền lực của 08−8GS


284.   Máy thi công chuyên dùng          http://www.ebook.edu.vn
                                                          1

                                                                   21
                                                                                                      19
                                                          2



                                                          3
                                                                                     Hướng                 di
        9                                                                            chuyển

                                                          4




                                                          5
                                     7
                   8                                      6




              10                                     11



                            12                                12
                                                                   16                            18




                         13                         14
                   15



            Hình 18.15. Sơ đồ khối hệ động lực và truyền lực của máy chèn đá 08−8GS
1. Bộ làm mát động cơ bằng nước; 2. Động cơ dizel TYP: BF6M 1013 CP hãng Deutz; 3. Hộp chia công suất; 4.
Bơm thủy lực dẫn động bộ di chuyển toàn máy; 5. Bộ lọc dầu; 6. Bình dầu thủy lực;
7. Bơm thủy lực dẫn động 2 bộ rung chèn; 8. Bơm thủy lực dẫn động 2 bộ quạt gió làm mát; 9. Bộ khống chế tự
động thông số của bơm; 10. Bộ rung chèn bên trái; 11. Bộ rung chèn bên phải; 12. Mô tơ thủy lực dẫn động quạt
gió (2 mô tơ); 13. Hai quạt gió làm mát; 14. Thiết bị làm mát dầu thủy lực; 15. Bộ lọc dầu hồi; 16. Bánh xe trục
sau; 17, 20. Mô tơ thủy lực bộ di chuyển; 18, 19. Hộp giảm tốc cuối; 21. Bộ bánh xe trục trước.
     18.9. TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT MÁY CHÈN ĐÁ CHU KỲ
     18.9.1. Quan điểm tính toán


                                    http://www.ebook.edu.vn                         Máy thi công chuyên dùng.285
     Tuy có nhiều hãng ở nhiều nước chế tạo máy chèn đá, song, đường lối tính toán là tương
tự nhau và phương pháp tính của Tiến sĩ I. P. Sureisikov được trình bày dưới đây được coi là
chung nhất.
    Công suất cần thiết của động cơ:
                                                    m
                                  N1 N2 N3                Ni
                           N=       +  +
                                  η1 η2 η 3
                                            +      ∑      ηi
                                                             [ml]                (18.1)
                                                   i =0

    Trong đó:
      N1 − là công suất ở hành trình không tải dùng cho cơ cấu rung;
      η1 − hiệu suất truyền động của bộ truyền từ động cơ đến trục lệch tâm;
      N2 − công suất thành phần hữu ích cho cơ cấu rung khi rung ép lớp đá balát;
      η2 − hiệu suất truyền động từ động cơ đến cơ cấu rung và bàn tay chèn;
      N3 − phần công suất hữu ích cần cho cơ cấu ép bộ tay chèn;
      η3 − hiệu suất truyền động từ động cơ qua cơ cấu ép đến tay chèn;
      Ni − công suất định mức cần thiết cho các tổ thiết bị khác (bơm thủy lực,
           máy nén khí...);
      ηi − hiệu suất truyền động từ động cơ đến các thiết bị khác;
      m − số lượng các thiết bị cần thiết khác trên máy.
     Khi di chuyển máy chèn với tốc độ làm việc từ tà vẹt này sang tà vẹt tiếp theo: máy chèn
cần chi phí công suất N", nhưng lúc này, vì N2 = N3 = 0, chỉ có thiết bị phụ trợ khác làm việc,
nên:
                                         m
                                  N1            Ni Nv
                           N' =
                                  η1
                                     +   ∑        +
                                                ηi η v
                                                              [ml]                        (18.2)
                                         i =0

     Trong đó:
           Nv − là công suất hữu ích cần cho việc di chuyển máy trong thời gian làm việc;
           ηv − hiệu suất truyền động cho cơ cấu di chuyển máy.
    Còn khi máy tự di chuyển trên tuyến với tốc độ lữ hành (không làm việc) thì việc xác
định công suất yêu cầu sẽ tính theo phương pháp tính toán sức kéo toa tàu.

    18.9.2. Tính công suất N1 ở hành trình không tải dùng cho cơ cấu rung
     Kết quả phân tích quá trình hoạt động của cơ cấu rung và đặc điểm hệ truyền động cho
cơ cấu này − đi đến công thức:
                        μ.ω ⎡ 2d1.i1.l1 ⎛     2       ⎞ d2i2 ⎛    2 ⎞⎤
                        75 ⎢ l2         ⎜ Q1 + Q2 + Q3⎟ + 2 ⎜ Q1 + Q2⎟⎥
                 N1 =
                            ⎣           ⎝     π       ⎠      ⎝    π ⎠⎦
                                                            i =k
                      ω ⎛ μ.Gd1i1 2      ⎞    ω
                  +
                      75 ⎜ 2
                         ⎝
                                 + e.R.i2⎟ +
                                  π      ⎠   150            ∑      μi.di.ϕi.Qi   (18.3)
                                                            i =1

     Trong đó:

                 μ1 = 0,004 − hệ số ma sát quy đổi của các ổ đỡ trục gây rung;

286.   Máy thi công chuyên dùng     http://www.ebook.edu.vn
                                                          ⎛ 1⎞
              ω − vận tốc góc quay trục lệch tâm trong 1s ⎜ s ⎟ ;
                                                          ⎝ ⎠
              d1, d2 − đường kính trục lệch tâm ở vị trí lắp ổ đỡ chính và ổ đỡ bộ gây          rung
       (m);

              i1, i2 − số lượng các trục lệch tâm và các ổ đỡ trên máy;

              l1, l2 − khoảng cách giữa các tâm trục ổ đỡ liên kết hai thanh truyền (2 bên) và
              ổ đỡ chính của trục lệch tâm;

              μ1 − hệ số ma sát ở các khớp bản lề thứ i;

              di − đường kính của các chốt bản lề thứ i (m);

              Qi − giá trị biên của lực quán tính ở khớp bản lề thứ i (kG);

              ϕi − giá trị biên của góc quay của các khâu ở khớp bản lề i (rad);

              k − số các khớp bản lề;

             G − khối lượng trục lệch tâm cùng với bánh đà và các thanh quy dẫn                 của
       khớp bản lề (KG);

              e − độ lệch tâm của trục (m);

              R − lực ma sát quy đổi đối với chốt các thanh truyền, tạo ra bởi trọng
              lượng các phần tử của cơ cấu dao động bởi bánh lệch tâm.

                                   −
    18.10. MÁY CHÈN ĐÁ LIÊN TỤC VPO−3000

    18.10.1. Nguyên tắc làm việc
     Điểm khác biệt về nguyên tắc của máy chèn liên tục với máy chèn chu kỳ là đá dưới mỗi
tà vẹt được chèn không phải từ 2 phía bên cạnh nó mà là từ phía 2 đầu tà vẹt. Nguyên tắc chèn
này ứng dụng trong việc sáng tạo các máy nghiệp vụ đường sắt (nắn chỉnh, chèn, hoàn thiện)
của Nga có năng suất cao gấp vài lần của các máy hoạt động chu kỳ, kể cả các máy chu kỳ do
các nước tư bản chế tạo.

    Phổ biến nhất là máy VPO−3000 có năng suất 2000m/giờ.

                                      −
    18.10.2. Cấu tạo chung của máy VPO−3000
    Hình 18.18 mô tả cấu tạo chung của máy VPO 3000.




                              http://www.ebook.edu.vn                     Máy thi công chuyên dùng.287
               Hình 18.18. Máy chỉnh, chèn và hoàn thiện đường sắt VPO 3000.
         1. Dầm dọc; 2,8. Giá chuyển; 3. Bộ định lượng đá; 4. Chổi quét ray; 5. Bàn chèn rung chính;
       6. Cơ cấu dịch ngang bàn chèn; 7. Lưỡi san gạt; 9. Hạn vị lò xo; 10. Đầm mái dốc; 11. Chổi quét
           tà vẹt; 12, 15. Cabin; 13. Cơ cấu nâng cầu ray bằng điện từ; 14. Cơ cấu nâng bàn chèn.


     Cơ cấu công tác chính của máy VPO−3000 là hai bàn chèn đá (5) để chèn đá giữa 2 tà
vẹt và đá dưới tà vẹt. Bàn rung có hình dáng cái nêm, trong ruột là bộ rung định hướng vào
ngang đường với lực rung 200 kN và tần số rung 1470 lần/phút.
     Ở trạng thái làm việc, hai bàn rung nằm 2 bên tầng balat, 2 mũi nêm rung nằm nghiêng
dọc trục đường, quay sâu vào trong khỏi đầu tà vẹt 150 − 170 mm. Nhờ vậy tầng ba lát sẽ
được lèn đều, đặc biệt là lớp dưới ray. Truyền động cho bộ rung là trục các đăng quay từ động
cơ điện công suất 40 kW/chiếc.
     Bàn đầm chèn đá gá trên đầm dọc máy có cơ cấu nâng hạ và quay bằng trục vít chạy
điện. Ở những đoạn đường cong, trục dọc của máy xê dịch khỏi trục tim đường về phía trọng
tâm cong, kể cả ở những đoạn cong chuyển tiếp. Cho nên, bàn chèn rung phải rê ngang để sao
cho trên mặt đường, mũi rung đều vươn vào trong tà vẹt một cự ly không đổi trên suốt chiều
dài đoạn chèn. Rê ngang bằng cách quay trục vít và được điều khiển tự động.
     Chổi quét tà vẹt trên bàn chèn được giữ bằng cơ cấu nâng điện từ cùng kiểu như của máy
ELB−3. Con lăn nắn ray được trang bị thêm khối điện từ, cơ cấu nâng cũng được trang bị
thêm bộ kích đẩy ray. Trên máy còn trang bị quả lắc thăng bằng tự động của đường trên bàn
chèn ở những đoạn đường thẳng và độ chênh cao trên đoạn cong; lưỡi san (7) để gạt tạo độ
dốc của nền balát, bàn đầm rung mái dốc (10) ở 2 đầu tà vẹt; đầm toàn khối ba lát; chổi quét
đá vãi trên tà vẹt kiểu trống quay; phễu bổ xung balát (3) và vét rãnh giữa hai đường (đường
đôi), tạo thuận lợi chạy máy.
     Tất cả truyền động điện cho các cơ cấu công tác và điều khiển đều lấy nguồn từ trạm
phát Y−14 công suất 230 kW đặt ở cabin phía trước. Cabin phía sau thực hiện việc điều khiển
các cơ cấu đầm ba lát dưới tà vẹt và nắn đường theo trắc dọc. Máy này không thể tự chạy,
phải dùng đầu máy đẩy.
    Đặc tính kỹ thuật máy VPO−3000


288.   Máy thi công chuyên dùng    http://www.ebook.edu.vn
    − Chiều dài giữa trục bánh (m)                           27,87
    − Tốc độ làm việc (km/h)                                 đến 3,0
    − Thời gian triển khai cho máy hoạt động (phút)          10−15
    − Thời gian thu dọn cho máy lữ hành (phút)               8−10
    − Tốc độ lữ hành (km/h)                                  50

     18.10.3. Phương pháp chỉnh đường theo hệ ba điểm trên máy VPO−3000−
     Trên máy VPO 3000
dùng cách chỉnh đường
trong trắc dọc theo hệ 3
điểm. Dây cung của hệ
này chính là dầm dọc (1)
−(hình 18.16). Các điểm
biên là ở 2 giá chuyển (2)
và (8). Goòng đo chính là
cơ cấu thi hành của hệ
này; cụ thể là cơ cấu nâng
chạy điện của sợi ray bên
phải dùng ở các đoạn
                                Hình 18.19. Hệ đo điều khiển căn chỉnh
đường thẳng, còn ở các
                                                        đường
đoạn cong là cơ cấu nâng
chạy điện trên sợi dây          3 điểm trong trắc dọc của máy VPO−3000
ngoài (trái). Trên hình
18.19 thấy rõ là nếu máy nâng phải đặt ray vào đường trung bình (nét gạch đứt) thì các chỗ lồi
phải nén thụt xuống, nhưng điều đó là không thể, nên phải chỉnh đường lên cao thêm một
đoạn hmin = 4 − 5cm.
     Trên máy VPO 3000 còn có hệ thống điều khiển chỉnh đường theo cao độ bằng, cấu trúc
của hệ này gồm có một hệ thống cơ học gồm các trục − puly − cáp, quả căng dây, con lăn
đo, các sensơ thu tín hiệu và đo chiều dài đường, 2 bộ nam châm điện trượt trên mặt hai ray
và các công tác điện.

    18.11. MÁY CHỈNH ĐƯỜNG CHUYÊN DỤNG

    Máy chỉnh đường chuyên dụng được hiểu là các máy chỉ dùng để kích nắn đường trong
mặt bằng mà không kiêm làm các việc khác như các máy chỉnh ray − chèn đá.
    18.11.1. Máy chỉnh đường kiểu Balosenko
     Máy chỉnh đường kiểu Balosenko (Hình 18.21) là một toa dài 32 m, trên toa có thiết bị
động lực, bàn điều khiển và phòng nghỉ cho kíp thợ. Dưới toa lắp cơ cấu kích nắn ray thủy
lực, máy đo võng thực hiện và kiểm tra. Chiều dài L của máy đo võng của khoang thực hiện
là 28,5m, của khoang kiểm tra LK = 10m. Đo võng ray và truyền động trung tâm thực hiện
trên bàn điều khiển như đối với cơ cấu kích nắn kiểu MIIT với các cặp cảm biến (sensơ). Điều


                               http://www.ebook.edu.vn                 Máy thi công chuyên dùng.289
khiển nắn chỉnh của máy như với các kiểu máy định hình ba lát chạy điện có thiết bị kích nắn
theo phương pháp là phẳng với hệ 3 điểm và đẩy dịch đường vào trục thiết kế theo chương
trình soạn thảo trên cơ sở đo trước độ võng (ngang) của đoạn thẳng cũng như đoạn cong
(vòng, cua) và xác định bằng tính toán độ dịch thiết kế ở tất cả các điểm cách đều 7,5m trên
đường.




                                                            CD2


                                   CD1
                   CD3
                    CD3




                                                        CP1



                    Hình 18.20. Máy chỉnh đường chuyên dụng kiểu Balosenko
MK − con lăn đỡ; 1, 2, 5, 7. Goòng biên máy đo võng (ngang); 3, 4,6. Goòng đo võng, 8, 10, 11. Dây căng máy
kiểm tra võng (máy đo võng thực hiện theo chương trình cho trước) theo tính toán;
9, 13. Cơ cấu kích chỉnh; 12. Ống, 14, 18. Senso thu nhận kiểm tra võng và tự ghi; 15. Bàn chạy băng giấy ghi;
16, 17. Hộp theo dõi và chương trình; 19. Trục kéo băng ghi; 20. Hộp số tỷ lệ;
21. Đĩa cày; 22. Trục cán lèn, CD1, CD2, CD3 − sensơ cảm biến thực hiện h, hp và hk võng uốn ngang P −
chuyển mạch, CP1 − Sensơ thu nhận tín hiệu.
     Nắn chỉnh theo phương pháp là phẳng theo hệ 3 điểm thực hiện nhờ máy đo võng thông
qua dây căng giữa goòng biên T1 và T5. Đo võng thực hiện ở cơ cấu 9 bằng goòng đo T4.
Goòng T4 làm nhiệm vụ goòng biên cùng T7 của của máy kiểm tra võng nhờ dây căng giữa
chúng. Goòng 7 được nhấc lên theo mũi tên hướng lên trên khi máy di chuyển. Đo võng kiểm
tra nhờ goòng đo T6. Goòng T4 và T2 cũng căng dây giữa chúng làm nhiệm vụ goòng biên để
đo võng. Nhờ máy đo võng này có thể đưa đường ray vào trục đường thiết kế theo chương
trình, soạn thảo trên cơ sở đo trước độ võng đường ray trên đường cong và đường thẳng, xác


290.    Máy thi công chuyên dùng     http://www.ebook.edu.vn
định bằng tính toán độ dịch chuyển thiết kế. Đo võng của máy này thực hiện nhờ goòng đo
T3. Goòng T2 và T3 đưa vào hoạt động chỉ khi đo võng nắn chỉnh đường vào vị trí trục thiết
kế. Tất cả các trường hợp khác T2 và T3 có vị trí lữ hành.

    18.11.2. Máy chỉnh đường chuyên dụng kiểu P.2000
     Máy P.2000 là một toa tự hành 4 trục moóc với một goòng 2 trục (hình 18.22). Máy được
trang bị hệ nắn chỉnh 4 điểm và máy đo võng kiểm tra cùng kiểu như của máy V.P.R−1200 và
VPRC−500. Máy được nắn chỉnh bằng cách là phẳng theo hệ 4 điểm cũng như đưa đường vào
trục thiết kế theo điểm đánh mốc hoặc theo tia laze. Công việc duy tu bảo dưỡng nặng nhọc
nhất là khi chỉnh đường sắt không mối nối (hàn liền).




                        Hình 18.21. Máy chỉnh đường kiểu P.2000
1−3−4−9−16. Goòng cơ cấu kiểm tra và đo đạc; 2. Toa goòng moóc; 5−15. Giá chuyển bị động
và chủ động; 6. Cabin điều khiển; 7. Đầm balat; 8. Dầm; 10. Cơ cấu kích nắn; 11. Thùng dầu;
12. Truyền động; 13. Vách che; 14. Buồng máy; 17, 19. Dây căng đo thực hiện và đo kiểm tra;
18. Cảm biến đường chạy.




                                      CHƯƠNG 19



                             http://www.ebook.edu.vn                Máy thi công chuyên dùng.291
                                  MÁY GIA CÔNG ĐƯỜNG SẮT


    19.1. CÔNG DỤNG VÀ PHÂN LOẠI MÁY GIA CÔNG ĐƯỜNG SẮT
    19.1.1. Công dụng
     Máy gia công đường sắt là các máy chuyên dùng, có nhiệm vụ kích − nâng và hiệu chỉnh
cầu ray, định lượng và san gạt lớp đá balat, tạo độ bằng phẳng của lớp đá giữa lòng đường sắt,
gạt đá trên các taluy đường. Các công việc này có thể tiến hành đồng thời hoặc độc lập ngay
trong quá trình máy di chuyển. Với công dụng như trên, chúng còn được gọi là các máy tu
chỉnh − hoàn thiện đường sắt.

    19.1.2. Phân loại
    − Theo hình thức kết cấu: loại 2 khung máy và loại 1 khung có dàn công son.
    − Theo dạng truyền động, có các loại: cơ học, điện, cơ điện và thủy lực.
    Các máy truyền thống của Liên Xô (cũ) như: B3, KB2 là loại có 1 khung mang dàn công
son được dùng có hiệu quả cao khi xây dựng các tuyến đường mới.
     Các máy ELB−1, ELB−3, ELB−3M thuộc dạng truyền động điện, loại 2 khung có kích
thước và trọng lượng lớn hơn các máy B3, KB2, chúng được dùng chủ yếu cho việc trung −
đại tu các tuyến đường sắt đã được khai thác. Ba loại máy có kí hiệu nghiệm ELB chỉ khác
nhau về cấu trúc của các cơ cấu riêng biệt và độ vững chắc của tổng thành: loại ELB−3 và
ELB−3M khoẻ hơn loại ELB−1.
     Các nước có truyền thống chế tạo máy thi công đường sắt ở Tây Âu cũng chế tạo một số
loại máy có chức năng tương tự như các máy của Liên Xô (cũ) nhưng có kích thước gọn hơn,
có dạng truyền động thủy lực vì chúng ra đời sau các máy ELB tới 30−40 năm.
    Ta hãy xét máy ELB−1 và ELB−3M là các máy có kết cấu điển hình, có các chức năng
làm việc với các nội dung tính toán cần thiết.
    19.2. MÁY ĐỊNH HÌNH BALÁT ELB −1
    19.2.1. Cấu tạo chung
     Máy ELB−1 gồm 2 tổng thành (hình 19.1), tổng thành No1 có một giá chuyển hướng,
tổng thành No2 có hai giá chuyển (bộ bánh xe di chuyển) − chúng nối với nhau bằng khớp nối
đặc biệt 5 cho phép quay theo hai chiều ngang và dọc. Kết cấu này tạo ra độ thông thoáng
gầm máy dài đến 28m (giữa giá chuyển 1 và 2), do đó cho phép nâng cả một cầu ray loại dài
25m lên cao đến 350mm và xê dịch ngang đến 250mm mà không làm ray bị cong quá mức.
Bộ công tác (nâng) của máy ELB−1 gồm có: cơ cấu nâng, cơ cấu xà ngang, cơ cấu lệch mức
giữa 2 ray và cơ cấu san đá.
    19.2.2. Cơ cấu nâng




292.   Máy thi công chuyên dùng    http://www.ebook.edu.vn
     Cơ cấu nâng của ELB−1 được trình bày trên hình 19.2, gồm có động cơ 8, giảm tốc 7 và
trục vít 9 nối với đòn ngang 10 và khung chữ nhật 6, kết thúc bằng xà ngang 1. Dưới xà ngang
1 nối khớp với hai đòn gánh 17 để treo hai khối nam châm điện 16.

                                   T− TN02




    G.C N03            1       2                            3
          4                G C N0 2        5

                                       T− TN01




     6            7       8            9            10                                                11
    12           G C N0 1
                           Hình 19.1. Máy định hình ba lát chạy điện ELB−1
1. Buồng sinh hoạt; 2. Chổi quét ray; 3. Phễu định lượng (ba lát); 4. Tổng thành số No2; 5. Khớp nối; 6. Buồng
điều khiển; 7. Chổi quét tà vẹt; 8. Móc bảo hiểm; 9. Bộ san đá; 10. Bộ nâng cầu ray; 11. Tổng thành số No1; 12.
Máy phát điện; T.T. Tổng thành, G.C. Giá chuyển.




                                    http://www.ebook.edu.vn                        Máy thi công chuyên dùng.293
                  Hình 19.2. Cơ cấu nâng và xà ngang cầu ray của máy ELB−1


    Cầu ray do khối nam châm hút chặt sẽ được hệ thống động cơ − giảm tốc và trục vít quay
nâng lên đến cao độ cần thiết. Hệ liên kết khớp của các phần tử vừa nêu trên cho phép không
những nâng hạ mà còn xê dịch ngang dọc, đặt lệch ray và tự do lựa chọn vị trí bốc cầu ray tùy
ý khi theo tác.
     Cuộn dây của nam châm điện dùng dòng một chiều điện áp 220V giữa cuộn 1 và 2, 4 và
5 có con lăn (15) tựa lên đỉnh ray làm cho giữa đỉnh ray và khối nam châm có độ hở 1−2mm,
nhờ đó mà nam châm dễ dàng xê dịch dọc ray và tránh gây mòn các cực hút của chúng.
    19.2.3. Cơ cấu xà ngang cầu ray và đặt lệch ray
     Cơ cấu xà ngang cầu ray được mô tả trên hình 19−2 gồm có: động cơ (3), giảm tốc (2),
trục vít (14) khống chế khung (6) và có thể kéo lệch 6 sang bên này hay bên kia, làm cả khối
nam châm và cầu ray bị xà ngang theo (đẩy ngang).
     Cơ cấu đặt lệch ray gồm động cơ (4), giảm tốc (5), trục vít (13) và đòn bẩy (11) có một
đầu gắn cứng với đòn ngang (10). Đòn bẩy (10) xẻ rãnh dọc phía dưới gắn ổ trượt (12) khớp
với trục vít (13). Khi trục vít quay sẽ đẩy (11) lệch sang bên làm (10) quay một góc nào đó
kéo theo khung chữ nhật đánh lệch xà ngang (1). Sơ đồ đặt lệch ray thể hiện trên hình 19. 3.




294.   Máy thi công chuyên dùng   http://www.ebook.edu.vn
           a)              b)                     c)                        d)
           Hình 19.3. Sơ đồ nâng, xà ngang và đặt lệch cầu ray của máy ELB−1
                 a) Trước khi nâng; b) Nâng; c) Xà ngang; d) Đặt lệch ray;
                          1, 2, 3. Cơ cấu nâng, xà ngang và đặt lệch ray.

    19.2.4. Cơ cấu san phẳng ba lát (hình 19−4)
     Ba lát dưới tà vẹt được san phẳng bằng ba thanh tròn số 12 lắp vào khung bản số 7,
khung này dúi xuống đến mức 100 mm dưới đáy tà vẹt. Thanh 12 cài vào khung bản qua cọc
11, có thể nâng hạ bằng cách quay tay, qua trụ 10 có rãnh xoắn. Thanh tròn 12 là các đoạn
thép đường kính 12 − 16mm. Khung bản số 7 trượt được theo gờ 6 bằng động cơ 1 qua giảm
tốc 4 và vít 5.




                                                    A
                                       B




                   Hình 19.4. Cơ cấu san phẳng ba lát của máy ELB−1.
    Động cơ truyền đến giảm tốc qua khớp nối 3 và trục 2 ở chỗ nối vít 5 với khung 7 có lò
xo 9. Nếu lực đẩy của vít quá giới hạn tối đa 16 kN, lò so sẽ co lại 22 mm; khi đó công tắc
hạn vị 8 cắt điện nguồn vào động cơ 1. Điều này bảo vệ cho cơ cấu nâng nó khỏi bị gãy.



                                http://www.ebook.edu.vn                      Máy thi công chuyên dùng.295
     − Việc điều khiển tất cả các cơ cấu kể trên của các bộ máy đều được tiến hành từ buồng
điều khiển trung tâm số 6 (trên hình 19.1).
     Nguồn điện cấp cho các động cơ của các cơ cấu, đồng hồ chỉ thị, nam châm hút là máy
phát điện 100 kW dòng xoay chiều 380V.
     Máy ELB−1 di chuyển nhờ đầu máy đẩy khác.

                                     −
     19.3. MÁY GIA CÔNG ĐƯỜNG SẮT ELB−3M
     19.3.1. Sơ đồ cấu tạo chung

                 1    2            3      4      5                 6                         7    8




                             Hình 19.5. Máy gia công đường sắt ELB−3.M
1.Buồng máy, bao gồm cả thiết bị điện; 2. Dàn dẫn hướng; 3, 6. Bộ di chuyển; 4. Tấm gạt ray, có thiết bị định
lượng; 5. Bảng điều khiển thiết bị định lượng; 7. Khớp nối giữa dàn; 8. Dàn làm việc; 9. Bàn cào; 10. Buồng
điều khiển trung tâm; 11. Hệ thống nam châm điện; 12. Khung có thanh san; 13. Dao cào; 14. Cụm di chuyển có
cơ cấu hãm; 15. Phanh tay; 16. Buồng nghỉ.


     19.3.2. Đặc tính kỹ thuật
     − Tổng chiều dài của máy:                                      50470 mm
     − Tổng trọng lượng toàn bộ:                                    114,0 tấn.
     − Tốc độ khi làm việc:                                         3−5/5−10 km/h.
     − Tốc độ di chuyển trên đường ray:                             ≤ 50 km/h.
     − Lực nâng cầu ray của thiết bị điện từ:                       44,0 tấn.
     − Số lượng khung máy:                                          02
     − Chiều cao nâng cầu ray:                                      ≤ 350 mm
     − Độ dịch chuyển ngang hiệu chỉnh ray:                         ≤ ± 250mm
     − Hiệu chỉnh độ lệch ray theo mọi phương:                      200mm
     − Cơ cấu định lượng đá:
     Độ nâng cao nhất của cửa:                                      500mm
     Độ hạ sâu nhất của cửa:                                        950mm
     − Công suất động cơ điện một số bộ máy
     Bộ chổi quét mặt ray:                                          0,6 kW


296.    Máy thi công chuyên dùng       http://www.ebook.edu.vn
    Bộ dẫn động nâng cửa định lượng:                      1,5kW
    Bộ quay khung cửa định lượng:                         1,7kW
    Cơ cấu gạt trên cầu ray:                              2,8 kW
    Cơ cấu nâng ray:                                      7,8 kW
    − Truyền động chính: Điện, từ tổ máy diezel − máy phát.

    19.3.3. Sơ đồ kết cấu, sơ đồ hình học kết cấu khung của máy (khi
làm việc)
    − Sơ đồ kết cấu hệ khung của máy ELB-3 M là dạng tổ hợp 1 dầm gác trên 1 dầm nút
thừa hai gối, liên kết qua khớp cầu, để có thể xoay trong mặt phẳng ngang. Trên mặt phẳng
đứng, có sơ đồ kết cấu như sau:



         Khung chính                        Khung phụ



                                                                            Hướng di
                                                                            chuyển
                                                                        1
                                       R


                    Hình 19.6. Sơ đồ hình học của khung máy trên mặt bằng:

     Nếu sơ đồ này không thỏa mãn các tương quan − kích thước chiều dài và vị rí gối xoay
(trên giá chuyển hướng) − với bán kính cong R(min) của đường sắt thì máy không thể làm việc
được khi đi vào đường cong. Trên hình 19.6:
    320 là trục của khung chính (làm việc);
    01 là trục khung dẫn hướng;
    32A1 là trục cong của đường sắt.
     Khung chính và khung dẫn hướng nối với nhau bằng khớp cầu O, khung được đặt trên 3
trụ xoay là 3 giá chuyển hướng 3, 2, 1. Vì qua 3 điểm không thẳng hàng sẽ xác định 1 đường
cong, nên ứng với 3 điểm trên đường ray cong là 3 điểm trên máy − đó chính là 3 điểm 1, 2, 3 -
chính là trọng tâm của 3 giá chuyển hướng. Điểm thứ 4 của máy (trọng tâm của thiết bị nâng
cầu ray − ký hiệu là A) là hệ quả của 3 điểm đầu, vì vậy nó phải nằm trên trục của đường cong.
Chỉ với sơ đồ hình học như trên thì máy mới có thể dễ dàng đi vào đường cong có bán kính bất
kỳ có cả sự thay đổi độ dốc dọc hay độ lệch của đường kể cả xét cho 2 trường hợp là:
    a) Máy di chuyển từ đường thẳng vào đường cong (hình19.7a).
    b) Máy di chuyển từ đoạn cong ra đoạn thẳng (hình 19.7b).



                               http://www.ebook.edu.vn                Máy thi công chuyên dùng.297
                                                                               Sau
                                                      Hướng
                                                      chuyển
                                                               Trước
                                                      động



                                                                Sau


                                                                Trước
                 Hình 19.7. Sơ đồ hình học khung máy khi vào − ra đường cong

     19.3.4. Đặc điểm chung của các máy gia công đường sắt
     Các máy gia công đường sắt có đặc điểm chung là:
     − Các bộ máy và cơ cấu làm việc chính, gồm có: bộ định lượng đá balát và thiết bị nâng
cầu ray. Thiết bị nâng của máy ELB−3 là thiết bị nâng kiểu điện từ dùng để nâng cầu ray,
gồm 2 khung được hạ xuống theo cả 2 cạnh (phía) cuối của tà vẹt (trong thời gian máy làm
việc) ở vị trí thấp hơn mặt đế của các tà vẹt. Hệ thống này đảm bảo nhấc được ray khỏi mặt
nền balát và có thể trượt trên mặt ray. Nhờ vậy mà máy có khả năng vừa di chuyển vừa san đá
dưới cầu ray.
     − Trong quá trình tu chỉnh đường sắt một công việc rất quan trọng cần làm là kích hiệu
chỉnh ray vào tim đường, san đá dưới mảng ray, hiệu chỉnh độ siêu cao của ray.
     Đặc tính kỹ thuật máy định hình ba lát chạy điện.                  Bảng 11.9

                    Thông số chính                      ELB−1                  ELB−3
 Tốc độ, m/s
 − Nâng hạ cầu ray                                 0,83 − 2,78            0,83 − 2,78
 − San định lượng balat                            1,39 − 2,78            1,39 − 4,17
 − Lữ hành                                              50                     50
 Lực nâng của nam châm, kN                             294                    431
 Cao độ nâng cầu ray, mm                               350                    350
 Hành trình xà ngang mm                               ± 250                  ± 250
 Công suất phát điện, kW                                65                     65
 Tự trọng máy, T                                       84,2                   120
 Chiều dài máy, m                                       46                   50,46
    19.3.5. Độ dịch chuyển cầu ray khi máy đi vào đường cong


298.   Máy thi công chuyên dùng   http://www.ebook.edu.vn
     Cơ cấu nâng của máy định hình balat đặt ở tổng thành No1 nên khi máy vào đường cong,
trục của cơ cấu nâng trùng với trục (tim) cầu ray; tuy nhiên khi nâng nó lên, lại xảy ra việc
dịch chuyển trục cầu ray vào phía trong đường cong, bởivì ở đoạn đường cong thì sợi ray phía
ngoài luôn cao hơn sợi ray trong. Cho nên khi nâng lên thì theo ab, khi hạ xuống lại theo bc,
kết            quả              là         có           độ            dịch            chuyển
eh = ac (xem hình 19.8).
     Trị số này có thể tính theo:
                 eh = H.tgα
     Trong đó: H − cao độ nâng;
                 α − góc dốc ngang;




                                                                                                 H
     Do α nhỏ nên có thể lấy
                tgα = sin α, và
                sinα = h : S1
     Với: h − lượng nâng cao sợi ray ngoài trên
đường cong (so với sợi ray trong);
                S1 − cự ly giữa 2 sợi ray.
     Từ đó có thể viết:
                              h.H                   Hình 19.8. Dịch chuyển cầu
                eh = Htgα =
                               S1                      ray trên đường cong.
     Nếu với khổ đường sắt 1000, tức S1 =
1000mm và nâng cầu ray lên                 H = 250mm thì có:
                eh = h/4.
     Khi h = 150 mm chẳng hạn, thì eh = 37,5 mm.
     Để tránh độ dịch chuyển này khi nâng, cần đồng thời xà ngang ra ngoài một trị số eh. Nếu
không, máy chạy với tổng thành No2 đi trước, giá chuyển GCNo1 và tổng thành No2 đi sau sẽ
trèo lên cầu ray đã được nâng cao; độ dịch chuyển nói trên sẽ bị tích luỹ thêm, dẫn đến trị số e
= 1,5 eh, có khi đạt đến 60 mm.
    Để xét đầy đủ quá trình dịch chuyển cầu ray trên đường cong khi máy làm việc, cần xét
cả quá trình máy vào cua cong, máy ra cua cong, nhất là ở đoạn chuyển tiếp. Đó là bài toán
hình học liên quan đến bán kính cong R của đường, chiều dài của máy và vị trí các giá chuyển
hướng, các cơ cấu nâng của máy trên đoạn cong.

    19.4. MÁY ĐỊNH HÌNH BALAT − KÍCH NGANG CHẠY ĐIỆN
    19.4.1. Đặc điểm

    Máy định hình balát − kích ngang đường ray chạy điện có ký hiệu ELBR, nó khác với
máy ELB ở chỗ: nó được trang bị thêm bộ kích (xà) ngang, tức là có cơ cấu chỉnh ray trên
mặt chiếu bằng.
     Trên mặt bằng có đường thẳng và đường cong, nối tiếp giữa chúng là đoạn chuyển
tiếp. Trạng thái đường trên mặt bằng − định tính bằng độ võng ngang do uốn của ray, đo
bằng dây cung giữa hai điểm trên mép đỉnh từng ray một. Trên đường thẳng lý tưởng, độ
vổng này bằng 0. Trên đường cong, độ võng bằng nhau, trị số của chúng phụ thuộc vào


                               http://www.ebook.edu.vn                  Máy thi công chuyên dùng.299
bán kính cong và chiều dài dây cung. Trên đoạn cong chuyển tiếp thường, độ võng thay
đổi theo quy luật đường dốc tuyến tính.

    Nhiệm vụ của bộ kích ngang là chỉnh đường sao cho hiệu số độ võng uốn, đo ở giữa dây
cung 20m trên những điểm cách nhau 10m một, không vượt quá trị số cho phép. Bộ kích
ngang còn dùng để kích tim đường vào vị trí thiết kế. Trên máy này sử dụng hai hệ thống kích
ngang i hệ 4 điểm và hệ 3 điểm.

    19.4.2. Cơ cấu kích ngang 4 điểm trên máy




                       Hình 19.9. Cơ cấu 4 điểm kiểu MIIT trên máy ELBR.
                                    1, 6. Giá chuyển gắn máy đo võng (ngang);
                          2, 12. Cơ cấu căng cáp của máy đo võng và nắn (ngang) ray;
                            3. Goòng đo máy, kiểm võng; 4, 13. Goòng máy nắn ray;
                              5. Bản rung đầm ba lát; 7, 10. Goòng đo máy nắn ray;
                                8. Cabin điều khiển thấp; 9. Cơ cấu ghìm giữ ray;
                                 11. Cơ cấu dịch ray (ngang);14. Con lăn chuẩn;
                                   15. Bộ xới balat đầu tà vẹt; 16. Máy nén khí.


     Cơ cấu này gồm hệ thống điều khiển đo đạc, cơ cấu kích ngang 11, cơ cấu ghim giữ 9, bộ
xới 15, đầm rung 5 cho balat đầu tà vẹt và máy kiểm tra độ võng (ngang). Hệ điều khiển đo
đạc gồm máy đo ghi độ võng và bàn điều khiển đặt trong buồng trung tâm của máy. Máy nắn
(ngang) ray gồm: 2 goòng đầu cuối 4 và 13, giữa chúng căng dây cung; 2 goòng đo 7 và 10,
cơ cấu kéo dây 12. Máy đo ghi kiểm tra độ võng (ngang) gồm hai goòng 1 và 6, giữa chúng
cũng căng dây cung; goòng đo 3, cơ cấu kéo dây 2, con lăn chuẩn 14 và cơ cấu kéo băng ghi
nằm trong buồng điều khiển. Cơ cấu này có hộp tự ghi, nó sẽ vẽ trên băng giấy đồ thị độ võng
H trên đường ray đã được nắn.



    19.4.3. Hệ thống đo điều khiển cơ cấu nắn ray và kiểm tra độ võng trên máy ELBR




300.   Máy thi công chuyên dùng     http://www.ebook.edu.vn
                                                  Hình 19.10. Sơ đồ nguyên lý hệ thống đo
                                                  và điều khiển cơ cấu nắn, kiểm tra độ võng
                                                  trên máy ELBR.
                                                  1, 5, 6, 11. Các goòng của cơ cấu nắn ray và đo
                                                  võng; 2. Sợi ray bên ngoài trên đoạn đường cong;
                                                  3. Dây cung máy kiểm tra võng; 4, 7, 8. Goòng đo
                                                  của cơ cấu nắn ray và đo võng; 9. Cơ cấu nắn kích
                                                  ray; 10. Dây cung bộ nắn ray. 12. Bộ kéo băng giấy
                                                  máy kiểm võng; 13. Hộp tự ghi; 14. Bệ bộ điều
                                                  khiển; 15, 16. Hộp bị điều khiển và điều khiển.




    Mỗi goòng đo có kết cấu chính được mô tả trên hình 19.11.


                                                                    Hình 19.11.
                                                            Sơ đồ nguyên lý goòng đo.
                                                      1. Vỏ trục; 2. Dây mềm; 3. Sensơ;
                                                      4. Hộp; 5. Gờ trượt;
                                                     6. Puly dẫn dây mềm; 7. Dây căng.


     Vỏ trục 1 tựa trên hai bánh xe (nhỏ) có gờ. Trong vỏ đặt bộ đo võng ngang. Bộ đo gồm
gờ trượt 5, hộp 4 có phuốc cặp dây căng 7 chạy trên gờ. Hộp 4 nối với đầu đo cảm biến
(sensơ) 3 nhờ trượt dây mềm 2 cuốn vòng theo puly 6, tín hiệu cảm biến nhận được đưa về
bàn điều khiển.
   Sơ đồ nguyên lý hệ thống đo và điều khiển cơ cấu nắn kích ray loại 4 điểm trên máy
ELBR và máy kiểm tra độ võng thể hiện trên hình 19.10 có đặc điểm:
    − 5 và 11 là vị trí goòng để đo và nắn ray, giữa chúng căng dây số 10.
    − Goòng đo 8 nằm trực tiếp gần cơ cấu nắn ray thủy lực 9.
    − Goòng đo 7 nằm sau cơ cấu ghìm giữ ray trên đoạn nắn.
     Trên các goòng đo có cảm biến − sensơ CD1 và CD2 nối đến bộ nhận tín hiệu CP1 và CP2
ở ở bàn điều khiển 14. Các bộ nhận tín hiệu sẽ truyền theo dây mềm tới hộp 15 và 16. Vị trí
hộp 15 phản ánh trên bàn điều khiển trị số võng h1 đo ở cơ cấu nắn, nghĩa là cự ly giữa dây
cung 10 và mép ngoài cạnh ray số 2. Trong hộp này − gọi là hộp bị điều khiển, có 2 công tắc
điện. Vị trí hộp 16 phản ánh trên bàn điều khiển trị số võng h2 đo trên đường đã được nắn
cũng bằng dây cung ấy và đỉnh ray. Trong hộp, gọi là hộp điều khiển, chỉ có 1 công tắc điện.
Những công tắc của các hộp này đóng vai trò đóng mở van thủy lực của cơ cấu kích thủy lực
nắn ray. Khi công tắc hộp điều khiển nằm giữa công tắc hộp bị điều khiển như trình bày trên
hình vẽ, tức là h1 = h2 thì van điện thủy lực không tác động. Lúc này van trên đóng, khóa cả
2 xi lanh, cán đẩy của chúng đứng yên. Khi h1 ≠ h2, hộp bị điều khiển 15 xê dịch so với hộp


                              http://www.ebook.edu.vn                    Máy thi công chuyên dùng.301
điều khiển 16, một trong các công tắc của nó tác động vào van xi lanh làm mở dầu cao áp từ
máy bơm, khiến nó đẩy nắn ray để h1 = h2; lúc h1 = h2 xảy ra thì công tắc dừng tác động,
van thủy lực đóng, xi lanh ngừng đẩy.

     Như vậy, nhờ có hộp 15 và 16 ở bộ điều khiển, ta luôn có sự so sánh tự động trị số võng
trước và trong khi nắn ray, cũng như điều khiển tự động cơ cấu nắn ray làm việc để độ võng
đạt trị số như nhau.

     Kết quả của việc nắn kích ray trên, chỉ làm cho ray không còn biến dạng cục bộ do quá
trình khai thác, không thể đưa trục tim đường về vị trí thiết kế trên mặt bằng tuyến; cho nên
phương pháp kích nắn ở trên còn được gọi là "nắn đường kiểu là phẳng". Như vậy những chỗ
cong ngắn cục bộ sẽ được nắn còn những nơi có giá trị cong nhỏ hơn vẫn tồn tại − xem hình
19.12.




                          Hình 19.12. Mô tả quá trình nắn ray kiểu là phẳng


     Trên hình 19.12 thể hiện việc nắn ray đoạn a−b, trên đó có một chỗ cong     ngắn e.
Hình vẽ cho thấy khi dây cung CD còn ở trước chỗ cong thì h1 và h2 bằng 0 và không có gì
xảy ra. Còn khi dây cung gác lên điểm D thì h1 và h2 xuất hiện, mà
h1 > h2. Khi đó cơ cấu nắn ray tự động làm việc cho đến khi h1 = h2.
    Lượng Δe có trị số lớn nhất khi điểm D nằm trên đỉnh cong cục bộ, nghĩa là cách đường
ab một đoạn e. Xét các tam giác đồng dạng ta được:
                            L2 + L3                L3
                       h1 =         e;        h2 =     e                            (19.1)
                                L                   L
                                      L2
                       Δe = h1 − h2 =     e                                         (19.2)
                                       L
              L
    Gọi K =       là "hệ số là phẳng", nói lên rằng có bao nhiêu lần cong vênh cục bộ đã giảm
              L2
so với trước khi là phẳng. Hệ số k = 4 đối với máy ELBR. Lưu ý rằng hệ số này không phản
ánh độ nắn phẳng cho các cong vênh dài và cách nắn kích này cũng không phù hợp cho các
cong vênh dài.
    Trên hình 19.12, đường a'b' là vị trí thiết kế của ab, vậy là ab đã bị "xà ngang" khỏi vị trí
ban đầu trên cự ly dài. Những đoạn đường như vậy gọi là "trượt ngang".
    Hệ số là phẳng thực sự phụ thuộc không những vào kích thước hình học của hệ đo kiểm
mà còn phụ thuộc vào độ dài và tính chất biến dạng của đường, nó được tính theo biểu thức:



302.   Máy thi công chuyên dùng   http://www.ebook.edu.vn
                                      n

                                     ∑ (δ Δh )2 i
                                     i =1
                        K=     h
                                                                                    (19.3)
                             ∑ (δ Δh )i . ( δ Δh ' )i
                              i =1

    Ở đây: (δΔh)i và (δΔh')i là trung bình phương sai lệch độ võng trước và sau khi nắn trên
đoạn i, i = 1 ÷ n, n − số đoạn xét.
     Để kéo đường ray về trục thiết kế, cần dùng cách kích đẩy; còn để xét đầy đủ hơn về vấn
đề trên, phải đề cập tới việc nắn đường ở đoạn vòng cua.
     Việc nắn đường ở đoạn vòng cua có những đặc điểm riêng. Biết rằng trong cơ cấu nắn L1
= L3 (xem hình 19.10) và trên vòng cua lý tưởng h1 = h2, lúc đó tín hiệu trên bàn điều khiển sẽ
có tỷ lệ 1 : 1. Trong những trường hợp L1 ≠ L3, độ võng đo đạc sẽ không bằng nhau và xuất
hiện tỷ lệ m tính theo:
                        m = h1/h2                                                   (19.4)
    Trong trường hợp này, trên vòng cua đều đặn, hộp điều khiển và bị điều khiển sẽ nằm đối
nghịch nhau và công tắc điện sẽ không đóng.
    Độ võng h1 và h2 tính theo:
                      L1(L2 + L3)                   (L1 + L2)L3
               h1 =               ,         h2 =
                          2h                            2h
    Thay vào công thức (19.4) ta có:
                      L1(L2 + L3)
               m=                                                                   (19.5)
                      (L1 + L2)L3
     Truyền đại lượng h2 lên bàn điều khiển ở tỷ lệ m bằng cách cho đường kính đĩa trên trục
rôto sensơ CD1, bằng đường kính d1, còn đĩa của CD2 tính theo:
              d2 = md1                                                         (19.6)
     Trên đoạn cong chuyển tiếp, bán kính cong thay đổi liên tục từ vô cực ở khởi điểm
cong đến bằng bán kính cong ở cuối chuyển tiếp cong thì h1 ≠ h2. Cho nên, về hình thức,
khi nắn uốn ray trên đoạn cong chuyển tiếp lý tưởng, nếu không cho một lượng bù trừ
trạng thái công tắc điện trên hộp điều khiển thì nó sẽ hoạt động không chuẩn nữa. Thực tế
là hiệu số độ võng đo được bằng 2 bộ đo của hệ thống 4 điểm sẽ nhỏ hơn độ nhạy của hệ
thống đo điều khiển và như vậy sẽ chẳng có hiệu số độ võng nào xuất hiện.
   Với những đường cong phổ biến có R > 500 m thì hiệu số độ võng đo được chỉ khoảng 1
mm, còn ở những đường rất cong (R = 300 m) thì khoảng 2mm.
    19.5. TÍNH TOÁN BỘ MÁY NÂNG RAY TRÊN MÁY GIA CÔNG ĐƯỜNG SẮT
    19.5.1. Sơ đồ tính toán




                                     http://www.ebook.edu.vn           Máy thi công chuyên dùng.303
      − Dạng đường cong biến dạng của đoạn đường ray khi nâng lên được xác định là một
đường cong trơn phù hợp ở mức độ khác nhau với phương trình đường đàn hồi của cả 2 sơ đồ
tải trọng tác dụng lên cầu ray theo sơ đồ hình 19.13.
    − Sơ đồ tải trọng tính toán:

                                                                          v
                              P                                               q = ϕ (hx)
                   Mx                 q                          Mx
       Ma                                    Mb     Ma                              Mb
                                  h                                       h
           o                                o            a                           o
       a       x                                b                                        b
                                                             x
                   l/2                l/2                             l

   a) Khi nâng với tải tĩnh P tại một điểm b) Khi nâng liên tục (vừa nâng vừa
                                                 di chuyển) bằng thiết bị nâng.
                                 Hình 19.13. Sơ đồ tính toán

    Ở mức độ có thể chấp nhận được sai số cho phép, ta tính toán theo sơđồ hình 19.13a.

    19.5.2. Tính lực nâng ray cần thiết theo sơ đồ một lực tĩnh tác dụng
     Khi nâng để hiệu chỉnh ray cần phải có một lực P nhất định để cho ray tách rời khỏi nền
balat đạt độ cao hmax (thực tế hmax có khi cần đạt tới 350mm) do yêu cầu công nghệ thi công.
     Giá trị của h phụ thuộc vào: chiều dài đoạn chịu uốn l, tính chất vật liệu làm đường ray
(E), đặc trưng hình học mặt cắt của ray và trọng lượng các tà vẹt gắn trên đoạn ray đó − chưa
xét đến ảnh hưởng của lực cản nền balát lên tà vẹt.
    Khi nâng thì ray bị uốn và coi như chỉ xét trên khoảng l giữa 2 bộ di chuyển. Khi đó:
     Mômen Mx của một mặt cắt bất kỳ cách điểm a một đoạn x được biểu diễn bởi phương
trình cân bằng mômen:
                                    qx2
                           Mx = Ma − 2                                                   (19.7)

    Với: Ma là mômen uốn ở điểm a là điểm bắt đầu "tách" tà vẹt khỏi nền đá balát.
    Phương trình vi phân của đường đàn hồi (ray vẫn làm việc trong giới hạn đàn hồi) có
dạng:
                     d2 y 1 ⎛          qx2⎞
                        2=
                     dx EJx ⎝  ⎜ Ma − 2 ⎟                                 (19.8)
                                          ⎠
    Tích phân phương trình này, ta có:
                     dy 1 ⎛              qx3⎞
                         =
                     dx EJx ⎝ ⎜ Ma . x − 6 ⎟ + C                          (19.9)
                                             ⎠
                                                        dy
    Xác định C từ điều kiện biên: khi x = 0 (ở điểm a):
                                                        dx = 0, do đó C = 0.




304.   Máy thi công chuyên dùng       http://www.ebook.edu.vn
                                                                      dy            l
       Ta thấy rằng tại điểm đặt lực P thì đường cong đàn hồi có         = 0 tại x = , thay vào
                                                                      dx            2
                          ql2
(19.9) ta nhận được: Ma = 24                                           (19.10)
       Tích phân biểu thức (19.9) và thay (19.10) vào ta nhận được phương trình đường đàn
hồi:
                      q.x2 ⎛ l2   ⎞
                 y = 24EJ ⎜ 2 − x2⎟                                                        (19.11)
                          x ⎝     ⎠
              l                                ql4
       Tại x = thì y = ymax = h, khi đó: h =                                     (19.12)
              2                              384EJx

       Một cách gần đúng, có thể coi:
       P = q.l (cân bằng tạm thời gần đúng).
     Rút l từ biểu thức (19.12) thay vào ta tìm được
                                                                     P(T)
giá trị của lực nâng cần thiết theo h:
                                                                     có cản                   1,5
         P = 4,4 . 4 q3.h.EJx      (kG)           (19.13)
                                                                 9      của
       Với:                                                             balát
    E = 2,1.106 kG/cm2 − môđuyn đàn hồi của thép                                              8,1
                                                                         của
làm ray                                                          4       balát
    Jx − (cm4) − mômen quán tính đối với trục x xét
                                                                                               h(cm)
chung cho cả 2 ray.
                                                                              10
     q − (kG/cm) − tải trọng phân bố đều của                                  25
cầu ray.

     Kết quả nghiên cứu thực nghiệm cho thấy: khi nâng cầu ray không có đá balát thì lực
nâng chỉ cần bằng 50−60% so với khi nâng có đá balát đã chèn vào tà vẹt tùy theo chiều cao
của lớp đá balát, đó là do có sức cản của nền balát vào các tà vẹt của cầu ray.

       19.5.3. Tính lực hiệu chỉnh ngang đường ray
       − Có 2 trường hợp có thể xảy ra (dịch trượt ngang đường ray) theo sơ đồ sau:




                        a)                                  b)
                             Hình 19.14. Sơ đồ dịch trượt ngang đường ray


                                   http://www.ebook.edu.vn                  Máy thi công chuyên dùng.305
                   a) Dịch trượt tại 1 điểm; b) Dịch trượt liên tục với vận tốc v.

     − Trên thực tế việc tính toán chính xác lực Q để điều chỉnh cầu ray phụ thuộc vào nhiều
yếu tố. Kết quả tính toán cho trường hợp a) là:
                            192.E.Jy.a
                       Q=                      (kG)                              (19.14)
                                l3
     Với Jy là tổng mômen quán tính của cầu ray so với trục y (cm3);
        E = 2,1.106 kG/cm2 − môđuyn đàn hồi của thép làm ray;
        a (cm) độ dịch ngang, l (cm) chiều dài đoạn biến dạng.
     Còn khi dịch cầu ray theo sơ đồ a trong trường hợp không nâng ray thì hệ số masát − hệ
số cản của cầu ray với nền balát là f = 1, ta có thể áp dụng công thức:
                       Q = 4,4 4 EJy.a.q3   (kG)                                (19.15)
    q (kG/cm) − trọng lượng phân bố đều của cầu ray;
    E, J, a có ý nghĩa như ở mục trên.

     − Trường hợp dịch trượt ngang cầu ray liên tục bằng máy theo sơ đồ hình 19.14b với vận
tốc v thì các lực quán tính và các lực không tính được sẽ dùng hệ số Ko = 1,5 để đưa vào 1
trong 2 công thức trên tùy trường hợp là có nâng hay không nâng ray.
     Trong tính toán cần tham khảo giá trị q của cầu ray và lực cản qb (kG/cm) của đá balát
theo bảng dưới đây:
                                                                              Bảng 19.2

                                  Số tà vẹt trên
        Trạng thái                                  Số hiệu ray     q (kG/cm)          qb (kG/cm)
                                      1 km
 − Nền balát tự do không
 san gạt đầm lèn                      1840             P50             5,62                2,5
                                                       P65             5,89
 − Tà vẹt bê tông cốt thép            2000             P50             6,01               2,75
                                                       P65             6,27
    Đồng thời chiều cao nâng ray cũng cần giới hạn như sau (cm):
                                                                                       Bảng 19.3

       Đặc điểm kết cấu                            Chiều cao nâng ray giới hạn (cm)

 Nền đá balat (đá cục)                  Ray         Đặt tự do      Đá rải            Đá chèn chặt

 Tà vẹt bê tông cốt thép                P.50           14,5         13,5                  7

                                        P.65           19            16                   5

    19.6. MÁY VẶN MŨ ỐC CHUYÊN DỤNG


306.   Máy thi công chuyên dùng    http://www.ebook.edu.vn
    Để cơ giới hóa và tự động hóa công tác bảo dưỡng các ê cu kẹp đường ray, người ta dùng
máy vặn mũ ốc tự hành.
      Máy vặn mũ ốc tự hành cỡ lớn có 2 loại điển hình là SPM-02MG và PMG

                               −
      19.6.1. Máy vặn mũ ốc SPM−02.MG
      Máy SPM−02MG là kết quả cải tiến từ máy chèn tà vẹt SPM−02 tạo thành máy vặn mũ
ốc.


                                    1                                        2               3




                                                                                                     5

                                                                                                     6

                                                                                                     7


                                                                                                     8




                                                       14                     13                         12
                                                  11     10                           9
                             Hình 19.15. Máy vặn mũ ốc SPM−02 MG
            1. Động cơ diezel; 2−5. Bánh đà hàng 1 và hàng 2; 3. Xi lanh nâng; 4. Khung nâng hạ;
        6−13. Trục truyền động; 7. Trục các đăng; 8. Truyền động chổi; 9. Chổi quét; 10. Ụ 3 đầu vặn;
                          11. Khung ngang; 12. Con lăn; 14. Truyền động tự hành.




                     Hình 19.16. Truyền động cơ cấu công tác SPM−02 MG
        1. Động cơ; 2. Bộ truyền các đăng; 3. Giảm tốc chính; 4. Giảm tốc phụ; 5. Puly; 6. Đĩa ma sát;


                                   http://www.ebook.edu.vn                         Máy thi công chuyên dùng.307
               7, 8. Bánh đà (kiêm) khớp nối thủy lực; 9, 10, 11. Ba bánh răng truyền 3 nhánh;
                                             12. Đầu chụp mũ ốc.

    Trên máy SPM−02 MG hình 19.13: thế vào chỗ đặt máy chèn trên khung người ta đặt 8
ụ đầu vặn ba chạc 10, xi lanh nâng 3, truyền động tự hành 14, chổi quét 9 và cơ cấu quay chổi
8. Máy có hai hàng ụ đầu vặn. Hàng 1 tháo bu lông kẹp hoặc đệm ray và tra dầu mỡ cho
chúng. Hàng 2 vặn đầu mũ ốc của các bulông trên. Sự quay vặn được truyền động từ động cơ
diezel 1 (hình 19.16) truyền qua các đăng 2, giảm tốc chính 3 tới hai giảm tốc phụ 4 tiếp đi
đến puly 5, qua truyền đai 6 và bánh đà 7 (khớp nối thủy lực 8) để dẫn động đầu ụ vặn 3 chạc.
    19.6.2. Máy vặn mũ ốc PMG
     Máy PMG là một toa hai trục bánh xe tự hành, giữa máy là 4 nhóm đầu vặn, mỗi nhóm
có 4 đầu vặn 3 chạc; hai nhóm trước dùng để xử lý bu lông ngàm kẹp, hai nhóm sau dùng cho
bu lông đệm. Trong mỗi nhóm ở hàng trước là hai đầu tháo mũ ốc, hàng sau là 2 đầu vặn vào.
Trên khung mỗi nhóm có truyền động độc lập đến 4 đầu vặn. Truyền động cho từng cặp đầu
vặn trong nhóm là động cơ điện, hai bộ đai, hai bánh đà − khớp nối thủy lực, các đăng và đầu
vặn.
    Cấu tạo chung của máy vặn mũ ốc PMG như sau:
                                  1                                  2    3




                       9
                                             8         7             6                    5
                                       4
                                      Hình 19.17. Máy vặn mũ ốc PMG
         1. Ăngten; 2. Ụ vặn; 3. Tổ diezel − máy phát điện; 4. Cảm biến tốc độ; 5. Đầu vặn chạc ba;
          6. Cơ cấu ướm dò tìm (chép vị trí vặn); 7. Truyền động thanh hãm; 8. Bánh xe chủ động;
                                          9. Đầu đấm móc nối toa.
    19.6.3. Nguyên tắc cấu tạo của bộ công tác vặn mũ ốc
    − Sơ đồ nguyên tắc cấu tạo của bộ công tác vặn mũ ốc được thể hiện trên
hình 19.18:

                                                                                          B




                                                 Hình 19.18.




308.   Máy thi công chuyên dùng       http://www.ebook.edu.vn
    Nguyên tắc là bảo đảm vị trí cố định
     của đầu vặn vào mũ ốc, sao cho nó cứ
vặn, mà máy cứ đi. Ụ đầu vặn quay trên tà
vẹt A, ký hiệu dấu sao (x). Mỗi ụ đầu vặn
(1) gắn trên khung (4) nhờ đòn quay (3).
Đầu vặn cứ vặn trên A trong khi máy tiến
sang tà vẹt B, ngoài ra còn thấy rõ là trong
khi đó, những đầu vặn khác lại đã chụp vào
mũ ốc để vặn trên B.
     Cấu tạo cụm vặn có ụ 3 đầu này được
thể hiện một phần trên hình 19.19. Đó là 1
trong 3 nhánh của ụ vặn, trên đó: đầu vặn 4
do bánh răng 3 quay. Dưới đầu vặn là mũ 5
chụp vào mũ ốc 7. Đầu vặn có thể quay tự
do trên bánh răng 3 với góc 270o để dễ lắp 5
vào 7 khi 3 luôn quay. Sau khi nâng đầu vặn
lên, lò xo 9 nằm trong