May thi cong chuyen dung

MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG.3

LỜI NÓI ðẦU

"Máy thi công chuyên dùng" là một trong những môn học chính thuộc chương trình ñào tạo kỹ sư các chuyên ngành Máy xây dựng và xếp dỡ, Cơ giới hóa xây dựng của Trường ðại học Giao thông Vận tải.

Cuốn giáo trình này nhằm trang bị những kiến thức cơ bản về ñặc ñiểm cấu tạo, hoạt ñộng, phạm vi sử dụng và nguyên tắc tính toán thiết kế các máy chủ ñạo thuộc ba lĩnh vực chuyên ngành ñược trình bày qua ba phần riêng biệt:

Phần I: Máy và thiết bị gia cố nền móng

− Nội dung từ chương 1 ñến chương 8.

Phần II: Máy và thiết bị thi công mặt ñường ôtô


Phần III: Máy và thiết bị thi công ñường sắt


Nội dung cuốn sách ñược biên soạn sát với ñề cương giảng dạy môn Máy thi công chuyên dùng ñã ñược Trường ðại 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 ñã có nhiều cố gắng nhưng do thời gian và trình ñộ có hạn nên chắc chắn khó tránh khỏi thiếu sót, rất mong nhận ñược ý kiến ñóng góp của bạn ñọc.

Nhân dịp này, tác giả xin chân thành cảm ơn Trường ðại học Giao thông Vận tải, Nhà xuất bản GTVT, PGS.TS Nhà giáo ưu tú Vũ Thế Lộc và các bạn ñồng nghiệp ở trong và ngoài Trường ñã góp ý cho nội dung cuốn sách và giúp ñỡ, tạo ñiều kiện thuận lợi ñể cuốn sách ñược ra mắt bạn ñọc.

Tác giả


PHẦN THỨ NHẤT

MÁY VÀ THIẾT BỊ GIA CỐ NỀN MÓNG

CHƯƠNG 1

NHỮNG VẤN ðỀ CHUNG

1.1. MỤC ðÍCH, Ý NGHĨA CỦA VIỆC GIA CỐ NỀN MÓNG Hầu hết các công trình xây dựng nhân tạo ñều truyền tải trọng bản thân và hoạt tải qua

nền móng xuống ñất. Tùy theo tính chất công trình, tải trọng truyền xuống nền có thể lớn hay nhỏ dưới các trạng thái lực phân bố ña dạng khác nhau. Nếu nền ñất tự nhiên có thể thỏa mãn ñược các ñiều kiện chịu lực của công trình xây dựng trên nó theo các thông số ñánh giá như tính kháng nén (lún), tính kháng cắt (trượt) v.v... ứng với các ñiều kiện ñịa chất, thủy văn biến ñộng khác nhau, thì ñương nhiên, công việc gia cố nền sẽ không cần ñặt ra.

Tuy nhiên trong ña số trường hợp, nền công trình ñều 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 ñất mà trên ñó là các công trình nhân tạo tập trung sầm uất nhất lại là vùng ñồng bằng. Ở nước ta có 2 vùng ñồng bằng quan trọng nhất là ñồng bằng Sông Hồng và ñồng bằng Sông Cửu Long. Cả hai vùng châu thổ này ñều có nguồn gốc cơ bản là bồi tụ, thi thoảng mới có ñồi (núi) trọc bị bào mòn từ nguồn gốc lục ñịa già; do ñó, cơ bản 2 vùng ñồng bằng kể trên là nền yếu.

Tầng ñất nền yếu cần gia cố này phổ biến có ñộ dày từ 2 ñến 40m, cá biệt 200m với thành phần chủ ñạo là á cát, á sét lẫn trầm tính hữu cơ gần như bão hòa nước. Tiêu biểu ñịa chất vùng thủ ñô Hà Nội có thể mô tả theo tài liệu khoan thăm dò sau (bảng 1.1).

Bảng 1.1. Mặt cắt ñịa chất vùng Hà Nội

ðộ sâu (m) 0 → 3,3 → 20 23,5 → 29 → 32 → 33 → 40, 12 → 43 → 53,2

Loại ñất Sét dẻo mềm

Cát mịn

Cát trung

Sạn

Sỏi

bão hòa

Á cát

Á sét

dẻo

chảy

Cát

pha

Sét

chảy

Cát

pha

Cát

chảy

Cát

pha

Sét

chảy

Cát

mịn

bão

hòa

Sét

dẻo

Cuội

Sỏi

Cát thô

bão hòa

Như vậy, việc gia cố nền ñể tạo móng công trình là việc tất yếu. Chi phí cho việc gia cố nền trong giá thành công trình chiếm một tỷ lệ ñáng kể, thấp nhất cũng 15−30%, có khi lên ñến 40 − 50% giá thành công trình.

Ở ñây có thể phát sinh khái niệm: nền yếu và nền tốt. Nền yếu thì phải gia cố, nền tốt thì không; ñiều ñó không phải lúc nào cũng ñúng. Trước hết thuật ngữ "nền yếu" cũng như "nền

tốt" có ñịnh tính hết sức tương ñối, còn ñịnh lượng cũng thuộc phạm trù ñịnh nghĩa rằng ranh giới của chúng là:

− Khả năng chịu nén lún: P = 0,5 ÷ 1kg/cm2

− Mô ñuyn tổng biến dạng: E = 50kg/cm2

− Kháng cắt: τ = 0

− ðộ ẩm: ω → bão hòa

Các trị số cao hơn ranh giới trên là nền tốt, bằng và nhỏ hơn là nền yếu [1].

ðiều chúng ta muốn nói là, tất cả ñều tùy thuộc vào tĩnh tải và hoạt tải của công trình nhân tạo truyền xuống nền. Nếu nền yếu mà vẫn chịu ñựng ñược thì không cần gia cố, ngược lại, nếu nền tốt mà vẫn không thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật ñặt ra thì vẫn cần gia cố. Trong ña số trường hợp, ñộ ngậm nước của nền ở cả 3 trạng thái nói chung: hơi, lỏng, rắn là một yếu tố quyết ñịnh ñến cơ tính của ñất 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 ña dạng. ngoài các biện

pháp kết cấu tầng dưới của công trình ñể chống lún, sụt ñều và không ñều như: móng bè, móng chân vịt... khe lún, giằng tường, giằng móng v.v... cũng như các biện pháp gián tiếp như ñắp khối (tường) phản áp (ñối trọng), tường chắn v.v... còn dùng những biện pháp ñặc hữu như gia nhiệt nền, trộn vôi, xi măng, ñiện − hóa, silicát hóa v.v... trên mặt hoặc sâu trong nền ñể cải thiện cơ tính của nền. Trên thực tế các phương pháp gia cố nền sau ñây ñược sử dụng rộng rãi hơn cả [1].

1.2.1. Phương pháp cải tạo sự phân bố ứng suất trên nền, gồm có:

a) ðệm cát − Khi lớp nền yếu có chiều sâu ≤ 3m bão hòa nước, ta có thể gạt bỏ lớp ñất yếu dưới chân móng và thay thế bằng lớp cát. Phương pháp này tỏ ra ñơn giản và không ñòi hỏi thiết bị thi công phức tạp nếu khối lượng công việc không lớn.

b) ðệm ñá sỏi − Cũng như với ñệm cát, khi lớp ñất yếu dưới móng có nước ngầm với áp lực hông cao, không ñặt ñược ñệm cát và dưới nó cũng là lớp ñất v.v. sức chịu truyền lực của ñệm ñá sỏi lớn hơn nhiều so với cát nên ta có thể coi nó như một bộ phận của móng.

c) ðệm ñất − Với các công trình xây dựng trên nền ñắp và mức nước ngầm ở dưới sâu thì dùng ñệm ñất (vật liệu rẻ hơn). ðương nhiên các vật liệu dùng làm ñệm (cát, ñá sỏi, ñất) ñều phải chọn lựa phù hợp yêu cầu kỹ thuật và ñặc biệt phải ñược lèn chặt.

1.2.2. Phương pháp tăng ñộ chặt của nền bằng biện pháp tiêu nước thẳng ñứng

ðể tiêu nước theo phương thẳng ñứng, 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 ñộ ẩm, ñộ rỗng của nền giảm ñi, cọc cát có tác dụng như là một giếng tiêu nước thẳng ñứng, làm cho mô ñuyn biến dạng, tính kháng nén, kháng cắt của nền tăng lên v.v. và cọc làm việc ñồng thời với nền, do ñó tính chất chịu lực


của nền gia cố cọc cát, sỏi khác xa các loại cọc cứng như gỗ, bê tông, thép... (cọc cứng chịu lực ñộc lập với nền).

Cọc cát, sỏi cho phép công trình ñạt giới hạn ổn ñịnh (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 ñệm 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 ñơn 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 ñứng cho nền, làm cho cơ tính của ñất nền ñược nâng cao do tăng cường tốc ñộ cố kết của của nó, kết quả là sự chịu tải của ñất nền ñược cải thiện.

Bấc thấm có những ưu việt nổi bật:

− Diện nền cải tạo lớn.

− ðộ sâu tầng ñất cải tạo lớn, có thể ñạt 25 − 30m.

− Vật liệu (bấc thấm) chế tạo sẵn, gọn nhẹ.

− Công nghệ thi công giản ñơn, năng suất cao.

− Hiệu quả kinh tế cao.

Chính vì những ưu việt vừa nêu nên thời gian gần ñây, biện pháp này ñược 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 ñất có lớp (tầng) chịu lực tốt, khắc phục ñược biến dạng lún không ñồng ñều, chịu ñược tải trọng ngang, giảm khối lượng ñào ñắp, rút ngắn thời gian thi công do công nghiệp hóa chế tạo cọc và thiết bị thi công.

Cọc và thiết bị ñóng (hạ, ñúc tại chỗ) rất ña dạng: cọc tre, gỗ, bê tông ñặc, ống rỗng, thép, ván thép... cọc nhồi các kiểu, trụ thẳng, nở hông (Franki), nở ñáy... 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 ñó phải dùng biện pháp khác.

Nói chung, các loại cọc ñều 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 ñều phát huy tác dụng ñương nhiên là rất tốt.

1.3. PHÂN LOẠI THIẾT BỊ THI CÔNG CỌC CỨNG

1.3.1. Sơ ñồ phân loại

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

1.3.2. ðặc ñiểm sử dụng của loại búa ñóng cọc

Loại búa Phạm vi sử dụng Ưu ñiểm Nhược ñiểm

Búa rơi

Dùng ñóng các loại cọc

hcọc = 6 − 12m với khối

lượng nhỏ. ðịa ñiểm thi

công rộng.

Gbúa = 0,25 − 1,5 tấn

Cấu tạo ñơn giản, dễ bảo

quản, dễ sửa chữa, dễ thay

ñổi ñộ cao nâng búa. Giá

thành hạ.

Năng suất thấp.

Ns = 1 nhát/ph − tời tay

4−15 nhát/ph − tời máy

Dễ làm hỏng ñầu cọc.

Búa thủy

lực

ðóng các cọc BTCT, cọc

ván thép dài 8−12m.

ðóng cọc trên nhiều loại

nền, kể cả nền yếu. Không

gây ô nhiễm môi trường.

Chi phí ñầu tư máy cao.

Việc sửa chữa khó khăn.

Búa hơi

Dùng ñóng cọc bê tông,

BTCT nặng khối lượng

ñóng cọc lớn; ðịa bàn thi

công chật hẹp.

Gbúa = 1,2 ÷ 9 tấn,

hef.búa = 0,7 + 1,6m.

Năng suất cao: N = 200 −

500 nhát/phút. Ít phá vỡ

ñầu cọc. Có thể ñóng cọc

không cần giá búa, dễ ñiều

khiển áp lực ñóng cọc tự

ñộng.

Trọng lượng hiệu dụng

nhỏ:

β = Gbúa

∑Gmáy 100% = 20%

Cần có thiết bị trung gian cồng kềnh (máy nén, nồi hơi) dễ hỏng ống dẫn hơi, ñộ an toàn thấp.

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

Bảng 1.2

ðÚC CỌC

TẠI CHỖ

Kéo

bằng

tời

tay

Máy

khoan

cọc

nhồi,

vòi

xói

các

loại

BÚA RƠI BÚA HƠI BÚA NỔ

(diezel)

BÚA CHẤN

ðỘNG

MÁY ðÓNG CỌC HẠ CỌC

Kéo

bằng

tời

máy

ðơn

ñộng

Song

ñộng

ðơn

ñộng

Song

ñộng

Cột

dẫn

Ống

dẫn

Nối

cứng

Nối

mềm

Xung

kích

BÚA

THỦY LỰC

Máy ép

tĩnh thủy lực


Loại búa Phạm vi sử dụng Ưu ñiểm Nhược ñiểm

Diezel tông cốt thép và ván cừ (h

≤ 8m); Thích hợp với ñất

thịt.

Gbúa = 0,14 ÷ 15 tấn

bị nhỏ; Không cần một số

thiết bị trung gian (máy

nén khí, nồi hơi, ñộng cơ

ñiện...)

nén không khí trong xi

lanh. Cần có nhiên liệu dầu

diezel. Năng suất thấp hơn

búa hơi. Ns = 50 + 80

nhát/phút

Búa rung

ñộng

Dùng ñóng các loại cọc,

ván cừ với khối lượng lớn,

hiệu quả cao ở ñất rời, cát,

cát pha và ñất bão hòa

nước.

Năng suất cao hơn các loại

búa khác 3 + 4 lần.

Giá thành hạ 2 ÷ 2,5 lần.

Không làm vỡ ñầu cọc

Cần phải có nguồn ñiện

Chú ý: Chọn búa phải dựa trên cơ sở:

− Phạm vi sử dụng của búa, ưu nhược ñiểm và ñiều kiện trang thiết bị.

− ðặc ñiểm ñịa hình thi công, khối lượng và loại cọc.

− ðặc ñiểm ñịa chất của nền.

1.4. KHÁI NIỆM HẠ CỌC Cọc các loại có thể ñược ñóng (bằng búa), hạ (bằng búa rung, vòi xói), ñúc tại chỗ

(khoan nhồi, vòi xói), vặn (cọc xoắn) hoặc kết hợp ñóng, ñầm (hạ) cọc ống rồi ñổ bê tông... Vì vậy, thuật ngữ "hạ cọc" ở ñây (1.4) có nghĩa rộng bao quát.

1.4.1. ðóng cọc

Phương tiện ñóng cọc phổ biến là búa hơi (hơi nước, hơi ép) và búa diezel.

Lực xung kích tác dụng lên ñầu cọc là tác nhân cơ bản ñể hạ cọc. Người ta chỉ có thể ñóng cọc khi tương quan giữa búa và cọc gồm năng lượng xung kích của búa, trọng lượng búa, trọng lượng cọc và ñộ chối của cọc thỏa mãn các ñiều kiện sau:

a) Năng lượng xung kích W của búa (kgm)

W ≥ 25 [R]tt

Ở ñây: [R]tt − Sức chịu tải tính toán của cọc (T)

Theo Welliton, [R]tt ≤ [Rc]

7 , trong ñó [Rc] − sức chịu tải giới hạn cho phép của cọc.

b) Về hệ số hiệu dụng của búa:

KB = Q + q

W

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

W = Q.V2

2g − năng lượng xung kích.

với: V − Tốc ñộ 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

Búa Cọc gỗ Cọc thép Cọc bê tông

Búa hơi song ñộng, Diezel ống dẫn

5 5,5 6

Búa hơi ñơn ñộng, Diezel cột dẫn

3,5 4,0 5

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 ñộ chối của cọc S.

Bằng các tính toán lý thuyết và ño ñạc thực nghiệm, ñộ chối S hợp lý của cọc ñược 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 ñộng Những trường hợp không thể dùng búa xung kích ñể ñóng 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 ñộng nhờ lực ly tâm tạo ra bằng khối lệch tâm quay. Lực ly tâm ở ñây còn ñược gọi là lực kích ñộng P tính theo biểu thức quen biết.

P = M . ω2

g

Trong ñó: M − Mô men lệch tâm


ω − Tốc ñộ góc

g − Gia tốc trọng trường

Chọn búa chấn ñộng ñể hạ cọc cần thỏa mãn các ñiều kiện sau:

− Lực kích ñộng phải ñủ thắng lực cản của nền. − Biên ñộ rung ñộng của búa cần lớn hơn biên ñộ rung ñộng của cọc. − Tổng trọng lượng tĩnh của hệ búa và cọc cần lớn hơn lực cản của nền xuất hiện dưới

mũi cọc. Các ñiều kiện nêu trên ñược khai triển chi tiết tiếp theo ở phần chuyên mục về búa rung. 1.4.3. ðúc cọc tại chỗ bằng khoan nhồi

Khoan nhồi các kiểu có mục ñích tạo cọc (ñúc cọc) tại chỗ. Công nghệ khoan nhồi gồm 2 bước cơ bản: tạo lỗ khoan bằng máy khoan chuyên dụng và ñúc cọc bê tông sau khi tạo lỗ.

Công nghệ khoan nhồi (cọc) ra ñời 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 ñiện.

ðể tạo ra lỗ khoan, người ta áp dụng các loại hình công nghệ:

− Công nghệ ñúc 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 ñặc ñiểm ñịa chất, thiết bị khoan và trình ñộ vận hành thiết bị.

Thiết bị (khoan) tạo lỗ có nhiều dạng khác nhau, nhưng ñều 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 ñào..., và các thiết bị phụ trợ phù hợp với công nghệ tạo lỗ.

Việc ñúc cọc bê tông ñược tiến hành sau khi làm sạch lỗ khoan và ñặt cốt thép. Cọc ñúc xong phải tiến hành kiểm tra chất lượng nhờ các thiết bị kiểm tra hiện ñại.

Thi công cọc khoan nhồi bằng máy khoan ED.4000

với bộ gầu khoan xoay ñường kính 1,5m.

.

CHƯƠNG 2 BÚA ðIEZEL ðÓNG CỌC

2.1. CÔNG DỤNG VÀ PHÂN LOẠI BÚA ðIEZEL


2.1.1. Công dụng: Búa diezel dùng ñể ñóng các cọc bê tông cốt thép, ống thép, cọc gỗ

và thường chỉ ñóng trên nền thông thường (không phải nền yếu hoặc nền cứng). Búa loại này dùng dầu diezel và hoạt ñộng như một ñộng cơ diezel, gây ồn lớn và chấn ñộng mạnh nên chỉ thích hợp với việc xây dựng các công trình xa nơi dân cư, xa các công trình xây dựng ñã có. Riêng các loại búa nhỏ có thể ñóng cọc tre, cọc gỗ ñể kè bờ.

Ở ñây, thuật ngữ "búa ñiezel" ñược hiểu là cỗ máy ñóng 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 ñây 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

(S−1010)

SP60

(DM−240) S−263

SP−6

(S−330)

Trọng lượng quả búa (kg) 190 240 1800 2500

Năng lượng va ñập (kg.m) 150 175 1600 2000

Số lần ñập 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

ðường kính cọc (gỗ) − (cm) 18−22 18−22 − −

Kích thước bao (mm)

Cao 1970 1980 4335 4540

Rộng 500 500 820 870

Mác hiệu máy

Thông số chính SP44

(S−1010)

SP60

(DM−240) S−263

SP−6

(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

(kg) 1250 1800 2500 3500 1800 2500 3500 5000

Năng lượng ñập khi rơi

3m (kg.M) 3300 4800 6700 9400 5400 7500 10.500 13000

ðường kính xi lanh

(mm) 300 345 400 450 345 400 470 550

Hành trình pittông quá

trình nén (mm) 335 370 372 376 370 370 376 −

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 ñập/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 Hãng

sản xuất Mã hiệu

Búa Toàn bộ Cao (m) Rộng (m) Dài (m)

Năng lượng

1 nhát búa

KJ

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

MH 25 2,5 5,505 4,42 0,726 0,952 75

MH 35 3,5 7,74 4,585 0,864 1,075 105

Mitsubishi heavy ind

MH 45 4,5 10,305 0,924

Ishikawajima MH 45B 4,5 10,305

4,785

0,98

1,275 135


IDH−25 2,5 5,5 4,565 0,78 0,897 75

IDH−35 3,5 7,8 4,013 0,886 0,986 105

harima heavy ind

IDH−45 4,5 11,0 4,696 1,0 1,125 135

K13 2,7 4,05 0,616 0,739

KC13

1,3

3,2 4,965 0,63 0,77

37

K25 5,2 4,55 0,768 0,839

KC25

2,5

5,5 5,1 0,78 0,87

75

K35 7,5 4,55 0,934

KC35

3,5

7,9 5,125

0,881

0,995

105

K45 10,5 4,825

KB45 11,0 5,46

0,996 1,074 135

KC45

4,5

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

Kobe steel

K150 15,0 36,5 7,04 1,7 2 396

2.2. CẤU TẠO QUẢ BÚA KIỂU CỘT DẪN VÀ QUÁ TRÌNH HOẠT ðỘNG

2.2.1. Cấu tạo chung

Hình 2.1. Búa diezel kiểu cột dẫn SP.6

2.2.2. Quá trình hoạt ñộng

Xy lanh 2 ñược tời nâng búa nâng lên qua rùa 4 bằng móc 15 móc vào chốt 14. ðến hết

hành trình trên móc 15 ñược nhả ra, xylanh 2 rơi tự do theo cột dẫn hướng 3 chụp vào piston 18 cố ñịnh trên bệ 1 tạo thành buồng kín trong chứa không khí bị nén. Ở cuối hành trình rơi,

do tác ñộng của ñầu 16, bơm nhiên liệu 11 hoạt ñộng phun nhiên liệu với áp lực lớn vào buồng kín, ở ñây nhiên liệu gặp không khí nén có nhiệt ñộ cao tự bốc cháy ñẩy 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 ñầu. Cứ như vậy quả búa hoạt ñộng ñến khi ngừng cấp

nhiên liệu, hành trình của xylanh ñược ñiều chỉnh bằng cách ñiều chỉnh lượng nhiên liệu qua tay ñòn 8.

Hình 2.1. Búa diezel kiểu cột dẫn SP.6

1. Thân ñế 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 ñộng búa; 7. Cần bơm nhiên liệu; 8. Tay ñòn.; 9. Vòi phun nhiên liệu.;10. Ống dẫn

dầu; 11. Bộ bơm nhiên liệu; 12. Chụp mũ ñầu cọc; 13. ðế va ñập; 14. Chốt ngang;

15. Móc.; 16. ðầu tác ñộng cần bơm; 17. Lò so giữ móc; 18. Pít tông cố ñịnh.

Khi muốn dừng hoạt ñộng của búa, chỉ cần kéo dây mềm có 1 ñầu buộc vào lỗ cuối tay

ñòn 8, lúc này ñầu 16 không còn tác dụng vào cần 7, bơm 11 không bơm dầu nữa, quả búa sẽ dừng hoạt ñộng.

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


Hình 2.2: Cấu tạo búa ñóng cọc diezel kiểu ống dẫn thông thường

1. Thớt búa (cối dưới); 2. Khoang chứa nước làm mát; 3. Bơm nhiên liệu; 4. Tay ñòn dẫn ñộng 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 ñịnh vị cột; 18. Thanh nối; 19. Nút xả; 20. Vịt dầu (lỗ tra dầu);21. Thiết bị ñiều 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

ðể 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. ðiểm khác biệt ở ñây là phần xylanh trên ñược sử dụng và cấu tạo với hai mục ñích: 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 ñộ rơi của pítông 12. ðiển hình cho loại quả búa này là loại có ký hiệu URB2500 (Liên Xô cũ) và B45 của hãng BSP (Anh).

Hình 2.3. Quả búa diezel loại ống dẫn tần số nổ cao

1. ðầu búa; 2,5. Giảm chấn; 3. ðệm; 4. Bulông giữ ñầu búa; 6. Vòng ñệm; 7. Xylanh;

8. Vòng găng ñầu 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. ðầu trên piston; 18. Guốc trượt; 19. Khung nâng.


2.3.2. Nguyên lý làm việc của quả búa diezel ống dẫn

Hình 2.4: Sơ ñồ 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 ñòn bơm; 8. Cơ cấu móc kéo nâng quả búa (con rùa).

I. Quả búa ñi lên (nạp khí);

II. Quả búa rơi xuống và phun dầu;

III. Nén kích nổ − va chạm;

IV. Nổ − ñẩy búa ñi lên − xả.

2.3.3. Cấu tạo một số bộ phận của búa

Xét 2 bộ phận là ñoạn xi lanh làm việc và bơm nhiên liệu.

2.3.3.1. ðoạn xi lanh làm việc (hình 2.5)

Hình 2.5: ðoạn 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. ðai; 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. ðòn tựa quay tay ñòn bộ móc treo quả búa.

2.3.3.2. Bơm nhiên liệu

Hình 2.6. Bơm nhiên liệu

1. Tay ñòn; 2. Piston; 3. Ống bao; 4. Thân bơm; 5. Bộ ñiều chỉnh lượng nhiên liệu; 6. Lò so;

7.Van một chiều; 8. Lò so van một chiều; 9. Van một chiều; 10. ðầu nối với két nhiên liệu;

11. ðường 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 ñốt ñúng thời ñiểm 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 ñộng vào tay ñòn 1, qua ñó pittông 2 của bơm dịch chuyển xuống dưới và tạo áp lực trong buồng chứa nhiên liệu A, do ñó van một chiều 9 ñược ñóng lại không cho nhiên liệu chảy qua ống mềm (nối với ñầu nối 10) chảy vào buồng A. Lúc này van một chiều 7 ñược mở ra dưới áp lực dầu trongkhoang A ñẩy nhiên liệu từ buồng A vào buồng ñốt trong xi lanh quả búa theo ñường dẫn 11.


Ở hành trình ngược lại, khi pittông quả búa thôi tác ñộng vào cần 1, lò so 6 ñẩy pittông ñi lên tạo áp lực thấp trong buồng A, van 7 ñóng, van 9 mở ñể nhiên liệu chảy vào. ðể ñiều chỉnh lượng nhiên liệu dùng tay ñòn 5. Khi tay ñòn 5 quay theo chiều G thì lượng nhiên liệu vào buồng A giảm ñi, và ngược lại.

2.4. ẢNH HƯỞNG CỦA KHÍ CHÁY ðẾN QUÁ TRÌNH HẠ CỌC Ta ñã biết rằng: trong quá trình búa diezel ñóng cọc luôn có 2 thành phần lực tác dụng

lên ñầu cọc làm cọc chìm xuống nền, ñó là:

− Lực va ñập của quả búa qua ñế búa xuống cọc.

− Lực do khí cháy sinh ra truyền xuống cọc.

Sau ñây ta xét ảnh hưởng của khí cháy ñến quá trình hạ cọc.

Xét trong 1 chu kỳ làm việc của búa: khi quả búa ñi xuống tới vị trí che kín cửa xả thì quá trình nén bắt ñầu ñược thể hiện bằng ñiểm a trên ñồ thị p (t).

Hình 2.7: Ảnh hưởng của khí cháy ñến quá trình hạ cọc.

1. ðồ thị biểu diễn sự thay ñổi áp lực khí cháy P trong buồng ñốt búa diezel ống dẫn − theo thời gian t.

2. ðồ thị biểu diễn ñộ chìm của cọc vào nền tương ứng với quá trình nén cọc do khí cháy.

Áp lực khí nén trong buồng ñốt quả búa tăng dần từ a ñến c và t1, tạo ra một lực F tác dụng lên ñầu cọc, ví dụ ở ñiểm c, ta có: Fc = Pc . A, với A là tiết diện ngang của quả búa, Pc − áp lực khí cháy tại thời ñiểm c.

Dưới tác dụng của lực khí cháy cọc chìm sâu vào nền và tăng ñến giá trị lớn nhất Hp khi khí cháy ñạt áp lực lớn nhất Pz ứng với ñiểm z trên ñồ thị. Mặt khác dưới tác dụng ñàn hồi của nền, cọc sẽ bị ñẩy lên một ñoạn Hn, do ñó chiều sâu dìm cọc chỉ còn là H1:

H1 = Hp − Hn

P

0

0

H

H

a

c

z

b

t t

P

t

t

H

H

1

n

x

P

0

0

H

H

a

c

z

b

t t

P

t

t

H

H

1

n

x

1

2

1 2

τ

p

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 ñốt cháy, áp suất trong buồng ñốt tăng vọt và giai ñoạn cháy mãnh liệt nhất xảy ra trong khoảng thời gian τ = t2 − t1, khí cháy ñạt áp lực Pz = (10 − 13) MPa tác dụng làm cọc chìm xuống nền. Thường ở giai ñoạn ñầu cọc chìm tới 20 cm/1 lần búa rơi xuống, sau ñó giảm dần ñộ sâu, vì càng về cuối lực cản cọc của nền càng tăng.

Với búa diezel, nhiên liệu sẽ tự bốc cháy với nhiệt ñộ tự phát sinh khoảng 700oK ở áp suất (3−4) MPa. Muốn vậy thì cọc phải có "ñộ chối" cần thiết ñể có tỷ số nén yêu cầu, thể hiện qua lực cản ñầu cọc R. Lực cản R phải thỏa mãn ñiều kiện: R ≥ [(3 ÷4) MPa] . A.

Nếu R < [(3 ÷ 4) MPa] . A thì cọc sẽ tụt nhanh hơn, búa giảm dần ñộ nảy, làm cho ñộ nén giảm dưới mức cần thiết, nhiệt phát sinh không ñủ và kết quả là quá trình cháy không xảy ra.

2.5. ẢNH HƯỞNG ðỒNG THỜI CỦA ÁP LỰC KHÍ CHÁY VÀ LỰC XUNG

KÍCH ðẾN QUÁ TRÌNH HẠ CỌC CỦA BÚA DIEZEL

Quá trình ñóng cọc của búa diezel khi xét ñến ảnh hưởng ñồng 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 ñồ thị kết hợp P(t) và H(t) dưới ñây:

Hình 2.8: Ảnh hưởng ñồng thời của áp lực khí cháy và lực xung kích ñến quá trình hạ cọc.

1. ðường biểu diễn áp lực do khí cháy sinh ra tác dụng làm chìm cọc.

2. ðường biểu diễn ñộ chìm cọc vào nền ở ñầu quá trình ñóng cọc ứng với lực cản ñầu cọc R1.

3. ðường biểu diễn ñộ chìm cọc vào nền khi lực cản ñầu cọc ñạt trị số R2 > R1.

t'ñ và t"ñ là thời gian tác dụng của lực xung kích lên ñầu cọc ứng với R1 và R2.

τ − thời gian tác dụng do quá trình cháy sinh ra.

H1− ñộ sụt của cọc ở giai ñoạn ñầu ñóng cọc.

H'1 − ñộ sụt của cọc ở giai ñoạn cuối khi có R2 > R1.

n1,2,3,4 − Các ñiểm ứng với quá trình sụt cọc do tác dụng của lực xung kích, ñộ ñàn hồi của nền, do áp lực khí cháy và phản lực (ñộ chối) của nền.

H

0

0

P

t

t

Pz

1

c

HH'

n

n

n

nH

H

b

32

24

31

32

11

t"t'd

d


Công sinh ra trong quá trình ñóng cọc ở giai ñoạn ứng với t'ñ, t"ñ, τ là rất lớn, nhờ ñó cọc chìm sâu vào nền với ñộ 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 ñó: 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 ñoạn ñầu) chiếm tới 92%, còn công của áp lực cháy sinh ra chỉ có 8%.

Khi tiếp tục ñóng cọc thì lực cản ñầu cọc tăng lên từ R1 ñến R2 với R2 > R1, làm cho ñộ sụt của cọc vào nền giảm ñi − cũng tức là "ñộ chối" ñóng cọc tăng lên − hệ quả là thời gian tác dụng của lực xung kích giảm ñi từ t'ñ chỉ còn t"ñ (t"ñ < t'ñ). Ứng với t"ñ thì thời gian tác dụng của lực xung kích sẽ không ñồng thời với thời gian tác dụng τ của áp lực khí cháy nữa và vì t"ñ < τ nên ñồ thị biến thiên quá trình hạ cọc vào nền sẽ ñi theo ñường (3), cụ thể là:

− ðầu tiên cọc ñược hạ xuống nền do lực xung kích tác dụng − xuống ñến ñiểm n1.

− Do ñàn hồi của nền mà cọc bị ñẩy lên ñến ñiểm n2.

− Áp lực khí cháy lại ñẩy cọc xuống ñiểm n3.

− Phản lực của nền ñẩy cọc lên ñến ñiểm n4.

Sau ñó cọc sẽ dao ñộng quanh n4 và ở ñộ sâu H3.

Ở giai ñoạn ñầu quá trình ñóng cọc: thời gian tác dụng của lực va ñập:

t'ñ = (3 − 4) . 10−2 (s), còn ở cuối quá trình ñóng cọc: t"ñ = (2 − 3).10−3 (s), như vậy t"ñ << t'ñ.

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 ñập của quả búa: W

− Tốc ñộ chuyển ñộng của quả búa: v

ðể ñóng cọc có hiệu quả, các thông số trên cần thỏa mãn 3 ñiều kiện:

− ðiều kiện 1: WGc

= 0,5 − 0,7

− ðiều kiện 2: 0,5 < QGc

< 3,0

− ðiều kiện 3: vmax < 6 (m/s)

Các kết quả nghiên cứu cho thấy: khi thoả mãn 3 ñiều kiện trên thì hiệu quả ñóng cọc sẽ lớn nhất và không xảy ra trường hợp vỡ ñầu cọc.

Trọng lượng thích hợp của búa ñược xác ñịnh

Q = KE − (Gc + Gt)

Trong ñó: 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 ñây: Kn − hệ số nghiêng giá búa phụ thuộc góc nghiêng so với

phương ñứng; (bảng 2.5)

Kb − hệ số chỉ sự hữu ích của trọng lượng búa tham gia ñóng 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

tông Cọc gỗ

Kb Hef

Búa rơi 3 2 1,0 −

Búa hơi ñơn ñộng, búa nổ diesel

2 cọc dẫn

5 3,5 0,4 1,7÷12,2m

Búa hơi song ñộng, búa diesel

ống dẫn

6 5 0,9 2,8m

2. Tốc ñộ ñóng cọc v ñược 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 ñóng cọc. Khi hai yếu tố tiết diện thớt búa và hỗn hợp cháy là không ñổi thì tốc ñộ ñóng cọc phụ thuộc vào thành phần ñịa chất của nền.

Thực nghiệm cho thấy:

− Với cọc bê tông cốt thép ñóng vào nền có ñộ dính lớn như ñất sét thì hiệu quả ñóng cọc

sẽ cao nếu tần số va ñập lớn và tỷ số QGc

lớn.

− ðối với ñất ít dính hơn như ñất cát, ñất pha cát, thì chỉ nên lấy tần số va ñập ở dải chỉ số nhỏ; thông thường: n = (55 − 70) lần/phút.

3. Các tham số liên quan ñến quá trình tính toán gồm có:

ϕ nghiêng, ñộ

Kn

0

10

20

30

45

1,0

0,91

0,80

0,71

0,59


− ðường 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.

Với: Vh = πD2

4 . h

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

− Tỷ số nén: ε = Va

Vc = 12 ÷ 16, thường lấy ε = 14.

2.7. XÁC ðỊNH SỨC CHỊU TẢI CHO PHÉP CỦA CỌC

Dưới tác dụng của búa diezel, sau mỗi chu kỳ va ñập của búa, cọc sẽ sụt sâu vào nền một ñoạn S và cọc chịu một tải trọng Rc ñược tính theo công thức kinh nghiệm Benaberq sau:

Rc = W2S (T) (2.1)

Trong ñó:

W − là tổng năng lượng va ñập của búa và năng lượng của khí cháy sinh ra tác dụng lên ñầu cọc.

S − (cm) − ñộ sụt của cọc vào nền sau 1 chu kỳ.

ðiều kiện làm việc của cọc: Rc ≤ [Rc]

Nếu Rc > [Rc] thì cọc sẽ bị vỡ khi chịu tải.

[Rc] xác ñịnh qua sức bền kết cấu cọc.

− Năng lượng va ñập W ñược tính như sau:

W = W1 + W2 (2.2)

+ W1: Năng lượng va ñập của quả búa, tính theo:

W1 = QH − (W3 + W4 + W5) (2.3)

trong ñó: W3 = Pa . Va

n1 − 1 ( 11n −ε − 1) − Pa . Va (2.4)

W3 − là năng lượng cần thiết ñể nén hỗn hợp cháy trong buồng ñốt, với:

Pa là áp suất ñầu 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 ñể dịch chuyển phần ñáy búa và thớt búa. (2.6).

+ W2 − là năng lượng do áp lực khí cháy sinh ra tác dụng lên ñầu cọc và ñược tính theo công thức:

W2 = dt.Fz

c

c∫τ

τ

(2.7)

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 ñầu cọc bê tông cốt thép.

CHƯƠNG 3 GIÁ BÚA ðÓNG CỌC


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 ñóng cọc; nó dùng ñể treo quả búa và thực hiện các thao tác trong quá trình ñóng cọc, bao gồm các việc:

− Cẩu cọc

− Chỉnh cọc theo các yêu cầu kỹ thuật khác nhau như ñóng cọc thẳng ñứng, ñóng cọc xuyên âm, xuyên dương.

− Dùng ñể treo khởi ñộng búa và là giá trượt cho quả búa.

− Giá lên xuống của thang nâng (nếu có) ñể kiểm tra búa, ñưa cọc vào ñế búa, tiếp nhiên liệu cho búa.

Giá búa chuyên dùng còn là bộ khung ñể lắp các bộ máy tời, cabin ñiều khiển và các thiết bị khác.

3.1.2. Phân loại Tùy theo ñặc ñiểm 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 ñể thực hiện ñóng 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 ñào truyền ñộng 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 ñịa hình làm việc, chia thành

− Giá búa ñóng cọc trên bờ: di chuyển trên ray, trên bánh xích hoặc giá trượt. − Giá búa ñóng cọc trên mặt nước ñặt trên phao. Thực chất giá búa ñóng cọc trên mặt nước chỉ là giá búa ñóng cọc trên bờ nhưng ñược

ñặt trên một hệ phao nổi ñể 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 ñược: thường là giá búa chuyên dùng ñơn giản hoặc là giá búa ñặt

trên máy kéo.

− Giá búa quay ñược; 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 ñào hoặc cần trục bánh xích.

Loại này có khả năng làm việc tốt và hiệu quả công việc cao.

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 ñỉnh; 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

maxcäch , m 8−10 12 16 16−20 14

Sức nâng, tấn 8 10 16,5 20

Trọng lượng búa maxbóaG tấn 4,5 5 4,6 6 7,65

Góc nghiêng giá máy, về phía trước 1 : 10 1 : 8 1 : 6


(tgϕ) về phía sau 1 : 10 1 : 3 1 : 6

Góc nghiêng sang 2 bên sườn (ñộ) ± 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 ñóng xiên (ñộ) 15

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

Tầm với (tính từ tâm quay ñến

tâm tháp) (mm)

4420

4420

4200

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

Mã hiệu

Thông số SP−28 S−878S SP-49

AB

Máy kéo cơ sở T−100MZ

T−130MG−1

T−130BG−1

Loại búa S−268 SP−40A SP−41A


Mã hiệu

Thông số SP−28 S−878S SP-49

AB

Máy kéo cơ sở T−100MZ

T−130MG−1

T−130BG−1

Loại búa S−268 SP−40A SP−41A

ðộ cao tháp, m (H) 13 13,9 19

Trọng lượng cọc maxcäcG tấn 4,5 6,5 8,3

Cáp nâng búa 3,4 4 6 Sức nâng, tấn

Cáp nâng cọc 2 3 5

ra phía trước

1 : 10 1 : 5,7 1 : 8 ðộ nghiêng giá cho phép (tg ϕ)

phía sau 1 : 10 1 : 2,7 1 : 3

Sang phải 5 7 7 ðộ nghiêng giá sang 2 bên, ñộ Sang trái 5 7 7

Dài, m 10,9 8,5 10,63

Rộng, m 2,84 3,54 4,34 Kích thước giới hạn khi vận

chuyển, m Cao, m 4,4 3,06 3,08

Dài, m 5,15 4,68 5,22

Rộng, m 3,34 4,5 5,04 Kích thước giới hạn khi làm

việc m Cao, m 13 14,06 18,47

Tầm với lấy cọc (R) và maxcäch , m (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 ñóng 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 ñỉnh; 6. Quả búa; 7. Giá nâng cọc; 8. Khung ñỡ cột; 9. Cụm puly dưới cột.

− Giá búa cấu tạo trên máy kéo: Dùng ñể ñóng các cọc có chiều dài 8−12m, ñược sử dụng

phổ biến do có nhiều ưu ñiểm: kết cấu ñơn giản, thao tác, lắp ñặt, vận chuyển dễ dàng. ðặc ñiểm chung trong cấu tạo giá búa trên máy kéo là sử dụng các thiết bị thủy lực mà chủ yếu là XLTL ñể thực hiện các thao tác khi ñóng 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 ñộng cơ của máy cơ sở qua bộ truyền ñai và hộp số bánh răng. Theo cấu tạo chúng ñược chia làm hai loại chính: tháp ñặt dọc xe và ngang xe (hình 3.4). Trên bảng 3.4 là các ñặc 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 ðIỂN HÌNH

3.3.1. Công dụng

Giá búa chuyên dùng là hệ thống kết cấu và thiết bị trên nó (hiểu theo nghĩa ñầy ñủ về chức năng của thiết bị), chuyên dùng cho một việc là làm khung giá lắp quả búa ñể ñóng 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 ñiều chỉnh ñược (nhờ xi lanh thủy lực − ví dụ giá búa S.908).

− Theo cấu tạo cột chính, có các loại: cột từ thép U ñịnh hình (S−429), cột dạng dàn (S.908), cột dạng ống (DJ.2, Nippon, Kato...).

− Theo ñặc ñiểm bộ di chuyển có các loại: di chuyển trên ray, di chuyển kiểu bước nhờ dầm hộp có xi lanh thủy lực và ñế trụ thủy lực.

Theo khả năng quay của khung sàn máy, có loại không quay ñược (S429...), loại có toa quay (S.908, DJ2...).

− Theo hệ thống truyền ñộng, có loại: cơ học, cơ ñiện, ñiện thủy lực.

3.3.3. Giá búa S908A và S955A di chuyển trên ray do Liên Xô chế tạo

Bảng 3.5: ðặc tính kỹ thuật của giá búa ñóng cọc tự hành trên ray có bàn quay

Kí hiệu giá búa ðặc 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

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


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, ñộ. 360 360 360 360 360 360

ðộ nghiêng lớn nhất của giá:

Về phía trước:

Về phía sau:

Về phía phải hoặc trái

8 : 1

3 : 1

30 : 1

8 : 1

3 : 1

30 : 1

8 : 1

3 : 1

30 : 1

8 : 1

3 : 1

30 : 1

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

Tầm với từ tâm quay ñến 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

không có ñối trọng, T

23,8 24,3 45 60 22,1 32,5

Trọng lượng giá búa có búa và có

ñối trọng, T

− − − − 32,6 56,5

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

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

Tốc ñộ nâng cọc m/min:

Tốc ñộ di chuyển trên ray m/min.

Vận tốc quay v/min

10

10

−

20−24

10

−

9,8−12

3−10

−

9,8−12

3

−

16−20

17,5

0,75

15

21

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 (mã hiệu) SP−41A SP−47A SP−48A

SP.33A SP.30A SP.46 SP.69 SP.56

Loại búa (mã hiệu) SP−41A SP−47A SP−48A

maxcäch , m 12 16 20

Sức nâng của giá, tấn

10 14 20

Góc quay giá, ñộ 360

Dẫn ñộng Thủy lực

ðiện Thủy lực

Về phía trước

1 : 8 ðộ nghiêng giá (tgϕ) Về phía

sau 1 : 3

ðộ nghiêng sang 2 bên, ñộ ± 1,5 − ± 1,5

Tầm với, m 6,2 − 6 9

Chiều rộng ñường ray, m

4,5 6

Công suất ñộng cơ, kW

31,5 46 51 60

Nâng búa

10 20−24 30 20−24 6,5−8

Nâng cọc

10 20−24 30 20−24 9 Vận tốc m/phút

Di chuyển

18 18 13 18

H 20,4 24,4 23,4 24,4 28,7

Rộng (B)

5 6,5

Kích thước

giới hạn, m

L 9,6

Hình 3.6: Giá búa di chuyển trên ray

Trọng lượng, tấn 25 26,5 20 26,3 52,5

.

Bảng 3.7: ðặc tính kỹ thuật của giá búa ñóng cọc tự hành trên ray không có bàn quay do Liên Xô (cũ) chế tạo

Kí hiệu giá búa ðặc tính kĩ thuật

S−1006 S−532 S−429 S−428 S−427


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 − − −

ðộ nghiêng lớn nhất của giá:

Về phía trước:

Về phía sau:

Về phía phải hoặc trái

8 : 1

3 : 1

30 : 1

8 : 1

3 : 1

30 : 1

8 : 1

3 : 1

30 : 1

8 : 1

3 : 1

30 : 1

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

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

Khoảng cách ray, m 4 1 − − −

Trọng lượng giá không có búa và

không có ñối trọng, T

19,2 11 4,75 2,99 1,98

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

Tổng công suất ñiện, 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 ñược chế tạo hàng loạt và sử dụng rộng rãi. Khác với các loại giá búa ñơn 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, ñóng cọc theo hai chiều xiên âm và xiên dương. Chúng có thể di chuyển dọc theo ñường ray với khổ rộng là 4,4m. Ngoài ra giá búa còn ñược trang bị hai thang máy chạy dọc hai bên tháp (cột dẫn búa). Thanh chống xiên và cơ cấu vít me ñể chuyển ñộng nghiêng ngửa giống như giá búa JG−35.

ðầu bò ñược chế tạo ñể cẩu cọc bằng cơ cấu hai ñây. Dọc tháp ngoài dẫn hướng của quả búa còn có hai dẫn hướng cho thang máy. ðể phục vụ các thao tác khi ñóng 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 ñộng vít me, một cơ cấu quay, một cơ cấu chuyển ñộng 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) ñược ñặt trên mâm quay có kết cấu vành bi, mâm quay giúp cho giá búa quay tròn toàn vòng.

Giá búa sử dụng quả búa ñiêzen loại 2,5 tấn, 3,5 tấn có khả năng ñóng cọc với chiều dài ñến 18m, ở trên cạn cũng như khi lắp xuống phao nổi ñể ñóng cọc dưới nước.

Giá búa DJ−2 là loại giá búa ñóng cọc tương ñối hoàn chỉnh với mọi tính năng cần thiết của giá búa ñóng cọc.

Hình 3.7. Giá búa ñóngcọc DJ−2. 1. Xà ñỉnh; 2. Cột tháp; 3. Múp cẩu cọc; 4. Chống xiên; 5. Thang máy; 6. Khớp chữ thập;

7. Cơ cấu quay; 8. Buồng ñiều khiển; 9. ðối trọng; 10. Bệ ñỡ 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.


Hình 3.8. Các cụm chi tiết ñặc biệt của giá búa JG−35 và DJ−2

a) Xà ñỉnh: 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 ñịnh tháp khi lắp dựng.

c) Thanh chống xiên: 1. Bạc lót; 2. ống bao; 3. ðai ốc.

d) Truyền ñộng vít me: 1. Vít me T100X12; 2. Quả cầu trong khớp cầu; 3. Chốt truyền ñộng quay quả cầu; 4. Ổ bi côn; 5. Bộ truyền bánh răng nón; 6. ðộng cơ ñiện và hộp giảm tốc; 7. Vỏ khớp cầu; 8. ðệm hãm ñầu vít me.

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 ñược cố ñịnh vào mặt dưới sàn trước và phía trên của xà chính ñỡ giá toa quay.

Phía trước sàn có lỗ ñể lắp các cấu kiện như: Cột tự dựng, tời kéo búa, kéo cọc, ñộng cơ ñiện thang máy, hộp giảm tốc, phanh, mâm quay...

Sàn sau:

Là kết cấu khung giá hình hộp, ở ñầu có mặt bích ñể nối với mặt sau của sàn trước nhờ các bu lông. Trên mặt sàn bố trí: buồng ñiều khiển, ñối trọng, các cụm tời kéo búa, kéo cọc, tủ ñiện, ñộng cơ ñiện 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 ña: 18 m. − Quả búa (ñiêzel) loại: 2,5 tấn ÷ 3,5 tấn − Khả năng ñóng xiên

Xiên dương: 18,5 ñộ. Xiên âm: 5 ñộ − Góc quay: 360 ñộ − Khả năng tiến lùi tháp: 0,5 m

− Tốc ñộ 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 ñộ kéo cáp 37,8 m/ph Công suất ñộng cơ 11 kW Số lượng 2

− Tời nâng búa: Sức kéo 2 (T) Tốc ñộ kéo cáp 26,4 m/ph Công suất ñộng cơ 11 kW Số lượng 1

− Tời thang máy: Sức kéo 0,4 (T) Tốc ñộ kéo cáp 22,5 m/ph Số lượng: 2

− Tổng khối lượng giá búa: 33000 kg − Cự ly ñường ray: 4,4 m

3.3.5. Giá búa lắp trên phao nổi


Giá búa trên phao nổi nhằm phục vụ việc xây dựng các công trình cầu, cầu cảng hoặc các công trình thủy cần ñóng cọc dưới nước. ðể ñóng các ñốt 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 ñại, hiện nay bắt ñầu sử dụng cọc ống thép hoặc BTCT có chiều dài 40−50m không nối và như vậy cần phải có những giá búa ñóng cọc chuyên dùng cao từ 50 ñến 60m (hình 3.9). Các giá búa này có thể ñược ghép trên các cần trục nổi hoặc chế tạo riêng. Kết cấu tháp của chúng có thể là một ống thép tròn ñường kính lớn hoặc một dàn thép cấu tạo từ thép ống. Khả năng nghiêng tháp ñể ñóng cọc xiên rất lớn (±1/4 − ±1/3,5) ñược thực hiện bằng truyền ñộng thủy lực do một XLTL cỡ lớn ñảm nhận. Hệ tời phục vụ cẩu cọc và quả búa ñặt 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 ñể lấy cọc, ñưa cọc vào vị trí ñóng, chỉnh cọc... thực hiện nhờ các tời neo của phao nổi.

Hình 3.9: Giá búa lắp trên phao nổi

Giá búa ñóng 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 ñược tính như sau:

d)

Hc = Hcọc + Hb + Hat + ht + Hpl [m]

Trong ñó:

Hc − Chiều cao cột dẫn (m);

Hcọc − Chiều cao cọc (m); Hat − Chiều cao an toàn từ móc câu tới xà ñỉnh (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 ñơ

Thanh chống xiên có tác dụng tăng ổn ñịnh cho cột dẫn, nếu càng ñưa ñiểm ñặt của thanh chống xiên lên trên gần xà ñỉnh thì cột càng ổn ñịnh nhưng sẽ tốn vật liệu mà không cần thiết. Theo kinh nghiệm thực tế thì ta chọn ñiểm ñặt 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 ñơ co dãn làm cho cột nghiêng ngửa ñể ñóng cọc xiên âm xiên dương, ngoài ra cột còn có thể vi chỉnh một khoảng 500mm. Vì vậy chiều dài của tăng ñơ sẽ nằm trong khoảng (a, b) nào ñó, (trong ñó a là chiều dài nhỏ nhất, b là chiều dài lớn nhất).

Tăng ñơ ngắn nhất là khi cột ở gần tâm quay nhất và ñang ñóng cọc xiên dương với góc xiên lớn nhất, sơ ñồ tính như ở hình 3.10a:

Hình 3.10. Sơ ñồ tính toán chiều dài tăng ñơ giá búa

a) Khi ñóng cọc xiên dương (18o30') ; b) Khi ñóng cọc xiên âm 5o Ta có: a = AC = AB2 + BC2 (min) − Tăng ñơ dài nhất là khi cột ở xa tâm quay nhất và ñang ñóng cọc xuyên âm với góc

xuyên lớn nhất (xiên 5o). Sơ ñồ tính như ở hình 3.10.b.

OO1 − chiều dài cột dẫn;

AO − khoảng cách từ chân cột ñến ñiểm ñặt tăng ñơ (AO = X);

O1

A

D

18,5O

O B

C a)

D

5O

B O

C

A

O1

b)


OB − Khoảng cách từ tâm cột ñến ñường thẳng nối tâm chân tăng ñơ.

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 ñơ phải co dãn ñược trong khoảng: a → b 3.4.3. Lực tác dụng lên giá búa

Xét giá búa chuyên dùng có 2 thanh chống xiên (tăng ñơ), với 2 trạng thái làm việc bất lợi khi khởi ñộng ñóng cọc xiên dương 18o30' và xiên âm 5o (hình 3.11) khi búa ở vị trí cao nhất. Ở ñây chỉ thể hiện các lực tập trung, còn lực phân bố ñều (trọng lượng bản thân cột và tăng ñơ) coi như ñã 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 ñối và góc giữa 2 tăng ñơ β là ñối xứng qua trục OA.

Hình 3.11. Sơ ñồ lực tập trung tác dụng lên cột và tăng ñơ Gb − trọng lượng búa; Gc − trọng lượng cọc; Tq − trọng lượng quả pittông búa;

η1 − hiệu suất puly ở xà ñỉnh; R − phản lực dọc cột hoặc tăng ñơ.

.

CHƯƠNG 4

BÚA RUNG ðÓNG CỌC

Tq

Tq

Tq :

A

Gb

RA

Gc

0

α+

η1

ο

C,D

R,RRc D

Tq

Tq

Tq :

A

Gb

RA

Gc

0

α+

η1

ο

C,D

R,RRc D

A

C D

0

β

Tq qT 1η:

Tq

A

RA

Gb

Gc

DRR ,c

C,D

R0

α−

Trên thế giới, việc dùng búa rung ñể dìm hạ cọc ñã ñược áp dụng từ giữa thế kỷ 20 tại các công trường xây dựng trụ cầu, hố móng lớn. Búa rung dùng ñể hạ cọc ván thép, cọc thép ống hoặc ống rỗng trong thi công cọc cát xử lý nền yếu. ðể hạ cọc bê tông dạng ống ñường 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 ñược 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, ñường Bắc Thăng Long − Nội Bài, Nhà máy bê tông Nam ðịnh, cầu Việt Trì (1975) khu ñô thị Trung Hòa Hà Nội (2002) ñều có dùng búa rung.

4.1. CÔNG DỤNG VÀ PHÂN LOẠI

4.1.1. Công dụng

ðầu búa rung treo trên ñầu cọc, nó tạo ra lực rung ñộng theo phương thẳng ñứng và truyền xuống cọc cùng khối ñất bám theo cọc, nhờ ñó làm giảm lực ma sát của nền tác dụng lên cọc. Dưới tác dụng của trọng lượng cọc và ñầu búa rung, cùng với lực dao ñộng thẳng ñứng thắng lực cản quanh cọc và lực cản ñầu cọc làm cọc chìm sâu vào nền, nhờ ñó mà năng suất ñóng cọc cao hơn 4−6 lần so với búa diezel.

Với nguyên lý tác ñộng như trên, búa rung có thể ñóng ñược 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 ñể tạo cọc cát (trên nền yếu) − mà búa diezel không thể làm ñược. Ngoài việc ñóng − dìm cọc, búa rung còn có thể dùng ñể nhổ cọc ván thép, cọc ống thép. ðó chính là ưu ñiểm 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 ñầu cọc. Búa rung có 2 kiểu là kiểu cứng và kiểu rung mềm. Búa rung kiểu cứng có ñộng cơ ñặt trực tiếp trên hộp gây rung, tần số rung ñộng của ñầu búa kiểu này thường có trị số thấp, với n = 300 − 500 lần/phút. Búa rung kiểu mềm có ñộng cơ ñặt trên ñế tách rời hộp gây rung, ñế và hộp liên kết với nhau qua hệ lò so; kiểu này có tần số rung ñộng cao, với n = 700 − 1500 lần/ph.

− Búa va rung (búa xung kích): có ñặc ñiểm là tận dụng phần rung ñộng tạo ra lực ñập tập trung truyền qua ñế va ñập lên ñầu búa, lực ñóng cọc chủ yếu là lực xung kích.

b) Phân loại theo công suất của búa:

− Loại nhỏ: lực rung ñộng < 10 tấn, ñộng cơ ñiện có công suất nhỏ hơn 30 kW.

− Loại trung bình: lực rung ñộng từ 10 ñến 45 tấn, ñộng cơ ñiện có công suất 45 − 110 kW.

− Loại lớn: lực rung ñộng ñến vài tấn, công suất ñộng cơ ñến 200 ÷kW.

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


* Xét về ñặc ñiểm 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" ñược hiểu là ñộng cơ ñiện ñược nối cứng với hộp gây rung và mô men trên trục ñộng cơ truyền ñến các trục gây rung qua hệ truyền ñộng là các bánh răng.

Ở loại búa nối mềm: ñộng cơ ñược ñặt trên hệ lò xo tách rời hộp rung, truyền ñộng từ ñộng cơ ñến trục gây rung qua bộ truyền mềm là xích, hoặc ñai nhờ ñó khi làm việc ñộng cơ ít bị ảnh hưởng của bộ gây rung nên tuổi thọ ñộng cơ ñược ñảm bảo tốt hơn.

Hình 4.1. Sơ ñồ cấu tạo quả búa rung

a) Rung nối cứng: 1. Bộ gây rung; 2. ðộng cơ; 3. Bộ truyền; 4. Mũ cọc,

b) Rung nối mềm: 1. Bộ gây rung; 2. Lò so; 3. Bệ gia trọng; 4. ðộng cơ; 5. Bộ truyền xích…

c) Va rung: 1. Bộ gây rung; 2. Khối lệch tâm; 3. ðầu búa; 4. Hệ lò so; 5. ðe; 6. Cọc.

4.2.1. Cấu tạo của ñầu búa nối cứng ðiển hình cho loại này là ñầu búa VP−1, VP4, VP170, SP42... của Liên Xô (cũ) ñã ñược

dùng nhiều ở Bộ Xây dựng, Bộ GTVT Việt Nam, từ những năm 1970 ñến nay. Từ những năm 1990, nhiều búa rung của Nhật, ðức, Mỹ cũng ñã ñược nhập vào Việt Nam ñiển hình là búa máy của hãng Nippon Sharyo, Mitsubishi...

Búa rung nối cứng có cấu tạo như hình 4.2 dưới ñây:

Tất cả các búa rung ñều gồm 2 cụm cơ bản là bộ gây rung và thiết bị liên kết giữa quả búa và ñầu cọc (còn gọi là mũ cọc). Sự rung ñộng ñược tạo ra do lực ly tâm sinh ra khi các quả lệch tâm quay. ðặc tính của các dao ñộng này phụ thuộc vào mômen lệch tâm, tổng khối lượng của hệ thống tham gia dao ñộng (quả búa, cọc, mũ cọc) và ñặc ñiểm của nền.

Quả búa có 3 thông số cơ bản là lực rung, tần số và biên ñộ dao ñộng − xem các bảng 4.1, 4.2, 4.3.

Hình 4.2. Quả búa V1−722 và mũ cọc thủy lực 1. Má kẹp cọc; 2. Xi lanh ñầu tay ñòn; 3. Tay ñòn;

4. Chốt liên kết; 5. Tay ñẩy; 6. Hộp gây rung; 7. ðộng cơ ñiện; 8. Bộ truyền ñộng ngoài.

Bảng 4.1. ðặc tính kỹ thuật búa rung do hãng "Kensensu Kikai Choca" (Nhật) chế tạo.

Loại quả búa KM2− 2000

E

VM2− 2500

E

VM2− 4000

E

VM2− 5000

E

KM2− 12000

E

KM2− 12000

A

KM2− 15000

A

KM2− 17000

A

VM4− 25000

A

VM2− 25000

A

VM4− 50000

A

Mômen lệch tâm (kgcm)

2,1 2,5 3,5 5 12 12 15 17 10 25 50

Tần số dao ñộng trong 01 phút

1100 1150 1100 1100 510 510 400 560 1100 620 620

Lực rung (T) 28,3 37 48,6 67,6 34,9 34,9 4 6 13,5 10,7 214 Biên ñộ dao ñộng (không cọc) (mm)

7.5 8 9 9 21 22 25 26 12 33 32

Công suất ñộng cơ (kW)

40 45 60 90 90 90 90 120 150 150 300

Công suất nguồn ñiện (kW)

120 150 200 250 250 250 250 450 600 600 1200

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 ñóng ñứng và xiên cọc BTCT30x30, 35x35 dài 12m hoặc cọc ống BTCT khối lượng ñến 10t vào nền ñất yếu. Khác với loại nối mềm, ở ñây ñộng cơ ñiện ñược liên kết cứng bằng bulông với vỏ hộp bộ gây rung. Bộ này có 04 trục gây rung, các trục ñó ñược gối trên các ổ bi cầu hai dãy tự lựa lắp trên thành vỏ hộp. Vỏ hộp kết cấu hàn. Các khối lệch tâm


làm bằng thép tấm và liên kết với trục bằng then và bulông. Truyền ñộng từ ñộng cơ ñiện ñến

các trục gây rung qua các bộ truyền bánh răng.

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

Hình 4.3. Quả búa rung SP−42 tần số thấp.

1. ðộng cơ ñiện; 2. Vỏ bao bộ dẫn ñộng; 3. Vỏ hộp; 4. Ổ bi; 5. Trục gắn các khối lệch tâm;

6. Bánh răng truyền ñộng; 7. Khối lệch tâm.

Quả búa rung lớn nhất do công ty GKN (Anh) chế tạo dùng ñể ñóng cọc ống BTCT và thép có công suất 368 kW, tần số rung 60−130 Hz, lực rung lớn nhất 1000 T. Khả năng ñiều chỉnh tần số rung cho phép lựa chọn chế ñộ làm việc tối ưu khi ñóng cọc.

Hiệu quả ñóng cọc phụ thuộc vào giá trị của lực rung, tần số và biên ñộ. Trong ñó lực rung là yếu tố quan trọng nhất, biên ñộ giữ vai trò quyết ñịnh. Cọc chỉ có thể ñược ñóng vào nền khi lực ñủ lớn và biên ñộ dao ñộng lớn hơn chuyển vị ñàn hồi của nền. Còn tần số dao ñộng thì ảnh hưởng ñến hiệu quả ñóng cọc, tần số rung cần phải ≥ 200 lần/phút.

Hình 4.4. Quả búa VPM.170

1. ðộng cơ ñiện.

2. Bánh răng. 3. Trục. 4. Quả lệch tâm.

5. Vỏ. 6. Mũ cọc

4.2.2. Cấu tạo của ñầu búa kiểu nối mềm

ðiển hình là búa VPP2, VPP4 của Liên Xô (cũ) và V45 của Trung Quốc. Chúng có thể ñược treo trên ñầu cọc (ván thép, cọc gỗ hoặc bê tông cốt thép − hoặc cọc ống) nhờ

cần cẩu; hoặc bộ tời qua giá ñỡ trên máy kéo bánh xích ñể ñóng cọc cát, cọc ván thép... Dưới ñây giới thiệu về quả búa VPP2A.

Quả búa rung nối mềm, tần số cao VPP−2A (hình 4.5) ñược thiết kế chuyên ñóng cọc có lực cản nhỏ (cọc ván thép và thép hình chiều dài ñến 20 m). Ở ñây ñộng cơ ñiện ñược lắp trên bệ gia trọng 5, bệ này ñặt trên hệ lò xo gắn với bộ gây rung ñược cấu tạo là hộp

truyền ñộng bánh răng, có 4 trục lệch tâm (trục gây rung). ðộ cứng của hệ lò xo ñược tính toán sao cho tần số dao ñộng riêng của bệ 5 (và do ñó của ñộng cơ ñiện) nhỏ hơn nhiều so với tần số quay của trục gây rung, ñiều này giúp cho ñộng cơ ñiện làm việc tốt hơn. Truyền ñộng từ ñộng cơ ñiện xuống hộp truyền ñộng thông qua bộ truyền xích 9. ðể có

thể ñiều chỉnh ñược các ñặc tính dao ñộng của quả búa, người ta thay ñổi khối lượng bệ 5 và cấu tạo các khối lệch tâm làm hai phần: tĩnh và ñộng ñể thay ñổi mômen lệch tâm. Khởi ñộng quả búa từ bảng ñiều khiển có cấu tạo giống như các bảng ñiều khiển ñộng cơ ñiện thông thường.


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. ðộng cơ ñiện; 7. Vòng treo quả búa; 8. Chốt lắp má 4; 9. Bộ truyền ñộng xích; 10. Hộp truyền ñộng bánh răng nón.

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

Kích thước giới hạn, m

Thông số

Mã hiệu

Công suất ñộng cơ, kW

Lực rung lớn nhất,

kN

Tần số rung,

lần/phút H L Rộng (B)

Trọng lượng,

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 1500 1,63 1,01 0,95 2,1

VPP−2A 40

250

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 (S−1003)

60 185 420 1,65 1,3 0,86 2,5

Bảng 4.3: Thông số kỹ thuật búa rung nén cọc do Nhật chế tạo

Kích thước giới hạn, m

Hãng sản xuất Mã hiệu

Công suất

ñộng cơ kW

nquay, vòng/p

h

M kG.cm

maxrungF

tấn

Biên ñộ dao ñộng Ao, mm cao dài rộng

Trọng lượng,

tấn

KM2−700E 15 1200 690 11 6,2 2,07 0,68 0,993 1,384

VM2−1200E 30 1250 1320 23,2 6,8 2,553 0,809 1,125 2,363

VM2−5000E III 90 5000 67,6 9 2,874 1,251 1,523 6,606

KENSETSU KIKAICHOSA

V4M−10000A 150

1100

170000 135 11,8 6,066 1,373 1,296 10,006

NVA−20SS 15 800 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

1200

2200 35,4 7,9 2,95 1,01 1,06 3,25

NVC−80SS 60 4100 55,3 9,5 3,27 1,09 1,06 4,7

NVC−1200SS 90

1100

5000 68,0 8,3 3,71 1,23 1,17 6,92

NIPPEPIND

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

VS−100 22 1295 17,5 6,3 2,664 0,76 1,22 2,48 NIPPON SHARYO

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

VD−45 45 2304 31,3 6,4 2,898 1,002 1,41 3,62 MITSUBISHI HEAVYIND

VD−60 60

1100

3183 43,1 6,9 3,24 1,159 1,525 4,65

LSV−40 30 1500 1000 25,2 2,72 0,922 1,78 2,9

LSV−80 60 1500 2200 55,4

4,3

3,52 1,175 1,442 5,95 SENSETSU

EVJ−120H 120 1700 4500 145,5 2,0 3,23 2,3 3 23

4.2.3. ðầu búa kiểu va rung

ðầu 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 ñó như sau:

4.2.3.1. ðầu búa va rung: Là quả búa làm việc theo nguyên lý hỗn hợp: rung và va ñập. Khi làm việc bộ dẫn ñộng ngoài chức năng tạo dao ñộng cho bộ gây rung còn gây xung lực va ñập xuống ñầu cọc trong trường hợp khe hở giữa ñầu búa và ñe nhỏ hơn biên ñộ dao ñộng riêng của bộ gây rung. Tần số va ñập 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 ñộ i = 1, i = 2, i = 3, i = 4... ðiều này có ý nghĩa quan trọng trong việc chế tạo quả búa, cho phép sử dụng ñộng cơ ñiện có tốc ñộ cao, khối lượng nhỏ hơn so với ñộng cơ ñiện tốc ñộ thấp. Ngoài ra, cùng một công suất như nhau, năng lượng một cú va ñập của quả búa tần số (va ñập) thấp sẽ lớn hơn ở quả búa tần số cao.

max l.tâm


Ưu ñiểm cơ bản của quả búa va rung là khả năng tự ñiều chỉnh, năng lượng va ñập sẽ tự thay ñổi tùy thuộc vào lực cản của nền khi ñóng cọc và ñiều này chứng tỏ tính hiệu quả khi sử dụng chúng.

Có nhiều cách phân loại quả búa va rung. Theo dạng truyền ñộng phân thành truyền ñộng ñiện, thủy lực, khí nén, ñộng cơ ñốt trong. Theo dạng dẫn ñộng từ ñộng cơ ñến trục gây rung: có hoặc không có dẫn ñộng. 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 ñầu cọc.

Quả búa va rung ñiện, không có trục dẫn ñộng tựa tự do trên ñầu cọc − hình 4.6 − ñược cấu tạo từ ba bộ phận chính: bộ gây rung, liên kết ñàn hồi (giữa bộ gây rung và mũ cọc) và mũ cọc.

4.2.3.2. ðầu búa va rung nhổ cọc: Dùng ñể

nhổ các cọc ván thép, cọc thép... ñã ñược ñóng hoặc lâu ngày nằm sâu trong lòng ñất. ðể 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 ñược chế tạo chuyên dùng. Các quả búa NVH−30, NVH−50 (Nhật)

và VL−529, X−2, MX−2M, MX−2 (Liên Xô) ñã ñược sử dụng khá thông dụng. Trên hình 4.7 là

quả búa VL−592, ñiểm cấu tạo ñặc biệt của loại quả búa này là chiều của lực va ñập 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 ñến 17m trong nền ñất cứng, khi dùng chúng cần sử dụng cần trục sức nâng

không nhỏ hơn 20T. ðể tăng hiệu quả làm việc trên quả búa này còn ñược sử dụng ñầu kẹp

chuyên dùng kiểu lệch tâm và kiểu nêm (hình 4.8) trong ñó 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 ñất ñến

10m, còn quả búa MX−2M nhổ cọc khối lượng ñến 2T, cắm sâu 15m. ðiều khiển các quả búa này

từ trạm ñiều khiển riêng, ở ñây ngoài các thiết bị ñiện ñể khởi ñộng ñộng cơ các bộ gây rung còn

có trạm nguồn thủy lực NU−300 ñể cấp dầu cho các XLTL ở mũ kẹp cọc.

Hình 4.6: Sơ ñồ quả búa va rung S−467M:

1. Bộ gây rung; 2. Lò xo; 3. Mũ cọc;

4. Cáp treo; 5. Thân mũ cọc; 6. ðoạn có

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: ðầu 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 ñiều khiển;

5. Cam lệch tâm; 6. Bản giữ nằm ngang; 7. Vấu nêm; 8. Nêm; 9. Lò xo.


Bảng 4.4. ðặc tính kỹ thuật búa va rung nhổ cọc do Liên Xô (cũ) chế tạo

Mã hiệu quả búa ðặc tính kỹ thuật

VL−592A S2 MS−2M (MS−2)

Khối lượng phần va ñập (bộ gây rung) (kg) 1700 1900 2000

Công suất ñộng cơ ñiện (kW) 15 22 22

Tốc ñộ ñộng cơ ñiện (vòng/phút) 960 960 960

Số lần va ñập trong một phút 480 960 960

Năng lượng va ñập 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 ñiện và trạm ñiều khiển (kg))

3600

3300

4100(4200)

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


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 ñộng cơ ñiện 1 2 1 1 2 2

Công suất ñộng cơ ñiện, kW 10 25 22 22 15 30

Tốc ñộ quay ñộng cơ (v/ph) 910 910 980 980 680 −

Tần số va ñập (lần/ph) 455 455 1000 Thay ñổi Thay ñổi Thay ñổi

Kiểu mũ cọc Thủy lực Ren Khí nén Khí nén Cơ − thủy Cơ − thuỷ

Khối lượng (không kể cáp ñiện

và hộp ñiều khiển), kg

1000 1050 3500 3500 − −

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

4.3. MỘT SỐ GIẢ THUYẾT VÀ CƠ SỞ HẠ CỌC BẰNG BÚA RUNG ðỘNG

4.3.1. Các giả thuyết cơ bản

Khi ñóng 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 ñóng cọc vào nền, ñó là một cơ hệ dao ñộng phức tạp với nhiều hiện tượng cơ lý phát sinh. Khả năng ñóng cọc vào nền thế nào là tùy thuộc vào các yếu tố: biên ñộ A và tần số ω của lực kích ñộng, áp suất tĩnh lên nền ñất ở ñầu cọc, kích thước cọc và ñặc ñiểm của nền... Do ñó cần phải nghiên cứu các tham số này cũng như quan hệ giữa chúng với nhau, ñể có thể tạo ra những dao ñộng ñủ ñể hạ cọc xuống nền hoặc rút cọc lên, với tốc ñộ dự kiến nào ñó. Tuy nhiên ñây là bài toán khá phức tạp, vì vậy cần ñưa ra các giả thuyết cơ bản sau:

− Giả thuyết 1: Dao ñộng của cọc là dao ñộng theo phương thẳng ñứng. Vì là dao ñộng có tác dụng hạ cọc vào nền. Các dao ñộng xoắn, dao ñộng lắc ngang tại ñầu tự do của cọc ñược bỏ qua.

− Giả thuyết 2: Chuyển ñộng của cơ hệ búa − cọc là tổng hợp của 2 chuyển ñộng, gồm dao ñộng và tịnh tiến ñều (bậc nhất theo thời gian). Trong thực tế, cọc không chuyển ñộng ñều mà tốc ñộ của nó thay ñổi khi ñi qua các lớp ñất khác nhau và thay ñổi theo ñộ ăn sâu vào nền ngay cả khi ñi qua một nền ñất ñồng nhất.

− Giả thuyết 3: Coi cọc là vật rắn tuyệt ñối khi ăn sâu vào nền.

− Giả thuyết 4: Giả thiết về sức cản của ñất lên cọc:

+ Khi ñóng cọc: có cả lực cản sườn và lực cản ñầu cọc.

+ Khi rút cọc: chỉ có lực cản sườn.

Có một số quan ñiểm khác nhau về sức cản của ñất lên cọc của các tác giả D.D. Barkan, I. Gôlôbatrev, B. Blexman [32] thuộc về các nghiên cứu liên quan ñến mô hình tính toán, không trình bày ở ñây.

4.3.2. Sức cản của ñất 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 ñóng ñược cọc ăn sâu vào nền ñất thì phải tác dụng lên cọc những lực ñủ ñể thắng sức cản của nền.

Khi dịch chuyển trong ñất, cọc thực hiện 2 chuyển ñộng: là dao ñộng (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 ñất, tức là phải có:

P(t) > Rcản

Khảo sát cọc ở trạng thái ñang ăn sâu vào ñất ta thấy có các lực tác dụng lên cọc như sau: (hình 4.9).


Hình 4.9: Sơ ñồ các lực tác dụng lên hệ búa rung ñóng cọc. 1. Trọng lượng G của cọc và búa.

2. Lực kích ñộng P(t) = Pocosωt.

3. Lực cản của nền: FRRc +=

với: R là lực cản trực diện ñầu 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.

Thực nghiệm cho thấy:

1. Phản lực trực diện ñầu cọc R phụ thuộc vào hệ số nền của lớp ñất chống lại cọc và tiết diện thân cọc. Nó tỷ lệ với biến dạng của ñất: khi ñộ biến dạng của ñất còn nhỏ thì tuân theo quy luật Vinkle − ñất có tính ñàn hồi, sau giới hạn ñàn hồi nó có tính chất chảy dẻo.

2. Lực cản quanh cọc (lực cản sườn) phụ thuộc loại ñất, bề mặt tiếp xúc của cọc với ñất,

tốc ñộ hạ cọc v = .x (t). Nhiều công trình nghiên cứu ñã chứng tỏ lực cản F của nền tỷ lệ bậc

nhất với diện tích bề mặt tiếp xúc S(m2) giữa cọc và ñất.

Hình 4.10: Quan hệ giữa lực cản quanh cọc với diện tích cọc tiếp xúc với nền.

Kết quả nghiên cứu của nhiều công trình cho thấy: giới hạn biến dạng ñàn hồi của các

loại ñất dao ñộng từ 0,3 − 1,0 cm, còn lực ñàn 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 ñể thắng lực cản sườn F − ñó 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.

F(T)

S(m2) • • •

• •

• • •

P(t)

G

F

R

4.3.3. Quá trình dao ñộng của cọc và nền ñất khi chịu lực rung ñộng

Với giả thiết cọc là 1 thanh cứng tuyệt ñối và chỉ có dao ñộng dọc (có thể còn có dao

ñộng của ống thành mỏng ñối 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 ñộng với tần số tăng bắt ñầu từ O. Khi tần số dao ñộng còn thấp thì

bắt ñầu phát sinh dao ñộng ñàn hồi tương ñối yếu của cọc và khối lượng nền ñất xung quanh

vị trí cân bằng ổn ñịnh. Khi ñó lớp ñất dính vào bề mặt cọc sẽ dịch chuyển cùng với cọc và

hiện tượng hạ cọc chưa xảy ra.

2. Khi tần số dao ñộng ñạt ñược 1 giá trị nào ñó thì chuyển vị tương ñối giữa cọc và

nền ñất bắt ñầu xuất hiện với tốc ñộ chậm, chuyển vị này trong khoảng tương ñối hẹp ωo

nào ñó rồi chuyển sang giai ñoạn trượt bề mặt bên của cọc và nền.

Hình 4.11. ðồ thị mô tả quá trình

dao ñộng của cọc với nền.

Quan sát thực tế cho thấy: Sau hiện tượng phá vỡ liên kết giữa cọc và ñất, sức cản chuyển ñộng của ñất trong chuyển ñộng tịnh tiến của cọc giảm nhanh; khi ñó ñể hạ cọc hoặc rút cọc chỉ cần 1 lực ngoài không lớn, nó nhỏ hơn nhiều lần so với khi không có tác ñộng của rung ñộng [32].

− ðồ thị mô tả quá trình dao ñộng và trượt cọc với nền (hình 4.11) cho thấy: ñoạn Om

khi ω còn rất thấp thì cọc và nền cùng dao ñộng, sau hiện tượng phá vỡ liên kết giữa cọc và nền tại m thì biên ñộ dao ñộng của cọc tiến ñến AC; còn biên ñộ dao ñộng Añất của nền thì giảm rất nhanh.

Khối lượng ñất rung theo cọc có thể tính gần ñúng theo biểu thức:

Qñ = (0,1 − 0,5) V.γñ. Với V là thể tích cọc chìm trong ñất và γñ là tỷ trọng của ñất quanh cọc [8,32].

4.4. MỘT SỐ SƠ ðỒ TÍNH TOÁN VÀ PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN

MÔ TẢ QUÁ TRÌNH LÀM VIỆC CỦA BÚA RUNG

Vì quá trình ñóng 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 ñóng cọc ñã xây dựng một số sơ ñồ tính khác nhau dựa trên các giả thiết và phân tích khác nhau. Dưới ñây trình bày một số sơ ñồ tính sát thực hơn cả.

4.4.1. Sơ ñồ tính búa rung kiểu cứng

0

Α

Α

Αm

ncc

o

ω

ω ω

cäc

®Êt

Α


Với quan niệm lực cản của ñất khi ñóng cọc có cả ma sát khô và ma sát nhớt, A.C. Golobachev và Ruslamôv [32] ñưa ra sơ ñồ tính với các giả thiết sau:

Hình 4.12: Sơ ñồ tính toán búa rung kiểu cứng

− Lực cản sườn cọc ñược coi là ma sát khô.

− Lực cản ñầu cọc có tính ñàn hồi nhớt dẻo. Sức cản nhớt tỷ lệ với vận tốc chuyển ñộng của cọc, ký hiệu là C

.x .

Phương trình vi phân mô tả theo sơ ñồ này như sau:

a) Khi hệ thống ở trạng thái dao ñộng rung tức là: x ≤ xho

− ∆x

m..x + C

.x + Kx = G − F.singn

.x + P(t) (4.1)

b) Khi hệ thống ở trạng thái trượt xuống tức là x > xho + ∆x:

m..x + C

.x + Kx = G − Fsign

.x + P(t) + R(x,

.x )

(4.2)

Trong ñó:

R(x, .x ) lực cản ñầu cọc.

P(t) = Posinωt là lực rung do ñầu búa tạo ra.

F − Lực cản sườn, ñổi chiều theo hướng vận tốc.

(singn.x − dấu của

.x = v)

K − hệ số cản ñàn hồi của nền;

C − hệ số cản nhớt của nền

∆x − chuyển vị ñàn hồi.

4.4.2. Sơ ñồ tính toán búa rung ñóng cọc kiểu mềm

Quá trình ñóng cọc của hệ búa rung kiểu mềm có thể mô tả theo 2 giai ñoạn là rung và trượt [4a]. Áp dụng nguyên lý ða−Lăm−Be cho cơ hệ 2 bậc tự do chịu lực tác dụng tuần hoàn theo chu kỳ 2 giai ñoạn, ta có:

a) Giai ñoạn hệ búa − cọc ñang rung:

P(t)

G

F

Cx

R

xK

x

xh

x

0

.∆

Hình 4.13. Sơ ñồ tính toán búa rung kiểu mềm giai ñoạn ñang rung. Với các tham số

k1 − ñộ cứng hệ lò xo liên kết giữa 2 khối lượng dao ñộng m1, m2.

k2 − ñộ cứng ñàn hồi của nền ñất.

x1, x2 là toạ ñộ tương ứng của m1, m2.

Khi hệ cọc chưa bị trượt, lúc này khối lượng ñất mñ bám chặt vào cọc và tạo nên m*:

m* = m2 + mñ

G* = (m2 + mñ).g

Hệ phương trình vi phân mô tả chuyển ñộng 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 ñoạn cơ hệ búa − cọc trượt (ăn sâu vào nền) hình 4.14.

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

xx

x

o

G

K

m

P sin t

G

K2

2

1

o

1

1

2

1

1Gx

x

x

o

G

K

m

P sin t

G

K2

2

1

o

1

1

2

1

1G

1m

ω

x1

P sin toω

m x2 2G2

K x2 2

K (x -x )1 21

K (x -x )1 1 2

*


Hình 4.14. Sơ ñồ tính toán búa rung kiểu mềm giai ñoạn trượt.

Hệ phương trình vi phân chuyển ñộng của cơ hệ sẽ là:

m1

..x 1 + k1(x1 − x2) = G1 (4.4)

m2

..x 2 + k1(x2 − x1) = G2 + Posinωt + F.sign

.x

c) Mô tả dao ñộng của hệ:

Hình 4.15: Mô tả dao ñộng (a) và chuyển ñộng (b) của búa rung và cọc.

4.4.3. Sơ ñồ qui dẫn một khối lượng có xét cả lực cản nhớt

a) Xây dựng sơ ñồ tính:

Sơ ñồ tính ñược mô tả trên hình 4.16 và có 4 ñặc ñiểm:

2G

1G

1m

2x

x1

P sin to ωm2

o

F signx1.

2x

x1m1

m2

t

t

rung

rung

rung

tr−ît

tr−ît

tr−ît

x

b)a)

Hình 4.16: Sơ ñồ tính toán qui dẫn một khối lượng cho

búa rung

+ Sơ ñồ này áp dụng cho kiểu búa rung

cứng − khi cọc liên kết với ñầu búa thì cả

búa và cọc ñược coi như một khối, kể cả

một phần ñất bám theo cọc − và ký hiệu là

m − gọi là khối lượng qui dẫn.

+ Cho rằng trong quá trình ñóng cọc

khi búa − cọc rung và trượt thì có sức cản

sườn − gọi là lực bó thân cọc T , và lực cản

ñầu cọc R của nền.

+ Khối lượng quy dẫn m ñược liên kết

với nền ñược thể hiện qua hệ số C và α, với:

C − là hệ số quy dẫn ñàn hồi của nền có ñặc ñiểm tuyến tính.

α − là hệ số dập tắt dao ñộng 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 ñầu rung truyền lực rung ñộng ñiều hòa xuống cọc.

b) Viết phương trình chuyển ñộng:

Dùng nguyên lý Dálambe, ñặt sơ ñồ tính vào hệ toạ ñộ suy rộng ðề các ñặc trưng bởi ñộ dịch chuyển x vận tốc

.x và gia tốc

..x ; coi quá

trình ñóng cọc là liên tục xuống phía dưới, không tách bạch quá trình rung (dao ñộng quanh vị trí cân bằng) và quá trình dịch trượt cọc vào nền. Khi ñó phương trình vi phân mô tả chuyển ñộng của khối lượng m như sau:

m..x + (Fc + Fα) = Pt + G − (T + R) (4.5)

Trong ñó: Fc = c.x; c là hệ số ñàn hồi quy dẫn

Fα = α . x& , α − hệ số dập tắt ñàn 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 ñược:

P = P sin tt o

m

T

C R

ω

α

P

T

FF

R

mx

x

t

c

..

α

G


..x +

αm

.x +

cm x =

1m [Pt + G − (T + R)] (4.7)

ðặt vế phải là N, với N là một hàm ñiều hòa và ñặt 2n = αm , n là hệ số cản trở dao ñộng

khi ñóng cọc.

λ = cm , λ là tần số dao ñộng riêng theo phương ñứng của cọc.

N = Nosinωt

Khi ñó 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 ñược nghiệm:

x = Asin (ωt + ϕ)

Với: A − biên ñộ dao ñộng thẳng ñứng của cọc khi chịu lực kích ñộng của búa.

A = k . A∞

Trong ñó k là hệ số biên ñộ xác ñịnh theo công thức:

k = r2

(1 − r2)2 + 4S2r2 (4.9)

A∞ là biên ñộ dao ñộng lớn nhất của hệ do lực kích ñộng gây ra cho hệ.

ϕ − góc lệch pha của lực kích ñộng do ảnh hưởng của ñộ dịch chuyển:

r = ωλ

; S = nλ

, với ω: tần số dao ñộng của lực kích ñộng, λ − tần số dao ñộng riêng, n −

hệ số cản trở dao ñộng khi ñóng cọc.

A∞ = mo . ε

m ,

Trong ñó:

mo − khối lượng của quả lệch tâm;

ε − ñộ lệch tâm;

m − khối lượng quy dẫn.

tgϕ = 2S.r

1 − r2

− Nhận xét:

1. Hệ số biên ñộ k và góc lệch pha ñều phụ thuộc vào tần số dao ñộng của lực kích ñộng.

2. Tần số dao ñộng riêng của cọc phụ thuộc vào hệ số cản trở dao ñộng.

3. Quan hệ giữa ω và λ:

*) Nếu ω >> λ thì r >> 1, nếu bỏ qua giá trị của S thì k = 1 và A = A∞ = moεm

Từ ñó thấy rằng: Lực quán tính sinh ra trong hệ sẽ quyết ñịnh toàn bộ quá trình dịch chuyển của cọc vào nền.

* Nếu ω << λ tức là r << 1, khi ñó k = r2 và A = ωλ2 , tức là A∞ =

PC (P − trị số lực kích

ñộng). Trường hợp này: dao ñộng trùng với hướng của ñộ dịch chuyển. Trị số lực kích ñộng ñóng vai trò chủ yếu tác ñộng ñến ñộ dịch chuyển của cọc.

* Nếu ω = λ thì xảy ra cộng hưởng làm cho biên ñộ dao ñộng 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 ñó trị số biên ñộ dao ñộng ñạt cao nhất mà hệ thống búa − cọc không bị phá hủy và hiệu quả ñóng cọc sẽ cao nhất, lúc này A = (1,5 − 1,6)A∞.

Lưu ý: ðối với búa xung kích, trong một chu kỳ ñóng cọc ngoài lực kích ñộng do búa sinh ra còn có thành phần lực xung kích tác dụng lên ñầu cọc làm cọc chìm xuống với một công năng là:

Qk = (mg).e , với: m − khối lượng phần va ñập

e − khe hở giữa 2 ñầu va ñập 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 ðỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA BÚA RUNG

Hiệu quả ñóng cọc phụ thuộc vào các thông số cơ bản của búa, như biên ñộ rung ñộng, lực kích ñộng... và phụ thuộc ñặc ñiểm của nền. Theo Stanikov và Luskin thì: ñể cọc có thể chìm vào nền một cách có hiệu quả, thì hệ búa − cọc phải thỏa mãn 3 ñiều kiện khi làm việc, ñó là:

1. Tổng lực rung ñộng phải lớn hơn hoặc bằng tổng lực ma sát cản bó thân cọc.

2. Biên ñộ dao ñộng lớn nhất của búa cần lớn hơn biên ñộ dao ñộng của cọc và ñất bó thân cọc.

3. Tổng trọng lượng (tĩnh) của búa và cọc phải lớn hơn tổng lực cản ñứng ở ñầu cọc.

− Khai triển cụ thể các ñiều kiện trên như sau: 4.5.1. ðiều kiện thứ nhất

Lực kích ñộng sinh ra trong quá trình ñóng cọc phải lớn hơn hoặc bằng tổng các lực ma sát cản trở quá trình ñóng cọc:

Po ≥ Kn . Tc (kG) (4.10)


Trong ñó:

− Po là lực rung ñộng do búa tạo ra khi các quả lệch tâm quay:

Po = m.r.ω 2 =

Gg . r ω2 =

M.ω2

g (kG) (4.11)

với: M = G.r là mô men tĩnh của các quả lệch tâm (N.m)

r − ñộ lệch tâm của các quả lệch tâm (m)

G − trọng lượng của khối lệch tâm (N)

− Tc là tổng trở lực bó thân cọc:

Tc = ∑=

n

1i

τimax Fi = c . ∑=

n

1i

τimax hi (kG) (4.12)

Với: τimax − là lực cản riêng lớn nhất trên thân cọc ở tầng ñất thứ i, (kG/m2)

Fi − là diện tích phần thân cọc (m2) ứng với tầng ñất có chiều dày hi.

hi − chiều dày tầng ñất thứ i mà cọc ñi qua (m)

c − chu vi thân cọc (m).

− Kn là hệ số cản của nền, xét ñến ảnh hưởng ñàn hồi của nền ñối với từng loại cọc. Kn = 0,6 − 0,8 ñối với cọc bê tông cốt thép; Kn = 1 ñối với cọc gỗ và cọc ván thép.

Người ta xác ñịnh trị số của τimax (KG/m2) bằng thực nghiệm với từng loại cọc khi ñóng qua các loại nền. Trị số của τimax ñược trình bày ở bảng sau:

Bảng 4.6. Trị số lực cản riêng lớn nhất τimax (kG/m2)

Cọc tròn Cọc bản Loại ñất

Gỗ thép Bê tông

ñặc Bê tông

rỗng < 5T > 5T

− Cát xốp bão hòa nước

− Sét pha cát

− Sét dính dẻo

− Sét khô và các loại ñất cứng khác

600

800

1500

2500

700

1000

1400

3000

500

700

1200

2000

1200

1700

2000

4000

1400

2000

2500

5000

4.5.2. ðiều kiện thứ hai

Biên ñộ dao ñộng lớn nhất của búa phải lớn hơn biên ñộ dao ñộng của cọc và ñất bó thân cọc:

Ab > Ao (cm) (4.13)

− Biên ñộ dao ñộng của búa Ab tính theo: Ab = ξ . MGo

Trong ñó: ξ là hệ số xác ñịnh 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 ñầu búa

− Ao là biên ñộ dao ñộng riêng của cọc và ñất bám quanh cọc, Ao phụ thuộc loại cọc, loại ñất và tần số rung của búa; ứng với mỗi loại ñất và cọc thì Ao có giá trị cho trong bảng 4.7.

Bảng 4.7. Trị số biên ñộ dao ñộng riêng của cọc và ñất quanh cọc

Biên ñộ dao ñộng thích hợp Ao, cm

Loại ñất ðất cát ðất thịt, sét dính

Trị số

A, P

Loại

cọc /cm2

Số dao ñộng

trong 1ph 300-700 800-1000 1200 -1500 400 -700

800 -

1000

1200 -

1500

P

kG/cm2

Ván cừ thép, ống thép hở ñầu dưới và những cọc khác có F ≤ 150 cm2

− 0,8−1 0,4−0,6 − 1−1,2 0,6−0,8 1,5−3

Cọc gỗ, cọc ống thép kín ñầu dưới có F ≤ 800 cm2

− 1−1,2 0,6−0,8 − 1,2−1,5 0,8−1 4−5

Cọc bê tông cốt thép vuông, chữ nhật F ≤ 2000cm2

1,2−1,5 − − 1,5−2 − − 6−8

Cọc ống bê tông cốt thép có Φ lớn

0,6−1 0,4−0,6 − 0,8−1,2 0,6−1 − −

4.5.3. ðiều kiện thứ ba Xét cho hai trường hợp

a) ðối với búa rung kiểu cứng và kiểu mềm.

Tổng trọng lượng tĩnh của búa và cọc phải lớn hơn tổng lực cản ñứng ở ñầu cọc:

ΣG ≥ R (4.14)

Trong ñó: ΣG − là tổng trọng lượng búa và cọc

R − là tổng lực cản ở ñầu cọc: R = po . FC

Với po − là áp lực cần thiết của nền tác dụng lên ñầu cọc

Fc − là tiết diện ngang của cọc.

po và Fc có quan hệ như sau:

+ Với cọc thép ống ñường kính nhỏ, có F = 250cm2 và các loại cọc khác có tiết diện tương ñương, thì po = 1,5 − 3 kG/cm2.


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) ðối với búa rung tác dụng lực xung kích.

Ngoài thành phần ΣG còn có lực xung kích Gxk, vậy ñiều kiện cần thiết là:

ΣG + Gxk ≥ R (4.15)

Có thể coi Gxk là trọng lượng phần va ñập (phía trên), nó có chiều luôn hướng xuống dưới.

Như vậy:

ðối với búa rung, trong 1 chu kỳ công tác nó có 2 thành phần lực làm cho cọc chìm xuống là:

(1) Lực rung ñộng + (2) Trọng lượng búa và cọc: với búa rung cứng và mềm.

(1) Lực rung ñộng + (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 ñược tính theo công thức:

N = P . A . n60.100 (kW) (4.16)

Trong ñó:

P − lực gây rung, kG

A − biên ñộ rung, m

n − tốc ñộ quay của trục lệch tâm, v/ph

Giá trị của lực gây rung P, biên ñộ rung A ñược trình bày ở mục 4.5.

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 ñời 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 ñã chế tạo thử nghiệm và ñưa vào sử dụng một tổ hợp máy khoan nhồi tạo ra cọc có chân mở rộng, ñể tăng cường sức chịu tải của ñất nền (H.5.1).

Sau ñó, Ter−Mikaelian và ñồng sự ñã phát triển và hoàn thiện tổ hợp khoan có khả năng tạo lỗ và ñúc cọc ñường kính từ 0,9 ñến 1,7m, ñộ sâu tối ña 40m. Tùy theo tốc ñộ hạ mũi phay và mở rộng dần lưỡi xén có thể tạo ra hốc mở rộng chân hình con quay tròn xoay có ñỉnh chỏm cầu hoặc parabôlôit hay elipxoit cao từ 0,5 ñến 0,8m, phần giữa hình trụ cao 0,3 ñến 0,5m và phần dưới hình chóp cụt. Toàn bộ có chiều cao gần 2m, ñường kính mở rộng từ 2,2 ñến 3,5 m. Khi dùng mũi khoan (phay) khác nhau, phần ñáy dưới con quay cũng ñược tạo hình khác nhau (H.5.2).

Hình 5.1: Sơ ñồ 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 ñóng cọc chẳng hạn dùng giá búa CCCM−680 nặng 60 tấn và thiết bị khoan nặng 16 tấn, lưỡi phay tạo lỗ có ñường kính tối thiểu dmin = 1,35 − 1,45m, cọc xiên tối ña khoảng 4: 1 (3:1). Trình tự thi công ñược giới thiệu trên hình 5.4.


Trường hợp cọc nhỏ hơn, ñường kính tối ña thân cọc khoảng 1,0m, chân mở rộng 2,5m, có thể dùng tổ hợp khoan nhẹ kiểu Môixaev, quay ñược 360o ñặt trên ôtô KpAZ−225. Khác với tổ hợp khoan nói trên ở chỗ giá máy hoạt ñộng cả hai phía: một bên phục vụ khoan lỗ, bên kia phục vụ ñổ bêtông ñúc cọc bằng phương pháp ống rút thẳng ñứng (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 ñáy cọc; 4. Kích thước hình học của chân cọc (cm).

Hình 5.3: Máy khoan cọc nhồi loại nhẹ hoạt ñộng cả hai phía

1. Giá máy; 2. Cột dẫn phục vụ khoan

lỗ; 3. Cột dẫn phục vụ ñúc cọc; 4.

Phễu ñổ bê tông; 5. ðầu khoan.

Hình 5.4. Trình tự thi công cọc khoan nhồi bê tông hệ Khlebnikov

a) Bắt ñầu khoan; b) Mở rộng chân cọc; c) Hạ lồng cốt thép; d) ðúc 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. ðiều khiển cánh xén; 11. Trống dẫn hướng; 12. Bơm; 13. Ống dẫn và phễu ñổ bêtông; 14. Lồng cốt thép.

Hình 5.5. Máy khoan cọc nhồi kiểu MBH−1,7

1. Giá Côngxon ñỡ ñầu khoan; 2. Cần trục chính; 3. Cần trục phụ; 4. Rôto; 5. Cần ống lồng;

6. ðầu khoan; 7. Gầu ngoạm; 8. ðầu choòng; 9. ðầu khoan xoắn; 10. Cơ cấu mở rộng chân cọc.


− Năm 1975 ở Liên Xô cũ ñã xuất xưởng tổ hợp khoan cải tiến MBH−1,7 trên cần trục E−2508, (hình 5.5) có thể lắp lẫn nhiều ñầu khoan khác nhau ñể với mỗi trường hợp cụ thể, chọn dùng ñược 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 ñá những lỗ ñường kính 1−3m và các tổ hợp khoan choòng mang các nhãn hiệu YKC, KAM, v.v...

Hình 5.6. Các ñầu khoan và lưỡi xén

mở rộng chân cọc của tổ hợp MBH−1,7. 5.1.2. Máy khoan cọc nhồi ñầu tiên ở Pháp

Năm 1954 lần ñầu tiên ở Pháp dùng cọc khoan nhồi trên cầu ñường sắt theo công nghệ ñào ñất bằng gầu ngoạm ñặc biệt của máy khoan Benoto No−1. ðến 1959, tổ hợp khoan hiện ñại EDF−55 ra ñời. Thiết bị khoan do hãng Benoto sản xuất có thể khoan trong các loại ñất 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. ðai choòng.

Trình tự tiến hành khoan như sau:

− Vừa hạ ống vách, vừa ñào ñất và lấy ñất cho tới ñộ sâu thiết kế.

− Lắp ñặt lồng thép vào lỗ khoan.

− Vừa ñổ bêtông ñúc cọc tại chỗ vừa rút ống vách.

Ống vách khi hạ xuống hoặc rút lên ñều dùng hệ hai kích thủy lực thẳng ñứng tạo ra lực nén tới 550kN hoặc lực kéo tới 400kN, ñồng thời ñược 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 ñai choàng ñể giảm lực ma sát giữa ống và ñất (hình 5.8).

Ống vách có ñường 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 ñấu mộng

chồng nhau và bulông ñầu chìm bảo ñảm trong ngoài vỏ ống ñều nhẵn phẳng. Miệng của ñáy ống dưới cùng có lắp chân xén.

Khi ñào ñất dùng gầu khoan xoay hoặc gầu ngoạm kiểu búa.

Gầu khoan xoay dùng cho ñất dính, gồm cần khoan và một thùng hình trụ, ñáy có gá lắp các lưỡi phay nghiêng ñể xén ñất và tự ñộng gạt ñất vào thùng.

Gầu ngoạm kiểu búa dùng cho ñất rời và ñất không dính có ñộ chặt vừa phải. Gầu nặng

khoảng 1,1 − 1,4 tấn, có dạng một ống dài, bên trong bố trí cơ cấu ñể ñóng mở hàm ngoạm. Hàm ngoạm với nhiều kiểu và có thể lắp lẫn tùy theo loại ñất ñá có ñộ chặt khác nhau. Khi gầu rơi tự do trong ống vách, hàm mở rộng, cắm sâu vào ñất và khi nhấc lên hàm tự ñộng khép lại, ngoạm một gầu ñất và ñưa ra ngoài (hình5.9).

Hình 5.8. Cơ cấu hạ và xoay

ống vách

1. Kích thủy lực ñứng; 2. Kích thủy lực ngang; 3. Ống vách; 4. ðai choàng; 5. Công xon.


Hình 5.9. Gầu ngoạm kiểu búa

1. Ống vách; 2. Gầu ngoạm; 3. Kích. 5.1.3. Máy khoan cọc nhồi ở CHLB ðức

Trước hết phải kể ñến 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 ñường kính từ 0,39 − 0,6m tới 1,2 − 1,5m có khi ñến 3,5m và ñộ sâu lớn nhất có thể ñạt từ 150 ñến 300m. Tổ hợp khoan PS−150 do CHLB ðức hợp tác với Hitachi sản xuất năm 1965. Tổ hợp S−200 xuất xưởng năm 1966.

Hình 5.10. Tổ hợp khoan S−300.

Các loại ñầu khoan ñược dùng

là khoan xoay và khoan choòng.

Nhiều loại tổ hợp Salzgitter

ñược vận chuyển ñi 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 ñại, năng suất cao và

có thể thi công qua nhiều ñịa

tầng phức tạp với các bộ công

tác thích hợp (hình5.11).

Hình 5.11. Tổ máy khoan BAUER BS.680 dùng gầu ñào trong ống vách xoay (a) nhờ bộ kẹp xoay ép ống vách kiểu thủy lực (b)

1. Máy cơ sở; 2. Gầu ñào; 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. ðến năm 1959 Nhật ñã bắt ñầu nghiên cứu chế tạo ra chiếc máy khoan cọc nhồi ñầu tiên. Sau ñó, trong thập kỷ 60 cùng với sự phát triển xây dựng ñường sắt và nhà cao tầng, nhất là sau hội nghị vận ñộng sử dụng ñại trà cọc khoan nhồi trong xây dựng năm 1964, các loại tổ hợp máy khoan ñã liên tục ñược cải tiến, ñáp ứng nhu cầu xây dựng quy mô lớn, ñưa Nhật Bản thành nước hàng ñầu thế giới về lĩnh vực công nghệ ñúc 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 ñã 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 ñã chế tạo tổ khoan kiểu gầu ngoạm U−106 ñể tạo lỗ cọc ñường kính lớn. Trên gầu ngoạm còn lắp tạm thời bộ kích ñộng khi cần thiết. Trong ñó loại U−106A thao tác ñơn giản và cơ ñộng, rất ñược thông dụng.

1965 Hitachi và Tây ðức hợp tác chế tạo kiểu PS.150.

1966 Hitachi và Tây ðức hợp tác chế tạo kiểu S−200.

1971 Hitachi và Tây ðức hợp tác chế tạo kiểu S−600.

1973 Bắt ñầu 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 ñể khoan tạo lỗ cho cọc.


ðến nay, các hãng chuyên sản xuất các loại máy khoan ñất (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 ñây, cọc bêtôngñúc tại chỗ ñã phát triển rất mạnh trong các ngành xây dựng cơ bản ở nhiều nước, nhất là các nước ñang phát triển. Các hãng sản xuất máy khoan ñã luôn luôn thay ñổi mẫu mã, tính năng ña dạng, với những chuyển biến cơ bản, tạo ra những tổ hợp thiết bị công nghệ ñồng bộ, khác nhau về nhiều mặt: tính năng sử dụng, quá trình công nghệ và thiết bị tạo lỗ, lấy ñất, thổi rửa sạch ñáy lỗ, cũng như những công ñoạn tiếp theo, càng ngày càng hoàn thiện và cải tiến theo hướng công nghiệp, cơ giới hóa và ñiều khiển tự ñộng, tin học hóa; bảo ñảm 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 ñã cho ra ñời một tổ hợp khoan tạo lỗ bằng ñầu khoan kiểu gầu 150−A, có khả năng khoan ñược cọc ñường kính từ 0,61m ñến 1,07m và sâu tới trên 40m. Tổ hợp khoan ñược lắp vào cần trục bánh xích hoặc vận chuyển ñi xa bằng ôtô khá tiện lợi.

− Nhiều hãng sản xuất các tổ hợp máy khác nhau dần dần xuất hiện, nhưng chỉ ñược 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 ðức) 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 ñầu thập kỷ 70 của thế kỷ 20 mới bắt ñầu dùng cọc nhồi ñường kính nhỏ Φ40−60cm kiểu Franki với trọng lượng búa 2−4 tấn ở nhà máy ñóng tàu Hạ Long và hệ thống cầu trên ñường Xuân Mai − Sơn Tây. Cọc nhồi Φ60cm sau ñó còn ñược xây dựng ở cầu Kênh (Bắc Thắng Long), cầu Mẹt (Lạng Sơn) v.v... nhưng dùng công nghệ khoan trục guồng D60KP.

Sau ñó, hàng loạt cọc khoan nhồi ñường kính lớn (0,8 − 1,5m) ñược 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 ðông 2, TP Hồ Chí Minh; cầu ðông 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 ñã ñược xây dựng thành công.

ðến nay, phương án móng dùng cọc khoan nhồi bêtông tại chỗ ñường 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 ñường sắt Thống Nhất HN − TP HCM: Cầu Trường Xuân, cầu ðà Rằng (90 cọc Φ1,5m tổng dài gần 2km), cầu Sông Cái v.v... ñường kính 1,5m, có cọc dài hơn 46m tính từ mặt ñất. Trên

ñường bộ có các cầu ñã dùng móng cọc nhồi như cầu Quán Hầu, Quảng Bình; Lạc Quần, Nam ðịnh (hạ sâu 84m); Mỹ Thuận, ñồng bằng Sông Cửu Long (Φ2,0m, hạ sâu 80m)...

ðiểm qua những công trình cầu ñầu tiên ứng dụng thành công công nghệ cọc khoan nhồi gồm có: Năm 1993 Bộ Giao thông ñã duyệt phương án móng trụ cầu Việt Trì − Vĩnh Phú bằng móng cọc khoan ñường kính Φ1,3m khoan qua ñịa tầng ñá granit bằng máy khoan TRC−15 theo công nghệ của Nhật.

Giữ ổn ñịnh phần trên bằng ống thép và khoan thổi rửa bằng nước. ðổ bê tông tạo cọc bằng phương pháp rút ống thẳng ñứng, 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 ðông Kinh (Lạng Sơn) cũng ñược thực hiện bằng móng cọc khoan Φ1,2m. Thiết bị khoan Trung Quốc qua lớp phủ mỏng và ñược ghim sâu trong ñá gốc 2m do Công ty Cầu 12 thực hiện.

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

Hình 5.12: Sơ ñồ cầu Việt Trì

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

STT Tên công trình Năm Loại MK Chủ ñầu tư Φ(mm) ðộ sâu

(m)

Tổng chiều sâu

(m)

1 Thủy ñiện Trị An 1989 F 120 Xô − Việt 800 43 700


2 Khách sạn Norfolk 1993 Y pb 2.5 Úc 400 25 3500

3 Sercib−58−ðồng Khởi 1993 nt Pháp 400 25 1700

4 VP Báo Tuổi Trẻ 1993 nt Việt Nam 400 30 4000

5 Thức ăn gia súc ðà Nẵng 1994 nt Thái Lan 450 20 2000

6 Nhà máy Giấy ðồng 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 ñã nhập về khá nhiều máy khoan tạo cọc nhồi và số công trình có sử dụng máy khoan cọc nhồi ñã lên tới hàng trăm công trình mỗi năm. Các máy nhập về Việt Nam chủ yếu là của Nhật, ðức; và công nghệ này ñã trở nên quen thuộc với nhiều ñơn 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 ñường kính lớn thi công theo công nghệ hiện ñại có thể phân theo ba nhóm chính như sau:

5.2.1. Công nghệ ñúc "khô" Trình tự công nghệ này ñược mô tả trên hình 5.13, gồm có:

a) Khoan tạo lỗ và mở rộng chân cọc (nếu có yêu cầu).

b) ðổ bê tông bịt ñáy bằng ống rót thẳng ñứng (nếu hút nước ảnh hưởng trạng thái ổn ñịnh của lỗ cọc), hoặc bằng "vòi voi" (chú ý hạn chế ñộ cao rơi tự do của bêtông, tránh hiện tượng phân tầng).

c) ðặt lồng thép phần trên cọc (không nhất thiết phải bố trí suốt chiều dài cọc, nhưng chiều dài lồng cốt thép cũng không ñược ngắn quá một nửa ñộ sâu của lỗ khoan). Chú ý bảo ñảm lớp bêtông bảo vệ cốt thép không vượt quá những trị số quy ñịnh.

d) ðúc nốt phần cọc còn lại hoàn toàn trên ñầy lỗ khô sau khi hút nước.

Công nghệ này thường sử dụng trong trường hợp trên suốt chiều sâu khoan cọc là ñất dính, sét chặt. ðối với cát pha sét phương pháp này cũng có thể sử dụng ñược khi mực nước ngầm thấp hơn ñáy lỗ khoan hoặc lưu lượng nước thấm vào không ñáng kể, có khả năng bơm hút cạn, không sập vách hố khoan, không ảnh hưởng chất lượng bêtông ñổ trực tiếp.

5.2.2. Công nghệ dùng ống vách

Trình tự công nghệ ñược mô tả trên hình 5.14 gồm:

a) Khoan tạo lỗ trong lớp ñất dính.

b) Thêm vữa sét vào lỗ khi ñã khoan ñến lớp ñất rời, thấm nước

c) Hạ ống vách khi ñã qua hết lớp ñất rời.

d) Lấy hết vữa sét và làm khô lỗ khoan.

e) Tiếp tục khoan cho tới ñộ sâu thiết kế trong lớp ñất "khô".

g) Mở rộng chân bằng cánh xén gá lắp tại ñầu khoan (nếu có yêu cầu).

h) ðổ bêtông và ñồng 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 ñất sét nhão cát sỏi cuội có cấu trúc rời rạc.

Hình 5.13: Công nghệ ñúc "khô" cọc khoan nhồi:

a) Khoan lỗ; b) ðổ bê tông bịt ñáy c) ðặt lồng thép và ñổ bê tông

cọc 1. Máy cơ sở; 2. Mâm khoan; 3.

Cần khoan; 4. ðầu khoan; 5. Xe chở bê tông; 6. Ống rót bê tông; 7. Cần trục; 8. Cốt thép cọc;

1 2

4

A

5

6

A

B

C


Hình 5.14. Công nghệ dùng ống vách thi công cọc khoan nhồi 1. Máy cơ sở; 2. Cần khoan; 3. ðầu khoan; 4. Vữa sét; 5. Ống vách; 6. Bêtông tươi;

7. Dung dịch khoan tràn ra từ khe giữa ống vách và ñất.

A. ðất dính, B. ðất rời, C. Cọc ñúc hoàn chỉnh Nếu ñể ống vách lại, khoảng cách giữa vỏ ngoài ống và ñất ñang có ñầy vữa sét hoặc

dung dịch khoan, phải ñược thay thế bằng cách bơm vữa ximăng có chất phụ gia với áp suất cao trong một ống dẫn ñưa sâu vào khe, xuống tận ñáy của lớp vữa sét. Vữa ximăng sẽ thay chỗ dần và ñẩy 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, ñể lượng bêtông ñủ thay thế cho vữa sét còn tồn ñọng 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 ñược trình bày trên hình 5.15, gồm:

− Khoan qua lớp ñất dính.

− Thêm vữa sét khi gặp lớp ñất dễ sạt lở hoặc có nước ngầm.

− ðặt lồng thép vào hố khoan vẫn ñầy vữa sét.

− ðổ bêtông dưới nước bằng ống rót thẳng ñứng cho tới khi bêtông thay chỗ và dồn hết vữa sét ra ngoài bể chứa.

Công nghệ này có thể sử dụng ñể thay thế ống vách trong mọi tình huống ñịa chất. Trường hợp dùng ống vách, nhưng không có khả năng cản ñược triệt ñể nước ngầm chảy vào lỗ khoan, chẳng hạn ở bãi sông, dùng vữa sét thường ñạt hiệu quả tốt.

Khi thực hiện theo công nghệ này cần lưu ý các ñiểm sau:

− Khối lượng vữa sét hoặc dung dịch khoan phải ñủ bảo ñảm tạo ra cột dung dịch khá cao với tỷ trọng lớn hơn nước, như vậy, áp suất dung dịch mới thắng ñược áp lực nước ngầm hoặc áp lực ñẩy ngang của ñất.

− Phải có biện pháp duy trì chất lượng vữa sét hoặc dung dịch khoan theo các tham số quy ñịnh một cách nghiêm ngặt.

Hình 5.15. Các bước thi công cọc khoan nhồi dùng vữa sét

1. ðịnh tâm lỗ. 2. Ống vách tạm. 3. Khoan trong ñất. 4. Phá ñá cứng.

5. ðặt cốt thép. 6. ðổ bê tông. 7. Cọc hoàn chỉnh.

5.3. CÁC THIẾT BỊ KHOAN TẠO LỖ


Tùy theo ñiều kiện ñịa chất, thủy văn và yêu cầu kỹ thuật (ñường kính, ñộ sâu v.v...), các nhà chế tạo ñã sản xuất những tổ hợp máy khoan có tính năng phù hợp, bảo ñảm năng suất và hiệu quả cao. Mặc dầu có nhiều mẫu mã khác nhau, nhưng căn cứ vào nguyên tắc hoạt ñộng nói chung thiết bị khoan tạo lỗ chuyên dụng cho cọc nhồi có thể nhóm lại trong ba kiểu chủ yếu sau ñây.

5.3.1. Thiết bị khoan dùng ống vách

ðầu khoan hoạt ñộng theo nguyên tắc gầu ngoạm nhưng có khối lượng rất nặng, bảo ñảm năng suất phá và bốc ñất ñá cao (xuất phát từ máy khoan kiểu Benoto). Hàm ngoạm có răng bịt hợp kim rắn, có thể khoan tạo lỗ trong mọi loại ñất ñá (trừ ñá rắn). Trường hợp lực cản lớn, thường dùng kết hợp

Hình 5.16. Sơ ñồ cấu tạo của thiết bị khoan dùng ống vách.

1. Cáp treo gầu ñào; 2. Xi lanh nâng hạ ống vách; 3. Mâm xoay ống vách; 4. Gầu ngoạm. 5.

Ống vách có vành răng cắt ñất.

với máy chấn ñộng hoặc chất tải tăng thêm trọng lượng... ñể có năng suất cao (khoan trong nước, trong vữa sét hoặc gặp tầng ñất ñá, sỏi, cuội chặt...). Nếu ñất ñá cứng có thể dùng ñầu 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 ñất.

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

Hãng sản xuất Nhãn hiệu Mômen quay

(T.m) Phản lực (T)

Trọng lượng máy (T)

Benoto Benoto No6

" EDF 55 40 40/5 36,0

" EDF quá ñộ 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

Hãng sản xuất Nhãn hiệu Mômen quay

(T.m) Phản lực (T)

Trọng lượng 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 Seisakusho

HS 360 TP 148 115 367 14,0

" 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 ñường kính nhỏ thường dùng ñầu khoan choòng kiểu dập xung kích, có lưỡi trổ ñể phá ñá. Cọc ñường kính lớn phải dùng ñầu khoan xoay kiểu bánh răng và mũi dao hợp kim ñể tiện ñá cứng. Vụn ñá ñược lấy lên hoặc bằng gầu ngoặm hoặc dùng các biện pháp khác, tương tự trong công nghệ hạ cọc ống bằng búa chấn ñộng. Cùng với máy khoan trong công nghệ này


ống vách ñược sử dụng suốt toàn bộ chiều sâu cọc nhồi. Nếu chỉ dùng tạm thời ñể khoan và lấy ñất ñá, sau ñó rút lên dần dần ñồng thời với ñổ bêtông ñúc cọc, các ñoạn ống vách nối với nhau bằng liên kết bulông ñầu chìm tháo lắp dễ dàng. Nếu ống vách ñể lại dưới ñất, có thể dùng liên kết hàn.

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

Hình 5.17. Thiết bị khoan vận hành ngược

1. Cáp treo. 2. Vòi hút phoi. 3. Ống cấp dung dịch. 4. Giá ñỡ. 5. Ống vách. 6. Ống hút. 7. Vòi hút.

Các ñầu khoan trong máy vận hành ngược cũng có nhiều loại khác nhau tùy theo ñất ñá. Các hoạt ñộng ñào ñất, 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 quay thường nhỏ hơn những loại máy khoan xoay thuộc nhóm trên. Nhiều loại vừa khoan ñược trong ñất, vừa khoan ñược trong ñá cứng. Tuy nhiên, việc lựa chọn ñầu khoan nên căn cứ vào cường ñộ chịu nén của ñất ñá.

Trục khoan là những ống thép ống (có ñường kính trong từ 100 ñến hơn 300mm) ñể dung dịch khoan vận hành ngược trở về bể chứa và sau khi sàng lọc, lại cho xuống lỗ khoan ñể dùng cho chu trình tiếp theo. Vì vậy máy mang tên máy khoan vận hành ngược.

Các loại cọc khoan nhồi ñường kính cực lớn từ 4m trở lên ñều dùng các loại ñầu 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)

ðường kính lỗ (m) ðộ sâu (m) Hãng sản xuất Nhãn hiệu

ðất ðá ðất ðá

Mômen

xoắn lớn

nhất (Tm)

1

2

34

5

6

7

Mùcn−ícngÇm

1 2 3 4 5 6 7

Tây ðức + 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


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


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


Hình 5.18: Sơ ñồ cấu tạo và làm việc của bộ công tác máy khoan ñất dùng gầu xoay. 1. Cáp treo thanh kely. 2. Thanh kely. 3. Mâm xoay thanh kely. 4. Ống vách tạm. 5. Gầu xoay ñào ñất.

5.3.3. Máy khoan ñất (Earth Drill)

Máy khoan ñất có ñầu khoan làm việc theo nguyên tắc xoắn vít hoặc gầu xoay dùng rất hiệu quả ñể khoan lỗ cho những cọc ñường kính lớn trong nền ñất và ñá yếu. Trường hợp ñất dính, dùng ñầu khoan kiểu vít xoáy (guồng xoắn), ñất phoi khoan sau khi xén sẽ liên tục ñược chuyển ra ngoài. Trường hợp ñất quá dẻo và ngậm nước, nên dùng loại ñầu khoan kiểu gầu, ñất khoan do cánh xén cắt, ñược gạt vào gầu. Khi ñầy ñất, cánh xén khép lại và ñầu khoan ñược kéo lên, ñổ ñất ra ngoài.

Kết hợp chống vách bằng vữa sét, gầu khoan xoay có thể khắc phục những khó khăn nếu khoan trong nền ñất yếu và cả ñất xốp rời mà không dùng ống vách. Lắp cần khoan vào ôtô hoặc cần trục có thể tạo ñược những lỗ khoan sâu 70m. Loại máy lớn hiện nay có thể khoan ñược ñường kính tới 4,57m (hoặc hơn nữa), với chân mở rộng tới 7,3m ñường kính. Loại nhỏ gá lắp trên ôtô tải cũng có thể khoan ñược các lỗ ñường 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 ñiều kiện ñịa chất khác nhau, kể cả khi trong ñất có rễ cây, ñá tảng, ñá mồ côi v.v... Chỉ với những lớp ñất có khả năng sạt lở vào lỗ khoan mới chống tạm bằng một ñoạn ống vách. Lúc ñó dùng ống kelly khóa ñáy vào ñầu ống vách ñể vặn và ép ống vách xuống ñất.

Khi khoan trong nước hoặc trong vữa sét cấu trúc của ñất ở chân cọc dễ bị phá hoại. Muốn gia cố nền ñất chân cọc, có thể dùng cách phun vữa như công nghệ cọc Bauer sau ñây:

Dùng máy khoan tạo lỗ kiểu vít xoắn liên tục, có trục khoan rỗng, ñáy ống bịt kín. Khi khoan xong, máy ñược quay ngược chiều, ñồng thời vữa xi măng cát hoặc bêtông cốt liệu nhỏ hơn ñược bơm xuống theo trục khoan với áp lực bảo ñảm lớn hơn áp lực thủy tĩnh ñể chống sập lở vách lỗ khoan. Loại máy khoan và bơm nhồi bêtông kiểu Bauer có thể khoan nhồi ñược những cọc ñường kính từ 0,30 ñến 3,0m rất phù hợp với ñiều kiện thi công trong môi trường ñô thị do ít chấn ñộng và tiếng ồn. Tuy nhiên, nếu gặp tầng ñất lẫn ñá mồ côi, vỉa ñá v.v... sẽ gặp khó khăn và nhiều khi không giải quyết ñược. Hơn nữa, với loại máy khoan này cũng rất khó phán ñoán ñược tính chất của các lớp ñất xung quanh bằng các phoi khoan ñã ñược lấy lên mặt ñất.

Bảng 5.3. Giới thiệu một số tổ hợp máy khoan cọc trong ñất.

Bảng 5.3: Máy khoan ñào ñất (Earth Drill)

Hãng sản xuất Kí hiệu Trọng lượng

(T) Mômen

quay (T.m) ðường kính lỗ

Dmax (m) ðộ sâu h

(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


Cọc khoan nhồi mở rộng chân có khả năng hạ giá thành, chủ yếu do giảm ñược chiều sâu

khoan cọc, do ñó bớt ñược khối lượng bêtông nhồi. Tuy nhiên, trong các loại ñất rời hoặc ñất

sét có lẫn các ổ cát hoặc bùn nhão, việc mở rộng chân cọc sẽ gặp khó khăn và nhiều khi

không giải quyết ñược. Ngoài ra cần phải so sánh giữa thời gian thi công mở rộng chân cọc

với thời gian khoan tiếp ñể tăng chiều dài cọc, bảo ñảm thân cọc vẫn thẳng và ñạt ñược sức

chịu tải tương ñương. Từ ñó mới rút ra kết luận phương án nào sẽ mang lại hiệu quả kinh tế.

ðối với cọc nhỏ (Φ < 0,76m) thường không mở rộng chân cọc.

Công nghệ khoan mở rộng chân cọc trong ñất thường sử dụng các ñầu khoan có gá lắp

thêm cánh xén, ñóng mở kiểu xoè, cụp và xoay quanh cần khoan hoặc ống kelly. Về cấu tạo

cánh xén ñể mở rộng chân cọc có hai loại chính:

− Loại xén ñất theo hình nón cụt (hình.5.19a), gồm những cánh xén nối khớp ở ñỉnh gầu

khoan, có ưu ñiểm giữ ổn ñịnh ñược mái xén và khi rút cần khoan lên, cánh tự ñộng cụp vào

gầu khoan. Cũng có thể ñóng mở cánh xén bằng xi lanh thủy lực, ñiều khiển từ trên mặt ñất.

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 ñất hình chỏm cầu (h.5.19.a), gồm những cánh xén nối khớp ở ñáy gầu, có ưu ñiểm là tạo ñược những chân cọc mở rộng có ñường kính lớn hơn và ñáy sạch sẽ hơn bởi cánh xén luôn luôn hoạt ñộng ở ñáy cọc. Nhưng ngược lại, vòm mái kém ổn ñịnh 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

ðường kính (m)

Tên phương pháp Năm Nhãn thiết bị Thân cọc Mở rộng

Các nhãn khác

1 2

3

4

1 2

3

4 4

ðường kính (m) Tên phương pháp Năm Nhãn thiết bị

Thân cọc Mở rộng Các nhãn khác

TKR 1977 TKR−0920

TKR−2041

0,9−1,9

2,0−4,0

1,0−2,0

2,1−4,1

TKR: 1224; 1428

1736

OMR/A 1977 OMR/A1

OMR/A6

1,0−1,1

2,6−3,0

1,3−2,0

3,1−4,1

A: 2; 3; 4; 5; 7

TFP (Tokyo Free

diam pile)

1978−80

TT−0305

TT−0811

0,9

1,3

2,7

4,1

TT−0610

ZTR 1981 RRC−10U

RRC−30U

1,0−1,2

2,0−3,0

1,2−1,5

2,2−4,1

RRC: 15U; 20U

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 1981−87

1220

3041

0,9−1,2

2,4−3,0

1,2−2,0

3,0−4,0

HAMAN: 1418; 1423;

2233; 2539

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 1985−86

K 1420

K 3341

0,9−2,0

1,8−4,1

1,4−2,0

3,3−4,1

K: 1826; 2333

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 1986−91

MEP0920

MEP2241

0,9−1,2

2,2−2,3

1,3−2,0

3,3−4,1

MEP: 1224; 1428;

1736

ATOM 1989 BK 10 1,0−1,3 1,2−1,7 −

BK 23 2,3−3,0 2,5−4,1 −

ANS 1980−90

x 0920

x 2540

0,9−1,5

2,5−3,0

1,0−2,1

2,6−4,1

−

KBK 1990 Trụ tròn 0,7

2,0

1,15

2,80

D = 0,8; 0,9; 1,0; 1,1;

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 ñặc 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;


phương pháp ZTR (1981), gá lắp các ñầu khoan con, trượt dần và quay quanh cả 2 trục; phương pháp KBK (1990), mở rộng chân dạng trụ tròn tiết diện không ñổi v.v...

Chú ý: Khi dùng máy khoan mở rộng chân cọc trong ñất kém ổn ñịnh, nhất thiết phải dùng ñến 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 − ñất 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 (ñôi trọng 8.8 t) 3.250

Khoảng cách ñất − phần sau máy 970

Khoảng cách tâm quay − chốt cần 650

Chiều cao từ ñất − tâm quay cột 1.720

Chiều dài toàn bộ 6.566 ÷ 7.950

KHẢ NĂNG LÀM VIỆC

Chiều sâu khoan

Hình 5.20. Máy khoan cọc nhồi ED4000

Không có cần nối thêm

43m

Nối thêm 10 m 53m

ðường kính khoan max (mm)

ðất thường 1.500

ðất 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 ñoạn

Khả năng tải max của tời phụ 5.000 kg

(hệ số an toàn = 6) • Vị trí cao nhất của gầu khoan

• Vị trí xa nhất của gầu khoan Tốc ñộ quay gầu (nhanh chậm) 28 ÷ 14 v/ph

Toàn bộ phần hoạt ñộng của các cơ cấu di chuyển, cơ cấu quay, của tời chính, tời phụ và

tời nâng cần cùng với phần quay cần khoan ñều dùng mô tơ thủy lực ñược 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 ñầu trên ñược dẫn ñộng bằng một ñộng cơ kiểu HINOEM 100 có công suất 155 mã lực chạy Diezel ứng với tốc ñộ 2000 v/ph và mức tiêu hao nhiên liệu 170g/ml.h.

5.5.2. Máy khoan ED 5500

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

Sức nâng T

Tâm với -m

Góc nghiêng

cần αo


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

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

Bảng 5.6

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

ðộ khoan sâu (max) (m) 43 58 71

ðường kính lỗ khoan ñất thường (max) (m)

Với ñất yếu

1,5

1,7

1,5

1,7

3,0

3,0

ðường kính mở rộng ñáy (max) (m) 2,1 2,7 4,1

Trọng lượng máy (T) 43,6 57,4 116,6

ðường kính và chiều dài cáp của ED 5500

1 14mm 130m

2 25mm 100m

3 22.4mm 70m

4 32mm 36m 1. Cáp thay ñổi góc

nghiêng cần. 2. Cáp treo thanh kely.

3. Cáp rút ống vách.

4. Cáp treo cần.

Hình 5.23: Máy khoan cọc nhồi ED6200H với thùng khoan Φ3000


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

Phía Phía sau

Mặt cắt cột dẫn

5.5.3. Máy khoan TH55−−−−2 Tính năng kỹ thuật của máy khoan cọc nhồi TH55−2 (Hãng HITACHI) ñược trình bày ở

bảng 5.7

Bảng 5.7

ðặc tính kỹ thuật TH55−−−−2

Chiều dài cần (m) 17,5

ðường kính khoan (mm):

− Thông thường.

− ðất bùn, mềm.

− Khi lắp thêm lưỡi phụ khoan ñất yếu.

800 ÷ 1500

800 ÷ 1700

2000

Chiều sâu khoan (m):

− Không nối cần.

− Có nối cần.

38

48

Mômen xoắn lớn nhất của thùng khoan (kNm):

− Quay thuận.

− Quay nghịch.

40

49

Tốc ñộ quay thùng khoan (vòng/phút):

− Ở tốc ñộ cao.

− Ở tốc ñộ thấp.

34

17

Lực kéo giới hạn của dây kéo thùng (kN) 98,1

Sức nâng của tời phụ (kN) 48

Tốc ñộ làm việc:

− Quay thùng khoan (vòng/phút).

− Nâng hạ thùng (m/phút).

− Nâng hạ dây tời phụ (m/phút).

− Thay ñổi góc nghiêng cần (ñộ/giây).

− Quay mâm quay (vòng/phút).

− Di chuyển (km/h).

17 ÷ 34

17 ÷ 74

17 ÷ 74

1,50 ÷ 80/60

4

1,2

ðộng cơ:

− Loại I suzu.

− Công suất (kW) ở vòng quay 2000 v/ph

6 BD1T

92

Trọng lượng (kg) 37500


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 (ñiều 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.

3200

5.6. GIỚI THIỆU TÓM TẮT VỀ MÁY KHOAN CỌC NHỒI CỦA HÃNG BAUER −−−− CHLB ðỨC

5.6.1 Một số ñặc ñiểm 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 ñây cũng là loại khoan phù

hợp với các tầng ñịa chất từ mềm ñến cứng như granítte,... trên cạn cũng như dưới nước, tính cơ ñộng cao, có thể khoan lỗ Φ: 0,6 − 3,0m; sâu max 85m. Mômen xoắn từ 140−500 kNm.

Lực ép thẳng ñứng vào ñịa chất cần khoan lên ñến 300−400kN. Hiện nay nhiều nước trên thế giới sử dụng các thiết bị loại BG.

Với thiết bị này, ñể 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 ñầu khoan gá trên cần của cần cẩu bánh xích, cần khoan theo kiểu KELLLY−ROD dùng truyền ñộng ma sát nên chủ

yếu dùng ñể thi công trong nền ñất yếu và trung bình. Nếu kết hợp với mũi khoan thích hợp thì có thể dùng cho ñịa chất ñá có cường ñộ kháng nén 200−400 MPa, tạo lỗ khoan ñường

kính từ 0,8−2,0m với ñộ sâu max 60m; chủ yếu là ñể khoan ñất 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) ñường kính từ 1,0 − 2,5m kết hợp với ñộng 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 ñịa

chất cứng tốt hơn nhiều. Nhược ñiểm của phương pháp này là năng suất thấp, không thích hợp với các ñịa chất ñá cứng, khả năng cơ ñộng kém. Khi gặp phải ñịa chất ñá cứng ta phải

dùng một quả trùy ñúc bằng thép nặng từ 6−8T cho rơi tự do ñể phá ñá. Do cách thức phá ñá như vậy nên ñể khoan vào ñịa chất cứng thường cần 10−15 ngày thậm chí ñến 30 ngày cho 1

lỗ khoan. Ngoài ra do chịu tác dụng của lực rơi tự do nên cần cẩu thường bị chấn ñộng mạnh, tời và cáp mau hỏng.

4. Loại thiết bị xoay ống vách 360o kiểu Rotator BR. Thiết bị này ra ñời là ñể khắc phục những yếu ñiểm 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 ñó sử dụng ñầu khoan mài mòn các ñịa chất bên dưới và hút xói ra bên

ngoài. Nhược ñiểm: cồng kềnh, cơ ñộng kém, năng suất thấp nhưng thích hợp với khoan dưới nước.

5.6.2. Máy khoan cọc nhồi dùng gầu ñào, kiểu BS

9


Hình 5.26. Cấu tạo chung máy khoan cọc nhồi BS.680

1. Bộ di chuyển bánh xích; 2. Buồng ñộng lực; 3. ðối trọng; 4. Rulô cuốn tuy ô thủy lực; 5. Cáp treo cần; 6. Tuy ô thủy lực ñóng mỡ gầu; 7. Cáp tời phụ; 8. Cáp tời chính;

9. Rulô ñầu cần; 10.Gầu ngoạm (ñào); 11. Cáp ño ñộ sâu giếng ñào; 12. Cần; 13. Ống vách; 14. Bộ tời ño ñộ sâu; 15. Ocsilater (thiết bị xoay ép ống vách).

1 2 3

15 16

13

8

11 12

6 5

10

1. Thanh biên của cần nâng;

2. Dây cáp ño ñộ sâu;

3. Vành chặn cáp;

4. Tang cuốn cáp;

5. Hệ bánh răng ăn khớp ño ñộ sâu qua số vòng quay;

6. Lò so chịu kéo;

7. Con lăn giữ cáp;

8. Bộ truyền tín hiệu;

9. Môtơ thủy lực quay tang.

Hình 5.27. Cơ cấu tời ño ñộ sâu trên máy BS.680.

- Khi thiết bị không làm việc thì một ñầu của sợi cáp (ñầu tự do) ñược móc vào cần

của máy khoan.

- Khi máy khoan hoạt ñộng (ñào hố khoan) thì ñầu cáp tự do ñược móc vào gầu khoan.

Khi gầu ñi xuống thì hệ ñiều khiển tự ñộng làm cho tang (4) quay nhờ dẫn ñộng từ

mô tơ thủy lực (9), tang quay sẽ nhả cáp ñúng 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

ñược nhả ra sẽ hiển thị thông qua bộ truyền tín hiệu 8 về bộ ñiều khiển. Khi kéo gầu

khoan ñi lên thì bộ ñiều khiển sẽ ñổi chiều dòng dầu thủy lực tới mô tơ (9) làm nó

quay theo chiều ngược lại, cáp sẽ ñược cuốn lại ñúng với vận tốc nâng gầu khoan.

1

8

3

4

5

6

7

2


Hình 5.28. Cấu tạo chung của Ru-lô cuốn tuy ô thủy lực trên máy BS-680 1. Giá ñỡ rulô (gắn trên ñoạn cần giữa); 2. Vành ru lô; 3. Tuy ô tang lực (ống mềm);

4. Giá ñỡ ngoài cho ru lô; 5. Con lăn; 6. Mô tơ thủy lực dẫn ñộng ru lô.

ðặc ñiểm: - Lượng ống mềm (tuyô thủy lực) trên rulô khá lớn, có thể tới hàng trăm mét.

Dòng dầu thủy lực ñược cấp từ bộ nguồn trong buồng toa quay qua bộ phân phối theo các ñoạn ống dẫn cứng, ống nối mềm, bộ tiếp nối ñặc biệt ñến tuy ô trên ru lô.

- Cơ cấu ñiều khiển - ñiều chỉnh ñộng cơ thủy lực hoạt ñộng sao cho ru lô có số vòng quay phù hợp với tốc ñộ nhả hoặc cuốn tuy ô thích ứng với tốc ñộ 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 ñường kính từ Φ880 ñến Φ3000 khi dùng bộ xoay ép BV 880 ñến BV 3000. Bảng 5.9 trình bày các thông số cơ bản của các bộ ép ống vách ñến Φ 1800.

Cấu tạo chung của các bộ BV ñược 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 ñộ nghiêng từ 22o ñến 30o tùy loại.

Nhìn theo E

3

2

E

5

4

5

6

1

4

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 ñiều 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

ðầu mômen xoay KDK 245

Mômen xoay với áp suất dầu 320 bar 245 kNm

Tốc ñộ quay Max 34V/ph (RPM)

Tời chính

Với thiết bị rơi tự do

Lực tời ñơn (lớp cáp 1) 250kN

ðường kính/Chiều dài cáp 32mm/100m

Tốc ñộ tời 90m/ph

Tời phụ

Không có thiết bị rơi tự do

Lực tời ñơn (lớp cáp 1) 82 kN

ðường kính/Dài cáp 20mm/60m

Tốc ñộ 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 ñộ ép / nén (xuống / lên) 4,5/4,5 m/phút

Tốc ñộ ép / nén cao tốc 23,5/23,5 m/phút


Bảng 5.9. ðặc tính kỹ thuật bàn xoay ép ống vách BV do hãng Bauer chế tạo

ðặc 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

ống (mm) 400 520 540 600 600

Góc nghiêng cho phép khi

tạo lỗ (ñộ) 22 30 26 24 24

Chiều cao (tính từ mặt

ñất) mm

− Kẹp ống 1100 1250 1460 1550 1680

− Giá ñỡ 770 880 790 800 900

ðường kính ống vách lớn

nhất (mm) 880 1000 1300 1500 1800

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, ðức, 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 − ðường kính lỗ khoan: 0,8m; 1,0; 1,2m và 1,5 mét

− ðộ sâu lỗ khoan: ðá: 50m, tầng phủ: 150m.

− Phương thức vươn ra miệng lỗ: ði thẳng cả máy vươn ra miệng lỗ.

− Cần khoan:

+ Cần chủ ñộng: 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).

− ðộng lực:

+ ðộng cơ ñiện: Kiểu Y200L−4

+ Công suất: 30 kW

+ Vòng quay: 1470 vòng/phút

− Mâm quay (ñĩa quay):

+ Vòng quay (3 nấc thuận, ngược): 13, 23, 42 vòng/phút

+ Mômen lớn nhất: 22 kN.m

− Tời chính:

+ Sức nâng (tốc ñộ thứ nhất − 1 sợi cáp): 30 kN

+ Tốc ñộ nâng lên bằng 1 sợi cáp (tốc ñộ bình quân): 0,65; 1,16; 2,08 mét/giây

+ ðường kính cáp thép: Φ 14mm (D−6 × 19 + 1)

+ Năng lực nâng lên (sức nâng): 20 kN

+ Tốc ñộ 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: 8 m

+ Phụ tải ñịnh mức (phụ tải móc lớn): 180 kN

− ðầu thủy long:

+ Năng lực phụ tải: 180 kN

+ ðường kính ống xiphông dẫn nước ra: 150mm

− Hệ thống xe trượt di ñộng:

+ Hình thức: 3 × 3

+ Năng lực phụ tải: 180 kN

− Hệ thống thải phoi:

+ Phương thức thải phoi: Bơm hút tuần hoàn


− Thông số bơm cát ñá:

+ Lưu lượng: 180 m3/h

+ Áp suất hành trình hút: 0,075 MP

+ Áp suất hành trình ñẩy: 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 ñược 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 ñược trang bị mâm quay kiểu tách rời. Nó ñược dùng ñể làm cọc ñúc bê tông (cọc nhồi) có ñường kính lớn cho các công trình nhà cao tầng, cầu, ñê ñập, khoan giếng nước ñường kính lớn.

5.7.2.1. Một số ñặc ñiểm của máy GPS−20HA

1. ðường kính lỗ khoan lớn nhất: 2000mm

2. Máy khoan ñược dẫn ñộng bằng cơ khí, vận hành dễ, hiệu quả.

3. Máy khoan GPS−20HA có 6 tốc ñộ lựa chọn khoan cho những ñịa tầng khác nhau, do ñó nâng cao ñược hiệu quả khoan.

4. ðộ cao tháp khoan là 11m, có thể dùng ñể treo cáp thép, thuận tiện khi sử dụng.

5. Trong tháp khoan có rãnh dẫn hướng giúp tăng cường phương thẳng ñứng của lỗ khoan và giảm tỉ lệ lay lỏng của ñường kính lỗ khoan. Ngoài ra trên tháp khoan còn có thiết bị treo khớp xoay ở sau vòi rồng, cần khoan chủ ñộng không chạm xuống ñất giúp giảm cường ñộ lao ñộng và thời gian làm việc của người vận hành.

6. Tời chính và phụ sử dụng cơ cấu bánh răng hành tinh, tạo ñược sức nâng lớn, do ñó 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 ñể tăng lực nén tùy theo ñiều kiện ñịa tầng khác nhau.

8. Phoi khoan ñược 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. ðường kính (m) 2,0

2. ðộ sâu khoan (m) 100

3. Cách di chuyển máy ra khỏi lỗ Di chuyển bàn trượt

4. Ống khoan

− Ống khoan chủ ñộng (mm) 255 × 255 × 3750

− Ống khoan (mm) Φ219 × 16 × 3000

Φ180 × 16 × 3000

− ðầu nối Mặt bích

5. Mô tơ

− Loại Y250M−4

− Công suất (kW 55

− Tốc ñộ (vg/ph) 1480

6. Mâm xoay

− Tốc ñộ (vg/ph) (cả thuận và ngược có 6 số) 8, 15, 21, 28, 37 và 70

− Mô men tối ña (kN.m) 60

7. Tời chính và phụ

− Lực nâng (1 tốc ñộ) (kN) 30

− ðường 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


− ðường kính ống nước (mm) Φ200 hoặc Φ150

10. Khối ròng rọc

− Loại 4 × 4



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.

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

1. ðộng cơ ñiện; 2. Bộ truyền giảm tốc; 3. Hộp số; 4. Bộ truyền các ñăng; 5. Các tay ñòn ñiều 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 ñộng thủy lực; 12. Khung sàn trên; 13. Khung ñế 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 ñế tỳ lên nền; 20. Cụm puly ñỉnh cột.

2475

20

18

17

8770

16

15

19

5 6 7 11 12 8 9 13 10 14

2

3

4

2420

Nhìn mặt bằng máy


Hình 5.32. Sơ ñồ ñộng máy khoan cọc nhồi GPS 15. 1. ðộng cơ ñiện; 2. Li hợp; 3. Hộp giảm tốc; 4. ðiều khiển li hợp; 5. ðiều khiển thay ñổi tốc ñộ (tay số); 6. Bộ ñảo chiều; 7. Truyền ñộng bánh răng hở; 8. Gối ñỡ trục; 9. Tang tời chính; 10. Gối ñỡ tang; 11. Bộ giảm tốc hành tinh; 12. Tang tời phụ; 13. Bộ truyền bánh răng hở; 14. ðiều khiển ly hợp ma sát; 15. Ly hợp ma sát tời phụ; 16. Trục các ñăng; 17. Hộp giảm tốc; 18. Bộ truyền bánh răng nón mâm xoay; 19. Cụm puly cố ñịnh; 20. Cụm puli ñộng; 21. ðầu trên vòi rồng.

1

2 3 7 8 9 10 11 12 13

14

15

4

5

16

6

16

17 19

18

5.7.3. ðặc tính và khái quát về sử dụng máy khoan QJ 250−−−−1

1. ðặc tính kỹ thuật:

− ðường 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

+ ðộ cao nâng hữu hiệu 9 m

− Tời cho máy cấu 2 cái JKD 5,4

+ Lực kéo cáp ñơn 54 kN

+ ðộng cơ ñiện YZR 250 M1−8 30 kW

+ Trọng lượng 1 cái 300 kg

− Tời xe ñỉnh dàn

+ ð/c ñiện 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

− ðộng 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 ñá B200 55 kW

− Lưu lượng 400 m3/h

− Chiều cao hút 7,5 m

− Chiều cao ñẩy 19,5 m

− Trọng lượng 4.500 kg


4. Bơm bùn:

− 2 cái mác 3PNL 22 kW/cái

− Lưu lượng 108 m3/h

− Chiều cao ñẩy 21 m

− Trọng lượng 1 cái 2.600 kg

− Có thể làm việc ở ñộ sâu ñến 80 m

5. Hệ ñầu − cần khoan:

Phần cơ bản khi lắp không thể thiếu ñược gồm có: ñầu Kelly, ñốt Kelly; ñốt giữa, ñốt ngắn Φ273, ñốt quá ñộ, ñốt ngắn Φ325, ñốt gia trọng. Nếu lắp cả 10T gia trọng thì phần này nặng 14.010 kg và dài 11,38m.

Khi lắp thêm bao nhiêu ñốt tiêu chuẩn và dùng ñầu khoan nào thì cộng thêm vào là có số liệu ñúng cho hệ khoan về kích thước và trọng lượng.

Tên gọi Số lượng Trọng lượng Kích thước (mm)

ðầu kelly 1 850 950 × 950 × 1450

ðốt kelly Φ273 1 950 460 × 460 × 3700

ðốt tiêu chuẩn Φ273 1 500 460 × 460 × 3000

ðốt giữa Φ273 1 450 460 × 460 × 1200

ðốt ngắn Φ273 1 360 460 × 460 × 750

ðốt ngắn quá ñộ Φ273−325 1 300 460 × 460 × 750

ðốt ngắn Φ325 1 350 460 × 460 × 580

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

ðầu khoan ñất 1 3.000 460 × 460 × 3000

ðầu khoan ñá 1 4.500 2000 × 2000 × 12000

Cặp gia trọng 5 10.000 1200 × 1140 × 800 ðầu khoan: Sử dụng với tuần hoàn vữa.

ðầu khoan ñất: Góc xiên của răng là 12o, dùng 4 lưỡi hợp kim hàn ghép ñứng.

ðầu khoan ñá: 9 cụm dao lăn có góc 60o.

5.8. MỘT SỐ VẤN ðỀ VỀ THI CÔNG VÀ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỌC KHOAN NHỒI

5.8.1. Sơ ñồ công nghệ thi công cọc khoan nhồi có dùng dung dịch bentonit

ðể thi công ñược một cọc khoan nhồi, cần tiến hành các công việc theo sơ ñồ sau:

Nội dung cơ bản của các công ñoạn chính ñược mô tả như sau:

1. ðịnh vị vị trí tim cọc:

Cũng giống như khi ñóng cọc, ở ñây người ta cũng ñặt máy kinh vĩ ñể xác ñịnh vị trí ñặt cọc, nhưng do số lượng của cọc nhồi tại một ñài cọc thường là ít nên yêu cầu này ñược ñòi hỏi là cao hơn. Việc ñịnh vị ñược tiến hành trong thời gian dựng ống vách "Casing". Ở ñây có thể nhận thấy ống vách có tác dụng ñầu tiên là ñảm bảo cố ñịnh vị trí của cọc, trong quá trình lấy ñất ra khỏi lòng cọc cần khoan sẽ ñược ñưa ra vào liên tục, nên tác dụng thứ hai của ống vách là ñảm 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 ñất ñược dùng ñể bảo vệ hố cọc ñồng thời hỗ trợ thao tác cho các công ñoạn tiếp theo.

2. Hạ ống vách:

Sau khi ñịnh vị xong vị trí của cọc thông qua ống vách, quá trình hạ ống vách ñược thực hiện nhờ thiết bị rung, hoặc bàn xoay ép BV khi dùng máy khoan của hãng BAUER.

Khi hạ ống vách của cọc ñầu tiên, thời gian rung ñến ñộ sâu 6m kéo dài khoảng 10 phút, quá trình rung với thời gian dài ảnh hưởng toàn bộ các khu vực lân cận. ðể khắc phục hiện tượng trên, trước khi hạ ống vách người ta ñào sẵn một hố tại vị trí hạ cọc với chiều sâu khoảng 2,5 − 3m với mục ñích bóc bỏ lớp cứng trên mặt nền, giảm thời gian rung của búa rung. Sau khi thực hiện công ñoạn trên thời gian rung còn khoảng 2−3 phút. Trong quá trình hạ ống vách, việc kiểm tra ñộ thẳng ñứng ñược thực hiện liên tục bằng cách ñiều chỉnh vị trí

Hạ (+)

ống vách

Khoan

lỗ Làm

sạch (1) (+)

Dịch máy

Hạ lồng cốt thép

ðặt ống ñổ BT

Làm

sạch (2)

ðo ñộ sâu (+)

ðổ bê

tông

Tổ hợp (+)

ống vách

ðịnh vị máy (tim

cọc)

Xử lí (+) dung dịch

Tuần hoàn dung dịch

ðo ñộ

lắng

Gia công

cốt thép (+)

Trộn, cấp BT (+)

Dọn mặt (+) bằng

Các công việc có dấu (+) là các việc phụ trợ hoặc chuẩn bị cho các công ñoạn chính.


của búa rung thông qua cần cẩu. Ống vách ñược cắm ñến ñộ sâu khi ñỉnh của nó vẫn còn cao hơn mặt ñất 0,6 m.

3. Khoan ñất trong lòng ống vách:

Quá trình này ñược thực hiện sau khi ñặt xong ống vách tạm. Quá trình lấy ñất ra khỏi lòng ống ñược thực hiện bằng thiết bị khoan ñặc biệt. ðầu khoan lấy ñất có thể là loại guồng xoắn ñể thực hiện cho lớp sét, và là loại thùng khoan cho ñất cát. ðiều ñặc biệt của thiết bị là cần khoan có dạng antena, có thể kéo dài cần ñến ñộ sâu cần thiết. Thường cần gồm có ba ống lồng nhau. Ống trong cùng gắn với ñầu khoan, ống ngoài cùng gắn với bộ phận xoay.

Trước khi khoan người ta phải ñiều chỉnh ñộ thẳng ñứng của cần khoan và ñộ nằm ngang của máy. Khi ñã khoan qua chiều sâu của vách chống tạm, việc giữ thành hố ñược thực hiện bằng vữa sét bentonit. Tốc ñộ khoan ñạt từ 8−12m/giờ ñối với ñường kính cọc 1200mm. Trong quá trình khoan dung dịch bentonit luôn luôn ñược ñổ ñầy vào lỗ khoan sau mỗi lần lấy ñất ra khỏi lòng hố khoan, bentonit lại ñược ñổ vào trong ñể chiếm chỗ trống. Với phương pháp này, chất lượng của bentonit bị giảm dần theo thời gian do các thành phần của ñất bị lắng ñọng lại. Chiều sâu của hố khoan ñược xác ñịnh thông qua chiều dài của cần khoan.

4. Hạ cốt thép:

Công ñoạn này ñược thực hiện sau khi ñạt ñộ sâu lỗ khoan theo thiết kế. Lồng thép ñược cấu tạo cho phần trên của cọc, người ta dùng các biện pháp móc treo và cố ñịnh lồng thép cho ñảm bảo ñúng vị trí. Riêng ñối với các cọc làm neo cho công tác thử cọc sau này cốt thép ñược bố trí cho suốt chiều dài của cọc. trên các thanh cốt thép của lồng thép, người ta gắn các miếng bêtông hình khuyên ñể tạo lớp bảo vệ cho cốt thép bên trong.

5. Thổi rửa lòng hố khoan:

ðây là một công ñoạn quan trọng, trong quá trình khoan thì lượng cát, hạt mịn, cát bùn... không thể vét sạch trong lòng hố khoan. ðể ñảm bảo tại phần dưới mũi cọc không tạo thành một lớp bùn ñất, người ta làm sạch bằng phương pháp thổi rửa. Ống rửa chính là ống ñổ bêtông ñược nối dài ñưa ñến tận ñáy, ñường kính ống khoảng 20−30 cm.

Khí nén ñược thổi vào qua một ống nhỏ nằm bên trong ống rửa ñến áp suất khoảng 7 kG/cm2, áp suất này ñược giữ liên tục. Khí nén ñẩy bentonit theo ống về máy lọc cát. Với cấu tạo kể trên ở ñáy ống rửa sẽ tạo thành một áp lực hút ñưa các vật liệu ở dưới ñáy hố cọc nhồi ra ngoài. Quá trình rửa lòng cọc ñược kết hợp với việc ñưa bentonit mới vào liên tục. Việc làm sạch lòng cọc ñược coi là kết thúc khi chiều sâu ñáy hố khoan bằng chiều sâu cần khoan.

Với mỗi công trình cụ thể, tùy thuộc vào mặt bằng thi công, ñiều 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 ñồ công nghệ cho công ñoạn này ñạt hiệu quả cao nhất. Ví dụ khi thi công mố trụ ở công trình Cð (Hà Nội) người ta ñã thiết lập sơ ñồ công nghệ thổi rửa liên hoàn cho các lỗ khoan như sau:

Mỗi lỗ khoan ñược 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 ñây dung dịch ñạt các chỉ tiêu kỹ thuật ñể bơm hoặc tự chảy về lỗ khoan). Riêng tuần hoàn nghịch có thêm

bể tiêu năng ≥ 6m3 (dùng ống vách Φ2m ñể gia công) − lưu lượng tuần hoàn 400 m3/h. Công việc này ñược mô tả theo hình dưới ñây:

Khoan trên bờ Khoan dưới nước

Lỗ khoan Lỗ lắng Lỗ chứa

Tuầ

n ho

àn n

ghịc

h

6. ðổ bê tông:

Ống ñổ bêtông ñược ñổ khoảng 20 lít mùn cưa và 10 lít nước vào phễu ñể tạo nút. Bêtông ñưa vào phải có ñộ sụt lớn hơn 16 cm. Cường ñộ yêu cầu của bêtông là 300

kG/cm2. Bêtông ñược ñổ 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 ñộ linh ñộng rất lớn ñể phần bêtông rơi từ phễu có thể gây ra một áp lực ñẩy ñược cột bêtông kể trên. Lúc này lượng bêtông ñầu tiên sẽ ñược ñẩy dần lên trên và ñể phá bỏ sau này. Trong quá trình ñổ

bêtông, bentonit sẽ trào ra khỏi lòng cọc ñược thu hồi ñể sử dụng lại. Ống ñổ bêtông ñược tháo dần ra với ñiều kiện phần ống ñổ ngập trong bêtông giữ cho bêtông mới luôn nằm trong lòng phần bêtông ñã ñổ trước.

7. Rút ống vách:

Sau khi kết thúc công việc ñổ bêtông các ống ñược rút lên ngược với khi hạ ống.

Tiếp theo là kiểm tra chất lượng cọc bằng việc thử tĩnh và thử ñộng. 5.8.2. Kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi [9, 12, 14]

Kiểm tra chất lượng cọc bao gồm thử tĩnh và thử ñộng nhằm xác ñịnh khả năng chịu lực của cọc, xác ñịnh ñộ 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 ñược thi công. Tuy nhiên số cọc thử tĩnh ít nhất bằng 2 cọc, số cọc thử ñộng lớn hơn hoặc bằng 5 cọc.

+ + + + + + + + + + + +

lắng

lắng

chứa

Bể khuấy

1 2

4 5

2

4

5 1

2

4

5 1

2

4

5 1 bể

3

1 2 3

Tu

ần

hoàn

thu

ận


Thử tĩnh có ba phương pháp gia tải: bằng nước, bằng ñối trọng và bằng kích thủy lực. Các tải này ñược chất lên cọc (sau khi ñã "ñóng" cọc ñến ñộ sâu quy ñịnh, tiếp theo xác ñịnh ñộ lớn và từ ñó 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 ñịnh (ở mỗi cấp tăng tải lấy khoảng thời gan 30 phút với ñất cát, 60 phút với ñất sét) ñộ lún không lớn hơn 0,1 mm, chuyển vị phải có ñộ chính xác ñến 0,1 mm.

Thử ñộng gồm một số phương pháp sau:

− Phương pháp rung: phương pháp này ñược phát triển tại trung tâm thực nghiệm các nghiên cứu về nhà cửa và công trình của Pháp. Cọc thí nghiệm ñược rung cưỡng bức với biên ñộ không ñổi trong khi tần số ñược thay ñổi. Trong quá trình thí nghiệm vận tốc chuyển dịch của ñầu cọc ñược theo dõi bằng các ñầu ño chuyên dụng. Khuyết tật trên thân cọc như giảm yếu tiết diện, thay ñổi về chất lượng bêtông ñều có ảnh hưởng ñến ñặc tính ñộng lực học của cọc, trong ñó chủ yếu là tần số cộng hưởng. Mức ñộ ảnh hưởng của các khuyết tật nói trên cho phép ñánh giá ñộ lớn của khuyết tật. ðộ sâu khảo sát ñạt ñến 20−30 lần ñường kính cọc. Phương pháp thí nghiệm này khá phức tạp, ñòi hỏi người phân tích kết quả có trình ñộ cao.

− Phương pháp ño sóng ứng suất: cơ sở của phương pháp này là lý thuyết truyền ứng suất trong thanh ñàn hồi. Sóng ñược tạo ra bằng cách dùng búa ñóng vào ñầu cọc. Sóng ứng suất truyền từ ñỉnh cọc xuống phía dưới với tốc ñộ phụ thuộc vào chất lượng bêtông cọc. Khi gặp thay ñổi kháng trở cơ học, một phần sóng ứng suất ñược phản hồi trở lại ñầu cọc. Cường ñộ và dạng của sóng phản hồi phụ thuộc vào bản chất và mức ñộ thay ñổi 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 ñó phương pháp biến dạng nhỏ ñược 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 ñộng, ñầu ño gia tốc của ñầu cọc; các bộ phận ghi và phân tích kết quả; trong quá trình thí nghiệm, ñầu ño gia tốc ñược gắn vào ñầu cọc, sau ñó người ta dùng búa nhỏ ñập vào ñầu cọc tạo sóng ứng suất. Kết quả ño phân tích bằng các phần mềm ñã ñược thương mại hóa CAPWAPC của Pile Dinanmics hoặc TNO−WAVE của TNO−IBBC. Các chương trình này làm việc theo nguyên tắc ñiều chỉnh các thông số cơ học của cọc và ñất nền xung quanh sao cho biểu ñồ sóng ứng suất xác ñịnh theo tính toán trùng hợp với biểu ñồ sóng ño ñược trong thí nghiệm. Công tác thí nghiệm tại hiện trường khá nhanh, khoảng 20 phút/cọc. Trong giai ñoạn hiện nay phương pháp biến dạng nhỏ là phương pháp ñược sử dụng rộng rãi nhất do việc thực hiện thí nghiệm ñơn 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 ñộ sâu kiểm tra hạn chế trong khoảng 30 lần ñường kính thân cọc. Một hạn chế nữa là do xung chấn ñộng nhỏ nên khi gặp khuyết tật có mức ñộ lớn, sóng bị giảm yếu nhiều nên ít có khả năng phát hiện những khuyết tật ở ñộ sâu lớn.

Phương pháp biến dạng lớn: trong thí nghiệm theo phương pháp biến dạng lớn, xung chấn ñộng ñược tạo bởi búa có chấn ñộng lớn. ðối với cọc khoan nhồi có ñường kính lớn, trọng lượng búa có thể lên ñến 15 tấn. Trong quá trình thí nghiệm sóng gia tốc và sóng biến dạng ñược ghi lại trong mỗi nhát búa. Mỗi thí nghiệm chỉ cần ñóng 2−3 nhát búa là ñủ. Yêu cầu quan trọng nhất phải ñạt trong thí nghiệm hiện trường là búa phải ñủ nặng ñể cọc ñạt chuyển dịch cần thiết ñể huy ñộng toàn bộ khả năng chịu tải của ñất nền. Kết quả ño sóng ñược xử lý bằng các chương trình máy tính CAPWAPC hoặc TNO−WAVE, trong ñó sóng gia tốc ñược sử dụng làm ñầu vào ñể tính toán sóng biến dạng. Các thông số về cọc và ñất nền ñược hiệu chỉnh dần cho tới khi biểu ñồ sóng tính toán của sóng biến dạng phù hợp với kết quả ñược ño. Kết quả phân tích sóng ứng suất cho phép dự tính biểu ñồ nén tĩnh cây cọc, phát triển và ñánh giá mức ñộ 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 ñộ sâu không hạn chế. Nhược ñiểm của phương pháp này là thiết bị ñóng 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 ño sóng ñã ñược giảm ñến mức tối thiểu, tương ñương với máy tính xách tay.

Dưới ñây là một số sơ ñồ nguyên lý các thiết bị kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi ñược 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 ñồng nhất.

Cách thực hiện theo phương pháp dùng tiếng vọng:

− Phát một chấn ñộng vào ñầu cọc (ñầu phát).

− Thu nhận tín hiệu sau khi phản xạ (ñầu thu).

− ðo thời gian do sóng phát ra với vận tốc lan truyền.


Quan hệ giữa chiều sâu h của cọc hoặc từ ñiểm phát tới vị trí khuyết tật trong cọc (khi ñổ bê tông), với với vận và thời gian truyền sóng (V, T) − trên khoảng cách giữa ñầu phát và ñầu thu − ñược cho bởi quan hệ:

h = 12 V.T

Tốc ñộ V ño trên mẫu do khoan lấy lõi kiểm tra hay là mẫu viên trụ ñược chế tạo ñồng nhất từ trước: Khi ñó, trên thiết bị hiện sóng xuất hiện các sóng có dạng sau:

Hình 5.34: Các dạng sóng trên màn hình thiết bị kiểm tra bằng tiếng vọng.

Việc xử lý kết quả ño cần ñược tiến hành theo các quy ñịnh phù hợp với các tiêu chuẩn và thiết bị tương ứng.

2. Thiết bị kiểm tra bằng siêu âm:

Sơ ñồ nguyên lý thiết bị ño bằng siêu âm:

Hình 5.35. Cấu trúc thiết bị ño bằng siêu âm. − Phát một chấn ñộng siêu âm trong một ống nhựa ñầy nước ñặt trong thân cọc.

Phân tích kết quả

ðồ thị tổng cộng trênmáy hiện

Sóng phản xạ Sóng truyền tới

− ðầu thu ñặt cùng mức trong một ống khác cũng chứa ñầy nước, ñược bố trí trong thân cọc.

− ðo thời gian hành trình và biểu ñồ dao ñộng thu ñược.

Hình 5.36. Vùng ảnh hưởng của kiểm tra bằng siêu âm truyền qua

Dao ñộng ñược lặp lại trong một tần số cao ở mức ñủ xích lại nhau ñể ghi các trị số ño rút ra, xem xét kĩ liên tục trên suốt chiều dài cọc.

Tuy nhiên về tổng thể phương pháp ño chỉ khảo sát phần lõi cọc bao quanh các ống ñể sẵn, bởi vậy nó bỏ qua các khuyết tật ở thành biên cọc (ví dụ bê tông bao cốt thép rất xấu...) khi ñổ bê tông không cẩn thận.

Kết quả ño cho dưới dạng biểu ñồ gồm 2 ñường cong của hàm chiều sâu cọc:

− ðường cong thời gian truyền sóng

− ðường cong thay ñổi biên ñộ của sóng thu lại

Mỗi một dị thường ñược thể hiện ñặc trưng bằng 1 sự giảm ñột ngột của biên ñộ và sự gia tăng thời gian hành trình.


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 ñúc khô.

.

CHƯƠNG 6 BÚA ðÓNG CỌC THỦY LỰC

6.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BÚA THỦY LỰC 6.1.1. ðặc ñiểm

Búa ñóng 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 ñóng các loại cọc bê tông cốt thép, cọc ván thép... trên nhiều loại nền.

Búa ñóng cọc thủy lực có thiết bị nén ñể tạo ra áp suất cho chất lỏng công tác; vì thế nó không gây ô nhiễm môi trường xung quanh; dễ khởi ñộng ngay cả khi làm việc trên nền ñất yếu; ñặc 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 ñơn ñộng và búa song ñộng.

a) Ở loại búa ñơn ñộng, chất lỏng công tác chỉ làm nhiệm vụ nâng ñầu búa lên cao, còn quá trình búa ñi xuống là rơi tự do.

b) Ở loại búa song ñộng, chất lỏng công tác vừa làm nhiệm vụ nâng quả búa lên cao, lại vừa ñẩy cho búa rơi xuống có gia tốc.

6.1.3. Nguyên lí hoạt ñộng của quả búa song ñộng

6.1.3.1. Quả búa song ñộng do Liên Xô (cũ) chế tạo

Sơ ñồ nguyên lý làm việc của quả búa thủy lực song ñộng theo kết cấu của Viện nghiên cứu máy xây dựng và máy làm ñường (Liên Xô cũ) cho trên hình 6.1. Ở ñây piston 6 của xylanh thủy lực (XLTL) ñược nối với ñầu búa 3, trong hành trình nâng ñầu búa (hình 6.1.a) dầu cao áp từ bơm qua van phân phối 8 ñi vào khoang dưới của XLTL ñẩy piston của XLTL ñi lên, ñồng thời nạp vào ắc quy thủy lực 9, còn dầu thấp áp từ khoang trên của XLTL chảy thẳng về két. Khi piston chuyển ñộng gần ñến ñiểm chết trên làm ñóng ñường dầu hồi (hình 6.1.b), áp suất dầu trong khoang trên XLTL tăng, khi áp suất này ñủ lớn thắng ñược lực cản của lò so ñẩy cần của van phân phối 8 dịch chuyển xuống dưới sẽ làm chuyển chế ñộ cấp dầu cho XLTL (từ chế ñộ nâng sang hạ piston). Piston 6 chuyển ñộng chậm dần ñến ñiểm chết trên, lúc này phần dầu còn lại của khoang trên XLTL ñược nạp vào ắc quy thủy lực (hình 6.1.c). ðến ñiểm 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 ñầu dịch chuyển xuống dưới với tốc ñộ tăng dần. Do tốc ñộ dịch chuyển piston lớn, áp lực dầu trong ñường ống giảm và ắc quy thủy lực giải phóng năng lượng. Trước khi ñầu búa va vào ñầu cọc, piston dịch chuyển xuống dưới cửa, mà qua cửa ñó có một lượng nhỏ dầu chảy về ñường 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 ñầu búa va ñập vào ñầu cọc (hình 6.1.d). Tóm lại van phân phối làm việc hoàn toàn tự ñộng không cần phải ñiều khiển từ bên ngoài. Quả búa thủy lực song ñộng theo kết cấu trên ñược 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 ñường...


Hình 6.1: Sơ ñồ làm việc của quả búa thủy lực song ñộng

1. ðệm; 2. Thân quả búa; 3. ðầu 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

Quả búa NH có sơ ñồ nguyên lý làm việc ñược thể hiện rõ trên hình 6.2 với các cụm chi tiết chính như: ñầu búa, van, ắc quy thủy lực, xi lanh thủy lực, bơm và két dầu. Các van ñóng mở cũng làm việc tự ñộng tương tự như hệ van tự ñộng ñược trình bày ở mục 6.1.3.1.

Hình 6.2. Sơ ñồ nguyên lý làm việc của búa NH.

a) Quá trình ñi lên của búa, b) Quá trình ñi xuống của búa.

ðặc tính kỹ thuật và kích thước cơ bản của quả búa NH ñược trình bày ở bảng 6.1 cho 5 cỡ búa ñiển hình.

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

Loại quả búa ðặc tính kỹ thuật

NH−20 NH−40 NH−70 NH−100 NH−150B

Khối lượng ñầu 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 ñóng trong 01 phút 28−90 28−80 25−70 20−56 20−52

a) b) c) d)

vanmë

®ãng

¾c quy thuû lùc

KÐt dÇuB¬m§Çu bóa

van

XL

TL

¾c quy thuû lùc

§Çu bóa B¬m KÐt dÇu

vanmë

vanmë

®ãng

¾c quy thuû lùc

KÐt dÇuB¬m§Çu bóa

van

XL

TL

¾c quy thuû lùc

§Çu bóa B¬m KÐt dÇu

vanmë

van®ãng

vanmë

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)

− ðường kính: 70 70 70 101,6 101,6

− Khoảng cách giữa 02 dẫn

hướng

330 330 330 600 600

Trạm nguồn NHP110 NHP150 NHP160 NHP320

− ðộng cơ Diezel:

+ Công suất (cv) 110 144 144 320

+ Tốc ñộ 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 ñóng cọc thủy lực (BðCTL) ta thấy rằng có rất nhiều tham số ảnh hưởng ñến quá trình chuyển ñộng của quả búa, ta không thể ñưa ra các biểu thức chung cho

mọi trường hợp ñể ñồng thời xét ñến tất cả các tham số này vì chúng phụ thuộc vào nhau rất phức tạp.

Tùy theo kết cấu và cách bố trí ñầu búa trên giá và cọc, ta có thể ñưa ra các phương án sau:

− Nếu xi lanh không liên kết với ñầu cọc thì có thể bỏ qua sự có mặt của các tham số về

cọc và nền. Vì tác dụng lên cọc của ñầu búa chỉ xảy ra ở thời ñiểm cuối của quá trình rơi.

− Nếu xét ñến ảnh hưởng của ñộ cứng giá búa thì ñộ cứng này có ảnh hưởng ñến chuyển

vị của khối lượng va ñập phía trên.

− Nếu xi lanh nâng búa ñược ñặt trên ñầu cọc thì các tham số của cọc và nền nhất ñịnh

phải tính ñến.

Vì vậy với BðCTL ñơn khi xét phần cơ bản của chu kỳ làm việc ñể xác ñịnh tham số dẫn

ñộng (nâng khối lượng va ñập), ta cần xét hai giai ñoạn tính toán cơ bản là:

Thứ nhất: ñể nâng khối lượng va ñập với tính toán có thể của giá búa (không xét tới ảnh

hưởng của nền và cọc).


Thứ hai: ñể nâng quả búa khi có xét ñến các tham số ảnh hưởng của cọc và nền (khi ñặt

xi lanh nâng búa lên ñầu cọc (hình 6.3.), việc nghiên cứu BðCTL ñược phân tích qua nhiều

sơ ñồ thủy lực từ ñơn giản ñến phức tạp; từ việc xét các quan hệ tuyến tính ñến các quan hệ

phi tuyến và ñược giải trên máy tính

tương tự và máy tính số ñể ñạt ñược

kết quả tính toán ngày càng chính xác.

Nói chung khi xét ñầy ñủ sự ảnh hưởng của các tham số (cọc, nền, hệ thủy lực, giá búa) thì bài toán sẽ rất phức tạp. Ví dụ sơ ñồ tính toán ở hình 6.3, khi ñó ñể mô tả chuyển ñộng của quả búa có khối lượng m1 ta cần xét hệ 3 phương trình vi phân, với các tham số: m3 − khối lượng cọc, Cn − ñộ cứng của giá búa, Px − áp suất dầu trong xi lanh; F − tiết diện pít tông, Pa − áp suất dầu trong bình tích áp, Fo và Xo tiết diện và chuyển dịch của dầu trong bình, Q − Lưu lượng của bơm.

ðiều kiện ñể nâng ñược quả búa lên là phải có áp lực dầu thủy lực nâng P ñạt giá trị: P ≥

mgF (6.1)

(Thực ra "m" không hoàn toàn tỳ lên XLTL mà còn tỳ lên giá búa nhưng P vẫn phải ≥ mgF ).

Nếu như không tính ñến chuyển vị ñàn hồi của giá búa mà các phần tử (m, XLTL...) tựa

lên nó (với giá trị ñủ lớn) và coi rằng thời gian nâng m ñến chiều cao nâng, áp lực ñộng do

phản lực thủy lực và lực ma sát là các ñại lượng bậc hai và có thể bỏ qua chúng... thì tất cả các

tính toán dẫn ñến việc phân tích các tham số ñều dựa theo các công thức cơ bản sau:

+ Chiều cao nâng

h = A

mg với A là thế năng của quả búa (6.2)

+ Thời gian nâng tn = hFQ (6.3)

+ Diện tích xi lanh F = mgP (6.4)

+ Thời gian rơi của m: tr = 2hg (6.5)

Khoảng thời gian chu kỳ ñập búa: tcK = tn + tr

Fm2

x1

x

P

F , x

Q

C

xm 2

2

3

n

d

o o

xP

m1

Hình 6.3. Sơ ñồ tính toán búa ñóng cọc thuỷ lực tác dụng ñơn khi chuyển ñộng ñi lên, có xét

ñeens ñộ cứng của giá búa, ñặc trưng của nền và búa ñặt trên

Vận tốc của m tại thời ñiểm va ñập: v = 2Am (6.6)

Số hành trình trong 1 ñơn vị thời gian: n = 1tck

= 1

hFQo

+ 2hg

(6.7)

− ðể tính toán chính xác cho từng sơ ñồ thủy lực dẫn ñộng BTL cần xét ñến hệ số β ñặc 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.

ðặc trưng ñộng học của bơm, riêng với bơm thủy lực hiện ñại thì vì ñộ giảm hiệu suất thể tích của nó ≤ 4−6% nên sự ảnh hưởng ñến các thông số tính toán là không lớn.

Sau ñây ta xét sự chuyển ñộng của quả búa ở hai hành trình:

− Khi quả búa ñi lên trên.

− Khi quả búa ñi xuống dưới, và giới hạn chỉ xét cho loại búa ñơn ñộng.

6.3. BÀI TOÁN CHUYỂN ðỘNG CỦA QUẢ BÚA THỦY LỰC KIỂU ðƠN ðỘNG KHI ðI LÊN

Phương trình chuyển ñộng của quả búa khi ñi lên ñược xác lập từ sơ ñồ 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 ñó: 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

ñộng (tại các liên kết trượt) và ảnh hưởng của dòng chất lỏng.

Trong phương trình (6.8): áp lực Px phụ thuộc sự thay ñổi thể tích chất lỏng trong xi lanh theo mức chuyển dịch của m lên trên, nó là thông số cơ bản ảnh hưởng ñến ñặc trưng của sự thay ñổi vận tốc dx/dt và gia tốc d2x/dt2

và có thể biểu diễn ở dạng px = ∆VVo

. E

Trong ñó: ∆V − là tổng các thay ñổi 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.

Vo − Dung tích có ban ñầu của chất lỏng trong xi lanh (Vx) và ở trong các ống dẫn VT, tức là Vo = Vx + VT).

Tương ứng với lúc bắt ñầu chuyển ñộng của m.

Hình 6.4. Sơ ñồ bài toán khi quả búa ñơn ñộng ñi lên.

x .x

R

Px.F m

..x

mg


E − Môñuyn ñàn hồi quy dẫn của hệ thống. Từ tính toán ñường kính và chiều dày thành ống dẫn xi lanh, tính ra E của hệ thống thủy lực này như sau:

Mx

xn

0i Ti

Ti

d E

1.

dd

E

1

1E

++

=

∑= δδ

(6.9)

Trong ñó: Ed − Môñuyn ñàn hồi của chất lỏng (N/m2);

EM − Môñuyn ñàn hồi của vật liệu các ống dẫn thủy lực và xilanh (N/m2);

dTi, dx − ðường 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 ñổi (ñộ) biến dạng của hệ thống thủy lực và ñặt β = 1/E.

βd là hệ số ñàn hồi của chất lỏng và ñặt: βd = 1/Eñ

Thì biểu thức (6.9) có thể viết là 1β

=

Mx

xn

0i Ti

Tid E

1.

dd

1

++ ∑

= δδβ

Các nghiên cứu ñã chỉ ra rằng: Hệ số ñàn hồi của chất lỏng là ñại lượng thay ñổi phụ thuộc vào áp suất chất lỏng. Nó thay ñổi lớn nhất khi áp suất chất lỏng ở 3MPa. Sự phụ thuộc phi tuyến của hệ số này theo áp suất chất lỏng chỉ ñến một giới hạn nào ñó, và "cuối cùng" có thể biểu diễn ở dạng tuyến tính (hình 6.5):

βd = βo(1− α .px) = 1Eo

(1 − α.px);

Trong ñó: βo và Eo là giá trị ban ñầu tương

ứng của hệ số ñàn hồi và modul thể tích ñàn hồi

của chất lỏng.

α: Hệ số tính ñến sự thay ñổi ñộ co dãn của

chất lỏng, phụ thuộc vào sự thay ñổi áp suất,

(l/pa).

Kết quả thực nghiệm cho thấy: Khi áp suất

dầu thay ñổi từ px = 0,2 ÷ 3 Mpa thì hệ số

co dãn chất lỏng là:

β =2.10−9 (1−0,03px).

Còn khi px > 3 Mpa thì β = 0,6.10−9 M2/N

* Xét giá trị tổng các thay ñổi thể tích chất lỏng ∆V0 trong hệ thống thủy lực ∆Vo phụ

thuộc vào:

1. Sự thay ñổi thể tích khi chuyển dịch pittông: ∆V1 = F.x

Hình 6.5. Hệ số ñàn hồi của chất lỏng thay ñổi theo áp

suất của nó.

βd

βd = βo(1 − αpx)

p1

0,3

3,0

p2

βo =

0,6.10−9M2/N

Px (MPa)

2. Sự thay ñổi thể tích phụ thuộc tính chất ñàn hồi của chất lỏng

∆V2 = ∆p.Vo.β = ∆p . Vo.βo(1 − αpx).

3. Sự thay ñổi thể tích do biến dạng ñàn hồi hướng kính của xi lanh và ống dẫn (bỏ qua

biến dạng hướng trục vì rất nhỏ so với hướng kính).

∆V3 = 2/EM(σx . Vx + σT . VT);

Trong ñó: σx, σT là ứng suất (hướng kính và tiếp tuyến) quy ñổi tương ứng trong thành

vỏ xi lanh và các ống dẫn.

Bởi vì sau một khoảng thời gian xác ñịnh thì bơm truyền vào hệ thống một lượng chất

lỏng (Qo × t), làm cho ñộ nén ñàn hồi của nó xuất hiện, ñồng thời ñiền ñầy dung tích phụ ñược

tạo ra do biến dạng của xi lanh và các ñường ống dẫn.

Vì vậy cần một lượng chất lỏng là:

∆V = ∆Vo − ∆V1 = Qot − F.x = ∆V2 + ∆V3 ;

Khi này áp lực trong hệ thống sẽ thay ñổi theo quy luật:

Px = Qot − F.x

Vo . E (6.10)

ðối với chu kỳ gia tốc của quả búa khi ñi lên, nếu Px < 3MPa thì phương trình (6.10) có

thể biểu diễn theo theo (6.11).

M

n

1i x

xTixoo

o

ox

E

1dd.P.

1

V

F.x.tQP

++−

−=

∑= δδ

αββ

(6.11)

Từ phương trình (6.8) thay vào (6.11) có phương trình chuyển ñộng của ñầu búa ñơn khi ñi lên

M

n

1i x

xTixoo

o

o2

2

E

1ddP

1

V

F.x.tQ

dt

xdm

++−

−=

∑= δδ

αββ

− R − mg

(6.12)

Có thể mô tả các ñại lượng x, ..x và

.x theo hình 6.6


Hình 6.6. Sự thay ñổi về chuyển vị, vận tốc và gia tốc của khối va ñập trong búa thủy lực ñơn khi ñi lên (xét cho một quả búa có các tham số cụ thể).

6.4. bài toán chuyển ñộng xuống dưới của QUẢ BÚA ðÓNG CỌC THỦY LỰC KIỂU ðƠN ðỘNG

Sự chuyển ñộng xuống dưới của quả búa ñược bắt ñầu vào thời ñiểm mở van xung. Khi chuyển ñộng xuống dưới, pittông sẽ ép chất lỏng từ khoang làm việc của xi lanh qua van xung về ñường hồi. Lượng chất lỏng này ñược tính theo biểu thức sau:

Qi = F . dx1

dt (6.13)

Với x1 là tốc ñộ chuyển dịch của quả búa

− Nếu ñường hồi dầu ngắn và ống dẫn có ñường kính lớn thì lực cản của dòng chất lỏng không ñáng kể so với tổn hao thủy lực và ma sát trong hệ van. Do ñó có thể bỏ qua lực cản của dòng chất lỏng trong ñường hồi dầu, nghĩa là có thể coi áp lực Pc = 0. Lúc ñó lưu lượng chất lỏng khi mở van ở vị trí (ñã cho) là:

Qc = k . f . px (6.14)

Trong ñó: 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:

px = 22

2c

fk

Q =

F2(x1)2

k2f2

− Nếu ñường ống dẫn dầu có chiều dài lớn thì áp lực ñặt trên ñường ống sẽ là:

2g

)x.(.

d

l..p

21

0

&αλγ=

Trong ñó: γ − Khối lượng riêng của chất lỏng

λ − Hệ số lực cản ñược chọn với sự tính toán chế ñộ chảy rối của dòng chất lỏng như là một ñại lượng cơ bản cho quá trình chuyển tiếp

l, d − Chiều dài và ñường kính ống dẫn

α = 4F/πd2: Hệ số xét ñến tỉ số giữa diện tích xi lanh và ñường ống

x

(s)0.4 0.60.2 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6

0.25

0.5221.00

0.522

-9.7

MX

dd

x

t

d 2x

d t2

t

tddx

M/C

dx2d t

2

M/C 2

o o

12

3.14

.

Ta ký hiệu: γ.λ . ld .

α2

2g = q (6.15)

Khi ñó po = q(.x 1)

2 (6.16)

Trong trường hợp tổng quát, lưu lượng chất lỏng qua van xung là:

0xc ppk.f.Q −= (6.17)

Từ (6.13), (6.16) và (6.17) ta có

F(.x 1) = k . f . px − q.(x1)

2 (6.18)

Biến ñổi F2(.x 1)

2 = k2 . f2 . [px − q.(.x 1)

2]

Rút ra

px =

F2

k2f2 + q (.x 1)

2

Mô hình bài toán khi quả búa ñi xuống ñược mô tả trên hình 6.7. Khi ñó phương trình vi phân mô tả quá trình ñi xuống của quả búa là:

m . ..x 1 gmR ++ + 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 ñộng quả búa ñi xuống trước khi tiếp xúc với ñầu cọc là:

m . ..x 1 = mg − R − px.F

Với (6.15) thay vào biểu thức của px, ta có: px =

F2

k2f2 + γ . λ l α2

d 2g (.x 1)

2

(6.19)

Ký hiệu: ε = F2

k2f2 + γ . λ l α2

d 2g

Ta có: px = ε(.x 1)

2 (6.20)

Vậy phương trình tổng quát mô tả chuyển ñộng của quả búa thủy lực ñơn ñộng ở hành trình ñi xuống (trước khi tiếp xúc với ñầu cọc) là:

m..x 1 = mg − R − F.ε(

.x 1)

2 (6.21)

Hình 6.7. Sơ ñồ bài toán quả búa ñơn ñộng khi ñi xuống.

.

x

m x'

R

mx" PxF mg


Hình 6.8. Quả búa thủy lực ñóng cọc ván thép - Máy cơ sở bánh xích lắp giá búa chuyên dùng kiểu ống tròn.

Bảng 6.3: Quả búa thủy lực của hãng SHINHAN (Hàn Quốc)


SHH3 SHH5 SHH7 SHH10 SHH13 SHH15

Khối lượng ñầu búa (kg) 3000 5000 7000 10000 13000 15000

Khối lượng búa (kg) 5000 8000 11000 15300 20000 25000

Hành trình ñầu búa (mm) 50−1200

Năng lượng xung kích (Tm) 3,6 6,0 8,4 12,0 15,6 18,0

Số lần va ñập (l/phút) 45−90 40−80 38−65 38−65 35−60 30−60

áp suất dầu thủy lực (kG/cm2) 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 ñộ ñộng 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


− 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 ðức)

Số liệu quả búa 3−−−−4 3−−−−5 3−−−−7 5−−−−8 5−−−−10 5−−−−12 10−−−−15 10−−−−20

Khối lượng (kg)

− ðầu 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

− ðệm, vòng dẫn hướng 730 730 730 1450 1450 1450

ðặc tính kỹ thuật Năng lượng xung kích max khi ñầu búa rơi tự do (kgm)

40 50 70 80 100 120 160 210

Năng lượng xung kích max dưới áp lực thủy lực (kgm)

50 60 80 95 115 135 185 240

Năng lượng xung kích min (kgm) 4 5 7 8 10 12 15 20 Số lần ñóng khi năng lượng xung kích max (lần/ph)

50 50 45 45 40 40 40 35

Số lần ñóng trong 01 phút 1−85 1−80 1−80 1−80 1−80 1−60 1−70 1−60 Hệ thủy lực ðường kính ống dẫn ñi và về (mm)

25 25 25 32 32 40 50 50

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 ðẤT 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 ñược làm chặt và chèn vào lớp sét mềm yếu bằng phương pháp thay thế. Thuật ngữ "cọc vật liệu rời" ñược sử dụng ở ñây có liên quan ñến thành phần của cọc, thường là cát và sỏi ñược nén chặt. Trong ñó cũng kể cả những cọc ñá.

ðất ñược cải tạo bằng cọc vật liệu rời gọi là ñất hỗn hợp. Khi chất tải, cọc bị biến dạng phình lấn vào các tầng ñất và phân bố lại ứng suất ở các mặt cắt bên trên của ñất, hơn là truyền ứng suất xuống các lớp ñất dưới sâu. ðiều ñó làm cho ñất chịu ñược ứng suất. Kết quả là cường ñộ và khả năng chịu lực của ñất hỗn hợp có thể tăng lên và tính nén lún giảm. Ngoài ra nó còn giảm ñược 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 ñộ lún cố kết và giảm trị số ñộ 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 ñể tạo cọc vật liệu rời ñã ñược sử dụng trên thế giới, tùy thuộc vào khả năng ứng dụng thực tế của chúng và khả năng có ñược những thiết bị thi công ở từng ñịa phương. Những phương pháp chung sau ñây sẽ ñược miêu tả tóm tắt cùng với những trường hợp áp dụng tham khảo.

7.1.2.1. Phương pháp nén chặt bằng rung ñộng.

Phương pháp nén chặt bằng rung ñộng ñược sử dụng ñể nâng cao ñộ chặt của ñất rời, không dính bằng một bộ phận rung ñộng; bộ phận này chìm vào ñất nhờ trọng lượng bản thân cùng với sự phù trợ của nước và rung ñộng. Sau khi ñạt tới chiều sâu ñã ñịnh trước, bộ phận rung ñộng ñược từ từ rút lên và chỗ ñó ñược làm ñầy lại bằng vật liệu rời, bằng cách như vậy gây nên sự nén chặt ñất. Hình 7.1 minh họa các bước trong quá trình nén chặt bằng rung ñộng. Phạm vi thành phần cỡ hạt ñất có khả năng áp dụng phương pháp này ñược chỉ dẫn ở các tài liệu chuyên môn về xây dựng.

7.1.2.2. Phương pháp thay thế bằng rung ñộng

Phương pháp thay thế bằng rung ñộng ñược sử dụng ñể cải tạo các loại ñất 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 ñộng. Bộ phận rung ñộng ñược nhấn chìm vào trong ñất dưới tác dụng của trọng lượng bản thân với sự trợ giúp của tia nước hoặc khí phun có tác dụng giội rửa cho ñến khi ñạt chiều sâu dự ñịnh. Quá trình thực hiện ñược 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 ñược tạo thành trong ñất nhờ bộ phận rung ñộng tới chiều sâu mong muốn có kết hợp với phun xói nước. Khi bộ phận rung ñược rút lên, nó tạo ra một "lỗ khoan" có ñường kính khá lớn. Lỗ khoan ñược lấp ñầy từng phần bằng sỏi có kích thước cỡ hạt từ 12mm ñến 75 mm. ðộ hóa chặt ñược tạo nên bởi máy rung hoạt ñộng bằng ñiện hoặc thủy lực ở gần ñáy cuối của bộ phận rung ñộng. Quá trình ẩm nói chung phù hợp với những lỗ khoan không ổn ñịnh 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 ñoạn tạo lỗ ban ñầu.

7.1.2.3. Phương pháp rung ñộng kết hợp (xem cụ thể mục 7.2)

Phương pháp này ñược dùng phổ biến ở Nhật và áp dụng ñể gia cố cho ñất sét mềm yếu khi mực nước ngầm cao. Quá trình tiến hành ñược miêu tả trên hình 7.3. Cọc sử dụng có kết


quả thường là cọc cát nén chặt. Chúng ñược xây dựng bằng cách ñóng ống chống tới chiều sâu mong muốn, dùng búa rung thẳng ñứng nặng ñặt lên ñầu ống. ðổ vào một thể tích cát ñã ñịnh rồi kéo ống lên từng nấc một, dùng búa rung nén chặt cột cát theo từng nấc với chiều sâu ñã ñược tính từ trước. ðáy ống chống có 2 cánh tạo thành ñáy ống ñể nén chặt cát. Quá trình lặp lại cho ñến khi toàn bộ cọc vật liệu rời nén chặt ñược xây dựng xong. Cọc ñược tạo ra còn có tên gọi là cọc cát ñầm, Việt Nam ñã 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 ñược xây dựng bằng việc ñầm nện vật liệu rời trong các lỗ khoan trước, theo từng giai ñoạn, bằng quả nặng (thường 15−20kN) rơi tự do. Phương pháp này có thể thay thế ñược phương pháp nén chặt bằng rung ñộng mà lại có giá thành thấp hơn. Tuy nhiên, tác dụng phá hoại và tái tạo lại ñất sau ñầm nện mà áp dụng ñối với các loại ñất nhạy cảm thì bị hạn chế. Phương pháp này rất có lợi cho các nước ñang phát triển vì chỉ sử dụng những thiết bị ñịa phương, trong khi các phương pháp ñã miêu tả ở trên ñòi hỏi những thiết bị ñặc biệt và người vận hành phải ñược ñào tạo. Quá trình thực hiện ñược miêu tả trên hình 7.4.

Hình 7.1. Thi công cọc vật liệu rời theo phương pháp nén chặt bằng rung ñộng cho nền không dính.

a) Rung kết hợp phun nước, b) ðổ cát từ từ khi rút cọc lên từ từ (vẫn rung)

c) Rung nén chặt tạo "vùng cọc" ñược nén chặt. 1. Máy cơ sở; 2. Cáp treo cần và cọc; 3. Cần; 4. Múp treo cọc; 5. Cọc có thiết bị rung ñộng.

Vật liệu rời

Nước phun ra

Nước phun ra Vùng

ñược nén chặt

4

5

3 2

1

Hình 7.2. Thi công cọc vật liệu rời theo phương pháp

thay thế bằng rung ñộng cho nền có tính dính

a) Rung tạo lỗ cọc; b) ðổ cát vào lỗ cọc; c) Rung ñộng nén cát.

1. Máy cơ sở bánh xích; 2. Giá ñỡ puly; 3. Cáp giữ cột; 4. Cột; 5. Cáp treo bộ rung; 6. Thế bị rung tạo lỗ.

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

Vật liệu rời

ðất dính hoặc ðất hữu cơ

Cọc ñất nén chặt

a) b) c)

5

6

4

3

1

2

Búa rung

Ống thép

Cát

Cát

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


Hình 7.4. Phương pháp khoan tạo lỗ (theo Datye và Nagaraiu,1985)

1. Khoan tạo lỗ; 2. ðổ cát sỏi vào lỗ khoan; 3. ðầm chặt vật liệu (ñầm rơi tự do); 4. Tiếp tục ñổ cốt liệu vào lỗ khoan; 5. Rút ống chống lên 1 ñoạn và ñầm tiếp; 6. ðổ ñầy cát sỏi; 7. Rút ống và ñầm; 8. ðầm bằng búa rơi tự

do; 9. ðầm nặng hoàn thiện. 7.2. THIẾT BỊ VÀ CÔNG NGHỆ TẠO CỌC CÁT ðẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP

RUNG ðỘNG KẾT HỢP

7.2.1. Thiết bị chủ yếu

Gồm có:

1. Cần cẩu 40−50T có lắp ñặt 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 ñiện công suất 200 kVA hoặc nguồn ñiện 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 ñể cấp cát.

7. Hệ thống cấp liệu (cát)

Giá khoan Tời nâng

Cát Sỏi

7m

ðầu khoan

Ống chống

ðầm rơi

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

Búa rơi

ðầm nặng

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

8. Ống vách Φ400, L = 13 m, δ = 12mm.

9. Thiết bị kiểm tra: ñể ño mức cát trong ống sau mỗi chu trình có hiển thị số liệu trên máy và in biểu ñồ.

Hình 7.5. Tổng thể máy tạo cọc cát ñầm theo phương pháp rung ñộng kết hợp

1. Giá búa DHP−80; 2. Sàn công tác + phễu ñổ cát; 3. Búa rung DZ90;

4. Cọc ống thép Φ400; 5. Tủ ñiện búa rung. 7.2.2. Các bước thi công cọc cát ñầm

ðể thi công 1 cọc cát ñầm cần tiến hành qua 8 bước sau:


Hình 7.6. Các bước thi công cọc cát ñầm

1. ðịnh vị tim cọc; 2. Rung hạ cọc ống thép; 3. ðổ cát khi cọc ñã ñạt ñộ sâu thiết kế h; 4. Rút cọc ống lên một ñoạn h'; 5. Rung hạ cọc nhồi chặt cát lần 1*; 6. ðổ tiếp cát vào ống;

7. Rút cọc ống lên một ñoạn h'; 8. Dìm cọc − nhồi chặt cát lần 2*. Bước 1:

Dùng máy DHP 80 có lắp giá dẫn hướng cẩu ñịnh vị ống vách ñúng vị trí.

Lắp ñặt búa rung DZ90 lên ñỉnh ống vách. Lúc này dưới tác dụng của phản lực ñất nền van cánh bướm ñầu dưới ống vách ñóng kín.

Bước 2: Rung hạ ống vách ñến ñộ sâu thiết kế chân cọc cát.

Bước 3:

Cấp vật liệu cát (ñủ tiêu chuẩn) vào lòng ống vách qua phễu ñổ gắn ở thành bên ñỉnh ống vách. Lượng cát ñược cấp trong ống vách lần 1 ñến chiều cao cột cát Ho = 6m.

Bước 4:

Rút ống vách lên chiều cao h1 = 3m bằng búa rung và tời cẩu. Khi ñó dưới trọng lượng của cát trong ống vách van cánh bướm mở ra ñể xả cát vào nền ñất, trong quá trình kéo ống vách lên ñồng thời kết hợp với khí nén áp lực 5−7 bar qua ống dẫn gắn ở ñầu ống vách cát ñược nhồi vào nền ñất dưới ống vách.

Chiều cao cột cát trong ống vách phải ñủ lớn ñể có vai trò như một nút van không cho khí nén ngược lên ống vách.

Khi hỗn hợp (khí nén +cát) dưới ống vách ñạt 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 ñất, ñất bùn, nước sạt lở chảy lẫn vào hỗn hợp cát trong lòng cọc.

+ Nén ép thành ñất theo phương ngang làm tăng ñường kính lỗ cọc.

+ Khí nén làm tăng cường quá trình thoát nước lỗ rỗng trong nền ñất

5 4 3 2 1

h0 k

1’

D

h’ 2’’

d

+ Khí nén làm chặt cát mà không phải dùng ñến nước.

Nhờ quan trắc áp suất khí nén p có thể biết ñược cường ñộ của tầng dưới ống vách và ñiều chỉnh áp suất p có vai trò quan trọng ñảm bảo chất lượng cọc cát dầm và nền ñất.

Chú ý: Cần phải khống chế áp suất khí nén trong khoảng từ (5−7 bar) không ñể quá cao áp suất lớn sẽ phá vỡ liên kết ñất nền.

Bước 5:

Rung và ép ống vách ñi xuống một ñoạn bằng 2m. Lúc này van cánh bướm ñược ñóng lại và ống vách có tác dụng như một pít tông nén hỗn hợp cát + khí nén (có chiều cao 3m) phía dưới. Khi ñó cột ống cát ñược mở rộng ñường kính và ñầm chặt theo thiết kế. Quan hệ giữa chiều cao và ñường kính cọc ñược xác ñịnh theo công thức:

h' = 1/3 hc =1m

D' = hc

h' . d = 3l . 400 = 700 (mm)

Bước 6:

Nạp bổ xung cát vào ống một lượng 3m theo chiều cao cho ñủ chiều cao cột cát trong ống vách là 6m, rút ống lên 3m kết hợp xả khí nén (5−7 bar).

Bước 7: Rút cọc ống lên một ñoạn h' = 13 hc

Bước 8:

Rung hạ ống vách xuống 2m như ở bước 5 và quá trình ñược lặp lại. Sau mỗi chu trình kéo ống vách lên 3m và ép ống vách xuống 2m lại thêm một mét cát ñầm ñường kính 700 (mm).

7.2.3. Công tác kiểm tra chất lượng cọc

Công tác kiểm tra chất lượng cọc ñược thực hiện trên cơ sở kiểm soát các yếu tố sau:

+ Áp lực hỗn hợp (khí nén + cát) ñảm bảo từ 5−7 bar

+ Chiều sâu ñáy 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 ñể xác ñịnh khối lượng cát ñược ñổ tại các thời ñiểm khi ống vách rút lên.

Dụng cụ ño chiều sâu ñáy ống vách ñược nối với máy tính sẽ chuyển tín hiệu ghi chiều sâu ñáy ống vách trong suốt quá trình vận hành lên màn hình và in ra giấy.

Dụng cụ ño mức cát trong ống vách ñể kiểm soát khối lượng cát ñược ñổ ñược nối với máy tính sẽ tính toán khối lượng cát ñổ sau mỗi chu trình.


Hình 7.7. Sơ ñồ 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 ðẤT TRỘN VÔI, XI MĂNG DƯỚI SÂU

7.3.1. Khái niệm chung

Từ rất lâu, phương pháp trộn vôi, xi măng ñã ñược dùng ñể cải tạo ñất. Sự ổn ñịnh dưới sâu của ñất yếu bằng cọc vôi hay cọc xi măng là ñề tài nghiên cứu trong một thời gian khá dài ở Thụy ðiển, Nhật và các nước khác. Phương pháp trộn dưới sâu (Deep mixing method −

DMM) ñược dùng cho móng của các công trình xây dựng trên ñất như nền ñường, dinh thự...

Biểu ñồ ghi cao ñộ ñáy ống vách

Bộ xử lý số liệu và tính toán

ðồng hồ ño mức cát

Bộ thủy lực ñiều khiển tang tời ño mức cát

ðồng hồ ño chiều sâu ống vách

Hộp ñiện cực

Ống vách

Cát

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 ñất

Cọc vôi, cọc xi măng ñược thi công bằng cách trộn cơ học vôi hay xi măng với ñất sét yếu trong ñiều kiện tại chỗ. Sự tăng ñộ bền và giảm ñộ ép co của ñất yếu là kết quả của phản ứng giữa ñất sét với vôi hay xi măng thông qua quá trình trao ñổi 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 ñược 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 ñược khí nén bơm vào trong ñất ở dưới sâu qua một ống có lỗ phun, sau ñó bột ñược trộn cơ học bằng các cánh quay. Trong DJM, nước không thêm vào ñất, 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 ñất bao quanh và việc cải tạo sẽ có hiệu quả hơn.

Phòng ngừa phá hoại bờ dốc và giảm ñộ lún của khối ñắp và công trình.

Tăng ổn ñịnh bờ dốc. Tăng sức chịu tải của ñất và dùng như là móng cho công trình.

Tăng sức chịu ngang của công trình

Giảm ñộ lún và phòng ngừa phá hoại bờ dốc của mố cầu

Phòng ngừa ñẩy trôi và giảm chiều dài cọc tấm trong hố móng.


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 ñất khác là "phương pháp trộn phun ướt" (Wet Jet Mixing

Method WJM) hay phương pháp trộn phun vữa, trong ñó vữa vôi hay vữa xi măng ñược phun

vào ñất sét dưới áp suất 20MPa bằng một vòi phun xoay. Thiết bị của phương pháp này tương

ñối gọn và dễ di chuyển tới công trình. Ưu ñiểm chủ yếu của phương pháp này là ñường kính

của cọc ñất gia cố sẽ thay ñổi theo ñộ sâu, tùy theo biến ñổi về ñộ bền cắt của ñất nền.

Sơ ñồ thiết bị phụt vữa ñược mô tả ở hình 7.10. Cọc xi măng ñược hình thành có ñường

kính trung bình là 1,6m. Trong một ngày, có thể hoàn thành tới 40m cọc xi măng ổn ñịnh, với

tỷ lệ 150kg xi măng cho 1m3 ñất sét.

Sơ ñồ thi công ñược mô tả trên hình 7.11.

Mặt cắt ngang trục dẫn ñộng

Xi măng và khí nén

Nắp

Cánh trên

Cánh dưới

Lỗ phun xi măng

Xi măng + khí nén

ðất ñược cải tạo

Xe chở xi măng

Máy nén khí Máy phát ñiện

Xi măng

Khớp nối ñầu phụt

Tháp khoan tạo lỗ

Cánh quay tạo lỗ

Bồn chứa xi măng Máy cấp xi măng

Hình 7.10. Thiết bị dùng ñể phụt vữa

Hình 7.11. Sơ ñồ thi công cọc ñất trộn vữa

1. Khoan tới ñộ sâu yêu cầu. 2. Vữa lỏng ñược phun ngang với áp lực cao tại ñộ sâu móng − cần khoan xoay và rút lên. 3. Có thể dừng phun và bắt ñầu phun lại ở cao trình bất kỳ.

4. Rút hoàn toàn cần phun và hoàn chỉnh cọc.

Tổ máy thủy lực

Máy bơm nước

Bể chứa nước

Thiết bị trộn Van khí ðất ñược phụt vữa

Lưu lượng 60-90 l/ph Áp suất 200-300 kg/cm2 Công suất 40T - 45KW

Máy nén khí

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


CHƯƠNG 8 THIẾT BỊ NÉN BẤC THẤM VÀ

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ðẤT YẾU

8.1. VÀI NÉT VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG NỀN ðƯỜNG TRÊN ðẤT YẾU Ở

VIỆT NAM Ở Việt Nam nền ñường là một trong những loại công trình xây dựng lâu ñời và thường

gặp nhất. Trong hệ thống hàng nghìn kilômet ñường ôtô, ñường sắt ñắp qua vùng ñồng chiêm

trũng của ñồng bằng sông Hồng hay cắt qua các kênh rạch chằng chịt của ñồng bằng sông Cửu Long có tỷ lệ không nhỏ các nền ñắp xây dựng trên ñất yếu.

Về kỹ thuật xây dựng thì ngoại trừ một số ñoạn ñường do Mỹ nâng cấp mở rộng trong

chiến tranh ở Việt Nam như QL1A ñoạn ðông Hà − Sài Gòn − Bạc Liêu, quốc lộ 9 ñoạn ðông Hà − Tân Lâm, quốc lộ 19 ñoạn Quy Nhơn − An Khê − Ban Mê Thuột, ñường Sài Gòn

− ðà Lạt − Vũng Tàu, ...) cùng một vài ñoạn ngắn mới ñược nâng cấp mở rộng xung quanh Hà Nội, Hải Phòng, ... ñược thi công theo phương pháp cơ giới hiện ñại (ñắp bằng ñất tốt vận

chuyển từ xa có ñầm nén cẩn thận theo từng lớp, có áp dụng các biện pháp xử lý khi ñắp qua nền ñất yếu...) còn ñại bộ phận các ñường còn lại ñều ñược xây dựng theo phương pháp thủ

công ñắp bằng ñất tại chỗ.

Chính vì vậy chất lượng của hệ thống ñường ôtô hiện nay không cao.

Với các nền ñắp thường gặp những hư hỏng sau ñây:

1. Nền ñường không ñủ cường ñộ, bị lún nhiều và lún không ñều, do ñó làm hư hỏng rất

nhanh kết cấu mặt ñường xây dựng trên ñó.

2. Nền ñường mất ổn ñịnh bị lún sụt hoặc trượt trồi trong hoặc sau khi xây dựng.

ðể khắc phục tận gốc các hư hỏng trên, biện pháp cải tạo nền ñất yếu bằng các công

nghệ tiên tiến là giải pháp kỹ thuật thích hợp ñang ñược ứng dụng phổ biến trên thế giới; trong ñó có công nghệ cải tạo ñất bằng thiết bị tiêu nước thẳng ñứng.

Thiết bị tiêu nước thẳng ñứng chế tạo sẵn bằng vật liệu tổng hợp bao quanh trụ chất dẻo

và có các ñặc ñiểm sau:

− Cho nước trong lỗ rỗng của ñất thấm vào trong thiết bị.

− Tạo ñường dẫn ñể nước lỗ rỗng tập trung có thể chuyển ñộng dọc theo chiều dài của thiết bị lên trên.

Bao lọc làm bằng polyeste không dệt, vải ñịa cơ polypropylene hay giấy vật liệu tổng hợp. Nó là hàng rào vật lý phân cách lòng dẫn của dòng chảy với ñất sét bao quanh và là một bộ lọc hạn chế cát hạt mịn ñi vào lõi làm tắc thiết bị.

Trong số các thiết bị tiêu nước thẳng ñứng chế tạo sẵn thì việc dùng bấc thấm là phổ biến nhất (xem hình 8.1).

Hình 8.1. Bấc thấm tiêu nước theo phương thẳng ñứng

8.2. CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN YẾU BẰNG BẤC THẤM

8.2.1. Khái niệm về bấc thấm

Bấc thấm: (Còn ñược gọi là bản nhựa) là các băng có lõi bằng prolipropilen có tiết diện hình răng bánh xe hoặc hình ñáy ống kim, bên ngoài ñược bọc áo lọc cũng bằng vải prolippropilen không dệt.

Bấc thấm là một giải pháp nhân tạo cải tạo ñất bằng thiết bị tiêu nước thẳng ñứng ñể xử lý ñất yếu ñược dùng ñể thay thế cọc cát (giếng cát) làm phương tiện dẫn nước cố kết từ dưới nền ñất yếu lên tầng ñệm cát phía trên và thoát nước ra ngoài, nhờ ñó tăng nhanh tốc ñộ lún của nền ñất trên ñất yếu, tăng tốc ñộ cố kết của bản thân ñất yếu.

Bấc thấm mới ñược sử dụng từ những năm 1980 trở lại ñây và ñang ñược sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới (ñặc biệt là Hà Lan). Ở nước ta,lần ñầu tiên sử dụng bấc thấm trong xây dựng nền ñường là dự án nâng cấp mở rộng QL5 Hà Nội − Hải Phòng và sử dụng trên một số tuyến ñường ở ñồng bằng sông Cửu Long...

8.2.2. Ưu nhược ñiểm

Ưu ñiểm:

Tăng nhanh quá trình cố kết của ñất yếu, rút ngắn thời gian lún (có thể kết thúc cố kết ngay trong khoảng thời gian thi công mà không phải chờ ñợi lâu dài.

+ Ít làm xáo ñộng các lớp ñất tự nhiên.

+ Thoát nước một cách ñảm bảo và chủ ñộng.

Nền ñắp

ðáy thoát nước

Tầng sét

phong hóa

Tầng ñất yếu


+ Tốc ñộ lắp nhanh (dễ cơ giới hóa khi thi công) năng suất có thể ñạt 4000−6000m/ngày/máy cắm bấc, ít công nhân sử dụng máy.

+ Chủ ñộng 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 ñạt ñến 40m (cho nền ñắp cao).

+ Hoạt ñộng thoát nước tốt trong các ñiều kiện khác nhau.

Nhược ñiểm.

+ Hiện tại ta chưa sản xuất ñược bấc thấm, còn phải nhập ngoại.

+ Hiệu quả chưa ñạt yêu cầu mong muốn cho một số ñiều kiện nền ñắp thấp và một số ñiều kiện ñịa chất khác.

+ Bản thân bấc thấm không tham gia vào thành phần chịu tải trọng.

8.2.3. Cấu tạo chung của bấc thấm

Lỗ lọc

95 mm

2 mm

24 lòng dẫn D (Desol)

99 mm

3,5 mm

C (Colbond)

3 mm 4 mm

Cấu trúc mở

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 ñây là

một kết cấu ñược dìm sâu vào nền ñất theo phương ñứng. Thực chất của công nghệ này là xử

lý nền ñất yếu bằng bấc thấm thay cho việc gia cố nền yếu bằng cọc cát vốn ñược hạ bằng búa

rung qua ống thép.

− Nhiệm vụ của bấc thấm ở ñây là hút nước từ ñất trong nền yếu rồi ñưa nước lên mặt ñất

theo nguyên tắc thẩm thấu qua bấc. Với số lượng bấc thấm khá lớn trên 1 ñơn vị diện tích nền

thì sau khi "thấm nước", nền yếu sẽ ñược tăng cường ñộ chịu lực do lượng nước trong nền ñất

ñã ñược giảm ñi ñáng kể.

− Bấc thấm dùng trong công nghệ này là loại ñặc 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 ñược

cuộn thành lô tròn có thể treo trên 1 trục ngang.

− ðể nén (nhấn) ñược bấc thấm vào nền ñất yếu, người ta dùng một thiết bị chuyên dùng

gá ñặt 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.

95 mm

2,5 mm

A + B (Mebra)

97 mm

3,5 mm

A + F (Flodrain) 97 mm


Bấc thấm ñược kéo xuyên qua lõi của một "cọc ống thép" có dạng dẹt hoặc hình thoi và

có ñịnh vị ở ñầu cuối của ống cọc này.

Khi ống cọc ñược 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 ñược 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

Hình 8.3. Các bước thi công cọc bấc thấm

1. ðịnh tâm; 2, 3. Nén cọc và bấc ñến ñộ sâu ñã ñịnh.

4. Rút cọc. 5. Cắt bấc, quay máy ñến vị trí mới.

1 2 3 4 5

H-

8.3.3. Máy cắm bấc thấm dùng hệ puly cân bằng cáp

8.3.3.1. Cấu tạo chung

Hình 8.4. Tổng thể máy cắm bấc thấm có cột dạng ống 1. Máy xúc cơ sở; 2. Cần nâng; 3. Xi lanh ñiều chỉnh cột; 4. Tai treo cột; 5. Chốt; 6. ðoạn cột trên;

7. ðỉnh cột; 8. Con lăn dẫn bấc; 9. Cụm puli và giá nối cọc thép; 10. Hộp thép rỗng; 11. Các tai ñỡ ñịnh vị cọc; 12. Giá ñỡ cuộn bấc thấm; 13. Puli dẫn hướng cáp; 14. ðế cột; 15. Bộ tời cáp kéo − nén cọc; 16. Cáp thép; 17.

Xi lanh nâng hạ giá cột; 18. Cầu thang; 19. Puli; 20 ðoạn cột dưới; 21. Lõi cọc thép; 22. Pulycân bằng cáp kéo − nén cọc.

C-C

6 5

18 D-D

A

B

C

C

D

8

B

9

A

10

11

12

20

10

18

17

16

13

21

22


8.3.3.2. Sơ ñồ mắc cáp dùng puly cân bằng ñộ dài cáp

Hình 8.5. Sơ ñồ mắc cáp trên máy ép cọc bấc thấm

dùng cụm puly ñể 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 ñỉnh cột; 7. Cáp.

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

7

6

5

4

2

A

5 4 3 6

1 2 7

A-A

A

1

8.3.4. Máy nén cọc bấc thấm dùng ñối trọng cân bằng cáp

8.3.4.1. Sơ ñồ mắc cáp dùng ñối trọng cân bằng ñộ dài cáp

Hình 8.7. Sơ ñồ mắc cáp ở máy ép cọc bấc thấm có dùng vật nặng ñể cân bằng ñộ 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 ñầu cột.

8.3.4.2. Cấu tạo cơ bản của máy

8.4. MỘT SỐ TÍNH TOÁN CỌC THÉP VÀ TÍNH CHỌN CÁP

8.4.1. Sơ ñồ tính toán cọc thép

8

7

6 5 3

2

1

Hình 8.8. Kết cấu thép ñoạn dưới máy ép bấc dạng dàn có bố trí bộ

tời.

1. ðế; 2. Môtơ thuỷ lực; 3. Tang cáp; 4. Cột; 5. Puly; 6. Giá puly; 7. Bích nối

A-A

8 9 10

a)

b)

A A 7 6 5 4 3 2 1


Dưới tác dụng của lực căng cáp, cọc thép ñược ép (nén) vào nền, mang theo lõi bấc bên trong; sau ñó lại ñược rút lên và ñể lại bấc thấm trong nền ñất. Có thể mô tả hai trạng thái chịu lực trong 1 chu kỳ làm việc của cọc thép theo sơ ñồ sau:

Hình 8.9. Sơ ñồ 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 ñến ñộ sâu h:

Một cách gần ñúng, có thể coi lực ma sát f của nền tác dụng lên bề mặt quanh cọc là không ñổi trên suốt chiều dài cọc h và lấy f = ftc; khi ép cọc, còn xuất hiện lực cản ñầu 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 ñạt giá trị lớn nhất khi cọc ở ñộ sâu hc là chiều dài làm việc tối ña của cọc.

Lực Nn có thể tính theo công thức thực nghiệm khi xác ñịnh 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 ñất ở chung quanh thân cọc, hai là lực kháng của ñất dưới chân cọc.

Nn

h

f

y

b1

a1

a

b

a) b)

Nk

c)

R

f

Gc

Gc

ðối với loại cọc ñóng trong ñất mà chân cọc tựa lên tầng ñá cứng thì tải trọng của cọc chủ yếu là do tầng ñá chịu, ta gọi là cọc chống. Nếu chân cọc không tựa lên tầng ñá, khi ñó thường phần sức kháng do ma sát trên thân cọc lại là chủ yếu, loại này gọi là cọc ma sát hay cọc treo, xem hình 8.10.

Sức kháng của ñất dưới chân cọc phân bố trong một phạm vi không lớn, vì vậy thường ñược giả thiết là phân bố ñều trên diện tích tiết diện ngang. Lực ma sát trên thân cọc trái lại rất phức tạp, do chiều dài cọc tương ñối lớn so với kích thước tiết diện, ngoài ra cọc lại Hình 8.10

1. Cọc chống; 2. Cọc ma sát.

ñóng qua nhiều lớp ñất, trong quá trình ñóng cọc ñất còn bị tác dụng của nhiều hiện tượng vật lý và cơ học như sự chấn ñộng, sự nén chặt, sự thấm nước v.v... cho nên quy luật phân bố lực ma sát rất khó xác ñịnh. ðể ñơn giản hóa và dễ tính toán người ta thường giả ñịnh là lực ma sát phân bố ñều trên thân cọc ñối với từng lớp ñất.

Với các giả thiết trên người ta tiến hành nhiều thí nghiệm với tải trọng tĩnh trong các loại ñất khác nhau. Khi thí nghiệm cần có loại cọc có cấu tạo ñặc biệt ñể có thể ño riêng lực ma sát và sức kháng chân cọc. Ngoài ra còn căn cứ trên kinh nghiệm thiết kế lâu năm cho mỗi loại ñất ở các vùng khác nhau mà qui ñịnh lực ma sát và sức kháng chân cọc.

Dưới ñây giới thiệu công thức thực nghiệm ñể xác ñịnh 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.

Ntt = km

+∑

n

1

tci

tcii FRlfU α , kN (8.1)

Trong ñó: Ntt − sức chịu tính toán của cọc;

k − hệ số ñồng nhất lấy bằng 0,7;

m − hệ số ñiều kiện chịu lực, m = 0,8 − 1,0;

U − chu vi tiết diện cọc, (m);

n − số lớp ñất mà cọc ñóng qua;

li − bề dày tầng ñất thứ i, (m);

tcif − lực ma sát ñơn vị tiêu chuẩn, (kN/m+2) xác ñịnh theo bảng 8.2

F − diện tích tiết diện ngang chân cọc, (m2);

Rtc − sức kháng tiêu chuẩn của ñất nền dưới chân cọc lấy theo bảng 8.3;

αi = 0,5 − 1,1 là hệ số xét ñến ảnh hưởng của phương pháp ñóng cọc và ñường kính cọc.

1 2

a)

b)

R’

τ


Trường hợp ép cọc bấc thấm kiến nghị lấy α = 1, vì α = 0,5 − 1,0 khi dùng búa rung, còn cọc ñóng thì α = 0,9 − 1,0.

Hệ số ñiều kiện chịu lực m nhằm xét ñến 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 ñây cọc ống thép là cọc ñơn (khi cắm vào nền, n = 1), vì vậy kiến nghị lấy m = 0,85.

Giá trị của tcif xác ñịnh tùy vào tính chất ñất và ñộ sâu trung bình của lớp ñất (kể từ giữa

bề dày của lớp ñất ñến mực nước thấp nhất ở những chỗ có nước, hoặc ñến mặt ñất ñối với nơi không có nước mặt).

Lực ma sát giới hạn tc

if , kN/m2 Bảng 8.2

Cát và cát pha (1) Sét pha và sét có ñộ sệt IL

ðộ sâu trung bình lớp ñất (m)

Hạt to và vừa

Nhỏ Bột 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 >0,6

Cọc xoắn cọc khoan

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 ñộ giới hạn của ñất 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 ñộ sệt IL 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

Chiều sâu ñóng cọc tính bằng (m)

4

5

7

10

15

20

25

30

35

8200

8800

9500

10500

11700

12600

13400

14200

15000

5300

5600

6000

6800

7500

8200

8800

9400

10000

3800

4000

4300

4900

5600

6200

6800

7400

8000

2800

3000

3200

3500

4000

4500

5000

5500

6000

1800

1900

2100

2400

2800

3100

3400

3700

4000

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

2000

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

b) Trường hợp rút cọc

Khi rút cọc sẽ không còn lực cản ñầu cọc, coi lực ma sát bó cọc khi rút cọc bằng lực ma sát khi ép cọc, các lực tác dụng lên cọc ñược mô tả theo hình 8.10.b. Do ñó lực nhổ cọc cần thiết ñược 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 ñồ 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, ñường kính tang và số vòng cáp dự trữ.

− Tính chọn ñường kính cáp theo lực kéo ñứt và hệ số an toàn (tương tự như trong tính toán máy trục):

Lực kéo cáp lớn nhất: Smax = η2nP

(8.3)

Với η = p . η1

Trong ñó: p − số puly dẫn hướng cho một bộ tời;

η1 = 0,92 − 0,95 − hiệu suất truyền ñộng của 1 puly;

Kiểm tra ñộ bền cáp theo ñiều kiện an toàn khi kéo ñứt cáp:

Smax . n ≤ Sñ

Với n = 5 ÷ 6, Sñ tra theo bảng ứng với ñường kính cáp ñã chọn.

n − hệ số an toàn, S − hệ số kéo ñứt cáp.

8.4.4. Tính bền cọc thép

Cọc thép sẽ ở trạng thái chịu lực bất lợi nhất khi ñầu cọc gặp vật cản trong nền và không ăn sâu vào nền ñược nữa trong khi vẫn chịu lực ép xuống; khi này, có thể coi cọc như một thanh chịu nén thuần túy. Do ñó ta cần kiểm tra bền của cọc theo ñiều kiện ổn ñịnh của thanh chịu nén qua ứng suất tới hạn σtn hay ñộ mảnh λx.

Theo công thức Ơ le [11]: σtn = Pth

F = π2EJx

(µl)2F (8.4)

Hay: σth = π2Eλx

2 , với λx = µlix

= µl FJx

Cọc sẽ mất ổn ñịnh trong mặt phẳng mà ñộ mảnh của nó lớn nhất, do ñó:

σth = π2E

λ2max


Trong ñó: µ − hệ số tính ñổi chiều dài cọc chịu nén, µ = 1 ứng với sơ ñồ 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).

Với cọc có mặt cắt dạng chữ nhật rỗng, Jmin = Jx và Jx = 112 (a3b − 3

1a b1) vì trong mặt

phẳng này ñộ mảnh của nó lớn nhất, với a1 và b1 là kích thước bên trong của mặt cắt cọc ống thép.

Hình 8.11. Sơ ñồ tính bền cọc thép

Công thức trên xét cho cọc thép bị uốn trong giới hạn ñàn hồi, do ñó ứng suất tới hạn tính ra phải thỏa mãn ñiều kiện:

σth = π2Eλ2

max ≤ [σ] (8.5)

Hay λmax ≥ π th

E

σ = λo.

ðộ mảnh giới hạn λo chỉ phụ thuộc vật liệu, ví dụ với thép CT3, σth = 2000 N/cm2, E = 2.106 N/cm2 thì:

λo = π 2.106

2.103 ≈ 100, còn với thép CT5: λo = 85.

8.5. THI CÔNG ẤN ðẶT BẤC THẤM

1. Có thể thi công ấn ñặt bấc thấm ngay sau khi làm xong tầng ñệm cát theo trình tự sau:

− ðịnh vị tất cả các ñiểm sẽ phải ấn ñặt bấc thấm bằng các máy ño ñạc thông thường theo hàng dọc và hàng ngang ñúng với ñồ án thiết kế, dùng vè tre cắm ñánh dấu vị trí, công việc này cần làm cho từng ca máy.

−ðưa máy ấn bấc thấm vào vị trí theo ñúng hành trình ñã ñược vạch ở sơ ñồ di chuyển làm việc, xác ñịnh vạch xuất phát trên trục tâm (cọc ống thép) ñể tính chiều dài bấc thấm ñược ấn vào ñất; kiểm tra ñộ thẳng ñứng của trục tâm theo dây dọi hoặc thiết bị con lắc treo (ñặt) trên giá.

− Lắp bấc thấm vào trục và ñiều khiển máy ñưa ñầu trục tâm ñến vị trí ñặt bấc.

− Gắn ñầu neo vào ñầu bấc thấm với chiều dài bấc ñược gấp lại tối thiểu là 30 cm và ñược ghim bằng ghim thép nhờ máy dập cầm tay.

− Ấn trục tâm lõi thép ñã ñược lắp bấc thấm ñến ñộ sâu cần thiết với tốc ñộ ñều từ 0,15−0,6 m/s sau ñó lại kéo trục tâm lên (lúc này ñầu neo sẽ giữ bấc thấm lại trong ñất; khi

trục tâm ñược kéo lên hết, dùng kéo cắt ñứt bấc thấm sao cho còn 20 cm ñầu bấc nhô lên trên mặt tầng ñệm cát và quá trình lại bắt ñầu từ ñầu ñối với một vị trí ñặt bấc thấm tiếp theo.

2. Trong quá trình thi công, nếu hết một cuộn bấc thấm thì cho phép ñược nối bấc thấm với cuộn tiếp theo; khi nối, hai ñầu bấc thấm phải chồng lên nhau tối thiểu là 30 cm và ñược ghim chặt bằng ghim thép.

3. Trong trường hợp dưới tầng ñệm cát, trên tầng ñất yếu có một lớp ñất tương ñối cứng, máy không ấn trục tâm xuyên qua ñược thì cần phải ñược phát hiện và xử lý từ trước khi ñắp tầng ñệm cát bằng cách ñào bới hoặc cày xới... (ñương nhiên việc này phải có trong dự kiến của ñồ án thiết kế).

4. Trường hợp ñang thi công ấn bấc thấm chưa ñạt ñến ñộ sâu thiết kế nhưng gặp trở ngại không ấn tiếp ñược thì cần kịp thời dùng lại tại ñó và ấn ñịnh vị trí ñặt bấc sang chỗ lân cận trong vòng 30 cm.

5. Phải có sổ kiểm tra theo dõi thi công ấn ñặt bấc thấm từng ca máy và ghi nhật ký, vẽ sơ ñồ và ghi chép chi tiết mỗi lần ấn ñặt bấc thấm về vị trí, chiều sâu, thời ñiểm thi công và các sự cố xảy ra trong quá trình thi công.

6. Sau khi ấn ñặt bấc thấm xong, phải dọn sạch các mảnh vụn bấc thấm và mọi phế thải khác rơi vãi trên mặt tầng ñệm cát, ñồng thời phải san phẳng lại bề mặt tầng cát ñệm, bù phụ các chỗ trũng bằng cát trước khi ñắp nền ñắp phía trên.

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

3

Bảng 6.2. Một số ñặc ñiểm của búa thủy lực do hãng PTE − LTD (ðức) chế tạo

V20A V100A V160ACÁC NHÓM BÚA

2 3 4 4 5 6 7 8 9 10 8 10 12

THÔNG SỐ TRONG VẬN HÀNH

Năng lực ñóng tối ña/1 nhát búa KGM 2400 3600 4800 4800 6000 7200 8400 9600 10800 12000 9600 12000 14400

Một hành trình tối ña 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 ñộ ñánh 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 12200

ðầu búa (không kể nắp mũ) KG 3770 4770 5770 7400 8400 9400 10400 11400 12400 13400 11500 13500 15500

Nắp mũ dẫn ñộng KG 430 430 430 580 580 580 580 580 580 580 2000 2000 2000

KÍCH THƯỚC

Chiều dài (không kể nắp mũ dẫn ñộng)

MM 5380 5380 5380 6200 6200 6200 6200 6200 6200 6200 6400 6400 6400

Chiều cao & rộng MM 560 560 560 740 740 740 740 740 740 740 1050 1050 1050

ðầu búa ñến mặt dẫn ñộng MM 500 500 500 580 580 580 580 580 580 580 720 720 720

HỆ THỦY LỰC

Áp lực cần thiết ñể hoạt ñộng 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 ðỘNG LỰC

ðộng 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 ñộng KG 2800 2800 2800 3100 3100 3100 3100 3100 3100 3100 3300 3300 3300

124. MÁY THI CÔNG CHUYÊN D

ỤNG


PHẦN THỨ HAI

MÁY VÀ THIẾT BỊ THI CÔNG MẶT ðƯỜNG ÔTÔ

CHƯƠNG 9 NHỮNG VẤN ðỀ CHUNG

9.1. TỔNG QUAN VỀ ðƯỜNG ÔTÔ VIỆT NAM Hệ thống ñường ôtô luôn ñóng vai trò quan trọng nhất trong ñời sống và hoạt ñộng 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 ñất nước. Trải qua rất nhiều năm, mạng lưới ñường ôtô ñã ñược hình thành từ chính yêu cầu của ñời sống xã hội và ñược ñánh giá bằng các chỉ tiêu sau:

− Mật ñộ km ñường trên 1000 km2 diện tích lãnh thổ; với các nước phát triển chỉ tiêu này là 250 km ñến 1000 km, các nước ñang phát triển là trên 100 km.

− Số km ñường trên 1000 dân: cần có 3−5 km ñường có lớp mặt cấp cao/1000 dân. Việt Nam có hệ thống ñường ôtô dạng xương cá với trục chính là quốc lộ 1A từ Lạng

Sơn ñến Cà Mau dài trên 2000 km, từ ñó các tuyến quốc lộ khác ñều nối từ QL1 ñến các vùng lãnh thổ khác như QL5 từ Hà Nội ñi Hải Phòng, QL6 từ Hà Nội ñi Lai Châu, QL 10 từ Ninh Bình qua Nam ðịnh − Thái Bình ñi Hải Phòng, QL8, QL 9 nối QL1 từ miền Trung sang Lào, QL14 nối ngang với QL1 rồi chạy dọc vùng Tây Nguyên. ðặc biệt, ñến năm 2004 tuyến ñường Hồ Chí Minh về cơ bản ñã thông tuyến từ Hòa Bình vào ñến Nam Trung Bộ, ñã 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 ñến trên 100.000 km. Ở 61 tỉnh thành còn có hệ thống ñường ñô thị hầu hết là ñường nhựa, bê tông nhựa, bê tông xi măng...

Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4054−85, nước ta có 6 cấp hạng kỹ thuật ñường ôtô tùy theo ý nghĩa phục vụ của tuyến ñường và theo lưu lượng xe chạy/ngày ñêm. Ví dụ ñường Liên vận quốc tế và ñường nối các khu công nghiệp quan trọng thường từ cấp 3 ñến cấp 1, ñường ñịa phương liên tỉnh là cấp 5, ñường có lưu lượng xe chạy từ 1000 ñến 3000 xe/ngày ñêm là ñường cấp 3, từ 6000 xe trở lên là ñường cấp 1.

Tuy Nhà nước ñã ñầu tư rất lớn cho công tác xây dựng mới và nâng cấp ñường ôtô nhưng trong khoảng 15 năm tới, ñến năm 2020 vẫn cần ñến nhiều chục ngàn tỷ ñồng ñể từng bước chuẩn hóa mạng lưới ñường ôtô Việt Nam. Vấn ñề này liên quan trực tiếp và mật thiết với công tác ñầu tư trang bị − khai thác máy làm ñường sao cho vừa ñảm bảo chất lượng công trình vừa không cần ñầu tư quá nhiều cho lực lượng máy thi công ñường.

Sự tăng trưởng về số km ñường ôtô có thể tham khảo qua bảng sau (ñơn vị: km)

Loại ñường 12.1992 1998 6.2004

1

2

Quốc lộ

Tỉnh lộ

11.353

14.499

14.651

16.636

(15.300)

(16.700)

3

4

5

6

Huyện lộ

ðường xã

ðường ñô thị

ðường chuyên dùng

24.624

46.910

3.211

5.451

24.624

46.910

3.211

5.451

24.624

(47.000)

(3.300)

(5.600)

Tổng cộng 106.048 111.483 − Song song với việc tăng trưởng về số lượng km ñường, ñặc biệt là việc làm mới một số

tuyến quốc lộ − ñiển hình là tuyến ñường chiến lược mang tên Hồ Chí Minh, thì chất lượng mặt ñường cũng ñược cải thiện ñáng kể trong vòng 6 năm qua. Ngành GTVT ñã trải bê tông xi măng, bê tông nhựa cho khoảng 6,5% chiều dài Quốc lộ so với 6,1% năm 1998. Nhiều ñoạn ñường ñược mở rộng và tiếp tục làm mới các ñoạn ñường ở các khu ñô thị..., khu kinh tế mới, khu công nghiệp. Tuy vậy, do nguồn vốn có hạn nên chất lượng mặt ñường của nhiều quốc lộ, tỉnh lộ, huyện lộ khác còn nhiều hạn chế và ñòi hỏi một khối lượng công việc rất lớn trong nhiều năm tới.

Ngoài ra, còn cần phải mở rộng mặt ñường mới ñáp ứng ñược yêu cầu lưu thông tăng trưởng không ngừng, vì bề rộng mặt ñường trên các quốc lộ còn rất hạn chế. ðến 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 ñường, 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 ñến 12 cm. Các kết cấu khác như bê tông xi măng dày khoảng 20 cm sẽ ưu tiên cho các ñoạn tuyến dễ bị ngập nước (ở khu vực Hà Tĩnh chẳng hạn). Ở các vùng xa, có thể dùng cấp phối bê tông ñá cuội. Một số tuyến ñường cấp huyện ñã áp dụng công nghệ làm ñường gia cố vôi hoặc gia cố xi măng.

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

9.2.1. Các tiêu chuẩn và quy trình thi công ñường ôtô do Nhà nước ban hành

Các tiêu chuẩn và qui trình này không chỉ cần thiết cho các nhà thiết kế − thi công ñường mà còn liên quan ñến việc ñầu tư − khai thác − sử dụng các máy thi công nhằm ñảm bảo chất lượng công trình. Một số tiêu chuẩn và quy trình cần biết, ñó là:

− TCVN 4054−98. ðường ôtô − yêu cầu thiết kế: Tiêu chuẩn này quy ñịnh các yêu cầu

thiết kế cho việc xây dựng mới, cải tạo và nâng cấp ñường ôtô. Tiêu chuẩn còn quy ñịnh cấp

của ñường và các yếu tố quy ñịnh cho các mặt cắt ngang − mặt cắt dọc của ñường.

− TCVN 5729−97. Tiêu chuẩn thiết kế ñường ôtô cao tốc.

− 22 TCN 211−93. Quy trình thiết kế áo ñường mềm, bao gồm các quy ñịnh về cấu tạo

và tính toán cường ñộ áo ñường mềm cho các loại ñường ôtô cấp kỹ thuật khác nhau, các

ñường ñô thị, ñường công nghiệp.


− 22 TCN 249−98. Quy trình công nghệ thi công và nghiệm thu mặt ñường bê tông nhựa.

Quy trình này quy ñịnh 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 ñường bêtông

nhựa theo phương pháp rải nóng, công nghệ rải − lu lèn mặt ñường.

− 22 TCN 251−98. Quy trình thi công và nghiệm thu lớp cấp phối ñá dăm trong kết cấu

áo ñường ôtô.

− 22 TCN 250−98. Tiêu chuẩn kỹ thuật thi công và nghiệm thu mặt ñường ñá dăm cấp

phối láng nhựa nhũ tương axít.

− 22 TCN 270−2001. Tiêu chuẩn kỹ thuật thi công và nghiệm thu mặt ñường ñá dăm

thấm nhập nhựa.

9.2.2. Tiêu chuẩn AA SHTO (1986)

Tiêu chuẩn này lần ñầu tiên ra ñời năm 1961 bởi "Hiệp hội những người làm ñường toàn

nước Mỹ" − (AASHTO). Nội dung của tiêu chuẩn này ñược trình bày trên cơ sở kết quả thực

nghiệm 468 ñoạn áo ñường mềm và 386 ñoạn áo ñường cứng với hơn 30 triệu số liệu về kết

cấu, tải trọng... làm cơ sở cho việc thiết kế mặt ñường ôtô. Qua quá trình áp dụng trên toàn

nước Mỹ, "tiêu chuẩn" này ñã ñược hiệu chỉnh, bổ xung vào các năm 1972, 1981, 1983 và

1986 trên cơ sở ñánh giá các kết quả thực nghiệm và vận dụng các lý thuyết tính toán về

ñường 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 ñiểm và

nhược ñiểm nhất ñịnh. Các chuyên gia làm ñường Việt Nam qua thực tế áp dụng (trên 10

năm) ñã kiến nghị: chỉ nên áp dụng tiêu chuẩn này ñể thiết kế kết cấu mới các tuyến ñường,

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 ñường, cần nghiên cứu các vấn ñề liên

quan ñến 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 ñòi hỏi khác của tư vấn. Nhiều ñơn vị trong

ngành GTVT ñã có quá trình thiết kế − thi công theo tiêu chuẩn AASTHO trên các tuyến

QL1A, ñường Hồ Chí Minh, QL10, QL18..., kể cả tuyến ñường chính của CHDCND Lào.

Vì vậy, các chuyên viên máy xây dựng cũng cần biết về tiêu chuẩn này ñể giải quyết các

vấn ñề liên quan trong quản lý − khai thác máy khi xây dựng ñường ôtô nhằm ñạt hiệu quả

cao nhất có thể.

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

Với mỗi loại kết cấu mặt ñường 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

ñường thì yêu cầu về máy thi công cũng khác nhau. Dưới ñây là một số loại hình công việc và nhóm máy thi công mặt ñường chủ yếu.

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

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

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

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

9.3.3. Nhóm máy thi công mặt ñường bê tông xi măng

− Dạng nhóm máy liên hợp (trên ray);

1. Máy san nền; 2. Máy rải BTXM; 3. Máy ñầm là phẳng; 4. Máy cắt rãnh co dãn.

− Dạng dùng một máy (loại hiện ñại)

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

9.3.4. Nhóm máy thi công mặt ñường cấp phối ñá dăm thấm nhập nhựa

1. Rải ñá dăm;

2. Tưới nhựa;

3. Lu lèn

Hướng thi công

1 2 3 4

2 1

3


9.3.5. Các máy sửa chữa mặt ñường bêtông nhựa (BTN)

1. Máy bóc nguội mặt ñường BTN

2. Máy bóc nóng mặt ñường BTN

3. Máy tái sinh mặt ñường BTN (tại chỗ)

4. Máy tái sinh BTN (thải) thành BTNN (tại chỗ).

Các máy bóc nguội và bóc nóng mặt ñường BTN ñược dùng ở các tuyến nội ñô và ñặc biệt là lớp mặt BTN trên mặt cầu. Các máy tái sinh mặt ñường BTN (tại chỗ) ñược dùng cho việc tái sinh mặt ñường các tuyến chịu tải trọng không lớn, có bề rộng mặt ñường ≤ 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 ñường 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 ñề cập ñến trong tài liệu này.

CHƯƠNG 10

MÁY VÀ THIẾT BỊ THI CÔNG MẶT ðƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA NÓNG

10.1. GIỚI THIỆU VỀ QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ ðẶC ðIỂM TỔ MÁY THI CÔNG MẶT ðƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA NÓNG (BTNN)

10.1.1. ðặc ñiểm của tổ máy thi công mặt ñường BTNN

ðiểm nổi bật nhất của tổ máy thi công mặt ñường 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 ñổ.

− Tuyến 3: Các máy thi công ở mặt ñường 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 ñã ra khỏi trạm trộn ở nhiệt ñộ (150−160)oC thì bắt buộc phải ñược rải ra mặt ñường ở nhiệt ñộ 120oC − 140oC bằng máy rải và ngay sau ñó là công tác lu lèn hoàn thiện − nên các máy thi công mặt ñường BTNN phải tạo thành một dây chuyền liên hoàn trong ñó máy rải có vị trí quan trọng nhất.

ðể quá trình thi công mặt ñường 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 ñó 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 ñổ.

Nội dung chương 10 chỉ ñề cập ñến máy rải BTNN còn máy lu bánh thép ñược trình bày ở chương 11.

10.1.2. Quá trình công nghệ thi công mặt ñường BTNN

10.1.2.1. Các công ñoạn thi công

ðể thi công mặt ñường BTNN, cần thực hiện các công ñoạn với các máy và thiết bị thi công như sau:

Chuẩn bị Thi công

rải thảm BTN

Hoàn thiện và

bảo quản

Chia vệt rải

Máy nén khí làm sạch bề mặt

Xe tưới nhựa lỏng: phun nhựa dính bám

Khuôn thép, ñinh to, dây thép, búa

Máy rải

Máy lu bánh thép 6−8 tấn

Máy lu lốp phẳng 12−20 tấn

Máy lu bánh thép 10−12 tấn

Công cụ cầm tay: ụ chắn, dây chằng bảo vệ.

10.1.2.2. Công ñoạn chuẩn bị:

a) Chia vệt rải: tùy theo bề rộng, chiều dài của ñoạn thi công, cần thiết phải chia vệt rải ñể chủ ñộng khi thi công và luôn ñảm bảo lưu thông trên ñường. Ví dụ khi thi công ñoạn ñường có Bo = 7m, l =500m thì việc chia vệt rải thường ñược bố trí như sau:

Vệt 2 6 7 8 B2 = 3,5 m

Vệt 1 1 2 3 4 B1 = 3,5m

Li


Li = 50 − 100m, tuỳ năng suất dây chuyền nhỏ hay lớn và ñặc ñiểm 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, ñặt khuôn thép, tưới nhựa chính bám: thường tiến hành theo hình thức "cuốn chiếu" lần lượt trên các phân ñoạn Li (i = 1, 2...10). Ở một số công trình, tùy theo yêu cầu, có thể không tiến hành việc "ñặt khuôn", khi ñó cần thêm ñộng 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 ñường trước khi rải thảm (khi nâng cấp mặt ñường). ðể quá trình rải thảm ñạt năng suất và chất lượng, khi bề mặt rải thảm có ñộ lõm, ñộ

nhấp nhô hoặc cần thay ñổi ñộ dốc dọc, ñộ dốc ngang so với mặt ñường hiện có − người ta tiến hành "bù vênh" các vị trí nêu trên. Thông thường dùng bêtông nhựa thô (ñá ñen) ñể rải bằng thủ công và xe lu nếu diện bù vênh nhỏ, dùng máy rải và xe lu thép nếu diện bù vênh ñáng kể hoặc ñòi hỏi ñộ chính xác về ñộ siêu cao của mặt ñường.

10.1.2.3. Công ñoạn thi công rải thảm

a) Nguyên tắc chung

− Chỉ tập kết máy rải − xe lu các loại ra hiện trường khi ñã làm tốt công tác chuẩn bị và sản phẩm là hỗn hợp BTNN luôn sẵn sàng ñược chở ra mặt ñường.

b) Quy trình tổng quát và quy ñịnh nhiệt ñộ hỗn hợp rải:

Hướng thi công

140o

Nhiệt ñộ 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 ñường 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 ñồng thời có thể kéo dài bộ rải ñến B'r = 4 − 4,5, 8m tùy loại máy − khi ñó có thể k chỉ bằng 1 nếu là thi công tuyến mới có Bo ≤ B'r.

d) Quy ñịnh về tốc ñộ rải, tốc ñộ lu lèn, số lượt lu lèn qua 1 ñiểm: do nhà thiết kế mặt ñường quy ñịnh 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

Trong dây chuyền thi công mặt ñường 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 ñổ, rải hỗn hợp ñó lên nền ñường với chiều dày từ 3,0 ñến 25,0 cm − gạt phẳng và ñầm lèn sơ bộ nhờ bộ công tác lắp ngay trên máy.

Ngoài công việc rải thảm, máy còn có thể dùng ñể rải các hỗn hợp vật liệu rời có trộn chất kết dính hay cấp phối làm lớp móng ñường (lớp base).

Trong quá trình rải thảm, máy rải cần tạo ra lớp rải theo ñúng chiều dày ñã ñịnh theo cả mặt cắt dọc và mặt cắt ngang của ñường, ñồng thời phải ñảm bảo ñộ bằng phẳng của mặt ñường bằng cách khắc phục các sai số do biến dạng của nền hoặc mặt ñường cũ. Khi ñộ 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 ñộng: 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 ñược dùng rộng rãi nhất, còn loại bánh lốp tuy cơ ñộng nhưng ít ñược dùng vì kém ổn ñịnh khi làm việc.

− Theo năng suất máy:

Loại nhỏ có năng suất ≤ 300 T/h, ít ñược sử dụng. Loại vừa 350−400 T/h, ñược dùng phổ biến nhất. Loại lớn ≥ 600 T/h dùng cho các công trình có khối lượng thi công lớn. − Theo hệ thống ñiều khiển: có loại cơ học, thủy lực, ñiện tử − thủy lực. 10.2.2. Cấu tạo chung của máy rải truyền ñộng cơ học ðiển hình cho máy rải loại này là máy D-150A (D-150B), có cấu tạo chung ñược trình

bày trên hình 10.1.

Hình 10.1. Cấu tạo máy rải bê tông nhựa nóng D−150A.

1. Vít ñiều chỉnh tấm trượt; 2. Tay ñiều khiển bộ di chuyển xích; 3. ðộng cơ; 4. Vít nâng hạ tấm chắn; 5. Khung trên; 6. Thùng chứa liệu; 7. Con lăn ñẩy lốp ôtô; 8. Khung dưới; 9. Bộ di chuyển bánh xích; 10. Gối ñỡ khung bộ


công tác; 11. Khung treo bộ công tác; 12. Vít xoắn; 13. Bộ ñầm rung; 14. Tấm trượt (là phẳng)

Hình 10.2. Sơ ñồ truyền ñộng cơ học của máy rải thảm D−150A.

1. Thanh dầm; 2. Trục lệch tâm; 3. Băng vít tải; 4. Truyền ñộng xích; 5. Ly hợp bên; 6. ðộng cơ; 7. Khớp nối dẫn ñộng thanh dầm; 8. Hộp số; 9. Bơm nhiên liệu; 10. Quạt gió; 11. Ly hợp dẫn ñộng băng vít và băng tấm gạt; 12. Ly hợp an toàn ñề phòng quá tải của băng tấm; 13. Dẫn ñộng băng tấm; 14. Dẫn ñộng băng vít; 15. Bánh sao chủ ñộng của bộ di chuyển xích;

Hộp số truyền ñộng ñảm bảo cho máy có 6 số tiến và 3 số lùi. Từ hộp số, chuyển ñộng quay ñược truyền tới trục truyền ñộng chính và từ ñây truyền tới tất cả các bộ phận làm việc của máy rải.

10.2.3. Cấu tạo của máy rải truyền ñộng thủy lực

Dưới ñây trình bày một số vấn ñề về cấu tạo các máy rải của hãng Vửgele, Titan, Niigata.

10.2.3.1.1. Cấu tạo chung của máy rải Titan 323

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. ðộng cơ ñiezel; 6. Bàn ñiều 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 ñiện ngoài; 11. Bàn ñầm là phẳng; 12; Vách bên bộ công tác; 13; Vít xoắn; 14. Bộ di chuyển

6

7

8

9

1 2

16 15 14 13 12 11

8

6000

7

10

2980

3650

1500

6

bánh xích; 15. Hệ thống bơm và truyền ñộng thủy lực; 16. Hệ thống băng tấm gạt. 10.2.3.2. Sơ ñồ hệ thống thủy lực và ñiều khiển của máy rải Titan

Hình 10.4. Sơ ñồ truyền ñộng thủy lực chính của máy rải Titan 323

1; ðộng cơ diezel; 2. Bơm thủy lực dẫn ñộng bánh xích bên phải; 3. Bơm thủy lực dẫn ñộng bánh xích bên trái; 4. Bộ ñiều chỉnh tốc ñộ 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 ñộ; 9. Bộ kiểm soát ñiện tử; 10. Cần ñiều khiển ña năng; 11. Núm thay ñổi tốc ñộ vô cấp; 12. Núm xoay ñiều khiển lái vô cấp;

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


ðường dầu cao áp.

ðường dầu thấp áp.

Hình 10.5. Sơ ñồ thủy lực máy rải NF130V 1. Bộ truyền ñộng ñai; 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. ðường dầu cao áp ñến bộ ñầm rung; 7. ðường dầu cao áp ñến xi lanh; 8. Van an toàn (140 kG/cm2); 9. ðường dầu tới xi lanh thùng chứa BTNN; 10. Van an toàn ñến bộ gây rung; 11. ðường dầu cao áp; 12. Bộ ñầm rung; 13. ðường hồi dầu thủy lực; 14. Bộ lọc ngoài; 15. Tay ñiều 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 (ðức)

3

2

17

6

9

1

5

4

14

8

15

16

12

13

Hình 10.6. Sơ ñồ thủy lực của máy rải VOGELE

1. ðộng cơ diezel; 2. Hộp trích công suất; 3. Bàn ñiều khiển; 4. ðiều khiển ñiện tử; 5, 11, 17; Các bơm píttông hướng trục; 6, 12. Bộ ñiều chỉnh tốc ñộ bơm; 7, 13. Môtơ thủy lực bộ di chuyển bánh xích; 8, 14. Bộ truyền ñộng 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 ñộng băng tấm gạt; 19. Bộ ñiều chỉnh tốc ñộ bơm (dạng kép); 20, 21. Hai môtơ thủy lực dẫn ñộng 2 nhánh vít xoắn; 22, 23. Bơm dẫn ñộng các xilanh 24; Bơm dẫn ñộng bằng tấm gạt và vít xoắn; 25. Bơm cho hệ thống làm mát dầu; 26. Bơm dẫn ñộng hệ thống ñầm chặt hỗn hợp; 27. Máy phát ñiện; 28. Bộ truyền ñộng ñai.

10.2.3.5. Hệ thống tự ñộng ñiều chỉnh cao ñộ lớp rải trên máy rải hiện ñại

Việc khống chế cao ñộ (chiều dày) lớp rải và ñộ bằng phẳng của mặt ñường kể cả ñộ mui luyện − có thể ñiều khiển bằng tay hoặc bộ tự ñộng theo sơ ñồ dưới ñây:

Hình 10.7. Sơ ñồ khối hệ tự ñộng ñiều chỉnh cao ñộ hoặc mái dốc bằng cảm biến ñiện và xi lanh thủy lực

10.2.4. ðặc ñiểm làm việc của máy rải BTNN

Căn cao ñộ cố ñịnh tại thực ñịa bằng hệ thống cọc tiêu

căng dây và ñầu dò − hoặc ñiều khiển từ xa

Bộ truyền giá trị ñặt trước

Bộ truyền giá trị thực ñịa

Bộ ñiều khiển

ðiều chỉnh bằng xilanh cao ñộ

Tín hiệu ñiều khiển

Van phân phối thủy lực

Xi lanh cao ñộ

Nâng lên

Hạ xuống Tín hiệu cảm nhận

Các cảm biến về cao ñộ hoặc mái dốc


B' Bo

2

2

1

1

ω

B' Bo

2

2

1

1

ω

v

v

1

2

10.2.4.1. Quá trình nhận, chứa; chuyển dịch và rải BTNN thành lớp.

Hình 10.8 a và b. Sơ ñồ làm việc của máy rải

− Nhận BTNN: xeben trút (ñổ) từ từ BTNN vào thùng chứa 2 trong khi lốp sau của xe tỳ vào con lăn 1. Ôtô ñể tay số "Mo" sẽ ñược máy rải ñẩy dịch chuyển theo chiều mũi tên ñến khi hết vật liệu thì ôtô tách khỏi máy rải.

− BTNN chứa trong thùng 2 sẽ ñược chuyển dịch ñều ñặn 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 ñầm rung 7 có tác dụng ñầm lèn sơ bộ. Tấm phẳng 8 có nhiệm vụ là phẳng bề mặt lớp BTNN.

10.2.4.2. ðặc ñiểm làm việc của bộ băng tấm và băng xoắn vít (hình 10.8.c)

− Các tấm gạt của băng tấm ñược lắp trên 2 dải xích chuyên dùng và ñược dẫn ñộng trên 2 ñĩa xích. Có 2 bộ băng tấm làm việc ñộc lập hoặc ñồng thời với nhau, tùy theo yêu cầu của công việc, nghĩa là có thể xảy ra các trường hợp sau:

v1 = v2 ≠ 0

v1 ≠ 0, v2 = 0

v1 = 0, v2 ≠ 0.

Khi ñó chúng sẽ gạt hỗn hợp BTNN thành từng lớp trượt trên bề mặt tấm sàn

thép ñể chuyển dịch về phía băng xoắn.

− Băng xoắn vít gồm 2 nửa cơ bản (1) có chiều ñẩy vật liệu ngược nhau (←

→); khi nối thêm hai ñoạn phụ (2) chúng tạo thành vệt rải B' có chiều rộng lớn hơn vệt cơ bản Bo.

a)

c)

Hình 10.8.c

8 7 6 5 4 3

2 1

b)

v1

Ở một số ít máy rải, hai bộ băng tấm ñược 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. ðặc ñiểm 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 ñược các thao tác ñược mô tả theo hình dưới ñây:

Hình 10.9. Sơ ñồ các thao tác của máy rải BTNN. a) Trải lớp BTNN theo vệt dài trên tuyến.

b) Tạo cao ñộ bằng nhau trên mặt cắt ngang lớp rải (không có ñộ dốc hay ñộ siêu cao).

c) Tạo ñộ siêu cao 1 phía.

d) Tạo ñộ siêu cao 2 phía (mui luyện).

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

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 ñại như SUPER 1800, SUPER 2000, các thao tác này ñược lập trình sẵn trên hệ ñiều khiển ñiện tử, thợ ñiều khiển chỉ cần ấn phím của bảng cảm ứng có màn chỉ thị ñặt ngay bên khung nâng bộ công tác −do ñó rất chính xác và thuận tiện.

3. Khả năng thay ñổi 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).

ðể kéo dài vít xoắn chỉ việc nối thêm ñoạn xoắn phụ vào ñoạn xoắn cơ bản. Thông thường mối nối này rất ñơn giản, ñó là mối lắp trung gian cỡ nhẹ hoặc cỡ vừa giữa ñầu trục của ñoạn cơ bản với lỗ trục của ñoạn phụ, có chốt ngang.

ðể kéo dài bộ công tác chính, (ở các máy hiện ñại), người ta dùng truyền ñộng thủy lực và kết cấu dạng hộp lồng ghép các ñoạn của bộ công tác, nhờ ñó chiều dài Bmax của bộ công tác ñược tăng lên tới 2−3 lần. Sơ ñồ nguyên lý của hệ thống kéo dài bộ công tác ñược mô tả ở hình 10.10.

Hướng di chuyển

máy

a)

b)

c)

d)


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; 9. Giá trượt; 10. Bộ di chuyển xích.

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 ñến ñộ nghiêng của mặt ñường.

W1 = (Gm + Gb) . (f1 + i) , kG. (10.1)

trong ñó: 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 ñổ, kG;

f1 − hệ số cản di chuyển của máy trên nền, f1 = 0,03 − 0,04;

i − ñộ nghiêng lớn nhất của ñường, i = 0,07.

2. Lực cản ma sát của các bộ phận làm việc ñè 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 ñầm

W3 = Gh . f3, kG (10.3)

Với Gh − trọng lượng của khối hỗn hợp trước thanh ñầm, kG;

f3 − hệ số ma sát trong của hỗn hợp, f3 = 1,2 ÷ 1,4.

Có thể xác ñịnh trọng lượng hỗn hợp trước thanh dầm Gh trên cơ sở cho rằng:

B − chiều rộng vệt rải, chính bằng chiều dài thanh ñầm (m);

Nhìn theo

A

A

5 6 7 8 9

1 2 3

∆ − chiều cao của khối hỗn hợp Gh, thường ∆ = 23 H, (m)

với H là chiều cao thanh ñầm;

C − chiều rộng ñáy hỗn hợp, thường cho C = ∆ (m);

γ − tỷ trọng hỗn hợp, với BTNN ở thể rời thì γ = (1900 − 2000) kG/m3.

Do vậy: Gh = b. ∆ . c

2 . γ , kG

4. Với những máy rải có phễu rải không ñáy còn phải tính ñến cả lực phát sinh khi cắt dòng hỗn hợp chảy ra khỏi phễu:

W4 = kc . F . h . γ , kG (10.4)

Trong ñó: kc = 7500 kG/m2, 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 ñẩy ô tô tự ñổ vào chất liệu

W5 = Ga . (fo + i), kG; (10.5)

Với: Ga − Trọng lượng của ô tô tự ñổ, kG;

fo − Hệ số cản lăn, fo = 0,018 khi nền ñất tốt;

i − ðộ nghiêng của ñường.

6. Lực cản do khởi ñộng (di chuyển cả máy) có kể cả khi ñẩy ô tô vào chất liệu (tỳ vào hệ thống con lăn).

t

mabm6 t

V.

g

GGGW

++= , kG; (10.6)

Ở ñây: 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)


10.2.5.2. Sau khi xác ñịnh ñược tổng trở lực cản tác dụng lên máy rải thảm trong quá trình làm việc, ta còn cần phải kiểm tra theo ñiều kiện bám:

Gm . ϕb ≥ W, kG; (10.8)

trong ñó: 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 ñộng cơ máy rải ñược 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;

N1 = W . v

102 . 60 η1 η2 , kW; (10.10)

Trong ñó:

W − Tổng trở lực cản; v − Tốc ñộ làm việc cực ñại, m/ph; η1 − Hiệu suất của cơ cấu di chuyển, η1 = 0,7 − 0,9; η2 − Hiệu suất truyền ñộng từ ñộng cơ ñến bánh sao chủ ñộng của

bộ di chuyển.

N2 − Công suất cần thiết ñể dẫn ñộng băng tấm gạt

N2 = α . Q . L . ω

370 η ; kW; (10.11)

Trong ñó: Q − Năng suất của máy rải, T/h;

L − ðoạn ñường di chuyển hỗn hợp có thể coi bằng khoảng cách giữa 2 trục ñĩa xích của băng tấm, m;

α − Hệ số có kể ñến cân bằng hỗn hợp qua thiết bị rải; với băng tải

cào; băng gạt, α = 1;

ω − Hệ số ñặc trưng cho tính chất của hỗn hợp rải; ñối với thảm bê tông asphan, ω = 2 ÷ 3;

N3 − Công suất cần thiết ñể dẫn ñộng băng vít rải, ñược tính tương tự như cho băng tấm gạt, xong ở ñây chọn α = 0,6; L = 0,5B; ω = 5; với B là bề rộng vệt rải.

N4 − Công suất cần thiết cho việc dẫn ñộng thanh ñầm tính như sau:

N4 = β . A . n

102 . 60η , kW; (10.12)

Trong ñó: n − Số vòng quay của trục dẫn ñộng thanh dầm, v/ph;

η − Hiệu suất truyền ñộng;

β − Hệ số kể ñến ñộ không ñồng ñều của tải trọng do lực quán tính và trọng lượng bản thân thanh ñầm gây ra; β = 1,3 ÷ 1,4;

A − Công tiêu hao tổng cộng; A = A1 + A2.

Trong ñó: A1 − Công sinh ra của lực ma sát trong 1 vòng quay của trục dẫn ñộng;

A2 − Công ñể ñầm chặt hỗn hợp trong 1 vòng quay của trục dẫn ñộng.

Chú ý:

Các trị số A1, A2 ñược tính bằng công thức trong các tài liệu chuyên khảo.

N5 − Công suất cần thiết ñể dẫn ñộng các thiết bị phụ như bơm dầu thủy lực, quạt gió nóng sấy thanh ñầm v.v...

10.2.5.4. Xác ñịnh lực kéo của máy rải xuất phát từ ñiều kiện bám.

T = 60 . 102 . N1 . η

vm ≤ Gm . ϕb; (10.13)

10.2.5.5. Năng suất của máy rải: Khi máy rải hoạt ñộng liên tục thì năng suất của nó ñược tính như sau:

Q = h . B . vm . γ . ktg, T/h; (10.14)

Hoặc: Q = B . vm . ktg, m2/h; (10.15)

Trong ñó: h − Chiều dày lớp rải, m;

B − Chiều rộng lớp rải, m;

vm − Tốc ñộ 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 ñiển hình

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


Bảng 10.2. Tính năng kỹ thuật các máy rải của hãng VệGELE (ðức)

Tính năng Loại di chuyển bánh xích Di chuyển bánh lốp

Mác máy SUPER

1400

SUPER

1500

SUPER

1600

SUPER

1800

SUPER

1800 SF

SUPER

2000

SUPER

1502

SUPER

1502F

SUPER

1804

Năng suất

max (T/h) 300 350 400 600 600 800 350 350 600

Công suất

ñộng cơ

(kW)

49 70 79 121 133 160 70 70 121

Số vòng

quay

(v/phút)

2500 2150 2150 2150 2500 1800 2150 2150 2150

Vệt rải B minmax 75,4

5,2

5,6

5,2

8

5,2

10

5,2

6

5,2

5,12

0,3

6

5,2

5

5,2

8

5,2

Băng tấm

dọc x x x x x x x x

Vít xoắn

dọc x

Bộ sấy

dùng gaz x x

Bảng 10.3. Tính năng kỹ thuật một số máy rải khác.

TT Tính năng

D 150 B

Liên Xô

(cũ)

SENTORE

21 Nhật

BITELI

BB671 Ý

TITAN

323−324

ABG

DEMAG

DF 130P

ðức

DEMAC

DF 130

CE ðức

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 ñộ công tác (m/ph) − 0,5−16 0−24 0−16 0−43 0−23

5 Tốc ñộ di chuyển (km/h) − 0−34 0−5 0−3,6 0−20 0−5

6 Công suất ñộng cơ (kW) 37 125 89 106 104 104

7 Truyền ñộng 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


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 ñường ôtô rất phổ biến trên thế giới và ở Việt Nam. Nó có tác dụng lèn chặt lớp vật liệu dưới bánh lu ñể tăng cường ñộ chịu lực, tăng khả năng cố kết và chống thấm nước cho lớp vật liệu ñó. Dù là thi công ñường ôtô, sân bãi, ... theo qui trình hay tiêu chuẩn nào thì trong dây chuyền thi công mặt ñường ôtô cũng không thể thiếu XLBT ñược.

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 ñể ñầm lớp bề mặt bê tông atfal và ñá ñen chịu lực nhẹ.

− Loại trung bình: Q = 6 − 8 tấn ñể ñầm lèn lớp ñá sỏi, lớp nền cơ bản (base) và các lớp bêtông aftal (bê tông nhựa nóng).

− Loại nặng: Q = 10 − 18 tấn ñể ñầm 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 ñường sinh bánh lu lên nền, ñược 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

2

3

4

60−70

70−80

80−100

100−125

300−600

600−1000

1000−1800

≥ 2000

− mềm: ñá vôi, sa thạch

− trung bình: ñá vôi cứng, granít − cứng: ñá granít, ñiônít

− rất cứng: bazan, ñá 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 ñích tăng hiệu quả lu lèn và mở rộng phạm vi hoạt ñộng của máy. Giải pháp ñể ñạt ñược mục ñích 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 ñược mô tả theo hình 11.1:

a) b) c)

Hình 11.1

− Loại 2 trục 3 bánh lu: Hình 11.1−a) thường 2 bánh sau là bánh xe chủ ñộng và có

ñường kính lớn hơn bánh trước.

− Loại 2 trục 2 bánh lu: Hình 11.1−b) thường 2 bánh lu có ñường kính bằng nhau và bố trí 1 bánh sau hoặc cả 2 bánh là bánh xe chủ ñộng.

− 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 ñòi hỏi ñộ bằng phẳng cao.

c) Phân loại theo hệ thống truyền ñộng của XLBT, có 2 loại:

− Loại truyền ñộng cơ học.

− Loại truyền ñộng 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 ñẩy tay ñòn trục lái bánh lu dẫn hướng.

ðể ñảm bảo cho người lái XLBT có cảm giác "thật" trong quá trình ñiều 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 ñều dùng vô lăng lái ñể truyền các chuyển ñộng tới cơ cấu chấp hành (cơ học), hay ñể ñiều khiển các cửa van phân phối thủy lực (dẫn dầu tới xi lanh thủy lực ñẩy tay ñòn trục lái bánh xe).

Bánh lu dẫn hướng có thể liên kết với khung lái dạng khung ñơn 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 ñang 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, ðức, Mỹ, Nhật và Việt Nam... với ñủ các cỡ nhẹ, trung bình, nặng và nhiều kiểu dáng khác nhau. Tuy vậy, về nguyên tắc cấu tạo, chúng ñều có chung ñặc ñiểm kết cấu gồm các hệ thống và cơ cấu sau:

− Kết cấu thép chính (khung máy) trên ñó lắp tất cả các cơ cấu.

− ðộng cơ diezel: thường ñược khởi ñộng nổ qua máy khởi ñộng dùng ắc quy.

− Hệ thống truyền lực gồm các cơ cấu:


Ly hợp nối với ñộng cơ - Hộp số - Bộ ñảo chiều

Bộ vi sai (với loại lu 2 trục 3 bánh)

Bộ truyền ñộng cuối (với xe lu truyền ñộng thủy tĩnh là ñộng 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 ñiều khiển và các thiết bị tín hiệu (ñèn, ñồng hồ...)

− Thiết bị làm sạch bề mặt và tưới cho bánh lu.

Hình 11.2: Sơ ñồ 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. ðộng cơ. 3. Ly hợp; 4. Bộ ñảo chiều; 5. Hộp số;

6. Bộ vi sai; 7. Truyền ñộng cuối; 8. Bánh lu chủ ñộng. 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 ñược dùng phổ biến nhất trong xây dựng mặt ñường ôtô, với tải trọng trung bình 6−8 tấn và loại nặng 10−18 tấn. Thông thường tải trọng trên trục bánh xe chủ ñộng ≈ 2/3 trọng lượng toàn bộ máy, ñường kính bánh xe chủ ñộng = 1,5 − 1,6 lần ñường kính bánh trước. Nhờ có ñường kính lớn mà chất lượng lu lèn của bánh lu ñược cải thiện ñáng kể, ñồng thời cũng giảm ñược lực cản của nền lên bánh xe. Ở khâu truyền ñộng ñến bán trục chủ ñộng của bánh sau có trang bị bộ ly hợp vi sai, giúp cho sự lượn vòng bánh xe ñược dễ dàng và không gây trượt bề mặt. Thông thường áp lực riêng tại

bánh trước = 12 áp lực riêng trên bánh sau và chiều dài bánh trước: Bt=E+100

(mm), E là khoảng cách mép trong của 2 bánh sau, ñể cho vệt ñầm ñược phủ kín bề mặt vật liệu. Sự bố trí 3 bánh xe kiểu này giúp cho không gian lắp ñặt ñộng cơ và các thiết bị trên XLBT ñược dễ dàng.

Cấu tạo chung của XLBT loại này thường gồm có các cụm thiết bị ñược mô tả theo hình 11.3 dưới ñây (không vẽ khung mái che):

a)

1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5

b)

Hình 11.3. Cấu tạo chung của XLBT kiểu 2 trục 3 bánh xe

1. Bộ bánh răng truyềnñộng cuối cùng; 2. Bánh xe chủ ñộng; 3. Hộp truyền ñộng; 4. Bộ ñảo chiều; 5. Khớp nối; 6. Khớp nối kiểu ly hợp với ñộng cơ; 7. Khung máy; 8. Máy khởi ñộng; 9. Bánh lu dẫn hướng; 10. ðầu ụ lái; 11. Thùng nhiên liệu; 12. ðộng cơ; 13. Bàn ñạp ly hợp; 14. Núm ñiều khiển van ñiều tiết không khí cho ñộng cơ; 15.Tay sang số; 16. Công tắc bật nguồn ñiện; 17. Tay phanh; 18. Tay ñảo 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 ñứng khung lái; 5. Thanh kéo dọc cơ cấu lái; 6.Tay ñòn lái bánh giữa; 7. Cơ cấu ñiều khiển bộ phân phối thủy lực; 8. Xi lanh thủy lực lái; 9. Giảm tốc cơ cấu lái; 10. Ghế lái xe; 11. Mái


che; 12. Tay ñiều khiển bên trái; 13. Cần hộp số; 14. Tay phanh; 15. ðộng cơ; 16. Vỏ che; 17. Bộ truyền ñộng cuối cùng; 18; Bánh xe chủ ñộng; 19. Bộ ñảo chiều; 20.Hộp truyền ñộng; 21. Khung máy; 22. Bộ ñầu nối kiểu khớp với ñòn lái; 23. Tay ñiều khiển lái (bên phải); 24. Bộ ñầu nối trụ trước; 25. Tay ñòn trụ lái trước.

11.2.4. Cấu tạo xe lu bánh thép kiểu 2 trục 2 bánh: Là loại máy lu lực tĩnh thường ñược dùng phối hợp với lu thép 2 trục 3 bánh. Cấu tạo của loại lu này gồm có các kết cấu cơ bản ñược mô tả trên hình 11.5.

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 ñộng cơ; 6. Tay ñiều khiển; 7.Ghế ngồi; 8. Vô lăng lái; 10. Bánh xe chủ ñộng.

Sơ ñồ ñộng 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. ðường kính bánh xe lu D

Các kết quả nghiên cứu và thực nghiệm về XLBT ñều chỉ ra rằng, nên chọn ñường kính D của bánh xe lu theo:

D = 17,2 q , với q (kG/cm) là áp lực lên nền theo ñường sinh tiếp xúc của bánh lu (chỉ lấy D theo giá trị của q, không xét ñến thứ nguyên).

11.3.2. Chiều dài của bánh lu (ñường sinh hình trụ bánh xe) B

Giá trị của B thường ñược chọn từ yêu cầu ñặt ra ñối 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 ñang ñược lu lèn. Kết quả nghiên cứu cho thấy, tiêu chuẩn ñối 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 ñó, thường lấy: 400 ≤ B ≤ 500 ñối với bánh sau (lu 2 trục 3 bánh), với lu 2 bánh thì bánh lái thường phải tách ñôi ñể 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.

5

4

3

2

10 9 11

7 8 6

1

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 ñộng của lu 2 trục 2 bánh: ≥ 50%.

G trên trục chủ ñộng 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 ñược phân phối lại theo hình 11.6. Hiệu ứng này tạo cho mặt ñường có ñộ phẳng cao hơn.

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

11.4. LỰA CHỌN SƠ ðỒ ðỘNG XLBT

11.4.1. Nguyên tắc chung: Tuỳ theo sơ ñồ bố trí các cụm máy và số lượng bánh xe chủ ñộng mà ta lựa chọn sơ ñồ ñộng phù hợp ñể giải quyết vấn ñề bố trí ñộng cơ và các bộ máy cho hợp lý với ý ñồ thiết kế. Có thể bố trí theo sơ ñồ dọc hoặc theo sơ ñồ ngang so với trục xe lu (xem hình 11.2).

Phần lớn các XLBT 2 trục 2 bánh có cách bố trí trục ñộng cơ ngang (vuông góc) với trục xe lu, còn ở xe lu 3 bánh 2 trục thì bố trí dọc (trục ñộng cơ song song trục máy).

11.4.2. Sơ ñồ ñộng một số loại XLBT

a) XLBT 2 trục 3 bánh, truyền ñộng cơ học


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

Hình 11.8. Sơ ñồ ñộng xe lu dùng biến tốc thủy lực

Nhờ có BTTL mà quá trình làm việc của XLBT sẽ êm dịu hơn so với sơ ñồ a.

Dưới ñây là 2 sơ ñồ ñộng của các máy lu cụ thể, thể hiện cả các thông số cơ bản của hệ thống.

c) Sơ ñồ ñộng của một số loại XLBT do Liên Xô cũ chế tạo vẫn còn ñang ñược sử dụng có hiệu quả trong thi công xây dựng ở Việt Nam.

Hình 11.7. Sơ ñồ ñộng xe lu truyền ñộng cơ học 1. ðộng cơ ñiezel; 2. Khớp nối; 3. Hộp truyền ñộng; 4. Bộ vi sai; 5. Bộ truyền ñộng cuối; 6. Bánh lu chủ ñộng; 7. Ly hợp ma sát; 8. Hệ thống lái.

Hình 11.9. Sơ ñồ ñộng của XLBT D.83A, D211B,

D260.

1. ðộng cơ diezel;

2. Ly hợp;

3. Khớp nối tự lựa (bù);

4. Cơ cấu ñảo chiều;

5. Hộp truyền ñộng;

6. Bộ truyền ñộng cuối;

7. Bộ vi sai;

8. Trục bánh xe chủ ñộng

9. Ly hợp vấu nối với bộ vi sai.


Hình 11.10. Sơ ñồ ñộng của xe lu bánh thép D.178 A và D.178B. 1. ðộng cơ diezel; 2. Ly hợp; 3. Khớp nối tự lựa (bù); 4. Hộp truyền ñộng; 5. Bộ ñảo chiều; 6. Phanh tay; 7. Bộ truyền ñộng cuối; 8. Trục của bánh chủ ñộng; 9. Trục của bánh xe bị ñộng; 10. Cơ cấu lái; 11. Cơ cấu dẫn ñộng bộ ñiều khiển lái bằng tay.

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

H.12.11. Bố trí thiết bị thủy lực trên xe lu.

1. ðộng cơ diezel; 2. Bơm thủy lực; 3. Hộp phân phối; 4. Môtơ thủy lực; 5. Van ñiều khiển; 6. Bầu lọc ñầu thủy lọc; 7. Xi lanh lái.

11.5. XÁC ðỊNH CÔNG SUẤT ðỘNG CƠ DẪN ðỘNG

Công suất cần thiết của ñộng cơ dẫn ñộng XLBT ñược xác ñịnh theo công thức sau:

N = T.v

270 . η (m.l) (11.1)

Với: T(kG) − lực vòng trên bánh lu chủ ñộng

v(km/h) − tốc ñộ chuyển ñộng khi xe lu làm việc.

η = 0,6 − 0,85 − hiệu suất truyền ñộng từ ñộng cơ ñến bánh xe chủ ñộng ñối với xe lu truyền ñộng cơ học.

Lực vòng T trên bánh lu chủ ñộng 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 ñó:

Wf = f.G.cosα (kG) là lực cản của nền lên xe lu, phụ thuộc vào vật liệu ñầm lèn, thể hiện qua giá trị của f. (11.3)

f là hệ số cản di chuyển, phụ thuộc loại vật liệu ñầm lèn và trạng thái bề mặt của vật liệu ñó. (bảng 11.2)

G (kG) − trọng lượng xe lu

α ≈ 15o là ñộ dốc tối ña của nền ñường khi tính toán.

Bảng 11.2. Giá trị của hệ số f

TT Loại vật liệu Trạng thái ñầm lèn f

1 Bê tông atfal mới Lúc ñầu 0,12−0,14 Lúc cuối 0,03 − 0,06

2 Bề mặt atfal cũ − 0,04 3

4 5

6

ðá dăm Sỏi ðường nhựa cấp phối ðất

Lúc ñầu Lúc cuối − Lúc ñầu Lúc cuối −

0,1 − 0,15 0,06 − 0,09 0,097 − 0,1 0,075 − 0,09

0,03 0,2

− Wi = G.sinα (kG) (11.4) − lực cản chuyển ñộng xe lu khi lên dốc góc αo.

− Wu (KG) − lực cản quán tính khi khởi hành.

Wu = Wa + Wb = Gg . a + z1 .

J1

r1 . ε1 (11.5)

Với: Wa − lực quán tính chuyển ñộng thẳng của xe lu;

Wb − lực quán tính quay của bánh lu bị ñộng;

a (m/s2) − gia tốc chuyển ñộng thẳng của xe lu;

Z1 − số bánh lu bị ñộng;

J1 (kG.m.s2) − mô men quán tính của bánh bị ñộng;

r1 (m) − bán kính bánh xe bị ñộng;


ε1

1s2 − gia tốc góc trong chuyển ñộng quay của bánh lu bị ñộng.

Với hầu hết các XLBT: Wb ≤ Wa nên có thể bỏ qua Wb và có thể tính: a = vt , với:

v (m/s) − tốc ñộ chuyển ñộng 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 ñến khi ñạt tốc ñộ max có thể.

− Wn (kG) là lực cản lượn vòng khi xe lu chuyển ñộng, có thể lấy Wn theo giá trị sau:

Wn = 0,3 G1 khi xe lu ñi trên ñá dăm khô rờ;

Wn = 0,2 G1 khi xe lu ñi trên ñá dăm ñã lu lèn.

Với G1 (kG) là trọng lượng ñè lên trên bánh lu dẫn hướng.

− ðể không xảy ra hiện tượng trượt bánh chủ ñộng của xe lu, cần xét thêm ñiều 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

− ðá dăm

− Atfal lúc bắt ñầu lu

− Atfal lúc cuối lu lèn

0,4 − 0,6

0,25 − 0,3

0,1 − 0,15

− ðá sỏi

− Mặt bê tông nhựa cũ

0,15 − 0,3

0,2 − 0,3

11.6. HỆ THỐNG LÁI CỦA XLBT

11.6.1. Yêu cầu chung ñối với hệ thống lái của XLBT là

− ðảm bảo lực tác dụng lên khung lái ñủ lớn ñể thắng các lực cản sườn của nền tác dụng lên bánh lái khi lượn vòng với bán kính R.

− ðảm bảo ñủ góc quay cần thiết khi xe lu lượn vòng.

− ðảm bảo ñộ tin cậy của hệ thống khi làm việc.

− Thỏa mãn các yêu cầu thao tác ñối với người lái.

11.6.2. Một số sơ ñồ hệ thống lái XLBT thường gặp

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. ðai ốc; 9. Tay ñòn quay; 10. Xích kéo; 11. Bánh vít, 12. Tay ñòn trên trụ lái; 13. Xi lanh thủy lực.

Hệ thống lái theo sơ ñồ e) ñược 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 ñộng cơ và ñược 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) ñơn (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 ñơn, b) Khung lái kép

Kết cấu khung lái phải ñảm bảo ổn ñịnh 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

a)

b)

c)

d)

e)


nghiêng bánh lái và giảm ñộ lệch tâm δ của bánh lái so với trục tâm ñứng 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. ðai ốc trên khung 2 bánh lu phía ngoài; 4. Khung giữa; 5. Cơ cấu dẫn ñộng lái; 6. Trục nối phía trước và phía sau.

ðặc ñiểm của hệ thống này là: tất cả các bánh lu ñều là bánh chủ ñộng, hai bánh lu phía

ngoài là bánh dẫn hướng; chúng quay tương ñối so với bánh lu ở giữa khi xe lu lượn vòng, cơ cấu lái là kiểu trục vít ñược dẫn ñộng từ ñộng cơ. Ngoài ra bánh giữa còn có cấu tạo có thể nâng hạ ñược, ñiều ñó dẫn ñến việc biến lu 3 bánh thành 2 bánh, tăng áp lực lu lèn.

11.7. TƯƠNG TÁC GIỮA XE LU BÁNH THÉP VÀ NỀN ðƯỢC LU LÈN

11.7.1. Lý thuyết về tác dụng của bánh thép cứng chuyển ñộng trên nền biến dạng

a) Trong quá trình lu lèn, bánh thép của xe lu sẽ tác dụng lên nền (ñàn hồi) và làm cho nền biến dạng nén xuống với chiều cao là h, quá trình này ñược mô tả ở hình vẽ 11.15.

Hình 11.15. Sơ ñồ tiếp xúc bánh lu − nền.

Bánh thép chuyển ñộng với vận tốc v dưới tác dụng của lực kéo (T (kG); tải trọng ñè lên nền qua bánh thép là G (kG) sẽ làm nền biến dạng theo cung AB, với ñộ lún (biến dạng) h (m), hình chiếu theo phương ngang của cung AB là a.

Xét ở một cung phân tố ds trên cung AB sẽ có lực tác dụng lên nền là dN . Với chiều dài bánh thép là b(cm) và áp lực trung bình lên mặt nền (tiếp xúc thép bánh − nền) là p (kG/cm2), ta có:

dN = p.b.ds

Góc giữa dN 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:

a

y

h

v

T O

G

A

B dS α

x

dN

∫∫ ==h

0

a

0

Tdy.b.pvµ,Gbdx.p (11.7)

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 ñường sẽ tuân theo biểu thức:

p = C . yµ (11.8)

Với: C là hệ số lún khi áp lực riêng lên nền ñạt trị số lún bằng 1cm.

µ = 0 ÷ 1,0 là hệ số ñặc trưng cho trạng thái vật liệu ñược xác ñịnh từ thực nghiệm, µ = 1 ứng với khi lu lèn lớp mặt, khi này ñơn 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:

G = C.b.

1 − µ3 hµ . D.h (11.9)

T = C.b . hµ+1

µ + 1 (11.10)

Tỷ số giữa lực kéo T và tải trọng bánh thép ñược gọi là hệ số cản di chuyển, và ký hiệu:

f = TG =

1

(1 + µ)

1 − µ3

. hD

Theo (11.9) ta tìm giá trị ñộ lún h và có:

hµ+0,5 = G

C.b D

1 − µ3

hay: h = 5,0

31D.b.C

G+

−

µ µ (11.11)

Rõ ràng ñộ lún h sẽ tăng khi G tăng và D giảm. Với ý nghĩa ñó, ta ñặt ξ = G

b D

và gọi ξ là hệ số kết cấu của bánh thép xe lu, ξ có ñơn 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 ñề xuất công thức thực nghiệm ñơn giản sau:

D = 17,2 q

Với D(cm) và q(kG/cm) là ñường kính bánh lu và áp lực riêng lên nền theo ñường kính tiếp xúc với bánh lu.

ðể ñạt ñược ñộ chặt của nền, cần phải lu lèn nhiều lượt, qua mỗi lượt ñộ 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


trên sẽ tiến dần ñến một trị số gần như không thay ñổi nữa dù cho số lượt lu lèn n tiếp tục tăng. Lúc này hiệu quả lu lèn ñã ñạt ñến ngưỡng có "ñộ 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 ñồ thị theo hình 11.16 và công thức thực nghiệm dưới ñây:

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 ñược thể hiện bằng 3 công thức thực nghiệm sau:

h = h1 + a.lgn

T = T1 − b.lgn (11.12)

f = f1 − c.lgn

Ở ñây: 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 ñồ lực tác dụng lên các bánh thép của xe lu tĩnh

Xét trường hợp XLBT làm việc ở giai ñoạn ñầu quá trình lu lèn: ñộ biến dạng của nền ở giai ñoạn này lớn hơn nhiều ở giai ñoạn cuối, vì vậy hệ số cản khi này cũng lớn hơn. ðiều này ñược giải thích qua hình vẽ dưới ñây:

Hình 11.17. Sơ ñồ tiếp xúc xe lu − nền

Bắt ñầu lu lèn: Khi XLBT dịch chuyển từ phải sang trái thì lớp nền dưới bánh thép trước lún xuống 1 ñoạn h1, vì vật liệu còn rời rạc nên dễ tạo ra sự dồn vật liệu trước bánh thép.

Khi bánh sau tiếp tục ñi qua lớp vật liệu mà bánh trước ñã lu thì nó lại tiếp tục tạo ra ñộ lún h2. ðiều này ñược quan sát rất rõ khi XLBT làm việc với nền là bê tông atfal lúc mới rải trên mặt ñường. (Vì vậy quy trình lu bêtông atfal mới qui ñịnh rõ: Các lượt ñầu phải dùng lu nhẹ − trung,

h T f h

T.f

n

h1

e1 e2 R2

h2

R1

sau ñó mới dùng lu nặng và phải cho XLBT tiến − lùi theo ñúng sơ ñồ qui ñịnh). Chính do có ñộ biến dạng như trên ñã tạo ra ñộ lệch e1 và e2 của phản lực nền R1 và R2 so với tâm trục 2 bánh xe.

Từ ñiều kiện cân bằng của XLBT, ta thấy:

Với bánh chủ ñộng: M ≥ (H2.r2 + R2.e2)

R2 = G2, H2 = H'2

Với bánh bị ñộng: T1 = H1; R1 = G1

Trong ñó H1, R1, H2, R2 là phản lực của nền tác dụng lên bánh trước và bánh sau theo phương ngang và phương ñứng. 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 ñộng.

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 ñược ñầm lèn tại vị trí tiếp xúc. Có thể mô tả các lực tác dụng lên khung lái như sau:

Hình 11.18.

Sơ ñồ xác ñịnh lực khi quay vòng

Mq − mômen lái truyền qua trụ lái;

P1 − trọng lượng phần trên xe lu ñè 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 ñẩy dọc trục xe lu tác dụng lên khung;

β − Góc quay khi lượn vòng trên mặt bằng.

Vì vậy trường hợp khi xe lu quay vòng với góc β ñược lấy làm trạng thái ñể tính toán cho khung lái.

Ta có: Fms = F = G1

2 . µ1,

Với G1 = (P1 + Gbx);

µ1 ≈ 0,5 − hệ số ma sát giữa bề mặt bánh lu với vật liệu ñầm lèn.

Mômen cản do lực ma sát sinh ra:

Mms = F . b2 =

G1

4 b . µ, mô men này chuyển qua giá ñỡ bánh xe lên trục lái

Mq


Lực dọc Tmax chia theo 2 phương:

21max TTT += 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 ñộng của cơ cấu.

Khi tính toán cơ cấu lái cho XLBT, cần xác ñịnh ñược tỷ số truyền theo sơ ñồ ñã chọn, hiệu suất truyền ñộng η của cơ cấu, ñộ bền các chi tiết hệ thống lái, ñộ bền các chi tiết theo bánh dẫn hướng. Còn ở hệ thống dẫn ñộng kiểu thủy lực cần xác ñịnh kích thước xi lanh và năng suất của bơm thủy lực theo quan hệ xuất phát từ lực của xi lanh và tay ñòn lái phải thắng ñược mô men cản trên trụ lái.

11.9. NĂNG SUẤT CỦA XE LU BÁNH THÉP TỰ HÀNH

Năng suất khi lu lên của XLBT ñược tính theo công thức:

π = 1n . 1000 (B − a).v (m2/h) (11.13)

Trong ñó: B (m) là bề rộng vệt lu

a = 0,2 − 0,25 m − chiều rộng vệt chờm 2 lượt lu

v (km/h) − tốc ñộ làm việc trung bình của xe lu.

n = số lượt lu lèn qua một vị trí

Tốc ñộ làm việc trung bình v ñược tính theo:

v = Lv

t1 + t2 , với Lv (m) − chiều dài vệt lu

t1 = Lv

V1 (s) − thời gian chuyển ñộng trung bình của xe lu sau 1 hành trình.

v1 (m/s) − tốc ñộ chuyển ñộng của xe lu trên ñoạn Lv

t2 = 1 − 2 (s) − thời gian ñổi chiều chuyển ñộng.

11.10. TÍNH NĂNG KỸ THUẬT LU BÁNH THÉP TRƠN

ðặc tính kỹ thuật lu bánh thép (Liên Xô cũ chế tạo)

Bảng 11.4

Mác máy Thông số

ðơn vị D.338 D.260 D.211 D.399 D.400 D.317

Trọng lượng chưa gia trọng

T 0,88 6 10 8,6 10,8 3,5

Có gia trọng T 1,45 − − 12,2 15,5 −

Số bánh thép − 2 3 3 2 3 3*

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 ñộ 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 ñộng 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

HÃNG CHẾ TẠO Số

TT THÔNG SỐ ðơn vị

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




FURUKAWWA KOMATSU KOMATSU HITACHI


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 ñộng cơ ml 66 78 78 80

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

13 Tốc ñộ 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

trước

kG/cm 57,3 54,9 54,5 58,7

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)



KAWASAKI SAKAI SAKAI SAKAI

Mã hiệu K12A R2H KD120 R2S










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



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


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

trước

kG/cm 54,9 55,9 32,2 51,4

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

19 Góc dốc ðộ 16 18 12 18




SAKAI SAKAI SAKAI SUMITOMO

Mã hiệu R2 (94-96) R2 (74-92) KD7608 SMR10







Bảng 11.5 (tiếp theo)





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



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


14 Kích thước trống lăn trước (Φ×L) × số trống

mm (1620x550)x2 (1500x520)x2 (1150x1250)x1 (1600x520)x2

15 Kích thước trống lăn sau (Φ × L) × số trống

mm (1620x1100)x1 (1500x1040)x1 (1620x520)x2 (1400x1040)x1

16 Bề rộng vệt rải mm 2100 2000 2040 2000

17 Áp lực tuyến trên trống lăn trước

kG/cm 44,3 50,9 27 57,9

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

19 Góc dốc ðộ 25 12 12 14


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

Bảng 11-6a



BOMAG DYNAPAC DYNAPAC DYNAPAC

Mã hiệu DM-120 WMLOA10 CS12-3 WMO10








BOMAG DYNAPAC DYNAPAC DYNAPAC


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



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


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


kG/cm 57,3 31,5 58,7 24

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

19 Góc dốc ðộ 18 11,3 17 11,3


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

Bảng 11-6b



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




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 ñộng cơ ml 92 80 80

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

13 Tốc ñộ 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


kG/cm 23,8 59 59,95

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

19 Góc dốc ðộ 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

NƯỚC SẢN XUẤT Số


VIETNAM VIETNAM CHINA CHINA

Mã hiệu D8 D12 3Y8 3Y12


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

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



NƯỚC SẢN XUẤT Số


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


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

12 Số mức tốc ñộ di chuyển 1 1 1 1

13 Tốc ñộ 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 (Φ×L) × số trống

mm (1000x900)x1 (1000x900)x1 (1020x1270)x1 (1120x1270)x1

15 Kích thước trống lăn sau (Φ × L) × số trống

mm (1500x500)x2 (1500x5000)x2 (1550x530)x2 (1750x530)x2

16 Bề rộng vệt rải mm 1700 1700 2260 2260


kG/cm 32 32 23;34,1 33; 41,3

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

19 Góc dốc ðộ 20 20 20 20


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

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

12.1.1. ðặc ñiểm của mặt ñường BTXM

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


ñường nội bộ cảng, ñường băng sân bay, ñường dẫn vào cầu, phà, thành phố, hoặc các ñoạn ñường chịu tác ñộng của môi rường nước, ñoạn ñường chịu lực quán tính phanh − khởi ñộng thường xuyên của xe ôtô.

12.1.2. Yêu cầu ñối với các máy thi công mặt ñường BTXM

1. Các máy và thiết bị thi công phải ñáp ứng ñược việc cơ giới hóa các công ñoạn xây dựng mặt ñường BTXM; các công ñoạn ñó là:

− Rải bê tông trên nền ñường ñã chuẩn bị sẵn.

− San phẳng, ñầm lèn và láng mặt.

− Cắt mối (tạo khe có dãn) và bảo dưỡng.

2. Các máy thi công phải ñộ tin cậy cao, có thể làm việc liên tục trong suốt thời gian thi công nhằm ñảm bảo chất lượng công trình.

3. ðảm bảo sự ñồng bộ giữa các máy hoặc các bộ máy trên cùng một cỗ máy ñể 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 ñường 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 ñường BTXM bằng liên hợp các bộ máy

Các bộ thiết bị này hoạt ñộng theo trình tự ngay trên tuyến qua các bước công nghệ ñược mô tả ở hình 12.1 với ñại diện là liên hợp các máy D 375, D 376, D 377 do Liên Xô (cũ) chế tạo, gồm các bước sau:

Hình 11.1. Bộ thiết bị thi công mặt ñường BTXM dạng liên hợp các bộ máy

1. ðường ray; 2. Phễu rải; 3. Bánh sắt di chuyển; 4. ðầm chân vịt; 5. ðầm lệch tâm; 6. Bàn rung (là phẳng); 7. Dao cắt mối; 8. Ôtô tự ñổ

Bước 1: Công tác chuẩn bị mặt nền: San, gạt, ñầm lèn, ñặt ray với khẩu ñộ ray là chiều rộng một dải mặt ñường (khoảng 7m).

Chú ý rằng, công tác ñặt ray cho bộ thiết bị này là quan trọng và cần thiết vì mặt ñường ñược tạo ra sẽ "chép hình khẩu ñộ và mặt phẳng" do hai ray tạo thành.

7

8 D.375 D.376 D.377

4

Sau khi các máy chuẩn bị làm xong, ta tiến hành ñặt cốt thép vào lòng ñường bằng thủ công.

Bước 2: Máy rải bê tông D−375 có thùng rải không ñáy; ô tô tự ñổ bên hông cung cấp bê tông cho nó; thùng rải chạy ngang và bộ di chuyển máy chạy dọc tuyến ñường bảo ñảm cho thùng rải phân phối bê tông khắp mặt ñường.

Bước 3: Máy ñầm và láng mặt ñường D−376; máy có ba bộ công tác theo thứ tự là: máy ñầm lèn sơ bộ mặt ñường bằng trục chân vịt quay làm miết bê tông xuống; tiếp ñến bộ ñầm bê tông rung ñộng gồm bàn trục dài lệch tâm chạy suốt khẩu ñộ ñường. Sau ñó bộ bàn là rung ñộng là mặt ñường cho bằng phẳng.

Bước 4: Máy cắt mối bê tông D−377, gồm một dao cắt mối ngang tuyến ñường qua từng quãng cố ñịnh (cắt mối ướt).

Sau bước 4 là công việc hoàn thiện bảo dưỡng mặt ñường cho tới khi khô ráo. Thường khoảng 28 ngày sau thì mặt ñường hoàn thiện, ñưa 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 ñạt 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 ñường có 3 kiểu cơ bản: thùng rải mở (thủng) ñáy; vít xoắn và lưỡi gạt. Kiểu thùng rải mở (thủng) ñáy là phổ biến hơn cả (hình 12.2). Thùng rải có thể tiếp nhận ôtô chở bêtông tự ñổ từ bên lề hoặc trong lòng ñường băng. Bằng cách phối hợp di chuyển dọc ñường băng của máy và chuyển ñộng chạy ngang ñường băng của thùng rải, ta ñược một lớp bêtông có ñộ dầy gần ñạt so với yêu cầu.

Kiểu rải cơ ưu ñiểm lớn là hoạt ñộng liên tục, năng suất cao; nó có ñặc ñiểm làm cho mặt ñường có chất lượng cao nhờ trộn bổ xung ngay trên tuyến (cấu tạo ruột gà của băng xoắn khi làm việc vừa có ñặc tính trộn vừa có ñặc tính phân phối ñể rải).

Khuyết ñiểm 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 ñổ vữa bê tông trực tiếp thành ñống lên cốt thép. Ngoài ra lực cản xe lớn, do ñó công suất máy phải ñủ khoẻ.


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 ñộng; 5. Bảng ñiện ñiều khiển; 6, 8. Tời kéo thùng

rải; 9. Tổ ñộng lực; 7. Ghế ñiều khiển; 10. Trụ ñèn chiếu sáng; 11. Ổ ròng rọc tời.

Thông số cơ bản máy rải D.375

Năng suất tối ña 100 − 150 T/giờ

Bề rộng mặt ñường 3,5 −5−7m

Dung tích thùng rải 3m3

Tốc ñộ chạy thùng rải 0,36 m/giây

Tốc ñộ chạy máy rải 0,66 m/giây

Công suất ñộng cơ 24 m.l

Trọng lượng máy 9 T

12.2.2. Máy hoàn thiện BTXM−−−−D376

Máy hoàn thiện sẽ tiếp tục san phẳng (bằng trục chân vịt) ñầm lèn và láng mặt, nó ñi ngay sau máy rải. Cấu tạo của một máy loại này ñược 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 ñi qua, người ta ñóng chìm xuống khe co dãn một thanh bản gỗ hoặc chất dẻo có chiều rộng, dài và dầy ñúng bằng kích thước khe co giãn rồi sửa lại mối ghép. Sau khi bêtông ninh kết ñủ cường ñộ, thanh bản gỗ (nhựa) sẽ ñược tháo ra và rãnh co giãn sẽ ñược ñiền ñầy bằng nhựa chống thấm.

Hình 12.3. Máy hoàn thiện bêtông xi măng (D376 Liên Xô cũ)

1. Bàn ñầm 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 ñầm; 6. Vô lăng nâng hạ dầm chính; 7. Bàn xoa; 8. Khung dẫn chính;

Cắt mối khô thực hiện khi bêtông ñã ninh kết ñủ cường ñộ, bằng máy cắt bêtông có dao cắt kiểu ñĩa. Cắt mối khô tốn kém hơn nhiều, tuy nhiên chất lượng ñường băng sẽ tốt hơn.

Về kết cấu, hầu hết các phương tiện thi công mặt ñường bêtông xi măng kiểu liên hợp (máy rải, máy hoàn thiện...) ñều thuộc dạng chạy trên ray, các dạng chạy trên bánh xích và bánh hơi chiếm tỷ lệ nhỏ không ñáng kể.

− Máy hoàn thiện D376 có các tính năng kỹ thuật cơ bản như sau:

Năng suất rải 100 − 150 T/giờ; Tốc ñộ di chuyển (tiến, lùi): 35−38 m/phút

Bề rộng mặt ñường: 3,5 − 7 mét; Công suất ñộng cơ: 24 mã lực.

Tốc ñộ 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 ñầm rung: áp lực ñè tĩnh 350 kG/m2, tần số rung: 3520 V/ph, tần số nâng hạ ñầm: 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 ñược rải bằng chính ñáy dưới. Như vậy lực cần thiết ñể di chuyển thùng rải phải xuất phát từ lực cản di chuyển khối bê tông, lực cản di


chuyển thùng rải theo ñường ray và lực cản quán tính phát sinh khi bắt ñầu di chuyển máy. Cụ thể là:

+ Lực cản di chuyển khối bê tông xác ñịnh theo:

W1 =K . b, kG; (12.1)

Trong ñó: K − Lực cản riêng ñơn vị của khối bê tông chảy ra khỏi ñáy thùng rải; trị số K phụ thuộc vào tính chất của hỗn hợp ñược 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 ñường ray:

Hình 12.4. Sơ ñồ nguyên tắc quá trình làm việc của thùng rải bêtông.

W2 = (Gt + Gb) . f, kG; (12.2)

Trong ñó: 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 ñầu khởi ñộng máy:

W3 = Gt + Gb

g . vt

tr , kG; (12.3)

Trong ñó: g − Gia tốc trọng trường m/s2;

vt − Tốc ñộ di chuyển của thùng rải, m/s;

tr − Thời gian khởi ñộng tr = 0,5 − 1,5s;

Lực cản tổng cộng khi di chuyển thùng rải:

Wt = W1 + W2 + W3; (12.4)

Từ ñây ta tính ñược công suất dẫn ñộng cơ cấu di chuyển thùng rải BTXM:

Nt = Wt . vt

102 ηt , kW; (12.5)

η − Hiệu suất của cơ cấu dẫn ñộng;

+ Lực cản cần thiết ñể di chuyển chính máy rải: xuất phát từ lực cản di chuyển toàn bộ máy, có tính ñến ñộ dốc của ñường và lực cản quán tính khi khởi ñộng di chuyển máy:

W4 = (Gm + Gb)(fm + i), kG; (12.6)

Ở ñây: Gm − Trọng lượng máy, kG;

fm −Hệ số cản di chuyển của máy, f = 0,05;

i − ðộ dốc của ñường i = 0,05.

Lực cản quán tính khi khởi ñộng và rời máy W5 ñược tính giống như trường hợp trên, theo công thức (12.3).

Lực cản tổng cộng khi di chuyển máy rải:

W = W4 + W5;

Tốc ñộ di chuyển của máy thông thường lớn hơn tốc ñộ làm việc. Nhưng trong ña số các trường hợp nó không ñạt trị số lớn. Bởi vì công suất của ñộng cơ trong trường hợp này cần phải lựa chọn ñể ñảm bảo hoàn thiện các nguyên công của máy; tức là:

Nñ = Nt.

Theo trị số công suất này, có thể tính ñược tốc ñộ di chuyển máy rải.

Công suất cần thiết ñể di chuyển máy rải là:

Nm =η102

W.v m ; kW; (12.7)

Ở ñây: vm − Tốc ñộ di chuyển của máy, m/s;

ηm − Hiệu suất truyền ñộng.

Khi ñó công suất ñộng cơ của máy rải kiểu thùng ñược lựa chọn từ ñiều kiện:

Nm < Nñ > Nt; (12.8)

Khi máy rải có gầu chất liệu cho thùng rải, cần tính công suất cực ñại chi phí cho quá trình nâng gầu chất liệu tại thời ñiểm lật gầu vào thùng;

Nn = n

nn

102

.vS

η , kw; (12.9)

Trong ñó: Sn − Lực kéo lớn nhất trong cáp nâng, kG;

vn − Tốc ñộ nâng của gầu chất liệu, m/s;

ηn − Hiệu suất truyền ñộng 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 ñược

rải xuống nền ñường nhờ băng xoắn theo hướng ngang. Sau cùng mặt ñường ñược là phẳng nhờ tấm gạt ñiều chỉnh.

− Tương tự như ở trên, ta có thể xác ñịnh

ñược 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)

Vm


Hình 12−−−−5. Sơ ñồ 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:

W8 = Gv . LS .

60nv

. fb ; kG; (12.12)

Ở ñây: 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 ñược lực cản tổng cộng, ta tìm ñược công suất ñộng cơ cho quá trình di chuyển máy rải.

− Công suất dẫn ñộng băng vít tải ñược tính theo công thức sau khi biết năng suất rải và chiều dài của lớp rải:

Nv = α . Q . L . ω

370 ηv , kW; (12.14)

Trong ñó: Q − Năng suất rải, T/h;

L − Chiều rộng lớp rải, m;

α − Hệ số, lấy α < 1;

ω − Hệ số cản di chuyển; ñối với hỗn hợp bê tông và các vật liệu mài mòn, dính, ω = 4;

(ñá dăm, cát lấy ω = 3,2; hỗn hợp bê tông nhựa, ω = 5);

ηv − Hiệu suất cơ cấu dẫn ñộng băng vít.

12.4. GIỚI THIỆU MÁY RẢI BTXM ðA NĂNG GP 2600 LOẠI HIỆN ðẠI CỦA HÃNG GOMACO (CHLB ðỨC)

12.4.1. ðặc ñiểm 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 ñường cao tốc, khu ñỗ xe, ñường băng sân bay... Máy tự hành trên nền, không cần ñặt ray.

Máy GP 2600 ñược thiết kế theo kiểu mô ñun (khối) các khối (tập trung nối ghép trên

cùng một khung) có các tính năng ưu việt và hiện ñại nhờ trang bị các mạch thủy lực −

ñiện tử. Máy ñược lắp bộ di chuyển bánh xích loại hai chân hoặc bốn chân có ñộ linh hoạt

cao nhằm ñáp ứng các yêu cầu thi công ña dạng của công trình.

Khung máy có thể mở rộng ra ñược ñể thi công vệt rải từ 3,66m ñến 5,64 m nhờ việc mở

khung về bên trái 1,98 mét. ðặc biệt khi nối khung có thể rải rộng tới 9,75m.

Máy có lắp các tấm ván khuôn bên sườn ñược giữ bởi hệ thống các xi lanh thủy lực ñể

cân bằng với áp lực ñẩy ra từ bêtông, giúp cho mép lớp rải có chất lượng cao và cho phép rải lớp BTXM dày tới 483 mm.

Hệ thống ñộng lực của máy là ñộng cơ diezel Caterpilar công suất 230 m.l. (171,6 kW)

có tuốc bô tăng áp. Khối ñộng cơ có thể tháo lắp dễ dàng vì nó ñộc lập với khung, giúp cho

việc bảo dưỡng − sửa chữa ñộng cơ ñược thuận lợi. Thùng chứa dầu diezel có dung tích 393,7

lít và thùng dầu thủy lực 768,4 lít ñược ñặt riêng rẽ hai bên phía trên sàn máy giúp cho việc

cấp dầu thuận tiện.

Hệ thống truyền ñộng thủy tĩnh có hiệu suất truyền ñộng cao, với các bơm thủy lực công suất lớn, ñược bảo vệ tránh áp lực quá tải và ñược ñiều khiển bằng hệ thống ñiện tử. Nó dẫn

ñộng 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 ñặc ñiểm: 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 ñó chi phí vận chuyển giảm ñáng kể

ñồng thời ñảm bảo an toàn và thời gian ñi lại giữa các công trường nhanh hơn. ðặc biệt hai

bên xích có thể quay ngược chiều nhau, giúp cho máy quay tại chỗ 180o.

Máy GP 2600 ñược trang bị hệ thống ñiều khiển hiện ñại, dễ sử dụng. Nó có chức năng

tự chẩn ñoán lỗi và kiểm soát cao ñộ bằng ñiện tử. Nhờ ñó ñộ chính xác khi rải B TXM ñạt ở

mức rất cao.

12.4.2. Cấu tạo chung của máy rải BTXM GP 2600 loại hai chân


Hình 12.6. Cấu tạo chung máy rải GP2600 loại hai chân

1. Thùng dầu thủy lực; 2. Hệ thống truyền ñộng thủy lực; 3. Bàn ñiều khiển; 4. ðộng cơ; 5. Thùng dầu diezel; 6. Trụ ñứng; 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 ñộ lớp rải.

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

Nhìn theo A

5 4 3 2 1 Phóng to

Nhìn theo B

B

A

6 7 8 9

10

11

12

13

14

3.10m

d) Kích thước khi làm việc e) Kích thước khi vận chuyển

trên xe kéo.

Hình 12.7. Cấu tạo chung của máy rải GP 2600 loại bốn chân 1. Trụ ñứng; 2. Khung phụ; 3. Xi lanh giằng khung phụ; 4. Khung chính;

b) Nhìn theo A

a) Hình chung

c) Nhìn theo B (phóng to)

A B

1

2

3

4

3.10m

6.30m 8.72m

3.66m

5.09m

6.30m 8.72m


CHƯƠNG 13

THIẾT BỊ THI CÔNG ðƯỜNG ðẤT GIA CỐ BẰNG CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ

13.1. GIỚI THIỆU CHUNG Việc xây dựng các tuyến ñường ñòi hỏi ñầu tư kinh phí rất lớn, do ñó ñể hạ giá thành xây

dựng ñường có thể áp dụng các loại vật liệu mới, tận dụng tối ña nguồn vật liệu tại chỗ, là một hướng ñi cần thiết. Trên thế giới hướng ñi này với việc dùng công nghệ ñất gia cố bằng chất kết dính vô cơ ñã ñược áp dụng ở nhiều nước. Về hiệu quả kinh tế: ở những vùng xây dựng xa nguồn ñá, công nghệ này sẽ hạ giá thành từ 30 ñến 40% so với kết cấu móng ñá dăm cấp phối. Chất kết dính có thể dùng là: vôi, xi măng, nhũ tương, nhựa ñường.

Ở Việt Nam, công nghệ ñất gia cố bằng chất kết dính vô cơ (ðGCBCKDVC) mới ñược 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 ñất. Từ 1995, chiếc máy chuyên dùng ñầu tiên ñược áp dụng ở Hà Tây là máy BOMAG 300 ml do CHLB ðức sản xuất. Máy này thực hiện việc: cày vỡ và băm nhỏ ñất, trộn ñất với chất kết dính (vôi bột), còn việc tưới nước, san, ñầm lèn hỗn hợp thì dùng xe tưới, máy san, lu bánh thép.

Sơ ñồ công nghệ chung về ðGCBCKDVC như sau:

Theo trình tự công nghệ trên, các hãng máy thi công lớn trên thế giới như: Catepillar (Mỹ), Bomag, Wirtgen (ðức); Sakai, Niigata (Nhật)... và Liên Xô (cũ) ñều chế tạo các loại máy thực hiện từng nhóm công việc phù hợp theo sơ ñồ 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 ñó. Ví dụ:

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

2. Rải chất kết dính

5. ðầm lèn

3. Trộn và làm ẩm hỗn hợp

4. San phẳng

- Máy BOMAG.300 m.l. chỉ băm phay ñất và trộn hỗn hợp.

- Máy D.391A của Liên Xô (cũ) làm ñủ 5 nguyên công (riêng nguyên công ñầm lèn chỉ là ñầm cơ bản, cần có xe lu bánh thép khác ñể hoàn thiện). Máy D 391A còn ñược gọi là máy làm ñường cải tiến.

13.2. MÁY PHAY - CẮT ðẤT


a) Công dụng: Máy có thể xới và băm nhỏ mặt ñường ñã chuẩn bị sẵn có vật liệu kết cấu là ásét, ácát, sỏi... ñể tiếp nhận chất kết dính, tạo ñiều kiện thuận lợi cho công ñoạn trộn tiếp theo. ðộ dầy lớp xới, phay nhỏ nằm trong khoảng 70-250mm.

b) Phân loại:

- Theo dạng máy cơ sở, có 8 loại như sau:

Hình 13.1. Sơ ñồ phân loại máy phay - cắt ñất

a) Treo kiểu côngxon bộ phay ñất 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 ñất lắp ở giữa khung máy phay tự hành bánh lốp dạng ñầu kéo 1 trục (I) và ñầu kéo 2 trục (II).

c) và d) Bộ phay ñược kéo theo và dẫn ñộng rôto phay từ trục hộp trích công suất của máy kéo bánh xích.

e) Bộ phay nửa kéo theo trên cơ sở ñầu kéo 1 trục.

- Theo hướng cắt ñất của lưỡi phay có 2 loại, cắt từ trên xuống - cắt ngược (a) và cắt từ dưới lên - cắt thuận (b).

I II III

I a) II

b)

c) d) e)


Hình 13.2. Sơ ñồ 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

ñàn hồi.

- Theo cách thức dẫn ñộng quay cho rôto: có loại dẫn ñộng cơ học và dẫn ñộng thủy lực.

13.2.2. Các thông số cơ bản của rôto phay ñất

ðường 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 ñất: 40o-70o

Góc giữa các lưỡi phay cạnh nhau: 12o-40o

Tốc ñộ cắt ñất: 8 - 14 m/s.

(tiếp tuyến ñầu mũi phay)

13.2.3. Truyền ñộng của máy phay ñất: Các máy hiện ñại dùng truyền ñộng thủy lực có kết cấu gọn hơn các máy dùng truyền ñộng cơ học. Dưới ñây là 1 sơ ñồ ñộng kiểu truyền ñộng cơ học của máy phay ñất D.350.

Hình 13.3. Sơ ñồ truyền ñộng một phía

1. Hộp truyền ñộng chính; 2. Máy kéo cơ sở; 3. Dẫn ñộng bộ di chuyển; 4. Giảm tốc; 5. Hộp số chính; 6. Trục các ñăng; 7. Hộp giảm tốc cuối; 8. Rôto phay; 9. Hộp giảm tốc bánh răng nón.

ðể dẫn ñộng quay cho rôto có thể dùng sơ ñồ dẫn ñộng 1 phía, dẫn ñộng 2 phía hoặc dẫn ñộng ở chính giữa (trung tâm) theo chiều dài rôto (xem hình 13.4), dùng xích truyền ñộng hoặc bánh răng trụ, bánh răng nón.

Hình 13.4. Sơ ñồ và kết cấu bộ dẫn ñộng rôto phay a) Sơ ñồ dẫn ñộng 1 phía, b) Sơ ñồ dẫn ñộng 2 phía, c) Sơ ñồ dẫn ñộng trung tâm, d) Kết

cấu dẫn ñộng rôto 1 phía bằng bánh răng, e) Kết cấu rôto ñược dẫn ñộng từ trung tâm. 1. Rôto; 2. Khung ñỡ; 3. Hộp truyền ñộng bánh răng nón; 4. Trục các ñăng;

5. Hộp truyền ñộng cuối; 6. Vỏ ñỡ trái; 7. Ổ bi ñỡ; 8. Nắp ổ; 9. Phớt chặn; 10. Bánh răng; 11. Vỏ ñỡ phải; 12. Hộp giảm tốc bánh răng trụ.

13.2.4. Phương án truyền ñộng thủy lực

a) b)

c)

d)

e)


1

Hầu hết các máy gia cố ñất dạng kéo theo của nhiều hãng sản xuất máy thi công nổi tiếng như Wirtgen và Bomag (ðức), Niigata và Komatsu (Nhật) ñều sử dụng phương án truyền ñộng thủy lực cho bộ công tác phay ñất. Một sơ ñồ truyền ñộng thủy lực ñiển hình cho bộ phay ñất ñược mô tả theo hình 13.5 dưới ñây:

Hình 13.5. Sơ ñồ truyền ñộng 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 ñường 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 ñàn hồi (b) và kiểu liên kết bản lề (c). Các chi tiết và kết cấu cơ bản của 3 loại rôto này gồm có:

1 1

9

10

6

7

8

3

4

3

5

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 ñất; 5. Cổ trục bên phải; 6. Ống lót ñỡ trục; 7.

Trục dẫn; 8. Trục ñỡ; 9. Ống lót ñầu côngxon; 10. Giá ñỡ; 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 ñược ñặt trên 2 gối ñỡ chính, 2 gối này tựa trên 2 vách bên của vỏ. Kết cấu vỏ cần ñủ ñộ cứng vững và phải có tác dụng che chắn phần ñất bắn ra khi bị lưỡi cắt phay nhỏ. Vỏ và rôto phay ñược gọi là bộ công tác - nó ñược liên kết với máy cơ sở theo kiểu "treo bơi" hoặc "kẹp cứng" như môtả ở hình vẽ dưới ñây:

a)

A

A

A

B

A

b)

C – C

B – B

A – A

A 3

3

2

4

3

2

1 5

6

1 5 6

7

c)


Hình 13.7. Vỏ rôto phay

a) Kết cấu kiểu "treo bơi"

b) Kết cấu kiểu "kẹp cứng" 1. Vỏ.

2. Nắp sau.

3. Vách nẹp dưới.

4. Khung treo.

5. Giá truyền ñộng gắn cứng.

Hình 13.8. Máy phay ñất với ñầu kéo bánh xích 1. Sát xi ñầu 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 ñiều chỉnh bộ phay; 11. Tấm bản lề; 12. Khung bản lề chính; 13. Bộ di chuyển xích; 14. Cabin ñầu kéo; 15. Buồng ñộng lực.

4

1

2

3

a)

5

14 13 12 11

7

6

5

2 3 4

M¸y thi c«ng chuyªn dïng.151

TÍNH NĂNG KỸ THUẬT CÁC LOẠI MÁY RẢI CỦA HÃNG NIIGATA (NHẬT)

TRUYỀN ðỘNG THỦY LỰC TRUY

NFB 6 NF 6 NF 220 LOẠI KIỂU

ðƠN VỊ

NFB6 WS-V

NFB6 WS-TV

NVB6-CTV

NFB6CTV

NF6 W-V

NF6 W-TV

NF6 CV NF6 CTV

NF220 BV-DM

NF220 BTV-DM

NFN220 BV-DM

Bộ di chuyển Bánh lốp Bánh xích Bánh lốp Bánh xích Bánh xích Bánh l

Vật liệu rải Trộn nóng Trộn nóng Trộn nóng Trộn nóng Trộn nóng Trộn nóng

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/ñộng của xe Km/h 14 4,5 14 4,5 10

Bán kính quay nhỏ nhất mm 8700 8700 3750 8525

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 rộng bằng TL

Thanh gạt Kiểu ñầm Rung | Nén & rung Rung | Nén & rung Rung | Nén & rung Rung | Nén & rung Rung | Nén & rung Rung | Nén & rung

Chiều dài phần gạt mm 400 395 400 395 400 395 400 395 400 395 400

ðộng cơ

Kiểu Isuzu, 4BD1 Turbo Hino, W06D Isuzu 4BD1 Hino, W06D Isuzu 4BD1 Isuzu 4BD1

Công suất Kw 66 71,3 54,3 71,3 42,6 42,6

Vít Kiểu ðịnh vị kép ðịnh vị kép ðịnh vị kép ðịnh vị kép ðịnh vị kép ðịnh vị kép

tải ðường kính mm 300 200 300 200 340 340 340

Kích

thước

máy

Chiều dài

Rộng

Cao

mm

mm

mm

6270

2490

2640

6150

2490

2640

6270

2490

2640

5970

2490

2640

5825

2494

2400

5900

2400

2400

Khối lượng máy KG 12000 12200 12700 12900 11900 11900 11900 12100 11300 12300 18400

Bộ tự ñộng ñiều khiển cấp liệu

Trang bị theo TC Trang bị theo TC Trang bị theo TC Trang bị theo TC Trang bị theo TC Trang b

Bộ tự ñiều khiển thanh gạt Tự chọn Tự chọn Tự chọn Tự chọn Tự chọn Tự chọn

Bạt che Tự chọn Tự chọn Tự chọn Tự chọn Tự chọn Tự chọn


Máy thi công chuyên dùng211

13.3. TÍNH TOÁN CƠ BẢN CÔNG SUẤT MÁY PHAY ðẤT

13.3.1. Công suất cần thiết ñể ñảm bảo cho sự làm việc của máy phay ñất

Công suất này bao gồm các loại công suất cần thiết sau:

a) Công suất ñể cắt ñất (phay thuần túy):

N1 = K.B.h.V2

75 , (ml) (13.1)

Trong ñó: K − Hệ số cản cắt, với ñất 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 ñộ dịch chuyển bộ rô to phay (m/s).

b) Công suất ñể văng lật lớp ñất ñược cày xới:

N2 = 75.2

V.mk 20o =

koB.v.h.γ2.75 .

g

V 20 , (ml) (13.2)

Trong ñó:

ko = 0,75 − 1 là hệ số văng lật − ko = 0,75 cho lưỡi phay hẹp ko = 1,0 cho lưỡi phay rộng;

m = B.v.h.γ

g − Khối lượng ñất văng lật;

B − bề rộng vệt rôto phay (m);

v − Vận tốc trung bình văng lật ñất (m/s);

γ − Khối lượng riêng của ñất (kG/m3);

g = 9,81 m/s2 − Gia tốc trọng trường;

v − Vận tốc cắt ñất (m/s);

Vo = V1 ± V2.

Trong ñó:

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):

N3 = f.G.V2

75 (ml) (13.3)

với: f − Hệ số cản di chuyển, f = 0,1 − 0,15;

212. Máy thi công chuyên dùng

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 ñó có kể ñến ma sát giữa cạnh ñáy vỏ che rôto với nền ñất phay.

e) Công suất cần thiết cho việc ñẩy rôto (giữ cho rôto luôn ổn ñịnh ở vị trí cắt ñất):

N4 = V2

V1 (N1 + N2), (ml) (13.4)

V1, V2, N1, N2 ñã trình bày ở trên.

Tổng công suất cần thiết cho bộ phay ñất là: NΣ = 1 η

(N1 + N2 + N3 + N4).

Với η = 0,9 − 0,92 là hiệu suất truyền ñộng.

13.3.2. Bề rộng của rôto bộ phay ñất

B = B' + (K' − 1) . ∆b

K' (13.5)

Trong ñó: B' − chiều rộng khoang thi công của ñường (m);

K' − số lượng vệt phay; ∆b − ñộ chờm giữa 2 vệt phay (m).

13.3.3. Số vòng quay rôto

n = 60.v1

πD (v/phút) (13.6)

Trong ñó: v1 − tốc ñộ vòng ñầu lưỡi cắt (m/s); D − ñường kính rôto (m).

13.3.4. Tốc ñộ dịch chuyển (thẳng) của bộ phay

V2 = S.n.z'.60 (m/h) (13.7)

Trong ñó: 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

Mx = 716,2 n

N p . η (kG.m) (13.8)

Trong ñó:

Np − công suất ñộng lực dẫn ñộng bộ phay (ml);

n − số vòng quay của rôto (v/ph);

η < 1 − hiệu suất bộ truyền…


Mômen xoắn ñể tính bền cho các chi tiết liên quan ñến dẫn ñộng cho rôto và kết cấu rôto phay phải tính theo giá trị mômen xoắn lớn nhất trên trục rôto có kể ñến hệ số ñộng:

Mtt = k.Mx (kG.m) (13.9)

k − 1,5 ÷ 2 − hệ số ñộng.

13.4. MÁY PHAY −−−− TRỘN LÀM ðƯỜNG CẢI TIẾN


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 ñất ñến cỡ hạt thích hợp, xả rải ñều chất kết dính là nhựa ñường hoặc xi măng; rồi trộn ñều với ñất ñã băm nhỏ, tạo ẩm theo quy ñịnh cho hỗn hợp san phẳng, lu lèn sơ bộ − sẽ tạo thành lớp mặt ñường cải tiến sau khi tiến hành ñủ lượt lu lèn cần thiết. Công nghệ này dùng cho các tuyến ñường ñịa phương, chịu tải nhẹ nhằm hạ giá thành xây dựng.

b) Phân loại:

− Theo ñặc ñiểm 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 ñộng: cơ học, thủy lực.

− Tổ hợp các dạng máy thường dùng:

Tùy thuộc dạng máy cơ sở, cách bố trí bộ công tácvà ñặc ñiểm máy kéo, chia thành 3 nhóm sau:

Hình 13.9. Sơ liên kết bộ công tác và

máy cơ sở

+ Nhóm I (hình 13.8 a): Bộ công tác treo rời trên khung ñầu kéo bánh xích.

+ Nhóm II (hình 13.8b và c): Bộ công tác dạng bán kéo theo, ñầu 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 ñộ làm việc (V).

a)

a)

b)

c) d)


− Khi làm việc các cơ cấu của máy ñòi hỏi hầu như toàn bộ công suất của ñộng cơ trong thời gian gia công ñất. Công suất riêng của bộ phay trộn nằm trong khoảng 350−460 ml/m2, ñó là tỷ số giữa công suất cần thiết trên diện tích mặt cắt ngang (hxB) của vệt ñất cần phay.

− Chiều sâu của lớp ñất ñược phay trộn: h ≤ 30cm;

Bề rộng của vệt phay trộn: B = 2,0 − 3,75 m.

− Tốc ñộ làm việc của máy: vmin = 60 − 100 m/giờ. 13.4.3. Kết cấu cơ bản của máy phay trộn ñất

− Máy thông dụng gồm có các bộ phận sau:

Khung cơ sở, bộ công tác, hệ thống ñịnh lượng và rải chất kết dính, hệ thống truyền lực, hệ thống ñiều khiển nâng hạ bộ công tác..., thiết bị ñầm lèn.

− Tổng thể của một tổ máy ñiển hình D.391A của Liên Xô (cũ) chế tạo trên máy cơ sở bánh lốp, bộ công tác 2 rôto phay, 2 trục trộn ñược thể hiện ở hình dưới ñây:

Hình 13.10. Sơ ñồ cấu tạo của máy D.391A

1. Buồng ñiều khiển; 2. Buồng ñộng cơ; 3. Téc chứa nhựa lỏng; 4. Trụ ñỡ bánh sau;

5. Bánh sau kiêm bánh ñầm 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 ñộng; 11. Dao phay mềm;

12. Dao phay cứng; 14. Bánh xe chủ ñộng.

Máy phay trộn D391 có tốc ñộ làm việc v = 0,265 − 2,7 km/h, tốc ñộ di chuyển vo = 2,7 − 49 km/h, công suất ñộng 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 ñó lắp ñặt ñộng 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 ñiều khiển cần thiết khác.

1

14 13 12 11

4

5


Hình 13.11. Máy phay trộn liên hợp, kiểu D391, (Nga)

1. Trục các ñăng dẫn ñộng; 2. Tay gạt; 3. ðộng 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.

4

1

3

2

14

5

15

16

13

12

11

10

9

8

6

7


− 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 ñất có thể cùng chiều hoặc ngược chiều nhau. Dẫn ñộng 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).

Hình 13.12. Bộ công tác của máy phay trộn ñất làm ñường 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 ñặt trên các gối ñỡ gá trên khung dầm có vỏ che 6,

khung treo 7, liên kết với hệ nâng hạ toàn bộ bộ công tác.

− Hệ thống ñịnh lượng và rải (phun) chất kết dính có ở tất cả các máy phay trộn. Khi phun tưới nhựa và nước (ñể làm ẩm ñất), dùng hệ ñịnh lượng tự ñộng có thiết bị kiểm tra lưu lượng và áp lực phun. Chất lỏng ñược cấp từ bồn chứa qua van, bơm, ống tưới.

− Thiết bị ñầm lèn: có 2 kiểu thường dùng là ñầm bàn rung ñộng hoặc 1 dãy các bánh lốp tác dụng lực tĩnh bố trí trên trục có vệt ñầm dài bằng bề rộng vệt hỗn hợp. Thiết bị ñầm lèn này chỉ có tác dụng ñầm lèn sơ bộ.

13.5. TÍNH TOÁN CƠ BẢN CÔNG SUẤT VÀ MÔMEN DẪN ðỘNG MÁY PHAY TRỘN

13.5.1. Công suất cần thiết ñể dẫn ñộng 4 rôto bộ máy phay trộn

N = N1 + N2 + N3 + N4 + N5 (m.l) (13.10)

Trong ñó:

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 ñể di chuyển máy;

N5 − Công suất cần thiết khắc phục ma sát hệ truyền ñộng.

− Cách tính toán công suất: N1 tính theo phương pháp tính máy phay ñất, N5 tính theo cơ học máy cho hệ truyền ñộng, N3 tính theo phương pháp tính máy trộn 2 trục (trình bày trong tài liệu [15]).

8

6

7

5

1 2

3 4


N2 lấy theo giá trị: N2= (0,2 − 0,3)N1, (ml)

Tính N4 theo công thức: N4 = Gm(f.cosα + sinα) v

750 , (ml) (13.11)

Trong ñó: Gm − là trọng lượng máy (N); f − hệ số cản di chuyển; α − góc dốc của ñường; v − (m/s) vận tốc di chuyển máy.

13.5.2. Các tính toán bền cho hệ thống truyền lực (dẫn ñộng) các rôto: Việc tính bền cho hệ thống truyền lực các rô to ñược tính theo giá trị mômen xoắn lớn nhất phát sinh trên các phần tử dẫn ñộng.

− Mômen xoắn lớn nhất trên trục rôto thứ nhất:

M1 = 716,2 . N1

n1 . k1 (kG.m) (13.12)

Trong ñó: n1 − số vòng quay trên trục rôto (v/ph);

k1 = 1,5 − 2,0 − hệ số ñộng.

Mômen xoắn cần thiết truyền ñến trục rôto phay thứ nhất.

Mt1 =

M1

η1 = 716,2 .

N1

η1 . n1 . k1 (kG.m) (13.13)

Với η1 − hiệu suất truyền ñộng của bộ rôto thứ nhất.

− Tương tự có mômen xoắn cần thiết dẫn ñộng cho rôto phay thứ 2:

Mt2 =

M2

η2 = 716,2 .

N2

η2 . n2 . k1 (kG.m) (13.14)

Trong ñó: n2 là số vòng quay của rôto phay thứ 2, (v/ph);

k2 = 1,2−1,3 hệ số ñộng áp dụng cho rôto phay thứ 2;

η2 < 1 hiệu suất truyền ñộng của rôto phay thứ 2.

− Mômen xoắn cần thiết dẫn ñộng cho bộ trộn vật liệu:

Mt3 =

M3

η3 = 716,2 .

N3

η3 . n3 . k3 (kG.m) (13.15)

Trong ñó: n3 − là số vòng quay của trục trộn, (v/ph);

k3 = 1,0 − 1,2 là hệ số ñộng khi tính trục trộn;

η3 < 1 − hiệu suất truyền ñộng của bộ trộn.

− Từ ñó, mômen xoắn lớn nhất trong xích truyền ñộng cho các rôto và bộ trộn (ñược tính cho hệ thống truyền ñộng sau ñộng cơ) là:

M = M1+ M2 + M3 = 716,2

N1 . k1

η1 . n1 +

N2k2

η2.n2 +

N3 . k3

η3 . n3 (kG.m)

(13.16)


13.6. MỘT SỐ VẤN ðỀ LIÊN QUAN ðẾN VIỆC VẬN DỤNG KHAI THÁC MÁY THI CÔNG NỀN ðƯỜNG GIA CỐ VÔI (dùng máy phay BOMAG 300 CN hoặc tương tự)

13.6.1. Tiêu chuẩn ngành 22 TCN 229−−−−95 quy ñịnh 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 ñất hoặc ñất gia cố vôi (nếu trộn ở nơi khác).

3.(3.8.1) Chiều dài tuyến thi công mỗi ñợt từ 50 ñến 150 m/ngày; với máy BOMAG 300 CV: tốc ñộ dây chuyền: 100−200 m/ngày.

4.(3.17). Quy trình lu lèn:

− Dùng lu (8-10)T: sơ bộ 2 lần/ñiểm rồi kiểm tra, bù vật liệu.

− Dùng lu nặng hoặc lu lốp: 6−10 l/ñiểm với v = 1,5 − 2,5 km/h.

− Lu nặng là phẳng: 2−3 l/ñiểm với v = 2 − 4 km/h.

Nếu bắt buộc phải lu ñến khi ñạt ñộ 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 ñộ và chống nứt: Giữ ẩm bằng cách phủ cát 5cm và tưới nước thường xuyên từ 7 ñến 20 ngày. Cấm xe ñi lại trên nền gia cố vôi trong 7 ngày kể từ khi thi công xong, nếu không cấm ñược 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 ñộng: 14.664 kG.

− ðặc ñiểm: + Tốc ñộ (làm việc) m/min: 0 − 55,5 m/ph.

+ Tốc ñộ di chuyển: 0 − 19, km/h.

− Tên hãng sản xuất ñộng cơ: DETROIT

Loại 6V−92T

Làm mát: Bằng nước

− Công suất làm việc: 300 ml

− Số vòng quay: 2100 vòng/ph


− Hệ thống dẫn ñộng thủylực

− Hệ thống phanh: + Công tác: Thủy lực

+ Dừng: Thủy lực

−Phương pháp lái thủy lực

− Rôto cào trộn ñất:

+ Chiều rộng: 2005 mm

+ ðường kính ñến ñỉnh răng: 1218 mm

+ Số răng cắt: 70

+ Chiều rộng cắt 356 mm

Máy phay ñất làm ñường gia cố vôi của hãng BOMAG (nhìn từ phía sau)

CHƯƠNG 14


MÁY VÀ THIẾT BỊ SỬA CHỮA MẶT ðƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA

14.1. GIỚI THIỆU CHUNG

14.1.1. Công tác sửa chữa mặt ñường bê tông nhựa (BTN)

Dưới tác ñộng của tải trọng và ảnh hưởng của môi trường, theo thời gian lớp mặt BTN của ñường ôtô sẽ bị hư hại, cần sửa chữa hoặc làm lớp áo ñường mới thay cho lớp áo ñường cũ. Chiều dày của lớp áo ñường này càng mỏng thì chu kỳ sửa chữa càng ngắn. Chiều dày của lớp áo ñường thường từ 5cm ñến 20cm, nhưng ở Việt Nam ña số chiều dày này chỉ từ 5 ñến 7 hoặc 10 cm. Khái niệm "sửa chữa" ở ñây khá rộng, tùy theo khả năng ñầu tư hay yêu cầu của nhà thiết kế phù hợp với từng tuyến ñường − cấp ñường và yêu cầu khai thác mà có các loại hình sửa chữa mặt ñường BTN như sau:

Bảng 14.1

TT Loại hình sửa chữa Phạm vi áp dụng

1 Thảm mỏng lớp BTNN mới, dày 3−5cm thay "vá láng" các mảng ñường bị hư hại.

Nâng cấp toàn bộ một ñoạn tuyến dài trên quốc lộ hoặc tỉnh lộ.

2 Bóc toàn bộ bề mặt lớp áo ñường (từ 3 ñến 20 cm) theo phương pháp bóc nguội sau ñó rải lớp BTNN mới.

3 Bóc và tái sinh toàn bộ lớp áo ñường ngay tại chỗ theo phương pháp bóc nóng.

Sửa chữa − nâng cấp các ñoạn tuyến qua các phố lớn và mặt cầu có rải BTNN ñể tránh nâng cao ñộ mặt ñường hoặc làm tăng tải trọng mặt cầu.

4

Bóc và tái sinh tại chỗ ngay trên mặt ñường (có bổ xung nhựa ñường) tạo thành lớp BTN tái sinh trên toàn bộ mặt ñường − theo phương pháp bóc nguội phay trộn.

Sửa chữa theo hình thức "tái sinh" tại chỗ cho các ñoạn tuyến chịu tải trọng thấp hoặc tuyến ít xe qua lại.

5

Bóc lấy lớp mặt ở các vùng hoặc ñoạn ngắn, ñưa vào máy cơ ñộng trên tuyến ñể tái chế thành BTNN rồi nải lại trên diện tích cần sửa.

Sửa chữa theo hình thức "tái sinh" vật liệu, áp dụng cho việc sửa chữa cục bộ với khối lượng không lớn.

6 Bóc bỏ lớp mặt các vùng bị hư hại, rải loại bằng BTN nguội hoặc BTNN

Sửa chữa theo hình thức "vá láng ổ gà".

14.1.2. Máy và thiết bị phục vụ công tác sửa chữa mặt ñường BTN

Ứng với mỗi loại hình sửa chữa mặt ñường 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 ñược mô tả theo bảng dưới ñây.

Bảng 14.2

Loại hình sửa chữa

Thiết bị chính Thiết bị phụ trợ Nguyên công chính

1 Trạm sản xuất BTNN + Ôtô ben + Xe lu bánh Như dây chuyền trải


Máy rải lốp, lu bánh thép thảm BTNN hoàn chỉnh

2

Máy bóc BTN theo phương pháp bóc nguội + (Trạm BTNN + máy rải)

Ôtô ben chở phế thải ôtô ben + xe lu các loại

Gồm 3 nguyên công: bóc nguội + rải mới + lu lèn.

3 Máy bóc BTN theo phương pháp bóc nóng

Ôtô chở nhựa nóng, phụ gia + xe lu các loại

Gồm 2 nguyên công: bóc nóng rải luôn + lu lèn.

4 Máy tái sinh mặt ñường (trộn tại chỗ)

Ôtô chở nhựa nóng + xe lu các loại

2 nguyên công: bóc nguội phay trộn + lu lèn

5 Máy tái sinh BTN bằng cách ñốt nóng + trộn

− Xe cải tiến, xe tải nhỏ

− Xe lu các loại

2 nguyên công, tái sinh nóng + lu lèn

6 Máy cắt, ñào bằng tay Xe cấp BTNN hoặc

BTN nguội + ñầm loại nhỏ

Bán thủ công

Dưới ñây chúng ta ñề cập ñến 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 ñường bê tông nhựa)

− Máy tái sinh nóng BTN (máy tái sinh BTN dùng nhiệt)

Loại hình sửa chữa số 1 ñược 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 ñường BTN bằng máy bóc nguội BTN

1. Công nghệ sửa chữa mặt ñường 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 ñoạn xử lý số BTN bóc ra ở mặt ñường tùy theo khả năng xử lý (tái chế) của mỗi ñơn vị thi công. ðiều này ñược mô tả như sau:

a)

Phay

cắt 1

Xe

vận chuyển

Trạm tái

sinh

BTN

Xe

vận chuyển

Rải BTNN

2

Lu lèn

hoàn

thiện 3

Vật liệu bổ sung

Phay

cắt 1

Xe

vận chuyển

Trạm s.xuất BTNN

Xe

vận chuyển

Rải BTNN

2

Lu lèn

hoàn

thiện 3

Bãi thải

Vật liệu mới toàn bộ


b)

Hình 14.1. Sơ ñồ công nghệ sửa chữa mặt ñường 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 ñường cần sửa chữa

Hiện tại ở Việt Nam ñang thực hiện theo sơ ñồ công nghệ b) vì khối lượng công việc còn ít và chưa có trạm tái sinh BTN.

2. Ưu nhược ñiểm của công nghệ sửa chữa mặt ñường BTN bằng máy bóc nguội.

− Không tôn cao mặt ñường nên không ảnh hưởng ñến cảnh quan ñô thị hoặc làm tăng tải trọng mặt cầu có rải BTN.

− Sau khi rải thảm lớp mới thì chất lượng mặt ñường tốt như làm mới.

− Tận dụng ñược vật liệu cũ ñể tái sinh thành BTNN.

− Có thể bóc phá ñược 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 ñiểm:

− Có tiếng ồn khi thi công.

− Chi phí cho việc thay thế các dao cắt khá lớn. 14.2.2. Máy bóc nguội mặt ñường BTN

14.2.2.1. Phân loại

Có thể phân loại máy bóc nguội mặt ñường BTN như sau:

− Theo công suất máy: cỡ nhỏ dưới 100 kW

cỡ vừa từ 104 kW ñến 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.


14.2.2.2. Bộ công tác chính:

1. Bộ phận quan trọng nhất của máy là trống phay cắt (rôto phay). Trống này ñược dẫn ñộng bằng môtơ thủy lực và trên thân trống có gắn một số lượng lớn các mũi cắt phá (dao phay) ñược chế tạo từ thép hợp kim ñặc biệt. Khi máy ở vị trí làm việc, trống phay sẽ quay và từ từ hạ xuống tới ñộ 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 ñược hất chuyển vào băng tải (ñặt dọc máy) và rót vào thùng xe ôtô ben (di chuyển cùng tốc ñộ với máy bóc nguội).

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 ñầu trống phay. Thân dao phay 4 ñược cài vào ụ 5 và ñược giữ chặt bằng chốt nêm, tiện cho quá trình

thay thế dao phay. Tùy theo ñộ lớn của trống phay mà số dao phay cần có từ 40 ñến 200 chiếc. Khi máy bóc nguội làm việc liên tục 16 ñến 24 giờ (tùy ñiều kiện làm việc) thì phải thay mới toàn bộ dao phay.

Thông số cơ bản của trống phay là:

− ðường kính trống phay (tính ñến ñỉnh 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 ñộng 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 ñể tăng khả năng vận chuyển. Khung băng có kết cấu hình hộp và có dạng gãy khúc (cứng hoặc liên kết bản lề ñiều chỉnh góc gãy khúc bằng xi lanh thủy lực). Băng tải ñược treo bởi hệ xi lanh − cáp thép và có thể nâng lên hạ xuống, quay phải − trái trong phạm vi ≤ 20o.

1 2

4

6

7

5


14.2.3. Tổ chức thi công máy bóc nguội mặt ñường BTN

1. Phân luồng thi công và hướng thi công

ðể tránh ùn tắc giao thông, cần chia số vệt phay trên mặt ñường và ñộ dài mỗi vệt thích hợp với chiều dài tuyến sửa chữa (phố chính hoặc mặt cầu) sao cho luôn có một làn ñường 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 ñộ và theo hướng máy ở trạng thái lùi hoặc tiến của xe theo hình 14.3 dưới ñây:

Hình 14.3.

a) Máy tiến theo chiều thuận (ôtô ñi trước);

Hình 14.3b.

b) Máy tiến theo chiều nghịch (ôtô ñi sau)

2. Vệt cắt cưa trống phay

a) Mặt cắt 1

vệt

B B B B B B

1 2 3 4 5

× × × ×

b) Các vệt nối tiếp nhau

v

v v

h

v v

h

h

h


3. Tốc ñộ cắt v

Tốc ñộ 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 ñộ 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

ðến nay trên thế giới có một số hãng chế tạo máy bóc nguội mặt ñường BTN, như:

WRITGEN (ðức), KOMATSU (Nhật) DRESSER (Mỹ)... với các loại máy có công suất từ dưới 20kW ñến 595 kW và bộ di chuyển là bánh lốp hoặc bánh xích. Dưới ñây là cấu tạo

chung của máy bóc nguội cỡ vừa di chuyển bánh lốp SP780 do hãng DRESSER chế tạo:

c) Mặt cắt ngang vệt cắt.


Hình 14.4. Cấu tạo chung của máy bóc nguội mặt ñường BTN-SP 780.

1. Buồng ñộng lực; 2. Cabin ñiều khiển; 3. Khung treo bộ công tác; 4. Xilanh nâng hạ trống phay; 5. Xi lanh

treo ñuôi băng tải; 6. ðuôi băng tải; 7. Xi lanh nâng hạ thân băng tải; 8. Xilanh ñầu băng tải; 9. Thân băng tải; 10.

ðầu băng tải; 11. Môtơ thủy lực dẫn ñộng băng tải; 12. Bánh lái; 13. Trụ khung chính; 14. Khung hộp trống

phay; 15. Trống phay; 16. Bộ truyền thủy lực dẫn ñộng trống phay; 17. Xi lanh giữ trên trống phay; 18. Xi lanh giữ

dưới trống phay; 19. Bánh xe chủ ñộng.

14.2.5. Tính năng kỹ thuật một số máy bóc nguội

Bảng 14.2

Hãng và

nước sản

xuất

Kiểu loại Chiều ngang làm

việc (mm)

Chiều sâu làm

việc 1 (mm)

Công

suất

(kW)

Trọng

lượng (T)

(1) (2) (3) (4) (5) (6)

WRITGEN

(ðức) 300C 300 0 − 40 17,7 2

1 2 3

19 18 17 16 15

14 13 12

8 9

10 11

31455

4

17493

17722


(1) (2) (3) (4) (5) (6)

WRITGEN

(ðức)

W500

500C14

500DC

1000C

1000DC

1300DC

1500DC

1900DC

2000DC

2100DCL

2100DC

2600VC

4200C

500

500

500

1000

1000

1320

1500

1905

2010

2100

2000

2600,3800,4200

2600−4200

0 − 160

0 − 100

0 − 280

0 − 100

0 − 280

0 − 300

0 − 300

0 − 300

0 − 300

0 − 250

0 − 300

0 − 150

0 − 150

79

51

72

104

210

243

243

297

297

403

448

595

590

6,9

6,7

10,5

13,9

19,7

24,4

24,6

25,3

25,3

32,3

39,5

42 ÷ 45

50,8

DRESSER

(Mỹ) SP−780 2432 0 − 300 269 24,3

KOMATSU

(Nhật)

GC 50

GC 380 − F

300

2000

100

150

27,2

279

2,65

26,88 Với một máy bóc nguội mặt ñường BTN, ta còn phải biết các thông số kỹ thuật khác có

liên quan ñến quá trình khai thác, vận chuyển và phục vụ kỹ thuật. Ví dụ máy SP 780:

− ðộng cơ: Diezel 6V 92 TA − 6 xi lanh. 269 kW

− Truyền ñộng: Thủy lực, tự ñộng − Tốc ñộ (km/h): 5 cấp tốc ñộ 0 − 4,7; 0 − 8,4; 0 − 14; 0 − 24; 0 − 39 − Bộ công tác: ðường 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 ðƯỜNG BTN BẰNG DÀN THIẾT BỊ DÙNG NHIỆT (MÁY BÓC NÓNG)

14.3.1. Giới thiệu chung 14.3.1.1. ðặc ñiểm của công nghệ sửa chữa mặt ñường BTN bằng máy bóc nóng

ðây là công nghệ hiện ñại, ñược áp dụng ở nhiều nước, nó có ưu ñiểm là:

− Tận dụng ñược nguyên liệu cũ từ lớp bê tông nhựa bóc ra.


− Không tôn cao thêm mặt ñường và ít ảnh hưởng ñến nền ñường.

− Tái sinh ngay tại chỗ lượng BTN bóc ra, tạo thành BTNN sau khi bổ sung thêm nhựa lỏng và phụ gia, do ñó tận dụng ñược 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.

− ðòi hỏi tổ chức thi công ñồng bộ và chặt chẽ. 14.3.1.2. Giới thiệu máy bóc nóng mặt ñường BTN

Máy bóc nóng là thiết bị chính trong dây chuyền tái sinh mặt ñường BTN. Người ta ñốt dầu D.O hoặc khí gaz từ các bép ñốt gắn trên bộ chụp − ñốt nóng có ñáy hình chữ nhật, ñể

truyền nhiệt xuống mặt ñường. Chính loại nhiên liệu ñốt sẽ quyết ñịnh sơ ñồ hệ thống ñốt và cấu tạo cụ thể của hệ thống này. Ngày nay ña số các máy bóc nóng hiện ñại ñều dùng khí gaz vì nó có các ưu ñiểm:

− Dễ bổ sung nguồn nhiên liệu

− Không làm cháy bẩn bề mặt ñường

− Khói thải ra sạch hơn khi ñốt dầu DO.

Quá trình làm việc của máy bóc nóng thể hiện qua sơ ñồ trên hình 14.5.

Hình 14.5. Sơ ñồ làm việc của máy bóc nóng

1. ðầu ñốt tạo ngọn lửa; 2. Chụp sấy nóng mặt ñường; 3. Tang trống cắt xới lớp mặt ñường;

4. Máng dẫn chuyển bê tông rời; 5. Thùng trộn; 6. Ống dẫn và vòi phun nhựa ñường và phụ gia; 7. Bơm tưới

nhựa; 8. Thùng chứa nhựa ñường 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 ñã chạy thử ñể kiểm tra sẽ tiến vào phần ñường cần sửa.

1 2 3

4 5 10

8

7

9


Các chụp ñốt (2) sẽ ñược hạ úp xuống mặt ñường. ðầu ñốt (1) sẽ ñược ñiều chỉnh sao cho lượng nhiên liệu ñốt là phù hợp. Nhiệt lượng sinh ra khi ñốt cháy nhiên liệu ñược thổi xuống mặt ñường hư hỏng ñể gia nhiệt. Thời gian ñốt phải ñủ ñể làm thay ñổi ñược tính chất cơ lý của bê tông nhựa, có nghĩa là vận tốc di chuyển của máy phải bảo ñảm sao cho lớp bê tông nhựa (dưới chụp) khi chụp qua khỏi phải có ñộ cứng và ñộ liên kết thành phần giảm ñi như yêu cầu ñề ra.

Tang trống cắt xới (3) có nhiệm vụ xới lớp bê tông nhựa ñã ñược gia nhiệt làm lớp này tơi ra thành những phần tử nhỏ. Theo máng dẫn hướng (4), các mảng bê tông nhựa này ñi vào thùng trộn tái sinh (5) và ñược trộn lại. Nhựa nóng và phụ gia từ thùng chứa (8) sẽ ñược bơm (7) cấp vào thùng trộn, bổ sung thành phần cho hỗn hợp bê tông tái sinh ñúng tỷ lệ yêu cầu. Nếu cần bổ sung tỷ lệ cát, ñá thì cấp theo máng dẫn cốt liệu bù (10). Sau khi ra khỏi thùng trộn, hỗn hợp bê tông nhựa tái sinh sẽ ñược chuyển ñến máng chứa ñể rải lại xuống phần mặt ñường ñã bóc. Các công ñoạn lu lèn lớp mặt ñường 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 ñường bê tông nhựa.

Thông số

Kiểu loại

Năng suất (m2/h)

Chiều rộng vệt bóc (m)

Chiều sâu bóc

(m)

Số lượng chụp ñốt

Dạng nhiên

liệu ñốt

Lượng gaz dự trữ (l)

Công suất

ñộng cơ (kW)

Tốc ñộ máy khi làm việc

(m/f)

Khối lượng máy (kg)

P.1000 668−1254 3,05 2 gaz 3442 − 7,3 16400

MOD 1033 836−1274 3,05−3,66 2 Propan 6884 103 3,6−7,5 24500 Gutler (ðức)

MOD 1033M 670 3,66 2 Pentan − − 3,7 29500

Vogele (ðức)

Super 1700−ARF

1200 2,5−4 4 Propan 5000 51,5 5,7 20250

Repaver 3 4 Propan 5000 167 0−3 38000

Remixer 300/600

3−6 0−0,04 gaz 4,1 3700− 4600

Remixer 1000

1 0−0,06 gaz 49 7700

Remixer 2500

1500 1,5−2,5 0−0,06 gaz 104 16100

Wirtgen

(ðức)

Remixer 4500

2500 3−4,5 0−0,06 gaz 182 48800

NPF−400 1200 2,5−4,5 0-0,05 gaz 90 1−5 19500 Niigata Nhật NRM−400 1800 2,5−4,5 0−0,05 gaz 106 1−5 21000

14.3.2. Quá trình ñốt nóng mặt ñường bê tông nhựa

Việc bóc ñược lớp bê tông nhựa hư hỏng là nhờ có sự ñốt nóng làm thay ñổi tính chất cơ lý của nó. Nhiệt lượng sinh ra do ñốt nhiên liệu sẽ ñược truyền vào khối bê tông nhựa làm khối này nóng lên tới nhiệt ñộ yêu cầu. Do vậy quá trình ñốt nóng này chính là một quá trình


truyền nhiệt. Theo lí thuyết truyền nhiệt thì mọi quá trình truyền nhiệt ñều là quá trình không thuận nghịch. Chúng chỉ xảy ra khi có ñộ chênh về nhiệt ñộ.

Nhiệt năng ñược truyền từ chỗ này sang chỗ khác hoặc từ vật này sang vật khác bằng nhiều phương thức khác nhau như:

- Dẫn nhiệt.

- Trao ñổi nhiệt.

- Trao ñổi nhiệt bức xạ.

Trong thực tế các phương thức truyền nhiệt cơ bản này thường xảy ra ñồng thời và ảnh hưởng qua lại lẫn nhau. Tuy nhiên, trong từng trường hợp cụ thể, vấn ñề ñặt ra là phải xác ñịnh ñược phương thức truyền nhiệt nào là chủ yếu trong quá trình truyền nhiệt. ðây là việc làm rất cần thiết vì dựa vào ñó, sẽ xác ñịnh ñược việc áp dụng lý thuyết truyền nhiệt nào cho phù hợp, tạo cơ sở cho việc tìm hiểu sâu hơn, ñồng thời chỉ ra ñược các quy luật truyền nhiệt một cách tương ñối chính xác. Việc xác ñịnh này dựa trên các giả thuyết cũng như cơ sở lý luận ñược xây dựng khi nghiên cứu chuyên sâu về quá trình truyền nhiệt này.

14.4. MÁY TÁI SINH MẶT ðƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA

Giới thiệu chung: Máy tái sinh mặt ñường BTN là cỗ máy có chức năng tạo ra lớp mặt

ñường mới (ngay trên mặt ñường) từ chính cốt liệu của lớp mặt ñường cũ bị hư hại nhờ có các

công ñoạn: phay bóc nguội, trộn các cục nhỏ BTN vừa phay ra với nhựa ñường nóng ñược

cấp từ xe bồn giữ nhiệt ñi kèm theo, ñầm lèn sơ bộ, gạt phẳng. Các công ñoạn trên ñược mô tả

qua sơ ñồ dưới ñây.

Hình 14.6. Sơ ñồ nguyên lý thiết bị tái sinh mặt ñường

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 ñầm 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 ñược phay cắt. Vì vậy, ñể ñảm bảo ñộ chặt và

ñộ cứng của mặt ñường, cần phải lu lèn ngay sau ñó. Việc cấp nhựa nóng ñược bơm từ xe bồn

ñi phía trước máy, tạo thành dây chuyền các máy ñể tái sinh mặt ñường theo hình 14.9.

8 7 6 5 4

1 2 3

h

h


Hình 14.7. Dây chuyền các máy tái sinh mặt ñường

1. Xe bồn, chứa nhựa nóng; 2. Máy tái sinh mặt ñường;

3. Xe lu bánh thép; 4. Ống cấp nhựa; 5. Thanh liên kết với máy. Công nghệ sửa chữa mặt ñường BTN dùng máy tái sinh như trên chỉ phù hợp cho các

cung ñường khổ hẹp, chịu tải trọng nhỏ.

14.5. MÁY TÁI SINH BÊ TÔNG NHỰA DÙNG NHIỆT


Như nội dung mục 14.1 ñã trình bày, các máy tái sinh tại chỗ lượng BTN bóc ra bằng phương pháp cơ học bán thủ công − ñược áp dụng cho việc sửa chữa nhỏ mặt ñường BTN. Các máy này có nhiệm vụ dùng ngọn lửa ñể 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 ñược "ném" vào trong thùng quay. Ngọn lửa ñược tạo ra từ 2 bép ñốt có thể xoay theo phương bất kỳ nhờ giá của bép ñốt tựa trên một khớp cầu; ñộ lớn của ngọn lửa có thể ñiều chỉnh nhờ van tay theo thời gian ñốt. Nhờ ñó mà BTN không bị cháy. Tùy theo lượng BTN trong thùng mà thời gian hoàn thành một "mẻ trộn" từ 20 phút ñến 30 phút và nhiệt ñộ sản phẩm sẽ ñạt 130o ñến 160oC, ñó quay nghiêng thùng xả BTNN ra ngoài theo máng dẫn. Máy có thể ñặt trên ôtô tải nhẹ hoặc khung bánh lốp các máy này phù hợp cho công việc của các công ty quản lý − sửa chữa ñường ôtô. Việt Nam ñã nhập 04 máy loại 1000 kg/mẻ của hãng ASTEN COOK (Hàn Quốc) vào ñầu năm 2004. Trước ñó các tác giả của công trình [16] ñã 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

3 2

5 4 1


Hình 14.8.

Cấu tạo chung của máy tái sinh BTN

1. Thùng quay trộn; 2. Nắp trên; 3. Khung máy; 4. Tủ ñiện; 5. Bảng ñiều khiển; 6. Vỏ máy; 7. Ống dẫn khí gaz;

8. Máng xả hỗn hợp;

9. Van ñiều chỉnh ngọn lửa;

10. ðầu ñốt.

b) Sơ ñồ cấu tạo một số cụm máy máy tái sinh BTN

Hình 14.11. Sơ ñồ hệ thống

thùng quay

1. Vỏ thùng quay;

2. Vành lăn ñỡ thùng;

3. Bộ truyền xích;

4. Trục ñỡ thùng;

5. Gối ñỡ trục;

6. Mô tơ thủy lực;

7. Con lăn ñỡ vành thùng quay.

5

6 7

8

1

1 2 3

4

5

6 7


Hình 14.12. Sơ ñồ 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 ñầu ñốt; 8. ðầu ñốt; 9. Tay ñòn nghiêng thùng;

10. Gối ñỡ 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 ñược thể hiện trên hình 14.11.

Trong hệ thống này, cặp xi lanh thuỷ lực 12 ñược bố trí ở hai bên thùng quay, mô tơ thuỷ lực quay thùng 13 ñược gá trên giá ñỡ phía sau thùng quay.

5

4

3

2

1

6 7

9

10

11

12

13

14


Hình 14.13. Sơ ñồ hệ thống thủy lực máy tái sinh BTN. 1. Lọc dầu ở ñường hút; 2. ðộng cơ xăng; 3. Bơm thủy lực kép; 4. Van một chiều; 5. Van tiết lưu;

6. ðồng hồ áp lực dầu; 7. Van khóa; 8. Van phân phối ñiều khiển xi lanh; 9. Van phân phối ñiều khiển quay thùng; 10. Van an toàn; 11. Van tiếp lưu ñiều chỉnh ñược; 12. Xi lanh nghiêng thùng; 13. Môtơ thủy lực quay thùng; 14. Lọc dầu ñường hồi; 15. Thùng dầu thủy lực; 16. Van thông khí thùng dầu; 17.

Thước ño mức dầu thủy lực.

12

11

10

8

6

14

16

4

5

3

15 2

1

17

9


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

nhựa ñến công trường.

2. Chuẩn bị vật liệu (các mảng

bêtông nhựa).

3. Chuyển vật liệu vào thùng quay

của máy.

4. ðốt nóng ñể tái sinh bêtông nhựa

nguội thành BTNN.

5. Xả hỗn hợp BTNN ñã tái sinh

(140o - 160oC).

6. Chuyển BTNN ñến nơi cần rải

san gạt phẳng.

7. Lu lèn chặt.

8. Hoàn thiện bề mặt và mép vệt

rải.

Chở hoặc kéo bằng xe tải nhẹ

ðào bóc ra từ mặt ñường bêtông

nhựa bị hỏng.

Quay ngửa thùng 54o

Hai bép ñốt dùng khí ga (trên máy

Asten cook).

Quay nghiêng (sấp) thùng 35o.

Xe cải tiến, bàn trang, xẻng.

Lu nhỏ (4 tấn), lu mini (1 tấn), ñầm

bàn.

ðầm tay, xẻng, chổi quét.


PHẦN THỨ BA

MÁY THI CÔNG ðƯỜNG SẮT

CHƯƠNG 15

TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC THI CÔNG CƠ GIỚI ðƯỜNG SẮT VIỆT NAM

15.1. HỆ THỐNG ðƯỜNG SẮT VIỆT NAM VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN

15.1.1. Lịch sử phát triển của ñường sắt Việt Nam

Năm 1858 thực dân Pháp tiến hành xâm lược Việt Nam, ñến năm 1884 toàn bộ nước ta ñã nằm dưới ách thống trị của Pháp. ðể phục vụ cho chiến lược "khai hóa thuộc ñịa", người Pháp tiến hành xây dựng ñường sắt ñể chuyên chở tài nguyên của Việt Nam qua các cảng biển về Pháp.

Nước Pháp là một trong những nước khai thác ñường sắt sớm nhất thế giới, nên chỉ sau 10 năm khi ñã tạm thời bình ñịnh Việt Nam, những thanh ray ñầu tiên ñã ñược ñặt trên tuyến Sài Gòn − Mỹ Tho dài 70 km, sau ñó là các tuyến Hà Nội − ðồng ðăng, Hà Nội − Lào Cai, Hà Nội − Vinh và dần dần kéo suốt vào miền Nam, cho ñến năm 1936 thì ñường sắt xuyên Việt ñược khánh thành.

ðường sắt Việt Nam ñã có trên 100 năm lịch sử nhưng vì nhiều nguyên nhân mà trình ñộ phát triển của ngành ñường sắt nước ta lạc hậu hơn nhiều so với ñường sắt các nước trong khu vực và trên thế giới. Một trong các nguyên nhân cần kể ñến là mức ñộ cơ giới hóa công tác xây dựng, duy tu, bảo dưỡng ñường sắt của nước ta còn rất thấp.

Do hậu quả của cuộc kháng chiến chống Pháp, ngành ñường sắt nước ta phải ngừng hoạt ñộng gần 10 năm.

Sau cuộc kháng chiến chống Pháp và chống Mỹ thắng lợi, chúng ta ñã khôi phục lại các tuyến ñường sắt ñã có và ñồng thời xây dựng thêm các tuyến ñường mới.

ðường sắt nước ta hiện nay ñang tồn tại hai loại khổ là 1435mm và 1000mm; việc tồn tại hai loại khổ ñường làm cho chúng ta gặp nhiều khó khăn trong công tác quản lý và khai thác, song ñó cũng là bước quá ñộ ñể ñáp ứng dần cho sự phát triển nền kinh tế của nước ta trong tương lai.

15.1.2. Một số ñặc ñiểm của hệ thống ñường sắt Việt Nam

ðường sắt là phương tiện vận tải có năng lực chuyên chở rất lớn, mỗi chuyến tàu hàng ngàn tấn ñến vài ngàn tấn. Các nước có ñường sắt tiên tiến thì trọng lượng ñoàn tàu còn lớn gấp bội, lớn hơn hàng trăm, hàng ngàn lần trọng tải của ôtô. Mỗi ngày ñêm có thể chạy vài


chục ñôi tàu trên ñường ñơn, tốc ñộ nhanh (có thể lên tới vài trăm km một giờ). ðường sắt có thể vận chuyển quanh năm suốt tháng, suốt ngày ñêm, ñường sắt gần như chuyên chở ñược tất cả các loại hàng hóa. An toàn, chính xác và thường xuyên là ñặc ñiểm nổi bật của ñường sắt.

Với những ñặc ñiểm nổi bật trên thì việc vận chuyển bằng ñường sắt là một trong những ngành vận tải hết sức quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, nó giữ vai trò chủ ñạo trong mạng lưới vận tải của nhiều quốc gia. Vận tải hàng hóa bằng ñường sắt phục vụ sản xuất kinh doanh của hầu hết các ngành kinh tế quốc dân và ñịnh mức chi phí ñã ñi vào ñại bộ phận các sản phẩm trong nền kinh tế.

Việc chuyển từ cơ chế tập trung bao cấp sang cơ chế thị trường có ñịnh hướng xã hội chủ nghĩa ñã mở ra hướng phát triển cho các ngành kinh tế ở nước ta, trong ñó có ngành ñường sắt.

Hiện nay, ngành ñường sắt nước ta có một số ñặc ñiểm chính sau:

− Có 6 tuyến ñường với tổng chiều dài 2.561 km trong ñó 2.115 km khổ ñường 1.000 mm, 166 km khổ 1.435 và 223 km ñường 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 ñó có 164 chiếc cầu hạn chế tốc ñộ chiếm khoảng 30% tổng chiều dài các cầu. Có 39 hầm với tổng chiều dài 10760m.

− Cấu tạo ñường sắt không ñồng ñều, nhiều ñoạn thiếu ñá balát, tà vẹt và vẫn còn khoảng 40% loại ray 27−30 kg/m.

− Tín hiệu tự ñộng quanh khu ñầu mối Hà Nội, bán tự ñộng trên một số tuyến và một số ñoạn như: Hà Nội − Hải Phòng, Hà Nội − Vinh, thành phố Hồ Chí Minh − Nha Trang... còn lại trên 70% vẫn dùng thẻ ñường. Có thể nói tín hiệu quá lạc hậu ñã làm ảnh hưởng ñến tốc ñộ chạy tầu và năng lực của cả tuyến.

− Về thông tin không ñạt yêu cầu.

− Hiện tại, ngành ñường sắt có khoảng 510 ñầu máy các loại, trong ñó có khoảng 2/3 ñang trong ñiều kiện hoạt ñộng còn 1/3 ñang chờ sửa chữa, thanh lý. Các ñầu máy có công suất từ 1000 mã lực trở lên còn rất thiếu, ñồng thời các ñầu 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 ðộ, Việt Nam... chế tạo. Từ năm 2000, chúng ta ñã bắt ñầu chế tạo ñược toa xe hai tầng, toa xe có vỏ compozit... - có khoảng 4980 toa xe hàng các loại.

− Các cơ sở sửa chữa ñầu máy toa xe có năng lực khá như Nhà máy xe lửa Gia Lâm có thể ñại 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 ñường khác khổ (1000 và 1435) ñã gây nhiều cản trở cho công tác khai thác.

− Tuy ngành ñường sắt ñã 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.


− Hiện nay do nguồn tài chính còn eo hẹp nên việc hiện ñại hóa ngành ñường sắt ñể có ñủ sức cạnh tranh với các phương tiện vận tải khác vẫn còn rất khó khăn.

15.1.3. Phương hướng phát triển của ngành ñường sắt Việt Nam ðại hội ðảng toàn quốc lần thứ 8 ñã ñề ra mục tiêu ñến năm 2020 là: "Tiếp tục nắm vững

2 nhiệm vụ chiến lược xây dựng chủ nghĩa xã hội và bảo vệ tổ quốc, ñẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện ñại hóa ñất nước".

ðể thực hiện ñược các mục tiêu trên thì cần phải tăng cường việc xây dựng và phát triển cơ sở hạ tầng giao thông vận tải, trong ñó ñặc biệt phải kể ñến vận tải ñường sắt, nó cần ñược củng cố và nâng cấp mạng ñường sắt hiện có.

15.1.3.1. Về mạng lưới cơ sở hạ tầng ñường sắt

Mạng lưới ñường sắt không thể sắp ñặt tùy ý của ngành ñường sắt mà phải nằm trong chiến lược chung của nền kinh tế, xã hội, quốc phòng của ñất nước, nhằm mục ñích ñưa nền kinh tế Việt Nam ngày càng phát triển ñể trở thành nước công nghiệp hóa, hiện ñại hóa.

Muốn vậy mạng lưới ñường sắt và cơ sở hạ tầng của nó phải ñảm bảo các yêu cầu sau:

− Thỏa mãn tối ña nhu cầu vận chuyển của nền kinh tế và xã hội với tốc ñộ phát triển nhanh.

− Trong một thời gian ngắn nhất có thể ñuổi kịp trình ñộ của ñường 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 ñoạn:

* Giai ñoạn những năm 2000:

ðây là thời kỳ cơ bản mang tính chất quyết ñịnh ñối với ngành ñường 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 ñoạn 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 ñường sắt và cơ sở hạ tầng hiện có như sau:

+ Thống nhất khổ ñường sắt 1000mm, muốn vậy phải giải quyết:

+ Bóc 280,2 km ñường lồng ở các ñoạn: Yên Viên, Lưu Xá, Gia Lâm, ðồng ðăng và Khúc rồng − Lưu Xá chỉ ñể ñường 1000mm.

− Chuyển 195,6 km ñường 1435 thành 1000 ở các ñoạn Kép − Hạ Long, Kép − Khúc Rồng.

− Củng cố và nâng cấp ñường sắt hiện có, ñặt 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 − ðồng ðăng.


+ Xây dựng mới một số tuyến như:

− ðường ñôi Sài Gòn − Vũng Tàu dài 112 km.

− ðường vào mỏ sắt Quy Sa − Bảo Hà.

− ðường vào nhà máy xi măng: Bút Sơn, Thanh Hóa, Hoàng Mai...

+ Xây dựng ñường sắt nội ñô bằng sức kéo ñiện.

− Ở Hà Nội chạy trên cầu cạn với 3 trục chính là: Giáp Bát − Gia Lâm 10 km, Hà Nội − Hà ðông 13,2 km, Hà Nội − Phú Diễn 11,2 km.

− Ở Sài Gòn có thể chạy trên cầu cạn hoặc ñường 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 ñường ñôi tuyến Hà Nội − Thanh Hóa − Vinh dài 320 km.


ðây là thời kỳ tạo ñà ñưa những bước nhảy vọt của ñường sắt Việt Nam nhằm theo kịp trình ñộ tiên tiến của các nước trong khu vực. Với các mục tiêu là hiện ñại hóa các tuyến ưu tiên bằng việc xây dựng ñường ñôi và cao tốc, kết hợp với việc xây dựng mới một số tuyến ñường ở phía Nam như:

− Trên tuyến Hà Nội − Sài Gòn sẽ tiến hành:

+ Xây dựng ñường ñôi Sài Gòn − Nha Trang dài 411 km.

+ Làm mới một số ñoạn hầm qua ñèo Hải Vân, Khenet xà Ghềnh.

+ Mở rộng và cải tạo các ga ñầu mối ở Hà Nội và Sài Gòn và các cụm ga ðà Nẵng, Nha Trang, Vinh.

− Trên các tuyến ñường Lào Cai − Cái Lân sẽ:

+ Làm ñường ñôi (ñường thứ 2) Lào Cai − Yên Viên.

+ Làm mới ñoạn Yên Viên − Phả Lại dài 42 km.

− Cải tạo tuyến Hà Nội − ðà Nẵng, ñoạn Kép ñi ðồng Mỏ dài 46 km.

− Và một số tuyến như:

+ Sài Gòn − Nông Pênh dài 260 km theo hướng Tây Ninh ñoạn Việt Nam dài 110 km (thuộc mạng ñường sắt Liên Á).

+ Tháp Chàm − ðà Lạt bằng ñường răng cưa phục vụ cho du lịch và khai khoáng quặng nhôm.

+ ðường vào khu công nghiệp hóa dầu Văn Phong dài 30 km.

+ Mở rộng ñường sắt nội ñô Hà Nội, Sài Gòn bằng cách kéo dài các tuyến cũ và xây thêm các tuyến mới ñến các vùng ñông dân cư và khu thương mại, sân bay Nội Bài và Tân Sơn Nhất.



ðây là thời kỳ ñưa ngành ñường sắt phát triển thêm một bước bằng cách xây dựng mới hiện ñại như:

+ Xây dựng ñường cao tốc Hà Nội − Sài Gòn dài 1650 km theo hướng tuyến như hiện nay có cả tuyến cục bộ ñi xuyên núi.

+ Xây dựng ñường sắt Tây Nguyên, nối với ñường sắt quốc gia tại ðông Hà qua Tây Nguyên ñến Tây Ninh về Sài Gòn dài 800 km.

+ Xây dựng ñường sắt Sài Gòn − Cần Thơ dài 170 km.

+ Xây dựng ñường sắt nội ñô ở 3 ñô thị lớn như Hải Phòng, ðà Nẵng, Vũng Tàu.

15.1.3.2. Về phương tiện vận tải:

Với mạng lưới ñường sắt ñược cải thiện và nâng cấp, cũng như xây dựng mới qua các thời kỳ ñể tạo nên một mạng lưới hoàn chỉnh, hợp lý ở các khu vực và vùng.


− ðường sắt quốc gia:

+ Ngừng sử dụng ñầu máy hơi nước.

+ Loại dần các ñầu máy diezel công suất nhỏ, tốc ñộ thấp, tiêu hao nhiều nhiên liệu như TY.

+ Nhập một số ñầu máy có công suất lớn từ 1200 ñến 1800 mã lực có tốc ñộ 120 km/h.

+ Nhập một số ñoàn ô tô ray với trang thiết bị hiện ñại, tốc ñộ cao.

+ Tiếp tục nhập và ñóng mới toa xe khách cao cấp và toa xe hàng chất lượng tốt, kỹ thuật hiện ñại.

− ðường sắt nội ñô:

+ Nhập toàn bộ các tầu ñiện và thiết bị kèm theo phải phù hợp với thời tiết ở miền Bắc và Nam.

− ðường sắt công nghiệp:

+ ðầu tư thêm một số thiết bị khí nén ñể ñưa 60 toa xe chở xi măng rời vào sử dụng.

+ ðóng mới một số loại toa xe cho phù hợp với vận tải bằng container và vận tải trong khu công nghiệp.

− Tận dụng các ñầu máy cũ ñưa về kéo ở các khu công nghiệp.



+ Loại bỏ ñầu máy diezel công suất nhỏ ñã sử dụng quá 25 năm.

+ Nhập tiếp các ñầu máy diezel công suất lớn từ 1800 ñến 2400 mã lực với tốc ñộ 140 km/h.


+ Tiếp tục nhập một số ô tô ray hiện ñại và các toa xe cao cấp khác có tiện nghi phục vụ tốt.

+ Nghiên cứu ñưa ñầu máy ñiện công suất 1800−2000 mã lực vào một số tuyến có thể ñược.


Tăng thêm số lượng các ñoàn tàu hiện ñại và tiện nghi theo kỹ thuật mới nhất của thế giới.


Trang bị các loại ñầu máy và toa xe phù hợp với ñặc ñiểm khai thác và sản xuất ở từng khu công nghiệp chế biến hóa dầu.



+ Tăng thêm ñầu máy diezen công suất từ 3200 mã lực trở lên.

+ Trang bị các loại ñoàn tàu cao tốc hiện ñại trên thế giới.


Sẽ trang bị các loại ñoàn tàu ñiện ngầm hiện ñại trên thế giới.


Trang bị theo các yêu cầu của công nghệ mới và kỹ thuật tiên tiến.

15.1.3.3. Về cơ sở công nghiệp ñường sắt.

ðây là yêu cầu nhằm ñảm bảo duy trì chất lượng, tuổi thọ và khai thác có hiệu quả các phương tiện vận tải.

Xây dựng các cơ sở ñể ñại tu ñầu máy diezen ở hai khu vực Gia Lâm và ðà Nẵng.

Xây dựng các cơ sở có ñủ năng lực công nghệ ñể ñóng 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 ñóng mới cho các tập ñoàn công nghiệp trong nước (nếu có), ngành ñường sắt chỉ ñảm nhận sửa chữa ñến cấp ñại tu.

Qua nội dung cơ bản về phương hướng phát triển ñường sắt Việt Nam nêu trên, ta thấy công việc xây dựng, cải tạo ñường sắt là việc cần làm trước tiên, nó cũng là công việc có khối lượng rất lớn, ñòi hỏi phải thực hiện nhanh chóng, chất lượng, hiệu quả ñể tạo tiền ñề trong các công việc khác. ðiều này chỉ có thể thực hiện tốt, có hiệu quả khi làm tốt công tác cơ giới hóa xây dựng − cải tạo ñường sắt bằng các máy và thiết bị thi công ñường sắt.

15.2. MÁY VÀ THIẾT BỊ THI CÔNG ðƯỜNG SẮT

ðường sắt là công trình thuộc hạ tầng cơ sở do vậy việc thi công ñường sắt có những ñặc ñiểm chung của xây dựng cơ bản và có ñặc ñiểm riêng của xây dựng chuyên ngành.


ðường sắt là công trình giao thông quan trọng, ñòi hỏi vốn ñầu tư lớn, khi thi công ñòi hỏi nhiều vật tư, loại máy, thiết bị và nhân lực; nội dung thi công ña dạng, phức tạp, thời gian thi công dài.

Công tác thi công ñường sắt bao gồm các công việc sau:

− Thi công nền ñường (không xét ñến trong tài liệu này).

− ðặt ray.

− ðổ rải ñá.

− ðịnh hình ñường sắt.

− Chèn ñá.

− Kiểm tra chất lượng ñường sắt.

ðể thực hiện các công việc nói trên, cần sử dụng nhiều loại máy và thiết bị. Người ta phân loại các máy ñó như sau:

− Theo công dụng chia thành các nhóm: ñặt và hiệu chỉnh ray, rải ba lát, làm sạch ba lát (máy sàng ñá), hàn ray, ñầm balat và chỉnh ñường, kiểm tra ño ñạc (goòng−toa kiểm ñịnh ñường) máy vận chuyển và xếp dỡ nghiệp vụ ñường sắt (goòng lăn, ôtô ray).

− Theo kiểu truyền ñộng: có truyền ñộng ñiện, 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 ñường sắt (như máy ñặt ray, máy ñầm balát, máy nắn chỉnh ray và hoàn thiện...); loại chạy bằng bánh xích (máy tém ñá 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 ñộng phân loại thành nhóm nặng (không tháo lắp) và nhóm nhẹ (tháo lắp ñược). Máy thuộc nhóm nặng là những máy khi hoạt ñộng chiếm cứ cả khu gian, khi có tàu chạy qua phải ñưa máy về ga có ñường tránh (ví dụ máy chèn ñá 08−8GS). Máy nhóm nhẹ chỉ chiếm ñường "tranh thủ", khi có tàu chạy sẽ tháo dỡ hoặc dịch chỗ ra bên ñường (ví dụ nhóm máy nhẹ như: máy kích ray, máy chèn ñá mini XYD−2 và các thiết bị cỡ nhỏ xiết chặt ñai ốc...).

Công việc thi công ñường sắt ở các nước tiên tiến ñã ñược cơ giới hóa ở mức cao nhờ các tổ máy nêu trên. Riêng ở Việt Nam, ngành ñường sắt ñã và ñang từng bước trang bị một số loại máy sao cho phù hợp với khả năng ñầu tư và ñiều kiện khai thác.

Giới thiệu một số máy thi công ñường sắt thế hệ mới


1. Thiết bị ñặt tà vẹt − dạng khung thủy lực nâng hạ giá treo 40 tà vẹt/lần; mác PTH 350.

2. Thiết bị ñặt ray dạng khung thủy lực dùng cho ray liền; mác MPR.

3. Máy kích và hiệu chỉnh ñường ray, dạng xe nhỏ dùng chân thủy lực và khung kẹp thủy lực, mác RV 100.

4. Máy chèn ñá ba lát truyền ñộng thủy lực có 8 tay chèn, mác BRM dạng tiêu chuẩn.


5. Máy tháo và xiết chặt ñai ốc kẹp ray − ñặt trên khung 3 bánh xe − mác TRAS

6. Máy tháo và xiết chặt ñai ốc kẹp ray − ñặt trên khung 4 bánh xe − mác TB2.

7. Máy chèn ñá balát loại nhỏ dẫn ñộng thủy lực mác BLH 20.

8. Máy thay thế tà vẹt, dùng bộ kẹp rút thủy lực mác MRT.


9. Máy chèn balát và hiệu chỉnh ñường ray của hãng Matisa (Thụy Sĩ).

10. Máy chèn ñá và hiệu chỉnh ñường ray 08-8GS của Cộng hòa Áo.


CHƯƠNG 16 TỔ HỢP CÁC MÁY CHUYÊN DÙNG ðẶT CẦU RAY

16.1. GIỚI THIỆU CHUNG Khi xây dựng mới tuyến ñường sắt hoặc ñại tu tuyến cũ có chiều dài ñáng kể, người ta

dùng tổ hợp các máy và thiết bị chuyên dùng tạo thành một tổ máy hoạt ñộng theo dây chuyền, nhờ ñó mà năng suất và chất lượng công trình ñược tăng lên rất nhiều.

Một trong các tổ hợp máy ñiển hình ñược dùng khi thi công tầng trên ñường sắt là tổ máy ñặt cầu ray. Ví dụ: Ở Pháp dùng tổ hợp (I) gồm ñoàn tàu có toa xe chuyên dùng chở cầu ray và máy ñặt ray kiểu khung thủy lực PTH 350 hoặc MPR. Ở Liên Xô cũ, sử dụng có hiệu quả tổ hợp (II) ñoàn tàu có toa xe chuyên dùng chở cầu ray và cần trục ñặt ray kiểu Platốp kí hiệu YK 12,5; YK 25 hoặc YK 25/21; cùng cần trục chuyên xếp dỡ cầu ray ñể cấp cho toa xe chuyên chở cầu ray.

Dạng (I) là tổ hợp các máy ñặt ray không hoàn chỉnh, trong ñó thiết bị ñặt ray là loại không hoàn chỉnh có khung thủy lực ñặt ray hoặc cầu ray; máy kéo bánh xích lắp khung ñặt ray; thiết bị ñặt ra kiểu cần ñảo...

Dạng (II) là tổ hợp các máy ñặt ray hoàn chỉnh, trong ñó các máy ñặt ray là loại hoàn chỉnh, ñiển hình là các máy ñặt ray thuộc họ Platốp. Có 2 dạng trong họ máy này là loại A (có thể ñặt 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 ñổi chiều cao trụ ñỡ dàn.

Việc dùng tổ hợp I hay II phụ thuộc rất nhiều vào ñiều kiện ñịa hình và khối lượng thi công loại II cần ñịa hình thuận tiện, ít cầu hầm. Cả 2 loại ñều chỉ thuận tiện khi làm mới tuyến ñường, còn khi ñại tu chỉ tiện lợi khi có tuyến ñường ñôi.

16.2. TỔ HỢP CÁC MÁY VÀ THIẾT BỊ CHUYÊN DÙNG ðẶT CẦU RAY DẠNG HOÀN CHỈNH

Dây chuyền cơ giới hóa ñồng bộ các công ñoạn của công tác ñặt − rải cầu ray, bao gồm:

a) Công ñoạn 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 ñến tuyến thi công theo 1 trong 3 phương án.

+ Phương án 1: dùng toa xe tự hành có ñộng cơ kéo − ñẩy.

+ Phương án 2: dùng ñầu máy ñể ñẩy ñoàn toa xe chở ray.

+ Phương án 3: kết hợp cả toa xe tự hành và ñoàn toa xe có ñầu máy.

c) Chuyển tải chồng ray sang máy ñặt ray và tiến hành ñặt ray.

Có thể mô tả nội dung trên qua hình vẽ dưới ñây:


Hình 16.1. Mô tả các công ñoạn của dây chuyền các máy và thiết bị ñặt cầu ray dài 25m.

a) Công ñoạn xếp chồng ray lên sàn toa; b) Công ñoạn chuyển chồng ray ñến công trường; c) Công ñoạn chuyển tải chồng ray và ñặt 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. ðầu máy ñẩy ñoàn tàu; 5. Toa xe tự hành; 6. Máy ñặt ray hoàn chỉnh

CR1 − chồng ray ở bãi − CR2 − chồng ray trên toa ñã chằng buộc.

Trên hình 16.1 mô tả công ñoạn và các máy - thiết bị của dây chuyền chuyển tải − ñặt cầu ray dài 25m, nên ở công ñoạn 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 ñược một chồng ray. Ở công ñoạn b) cần có ñầu máy ñiện kéo cỡ lớn thì việc chuyển chở các chồng ray mới có hiệu quả; mỗi ñoàn tàu có thể chở tới 1,5 ngàn mét dài cầu ray. Ở công ñoạn c) thường dùng máy ñặt 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 ñoạn c) chỉ dùng một toa xe tự hành 5 và máy ñặt ray nhẹ hơn (loại YK 12,5 hoặc YK 25/9) là phù hợp.

Tổ hợp các máy chuyển − ñặt ray kiểu này tuy là hoàn chỉnh − năng suất cao (ñã ñược 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 ðẶT CẦU RAY DẠNG CHƯA HOÀN CHỈNH

ðiểm khác chủ yếu của dạng tổ hợp thiết bị này so với dạng hoàn chỉnh là ở công ñoạn c: công ñoạn chuyển tải chồng ray và ñặc biệt là khác ở máy ñặt cầu ray. Trên thế giới, khi xây dựng ñường sắt, người ta ñã vận dụng các phương án thuộc dạng này như sau:

CR1 1 CR2

3

b)

c)

6


a) Phương án 1: dùng cần trục ñường sắt ñể ñặt ray.

Việc chuyển tải cầu ray ñến sát cần trục (trên ñường 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 ñể quay vòng 180o cho mỗi chu kỳ cẩu và ñặt ray − chủ yếu cho cầu ray dài 12,5m.

Hình 16.2. Tổ máy và thiết bị ñặt cầu ray bằng cần trục

a) Công ñoạn chuyển cầu ray ñến vị trí ñặt ray; b) Công ñoạn cẩu và ñặt cầu ray; 1. ðầu máy xe lửa; 2. Toa chở cầu ray; 3. Chồng ray trên toa;

4. Cần trục ñặt ray; 5. Cầu ray ñang ñược 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 ñã hết cầu ray − nhờ sức kéo của cần trục (loại ñặt trên ñường sắt).

− Trường hợp ñịa hình cho phép, tức là có tuyến ñường ôtô kể cả ñường tạm chạy song song với tuyến thi công ñường sắt và không gian xung quanh không cản trở, có thể dùng cần trục ôtô di chuyển trên ñường tạm ñể ñặt cầu ray. Khi này việc di chuyển ñoàn toa chở cầu ray là nhờ ñầu máy còn cần trục ôtô thì tự di chuyển cùng chiều với ñoàn tàu.

− Phương án 1 ñược 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 ñặt ray kiểu cần ñảo.

Loại máy này ñã ñược chế tạo và sử dụng ở ðức (Cộng hòa dân chủ ðức trước ñây). Máy có thông số chính sau:

− Tải trọng nâng Q = 10 tấn.

− ðặt ray có chiều dài dưới 30 m.

− Kết cấu thép dạng dàn có 2 ñầu conxon, trụ quay ñảo ở giữa.

− Chiều dài kết cấu dàn: 46,3 mét.

− ðộ quay ngang về 2 phía của dàn (cần) ñảo: ± 1,7 mét.

− Năng suất ñặt cầu ray: 1300 m/h.

1 2

v

a)

b)

5


Hình 16.3. Cấu tạo chung của máy ñặt ray kiểu cần ñảo 1. Sàn toa xe có lắp các bộ máy; 2. Giá chuyển tự hành; 3. Ổ ñỡ dàn có trục tựa quay ñảo;

4. Cặp trụ ñỡ − nâng − ñảo dàn; 5. Dàn kết cấu thép (cần ñảo) nâng − chuyển cầu ray; 6. Bộ kẹp cầu ray − di chuyển trên dàn; 7. Bộ tời cáp di chuyển cầu ray; 8. Nguồn ñộng lực

và các cơ cấu khác. ðể nâng cầu ray lên ở vị trí nâng: dịch máy về phía toa chở chồng cầu ray; ñẩy nâng dàn

− nghiêng ñầu A của dàn ñể dàn kẹp 6 tiếp xúc với cầu ray ở các vị trí liên kết, kẹp cầu ray vào dàn kẹp; nghiêng dàn về phía ñối diện rồi kéo tời ñưa dàn 6 cùng cầu ray về phía trái.

ðể hạ cầu ray xuống nền: nghiêng ñảo dàn 5 theo chiều quay ngược kim ñồng hồ ñến khi cầu ray tiếp xúc với nền, chỉnh lựa ñể 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 ñó ñể tiếp tục ñặt ray. Nhờ có ñộ quay ngang về 2 phía của ñầu mút dàn mà việc ñặt ray khi vào ñường cong vẫn ñược thực hiện dễ dàng. Máy có kích thước dài nên chỉ phù hợp khi thi công trên tuyến ít ñường vòng và có ñịa hình 2 bên không cản trở.

16.4. MÁY ðẶT RAY CHUYÊN DÙNG YK 25

16.4.1. ðặc ñiểm chung và ñặc tính kỹ thuật cơ bản

a) YK 25 là một trong 3 loại máy ñặt ray chuyên dùng kiểu Platốp, ñược sử dụng rộng rãi nhất ở Liên Xô cũ, cả trong xây dựng tuyến mới và ñại tu ñường sắt. Nó ñặt ñược các cầu ray dài 25m với tà vẹt gỗ hoặc tà vẹt bê tông, nhờ có bộ tời nâng ñược tới 9 tấn.

Nguồn ñộng lực của YK 25 là ñộng cơ diezel 1D6 có công suất 150 ml, máy phát ñiện PH 750 công suất 100 kW nối với ñộng cơ bằng khớp nối, có 2 bộ tản nhiệt dùng quạt gió. Một thiết bị truyền lực dùng ñể di chuyển máy (cần trục), còn một hệ thống khác thì dẫn ñộng 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 ñể 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 ñường lăn di chuyển cho xe con mang cầu ray. Khung dàn tựa trên bốn trụ thủy lực có gân tăng cường, nhờ ñó có thể nâng hạ dàn lên xuống (trong phạm vi chiều cao ñịnh trước) và ñỡ 2 ñoạn dàn công xon phía trước và phía sau. Với kết cấu dàn dài,

A 6 4 7 3

4 5

8 1

v


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 ñưa ra phía trước.

Khi ñầy chồng ray trên sàn thì dàn ñược 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 ñường 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) ðặc tính kỹ thuật cơ bản của máy YK25

ðể tiện so sánh máy YK25 với hai máy ñặt ray cùng dòng Platôp là YK12,5 và YK 25/21, có thể xét theo các chỉ tiêu trình bày trong bảng dưới ñây:

CHỈ TIÊU ðÁNH GIÁ ðƠN VỊ YK12,5 YK25 YK25/21

Năng suất m/h 1250 1250 1200

Số mảng ray ñặt 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 ñộ di chuyển của máy:

− Ở vị trí làm việc Km/h 5 5 5

− Ở vị trí di chuyển Km/h − 70 70

Tốc ñộ nâng hàng m/s 0,2 0,3 1,3

Tốc ñộ hạ mảng ray và ñặt 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 ñặt ray YK 25


Hình 16.4. Cần trục ñặt 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 ñiều 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 ñứng; 14. Cabin; 15. Nguồn ñộng lực;

16. Tời kéo cầu ray; 17. Dầm toa; 18. Giá chuyển 3 trục.

Ở máy YK−12,5 và YK−25 các trụ ñứng của khung cẩu có thể nâng lên hạ xuống ñể khi máy lữ hành thì kích thước bao của máy phù hợp với ñộ tịnh không; ñộ cao thấp của trụ nâng hạ ñược tính toán sao cho trên toa của nó có thể ñặt ñược chồng cầu ray gồm 5−10 chiếc tùy thuộc vào cao ñộ của mỗi chiếc. Trên ñường sắt ñiện khí hóa, do dây quẹt (cấp ñiện) có cao ñộ giới hạn nên nâng hạ dàn cẩu cũng có giới hạn − do ñó 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 ñối trên khung cẩu − khi làm việc nó chạy vươn ra phía ñặt ray. Vì vậy loại máy này có thể làm việc theo phía nào cũng ñược. Dầm cẩu chạy dọc do tời kéo.

Mỗi máy ñặt ray có 2 xe con cẩu hàng (2) với ụ móc câu ñòn gánh (5) ñược treo trên xe cẩu phía dưới dầm cẩu. Máy YK−12,5 có 2 xe − mỗi xe con cẩu hàng chạy treo trên một ñường chạy riêng; xe này mang cầu ray ñi ñặt (hạ) xuống thì xe kia chạy ngược lại lấy cầu ray tiếp theo. Mỗi xe cẩu có thợ ñiều khiển riêng.

Máy YK−25 cẩu ray 25m thì dùng 2 xe cẩu chạy treo trên một ñường chung và cần 1 người ñiều khiển ngồi ở ca bin (14). Có một loại móc câu ñòn gánh móc cầu ray theo 3 ñiểm cho phép giảm cự ly của 2 xe cẩu và tự ñộng hóa móc cẩu.

Ụ móc câu (10) − xem hình 16.5 ñược nâng hạ bằng tời nâng gồm trống (3), ñộng cơ (8) và giảm tốc. Một ñầu cáp tời nối với ụ móc câu, ñầu kia nối với ụ lò so. Nếu tải trọng nâng vượt quá sức nâng cho phép thì ụ lò so ñàn hồi tác ñộng ngắt mạch ñiện nguồn cho ñộng cơ ñiện.


Hình 16.5. Sơ ñồ mắc cáp các bộ máy nâng hạ −di chuyển cầu ray trên máy YK−25.

Tời nâng có hãm 4, khi ñộng cơ chạy thì hãm mở, khi dừng thì hãm ñóng ñể chống rơi

hàng.

Xe cẩu chạy dọc dầm bằng tời có trống (7), ñộng cơ (5) và giảm tốc (6). Khi trống quay theo chiều nào ñó, một nhánh cáp sẽ tởi ra, nhánh cáp kia cuốn lại làm hướng di chuyển của xe cẩu 9 có thể ñổi chiều dễ dàng. Ngoài mút dầm cẩu có ñặt công tác hạn vị − tránh cho xe cẩu ñi 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 ñộng ñồng thời.

Trên máy ñặt ray bố trí 2 máy phát ñiện: một máy cấp ñiện cho các ñộng 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 ñiện cho ñộng cơ di chuyển toa.

16.5. TÍNH TOÁN MÁY ðẶT RAY (cần trục ñặt cầu ray YK)

16.5.1. Tính toán ổn ñịnh dọc của cần trục ñặt ray kiểu YK

− ðộ ổn ñịnh dọc ñược xét trong ñiều kiện: cầu ray cuối cùng ñược ñưa ra xa nhất, trên toa sàn của máy không còn cầu ray nào. Các tải trọng tác dụng Pi và cánh tay ñòn tương ứng li ñược mô tả theo hình 16.6 dưới ñây:

ll 133

D

l l1 4

llll

7658

p1

p3pp

p p pp p p p942 12 11 8 5 6 7

l12

ll 133D

l l1 4

llll

7658

p1

p3pp

p p pp p p p942 12 11 8 5 6 7

l12

a321

h

b N

h1

2

p p pp4

1 2 3

aa

p5

α


Hình 16.6. Hình 16.7.

Sơ ñồ tính toán ổn ñịnh Sơ ñồ tính toán ổn ñịnh dọc của máy ñặt ray ngang của máy ñặt ray

Ổn ñịnh dọc trục của máy ñược xét qua ñiểm lật D ứng với bánh xe giữa của giá chuyển hướng phía trước ñể 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 ñiện.

− Các lực chống lật gồm có:

P4 − Trọng lượng phần giữa dàn, của toa sàn và thiết bị ñiện.

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 ñiện.

P8 − Trọng lượng tời kéo và máy nén khí.

P9 − Trọng lượng các trục ñỡ 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 ñòn l1 ÷ l2.

Từ ñó mômen gây lật ñổ máy về phía trước ở vị trí ñang xét là:

Ml = P1 . l1 + P2 . l2

Mômen chống lật là:

MCl = ∑=

12

4iii l.P

ðể cần trục ñặt ray ñảm bảo ổn ñịnh dọc trục, cần có hệ số ổn ñịnh dọc Kôñd thỏa mãn ñiều kiện:

Kôñd = Mcl

Ml ≥ (1,3 ÷ 1,4).

16.5.2. ðộ ổn ñịnh ngang

ðộ ổn ñịnh ngang của máy ñặt ray ñược xét trong ñiều kiện máy làm việc trên mặt nghiêng góc α (ñộ siêu cao của ñường), trên toa sàn không còn cầu ray nào và cầu ray cuối cùng ñang ở vị trí xa nhất (trên ñoạn công xon phía trước máy). Các tải trọng và cánh tay ñòn tương ứng trong trường hợp này ñược mô tả theo hình 16.7; chú ý rằng khi này ñoạn dàn quay công xon phía trước ở vị trí vuông góc 90o so với trục của ñường, 2 xe con ở vị trí xa nhất và tác dụng lên dàn áp lực P2, P3.

ðiểm lật ngang là N, khi ñó:


− 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 ñỡ, dàn giữa, ñộng lực, truyền ñộng...

Từ ñó mômen gây lật LM và mômen chống lật ClM sẽ là:

LM = P1a1 + P2a2 + P3a3 + P4h2sinα + P5h1sinα

ClM = P4b.cosα + P5.bcosα

ðiều kiện ổn ñịnh ngang là:

Koñn = l

Cl

M

M≥ (1,4 + 1,5).

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 ðẶT 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:

ST ≥ WC, WC = ∑=

5

1iiW (16.1)

Trong ñó:

*) W1 − lực cản di chuyển ñoàn tàu, ñược 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 ñoàn tàu, ñược tính theo công thức.

ωo = 1,4 + 0,02 v + 0,002v2 (kG/T)

Ở ñây: v(km/h) tốc ñộ di chuyển ñoàn tàu.

*) W2 − lực cản di chuyển khi lên dốc:

W2 = i(Gmt + Gct) (kG) (16.3)


Với i(%o) là ñộ dốc của ñường, Gmt và Gct tính theo tấn và có ý nghĩa như

ở W1.

*) W3 − Sức cản khi di chuyển vào ñường cong:

W3 = AR (Gmt + Gct) =

630R (Gmt + Gct) (kG) (16.4)

Trong ñó: A là hệ số ñược tính theo kiểu toa xe, áp dụng vào trường hợp ñang xét thì A =

630.

R(m) − bán kính cong của tuyến ñường.

*) W4 − Lực cản khi khởi ñộng:

W4 = (2 + 0,2i) (Gmt + Gct) (kG) (16.5)

Lực này xét khi khởi ñộng ngay trên ñường dốc với ñộ dốc i

*) W5 − lực cản kết hợp khi kéo căng các chồng ray

W5 = GCR

D (f.d + 2k) β (kG) (16.6)

Trong ñó:

− GCR (kG): trọng lượng các chồng ray ñược 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) − ñường kính ngõng trục con lăn.

− k = 0,05 − 0,1 (cm): hệ số ma sát trượt của ray trên con lăn.

− D (cm) − ñường kính các con lăn ñỡ.

− β ≈ 1,5 − hệ số tính ñến ma sát của ñường ray với gờ bánh xe con lăn.

Như vậy: Tổng lực cản ñoàn toa của máy ñặt 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 ñặt ray hoàn chỉnh và cả tổ hợp các máy ñặt ray không hoàn chỉnh

ñã trình bày thì các toa xe chuyên dùng có nhiệm vụ chuyên chở, cung ứng các cầu ray tới các

máy ñặt ray, ñồng thời tham gia vào công tác ñiều ñộ ñoàn tàu trên tuyến và ở ga lập tàu

(nhận cầu ray).

Tùy theo yêu cầu mà người tổ chức ñiều hành ñội máy có thể sử dụng các loại toa chở

ray cho phù hợp.


Có 2 loại toa chuyên dùng:

a) Toa xe không tự hành có hệ thống trượt cầu ray.

b) Toa xe tự hành (có ñộng cơ) vừa chứa ray trên sàn, vừa tự di chuyển và kéo các toa

thường khác.

Dưới ñây là nội dung giới thiệu về 2 loại toa xe trên.

1. Toa sàn chứa ray di chuyển nhờ ñầu máy.

Thông thường có nhiều toa loại này ñược nối kết với nhau lập thành một ñoàn tàu chở

cầu ray ñến công trường. Cấu tạo của toa và cách chở chồng ray ñược mô tả theo hình 16.8

dưới ñây:

− 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 ñầu, giữa và

cuối toa xe. Phía trên là tấm trượt 4 dạng khung thép cong ở 2 ñầu, 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 ñường sắt loại 2 trục.

Các thiết bị kẹp giữ chồng ray có khả năng tháo ñược gồm có: các thanh nối 5 nối hai chồng ray trên 2 toa xe kế tiếp nhau, các quai kẹp chồng ray 6 ñược kẹp ở phía ñầu của chồng ray, các thanh kẹp ở mút trên chồng ray 7 và các thanh giằng chéo 8 ñể giữ chồng ray với khung sàn toa xe nhằm ñảm bảo không dịch chuyển chồng ray khi toa xe vận chuyển trên tuyến.

2. Toa xe tự hành có ñộng cơ kéo ñể chở chồng ray.

Hình 16.8. Toa sàn với các thiết bị tháo ñược dùng ñể giữ kẹp và chuyển dịch chồng ray trên sàn.


ðây là loại toa xe chuyên dùng ñặc biệt dùng ñể chở chồng ray và kéo các ñoàn toa xe cung cấp các chồng cầu ray cho cần trục ñặt ray. Nó có cấu tạo khá phức tạp và có các ñặc 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 ñộ di chuyển không hàng (km/h): 70

− Công suất ñộng cơ ñiện kéo (kW): 43

− Lực kéo của bộ tời (tấn): 03

+ Tốc ñộ chuyển dịch của tấm trượt (m/s): 0,415

+ Công suất của ñộng cơ ñiện 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 ñộng cơ ñiện kéo riêng ñược bố trí ở gầm khung toa xe, không những nó tự chở ñược chồng ray trên xe mà còn kéo theo các toa xe thường khác lên dốc 12% với trọng tải ñoàn toa xe ñến 250 tấn. Nhờ khả năng tự di chuyển mà nó phối hợp làm việc với ñoàn tàu chở cầu ray rất hiệu quả và dễ dàng khi dồn, lập và giải thể ñoàn 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. ðộng cơ tời; 4. Bộ ñiều khiển; 5. Bảng ñiện; 6. Hộp ñiều khiển; 7. Tản nhiệt dầu và nước; 8. ðộng cơ diezel; 9. Máy phát ñiện; 10. Bộ ngắt tự ñộng;

11. Con lăn; 12. Bộ chuyển mạch; 13. ðầu chèn; 14. Hộp khí nén; 15. Giá chuyển.

Loại toa ñiển hình MPD do Nga sản xuất ñược trang bị 2 ñộng cơ diezel (8) kiểu 1D6, 2 máy phát ñiện (9) và 4 ñộng cơ ñiện DK−303A mỗi ñộng cơ này kết nối với 1 bộ chạy dưới gầm toa qua trục các ñăng, giảm tốc và bánh răng.

Các ñộng cơ ñiện kéo DK−303A chia thành 2 nhóm, mỗi nhóm 2 ñộng cơ; trong mỗi nhóm chúng ñược lắp theo các sơ ñồ ñiện khác nhau, ñiều ñó cho phép thay ñổi tốc ñộ kéo và lực kéo trong một biên ñộ rộng. Nếu mắc ñộng cơ nối tiếp thì trị số dòng ñiện sẽ tối ña và lực kéo tối ña nhưng ñiện thế sẽ nhỏ và tốc ñộ cũng thấp, nếu mắc song song thì các thông số trên sẽ ngược lại. ðiều khiển việc mắc nối các ñộng cơ trên theo sơ ñồ nào là nhờ có bộ chuyển mạch (12).


Lực kéo tối ña 10 tấn của một toa tự chạy có thể kéo ñẩy ñoàn toa chở cầu ray ñủ rải cho 1 km ñường.

ðặc ñiểm 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 ñể phát huy hết công suất của nguồn ñộng 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 ñộng tời kéo các chồng ray.

Cả hai hệ thống này có thể làm việc ñồng thời ñể dẫn ñộng bộ di chuyển toa xe gồm 2 giá chuyển hướng chủ ñộng (giá chuyển hướng này có cấu tạo khác với giá chuyển hướng của các toa xe thông thường). ðiều này xảy ra khi dùng toa xe tự hành này ñể kéo theo một số toa xe chở ray thông thường lúc lên dốc. ðể tiết kiệm năng lượng kéo, khi toa xe này là một phần tử tham gia vào ñoàn tàu có ñầu máy kéo riêng thì trục sơ cấp của hộp số sau ñộng cơ của toa sẽ tách ra khỏi trục chủ ñộng của giá chuyển.

Việc ñiều khiển các thiết bị và cơ cấu của toa xe này ñược thực hiện ở cả 2 phía trái và phải của toa xe. Khi tự di chuyển thì người lái ngồi ở khoang ñiều khiển số 4.

Như vậy toa xe chở cầu ray tự hành là một cỗ máy chuyên dùng trong thi công ñặt ray ñường sắt, nó khá phức tạp và ña chức năng, nó chứa nhiều bộ máy ñiển hình trong lĩnh vực máy xây dựng như các bộ tời kéo, bộ di chuyển bánh sắt, hệ thống truyền ñộng 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 ñường sắt.

16.8. MÁY ðẶT 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 ñặt 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 ñể nâng chúng lên từ trong lòng ñường rồi ñặt xuống các tấm ñệm ray theo ñung kích thước qui ñịnh giữa 2 ñường ray.

Mỗi một bộ ngàm có 2 con lăn ñứng và 2 con lăn ngang ôm khít vào sợi ray. Cơ cấu này ñược treo bằng xích vào ñầu dầm cẩu, ở dưới có dây cáp kéo nối với ñầu ñấm. Cơ cấu nâng của máy ñặt ray dùng tháo dỡ ray cũ từ nền ñường ñưa lên sàn toa của máy.

ðể an toàn lao ñộng, trên cự ly 2m từ ngàm con lăn phải ñặt 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 ñể ñặt ray hàn, cố ñịnh ray hàn lên ñệm ray xong lại tháo dỡ ray cũ...

Ở Việt Nam, công nghệ thay ray nối bằng ray hàn liền ñã ñược nghiên cứu từ những năm 2000 – 2001 và bắt ñầu triển khai thí ñiểm vào năm 2004 trên tuyến Hà Nội – Vinh. Trong tương lai khi công

Hình 16.10. Cơ cấu treo phụ trợ của máy ñặt ray ñể thay ray cũ bằng ray hàn.


nghệ này ñược áp dụng rộng rãi thì việc sử dụng các máy thay ray liền sẽ ñược quan tâm nhiều hơn.


CHƯƠNG 17

THIẾT BỊ RẢI ðÁ NỀN ðƯỜNG SẮT

17.1. CÔNG DỤNG VÀ PHÂN LOẠI 17.1.1. Công dụng: Các thiết bị rải ñá có nhiệm vụ chuyên chở ñá ñủ tiêu chuẩn

nền balat ñến tuyến ñường sắt cần bổ xung ñá, thay rải thêm mới hoặc rải mới hoàn toàn, lượng ñá ñó xuống nền ñường sắt theo yêu cầu thi công. Các thiết bị này là các loại toa xe di chuyển trên ñường sắt từ mỏ ñá ñến tuyến thi công.

17.1.2. Phân loại toa xe rải ñá

a) Theo công dụng của toa xe, có các loại: toa xe không chuyên dùng (loại ñáy bằng, thành thấp hoặc thành cao), toa xe chuyên dùng chở ñá (loại ñáy nghiêng một phía, ñáy nghiêng hai phía và loại có thiết bị nâng − mở ñáy − sàn toa xe).

b) Theo yêu cầu ñổ rải ñá, chia thành: loại toa xe ñổ rải 1 phía, loại ñổ 2 phía, loại rải ñược cả 2 phía và ở giữa tuyến ñường.

c) Theo phương thức tác ñộng xả ñá, có:

− Toa xe dùng tay mở cửa xả ñá (loại ñáy nghiêng 2 phía) là toa xe xả ñá bằng sức người hoàn toàn, loại này cần ñứng tại chỗ trong quá trình xả ñá.

− Toa xe tự xả ñá nhờ thiết bị lật nghiêng sàn hoặc mở sàn − ñáy; hai loại này có thể vừa xả ñá vừa ñược ñầu máy ñẩy di chuyển với vận tốc ≤ 4 km/h.

Khi dùng các toa xe tự xả ñá thì giá thành dỡ 1 tấn ñá giảm khoảng 10 lần và thời gian dỡ ñá giảm tới vài chục lần so với dùng hoàn toàn sức người.

Ở Việt Nam thường dùng loại toa xe ñáy nghiêng 2 phía, mở cửa bên bằng tay ñể ñá tự chảy xuống nền (loại toa xe của Ấn ðộ). So với các nước tiên tiến, công tác thay ñá cũ hoặc rải ñá mới của nước ta còn lạc hậu và năng suất lao ñộng thấp.

17.2. CẤU TẠO CHUNG CỦA MỘT SỐ LOẠI TOA XE RẢI ðÁ

17.2.1. Toa xe chở rải ñá có 2 mặt ñáy nghiêng

Máy thi công chuyên dùng.261

Toa xe loại này có sức chở từ 20 tấn ñến 30 tấn, dễ sử dụng và chi phí ñầu tư không quá cao.

17.2.2. Toa xe lật nghiêng ñáy Toa xe loại này có các kiểu:

Kiểu 1: Nâng lật nghiêng toàn bộ thùng

xe về bên này hoặc bên kia của ñường ray

nhờ hệ thống xi lanh bố trí dưới gầm thùng

xe. Loại này có thùng xe là một khối và phải

có ñầu máy ñi kèm (hình 17.2).

Kiểu 2: Toa xe gồm 2 nửa có vách giữa

cao và ñáy cong ñể hở thành bên. Mỗi nửa

toa xe tựa trên một dãy gối ñỡ và ñược giữ

bởi các tay ñòn. Khi có lực ngoài nghiêng

sàn toa xe ở bên này thì nửa toa bên kia sẽ

tự lật và ngược lại. 17.2.3. Toa xe rải ñá chuyên dùng

Toa rải ñá chuyên dùng có khả năng vận chuyển và rải ñều một lớp ñá xuống ñường có chiều dày theo yêu cầu.

Sơ ñồ cấu tạo và nguyên tắc hoạt ñộng của toa rải ñá như sau:

Hình 17.1.

1. Khung sàn toa xe;

2. Giá chuyển hướng;

3. Phanh tay;

4. Bản lề cánh cửa;

5. Cánh cửa bên;

6. Tay mở khóa cửa;

7. ðáy nghiêng;

8. Vách khung toa xe cố ñịnh.

Hình 17.2.

3

4 A5 8

6

12 A

7

(P)(T)

T

A−A


Hình 17.3.

a) Hình dáng chung; b) Trạng thái vận chuyển; c) Xả 2 bên hông; d) Xả giữa ñường ñôi; e) Xả toàn bộ

mặt ñường; g) Xả giữa ñường ray; h) Xả xuống lề.

Toa rải ñá là toa trần 4 trục, 2 ñầu toa là vách nghiêng dốc 45o. Trong toa có 2 phễu, có 4

cửa ñáy (4) và (5) - xem hình 17.3. Ở trạng thái vận chuyển ñáy phải ñóng bằng cơ cấu thanh

ñiều khiển nhờ xi lanh hơi ép, ñáy tựa lên 3 dầm dọc (6). Mỗi bên cửa ñáy (4) và (5) ñược

ñiều khiển bằng các xi lanh riêng biệt. Vách hông toa 2 bên (1) và (2) cũng ñược ñóng − mở

bằng các xi lanh riêng biệt − ñộc lập.

Toa rải ñá có 3 dầm dọc (6), 2 vách bên (1) có thể ñóng mở. Khi mở, vách toa ngả xuống

ñường thấp ñến 15 cm so với ñỉnh ray ñể chắn ñá rơi vãi vào ray. Chiều rộng ñáy giữa xả ñá

phải hạn chế ñể khi mở, ñá cũng không tràn vào ray và luôn thấp hơn các dải ñá khác. Hai bên

vách toa có thước ño mức (3) và kim chỉ báo (7) ñể theo dõi mức xả ñá. Kíp thợ phục vụ gồm

2 người, có nhiệm vụ ñiều khiển rải ñá và theo dõi áp lực khí nén.

Hình 17.4. Sơ ñồ xả ñá a) Nạp ñá, cửa xả ñóng; b) Mở cửa xả ñá; c) Rải ñá theo lớp ñầy ñủ.

a) b) c)

d) e) g) h)

a) b) c)


Khi mở ñáy (2), một phần ñá xả xuống rồi lại làm bịt kín nó, khi toa chạy, ñá lại ñược xả tiếp và rải ñều một lớp hạn chế bằng cao ñộ khung (1). Nếu muốn rải trên toàn bộ chiều rộng ñường mở nắp ñáy ñến chiều cao yêu cầu, muốn rải bên nào mở nắp bên ấy (xem hình 17.4).

Hai loại toa xe rải ñá thường dùng (ở Nga) có các thông số cho ở Bảng 17−1

Bảng 17−−−−1

TT ðặc tính kỹ thuật máy rải ñá SNII−D.B.3 SNII−3

1 Dung lượng hình học của toa (m3) 32,4 31

Dung lượng chứa ñầy có ngọn (m3) 40 40

2 Sức chở (T) 60 57

3 Khoảng cách giá chuyển (m) 10,87 10,0

4 Giới hạn ñịnh 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 ñường (m3/km) 950−80 950−80

− Ở giữa ñường ñôi (m3/km) 350−40 350−40

− Ở lề ñường (m3/km) 600−40 600−40

5 Số toa rải trong ñoàn tàu 20 20

6 Số toa ñồng thời hoạt ñộng 1−2 1−2

7 Tốc ñộ 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 ðÁ CHUYÊN DÙNG

Tính toán cơ cấu mở nắp và nâng bộ ñịnh lượng

Trước hết cần xác ñịnh áp lực tác dụng lên cửa nắp do trọng lượng ñá balát trong thùng chứa truyền xuống khi toa xe chứa ñầy ñá:

− Áp lực theo phương ñứng: 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:

k = 1 − sinϕo

1 + sinϕo = tg2

45o − ϕo

2


ðôi khi nắp của thùng ñịnh lượng ở vị trí ñóng không cân (không nằm ngang cân ñối) thì

áp lực py và px ñược xác ñịnh ở 2 ñiểm trên và ñiểm dưới của nắp và ñược gọi là áp lực pháp

tuyến và áp lực tiếp tuyến.

Áp lực pháp tuyến Pn và tiếp tuyến Pτ ở 2 ñiểm này ñược xác ñịnh 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 ñá;

h(m) − ñộ sâu của các ñiểm (ño) ñể xác ñịnh áp lực do khối ñá tạo ra, tính từ mặt thoáng của khối ñá trong bồn chứa;

k − hệ số ñộ 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 ñịnh ñược hợp lực pháp tuyến

P n và hợp lực tiếp tuyến P τ cũng như ñiểm ñặt của chúng như sau:

Giữa các ñiểm 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 ñịnh ñược như các biểu ñồ − ñường cong − từ ñó xác ñịnh ñược hợp lực nP của Pn* do khối ñá tác dụng lên nắp, và ñiểm ñặt của lực ñó.

− Lực Pn ñược xác ñịnh theo công thức:

nP = Pn* . F (kG)

Với:

Pn* − là áp lực pháp tuyến trung bình của ñá lên nắp − bằng giá trị trung bình số học của áp lực ở các ñiểm phía trên và phía dưới của nắp, (kG/m2).

F(m2) − diện tích phần nắp chịu áp lực của ñá.

ðiểm ñặt của lực nP : ñặt ở bề mặt của nắp và khoảng cách của nó ñến trục quay của nắp ñược chọn sao cho lực ñi qua trọng tâm của biểu ñồ áp lực pháp tuyến.

− Hợp lực P τ ñược xác ñịnh theo công thức:

P τ = P*τ . F (kG)

Với: P*τ là áp lực tiếp tuyến trung bình của khối ñá trên nắp, bằng trung bình số học của áp lực của các ñiểm 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 ñiểm ñặt xác ñịnh tương tự như ñối với nP .


− Sau khi xác ñịnh ñược ñộ lớn, phương và ñiểm ñặt của hợp lực do khối ñá tác dụng lên

nắp và khi biết ñược trọng lượng của nắp, ta xác ñịnh mômen của các lực này ñối với trục

quay của nắp. Mômen này ñược dùng cho việc tính toán khi xác ñịnh kích thước của thanh

ñóng mở cửa nắp, các góc của tay ñòn và các ổ ñỡ của nó.

Các chi tiết còn lại của cơ cấu ñược tính toán về ñộ bền theo áp lực lớn nhất của khí nén công tác trong các xi lanh ñóng mở cửa nắp. ðường kính các xi lanh này ñược xác ñịnh từ ñiều kiện làm việc của cơ cấu − tức là khả năng ñóng 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 ðƯỜNG VÀ CHÈN ðÁ BALAT


18.1. CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI VÀ XU HƯỚNG SỬ DỤNG 18.1. Công dụng

Chèn ñá là một trong những công việc quan trọng của công tác xây dựng − sửa chữa − trung ñại tu ñường sắt nhằm ñảm bảo ñộ bền vững và ñộ ñàn hồi cần thiết của lớp ñá balat dưới ñường ray. Các máy và thiết bị chèn ñá có nhiệm vụ chèn ép lớp ñá dưới tà vẹt sao cho ñạt ñộ chặt cần thiết; với các máy hiện ñại còn có nhiệm vụ kết hợp chèn với việc hiệu chỉnh ñường ray ñể ñạt cao ñộ, ñộ thẳng, ñộ dốc... của ñường theo yêu cầu thiết kế tuyến ñường.

18.1.2. Phân loại máy và thiết bị chèn ñá (MTBCð)

− Theo mức ñộ cơ giới hóa, chia MTBCð 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 ñẩy 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 ñộng)

− Theo chức năng của máy:

Máy chèn ñá thuần tuý: XYD2, SPM02...

Máy vừa chèn vừa hiệu chỉnh ray: VPR1200, 08−08GS

− Theo kiểu truyền ñộng: (dẫn ñộng cho các bộ máy làm việc) chia thành:

Máy dẫn ñộng cơ học, dẫn ñộng ñiện, dẫn ñộng thủy lực và dẫn ñộng hỗn hợp.

− Theo ñặc ñiểm 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 MTBCð

Trên thế giới ngay từ những năm 50 ñến những năm 60, việc cơ giới hóa xây dựng ñường sắt ở các nước tiên tiến như Mỹ, ðức, Nga, Áo, Thụy Sỹ ñã ñược thực hiện rất có hiệu quả, trong ñó các máy chèn ñá ñóng vai trò rất quan trọng vào việc ñảm bảo năng suất, chất lượng thi công tuyến ñường. Thời kỳ này, các máy ñược 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.


Ở Việt Nam, cuối những năm 2000, máy chèn XYD2 do Trung Quốc chế tạo ñã ñược ñưa vào làm việc ở cung ñường Hoàng Mai, ñoạn Hà Lào... Mới ñây, ñầu năm 2003 ngành ñường sắt Việt Nam ñã nhập 03 máy chèn ñá hiện ñại của Áo − nhãn hiệu 8−08GS nhằm sớm nâng cao chất lượng nền ñường 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 ðỘNG CỦA MÁY CHÈN ðÁ CHUYÊN DÙNG SPM−−−−2

18.2.1. ðặc ñiểm của máy

SPM-2 là loại máy tự hành trên ñường sắt, dẫn ñộng ở dạng kết hợp cơ - ñiện - thủy lực, phương pháp chèn ñá kết hợp vừa ép vừa rung nên máy này cho năng suất và chất lượng chèn ñá khá cao − có thể chèn 50 tà vẹt/h trên nền ñá balat. Máy ñược trang bị 01 tổ máy phát ñiện AB−8J230 công suất 8 kW ñể dẫn ñộng cho 8 bộ tay chèn dùng ñiện kiểu ESP−3 công suất mỗi bộ là 0,25 kW. Các bộ tay chèn ñược lắp trên 1 khung thép có thể nâng lên hạ xuống nhờ cơ cấu chuyên dùng với bộ dẫn ñộng thủy lực. Trên máy còn có ca−bin ñiều khiển, thiết bị kẹp ray và hệ ñèn chiếu sáng. Hệ thống ñiều khiển thủy lực bằng tay ñặt trong cabin.

Máy có thể tự di chuyển với tốc ñộ 13 km/h, ñược kéo theo ñoàn tàu với vận tốc 40 km/h và tốc ñộ khi làm việc là 5 km/h.

18.2.2. Cấu tạo chung của máy

Hình 18.1. Máy chèn ñá SPM−2. 1. Tổ máy phát ñiện; 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. ðèn chiếu sáng. 18.2.3. Nguyên lý làm việc của máy chèn và bộ công tác

− Máy tập kết ñến tuyến cần làm việc, thông báo ñóng khu gian trên tuyến ñó cho 2 ga ở hai ñầu. Kiểm tra vị trí làm việc và khoảng cách trung bình giữa 2 tà vẹt ñể ñịnh 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 ñá cần chèn nhờ hệ thống thủy lực 2 và hệ thống nâng hạ bàn chèn 3.

Bước 2: Chèn ñá theo phương pháp vừa ép vừa rung − nhờ thiết bị truyền ñộng trục vít sẽ kéo 2 nửa trục vít chạy vào làm cho hai bàn chèn ép vào kẹp ñá − ñồng thời trục lệch

1

7

9

3

4

6


tâm quay sẽ truyền rung ñộng qua cặp tay quay liên kết với cán tay chèn làm bàn chèn vừa ép vừa rung ñộng. Nhờ ñó khoảng cách giữa 2 bàn chèn giảm tới mức nhỏ nhất cho phép − tức là lớp ñá ñược ép chặt.

Bước 3: Kết thúc giai ñoạn chèn, các bàn chèn ñược nhả ra và cách nhau khoảng cách tối ña 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 ñược nhấc khỏi lớp ñá. Máy sẽ di chuyển một khoảng cách a bằng khoảng cách giữa 2 tâm trục của 2 tà vẹt (từ 500 ñến 600 mm) ñể chèn lớp ñá balát ở dưới tà vẹt kế tiếp.

1) 2) 3) 4)

Hình 18.2.

18.3. MÁY CHÈN ðÁ 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 ñến lớp ñá theo phương pháp rung ép (vừa ép

vừa rung ñộng) với lực gây rung vô hướng của trục lệch tâm. Biên ñộ dao ñộng của ñầu

conxon tay chèn phụ thuộc vào lực cản của môi trường tiếp xúc với bàn chèn − khi chưa ñi

vào lớp ñá (còn ở khoảng không) thì biên ñộ này là 2 − 3 mm và chỉ còn vài phần mười mm

khi ñã chèn vào lớp ñá balát.

ðiểm khác cơ bản nhất của máy chèn Dzekson so với SPM 2 là bộ chèn ñá ñặt ở ñuôi máy (phần conxon) chứ không ñặt ở giữa máy như SPM−2 (bố trí kết cấu này của Dzekson tương tự như của SPM−02 dưới ñây).

− Chú ý rằng cơ cấu tạo rung ở hầu hết các máy chèn ñá là chúng làm việc liên tục suốt thời gian máy chèn hoạt ñộng. ðiều này giúp cho việc duy trì năng lượng quán tính ban ñầu khi bàn chèn bắt ñầu chèn ở vị trí kế tiếp với vị trí vừa chèn.

18.4. MÁY CHÈN ðÁ CHUYÊN DÙNG SPM−−−−02

− Công dụng của máy SPM−02: Cũng như các máy chèn ñá SPM−2 và Dzekson, nó dùng ñể chèn ñá balát dưới tà vẹt khi trung − ñại tu hoặc sửa chữa ñường sắt ñang khai thác; hoặc khi xây dựng tuyến mới.

So với SPM−2, SPM−02 khác cơ bản ở chỗ bộ công tác chèn ñặt ở phía cuối của máy mà không ñặt ở giữa khung máy như SPM−2, còn nguyên lí chèn ñá tương tự nhau.

min

max


Máy ñược trang bị ñộng cơ diezel 1 và máy nén khí 2, hệ thống chèn ñá 3 làm việc theo chế ñộ rung ép có trục lệch tâm 4 làm việc liên tục. Việc ñiều khiển các thao tác: hạ bàn chèn, rung ép ñá, mở bàn chèn, nâng bàn chèn − ñược thực hiện qua các tay ñiều khiển và bàn ñạp ñiều khiển khí nén ñặt trong cabin.

SPM−02 ñạt năng suất 200 m/h với chất lượng ñảm bảo và là loại máy dễ sử dụng, có ñộ bền cao.

Hình 18.3. Cấu tạo chung của máy chèn ñá SPM−02

1. ðộng cơ dizel; 2. Máy nén khí; 3. Bộ tay chèn; 4. Bộ gây rung; 5. Bộ ép; 6. Cabin ñiều khiển;

7. Xilanh nâng hạ bộ chèn; 8. Bộ kẹp ray; 9. Bơm thủy lực; 10. Máy khởi ñộng ñộng cơ; 11. Máy phát ñiện.

18.5. MÁY CHỈNH SỬA ðƯỜNG VÀ CHÈN ðÁ CHU KÌ VPR−−−−1200 VÀ VPRX−−−−500


Máy VPR và VPRX do Nga sản xuất, chúng dùng ñể chỉnh sửa ñường trong duy tu ñịnh kỳ, nâng cốt ñường, trung − ñại tu ñường sắt; các máy này có thể chỉnh sửa ñường theo cả mặt dọc và mặt ngang của ñường.

Máy VPR−1200 và VPRX−500 chèn ñá dưới mỗi tà vẹt khi máy ñứng (dừng). Các kết cấu cơ bản của 2 loại máy này và sơ ñồ ñộng của chúng ñược trình bày ở hình 18.4 và 18.5 dưới ñây, lưu ý ở hình 18.4 toa (1) và phần máy chính luôn nối với nhau bằng ñầu ñấm nối toa (2).


Hình 18.4. Tổng thể máy chỉnh sửa và chèn ñá VPR−1200 1. Sàn toa; 2. ðầu ñấm; 3, 6. Ca bin ñiều khiển; 4,15,17. Dây cáp; 5. Buồng ñộng 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 ñộng chính; 20,28,29. Máy bơm thủy lực; 21. Máy ép khí; 22. Diezel; 23. Tản nhiệt dầu; 24. Máy phát ñiện; 25. Ụ truyền vi sai;

26. ðộng cơ thủy lực bộ di chuyển máy; 27. Hộp số 6 cấp tốc ñộ.

Hình 18.5. Sơ ñồ ñộng máy chỉnh ñường và chèn ñá

(các ký hiệu tương ứng như ở hình 18.4)

18.5.2. Kết cấu ụ chèn của máy VPR 1200 và máy VPRX500


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. ðộng 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 ñộng ñồng thời, còn máy VPRX−500 có một bộ chèn gồm 8 búa cùng hoạt ñộng. Búa chèn (1) và (12) lắp với ñuôi thân búa. Thân búa 3 lắp khớp ở phần giữa giá búa (2), ñầu 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 ñược lèn chặt. ðộ tách ra − kẹp vào ñược ñiều chỉnh bằng mấu hạn vị do xilanh (8) tác ñộng. 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 ñể chèn ñá ở những ñoạn cong bán kính nhỏ.

ðể làm việc theo chế ñộ tự ñộng phải trang bị cảm biến từ thông ñể dừng việc chèn. Khi chèn ñến ñệm ray thì cảm biến phát tín hiệu dừng rồi lại bắt ñầu chu kỳ khác ở cặp tà vẹt bên cạnh.

Máy VPR − 1200 trang bị cơ cấu nâng và nắn chỉnh ñường ray. ðể kẹp ray, dùng 2 kìm trượt dạng con lăn côn, ñể nắn ray dùng 2 ñầu trượt dạng con lăn cho mỗi sợi ray. Việc nâng hạ và nắn ñẩy ray ñược thực hiện bằng các xi lanh thủy lực. ðiều khiển tất cả các cơ cấu trên máy có thể thực hiện theo 1 trong 3 chế ñộ: bằng tay, bán tự ñộng và tự ñộng.

18.5.3. Hệ thống ño ñạc chỉnh ñường

Máy có 2 hệ thống ño ñạc chỉnh ñường riêng biệt, hệ thống thứ nhất ñể nắn chỉnh trong mặt phẳng dọc và cắt ngang; hệ thứ hai ñể nắn chỉnh trong mặt phẳng nằm ngang.

1. Hệ ñiều chỉnh ñường ray trong mặt phẳng dọc (ñứng): ñược 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 ñược căng bằng xi lanh hơi ép (11), ñầu dây kia nâng hạ nhờ cơ cấu (16).


Hình 18.7. Sơ ñồ nguyên lý ñiều khiển chỉnh nắn ñường của máy VPR−1200.

a) Sơ ñồ ñộng; b) Sơ ñồ nguyên lý

Cơ cấu nâng cầu ray có goòng ño (4). Trên goòng này là khung lắp 2 cảm biến (13) ñể ñiều khiển van xi lanh thủy lực nâng. Chiều cao của khung chọn sao cho khi máy nằm trên ñường 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 ñường ray có một trạng thái xác ñịnh. ðây chính là hệ thống ñiều khiển 3 ñiểm. Hệ này sẽ hoạt ñộng khi cảm biến bị nâng lên hay kéo xuống bởi dây căng khỏi vị trí trung hòa. Như vậy, nếu giả sử ñường bị lún, cảm biến bị kéo xuống, công tắc ñiện sẽ nối mạch ñiều khiển xi lanh ñể nâng ñường lên ñộ cao tương ứng. Tùy teo tín hiệu mạnh hay yếu (lún nhiều hay ít), mà xi lanh sẽ nâng nhiều hay ít cho ñến khi không còn tồn tại tín hiệu nữa (ở vị trí trung hòa).Goòng 4 không bị kéo xuống cũng như ñẩy lên thì việc nâng ray sẽ dừng lại.

Việc ño ñạc ñể ñiều khiển chỉnh ñường có thể thực hiện bằng cách là phẳng hoặc ñịnh vị ñiểm.

− Theo cách là phẳng, chiều cao của cọc dây và cự ly giữa khung (17) và ñầu dây (15) trong quá trình làm việc giữ trị số không ñổi. Trong trường hợp này trắc dọc của ñường 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 ñầu cuối dây (15) coi như nằm trên ñường ñã ñược nắn chỉnh, còn ñầu trước dây ấy (15) qua (17) nằm giữa cự ly 2 ñiểm trên ñường (khoảng 3m), trên một ñiểm vừa nói là giá chuyển hướng, ñiểm khác là goòng biên 1, chúng ñều nằm trên ñường chưa ñược nắn chỉnh. Cho nên nếu chúng ñều nằm trên chỗ lún, thì ở vị trí goòng ño ñường sẽ không ñược nâng ñến vị trí thiết kế, mà còn cách nó ñến 0,25 chiều sâu lún [0,25 là tỷ lệ cánh tay ñòn của dây ño trên hình 18.7.b − nghĩa là L1 : L = 0,25].

a)

b)

Tia


Tuy nhiên do ít khi gặp những kiểu lún mấp mô cục bộ như vậy, khiến cả goòng biên và giá chuyển ñều 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 ñịnh vị ñiểm thì 2 ñầu dây phía trước chỉnh tay theo mức thiết kế ñể sao cho cảm biến chỉ thị ở mức trung hòa, tức là cầu ray nằm ñứng ñường trắc dọc.

ðể chỉnh ñường theo trắc ngang thì dưới sàn khung bố trí một con lắc ñiện tử (18). Con lắc ñiện tử này sẽ ñiều khiển cơ cấu nâng hạ ray thông qua mức chênh cao 2 ñầu dây phía trước. Ở ñường thẳng mức chênh cao bằng O, ở ñoạn cong, ray này cao (thấp) hơn ray kia.

Ở ñoạn cong, sợi ray ngoài sẽ là chuẩn so sánh, sợi ray trong là sợi bị so sánh. Tương quan giữa chúng diễn ra tự ñộng.

− ðể chỉnh ñường theo trắc bằng (mặt phẳng ngang), máy VPR−1200 bố trí hệ căn chỉnh 4 ñiểm. 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 ño (4) và (7). Các goòng máy ño võng ngang trong khi làm việc ép chặt trên một sợi ray. Trên mỗi goòng ño, mặt máy ño ngang kẹp vào dây căng có thể trượt ngang. Máy ño ngang chạy trượt làm biến ñổi ñiện thế chỉ thị do thay ñổi trở kháng, nhờ ñó chỉ báo ñược ñộ lệch ngang (võng do uốn) của ray.

Goòng ño (4) nằm gần cơ cấu kích nắn trên ñoạn chưa chỉnh nắn, goòng (7) nằm trên ñoạn ñã hiệu chỉnh. Bằng hệ 4 ñiểm việc chỉnh sửa ñường có thể tiến hành theo phương cách "là phẳng" hoặc "ñịnh vị ñiểm".

Theo phương cách "là phẳng": ñầu trước của dây căng 3 buộc cố ñịnh trên goòng (1). ðộ

vênh ño ñược do goòng (7) trên ñường chỉnh sửa nhân với hệ số m ñược coi là chuẩn thực hiện, các ñộ vênh ño ñược ở cơ cấu kích nắn phải so sánh với nó. Sự so sánh này ñược thực

hiện nhờ máy ño vi sai khuếch ñại ñiện tử, ñể ñiều khiển van thủy lực cho các xi lanh kích nắn.

Khi chỉnh sửa theo phương cách là phẳng, ñường ray sẽ không nằm ở vị trí thiết kế mà chỉ loại trừ ñược các cong vênh cục bộ nằm trong giới hạn căng dây ño.

Với máy VPR−1200, dây căng của máy ño võng có L = 20,785 m cự ly giữa goòng ño L = 4,786 m. Hệ số là phẳng ñịnh hình sẽ là:

K = LL2

= 786,4

785,20 = 4,343

ðể ñưa ñường ray vào trục thiết kế mà vị trí của nó ñược xác ñịnh trước bằng những cọc

tiêu tạm thời hoặc cố ñịnh thì chỉnh sửa ñường theo phương cách ñịnh vị ñiểm. Theo cách này

ñầu dây phía trước ở goòng 1 mắc bằng tay chạm cọc tiêu theo trục thiết kế; sau ñó mọi việc

tiến hành với cơ cấu kích nắn giống như khi kích nắn theo phương cách là phẳng.

Trên những ñoạn ñường dài, thẳng, nắn ñường trong mặt ñứng và mặt bằng dùng thiết bị ño laze ñể tăng ñộ chính xác. Tia phát laze ñặt trên goòng (20) cách ñầu máy 600m. Tia này ñược kính quang dẫn ñến bộ thu nhận (19) trên goòng (1). Bộ thu có mạch ñiện tử ñiều khiển


cơ cấu nâng ñầu dây ño (15) phía trước và hộp chạy trượt của goòng (1) có buộc ñầu cuối dây ño sao cho ñầu trước của dây này luôn luôn nằm trên ñường thẳng song song với tia laze. Goòng (20) phát tia laze luôn ñứng tại chỗ cho tới khi máy tiến tới nó còn cách khoảng 10 m, thì goòng (20) lại chạy trước 600m tiếp theo ñể lặp lại việc nắn chỉnh ñường.

18.5.4. Hệ thống ñầm balát

ðể ñầm lèn balát ở 2 ñầu tà vẹt, máy VPR−1200 trang bị 2 ñầm rung (hình 18.8). ðầm rung gá trên khung ñộng của ụ búa ñầm (chèn) gồm bàn ñầm, vai (13), xi lanh thủy lực (2) của cơ cấu nâng hạ khi làm việc và khi máy lữ hành. ðầm rung có thể làm việc ñồng thời với ụ búa chèn.

Hình 18.8. ðầm rung balát của máy VPR−1200

a) Nhìn theo cắt ngang; b) Nhìn bên (tỷ lệ lớn hơn) 1. Khung ñộng; 2. Xilanh; 3. Khớp quay; 4. Bàn rung; 5. Ổ quay; 6. ðĩa lệch tâm; 7. Hạm vị;

8. Trục ñã lệch tâm; 9. Khớp nối; 10. ðộng cơ thủy lực; 11. Vỏ che; 12. Giảm chấn; 13. Vai ñỡ; − ðể kiểm soát chất lượng chỉnh sửa ñường, máy VPR-1200 còn có bộ ño kiểm tra ñộ

vênh (võng) và con lắc ñiện tử (10) máy ño kiểm tra có goòng (6) và (9), nối chúng là dây cứng (8) và goòng ño (7) ở giữa.

Các số liệu vi sai chỉ thị trên goòng ño (7) có gắn dây (8) ñược khuếch ñại ñiện tử và ñưa về bàn ñiều khiển, ở ñó chúng ñược ghi nhận và "tự ký" lên giấy ghi thành ñồ thị; cả chỉ thị của con lắc ñiện tử cũng như vậy.

Khi ñiều khiển bằng tay ñể nắn chỉnh ñường có thể dùng con lắc ñiện tử (14) gắn trên goòng (4).

18.5.5. Máy VPRX−−−−500: Máy này dùng ñể nắn chỉnh ñường ở chỗ rẽ (giao lộ) nó khác biệt với máy VPR1200 ở chỗ:

a) b) Vị trí di

chuyển

Bàn ñầm


− Trang bị 2 ụ búa chèn, mỗi ụ chỉ chèn 12 tà vẹt và chỉ có 4 búa chèn. Mỗi ụ ñều có thể

dịch ngang, do ñó nó có thể chèn ñá ở tà vẹt dài trên giao lộ.

− ðầu chèn (12) − xem hình 18.6 lắp vào thân búa (3), (11) không lắp cứng mà quay ñược 15o về hướng ray và ñến 86o khỏi hướng ray nhờ xi lanh thủy lực.

ðiều khiển ụ búa từ 2 ca bin riêng biệt ở 2 bên.

− Cơ cấu nâng ñường có 2 loại móc ray, có thể nâng cầu ray cũng như ñoạn rẽ, có thể móc vào ñỉnh nấm ray hoặc bụng ray, như vậy tùy ñiều kiện cụ thể có thể dùng loại thích hợp.

18.5.6. Nhận xét

ðiểm chung nhất của các sơ ñồ máy chỉnh − nắn − chèn ñường sắt loại hoạt ñộng chu kỳ, là:

Các cơ cấu công tác ñược truyền ñộng thủy lực (bằng xi lanh và ñộng cơ thủy lực); máy có khả năng tự di chuyển với tốc ñộ lữ hành khoảng 80 km/h, nếu móc với ñoàn tàu có thể ñạt 100 km/h. Chế ñộ ñiều khiển rất linh hoạt, có thể bằng tay, bán tự ñộng hoặc tự ñộng.

ða số máy hoạt ñộng theo phương cách "là phẳng".

− Hai loại máy ñiển hình của Nga dùng cho việc chỉnh sửa ray và chèn ñá có tính năng cơ bản ñược trình bày trong bảng 18.1.

Bảng 18.1

TT ðặc tính kỹ thuật VPR−1200 VPRX−500

1 Năng suất: − Tà vẹt/giờ ñến 1200 ñến 500

− Chỗ rẽ/giờ − 1

2 Công suất ñộng 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 ñộ rung của búa − mm 5 5

6 Tần số rung, Hz 35 35

7 Áp lực dầu bơm, MPa ñến 17 ñến 17

8 Lực nâng ray, kN 250 250

9 Lực kích nắn, kN 170 170

10 Cự ly nâng và ñẩy ray, (mm) 100 100

11 Tốc ñộ 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 ñường và chèn balát loại hoạt ñộng chu kỳ của một số nước khác ñược trình bày ở bảng 18.2 thuộc mục 18.6. Riêng máy hiệu chỉnh ñường sắt và chèn ñá balát do Cộng hòa Áo chế tạo, là loại máy hiện ñại ñã ñược áp dụng ở Việt Nam từ ñầu năm 2003, ký hiệu 8.08GS ñược trình bày riêng ở mục 18.8.


18.6. TÍNH NĂNG CƠ BẢN CÁC MÁY NẮN CHỈNH RAY −−−− CHÈN ðÁ HOẠT ðỘNG CHU KÌ

Bảng 18.2

Hãng (nước) sản xuất

Placcer Toirer (Áo) Matisa (Thụy Sĩ) Tamper

(Canada)

Jackcon Vibrator

(Canada)

Sibaura

(Nhật)

Robel (ðức)

Mailinir

Mác máy 07-32

07-275

Kwatramaltic 0,7

BNRJ 85

BMNRJ 85

B124 B133

Bilee −

tromatic

STA 5000 2600 MTT− 25A

62−33 62−43

Năng suất/giờ Tà vẹt

Tà vẹt giao lộ

1200 −

− 500

2000 −

500 −

1000 −

− 600

600 −

300 −

600 −

550 −

500 −

1000 −

Số tà vẹt chèn cùng

lúc 2 1 4 1 2 1 2 1 1 1 1 3

Tần số rung của búa

chèn, sec−1 1800 1800 1800 1800 1800 2300 3200 4500 4500 4500 1800 2800

Kiểu chèn Rung nén ngang Rung nén dọc

Cơ cấu tạo

rung của búa Trục lệch tâm truyền ñộng cơ học Rung ñiện

Trục lệch tâm,

tr. ñộng ñiện

Cơ cấu quay búa chèn ép

ñá Xi lanh thủy lực

Trục vít truyền ñộng thủy lực

Xilanh thủy lực

Truyền

ñộng thủy lực

Xi lanh thủy lực

Cơ cấu theo dõi nắn chỉnh

theo trắc dọc

Hai dây căng cự ly 13,67 m

Khung thanh giằng cự ly 18,0m

Tia hồng ngoại 19,5m

Tia quang tử cự li 20,3m

Tia quang

21,5m

Dây căng cự ly 18m

Cơ cấu theo dõi nắn chỉnh

theo trắc bằng

Dây căng cự ly 27m Hai khung cự ly 18m

Tia hồng ngoại cự ly

19,5m

Tia quang tử cự ly 20,3m

như trên

như trên

Nắn trên ñoạn ñường

thẳng Tia laze

Máy phát quang cự ly 1500m

Như trên − 34,5m

Như trên − 32m

như trên

như trên


Chiều dài cơ sở máy (m)

16,94 16,94 16,94 10,6 10,6 15,24 11,58 9,45 13,7 5,588 7,2 20,0

Tự trọng phần cơ sở

máy (T) 37 37 37 249 259 32 25 132 162 122 23 42

18.7. MÁY CHÈN ðÁ XYD −−−−2

18.7.1. Giới thiệu chung và các thông số kỹ thuật chủ yếu

1. Giới thiệu chung

Máy chèn ñá XYD−2 do Trung Quốc chế tạo là loại máy loại nhỏ dành cho việc chèn ñá

balát ñường sắt, chủ yếu ñược sử dụng trong khâu bảo dưỡng, trung tu và ñại tu các tuyến ñường sắt cũ, hoặc khi xây dựng mới một ñoạn tuyến.

Do ñược trang bị cơ cấu bánh xe ñể di chuyển nên nó có thể vận hành trong quá trình thi công mà không làm ảnh hưởng ñến tiến ñộ chạy tầu.

Loại máy này ñã kết hợp ñược hai phương pháp chèn ñá là vừa ép vừa gây chấn ñộng. Bộ chèn ñược nâng lên hạ xuống nhờ 1 xi lanh thủy lực và 2 cột dẫn hướng.

Máy chèn ñá XYD−2 có cơ cấu gọn nhẹ, kích thước nhỏ, trọng lượng không lớn, chất lượng chèn ñá khá cao, hiệu suất cao và dễ sử dụng. Loại máy này ñược trang bị các thiết bị

dự phòng như bơm dầu bằng tay và khóa an toàn. Vì vậy, hoạt ñộng rất an toàn và ñảm bảo ñộ 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 ñường ray 1435 và 1000mm

− Thể loại ñường ray; 15, 18, 24, 33, 38, 43, 50, 60 kg/m.

− Truyền ñộng:

+ ðộng cơ diezel SF 180

Công suất: 5,1 kW

Tốc ñộ: 2200 v/ph

Trọng lượng: 92 kg.

+ Có thể dùng mô tơ ñiện ñồng bộ 3 pha:

Công suất: 4,0; 5,0 kW

Tốc ñộ: 2890 Vph

+ Hoặc dùng ñộng cơ diezel 170F (thông gió 4 kỳ)


Công suất: 2,9 kW

Tốc ñộ; 2600 v/ph

Trọng lượng: 45 kg

− Tần số rung

67 Hz (P50, P60)

36 Hz (ñường ray hẹp)

− Áp suất dầu thủy lực.

P = 4 ± 0,5 Mpa (ñối với ray loại P50, P60)

P = 3 ± 0,5 Mpa (với ñường ray hẹp)

− Lực ñẩy xi lanh tối ña

14 kN (ñối với ray loại P50, P60)

8,3kN (ñối với ñường ray khổ hẹp)

− Lực kẹp tối ña:

(6,73 × 2) kN (ñối với ray loại P50, P60)

(3,67 × 2) kN (ñường ray hẹp)

− ðộ sâu ñầm lèn (dưới mặt tà vẹt):

90mm (ñối với ray loại P50, P60)

70mm (ñường ray hẹp)

− Năng suất:

240 tà vẹt/h (P50, P60)

180−200 tà vẹt/h (ñường ray hẹp)

− Trọng lượng của thiết bị chính:

+ Dùng ñộng cơ diezen:

400kg (P50, P60)

250 kg (ñường ray hẹp)

+ Nếu dùng ñộng cơ ñiện:

350 kg (4 kW)

366 kg (5,5 kW)

− Kích thước:

+ Dùng ñộng cơ diezen:

1380mm × 650mm × 1435mm (với ray loại P50)



+ Nếu dùng ñộng cơ ñiện:



− Chế ñộ vận hành:

Có thể áp dụng với tuyến ñường ray kép và tuyến ñường ray ñơn với lề rất rộng khi dùng 2 máy vận hành ñồng thời.

18.7.2. Cấu tạo, nguyên lý làm việc

1. Cấu tạo

Máy chèn ñá XYD−2 gồm có các bộ phận chính sau:

− 1 xi lanh thủy lực dùng ñể nâng hạ bộ công tác

− 2 xi lanh thủy lực dùng ñể 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.

− ðộng cơ diezel.

− Các van phân phối, an toàn, bộ lọc dầu, van giảm áp, ...

− Hệ thống dây ñai, 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 ñược hạ xuống dưới lớp ñá 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 ñá, ñồng thời thông qua hệ thống ñai làm trục lệch tâm quay sẽ truyền rung ñộng tới bàn chèn làm quá trình chèn ñá xảy ra nhanh hơn, bảo ñảm chất lượng hơn.

Nguyên tắc làm việc của bộ công tác máy chèn ñá gồm các bước sau:

Bước 1: Hạ bàn tay chèn xuống lớp ñá cần chèn.

Bước 2: Chèn ñá theo phương pháp vừa ép vừa gây rung ñộng.

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 ñược nhả ra và ñạt khoảng cách tối ña.

Bước 4: Toàn bộ thiết bị chèn ñược nhấc lên khởi lớp ñá, máy sẽ di chuyển toàn bộ thiết bị chèn sang tà vẹt kế tiếp ñể tiếp tục chèn lớp ñá ở dưới bàn tay tay chèn.


Hình 18.9. Cấu tạo chung của máy chèn ñá XYD.2

1. Khung trên; 2. Bơm tay; 3. Dây ñai; 4. Ống dẫn dầu; 5. Van phân phối; 6. Cần ñiều khiển;

7. Giảm chấn; 8. Bộ rung ñộng; 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. ðộng cơ ñiezel; 17. Xi lanh ñứng.

7

8

9

10

1

2

3

4

5

6

15

12

11

14

13

16

13

7

1435

1380


Thông số chính:

− Áp lực vận hành của dầu thuỷ lực

P = 3,5 kG/cm2

− Lực ñẩy của xi lanh nâng hạ bộ công tác:

Pñ = 8,3 kN = 8300 N

− Vận tốc của xi lanh nâng hạ bộ công tác:

V1 = 0,21 (m/s)

− Lực ñẩy của xi lanh co duỗi bàn tay chèn:

Pn = 3,67 kN = 3670, N

− Vận tốc của xi lanh co duỗi bàn tay chèn.

V2 = 0,38 (m/s)

Hình 18.10. Sơ ñồ thủy lực của máy

chèn ñá XYD−2. 1. Thùng dầu; 2. Bộ lọc dầu; 3. ðường dẫn;

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 ðÁ 08−−−−8 GS

18.8.1. Thông số cơ bản và cấu tạo chung của máy

− ðộng cơ: diezel 190 kW ở n = 2300 v/phút.

− Truyền ñộng thủy lực, ñiều khiển thủy lực − ñiện tử ở 2 chế ñộ tự ñộng và bán tự ñộng, có hệ thống máy tính chuyên dụng.

5 6

4

2

3

1

7

8


− ða chức năng vừa nâng ray, vừa rung chèn, vừa hiệu chỉnh cao ñộ và tim ñường. Có thể thực hiện ñộc lập hoặc ñồng 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. ðây là máy thuộc loại hiện ñại do Cộng hòa Áo chế tạo.

− Tổng trọng lượng máy: 26.300 kg, − Chiều dài Lo/L = 7000/11000mm.

Hình 18.11. Cấu tạo chung của máy chèn ñá 08−8GS

1. Cabin ñầu máy; 2. Buồng ñộng 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

ñiều khiển;17. Bộ kiểm tra cuối xe; 18. Bộ kiểm tra phía ñầu xe; 19. Bộ di chuyển; 20. Bộ phanh; 21. Các thiết bị ñiều 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 ñá

− 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). ðiểm khác chủ yếu ở bộ máy này là:

1. Truyền ñộng hoàn toàn bằng thủy lực.

2. Vi chỉnh ñược 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 ñường ray nhờ cặp xi lanh 11.

1 4 7 8 11

15

14

2 3

21

19

20 7000

11000

10


Hình 18.12. Cấu tạo bộ công tác chèn ñá 10, 11, 12, 13,14, 15. Xem chú thích ở hình 8.11.

Tn1 − Trụ trượt ngang phía trên.

Tn2 − Trụ trượt ngang phía dưới.

X1 − Xi lanh vi chỉnh hành trình.

M − Mỏ hạn chế hành trình.

X2 − Xi lanh ñiều chỉnh ngang bàn chèn.

Tñ − Trụ dẫn hướng dọc (ñứng)

− ðặc ñiểm: Xi lanh nâng hạ 13 có tốc ñộ chuyển ñộng của píttông rất lớn nhờ bố trí hệ

thống bơm thủy lực và ống dẫn thủy lực có lưu lượng lớn. ðiều ñó giúp cho việc nâng hạ bộ

chèn rất nhanh chỉ khoảng 0,5 − 1s. Bộ khung chèn trượt trên 2 trụ tròn dẫn hướng Tñ gắn

theo phương ñứng trên khung 10 khi xi lanh 13 làm việc.

ðể trượt ngang bộ chèn: Có 2 xi lanh ngang gắn với 2 giá trượt 11 ñể co − ñẩy 1 trong 2

khung 10, trên mỗi khung 10 ñỡ 1 bộ chèn.

Xi lanh X1 khi co − duỗi sẽ ñiều khiển mỏ hạn chế hành trình M ñể xi lanh 14 tạo ra 1

hành trình theo yêu cầu, từ ñó 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 ñường 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 ña 200 mm ñể giúp cho

quá trình chèn ñá sau ñó có hiệu quả cao hơn, ñồng thời phải tạo ra sự dao ñộng ngang theo

kiểu rung tự do (xem hình 8.13) ñể so sánh tín hiệu với bộ kiểm tra (xem mục c ở dưới) khi

ñoạn cầu ray thuộc 3 vị trí kiểm tra KT1, KT2, KT3 ñã thỏa mãn ñộ 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 ñể bộ chèn thực hiện rung chèn ñá ở tà vẹt tiếp sau

ñó.

Tn1

Tn1

X1

M

X2

Tñ

13

12

Tn2

14

15


Hình 18.13. Cấu tạo bộ nâng ray 3, 4, 5, 6 − xem hình 18.11.

K − Khung ñỡ,

XK − Xi lanh kẹp;

C − Chốt treo khung.

Hình 18.14. Bộ kiểm tra tim ñường ray

c) Bộ kiểm tra tim ñường ray (hình 18.14)

Bộ này gồm 3 khối KT1, KT2, KT3 ñặt ở ñầu, giữa và cuối xe, khoảng cách KT1 và KT3 xấp xỉ 11000 mm. Khi máy di chuyển không làm việc chúng ñược nâng lên, khi làm việc, chúng ñược hạ xuống. Mỗi bộ KT có rất nhiều thiết bị thủy lực, ño, cảm biến − so sánh ñể ñưa tín hiệu về bộ xử lý từ ñó có lệnh cho xi lanh 5 làm việc theo 1 chương trình tính trước.

18.8.3. Sơ ñồ khối chung hệ thống ñộng lực và truyền lực của 08−−−−8GS

c

5

3

4

k

6

Xk

8-08

3

18 9

8

7

3

KT1 2KT

3

17

3KTd©y c¸pthÐp 4φ


Hình 18.15. Sơ ñồ khối hệ ñộng lực và truyền lực của máy chèn ñá 08−8GS

1. Bộ làm mát ñộng cơ bằng nước; 2. ðộng cơ dizel TYP: BF6M 1013 CP hãng Deutz; 3. Hộp chia công suất; 4.

Bơm thủy lực dẫn ñộng bộ di chuyển toàn máy; 5. Bộ lọc dầu; 6. Bình dầu thủy lực;

7. Bơm thủy lực dẫn ñộng 2 bộ rung chèn; 8. Bơm thủy lực dẫn ñộng 2 bộ quạt gió làm mát; 9. Bộ khống chế tự

ñộng thông số của bơm; 10. Bộ rung chèn bên trái; 11. Bộ rung chèn bên phải; 12. Mô tơ thủy lực dẫn ñộng 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 ðÁ CHU KỲ

18.9.1. Quan ñiểm tính toán

Hướng di

chuyển

1

2

3

4

5

6

21

19

9

8

7

10 11

15

12

16 18

13 14

12


Tuy có nhiều hãng ở nhiều nước chế tạo máy chèn ñá, song, ñường lối tính toán là tương tự nhau và phương pháp tính của Tiến sĩ I. P. Sureisikov ñược trình bày dưới ñây ñược coi là chung nhất.

Công suất cần thiết của ñộng cơ:

N = N1

η1 +

N2

η2 +

N3

η3 + ∑

=

m

0i

Ni

ηi [ml] (18.1)

Trong ñó:

N1 − là công suất ở hành trình không tải dùng cho cơ cấu rung;

η1 − hiệu suất truyền ñộng của bộ truyền từ ñộng cơ ñến trục lệch tâm;

N2 − công suất thành phần hữu ích cho cơ cấu rung khi rung ép lớp ñá balát;

η2 − hiệu suất truyền ñộng từ ñộng cơ ñến 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 ñộng từ ñộng cơ qua cơ cấu ép ñến tay chèn;

Ni − công suất ñịnh mức cần thiết cho các tổ thiết bị khác (bơm thủy lực, máy nén khí...);

ηi − hiệu suất truyền ñộng từ ñộng cơ ñến các thiết bị khác;

m − số lượng các thiết bị cần thiết khác trên máy.

Khi di chuyển máy chèn với tốc ñộ 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:

N' = N1

η1 + ∑

=

m

0i

Ni

ηi +

Nv

ηv [ml] (18.2)

Trong ñó:

Nv − là công suất hữu ích cần cho việc di chuyển máy trong thời gian làm việc;

ηv − hiệu suất truyền ñộng cho cơ cấu di chuyển máy.

Còn khi máy tự di chuyển trên tuyến với tốc ñộ lữ hành (không làm việc) thì việc xác ñịnh 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 ñộng của cơ cấu rung và ñặc ñiểm hệ truyền ñộng cho cơ cấu này − ñi ñến công thức:

N1 = µ.ω75

2d1.i1.l1

l2

Q1 +

2π

Q2 + Q3 + d2i2

2

Q1 +

2π

Q2

+ ω75

µ.Gd1i1

2 + 2π

e.R.i2 + ω

150 ∑=

=

ki

1i

µi.di.ϕi.Qi (18.3)

Trong ñó:

µ1 = 0,004 − hệ số ma sát quy ñổi của các ổ ñỡ trục gây rung;


ω − vận tốc góc quay trục lệch tâm trong 1s

1s ;

d1, d2 − ñường kính trục lệch tâm ở vị trí lắp ổ ñỡ chính và ổ ñỡ bộ gây rung (m);

i1, i2 − số lượng các trục lệch tâm và các ổ ñỡ trên máy;

l1, l2 − khoảng cách giữa các tâm trục ổ ñỡ liên kết hai thanh truyền (2 bên) và ổ ñỡ chính của trục lệch tâm;

µ1 − hệ số ma sát ở các khớp bản lề thứ i;

di − ñường 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 ñà và các thanh quy dẫn của khớp bản lề (KG);

e − ñộ lệch tâm của trục (m);

R − lực ma sát quy ñổi ñối với chốt các thanh truyền, tạo ra bởi trọng lượng các phần tử của cơ cấu dao ñộng bởi bánh lệch tâm.

18.10. MÁY CHÈN ðÁ LIÊN TỤC VPO−−−−3000

18.10.1. Nguyên tắc làm việc

ðiểm khác biệt về nguyên tắc của máy chèn liên tục với máy chèn chu kỳ là ñá dưới mỗi tà vẹt ñược chèn không phải từ 2 phía bên cạnh nó mà là từ phía 2 ñầu tà vẹt. Nguyên tắc chèn

này ứng dụng trong việc sáng tạo các máy nghiệp vụ ñường sắt (nắn chỉnh, chèn, hoàn thiện) của Nga có năng suất cao gấp vài lần của các máy hoạt ñộng 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.


Hình 18.18. Máy chỉnh, chèn và hoàn thiện ñường sắt VPO 3000.

1. Dầm dọc; 2,8. Giá chuyển; 3. Bộ ñịnh lượng ñá; 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. ðầm mái dốc; 11. Chổi quét

tà vẹt; 12, 15. Cabin; 13. Cơ cấu nâng cầu ray bằng ñiện từ; 14. Cơ cấu nâng bàn chèn.

Cơ cấu công tác chính của máy VPO−3000 là hai bàn chèn ñá (5) ñể chèn ñá giữa 2 tà vẹt và ñá dưới tà vẹt. Bàn rung có hình dáng cái nêm, trong ruột là bộ rung ñịnh hướng vào ngang ñường 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 ñường, quay sâu vào trong khỏi ñầu tà vẹt 150 − 170 mm. Nhờ vậy tầng ba lát sẽ ñược lèn ñều, ñặc biệt là lớp dưới ray. Truyền ñộng cho bộ rung là trục các ñăng quay từ ñộng cơ ñiện công suất 40 kW/chiếc.

Bàn ñầm chèn ñá gá trên ñầm dọc máy có cơ cấu nâng hạ và quay bằng trục vít chạy ñiện. Ở những ñoạn ñường cong, trục dọc của máy xê dịch khỏi trục tim ñường về phía trọng tâm cong, kể cả ở những ñoạn cong chuyển tiếp. Cho nên, bàn chèn rung phải rê ngang ñể sao cho trên mặt ñường, mũi rung ñều vươn vào trong tà vẹt một cự ly không ñổi trên suốt chiều dài ñoạn chèn. Rê ngang bằng cách quay trục vít và ñược ñiều khiển tự ñộng.

Chổi quét tà vẹt trên bàn chèn ñược giữ bằng cơ cấu nâng ñiện từ cùng kiểu như của máy ELB−3. Con lăn nắn ray ñược trang bị thêm khối ñiện từ, cơ cấu nâng cũng ñược trang bị thêm bộ kích ñẩy ray. Trên máy còn trang bị quả lắc thăng bằng tự ñộng của ñường trên bàn chèn ở những ñoạn ñường thẳng và ñộ chênh cao trên ñoạn cong; lưỡi san (7) ñể gạt tạo ñộ dốc của nền balát, bàn ñầm rung mái dốc (10) ở 2 ñầu tà vẹt; ñầm toàn khối ba lát; chổi quét ñá vãi trên tà vẹt kiểu trống quay; phễu bổ xung balát (3) và vét rãnh giữa hai ñường (ñường ñôi), tạo thuận lợi chạy máy.

Tất cả truyền ñộng ñiện cho các cơ cấu công tác và ñiều khiển ñều lấy nguồn từ trạm

phát Y−14 công suất 230 kW ñặt ở cabin phía trước. Cabin phía sau thực hiện việc ñiều khiển

các cơ cấu ñầm ba lát dưới tà vẹt và nắn ñường theo trắc dọc. Máy này không thể tự chạy,

phải dùng ñầu máy ñẩy.

ðặc tính kỹ thuật máy VPO−3000


− Chiều dài giữa trục bánh (m) 27,87

− Tốc ñộ làm việc (km/h) ñến 3,0

− Thời gian triển khai cho máy hoạt ñộng (phút) 10−15

− Thời gian thu dọn cho máy lữ hành (phút) 8−10

− Tốc ñộ lữ hành (km/h) 50

18.10.3. Phương pháp chỉnh ñường theo hệ ba ñiểm trên máy VPO−−−−3000

Trên máy VPO 3000 dùng cách chỉnh ñường trong trắc dọc theo hệ 3 ñiểm. Dây cung của hệ này chính là dầm dọc (1) −(hình 18.16). Các ñiểm biên là ở 2 giá chuyển (2) và (8). Goòng ño chính là cơ cấu thi hành của hệ này; cụ thể là cơ cấu nâng chạy ñiện của sợi ray bên phải dùng ở các ñoạn ñường thẳng, còn ở các ñoạn cong là cơ cấu nâng chạy ñiện trên sợi dây ngoài (trái). Trên hình 18.19 thấy rõ là nếu máy nâng phải ñặt ray vào ñường trung bình (nét gạch ñứt) thì các chỗ lồi phải nén thụt xuống, nhưng ñiều ñó là không thể, nên phải chỉnh ñường lên cao thêm một ñoạn hmin = 4 − 5cm.

Trên máy VPO 3000 còn có hệ thống ñiều khiển chỉnh ñường theo cao ñộ bằng, cấu trúc của hệ này gồm có một hệ thống cơ học gồm các trục − puly − cáp, quả căng dây, con lăn ño, các sensơ thu tín hiệu và ño chiều dài ñường, 2 bộ nam châm ñiện trượt trên mặt hai ray và các công tác ñiện.

18.11. MÁY CHỈNH ðƯỜNG CHUYÊN DỤNG

Máy chỉnh ñường chuyên dụng ñược hiểu là các máy chỉ dùng ñể kích nắn ñường trong mặt bằng mà không kiêm làm các việc khác như các máy chỉnh ray − chèn ñá.

18.11.1. Máy chỉnh ñường kiểu Balosenko

Máy chỉnh ñường kiểu Balosenko (Hình 18.21) là một toa dài 32 m, trên toa có thiết bị ñộng lực, bàn ñiều khiển và phòng nghỉ cho kíp thợ. Dưới toa lắp cơ cấu kích nắn ray thủy lực, máy ño võng thực hiện và kiểm tra. Chiều dài L của máy ño võng của khoang thực hiện là 28,5m, của khoang kiểm tra LK = 10m. ðo võng ray và truyền ñộng trung tâm thực hiện trên bàn ñiều khiển như ñối với cơ cấu kích nắn kiểu MIIT với các cặp cảm biến (sensơ). ðiều

Hình 18.19. Hệ ño ñiều khiển căn chỉnh ñường

3 ñiểm trong trắc dọc của máy VPO−3000


CD3

khiển nắn chỉnh của máy như với các kiểu máy ñịnh hình ba lát chạy ñiện có thiết bị kích nắn theo phương pháp là phẳng với hệ 3 ñiểm và ñẩy dịch ñường vào trục thiết kế theo chương trình soạn thảo trên cơ sở ño trước ñộ võng (ngang) của ñoạn thẳng cũng như ñoạn cong (vòng, cua) và xác ñịnh bằng tính toán ñộ dịch thiết kế ở tất cả các ñiểm cách ñều 7,5m trên ñường.

Hình 18.20. Máy chỉnh ñường chuyên dụng kiểu Balosenko

MK − con lăn ñỡ; 1, 2, 5, 7. Goòng biên máy ño võng (ngang); 3, 4,6. Goòng ño võng, 8, 10, 11. Dây căng máy kiểm tra võng (máy ño 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. ðĩa 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 ñiểm thực hiện nhờ máy ño võng thông qua dây căng giữa goòng biên T1 và T5. ðo võng thực hiện ở cơ cấu 9 bằng goòng ño T4. Goòng T4 làm nhiệm vụ goòng biên cùng T7 của của máy kiểm tra võng nhờ dây căng giữa chúng. Goòng 7 ñược nhấc lên theo mũi tên hướng lên trên khi máy di chuyển. ðo võng kiểm tra nhờ goòng ño T6. Goòng T4 và T2 cũng căng dây giữa chúng làm nhiệm vụ goòng biên ñể ño võng. Nhờ máy ño võng này có thể ñưa ñường ray vào trục ñường thiết kế theo chương trình, soạn thảo trên cơ sở ño trước ñộ võng ñường ray trên ñường cong và ñường thẳng, xác

CD3 CD1

CP1

CD2


ñịnh bằng tính toán ñộ dịch chuyển thiết kế. ðo võng của máy này thực hiện nhờ goòng ño T3. Goòng T2 và T3 ñưa vào hoạt ñộng chỉ khi ño võng nắn chỉnh ñường 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 ñường 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 ñược trang bị hệ nắn chỉnh 4 ñiểm và máy ño võng kiểm tra cùng kiểu như của máy V.P.R−1200 và VPRC−500. Máy ñược nắn chỉnh bằng cách là phẳng theo hệ 4 ñiểm cũng như ñưa ñường vào trục thiết kế theo ñiểm ñánh mốc hoặc theo tia laze. Công việc duy tu bảo dưỡng nặng nhọc nhất là khi chỉnh ñường sắt không mối nối (hàn liền).

Hình 18.21. Máy chỉnh ñường kiểu P.2000

1−3−4−9−16. Goòng cơ cấu kiểm tra và ño ñạc; 2. Toa goòng moóc; 5−15. Giá chuyển bị ñộng

và chủ ñộng; 6. Cabin ñiều khiển; 7. ðầm balat; 8. Dầm; 10. Cơ cấu kích nắn; 11. Thùng dầu;

12. Truyền ñộng; 13. Vách che; 14. Buồng máy; 17, 19. Dây căng ño thực hiện và ño kiểm tra;

18. Cảm biến ñường chạy.

CHƯƠNG 19


MÁY GIA CÔNG ðƯỜNG SẮT

19.1. CÔNG DỤNG VÀ PHÂN LOẠI MÁY GIA CÔNG ðƯỜNG SẮT

19.1.1. Công dụng

Máy gia công ñường sắt là các máy chuyên dùng, có nhiệm vụ kích − nâng và hiệu chỉnh

cầu ray, ñịnh lượng và san gạt lớp ñá balat, tạo ñộ bằng phẳng của lớp ñá giữa lòng ñường sắt,

gạt ñá trên các taluy ñường. Các công việc này có thể tiến hành ñồng thời hoặc ñộc lập ngay

trong quá trình máy di chuyển. Với công dụng như trên, chúng còn ñược gọi là các máy tu

chỉnh − hoàn thiện ñường 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 ñộng, có các loại: cơ học, ñiện, cơ ñiện và thủy lực.

Các máy truyền thống của Liên Xô (cũ) như: B3, KB2 là loại có 1 khung mang dàn công son ñược dùng có hiệu quả cao khi xây dựng các tuyến ñường mới.

Các máy ELB−1, ELB−3, ELB−3M thuộc dạng truyền ñộng ñiện, loại 2 khung có kích thước và trọng lượng lớn hơn các máy B3, KB2, chúng ñược dùng chủ yếu cho việc trung − ñại tu các tuyến ñường sắt ñã ñược khai thác. Ba loại máy có kí hiệu nghiệm ELB chỉ khác nhau về cấu trúc của các cơ cấu riêng biệt và ñộ 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 ñường 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 ñộng thủy lực vì chúng ra ñời sau các máy ELB tới 30−40 năm.

Ta hãy xét máy ELB−1 và ELB−3M là các máy có kết cấu ñiển hình, có các chức năng làm việc với các nội dung tính toán cần thiết.

19.2. MÁY ðỊNH HÌNH BALÁT ELB −−−−1


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

ñặc biệt 5 cho phép quay theo hai chiều ngang và dọc. Kết cấu này tạo ra ñộ thông thoáng

gầm máy dài ñến 28m (giữa giá chuyển 1 và 2), do ñó cho phép nâng cả một cầu ray loại dài

25m lên cao ñến 350mm và xê dịch ngang ñến 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 ñá.

19.2.2. Cơ cấu nâng


Cơ cấu nâng của ELB−1 ñược trình bày trên hình 19.2, gồm có ñộng cơ 8, giảm tốc 7 và

trục vít 9 nối với ñòn ngang 10 và khung chữ nhật 6, kết thúc bằng xà ngang 1. Dưới xà ngang

1 nối khớp với hai ñòn gánh 17 ñể treo hai khối nam châm ñiện 16.

Hình 19.1. Máy ñịnh hình ba lát chạy ñiện ELB−1

1. Buồng sinh hoạt; 2. Chổi quét ray; 3. Phễu ñịnh lượng (ba lát); 4. Tổng thành số No2; 5. Khớp nối; 6. Buồng

ñiều khiển; 7. Chổi quét tà vẹt; 8. Móc bảo hiểm; 9. Bộ san ñá; 10. Bộ nâng cầu ray; 11. Tổng thành số No1; 12.

Máy phát ñiện; T.T. Tổng thành, G.C. Giá chuyển.

T− TN02

T− TN01

G.C N03 1 2 3

4 G.C N02 5

6 7 8 9 10 11

12 G.C N01


Hình 19.2. Cơ cấu nâng và xà ngang cầu ray của máy ELB−1

Cầu ray do khối nam châm hút chặt sẽ ñược hệ thống ñộng cơ − giảm tốc và trục vít quay nâng lên ñến cao ñộ 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, ñặt lệch ray và tự do lựa chọn vị trí bốc cầu ray tùy ý khi theo tác.

Cuộn dây của nam châm ñiện dùng dòng một chiều ñiện áp 220V giữa cuộn 1 và 2, 4 và 5 có con lăn (15) tựa lên ñỉnh ray làm cho giữa ñỉnh ray và khối nam châm có ñộ hở 1−2mm, nhờ ñó 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 ñặt lệch ray

Cơ cấu xà ngang cầu ray ñược mô tả trên hình 19−2 gồm có: ñộng 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 (ñẩy ngang).

Cơ cấu ñặt lệch ray gồm ñộng cơ (4), giảm tốc (5), trục vít (13) và ñòn bẩy (11) có một

ñầu gắn cứng với ñòn ngang (10). ðòn bẩy (10) xẻ rãnh dọc phía dưới gắn ổ trượt (12) khớp

với trục vít (13). Khi trục vít quay sẽ ñẩy (11) lệch sang bên làm (10) quay một góc nào ñó

kéo theo khung chữ nhật ñánh lệch xà ngang (1). Sơ ñồ ñặt lệch ray thể hiện trên hình 19. 3.


a) b) c) d)

Hình 19.3. Sơ ñồ nâng, xà ngang và ñặt lệch cầu ray của máy ELB−1

a) Trước khi nâng; b) Nâng; c) Xà ngang; d) ðặt lệch ray;

1, 2, 3. Cơ cấu nâng, xà ngang và ñặt lệch ray. 19.2.4. Cơ cấu san phẳng ba lát (hình 19−4)

Ba lát dưới tà vẹt ñược san phẳng bằng ba thanh tròn số 12 lắp vào khung bản số 7, khung này dúi xuống ñến mức 100 mm dưới ñáy 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 ñoạn thép ñường kính 12 − 16mm. Khung bản số 7 trượt ñược theo gờ 6 bằng ñộng cơ 1 qua giảm tốc 4 và vít 5.

Hình 19.4. Cơ cấu san phẳng ba lát của máy ELB−1.

ðộng cơ truyền ñến giảm tốc qua khớp nối 3 và trục 2 ở chỗ nối vít 5 với khung 7 có lò

xo 9. Nếu lực ñẩy của vít quá giới hạn tối ña 16 kN, lò so sẽ co lại 22 mm; khi ñó công tắc

hạn vị 8 cắt ñiện nguồn vào ñộng cơ 1. ðiều này bảo vệ cho cơ cấu nâng nó khỏi bị gãy.

A

B


− Việc ñiều khiển tất cả các cơ cấu kể trên của các bộ máy ñều ñược tiến hành từ buồng ñiều khiển trung tâm số 6 (trên hình 19.1).

Nguồn ñiện cấp cho các ñộng cơ của các cơ cấu, ñồng hồ chỉ thị, nam châm hút là máy phát ñiện 100 kW dòng xoay chiều 380V.

Máy ELB−1 di chuyển nhờ ñầu máy ñẩy khác.

19.3. MÁY GIA CÔNG ðƯỜNG SẮT ELB−−−−3M

19.3.1. Sơ ñồ cấu tạo chung

Hình 19.5. Máy gia công ñường sắt ELB−3.M

1.Buồng máy, bao gồm cả thiết bị ñiện; 2. Dàn dẫn hướng; 3, 6. Bộ di chuyển; 4. Tấm gạt ray, có thiết bị ñịnh

lượng; 5. Bảng ñiều khiển thiết bị ñịnh lượng; 7. Khớp nối giữa dàn; 8. Dàn làm việc; 9. Bàn cào; 10. Buồng

ñiều khiển trung tâm; 11. Hệ thống nam châm ñiện; 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. ðặc tính kỹ thuật

− Tổng chiều dài của máy: 50470 mm

− Tổng trọng lượng toàn bộ: 114,0 tấn.

− Tốc ñộ khi làm việc: 3−5/5−10 km/h.

− Tốc ñộ di chuyển trên ñường ray: ≤ 50 km/h.

− Lực nâng cầu ray của thiết bị ñiện từ: 44,0 tấn.

− Số lượng khung máy: 02

− Chiều cao nâng cầu ray: ≤ 350 mm

− ðộ dịch chuyển ngang hiệu chỉnh ray: ≤ ± 250mm

− Hiệu chỉnh ñộ lệch ray theo mọi phương: 200mm

− Cơ cấu ñịnh lượng ñá:

ðộ nâng cao nhất của cửa: 500mm

ðộ hạ sâu nhất của cửa: 950mm

− Công suất ñộng cơ ñiện một số bộ máy

Bộ chổi quét mặt ray: 0,6 kW

1 2 3 4 5 6 7 8


Bộ dẫn ñộng nâng cửa ñịnh lượng: 1,5kW

Bộ quay khung cửa ñịnh lượng: 1,7kW

Cơ cấu gạt trên cầu ray: 2,8 kW

Cơ cấu nâng ray: 7,8 kW

− Truyền ñộng chính: ðiện, từ tổ máy diezel − máy phát.

19.3.3. Sơ ñồ kết cấu, sơ ñồ hình học kết cấu khung của máy (khi làm việc)

− Sơ ñồ 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, ñể có thể xoay trong mặt phẳng ngang. Trên mặt phẳng ñứng, có sơ ñồ kết cấu như sau:

Hình 19.6. Sơ ñồ hình học của khung máy trên mặt bằng:

Nếu sơ ñồ 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 ñường sắt thì máy không thể làm việc ñược khi ñi vào ñường cong. Trên hình 19.6:

320 là trục của khung chính (làm việc);

01 là trục khung dẫn hướng;

32A1 là trục cong của ñường sắt.

Khung chính và khung dẫn hướng nối với nhau bằng khớp cầu O, khung ñược ñặt trên 3 trụ xoay là 3 giá chuyển hướng 3, 2, 1. Vì qua 3 ñiểm không thẳng hàng sẽ xác ñịnh 1 ñường cong, nên ứng với 3 ñiểm trên ñường ray cong là 3 ñiểm trên máy − ñó chính là 3 ñiểm 1, 2, 3 - chính là trọng tâm của 3 giá chuyển hướng. ðiểm thứ 4 của máy (trọng tâm của thiết bị nâng cầu ray − ký hiệu là A) là hệ quả của 3 ñiểm ñầu, vì vậy nó phải nằm trên trục của ñường cong. Chỉ với sơ ñồ hình học như trên thì máy mới có thể dễ dàng ñi vào ñường cong có bán kính bất kỳ có cả sự thay ñổi ñộ dốc dọc hay ñộ lệch của ñường kể cả xét cho 2 trường hợp là:

a) Máy di chuyển từ ñường thẳng vào ñường cong (hình19.7a).

b) Máy di chuyển từ ñoạn cong ra ñoạn thẳng (hình 19.7b).

Khung chính Khung phụ


1

R


Hình 19.7. Sơ ñồ hình học khung máy khi vào − ra ñường cong

19.3.4. ðặc ñiểm chung của các máy gia công ñường sắt

Các máy gia công ñường sắt có ñặc ñiểm chung là:

− Các bộ máy và cơ cấu làm việc chính, gồm có: bộ ñịnh lượng ñá balát và thiết bị nâng cầu ray. Thiết bị nâng của máy ELB−3 là thiết bị nâng kiểu ñiện từ dùng ñể nâng cầu ray, gồm 2 khung ñược hạ xuống theo cả 2 cạnh (phía) cuối của tà vẹt (trong thời gian máy làm việc) ở vị trí thấp hơn mặt ñế của các tà vẹt. Hệ thống này ñảm bảo nhấc ñược ray khỏi mặt nền balát và có thể trượt trên mặt ray. Nhờ vậy mà máy có khả năng vừa di chuyển vừa san ñá dưới cầu ray.

− Trong quá trình tu chỉnh ñường sắt một công việc rất quan trọng cần làm là kích hiệu chỉnh ray vào tim ñường, san ñá dưới mảng ray, hiệu chỉnh ñộ siêu cao của ray.

ðặc tính kỹ thuật máy ñịnh hình ba lát chạy ñiện. Bảng 11.9

Thông số chính ELB−1 ELB−3

Tốc ñộ, m/s

− Nâng hạ cầu ray 0,83 − 2,78 0,83 − 2,78

− San ñịnh lượng balat 1,39 − 2,78 1,39 − 4,17

− Lữ hành 50 50

Lực nâng của nam châm, kN 294 431 Cao ñộ nâng cầu ray, mm 350 350 Hành trình xà ngang mm ± 250 ± 250 Công suất phát ñiện, kW 65 65 Tự trọng máy, T 84,2 120 Chiều dài máy, m 46 50,46

19.3.5. ðộ dịch chuyển cầu ray khi máy ñi vào ñường cong

Hướng

chuyển

ñộng

Sau

Trước

Trước

Sau


Cơ cấu nâng của máy ñịnh hình balat ñặt ở tổng thành No1 nên khi máy vào ñường 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 ñường cong, bởivì ở ñoạn ñường 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 ñộ dịch chuyển eh = ac (xem hình 19.8).

Trị số này có thể tính theo:

eh = H.tgα

Trong ñó: H − cao ñộ nâng;

α − góc dốc ngang;

Do α nhỏ nên có thể lấy

tgα = sin α, và

sinα = h : S1

Với: h − lượng nâng cao sợi ray ngoài trên ñường cong (so với sợi ray trong);

S1 − cự ly giữa 2 sợi ray.

Từ ñó có thể viết:

eh = Htgα = h.HS1

Nếu với khổ ñường 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.

ðể tránh ñộ dịch chuyển này khi nâng, cần ñồng thời xà ngang ra ngoài một trị số eh. Nếu không, máy chạy với tổng thành No2 ñi trước, giá chuyển GCNo1 và tổng thành No2 ñi sau sẽ trèo lên cầu ray ñã ñược nâng cao; ñộ dịch chuyển nói trên sẽ bị tích luỹ thêm, dẫn ñến trị số e = 1,5 eh, có khi ñạt ñến 60 mm.

ðể xét ñầy ñủ quá trình dịch chuyển cầu ray trên ñường cong khi máy làm việc, cần xét cả quá trình máy vào cua cong, máy ra cua cong, nhất là ở ñoạn chuyển tiếp. ðó là bài toán hình học liên quan ñến bán kính cong R của ñường, chiều dài của máy và vị trí các giá chuyển hướng, các cơ cấu nâng của máy trên ñoạn cong.

19.4. MÁY ðỊNH HÌNH BALAT −−−− KÍCH NGANG CHẠY ðIỆN

19.4.1. ðặc ñiểm

Máy ñịnh hình balát − kích ngang ñường ray chạy ñiện có ký hiệu ELBR, nó khác với máy ELB ở chỗ: nó ñược trang bị thêm bộ kích (xà) ngang, tức là có cơ cấu chỉnh ray trên mặt chiếu bằng.

Trên mặt bằng có ñường thẳng và ñường cong, nối tiếp giữa chúng là ñoạn chuyển tiếp. Trạng thái ñường trên mặt bằng − ñịnh tính bằng ñộ võng ngang do uốn của ray, ño bằng dây cung giữa hai ñiểm trên mép ñỉnh từng ray một. Trên ñường thẳng lý tưởng, ñộ vổng này bằng 0. Trên ñường cong, ñộ võng bằng nhau, trị số của chúng phụ thuộc vào

Hình 19.8. Dịch chuyển cầu ray trên ñường cong.

H


bán kính cong và chiều dài dây cung. Trên ñoạn cong chuyển tiếp thường, ñộ võng thay ñổi theo quy luật ñường dốc tuyến tính.

Nhiệm vụ của bộ kích ngang là chỉnh ñường sao cho hiệu số ñộ võng uốn, ño ở giữa dây cung 20m trên những ñiểm cách nhau 10m một, không vượt quá trị số cho phép. Bộ kích ngang còn dùng ñể kích tim ñường vào vị trí thiết kế. Trên máy này sử dụng hai hệ thống kích ngang i hệ 4 ñiểm và hệ 3 ñiểm.

19.4.2. Cơ cấu kích ngang 4 ñiểm trên máy

Hình 19.9. Cơ cấu 4 ñiểm kiểu MIIT trên máy ELBR. 1, 6. Giá chuyển gắn máy ño võng (ngang);

2, 12. Cơ cấu căng cáp của máy ño võng và nắn (ngang) ray;

3. Goòng ño máy, kiểm võng; 4, 13. Goòng máy nắn ray;

5. Bản rung ñầm ba lát; 7, 10. Goòng ño máy nắn ray;

8. Cabin ñiều khiển thấp; 9. Cơ cấu ghìm giữ ray;

11. Cơ cấu dịch ray (ngang);14. Con lăn chuẩn;

15. Bộ xới balat ñầu tà vẹt; 16. Máy nén khí.

Cơ cấu này gồm hệ thống ñiều khiển ño ñạc, cơ cấu kích ngang 11, cơ cấu ghim giữ 9, bộ xới 15, ñầm rung 5 cho balat ñầu tà vẹt và máy kiểm tra ñộ võng (ngang). Hệ ñiều khiển ño ñạc gồm máy ño ghi ñộ võng và bàn ñiều khiển ñặt trong buồng trung tâm của máy. Máy nắn (ngang) ray gồm: 2 goòng ñầu cuối 4 và 13, giữa chúng căng dây cung; 2 goòng ño 7 và 10, cơ cấu kéo dây 12. Máy ño ghi kiểm tra ñộ võng (ngang) gồm hai goòng 1 và 6, giữa chúng cũng căng dây cung; goòng ño 3, cơ cấu kéo dây 2, con lăn chuẩn 14 và cơ cấu kéo băng ghi nằm trong buồng ñiều khiển. Cơ cấu này có hộp tự ghi, nó sẽ vẽ trên băng giấy ñồ thị ñộ võng H trên ñường ray ñã ñược nắn.

19.4.3. Hệ thống ño ñiều khiển cơ cấu nắn ray và kiểm tra ñộ võng trên máy ELBR


Hình 19.10. Sơ ñồ nguyên lý hệ thống ño và ñiều khiển cơ cấu nắn, kiểm tra ñộ võng trên máy ELBR.

1, 5, 6, 11. Các goòng của cơ cấu nắn ray và ño

võng; 2. Sợi ray bên ngoài trên ñoạn ñường cong;

3. Dây cung máy kiểm tra võng; 4, 7, 8. Goòng ño

của cơ cấu nắn ray và ño 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 ñiều

khiển; 15, 16. Hộp bị ñiều khiển và ñiều khiển.

Mỗi goòng ño có kết cấu chính ñược mô tả trên hình 19.11.

Hình 19.11.

Sơ ñồ nguyên lý goòng ño.

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 ñặt bộ ño võng ngang. Bộ ño gồm gờ trượt 5, hộp 4 có phuốc cặp dây căng 7 chạy trên gờ. Hộp 4 nối với ñầu ño cảm biến (sensơ) 3 nhờ trượt dây mềm 2 cuốn vòng theo puly 6, tín hiệu cảm biến nhận ñược ñưa về bàn ñiều khiển.

Sơ ñồ nguyên lý hệ thống ño và ñiều khiển cơ cấu nắn kích ray loại 4 ñiểm trên máy ELBR và máy kiểm tra ñộ võng thể hiện trên hình 19.10 có ñặc ñiểm:

− 5 và 11 là vị trí goòng ñể ño và nắn ray, giữa chúng căng dây số 10.

− Goòng ño 8 nằm trực tiếp gần cơ cấu nắn ray thủy lực 9.

− Goòng ño 7 nằm sau cơ cấu ghìm giữ ray trên ñoạn nắn.

Trên các goòng ño có cảm biến − sensơ CD1 và CD2 nối ñến bộ nhận tín hiệu CP1 và CP2 ở ở bàn ñiều 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 ñiều khiển trị số võng h1 ño 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 ñiều khiển, có 2 công tắc ñiện. Vị trí hộp 16 phản ánh trên bàn ñiều khiển trị số võng h2 ño trên ñường ñã ñược nắn cũng bằng dây cung ấy và ñỉnh ray. Trong hộp, gọi là hộp ñiều khiển, chỉ có 1 công tắc ñiện. Những công tắc của các hộp này ñóng vai trò ñóng mở van thủy lực của cơ cấu kích thủy lực nắn ray. Khi công tắc hộp ñiều khiển nằm giữa công tắc hộp bị ñiều khiển như trình bày trên hình vẽ, tức là h1 = h2 thì van ñiện thủy lực không tác ñộng. Lúc này van trên ñóng, khóa cả 2 xi lanh, cán ñẩy của chúng ñứng yên. Khi h1 ≠ h2, hộp bị ñiều khiển 15 xê dịch so với hộp


ñiều khiển 16, một trong các công tắc của nó tác ñộng vào van xi lanh làm mở dầu cao áp từ máy bơm, khiến nó ñẩy nắn ray ñể h1 = h2; lúc h1 = h2 xảy ra thì công tắc dừng tác ñộng, van thủy lực ñóng, xi lanh ngừng ñẩy.

Như vậy, nhờ có hộp 15 và 16 ở bộ ñiều khiển, ta luôn có sự so sánh tự ñộng trị số võng trước và trong khi nắn ray, cũng như ñiều khiển tự ñộng cơ cấu nắn ray làm việc ñể ñộ võng ñạt 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 ñưa trục tim ñường về vị trí thiết kế trên mặt bằng tuyến; cho nên phương pháp kích nắn ở trên còn ñược gọi là "nắn ñường kiểu là phẳng". Như vậy những chỗ cong ngắn cục bộ sẽ ñược 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 ñoạn a−b, trên ñó 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 ñiểm D thì h1 và h2 xuất hiện, mà h1 > h2. Khi ñó cơ cấu nắn ray tự ñộng làm việc cho ñến khi h1 = h2.

Lượng ∆e có trị số lớn nhất khi ñiểm D nằm trên ñỉnh cong cục bộ, nghĩa là cách ñường ab một ñoạn e. Xét các tam giác ñồng dạng ta ñược:

h1 = L2 + L3

L e; h2 = L3

L e (19.1)

∆e = h1 − h2 = L2

L e (19.2)

Gọi K = LL2

là "hệ số là phẳng", nói lên rằng có bao nhiêu lần cong vênh cục bộ ñã giảm

so với trước khi là phẳng. Hệ số k = 4 ñối với máy ELBR. Lưu ý rằng hệ số này không phản ánh ñộ 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, ñường a'b' là vị trí thiết kế của ab, vậy là ab ñã bị "xà ngang" khỏi vị trí ban ñầu trên cự ly dài. Những ñoạn ñường như vậy gọi là "trượt ngang".

Hệ số là phẳng thực sự phụ thuộc không những vào kích thước hình học của hệ ño kiểm mà còn phụ thuộc vào ñộ dài và tính chất biến dạng của ñường, nó ñược tính theo biểu thức:


K =

∑

∑

=∆∆

=∆

h

1i'hh

n

1i

2h

i)(.i)(

i)(

δδ

δ

(19.3)

Ở ñây: (δ∆h)i và (δ∆h')i là trung bình phương sai lệch ñộ võng trước và sau khi nắn trên ñoạn i, i = 1 ÷ n, n − số ñoạn xét.

ðể kéo ñường ray về trục thiết kế, cần dùng cách kích ñẩy; còn ñể xét ñầy ñủ hơn về vấn ñề trên, phải ñề cập tới việc nắn ñường ở ñoạn vòng cua.

Việc nắn ñường ở ñoạn vòng cua có những ñặc ñiểm riêng. Biết rằng trong cơ cấu nắn L1 = L3 (xem hình 19.10) và trên vòng cua lý tưởng h1 = h2, lúc ñó tín hiệu trên bàn ñiều khiển sẽ có tỷ lệ 1 : 1. Trong những trường hợp L1 ≠ L3, ñộ võng ño ñạc sẽ không bằng nhau và xuất hiện tỷ lệ m tính theo:

m = h1/h2 (19.4)

Trong trường hợp này, trên vòng cua ñều ñặn, hộp ñiều khiển và bị ñiều khiển sẽ nằm ñối nghịch nhau và công tắc ñiện sẽ không ñóng.

ðộ võng h1 và h2 tính theo:

h1 = L1(L2 + L3)

2h , h2 = (L1 + L2)L3

2h

Thay vào công thức (19.4) ta có:

m = L1(L2 + L3)(L1 + L2)L3

(19.5)

Truyền ñại lượng h2 lên bàn ñiều khiển ở tỷ lệ m bằng cách cho ñường kính ñĩa trên trục rôto sensơ CD1, bằng ñường kính d1, còn ñĩa của CD2 tính theo:

d2 = md1 (19.6)

Trên ñoạn cong chuyển tiếp, bán kính cong thay ñổi liên tục từ vô cực ở khởi ñiểm cong ñến bằng bán kính cong ở cuối chuyển tiếp cong thì h1 ≠ h2. Cho nên, về hình thức, khi nắn uốn ray trên ñoạn cong chuyển tiếp lý tưởng, nếu không cho một lượng bù trừ trạng thái công tắc ñiện trên hộp ñiều khiển thì nó sẽ hoạt ñộng không chuẩn nữa. Thực tế là hiệu số ñộ võng ño ñược bằng 2 bộ ño của hệ thống 4 ñiểm sẽ nhỏ hơn ñộ nhạy của hệ thống ño ñiều khiển và như vậy sẽ chẳng có hiệu số ñộ võng nào xuất hiện.

Với những ñường cong phổ biến có R > 500 m thì hiệu số ñộ võng ño ñược chỉ khoảng 1 mm, còn ở những ñường rất cong (R = 300 m) thì khoảng 2mm.

19.5. TÍNH TOÁN BỘ MÁY NÂNG RAY TRÊN MÁY GIA CÔNG ðƯỜNG SẮT

19.5.1. Sơ ñồ tính toán


− Dạng ñường cong biến dạng của ñoạn ñường ray khi nâng lên ñược xác ñịnh là một ñường cong trơn phù hợp ở mức ñộ khác nhau với phương trình ñường ñàn hồi của cả 2 sơ ñồ tải trọng tác dụng lên cầu ray theo sơ ñồ hình 19.13.

− Sơ ñồ tải trọng tính toán:

a) Khi nâng với tải tĩnh P tại một ñiểm b) Khi nâng liên tục (vừa nâng vừa di chuyển) bằng thiết bị nâng.

Hình 19.13. Sơ ñồ tính toán

Ở mức ñộ có thể chấp nhận ñược sai số cho phép, ta tính toán theo sơñồ hình 19.13a.

19.5.2. Tính lực nâng ray cần thiết theo sơ ñồ một lực tĩnh tác dụng

Khi nâng ñể hiệu chỉnh ray cần phải có một lực P nhất ñịnh ñể cho ray tách rời khỏi nền balat ñạt ñộ cao hmax (thực tế hmax có khi cần ñạt tới 350mm) do yêu cầu công nghệ thi công.

Giá trị của h phụ thuộc vào: chiều dài ñoạn chịu uốn l, tính chất vật liệu làm ñường ray (E), ñặc trưng hình học mặt cắt của ray và trọng lượng các tà vẹt gắn trên ñoạn ray ñó − chưa xét ñến 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 ñó:

Mômen Mx của một mặt cắt bất kỳ cách ñiểm a một ñoạn x ñược biểu diễn bởi phương trình cân bằng mômen:

Mx = Ma − qx2

2 (19.7)

Với: Ma là mômen uốn ở ñiểm a là ñiểm bắt ñầu "tách" tà vẹt khỏi nền ñá balát.

Phương trình vi phân của ñường ñàn hồi (ray vẫn làm việc trong giới hạn ñàn hồi) có dạng:

d2ydx2 =

1EJx

Ma −

qx2

2 (19.8)

Tích phân phương trình này, ta có:

dydx =

1EJx

Ma . x −

qx3

6 + C (19.9)

Xác ñịnh C từ ñiều kiện biên: khi x = 0 (ở ñiểm a): dydx = 0, do ñó C = 0.

h

x

l/2 l/2

MM

ax

Pq

Mb

oba

o

MMa

a

x

Mbh

x

l/2 l/2

MM

ax

Pq

Mb

oba

o

MMa

a

x

Mbh

ob

xq

v

= (hx)

l

ϕ


Ta thấy rằng tại ñiểm ñặt lực P thì ñường cong ñàn hồi có dydx = 0 tại x =

l2 , thay vào

(19.9) ta nhận ñược: Ma = ql2

24 (19.10)

Tích phân biểu thức (19.9) và thay (19.10) vào ta nhận ñược phương trình ñường ñàn hồi:

y = q.x2

24EJx

l2

2 − x2 (19.11)

Tại x = l2 thì y = ymax = h, khi ñó: h =

ql4

384EJx (19.12)

Một cách gần ñúng, có thể coi:

P = q.l (cân bằng tạm thời gần ñúng).

Rút l từ biểu thức (19.12) thay vào ta tìm ñược giá trị của lực nâng cần thiết theo h:

P = 4,4 . 4 q3.h.EJx (kG) (19.13)

Với:

E = 2,1.106 kG/cm2 − môñuyn ñàn hồi của thép làm ray

Jx − (cm4) − mômen quán tính ñối với trục x xét chung cho cả 2 ray.

q − (kG/cm) − tải trọng phân bố ñều của cầu ray.

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm cho thấy: khi nâng cầu ray không có ñá balát thì lực nâng chỉ cần bằng 50−60% so với khi nâng có ñá balát ñã chèn vào tà vẹt tùy theo chiều cao của lớp ñá balát, ñó là do có sức cản của nền balát vào các tà vẹt của cầu ray.

19.5.3. Tính lực hiệu chỉnh ngang ñường ray

− Có 2 trường hợp có thể xảy ra (dịch trượt ngang ñường ray) theo sơ ñồ sau:

a) b)

Hình 19.14. Sơ ñồ dịch trượt ngang ñường ray

P(T)

1,5

9

4

10

25

có cản của balát

của balát

8,1

h(cm)


a) Dịch trượt tại 1 ñiểm; b) Dịch trượt liên tục với vận tốc v. − Trên thực tế việc tính toán chính xác lực Q ñể ñiều chỉnh cầu ray phụ thuộc vào nhiều

yếu tố. Kết quả tính toán cho trường hợp a) là:

Q = 192.E.Jy.a

l3 (kG) (19.14)

Với Jy là tổng mômen quán tính của cầu ray so với trục y (cm3);

E = 2,1.106 kG/cm2 − môñuyn ñàn hồi của thép làm ray;

a (cm) ñộ dịch ngang, l (cm) chiều dài ñoạn biến dạng.

Còn khi dịch cầu ray theo sơ ñồ 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 ñều 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 ñồ hình 19.14b với vận tốc v thì các lực quán tính và các lực không tính ñược sẽ dùng hệ số Ko = 1,5 ñể ñưa 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 ñá balát theo bảng dưới ñây:

Bảng 19.2

Trạng thái Số tà vẹt trên

1 km Số hiệu ray q (kG/cm) qb (kG/cm)

− Nền balát tự do không san gạt ñầm lèn

1840

P50

5,62

2,5

P65 5,89

− Tà vẹt bê tông cốt thép 2000 P50 P65

6,01 6,27

2,75

ðồng thời chiều cao nâng ray cũng cần giới hạn như sau (cm):

Bảng 19.3

ðặc ñiểm kết cấu Chiều cao nâng ray giới hạn (cm)

Nền ñá balat (ñá cục) Ray ðặt tự do ðá rải ðá 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


ðể cơ giới hóa và tự ñộng hóa công tác bảo dưỡng các ê cu kẹp ñường ray, người ta dùng máy vặn mũ ốc tự hành.

Máy vặn mũ ốc tự hành cỡ lớn có 2 loại ñiển 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.

Hình 19.15. Máy vặn mũ ốc SPM−02 MG 1. ðộng cơ diezel; 2−5. Bánh ñà hàng 1 và hàng 2; 3. Xi lanh nâng; 4. Khung nâng hạ;

6−13. Trục truyền ñộng; 7. Trục các ñăng; 8. Truyền ñộng chổi; 9. Chổi quét; 10. Ụ 3 ñầu vặn;

11. Khung ngang; 12. Con lăn; 14. Truyền ñộng tự hành.

Hình 19.16. Truyền ñộng cơ cấu công tác SPM−02 MG

1. ðộng cơ; 2. Bộ truyền các ñăng; 3. Giảm tốc chính; 4. Giảm tốc phụ; 5. Puly; 6. ðĩa ma sát;

1 2 3

14 13 12

11 10 9

5

6

7

8


7, 8. Bánh ñà (kiêm) khớp nối thủy lực; 9, 10, 11. Ba bánh răng truyền 3 nhánh;

12. ðầu chụp mũ ốc. Trên máy SPM−02 MG hình 19.13: thế vào chỗ ñặt máy chèn trên khung người ta ñặt 8

ụ ñầu vặn ba chạc 10, xi lanh nâng 3, truyền ñộng tự hành 14, chổi quét 9 và cơ cấu quay chổi 8. Máy có hai hàng ụ ñầu vặn. Hàng 1 tháo bu lông kẹp hoặc ñệm ray và tra dầu mỡ cho chúng. Hàng 2 vặn ñầu mũ ốc của các bulông trên. Sự quay vặn ñược truyền ñộng từ ñộng cơ diezel 1 (hình 19.16) truyền qua các ñăng 2, giảm tốc chính 3 tới hai giảm tốc phụ 4 tiếp ñi ñến puly 5, qua truyền ñai 6 và bánh ñà 7 (khớp nối thủy lực 8) ñể dẫn ñộng ñầu 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 ñầu vặn, mỗi nhóm có 4 ñầu vặn 3 chạc; hai nhóm trước dùng ñể xử lý bu lông ngàm kẹp, hai nhóm sau dùng cho bu lông ñệm. Trong mỗi nhóm ở hàng trước là hai ñầu tháo mũ ốc, hàng sau là 2 ñầu vặn vào. Trên khung mỗi nhóm có truyền ñộng ñộc lập ñến 4 ñầu vặn. Truyền ñộng cho từng cặp ñầu vặn trong nhóm là ñộng cơ ñiện, hai bộ ñai, hai bánh ñà − khớp nối thủy lực, các ñăng và ñầu vặn.

Cấu tạo chung của máy vặn mũ ốc PMG như sau:

Hình 19.17. Máy vặn mũ ốc PMG 1. Ăngten; 2. Ụ vặn; 3. Tổ diezel − máy phát ñiện; 4. Cảm biến tốc ñộ; 5. ðầu vặn chạc ba; 6. Cơ cấu ướm dò tìm (chép vị trí vặn); 7. Truyền ñộng thanh hãm; 8. Bánh xe chủ ñộng;

9. ðầu ñấm móc nối toa. 19.6.3. Nguyên tắc cấu tạo của bộ công tác vặn mũ ốc

− Sơ ñồ nguyên tắc cấu tạo của bộ công tác vặn mũ ốc ñược thể hiện trên hình 19.18:

Hình 19.18.

1

B

2 3

9

8 7 6 5

4


Nguyên tắc là bảo ñảm vị trí cố ñịnh

của ñầu vặn vào mũ ốc, sao cho nó cứ vặn, mà máy cứ ñi. Ụ ñầu vặn quay trên tà vẹt A, ký hiệu dấu sao (x). Mỗi ụ ñầu vặn (1) gắn trên khung (4) nhờ ñòn quay (3). ðầu vặn cứ vặn trên A trong khi máy tiến sang tà vẹt B, ngoài ra còn thấy rõ là trong khi ñó, những ñầu vặn khác lại ñã chụp vào mũ ốc ñể vặn trên B.

Cấu tạo cụm vặn có ụ 3 ñầu này ñược thể hiện một phần trên hình 19.19. ðó là 1 trong 3 nhánh của ụ vặn, trên ñó: ñầu vặn 4 do bánh răng 3 quay. Dưới ñầu vặn là mũ 5 chụp vào mũ ốc 7. ðầu vặn có thể quay tự do trên bánh răng 3 với góc 270o ñể dễ lắp 5 vào 7 khi 3 luôn quay. Sau khi nâng ñầu vặn lên, lò xo 9 nằm trong vỏ ñầu vặn ñẩy nó vào khớp bánh răng ñể có vị trí sẵn sàng từ ñầu. ðầu vặn 4 nối với mũ chụp 5 bằng then 8. Bánh răng dẫn ñộng 2 và 1 có trục nằm trên giá ngang. Trục của 1 dùng ñể tháo mũ ốc, nó ñược tạo ñà bằng bánh ñà, còn ở trường hợp vặn vào, dùng khớp nối hạn chế mô men. Trọng lượng của bánh ñà chọn sao cho ñộng năng của nó tháo bất kỳ mũ ốc nào bị kẹt cũng ñược.

Khớp nối hạn chế mômen có vai trò như bánh ñà, nhưng thiết kế sao cho ñạt trị số mômen tối ña (160−250) N.m thì tách ra không truyền ñộng cho trục bánh răng 3 quay nữa. Khớp hạn chế mômen có 2 loại: loại thủy lực và loại cơ khí.

Khớp thủy lực gồm 2 ñĩa và vỏ, khi lắp xong trông giống như bánh ñà. ðĩa dưới nối với trục các ñăng quay ñầu vặn. ðầu trục khớp nối phía trên là bánh răng ăn khớp liên tiếp với 3 bánh răng của máy bơm thủy lực NS−10 có van cao áp tối ña. Van có lỗ chứa bi ñược lò xo nén chặt. Khi áp lực quá tải, lò xo co lại, dầu cao áp ñẩy bi thoát ñi làm áp lực trong bơm hạ xuống.

Nguyên tắc làm việc của khớp thủy lực như sau: khi quay vỏ khớp, các bánh răng của máy bơm sẽ quay, áp suất trong hệ thủy lực tăng cao và các bánh răng sẽ có trở lực lớn. Lúc trở lực P của bơm lớn hơn trở lực Pvặn thì máy bơm dừng. Nếu Pvặn − Pbơm, áp lực nén của bơm lại tăng, ñến khi ñạt trị số tối ña, van lại mở, áp lực lại giảm..., cứ thế tiếp tục.

Dầu thủy lực từ máy bơm và van ñổ về vỏ khớp nối trở lực quay bánh răng chạy bơm giảm ñột ngột, ñầu vặn dừng quay; khi máy bơm hút dầu từ vỏ khớp, hiện tượng lại theo chiều ngược lại.

Hình 19.19. ðầu vặn mũ ốc.


ðể nhấc mũ chụp nhẹ nhàng, có một xi lanh thủy lực hỗ trợ nối với lò xo ñiều khiển mở van bi − ñiều khiển cho áp lực bơm giảm ñột ngột; mọi việc lại diễn biến như trên ñã mô tả, cho ñến khi mũ chụp lại ñược chụp vào ñầu mũ ốc khác.

Thông số kỹ thuật máy vặn mũ ốc

Bảng 19.4

Mác máy Chỉ tiêu kỹ thuật chính

PMG MODUL

− Năng suất, km/h 0,6 − 0,8 1,0

− Tốc ñộ lữ hành, km/h 100 65

− Thời gian triển khai hoạt ñộng − phút 13 7

− Thời gian thu dọn ñể lữ hành − phút 7 −

− Số ụ 3 ñầu vặn 16 8

Khả năng vặn mũ ốc ốc bản kẹp ray ốc bản kẹp ray

và bu lông mũ ốc bản ñệm ray ốc bản ñệm ray

Mô men vào tối ña tháo mũ ốc − N.m 400 400

Mô men vặn lắp mũ ốc − N.m 130−200 130−200

Trọng lượng máy khi làm việc − T 35,5 12

Các máy vặn mũ ốc kể trên thường dùng cho việc cơ giới hóa và tự ñộng hóa việc tháo ra, vặn vào với số lượng lớn và rất lớn các mũ ốc trên ñường sắt. Trên mỗi tà vẹt có 8 chiếc êcu, trên 1 km có tới 16000 chiếc, ñể bảo dưỡng hết số êcu ñó, cần một khối lượng lao ñộng rất lớn.

Tuy vậy, tuy hoàn cảnh cụ thể mà áp dụng máy lớn hay máy nhỏ.

CHƯƠNG 20

MÁY SÀNG (LÀM SẠCH) LỚP BA LÁT


20.1. KHÁI NIỆM CHUNG

20.1.1. Công dụng của máy làm sạch lớp balát

Các máy này còn gọi là máy sàng balát, có nhiệm vụ làm sạch lớp balát vào thời kỳ trung tu và ñại tu ñường sắt ñể ñảm bảo chất lượng nền ñường. Lượng ñá cần bổ sung sau khi làm sạch do máy khác ñảm nhận và tùy thuộc vào chất lượng ñá hiện có cũng như yêu cầu thiết kế ñặt ra cho tuyến ñường ấy.

20.1.2. Phân loại máy sàng balát theo các cách sau

a) Phân loại theo nguyên tắc hoạt ñộng gồm có 2 nhóm nhỏ

− Nhóm sàng ly tâm (do A.M Dragavsev ñề nghị);

− Nhóm sàng bằng lưới rung.

b) Theo phương pháp thực hiện công việc gồm 4 nhóm:

− Nhóm sàng toàn bộ nền balát khi nâng cầu ray lên;

− Nhóm sàng nhưng không nâng cầu ray;

− Nhóm bỏ hẳn cầu ray ra ngoài;

− Nhóm chỉ sàng balát ở 2 ñầu tà vẹt.

Ưu ñiểm của máy dùng hiệu ứng li tâm là năng suất của nó cao gấp 4 lần so với sàng lưới. Theo quan ñiểm sử dụng, mỗi nước sẽ dùng loại máy sàng thích hợp, ví dụ ở nước Nga, thường dùng các máy sàng ly tâm, còn các nước khác lại hay dùng sàng lưới.

20.2. THIẾT BỊ SÀNG ðÁ

Thiết bị sàng ñá có thể lắp trên một số kiểu máy nhất ñịnh, một loại thiết bị sàng phổ biến có sơ ñồ cấu tạo ñược mô tả trên hình 20.1. Nó gồm có băng rỗ bằng kim loại khép kín (1) với lưỡi cắt (8) là một bản kim loại rộng, phía trước có răng xới. Lưỡi cắt rộng 3,6m. Băng rỗ ngoắc qua (quàng qua) 2 bánh sao (2) là bánh dẫn ñộng quay. Băng này luồn dưới cầu ray ñã ñược nâng lên, bao hết chiều rộng lớp ba lát, dưới nó là lưỡi cắt (8).

Khi máy chạy, lưỡi cắt xẻ ba lát hất vào băng rỗ, băng rỗ chạy vòng ngang so với trục ñường ray với vận tốc 10−12 m/sec. Khi chạy vòng, ñá và bụi bẩn cuốn theo, xô ñẩy, va ñập; kết quả là qua lỗ rỗ, bụi bẩn bắn ra ngoài, ba lát ở lại hiệu ứng ly tâm nhờ cặp con lăn 13 lắp theo vòng cung tạo ra.


Hình 20.1. Thiết bị sàng balát

1. Băng rỗ; 2. Bánh sao chủ ñộng; 3. Xi lanh nâng; 4. Khung; 5. Thanh; 6. Khung nâng; 7. Con lăn tỳ; 8. Lưỡi

cắt; 9. Thanh ngang; 10. Bản hướng dòng ñá; 11. ðáy phễu; 12. Bản cánh chắn; 13. Con lăn vòng; 14. Con lăn

chuyển hướng; 15. Hãm; 16. Khung máy.

ðá luôn tì dựa vào băng rỗ, kích thước lỗ rỗ nhỏ (25 × 25 mm) nên nó vẫn ở lại nền

ñường, bụi bẩn bắn ra theo một phía. Khi ñá sạch tỳ vào băng rỗ thoát khỏi vòng cung, nó

văng trở lại rơi vào các bản nghiêng (10), tích qua (11) rồi trượt ra sau băng rỗ xuống nền

ñường. Năng suất của thiết bị ñến 3000 m3/h.

Thiết bị trên chính là cơ cấu sàng ñá làm sạch ba lát của các máy SOM−D, SOM−4, SOM−4M, SOM−DO, SOM−3Y, SOM−MΦ và BMX do Nga sản xuất.

20.3. MÁY SÀNG BALÁT SOM−−−−D

Máy SOM−D có ñặc ñiểm: sàng lớp ba lát khi cầu ray ñã ñược nâng lên, nó ñược lắp vào

máy ñịnh hình balat. Bộ công tác sàng ñặt phía sau cơ cấu nâng cầu ray bằng nam châm ñiện.

Bộ công tác của máy SOM−D ñã ñược trình bày ở mục 20.2 (hình 20.1), theo ñó: lưỡi cắt

làm việc dựa trên khung 6 nhờ các thanh 5 nối với khung nâng 4. Lưỡi cắt nâng hạ ñể làm

việc nhờ xi lanh 3 có bộ hãm 15. Dưới khung 6 là bộ con lăn vòng 13 và cánh cong 12 làm

tăng chiều rộng ngoạm ñá và bảo vệ con lăn.


Hình 20.2. Máy sàng balát SOM−D.

ðể thao tác ở ñoạn ñường chuyển tiếp và ñường cong, cầu ray không bị lệch vị trí, trước

khi thao tác cần xác ñịnh ñộ lệch khi cơ cấu nâng hoạt ñộng phụ thuộc vào cao ñộ, bán kính

cong cự ly ñoạn chuyển tiếp. Công việc này do kỹ thuật viên ñảm nhận hoặc theo các số liệu

catalog của máy.

Quá trình thao tác của máy trên tuyến như sau:

Trước khi cho máy làm việc ở ñoạn ñường nào ñó thì tại ñiểm bắt ñầu trên tuyến phải

cào hết balát dưới 4 tà vẹt ñến ñộ sâu 25−30cm rồi ñệm ụ gỗ dưới chúng, khi máy chạy trên

ñó phải hạn chế tốc ñộ 5 km/h.

Dùng cần trục công xon lắp lưỡi cắt và một phần băng rỗ phía dưới nối với trên. Cho

chạy nam chân ñiện nâng cầu ray lên 25−30cm, rút ụ ñệm gỗ, thả (hạ) khung 6, căng băng rỗ

qua 14, chạy ñộng cơ băng rỗ, máy từ từ tiến về phía trước.

Chiều dày lớp ñá sàng có thể ñiều chỉnh nhờ nâng hạ khung 4 với ñiểm gá trên 16. ðể

phòng tránh tà vẹt có thể ngẫu nhiên rơi xuống, người ta ñã kết cấu thanh ngáng. Khi kết thúc

công việc: tháo thiết bị theo trình tự ngược lại.

Về nguồn ñộng lực: máy SOM−D dùng máy phát Y−14 công suất 100 kW − ñiện thế 400

V ñể dẫn ñộng các ñộng cơ xoay chiều. Riêng ñộng cơ ñiện một chiều dùng ñể chạy băng rỗ

lấy nguồn từ một thiết bị riêng lắp thêm trên ñầu máy diezel TE 2 hoặc TE3. ðầu máy này

kéo − ñẩy máy nghiệp vụ.

Nhược ñiểm của máy SOM−D là không ñưa ñược bụi bẩn khi sàng balát lên ñoàn xe, do

ñó khi xử lý ở khu gian ga, hiệu quả của việc làm sạch bị hạn chế, ngoài ra khi balát quá bẩn

không thể sàng tất cả chiều dày lớp ñó.


Hình 20.3. Sơ ñồ cấu tạo máy sàng balát SOM−D.

1. Buồng ñộng lực và các thiết bị ñiện; 2. Cabin ñiều khiển việc gạt ñá; 3. Khung chịu lực của toa chính ELB−1; 4. Cabin ñiều khiển việc nâng chuyển ñá và bộ làm sạch ñá; 5. Bộ băng lưới (rỗ);

6. Khung dầm bộ công tác; 7. Buồng nghỉ; 8. Bộ cào ñá ở 2 bên vào giữa; 9. Bộ nâng cầu ray; 10. Các tấm gạt ñá; 11. Dao cắt dòng balát; 12. Bộ san phẳng balát.

ðặc tính kỹ thuật chính của máy SOM−D:

− Năng suất: 2000 m3/h

− Vận tốc khi làm việc: 1 − 3 km/h

− ðộ sâu lớp ñá ñược làm sạch bên dưới cầu ray (thiết kế): ≤ 25 cm

− Tốc ñộ băng tấm lưới: ≤ 14 m/s

− Công suất các ñộng cơ ñiện trên máy: 100 kW

− Tổng trọng lượng toàn bộ cả máy cơ sở: 148 tấn

− Thời gian lắp dao cắt và băng lưới: 30 phút

− Thời gian tháo dao cắt và băng lưới: 20 phút

− Tốc ñộ di chuyển: 50 km/h

− Vị trí thao tác: 5 người

20.4. MÁY SÀNG SOM−−−−4

− ðặc ñiểm: máy này cũng như máy SOM−D là ñể sàng ñá balat phải nâng cầu ray lên và ñược lắp trên máy ñịnh hình balat chạy ñiện (hình 20.4). Cơ cấu sàng (2) hoạt ñộng tương tự như ở máy SOM−D về nguyên tắc, ñược lắp cùng bộ nâng dùng nam châm (4).

Hình 20.4. Sơ ñồ cấu tạo máy sàng balát SOM−4. 1. Khung dầm; 2. Cơ cấu sàng; 3. Cánh cửa khung nâng; 4. Cơ cấu nâng; 5. Cơ cấu chèn balat vào hõm giữa tà vẹt;

6. Khớp nối; 7. Chổi quét ray; 8. Cánh bản ñịnh lượng; 9. Guồng gầu; 10. Máng nghiêng; 11. Máy phát ñiện; 12. Mái che; 13. Cần trục công xon; 14, 16. Chổi quét tà vẹt; 15. Cabin ñiều khiển; 17. Phễu phụ; 18. Bàn ñiều khiển cơ

cấu sàng; 19. Băng chuyền; 20. Lưỡi gạt.

Sự khác biệt giữa máy SOM−4 với SOM−D là có thêm các cơ cấu sau:

ðá cần làm sạch

1 2 3

v

4 5 6 7

ðá sạch 1

2 1

1

1

0

9 8

11 12 13

10 9 8 7 6 5 4

3 2 1 20 19 18 17 16


− Hai guồng kiểu gầu (9) nằm phía giá chuyển hướng, một băng chuyền 19 nằm dưới

khung dầm giữa cơ cấu sàng và giá chuyển sau, cơ cấu chèn tà vẹt 5 nằm trước nam châm

ñiện. Ngoài ra máy SOM−4 nâng và dịch chuyển cầu ray không như SOM−D bằng ñộng cơ

ñiện mà bằng xi lanh thủy lực.

Guồng gầu (9) múc vào lớp balát tạo ra một rãnh có bề rộng 45 cm và ñộ sâu 65 cm. Ba

lát guồng lên ñược ñưa vào giữa ñường rồi gạt ñều sang phía 2 ray, tất cả ñều ñược băng rỗ

của cơ cấu sàng (2) làm sạch.

Chiều rộng rãnh guồng bằng chiều rộng lớp balát nằm ngoài 2 ñầu tà vẹt (nếu không lắp

guồng thì chiều rộng này cũng ñược cánh khung nâng (3) gạt ñưa vào sàng). Như vậy guồng

có tác dụng như cơ cấu (3). Nếu cả hai cơ cấu này cùng làm nhiệm vụ thì sẽ dễ dàng hơn, tốn

ít năng lượng hơn, lực cản di chuyển máy sẽ giảm 20 − 25%. Nhờ vậy mà máy SOM−4 có thể

làm sạch lớp balat dày hơn là máy SOM−D.

Một phần ñá làm sạch từ sàng theo phễu nót vào giữa ñường, phần khác nhờ băng (19)

ñưa sang phễu phụ (17) rót vào 2 ñầu tà vẹt. Như vậy sẽ không làm ñường ray cao hơn mức

cũ; ñiều này rất quan trọng khi dùng ñầu kéo ñiện, mà với nó cao ñộ của dây ñiện nối ñầu ray

không ñược nhỏ hơn trị số xác ñịnh.

ðể chèn ñá giữa các tà vẹt của ñường nay nổi, sử dụng bộ chèn (5) là một cơ cấu bàn

quay ngang kiểu rulô, máy chèn ray thả xuống làm việc thì máy chèn kia ở bên rìa ñường; khi

chèn ô kế cận (ñoàn tàu dịch chuyển) thì các máy chèn lại ñổi chỗ cho nhau. Như vậy cầu ray

có tác dụng như một thanh răng ăn khớp với bàn quay máy chèn và hoạt ñộng tự ñộng, không

cần lao ñộng thủ công khi làm công việc này.

20.5. MÁY SÀNG BALAT SOM−−−−DO

ðặc ñiểm:

Máy SOM−DO chỉ có một tổng thành duy nhất (một toa) kiểu Dragavsev (hình 20.5),

nó sàng ñá khi ñường ray ñược nâng lên khỏi nền cũ. Máy là một toa dài 37,6m tính từ 2

ñầu ñấm tự ñộng, ñặt trên 2 bộ giá chuyển hướng loại

4 bánh × 2.


Máy ñược trang bị hai bộ nam châm hút ray (2) và (8) nằm hai bên sàng (5). Khung nâng

trong ñó gắn cơ cấu sàng có thể bị ñẩy sang ngang bên trái hoặc bên phải bằng xi lanh thủy lực; nhờ vậy chỉ cần một lần thao tác, cầu ray có thể ñược nâng dịch sang bên ñể sàng balat, sau ñó lại ñặt xuống chỗ cũ. Cách này thường dùng ở ke ga hoặc những nơi sát ñường ray có công trình kế cận. Với các máy khác thì việc này phải làm qua vài thao tác (nâng dịch ñường ray, sàng ñá rồi lại ñặt cầu ray vào chỗ cũ).

Máy này có 2 băng chạy ñồng tốc, một băng rỗ ñể sàng ñá, băng túi ñể chứa bụi bẩn ñưa lên cao rồi ñổ vào băng tải (14), băng tải (15) quay chuyển tiếp ñổ sang toa chứa nằm trên ñường ñôi bên kia, nếu không thì sẽ xả ra ngoài ñường ở cự ly 12,5m. Lưỡi cắt của máy này có gắn thiết bị rung, nhờ ñó nó dễ dàng luồn sâu vào lớp balát bẩn bị lèn chặt; nhờ ñó lớp ñá ñược sàng có thể dày ñến 40 cm.

Khả năng dịch chuyển cầu ray sang ngang của máy này lớn gấp 5 lần so với máy SOM−D (500 mm/100mm). Ngoài hai băng chuyền tải (14) và (15) ñể xả bụi bẩn còn có hai băng tải (3) và (9) ñể rải ñá sạch. Băng (3) có thể rải ñá thẳng xuống ñường hoặc chuyển sang băng (9) vào phễu (10). Từ phễu này ñá cũng có thể rải vào giữa ñường hoặc ra ngoài phạm vi tà vẹt. Chính nhờ vậy mà có thể giữ cao ñộ ñường ở mức cũ hoặc thấp hơn, nếu cần thiết. Băng tải (9) có xi lanh thủy lực ñiều khiển vị trí dọc, nếu nó càng nằm gần (3) nó càng nhận ñược nhiều ñá chuyển cho nó.

Hình 20.5. Máy sàng balát SOM−DO.

a) Sơ ñồ tổng thể.

b) Cơ cấu sàng. 1. Sàn toa; 2,8. Nam châm hút ray; 3, 9, 14, 15, 19. Băng chuyền; 4. Lưỡi cắt; 5. Cơ cấu sàng; 6. Trục vít xoắn san rải; 7, 11. Chổi quét tà vẹt; 10. Phễu; 12. Buồng ñiều khiển; 13. Cần trục công xon;

16, 17, 18, 24; Xi lanh;

20, 21. Băng; 22. Con lăn; 23, 25. ðĩa răng.

12 13 14 15

11

a)

b)

10 9 8 7 6 5 4 3

2 1

A

16

17

18

19

20

21

22

25

24

23


Máy còn ñược trang bị bộ san rải (6) gồm 3 cặp trục vít xoắn ñặt ngang so với trục dọc của ñường. Bộ san rải này bảo ñảm lớp balát ñược dàn phẳng ñều dưới tà vẹt. Nếu cần thì có thể hạ trục vít xuống thấp ñể ñẩy ñá ra khỏi nền balát.

Tất cả các cơ cấu ñặt trên máy ñều ñược co duỗi bằng các xi lanh thủy lực phù hợp với trạng thái công tác hay lữ hành của máy.

Cần trục công xon của máy ñược cải tiến ñáng kể, khi làm việc nó ñược dâng cao thêm 90 cm so với rải máy lữ hành; quay cần không phải ñẩy bằng tay mà bằng hệ thủy lực; ngoài ra còn có ụ móc câu di ñộng dọc cần.

Máy SOM−DO có nhược ñiểm là thiếu thiết bị theo dõi cơ cấu xà ngang cầu ray ñể tự ñộng ñiều khiển, do ñó việc ñẩy ngang cầu ray phải ñiều khiển thủ công.

20.6. MÁY SÀNG BALAT SOM−−−−3U

* ðặc ñiểm:

Máy SOM−3U làm sạch toàn bộ chiều dày lớp balát mà không cần phải nâng cầu ray. Máy trang bị 2 cơ cấu cào ñá từ 2 phía ñầu tà vẹt (hình 20.6).

Bộ công tác của cơ cấu cào là dải xích chạy vòng khép kín có răng cào dựa trên 2 gối. Xích quàng vào khung cong kiểu chữ U (11) do ñộng cơ (10) kéo. ðá cào ra từ dưới nền ñược ñưa lên máy sàng (4) làm việc theo nguyên lý ly tâm.

Hình 20.6. Máy sàng balát SOM−3U.

ðá sạch rơi xuống phễu (6), từ ñó lại tiếp tục xả xuống sau máy cào. Mũ che (9) ñể che ñá không rơi vào ray. Bụi bẩn lọt qua băng rỗ rơi xuống băng tải dọc, tải ñến băng tải quay (1)



tựa trên ụ quay (2), ụ này ñược dẫn ñộng bằng cơ cấu quay (3). Nhóm thiết bị (1), (2), (3) ñặt trên dầm sàn (8) ở phía ñầu toa máy.

Bụi bẩn ñược ñưa vào goòng chứa hoặc xả ra khỏi nền ñường.

Máy còn ñược trang bị phễu ñịnh lượng (7) và chổi quét tà vẹt ñưa ñá vào hõm giữa 2 tà vẹt liền kề; khung gạt ñá dưới tà vẹt, máy phát ñiện xoay chiều cấp nguồn cho các ñộng cơ công tác, máy phát ñiện một chiều chạy ñộng cơ sàng và ñộng cơ ñầu kéo cho bộ chạy tự hành.

Năng suất của máy SOM−3U ñạt khoảng 200 m3/h. Ưu ñiểm của máy này là làm sạch balát ở ñường rẽ, nơi chật hẹp, nhà ga mà bụi bẩn không ñược xả ra tại chỗ. Ngoài ra khi cho máy bắt ñầu làm việc và kết thúc công việc không cần các thao tác thủ công phụ trợ.

20.7. GIỚI THIỆU MỘT SỐ MÁY SÀNG BALAT KHÁC

20.7.1. Máy sàng balát BMC: là máy ñược kéo − ñẩy bởi 2 máy kéo tự hành T.100 M, khi làm việc phải tháo cầu ray, kết cấu máy gồm một khung tựa trên bánh lu phía sau, nối khớp cầu với máy kéo T.100M. Bộ công tác là một băng sàng rỗ chạy bằng ñộng cơ 1.D.12 ñặt trên khung. Máy này chỉ thích hợp khi ñại tu ñường sắt và việc ñưa máy lên xuống nền ñường khó khăn.

20.7.2. Máy sàng balát SOM−−−−4M: là máy ñược cải tiến từ máy SOM−4. Phần cải tiến là: bụi bẩn ñược xả ra 2 bên ñường và ñá sạch rải xuống ñường ở chỗ lấy lên: ñá sạch cũng có thể nhờ băng tải quay ñưa lên sàn của nó hoặc xả vào goòng ñặt ở ñường sắt (ñôi) bên cạnh. ðồng thời với máy sàng phụ, máy sàng chính vẫn làm việc với lưỡi cắt tạt ñá từ dưới tà vẹt như máy SOM−D.

ðặc tính kỹ thuật các máy sàng balat.

Thông số cơ bản SOM−D SOM−4 SOM−DO SOM−3U BMC

Năng suất, m3/h 2000 3000 3000 200 1000

Tốc ñộ di chuyển khi làm việc,

km/h

1−3 0,5−3 1−2 0,3 0,6−1,5

Tốc ñộ chạy băng rỗ, m/s 12 14 9,35 9−12 12

Chiều dày lớp ñá sàng, mm 250 450 400 450 250

Chiều rộng làm sạch ñá, m 5 5 4,6 4 2,5

Tự trọng máy, T 148 160 147 86 15

Tốc ñộ lữ hành, km/h 50 80 80 60 10

20.7.3. Giới thiệu máy làm sạch ñá balát SOM−−−−2

a) ðặc ñiểm: Máy SOM2 bao gồm tổ máy gia công ñường sắt dùng ñiện (dạng ELB−3M) trên có lắp hệ thống làm sạch ñá gồm: dàn băng gầu chạy vòng các băng chuyển ñá năng suất


lớn tới 600 m3/h, sàng ống năng suất trên 600 m3/h; 1 băng rải ñá gắn trên trụ quay ñể rải ñều ñá sang 2 bên và ở giữa ñường sắt, hệ dẫn ñá và phế liệu ra ngoài.

So với SOM−D, SOM 2 có khung toa − sàn 6 dài hơn − nó gồm khung nhỏ 6a và khung lớn 6.b liên kết với nhau qua hệ thống treo và chốt nối 5... Nguồn ñộng lực của SOM 2 là dạng ñộng cơ ñiện kéo − dạng truyền ñộng phổ biến trên các ñầu máy kéo ñoàn tàu, vì vậy, nó còn có thể kéo − ñẩy thêm vài toa tàu khi di chuyển trên ñường (nếu có nhu cầu). Năng suất chung: 600 m3/h.

Nguyên lý chung về lắp − tháo hệ thống băng gầu vòng 8 của SOM-2 tương tự như lắp − tháo hệ băng lưới của SOM−D. Quy trình làm việc còn lại ñược thể hiện trên hình vẽ.

b) Cấu tạo chung

Hình 20.7. Cấu tạo chung của MLSðBL SOM−2

1. ðầu máy ñiện kéo; 2. Toa dẫn hướng; 3. Liên kết 2 toa; 4. Cabin ñiều khiển; 5. Hệ nối khung nhỏ và khung lớn; 6.Toa công tác; 7. Bộ nâng ray ñiện từ; 8. Băng gầu vòng; 9. Băng tải trên;

10. Sàng ống; 11. Băng tải ñiện; 12. Trục ñỡ xoay; 13. Băng rải ñá sạch; 14. Băng chuyển phế thải.

Bộ gom ñá dạng băng gầu vòng 8 của máy SOM−2 là một thiết bị chuyên dùng, nó có cấu tạo như ñược trình bày trên hình 20.8 bao gồm:

− Hệ khung ñỡ 8a ñược liên kết với khoang toa công tác 6.

− Dải xích 8.b trên có lắp các gầu múc 8.c. Chúng ñược nối tại hiện trường thành một vòng kín, sau khi ñã nâng cầu ray lên một ñộ cao cần thiết.

Khi gầu lên ñến ñộ cao trên cùng, ñá ñược ñổ qua máng vào băng tải 9. Các bánh ñỡ xích 8d vừa ñỡ xích vừa chuyển hướng cho xích 8b khi làm việc.

Khi máy SOM−2 chuyển vị trí làm việc thì xích gầu ñược tháo rời (qua chốt nối ñịnh trước) xếp trên khung, hạ bộ nâng ray xong mới di chuyển máy.

20.7.4. Giới thiệu máy làm sạch ñá balát "Khanxlit" (Anh Quốc).

Hình 20.8. Sơ ñồ cấu tạo băng gầu vòng trên máy SOM−2.

8 9 10 11

1 v 2 3

6a

8c 8d

8a

8b

9

6


a) ðặc ñiểm: có dạng gần với máy Matisa, chỉ dọn ñược ñá ở 2 bên lề ñường với năng suất 300 m/h (≈ 540 tà vẹt/h), chiều sâu vào ñá 27cm, ñá dưới tà vẹt không dọn ñược. Dẫn ñộng các cơ cấu kiểu cơ − ñiện từ nguồn ñộng lực riêng, công suất 208 ml.Toa máy di chuyển bằng ñộng cơ ñiện kéo riêng (hình 20.9).

b) Sơ ñồ cấu tạo:

Hình 20.9. Cấu tạo chung của máy Khanxlit

1. Cabin toa máy; 2. Buồng ñộng lực toa máy; 3. Băng gom ñá; 4. ðộng cơ dizel; 5. Băng chuyển ñá; 6. Sàng rung; 7. Băng tải; 8. Trụ quay ñỡ; 9. Băng rải ñá; 10. Băng cào chuyển phế thải;

20.7.5. Máy sàng balát Matisa

20.7.5.1. Máy sàng balat Matisa có dạng "một toa" với các kết cấu chính ñược thể hiện ở hình 20.10.

Hình 20.10. Sơ ñồ cấu tạo máy sàng balat Matisa. 1. Khung sàn toa máy; 2. Buồng ñộng lực và ñiều khiển; 3. Cơ cấu kẹp ray; 4. Giá chuyển hướng toa xe (bộ di

chuyển); 5. Máng tiếp liệu; 6. Xi lanh nâng hạ băng gom; 7. Băng gom ñá balat; 8. Băng tải trung chuyển; 9. Băng tải cấp ñá lên sàng; 10. Khung trên; 11. Các thiết bị kỹ thuật toa xe; 12. Sàng

ñá; 13. Thiết bị dẫn ñộng xi lanh; 14. Xi lanh nâng hạ; 15. Băng tải chuyển ñá; 16. Trụ quay; 17. Thiết bị gầm toa xe; 18. Máng dẫn ñá sạch; 19. Băng tải dưới sàng.

ðặc ñiểm làm việc của máy sàng balat Matisa:

− Máy di chuyển sau toa xe (toa ñể chứa ñá thải và phế liệu trong quá trình sàng hoặc không qua sàng 12, mà lấy luôn từ nền ba lát qua buồng gom 7 theo băng 8, 19 và 15 ñổ thẳng vào toa xe).

1 2 3 4 5 6 7 8 9

10

15 14 13 12 10 11 8 9 5 2

1

3 4 6 7 17 19 18 16


− Trong quá trình gom ñá thì ñường ray không cần nâng lên; băng gom số 7 chỉ lấy ñá ở 2 bên lề ñường (là vùng ñá bị hư hại nhiều hơn ở giữa 2 ñường ray và cũng có nhiều tạp chất, cây cỏ hơn cả). Khi cần làm sạch − phân loại thì ñá gom xong theo băng 7 ñổ qua máng 5 theo băng tải 9 ñổ vào phía trên của sàng 12 (sàng rung). Khi qua sàng 12 ñá sạch theo các máng dẫn 18 rơi xuống 2 bên lề balát, còn ñá thải và phế liệu theo băng tải 19 chảy qua băng tải 15 rót vào toa xe; cũng có thể thải ñá loại ra xa bên ngoài của lề ñường khi cho phép − bằng cách quay băng tải 15 quanh trụ quay 16 và thay ñổi góc nghiêng băng tải 15 bằng cách thay ñổi hành trình pittông của xi lanh 14.

− Nhờ có trụ quay 16 và xi lanh 14 mà phạm vi ñổ ñá của băng tải 15 ñược mở rộng, giúp cho việc chứa ñá vào toa xe hoặc ñổ rải ra ngoài lề ñường ñược thuận lợi và có hiệu quả hơn.

− ðể thao tác gom ñá ñược dễ dàng: băng gom số 7 có trang bị bộ gom kiểu ñĩa ở phía ñầu tự do ñể hất ñá vào băng; ñồng thời có xi lanh 6 nâng hạ ñiều chỉnh vị trí làm việc của băng gom ñá.

− Máy tự di chuyển nhờ có dẫn ñộng từ buồng ñộng lực 2 qua hệ thống truyền ñộng tới bộ di chuyển trên giá chuyển hướng số 4. Khi cần thiết sẽ sử dụng bộ kẹp ray số 3.

20.7.5.2. Máy sàng balát Matisa có dạng khung dài sau ñầu kéo.

ðây là loại máy thế hệ mới, hiện ñại, năng suất cao và chất lượng sàng rất tốt. ðiển hình cho loại này là tổ máy có ký hiệu C75 khi làm việc máy nâng lên ñể vét ñá ở cả lòng ñường và 2 bên taluy.

Hình 20.11. Máy sàng balat dạng khung dài có ñầu kéo - C75.

1. ðầu kéo; 2. Máng chứa balát; 3. Xilanh nâng hạ bộ gom ñá; 4. Khung chính; 5. Băng tải; 6. Máy sàng rung; 7. Băng tải; 8. Băng tải quay; 9. Tủ ñiện; 10. Trụ quay băng tải; 11. Cabin ñiều khiển; 12. Bộ nâng ray; 13. Bộ gom ñá balat; 14. Băng dẫn balat; 15. Trụ kéo máy sàng; 16. Giá chuyển hướng.

CHƯƠNG 21

8 7 6 5

9 10 11 12 13

14 15 16


PHƯƠNG TIỆN CƠ GIỚI VÀ DỤNG CỤ LÀM ðƯỜNG SẮT

21.1. PHÂN LOẠI DỤNG CỤ LÀM ðƯỜNG

1. Dụng cụ làm ñường ñược dùng rộng rãi trong duy tu và bảo dưỡng ñịnh kỳ ñường. Chúng ñược sử dụng trong những trường hợp mà nếu dùng những máy liên hợp năng suất cao là không thể ñược hoặc không có hiệu quả kinh tế bởi vì khối lượng công việc nhỏ và phân tán v.v...

2. Phân loại dụng cụ và phương tiện làm ñường như sau:

Phân loại dụng cụ làm ñường sắt a) Ưu thế của dụng cụ ñiện là hiệu suất cao của ñộng cơ ñiện và giá ñiện năng rẻ, dẫn

truyền dễ dàng bằng dây mềm, không có khí thải ñộc hại. Nhược ñiểm của nó như so sánh với dụng cụ chạy bằng khí nén là phải xử lý cách ñiện ñể bảo vệ người sử dụng.

Trong nghiệp vụ ñường sắt có những dụng cụ ñiện sau: ñóng ñinh tà vẹt,cắt ray, khoan ray, mài ray, vặn ñinh xoắn, vặn êcu, chèn ñá tà vẹt, rút (tháo) ñinh tà vẹt, cắt xẻ tà vẹt, bào ñiện và khoan gỗ.

b) Các dụng cụ thủy lực có tính vượt trội hơn hẳn về lực tác dụng so với dụng cụ thanh hay ñòn bẩy, ví dụ một người lắc tay ñòn bơm dầu có thể tạo ñược lực ñẩy tới 250kN. Dụng cụ thủy lực có thể kể ñến là: kích dầu nâng cầu ray, kích dầu ñẩy còn gọi là sàng hoặc xà ngang cầu ray, kích dầu dồn dọc ray, chỉnh khe hở ñầu ray.

Dụng cụ thủy lực có trọng lượng nhỏ, nhậy và dễ sử dụng. Chúng có các loại tác ñộng theo chiều ñứng, chiều ngang và chiều dọc ray. Ưu ñiểm cơ bản của loại này là khi tác ñộng có chuyển vị từ từ của ñầu bẩy, nâng cũng như xà ngang và xà dọc ray ñể chỉnh khe hở.

Phương tiện và dụng cụ làm ñường sắt

Phương tiện cơ giới Dụng cụ cầm tay

Truyền ñộng ñiện

Truyền ñộng

thủy lực

Truyền ñộng ñộc lập bằng ñộng cơ xăng

Truyền ñộng thủy lực

Truyền ñộng

thanh, vít


c) Một số công việc dùng dụng cụ cầm tay khá thích ứng với việc bảo dưỡng ñịnh kỳ cầu ray, ví dụ như xà beng bẩy ñinh tà vẹt, thanh vít chỉnh ray, búa quai ñinh, ñầu vặn ốc, goòng chở vật dụng v.v... Tuy nhiên, việc sử dụng những dụng cụ kể trên ngày càng mai một vì cấu trúc ñường ngày càng cứng vững, các linh kiện ñường ngày càng nặng hơn, do ñó, cần thiết phải sử dụng máy và các phương tiện cơ giới nhẹ chạy ñiện hoặc thủy lực. Mặt khác, cấu trúc ñường ngày càng cứng vững, ví dụ khi chuyển sang ñường ray hàn liên tục thì khối lượng công việc của duy tu ñịnh kỳ cũng giảm bớt mà nội dung ñại tu, trung tu và tiểu tu lại lớn lên.

Các loại dụng cụ bắt buộc (phải có) là: nhổ ñinh tà vẹt các loại, kể cả xà beng nhổ ñinh thô sơ, xà beng bẩy tà vẹt, dụng cụ vặn ñinh, vặn ốc các loại kể cả bằng tay hoặc máy có ñầu chụp mũ ốc hoạt ñộng liên tục.

Các loại dụng cụ phải ñược bảo quản trong tủ riêng hoặc giá hàng trong phòng nghiệp vụ.

21.2. DỤNG CỤ CHẠY ðIỆN VÀ CÁC ðẶC TÍNH KỸ THUẬT


Tất cả các dụng cụ chạy ñiện này ñều có chung một sơ ñồ cấu tạo gồm: vỏ hoặc ñế, ñộng cơ, giảm tốc và ñầu công tác (một số dụng cụ có thể nối thẳng trục ñộng cơ với ñầu công tác không qua giảm tốc), cơ cấu ngắt − nối ñiện, dây dẫn rời nối nguồn (một trong 4 sợi có mầu khác với 3 sợi còn lại dùng ñể tiếp ñất).

ðộng cơ sử dụng là 3 pha không ñồng bộ ñiện thế 220V tần số 50Hz.

Vỏ ñộng cơ cũng ñồng thời là vỏ dụng cụ, như thế dụng cụ sẽ nhẹ và ñơn giản hóa truyền ñộng ñến ñầu công tác. Người ta cũng hay dùng ñộng cơ dị bộ có tần số cao bởi vì rô to ñộng cơ quay càng nhanh, tử trọng của nó càng nhỏ. Với tần số 50HZ tốc ñộ quay là 5 sec−1 khi tần số tăng ñến 200HZ tốc ñộ quay là 200 sec−1, tương quan này dẫn ñến tử trọng của dụng cụ có thể giảm ñược từ 1−7,5kg và năng suất cũng tăng.

21.2.2. Máy chèn tà vẹt dùng ñộng cơ ñiện, kiểu cầm tay

Máy chèn tà vẹt dùng ñể chèn ñá dưới tà vẹt trong duy tu ñịnh kỳ và sửa chữa ñường. Dưới tác dụng của rung ñộng bộ công tác dìm sâu khoảng 5cm dưới tà vẹt trong lớp ba lát nên ñá sẽ ñược lèn chặt. Rung ñộng của máy và lớp ba lát ñược tạo ra do trục ñộng cơ ñược gắn quả lệch tâm. Với các máy chèn tà vẹt hiện ñại, trọng lượng lệch tâm có thể ñiều chỉnh. Trong ngành ñường sắt thường dùng các máy chèn ESP.6, ESP.7 và ESP.9.

Máy ESP.7 gồm ñộng cơ 1 (hình21.1) trên rô to gắn quả lệch tâm 8. Trọng lượng lệch tâm ñiều chỉnh bằng trục phụ 7. Lực chấn ñộng danh ñịnh là 2,45kN, nếu chỉnh

Hình 21.1. Sơ ñồ máy chèn tà vẹt


trục phụ có thể tăng lên ñến 2,5; 2,8 và 3,5kN.

Bộ rung ñộng truyền xuống bản chèn 9 (bản chèn này có dạng khác nhau khi ba lát là ñá hay cát). ðể giảm ñộ rung ở tay cầm 2 xuống mức y tế qui ñịnh cho người thợ, khung 3 của máy chèn này ñược gắn với cao su giảm chấn 5 và 6. Máy chèn tà vẹt là một dụng cụ duy nhất không trang bị công tắc tắt − mở ñiện, nó sẽ hoạt ñộng ngay khi nối phích cắm với nguồn.

Máy ESP.9 cũng có cấu tạo tương tự như ESP.7, chỉ khác là bản chèn ñược ñặt theo hướng tác dụng của lực rung do ñó, hiệu quả chèn tà vẹt sẽ tăng, ngoài ra còn ñược tăng cường hệ giảm chấn.

21.2.3. Máy cắt ray

Máy cắt ray dùng ñể cắt ngang thanh ray. Thường người ta cắt ray ở ngoài tuyến ñường khi lắp ráp hay phá dỡ ñường tránh, thay mảng ray mới. Khi tháo ñoạn ray cũ hỏng khỏi ñường tất nhiên phải ñặt báo hiệu trên ñường. Cắt ray bằng lưỡi cưa bản lắp trên khung có chuyển ñộng tịnh tiến qua lại. ðể ñè lưỡi cưa trên ray phải dùng quả nén các loại.

Máy cắt ray PM.3 (hình 21.2) gồm có ñộng cơ 5 nối khớp với trục vít 6 và bánh vít lắp khuỷu 8 ñể ñẩy kéo khung 4 có lưỡi cưa 1 hoạt ñộng với 44 lần qua lại trong một phút. Máy cưa ñược gá vào ray bằng bộ vít 10. Quả nén cưa lắp trên thanh trượt 3. Làm mát lưỡi cưa bằng nước chứa trong hộp 11. Dịch chuyển cưa vào ray bằng con lăn 9 và tay ñẩy 7. Thời gian cắt ray khoảng 10 phút với ray P50 17 phút với ray P65 và 22 phút với ray P75.

21.2.4. Máy khoan ray

ðể khoan lỗ bu lông vào bụng ray, sau khi cắt ray với mục ñích ghép lập lách cho mối nối hoặc tách ñường khác nhau, người ta dùng máy khoan ray. Máy 1024−B dùng ñể khoan các loại ray P75, P65, P50; máy 1024−A dùng khoan các loại ray nhẹ hơn P65, P50...

Nguyên tắc hoạt ñộng của dụng cụ này như sau: ñộng cơ ñiện qua giảm tốc làm quay ñầu lắp mũi khoan. Tư thế nằm ngang của mũi khoan và bộ dẫn ñộng làm cho kích thước chiều cao của máy giảm tối ña.

Những phần cơ bản của máy khoan (hình 21.3) là: ñộng cơ ñiện (2) mà trục rô to của nó quay với tốc ñộ 46,6 sec−1, giảm tốc 2 cấp (3), ñầu khoan (4) nối với bánh răng cấp cuối quay với tốc ñộ 1,55 sec−1. Máy khoan ñược tựa vào ñế ray bằng bản móc cố ñịnh (7) và bản di ñộng (6). Tịnh tiến mũi khoan vào ray bằng trục vít (1) có khóa hãm. Hộp nước làm mát (5) nằm trên ñỉnh ray bởi 2 bản ốp. Thời gian khoan một lỗ khoảng 2−3 phút.

Hình 21.2. Sơ ñồ máy cắt ray PM−3

1

11

2

3

4

5

7

8 9


Hình 21.3. Sơ ñồ máy khoan ray 1024−B

21.2.5. Máy mài ray

Máy mài ray MP−3 dùng ñể mài sạch ñầu ray, chỗ rẽ tách ra, ba via cũng như mối hàn ray. Mài thép ray bằng ñĩa mài cứng và nhám ghép vào trục ñộng cơ ñiện không cần giảm tốc (hình 21.4). ðĩa mài ñược bảo vệ bằng nắp chắn khi thao tác, máy mài ñược ñiều chỉnh vào vị trí mài bằng tay.

21.2.6. Máy vặn ñinh

Máy vặn ñinh xoắn SV−2 dùng ñể vặn và tháo ñinh xoắn tà vẹt, vặn và tháo mũ ốc bu lông kẹp và ñệm khoan lỗ ñinh xoắn vào tà vẹt gỗ. Bộ phận cơ bản của nó (hình 21.5) là: ñộng cơ ñiện, hộ số, khung máy và goòng.

Hình 21.4. Sơ ñồ máy mài ray 1. ðộng cơ ñiện; 2. Nắp chắn; 3. ðĩa mài;

4. Phích cắm ñiện.


Hình 21.5. Sơ ñồ máy vặn ñinh xoắn SV−2. 1. Tay cầm; 2. Tay gạt; 3. ðộng cơ; 4. Dây ñiện; 5. Con lăn ngàm; 6. ðầu vặn;

7. Hộp số; 8. Goòng; 9. Lò xo; 10. Thanh; 11. Ống trụ ñứng; 12. Con lăn bánh xe.

ðầu vặn là loại thay ñổi, mũ chụp 4 cạnh ñể vặn ñinh xoắn mũ chụp 6 cạnh ñể vặn êcu, chúng tháo lắp dễ dàng nhờ khớp then hoa với ñầu vặn. Do tốc ñộ vặn và tốc ñộ khoan lỗ khác nhau nên máy có hộp số và tay gạt số (2) tương ứng với từng công việc.

Máy vặn thao tác theo chiều thẳng ñứng ñược nối với khung hình thoi gồm ống ñứng, 2 thanh và lò xo. Dưới khung là goòng ñể di chuyển vị trí làm việc. Goòng có 2 con lăn bánh xe ở một bên ray, một con lăn nữa ở ray bên kia; ngoài ra ở một bên ray có một con lăn ngàm (5) ñể bảo hiểm khỏi trượt dọc và ngang khi quay máy. Khi thao tác giữ máy bằng 2 tay cầm.

Tốc ñộ quay của ñầu vặn khi vặn êcu là 0,5sec−1. Khi khoan lỗ là 8 sec−1; thời gian vặn là 12,5 sec và khoan lỗ vào tà vẹt là từ 2−13 sec.

Máy vặn ñinh xoắn SV−3 nhẹ hơn loại SV−2. Nó không có bánh xe con lăn trên cả hai ray, chỉ dịch chuyển và làm việc trên một sợi ray. Khi tháo êcu hoen gỉ hoặc bu lông có ren biến dạng thì máy tự ñộng tách khỏi khớp hạn chế mô men và hoạt ñộng với lực vặn tăng cường.

21.2.7. Máy vặn êcu

Hình 21.6. Máy vặn êcu K1.


a) Máy vặn êcu: K−1 dùng ñể vặn và tháo êcu của các loại bu lông bản kẹp và ốp ñế ray khi duy tu ñịnh kỳ. Các bộ phận cơ bản gồm: ñộng cơ ñiện, giảm tốc xung lực quay, khung di chuyển với 2 con lăn; bánh xe (hình 21.6).

ðầu vặn tạo xung lực quay có lỗ 6 cạnh ñể chụp vào êcu của bu lông các loại, phía trên mũ chụp trong ñầu vặn là một quả ñập tạo xung lực, khi mô men vặn tăng ñến một trị số nào ñó, quả ñập vừa quay vừa trượt lên trên ñể cắt khớp nối dẫn ñộng, do ñó mô men vặn dẫn ñộng giảm nhanh, quả ñập lại vừa quay vừa lao xuống nối khớp tạo xung lực vặn. Hiệu ứng này tạo thêm hiệu quả làm việc ñặc biệt khi tháo êcu.

So sánh với máy SV.2, máy K−1 có ưu việt hơn ở chỗ tải trọng nhỏ, tốn ít năng lượng, năng suất cao. ðầu vặn có thể tạo 960 xung lực trong 1 phút, thời gian vặn một êcu − 3 sec.

b) Máy vặn êcu EK−1M: (hình 21.7) dùng ñể vặn êcu bu lông bản lập lách. Máy này tương ñối ít dùng trong các cung ñoạn cường ñộ chạy tàu lớn nhưng lại ñược dùng phổ biến ở các trạm cung cấp cầu ray.

Hình 21.7. Máy vặn êcu EK−1M.

1. Khung xe; 2, 3. Bạc trượt; 4. Khớp quay; 5. Tay cầm; 6. Công tắc ñiện;

7. Tay sách; 8. ðộng cơ và ñầu vặn; 9. ðệm giảm chấn.

4

5

4

3

2

1

9

8


21.2.8. Máy ñóng ñinh (crampông) ñiện hơi ép ký hiệu K−−−−3 (H.21.8) dùng ñể ñóng ñinh nêm vào tà vẹt. Máy ñược dùng phổ biến tại các trạm sản xuất cơ giới nghiệp vụ ñường sắt (MC). Bộ phận cơ bản của máy gồm ñộng cơ 1, giảm tốc 2 (cặp bánh răng côn có một nối trục ñộng cơ, một khớp trục lệch tâm 3) bộ biên trục khuỷu 4 nối với piston 5, vỏ 6, quả ñập 7 và ñầu nện 9.

Khi tiếp ñiện qua tay cầm bên phải, cặp bánh răng côn quay làm cho piston chạy lên xuống. Lúc piston chạy lên xuống sẽ làm cho không khí trong khoang lúc nén, lúc xả làm cho quả ñập cũng lên xuống va vào ñầu nện ñể ñóng ñinh.

Muốn máy ngừng ñóng ñinh (nhưng vẫn chạy) chỉ cần nâng ñầu nện lên, quả ñập nằm im nhưng piston vẫn chạy. Muốn tiếp tục làm việc lại, cần ấn ñầu nện xuống ñinh với lực nén tay khoảng 100 − 150kN, quả ñập nâng lên ñể tiếp tục cùng piston hoạt ñộng. Quả ñập tạo 1100 lần va ñập trong một phút với thời gian ñóng mỗi ñinh nêm khoảng 3 − 5 sec.

21.2.9. Máy nhổ ñinh ñiện −−−− thủy lực KB−−−−1 (hình 21.9) có nguyên lý hoạt ñộng như

sau: ñộng cơ ñiện làm chạy máy bơm dầu nén vào khoang ñẩy, tạo ñủ lực kéo rút ñinh. Máy này dùng chủ yếu ñể tháo rời cầu ray cũ ở các trạm MC. Những phần cơ bản của nó là: vỏ 7

ñộng cơ ñiện có trục lệch tâm ở phần cuối, hệ thống thủy lực gồm hộp chứa dầu, máy bơm

kiểu piston ñặc (Plongé) và xi lanh; kìm ngàm ñầu ñinh, công tắc ñiều khiển và cần gạt từ chế ñộ làm việc sang chế ñộ không tải.

ðoạn trục lệch tâm 10 của ñộng cơ ñẩy piston 8 của máy bơm xuống, piston 8 lại nẩy lên

tự ñộng nhờ lò xo 2. Như vậy piston có chuyển ñộng tịnh tiến lên xuống, nhờ ñó bơm dầu vào

xi lanh 6, ñẩy trụ lớn 5 sau ñó trụ nhỏ 4 lên trên mà các ñĩa này chạy trong xi lanh lại nối với

2 thanh kéo 3 của kìm ngàm ñầu ñinh ở dưới. Ở chế ñộ không tải, máy bơm vẫn chạy nhưng

không tạo áp lực vào xi lanh.

ðinh ñược nhổ lên bằng cách ấn mạnh ñầu kìm ngàm vào ñầu ñinh, 2 lò xo má kìm 1 mở ra khớp chặt vào ñầu ñinh, thế là ñã chuyển qua chế ñộ có tải, dầu theo ống dẫn 11 vào xi lanh, trụ nâng lớn và nhỏ trong xi lanh chạy lên sẽ nhổ ñinh. Bản tựa trượt cho kìm ngàm chạy lên là thanh tựa 12 ngoắc ñầu vào tà vẹt. Thời gian nhổ một ñinh khoảng hơn 5 sec.

Hình 21.8. Máy ñóng ñinh

K−3.

Hình 21.9.

Máy nhổ ñinh ñiện − thủy lực KB−1.


21.3. CẤP ðIỆN CHO CÁC DỤNG CỤ CHẠY ðIỆN

ðể cấp ñiện cho các dụng cụ chạy ñiện người ta thường dùng trạm ñiện cơ ñộng; ñường dây 3 pha ñiện thế 220V và 380V, ñường dây 1 pha chiếu sáng 220V hoặc chuyển mạch ñường dây tải ñiện cao áp ñi dọc theo tuyến ñường sắt; ñường dây lưới 3kV một chiều và 27kV xoay chiều.

Phổ biến nhất là trạm ñiện cơ ñộng vì tính chất hoạt ñộng ñộc lập trên ñường.

Trạm ñiện chạy xăng cơ ñộng ñược dùng trong trường hợp không lấy ñược ñiện lưới và ở những cung ñoạn chưa ñược ñiện khí hóa chạy tầu. Những phần cơ bản của trạm (máy phát ñiện) là: khung 1 trên nó lắp ñộng cơ xăng 2, máy phát 4 loại ba pha, giảm tốc 3 nối ñộng cơ với máy phát, bộ phận phân phối 5 có thiết bị khởi ñộng và chỉ báo thông số ñiện.

Trên bảng ñiều khiển có cầu chì, công tắc tắt − mở, volmét, ampemet...

Ngoài ra ở những trạm ñiện cơ ñộng cũng như ở các cung ñoạn người ta cũng còn dùng loại trạm chạy diezel công suất 100−200kW, loại trạm tự hành trên máy kéo công suất 30kW...

Thông số kỹ thuật trạm ñiện chạy xăng (máy phát ñiện nhỏ)

Bảng 21.1

A − 2T/230 A − 4T/230

Công suất (kW) 2 4

Cos ϕ 0,8 − 1 0,8 − 1

ðiện áp (V) 230 230

Tần số (Hz) 50 50

Kích thước bao (mm) 900 × 575 × 920 1085 × 575 × 920

Trọng lượng (kg) 170 220

Ưu ñiểm của trạm ñiện cơ ñộng cơ là cấu tạo ñơn giản, dễ di chuyển trên ñường công tác,

ñó chính là tính phổ biến của nó.

Nhược ñiểm là: chi phí cao (5−10 lần cao hơn so với dùng nguồn ñiện lưới); với trạm

ñiện có trọng lượng lớn sẽ khó khăn khi phải mang lên những ñoạn ñường ñắp cao.

Hình 21.10. Máy phát ñiện dùng ñộng cơ xăng.

3

4

2

1

5


Ngày nay, các loại máy phát loại nhỏ này rất thông dụng, nhất là các máy của Nhật.

21.4. DỤNG CỤ THỦY LỰC


Dụng cụ thủy lực gồm có bầu dầu, xi lanh cần ñẩy, van an toàn, van ñóng mở, xả; bơm

dầu, ñế dụng cụ và cơ cấu công tác.

Nguyên lý hoạt ñộng của loại này là dầu ñược bơm hút từ bầu chứa vào xi lanh, tạo áp

lực ñẩy cần ñẩy vào cơ cấu công tác ñể nâng (ñẩy) ñối tượng.

Với các dụng cụ thủy lực tác ñộng bằng sức người thì dùng loại bơm lắc tay, dụng cụ

thủy lực chạy máy thì dùng máy bơm bánh răng chạy bằng ñộng cơ xăng.

ðặc tính kỹ thuật của chúng liệt kê ở bảng 21.2.

Bảng 21.2. ðặc tính kỹ thuật cơ bản dụng cụ thủy lực

Dụng cụ lắc tay

Danh mục Máy chỉnh ray

RGU−1 Kích DGP.8

Bộ chỉnh ray GP−12

Bộ dồn ray PH−01A

Sức nâng (ñẩy), T 5 (một xi lanh) 8 6 25

ðường kính xi lanh, mm 80 65 55 65

Hành trình ñẩy, mm 120 200 100 150

Lực lắc tay, kN − 0,25 0,18 0,18

Áp lực dầu bơm, MPa 10 24 25,5 40

Kích thước bao, mm 925 × 545 × 820 550×170×400 900×310×350

Tử trọng, kg 20 (1 kích) 21,5 15 72

Cao ñộ nâng cầu ray cho 1 lần ñặt kích mm − − 40 −

21.4.2. Kích thủy lực (dầu) lắc tay


Hình 21.11. Kích dầu

1. Cần ñẩy; 2. Tay lắc; 3. Tay công; 4. Bầu dầu; 5. Bơm lắc; 6. Van hút; 7. Van ñẩy; 8. ðáy kích; 9. Van an toàn; 10. Van xả; 11. Chạc nâng; 12. Xi lanh; 13. ðế kích.

Kích ñặt trên ba lát có gỗ ñệm, chạc nâng 11 luồn xuống ñế ray. Tay lắc 2 tác ñộng lên

xuống ñể bơm dầu 5 hoạt ñộng. Dầu từ 4 qua van 6 hút vào bơm rồi ñẩy qua van 7 vào xi lanh

12, cần ñẩy 1 qua chạc 11 nâng ray lên cùng tà vẹt. Sau khi chèn ñá vào ñáy tà vẹt xong, ta

mở van 10 ñể xả dầu trở lại 4. Nếu áp lực dầu trong xi lanh cao hơn mức qui ñịnh, van an toàn

9 sẽ tự ñộng mở.

Khi nối tay công ñể lắc bơm với lực 250kN thì sức nâng của kích ñạt 8T.

21.4.3. Kích ñẩy ngang thủy lực GR-12

Hình 21.12 mô tả kích dùng tay (lắc) ñể ñẩy ray trong duy tu ñịnh kỳ và sửa chữa ñường.

Kích ñẩy ray bằng cách tỳ vào bụng ray, dùng cần ñẩy thủy lực ñể ñẩy. ðiểm tựa của kích là mặt ma sát ñế kích với lớp ba lát.

Bộ phận cơ bản của kích ngang này gồm:

Bơm lắc kép 4, xi lanh 3 với cần ñẩy 2 và lò xo phản hồi 1, càng ñẩy ray 3 nấc tỳ vào bụng (thân) ray, ñế tựa ba nơi (gồm 9,6 và 8) ñều có khớp quay cựa ñược tự lựa khi thao tác.

Khi bơm dầu, cần ñẩy thúc vào càng khớp với bụng ray, ñế chống 7 ghìm xuống ba lát. Cầu ray hơi nhích cao và rồi trượt ngang. ðây là loại ñế tự lựa nên chỉ cần hành trình nhỏ của cần ñẩy thủy thì cầu ray có tà vẹt bê tông cũng ñã trượt rồi, với nó, 30mm ñẩy của xi lanh thủy lực thì cầu ray trượt ñược 10mm.

Dụng cụ này không ñòi hỏi phải cào ba lát ñầu tà vẹt cũng như phải giải phóng tà vẹt

khỏi ba lát xung quanh.


Hình 21.12. Kích dầu lắc tay ñẩy ngang.

21.4.4. Máy kích (xà) ngang thủy lực RGU

Hình 21.13. Máy kích ngang thủy lực RGU-1

1. Khung hàn; 2. Mũ lắp ghép xi lanh vào khung; 3. Cần chỉnh áp lực dầu; 4. Ống cắm cờ báo hiệu; 5. Bầu nhiên liệu; 6. Bình dầu; 7. Ống phân phối; 8. ðường dầu áp lực cao; 9. Máy bơm; 10. Giảm tốc; 11. Con lăn;

12. ðộng cơ; 13. Xi lanh thủy lực.

Các máy kích (xà) ngang thủy lực RGU gồm có 4 xi lanh thủy lực ñể ñẩy ray. Dầu ñược

bơm bởi máy bơm theo ñường cao áp 8 ñổ vào các xi lanh. Máy bơm 9 ñược truyền ñộng bởi ñộng cơ xăng 2 kỳ. Có hai loại máy thông dụng là RGU-1 và RGU-2.

Máy RGU-1 gồm khung 1 chứa hệ ñộng cơ và máy bơm, bầu dầu 6 cấp dầu công tác; bầu nhiên liệu 5 chứa xăng. Khung có 2 con lăn 11 ñể tựa trên mặt ray khi di chuyển. Xi lanh tựa trên ñế trong khung, cán piston ñẩy ray qua lò xo phản hồi và ngàm vào ray. Kết cấu máy

4

1 2

3

8

9


này có nhược ñiểm khi ñẩy (xà ngang) ray thì ñồng thời cũng làm cho cầu ray hơi nhích lên nếu ba lát dưới tà vẹt bị lún.

Kích ngang RGU-2 khắc phục ñược nhược ñiểm vừa nêu bởi vì nó có ñế tựa ñẩy vào bụng ray 4 khấc, mặt khác ñế tựa cũng là loại tự lựa.

21.4.5. Kích dồn (dọc) ray lắc tay chạy dầu dùng dồn ray, chỉnh khe hở nối ñầu ray. Kích có 2 phần rời 6 và 13 (hình 21.14) nối với nhau bằng hai xilanh 15 và lò xo phản hồi 12. Kích ñặt trên mối nối ñầu ray, 2 ñầu kích nối 2 ñầu kẹp 14 với 2 ñầu ray. Khi lắc máy bơm bằng thanh 8 thì 2 ñầu bẩy của xi lanh sẽ duỗi ra làm khe hở ñầu ray tăng lên. ðể tránh gây mô men uốn, xi lanh cần ñặt theo ñường ñồng tâm bản kẹp. Khi kết thúc dồn ray, dầu xả về bầu chứa, lò xo phản hồi kéo ñầu ñẩy xi lanh về vị trí cũ. Kéo thanh 4 xuống ñể gỡ bản kẹp và chuyển kích về trạng thái di ñộng.

Hình 21.14

1. Con lăn; 2−4−8. Thanh; 3−5. Khớp xoay; 6−13. Thân kích; 7. Van xả; 9. Vai lắc; 10. Vỏ bơm; 11. Ống dầu; 12. Lò xo; 14. Bản kẹp; 15. Xi lanh.


CHƯƠNG 22

MÁY VẬN CHUYỂN −−−− XẾP DỠ VÀ THIẾT BỊ ðO −−−− KIỂM TRONG THI CÔNG ðƯỜNG SẮT

Các máy và thiết bị vận chuyển xếp dỡ trong thi công tầng trên ñường sắt không chỉ góp phần quan trọng vào việc cơ giới hóa công việc, mà còn ñảm bảo chất lượng cấu kiện và năng suất lao ñộng. Chương này trình bày về ñoàn tàu chuyên dụng chở ray, cần trục chuyên dùng bốc xếp cầu ray, cần trục ôtô ray...

22.1. ðOÀN TÀU CHUYÊN DỤNG CHỞ RAY HÀN LIÊN TỤC

22.1.1. Công dụng và ñặc ñiểm

ðoàn tàu này có nhiệm vụ chuyên chở ray liền từ trạm hàn nối ray ñến nơi lắp ñặt loại ray này. Trên thế giới, từ giữa những năm 50 của thế kỷ 20, việc chuyên chở những ray này ñã ñược thực hiện bởi ñoàn tàu chuyên dụng gồm 81 toa loại 2 trục bánh xe, mỗi toa có tải trọng 20 tấn, sàn toa có gắn con lăn (hình 22.1).

Toa ñầu tiên có trang bị cơ cấu ghìm ñầu ray (bằng xích và ñuôi chuột), tời ñiện với dung lượng cáp không ít hơn 800m ñể kéo ray, và máy phát ñiện loại 15kW.

Bốn toa cuối ñoàn tàu có thiết bị nhập và dỡ ray, trong ñó toa cuối cùng có 2 máng trượt nghiêng ñể dẫn ray xuống ñường. Trên toa này có ca bin ñiều khiển lắp trên cao phía trên sàn toa ñể không vướng thao tác nhập và dỡ ray. Công nhân ñiều khiển có thể theo dõi công việc, nếu cần thiết có thể dừng ñoàn tàu bằng cần giật hãm. Toa ñầu và toa cuối cùng có liên lạc với nhau bằng ñiện thoại. Khi vận chuyển ray trên cự ly lớn phải nối thêm toa khách cho kíp thợ nghỉ ngơi.

22.1.2. Khả năng làm việc của ñoàn toa chuyên dùng

Mỗi ñoàn tàu có thể chở 12 sợi ray P50 hay P65, có chiều dài < 800m (do chiều dài

ñường sắt khống chế tại các ga trên ñường vận chuyển) lượng ray như vậy ñảm bảo cấp ray

cho khoảng 5 km ñường. Với ray P75 có ñộ cứng ngang lớn nên số lượng ray chở bị hạn chế

Hình 22.1. ðoàn tàu chuyên dụng.


(do hàng con lăn thứ 1 và thứ 12 trở ñi không ăn khớp với ray nữa). Nếu chở các ñoạn ray

ngắn hơn, ñầu ray phải nối bản lập lách 4 bulông.

Tốc ñộ chở ray trên ñường thẳng ≤ 70 km/h, trên ñoạn cong tùy bán kính cong là 25−50

km/h.

Ngày nay có những ñoàn tàu dùng 46 toa loại 4 trục bánh, mỗi toa có sức chở 60 tấn,

trang bị trên toa ñầu, toa giữa và toa cuối vẫn giống như ñoàn tàu dùng toa 2 trục bánh và

chiều dài nối ñoàn toa là 800m.

22.1.3. Việc xếp ray lên ñoàn tàu và dỡ ray xuống ñường thay thế

Công việc này ñược thực hiện trực tiếp từ 2 dây chuyền hàn nối ray của trạm cấp ray. Khi

kéo ray lên toa phải lắp ñế trượt vào ñầu ray. ðể giảm thời gian dừng tàu chờ xếp ray phải tổ

chức hàn ray liên tục 2,3 ca/ngày.

Ray ñược dỡ vào lòng ñường ở bên trái và phải theo thiết kế. ðể tránh khả năng ray

bị xê dịch, phải tạm thời gá ray vào tà vẹt gỗ với dãn cách 15m/tà vẹt gỗ.

Khi dỡ ray vào ñoạn ñường ñã ñược lắp ñặt trước (khi thay ray) thì phải nối 2 ñầu ray dỡ

ở toa cuối với 2 ñầu ray dưới ñường bằng hai sợi dây cáp, tháo nút buộc 2 ray dỡ ở toa ñầu,

cho ñoàn tàu từ từ chạy với tốc ñộ 3 km/h sau tăng lên 15−25 km/h. Cuối cùng khi dỡ sắp hết

2 sợi ray ñó, lại cho tàu chạy chậm ñến 3 km/h ñể sợi ray từ từ hạ xuống tà vẹt gỗ gá tạm dưới

ñường, tránh va ñập rơi mạnh làm vỡ tà vẹt bê tông. Trong quá trình dỡ ray cần 2 thợ gá ray

tạm vào tà vẹt gỗ, thợ khác tháo dây cáp bỏ vào cần trục thước thợ chạy sau ñó.

22.2. CẦN TRỤC THƯỚC THỢ DGK

22.2.1. Công dụng

Cần trục thước thợ dùng ñể xếp, dỡ, vận chuyển cấu kiện ñường sắt cũng như hàng hóa

khác trong duy tu ñường. Nó còn ñược dùng làm ñầu kéo toa trong khu gian khi dồn toa ở ga

vào trạm sản xuất kết cấu ñường sắt; ñể cấp ñiện nguồn cho các dụng cụ cơ giới chạy ñiện và

các công việc khác.



Hình 22.2. Cần trục thước thợ DGK.

1. Khung toa; 2. Bánh xe chủ ñộng; 3. ðộng cơ diezel; 4. Cabin;

5. Cần quay toàn vòng; 6. Sàn toa; 7. Tổ máy phát ñiện. Cần trục gồm những phần chính sau (xem hình 22.2):

Khung toa lắp trên 2 cặp bánh chủ ñộng (2 cầu) có giảm chấn lò xo, ñộng cơ diezel công suất 184kW, cabin ñiều khiển 4 ñồng thời là trụ ñỡ cần 5 quay toàn vòng 360o. Toa quay của cần trục dựa trên mâm tựa quay bằng 4 con lăn. Xe cẩu mang tải chạy dọc cần, nâng hạ móc cẩu và quay, thực hiện bằng ñộng cơ truyền ñộng ñiện. Cấp ñiện nguồn cho các cơ cấu nêu trên là máy phát xoay chiều công suất 50kW. Cần trục trang bị bộ nam châm ñiện ñể hút linh kiện thép cỡ nhỏ (không dùng móc câu). Sức cẩu ứng với tay với 3 m là 3,5 tấn với 5,8m là 1,7 tấn, nam châm hút với lực 0,25 tấn. Sàn toa 6 có thể chở (chứa) ray, tà vẹt, lập lách, bu lông, dụng cụ... Cần trục này có thể kéo theo toa hàng với sức chở 60 tấn trong khu gian và 300 T trong nội bộ ga. Tốc ñộ lữ hành tối ña 85 km/h.

Trên cơ sở cần trục DGK, người ta cải tiến một số cơ cấu như chân ñế nổi, tăng cứng cần; khi ñó sức cẩu ở tầm với 2,5m là 5 tấn, tốc ñộ lữ hành cho phép ñến 100 km/h.

22.3. CẦN TRỤC ÔTÔ RAY

22.3.1. Công dụng của một số loại cần trục ôtô ray

− Cần trục ôtô ray kí hiệu AGMU: dùng ñể chở hàng và kéo toa có tải trọng không quá 16T trong khu gian và 40T ñể dồn toa.

Cần trục chở hàng AUG khi nâng hàng ở tầm với (từ tim ñường) là 4,8m thì sức nâng ñạt ñược là 2,5 tấn trên cần ñầu gật.

− ðồng dạng của AGMU là cần trục ôtô ray AUD, nó không dùng ñộng cơ xăng mà dùng ñộng cơ diezel − AUD có sức cẩu 5 tấn. Ngoài ra còn có cần trục loại AUP dùng cho cả việc chở thợ nghiệp vụ ñường tới 34 người và dụng cụ làm việc.


22.3.2. Cấu tạo và làm việc của cần trục ô tô ray AGMU

Kết cấu cơ bản của cần trục loại này gồm sàn toa 1, ca bin ñiều khiển 3, ñộng cơ ôtô (xăng) 2, cần trục 4 quay toàn vòng có sức cẩu 1 tấn.

Mô men xoắn ñưa từ ñộng cơ ñến hộp số có 5 số tiến lùi bằng ñảo chiều 6 qua ly hợp và các ñăng 5.

Cần nâng dạng thước thợ (vuông góc với trụ ñứng) dùng ñể chuyển tải ngang và ñứng.

Nâng tải do tời dẫn ñộng từ ñộng cơ ôtô, quay cần và kéo hàng chạy ngang do người ñẩy (bằng tay). Khi lữ hành cần trục ñặt dọc toa và ñược kẹp chặt.

Hình 22.3. Cần trục ôtô ray AGMU.

22.4. ÔTÔ RAY CHỞ NGƯỜI ACG, AC−−−−1A, GOÒNG MÁY

1. Loại ôtô ray này dùng ñể chở thợ duy tu ñường và dụng cụ ñến nơi làm việc cũng như

phục vụ cho các hành trình giám ñịnh ñường sắt. Ôtô ray ACG có phòng khách 35 chỗ, 2

buồng lái 2 ñầu ñể chạy ñược 2 chiều. Ôtô ray AC−1A có kết cấu tương tự như ACG nhưng

phòng khách chỉ có 24 chỗ.

2. Goòng máy thường dùng ñộng cơ xe máy (môtô), dùng ñể chở thợ sửa ñường, dụng cụ

lao ñộng và khám ñường. Ví dụ loại TD.5 có 6 chỗ, CM−4 có 4 chỗ. Khi cần giải phóng

ñường ñể ñoàn tàu thông qua, có thể nhấc goòng máy ra ngoài rồi lại ñặt vào khoang ñường

ñể tiếp tục công việc.

22.5. MỘT SỐ THIẾT BỊ ðO ðẠC −−−− KIỂM TRA TRONG THI CÔNG ðƯỜNG SẮT

22.5.1. Thiết bị ño −−−− kiểm tra nền ñất


Khi thi công mới một tuyến ñường sắt thì nền ñất (hạ tầng) phải ñược kiểm tra về: ñộ dốc dọc, dốc ngang, bán kính lượn vòng, ñộ chặt... của nền... Các thiết bị dùng cho công việc này giống như các thiết bị dùng cho thi công nền ñường ôtô, như: thước ño, máy kinh vĩ và cột mia, máy ño ñộ chặt của nền tại hiện trường hoặc lấy mẫu về ño tại phòng thí nghiệm.

22.5.2. Thiết bị ño −−−− kiểm tra kết cấu tầng trên

Trên thực tế, các thiết bị ño này không có nhiều, chúng gồm 1 số loại chính sau:

1. Thiết bị ño cao trình mặt ray: Thiết bị này có chức năng tương tự máy ño trắc dọc, nó gồm có:

− 01 bộ mia có chân kẹp vào nấm ray (A)

− 01 máy ño kinh vĩ (B).

Nếu ño cao trình khi chèn ñá, chỉnh ray bằng máy 8.08 GS thì thiết bị (B) ñặt ngay trên máy và ñó là loại thiết bị ñiện tử, dùng ñầu ño quang học.

2. Thiết bị ño cao ñộ ngang của mặt ray loại ñơn giản

Thiết bị ñơn giản nhất là loại thước ño dốc ngang bằng giọt nước; trên ñó có "tim" và giọt nước có thể chạy về phía thấp hơn với khổ ray ñã biết (1,0 m hay 1,435 m) thì số vạch thể hiện ñộ dịch ngang của giọt nước sẽ thể hiện chính xác ñộ chênh cao giữa 2 nấm ray.

3. Thiết bị ño ñộ song song của 2 ñường ray

a) Loại ñơn giản: ña phần các thiết bị này có dạng như 1 xe con ñẩy tay. Khoảng cách giữa 2 gờ bánh xe con của thiết bị ñã ñược ñịnh chuẩn, khi kéo trên mặt ray (ñúng kỹ thuật), thì khe hở giữa 1 bên ray và bánh gờ ñơn sẽ thay ñổi khi có ñoạn ray không song song nhau. Việc xác ñịnh chính xác sai lệch này phụ thuộc rất nhiều vào thao tác và trình ñộ, ñộ nhạy cảm của người kiểm tra.

b) Loại hiện ñại

B

2

A

1

∆1 >

0

o.o

o

e


− Dạng kéo theo sau ñầu kéo: bộ ño có kết cấu phần cơ tương tự như loại ñơn giản; nhưng trên ñó gắn ñầu ño ñiện tử, tín hiệu chuyển về xe kéo (ñi ngay phía trước và ñộ lệch này ñược thể hiện ngay, nó có thể lưu trữ vào bộ nhớ của máy.

4. Thiết bị ño ña năng, có thể xét ñến hai dạng sau:

a) Các thiết bị loại này có thể ño - kiểm tra ñược cùng một lúc các tham số như: ñộ song song của 2 ray, khoảng cách giữa 2 ray, ñoạn giao cắt giữa các ñường ray, ñộ lượn vòng (bán kính cong của ñường ray)... khoảng cách ño thường là 3 mét theo tim ñường cho cả 2 ray. ðiển hình là máy BRM 2ND có ñầu kéo riêng (cỡ nhỏ) và xe tự hành cỡ nhỏ ECG7.

b) Dạng thiết bị ño − kiểm tra ñặt ngay trên máy chèn ñá và hiệu chỉnh ray. Loại thiết bị này rất hiện ñại, ví dụ nó ñược ñặt trên máy 8−08 GS. Bộ vi xử lý tốc ñộ cao sẽ cho ngay tín hiệu ñể cơ cấu thừa hành trên 3 ñiểm dọc (ñầu, giữa và cuối máy) hiệu chỉnh theo nguyên lý 3 ñiểm thẳng hàng.


TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. D.T Bergado, J.C. Chai

Những biện pháp kỹ thuật mới cải tạo ñất yếu trong xây dựng - Nxb Giáo dục - Hà Nội 1966.

[2]. Vũ Thanh Bình, Nguyễn ðăng ðiệm

Truyền ñộng máy xây dựng và xếp dỡ - Nxb GTVT - Hà Nội 1999.

[3]. Nguyễn Bính

Máy và thiết bị hiện ñại trong thi công cơ giới - Tài liệu giảng dạy cao học - ðại học GTVT Hà Nội - 2003.

[4]. Nguyễn Bính

a) Máy tính tương tự với việc nghiên cứu các vấn ñề ñộng lực học trong lĩnh vực cơ khí giao thông vận tải.

- Tạp chí Thông tin Khoa học kỹ thuật - ðHGTVT - Số 4-1986.

b) Phương pháp lựa chọn và ñầu tư máy khoan cọc nhồi ở Việt Nam.

- Tạp chí Thông tin Khoa học kỹ thuật - ðHGTVT - Sô 6-2004.

[5]. Vũ Liêm Chính và các tác giả

Sổ tay máy xây dựng, Nxb Khoa học kỹ thuật - Hà Nội 2001.

[6]. Ngô Viết Dân

Nghiên cứu xác ñịnh các chỉ tiêu kỹ thuật - kinh tế khi thiết kế - chế tạo máy lu bánh thép ở Việt Nam giai ñoạn 2005-2010. Luận án thạc sĩ kỹ thuật - ðại học GTVT Hà Nội 2003.

[7]. Bùi Anh ðịnh - Nguyễn Sĩ Ngọc

Nền và móng trong xây dựng cầu ñường - Nxb GTVT - Hà Nội 2003.

[8]. Phạm Huyến

Hạ và nhổ cọc bằng rung ñộng - Tổng cục ðường sắt Việt Nam 1972.

[9]. Nguyễn Bá Kế

Thi công cọc khoan nhồi - Nxb Xây dựng - Hà Nội 1997.

[10]. Vũ thế Lộc và các tác giả

Sổ tay máy xây dựng - Tổng Công ty xây dựng Sông ðà - Nxb GTVT - Hà Nội 2000.

[11]. Vũ ðình Lai và các tác giả

Sức bền vật liệu - Nxb GTVT Hà Nội 1999.

[12]. Phan Khắc Lê

Lựa chọn và ứng dụng cọc ñường kính lớn trong xây dựng móng sâu, mố trụ ở Việt Nam - Tạp chí Cầu ñường - số 5-1998.

[13]. P.V. Long và D.T Bergado


Thiết kế xử lý nền ñất yếu bằng chất tải trước kết hợp với thoát nước ñứng - Tạp chí Cầu ñường số 7 - 10/1997.

[14]. Nguyễn Viết Trung - Lê Thanh Liêm

Cọc khoan nhồi trong công trình giao thông - Nxb Xây dựng - Hà Nội 2003.

[15]. Trần Quang Quý – Nguyễn Văn Vịnh – Nuyễn Bính

Máy sản xuất vật liệu xây dựng - Nxb GTVT - Hà Nội 2001.

[16]. Tài liệu, hồ sơ kỹ thuật khác

- Chiến lược phát triển ñường sắt Việt Nam năm 2000-2010, 2020 (Tạp chí Cầu ñường - Bộ GTVT số 2 - tháng 5-1997).

- Máy khoan công trình GPS15, GPS20HA - Công ty Kim Thái, Thượng Hải - Trung Quốc, 2000.

- Máy chèn ñá ñường sắt XYD-2 (Bản tiếng Việt của Tổng cục ðường sắt Việt Nam). Thượng Hải - Trung Quốc - 1994.

- Máy chèn ñá và hiệu chỉnh ñường sắt 08-8-GS do cộng hòa Áo chế tạo - Tài liệu kỹ thuật Tổng cục ðường sắt Việt Nam - 2003.

- Hướng dẫn vận hành máy khoan công trình GPS20 HA, công ty Kim Thái - Thượng Hải, Trung Quốc 2000.

- Hồ sơ kỹ thuật thiết kế chế tạo sửa chữa máy làm ñường của Trung tâm Nghiên cứu thực nghiệm máy xây dựng - ðại học GTVT Hà Nội - 1997 ñến 2003.

[17]. Asphalt Recyler - Users Manual Model Super Asten cook - Korea Asten Eng. Co. Ltd Seoul - 2001.

[18]. Bauer leaders in advaced foundation technology - Germany - 1995.

[19]. Bitelli societal per Azioni - Italy 1999.

[20]. Demag - DF 130 CE, DF 130 P-Catalog - Germany - 1999.

[21]. Dresser Industries, Inc - USA 1991.

[22]. Lated pile foundation technology in Japan Nippon Sharyo, Ltd 1993.

[23]. Liebherr - Products and Services of the Liebherr Group - Germany.

[24]. Operation Manual for the Road Stabilizer produced by Sakai Heavy Industry - Japan. International Co-operation Agency (JICA) - 2003.

[25]. Specification "Nissha" Earth boy Series Hydraulic Earth Drilling Rig – model

ED 5500 - Nippon Sharyo Ltd - Nagoya - Japan 1999.

[26]. Tital 323 traked pavier ABG

Ingrersoll Rand Road Machinery.

[27]. Track and ohl laying and maintenanc machines and equiment GEISMAR - France 1999.

[28]. Vửgelle super 1400, 1500, 1600, 1800, 2000. Germany 1995.

[29]. ẩ. ẽ. Áopoọa

(Tiếng nga)

[8]. Âợởợứờốớ Í .ẽ, ẽợựợự Â.ũ, ềàðũàờợừủờốộ ẩ.Á. ấàựốũàởỹớỷộ ðồỡợớũ ỏỷủũðợừợọớỷừ ọốỗồởồộ. “ốàứốớợủũðợồớốồ”. ốợủờừà 1971.


[9]. ộàừỡàũỳởốớ ố. Ä. ộồỡợớũ ũồựởợừợỗợừ. “ềðàớủựợðũ”. ốợủờừà 1977.

[10]. ấợờợứốớủờốộ ẩ.Ã. ố ọðỳúốồ. ẹựðàừợữớốờ ựợ ðồỡợớũỳ ũồựởợừợỗợừ. “ềðàớủựợðũ”. ốợủờừà 1976.

[11]. ộàộờợừ ẩ.ũ. ẩủựỷũàớốÿ ọừốúàũồởồộ ừớỳũðồớớồúợ ủúợðàớốÿ. “Âỷủứàÿ ứờợởà”. ốợủờừà 1975.

[12]. ẹ.ũ.Àộỗốớỏỳọ. ậợờợỡợũốừớớợồừợỗÿộủũừà. ốợủừà. ”ềðàủựợðũ”, 1986.


MỤC LỤC

Trang

Lời nói ñầu 3

PHẦN THỨ NHẤT: MÁY VÀ THIẾT BỊ GIA CỐ NỀN MÓNG 5

Chương 1: Những vấn ñề chung -

1.1. Mục ñích, ý nghĩa của việc gia cố nền móng. -

1.2. Các phương pháp gia cố nền móng chủ yếu. 6

1.3. Phân loại thiết bị thi công cọc cứng 8

1.4. Khái niệm hạ cọc. 9

Chương 2: Búa diezel ñóng cọc 13

2.1. Công dụng và phân loại búa diezel. -

2.2. Cấu tạo quả búa kiểu cột dẫn và quá trình hoạt ñộng. 15

2.3. Cấu tạo quả búa kiểu ống dẫn và nguyên lý làm việc. 16

2.4. Ảnh hưởng của khí cháy ñến quá trình hạ cọc. 21

2.5. Ảnh hưởng ñồng thời của áp lực khí cháy và lực xung kích ñến quá trình hạ cọc của búa diezel.

22

2.6. Các thông số cơ bản của búa diezel. 23

2.7. Xác ñịnh sức chịu tải cho phép của cọc. 25

Chương 3: Giá búa ñóng cọc 27

3.1. Công dụng và phân loại. -

3.2. Cấu tạo của một số giá búa không chuyên dùng. 28

3.3. Cấu tạo của một số giá búa chuyên dùng ñiển hình. 32

3.4. Một số tính toán cơ bản giá búa. 40

Chương 4: Búa rung ñóng cọc 42


4.2. Cấu tạo và làm việc của các loại búa rung. 43

4.3. Một số giả thuyết và cơ sơ hạ cọc bằng búa rung. 52

4.4. Một số sơ ñồ tính toán và phương trình vi phân mô tả quá trình làm việc của búa rung.

54

4.5. Xác ñịnh các thông số cơ bản của búa rung. 60

4.6 Công suất của máy rung 63

Chương 5: Máy và thiết bị khoan cọc nhồi 64

5.1. Sơ lược quá trình phát triển máy khoan cọc nhồi trên thế giới. -

5.2. Công nghệ tạo cọc khoan nhồi. 73


5.3. Các thiết bị khoan tạo lỗ. 77

5.4. Thiết bị mở rộng chân cọc. 83

5.5. Một số máy khoan cọc nhồi của Nhật. 85

5.6. Giới thiệu máy khoan cọc nhồi của ðức. 92

5.7. Giới thiệu máy khoan cọc nhồi của Trung Quốc. 97

5.8. Một số vấn ñề về thi công và kiểm tra chất lượng cọc. 106

Chương 6: Búa ñóng cọc thủy lực 114

6.1. Giới thiệu chung về búa thủy lực. -

6.2. Lý thuyết chung về búa thủy lực. 116

6.3. Bài toán chuyển ñộng của quả búa thủy lực kiểu ñơn ñộng khi ñi lên.

118

6.4. Bài toán chuyển ñộng xuống dưới của quả búa ñóng cọc thủy lực kiểu ñơn ñộng.

121

Chương 7: Công nghệ và thiết bị gia cố nền bằng vật liệu rời và cọc ñất trộn vôi - xi măng

126

7.1. Công nghệ và thiết bị gia cố nền bằng cọc vật liệu rời. -

7.2. Thiết bị và công nghệ tạo cọc cát ñầm bằng phương pháp rung ñộng kết hợp.

130

7.3. Công nghệ và thiết bị tạo cọc ñất trộn vôi - xi măng dưới sâu. 133

Chương 8: Thiết bị nén bấc thấm và công nghệ xử lý nền ñất yếu 137

8.1. Vài nét về tình hình xây dựng nền ñường trên ñất yếu ở Việt Nam.

-

8.2. Công nghệ xử lý nền yếu bằng bấc thấm. 138

8.3. Máy nén cọc bấc thấm xử lý nền yếu. 140

8.4. Một số tính toán cọc thép và tính chọn cáp. 145

8.5. Thi công ấn - ñặt bấc thấm. 149

PHẦN THỨ HAI: MÁY VÀ THIẾT BỊ THI CÔNG MẶT ðƯỜNG Ô TÔ 151

Chương 9: Những vấn ñề chung -

9.1. Tổng quan về ñường ô tô Việt Nam. 151

9.2. Giới thiệu một số qui trình và tiêu chuẩn thi công ñường ôtô ở Việt Nam.

152

9.3. Giới thiệu các tổ máy thi công mặt ñường ô tô. 154

Chương 10: Máy và thiết bị thi công mặt ñường bê tông nhựa nóng 156

10.1. Giới thiệu về quá trình công nghệ và ñặc ñiểm tổ máy thi công mặt ñường bê tông nhựa nóng (BTNN).

-

10.2. Máy rải thảm bê tông nhựa nóng. 158


10.2.1. Công dụng và phân loại. -

10.2.2. Cấu tạo chung của máy rải truyền ñộng cơ học. 159

10.2.3. Cấu tạo máy rải truyền ñộng thủy lực. 160

10.2.4. ðặc ñiểm làm việc của máy rải BTNN. 163

10.2.5. Một số tính toán cho máy rải thảm. 165

10.2.6. Một số máy rải ñiển hình. 168

Chương 11: Xe lu bánh thép kiểu tự hành tác dụng lực tĩnh 171


11.2. Cấu tạo chung của xe lu bánh thép. 172

11.3. Lựa chọn các thông số cơ bản của xe lu bánh thép. 175

11.4. Lựa chọn sơ ñồ ñộng xe lu bánh thép. 176

11.5. Xác ñịnh công suất ñộng cơ dẫn ñộng. 178

11.6. Hệ thống lái của xe lu bánh thép. 180

11.7. Tương tác giữa xe lu bánh thép và nền ñược lu lèn. 182

11.8. Lực tác dụng lên khung bánh lái của xe lu khi quay vòng. 185

11.9. Năng suất của xe lu bánh thép tự hành. 186

11.10. Tính năng kỹ thuật lu bánh thép trơn. 187

Chương 12: Máy và thiết bị thi công mặt ñường bê tông xi măng 194

12.1. Giới thiệu chung về quá trình công nghệ thi công mặt ñường bê tông xi măng (BTXM).

-

12.2. Giới thiệu máy rải BTXM D375 và máy hoàn thiện D376. 195

12.3. Một số tính toán cho máy rải BTXM. 198

12.4. Giới thiệu máy rải BTXM ña năng GP2600 loại hiện ñại. 201

Chương 13: Thiết bị thi công ñường ñất gia cố bằng chất kết dính vô cơ 204

13.1. Giới thiệu chung. -

13.2. Máy phay - cắt ñất. 205

13.3. Tính toán cơ bản công suất máy phay ñất. 211

13.4. Máy phay - trộn làm ñường cải tiến. 213

13.5. Tính toán cơ bản công suất và mô men dẫn ñộng máy phay trộn. 216

13.6. Một số vấn ñề liên quan ñến việc vận dụng, khai thác máy thi công nền gia cố vôi.

218

Chương 14: Máy và thiết bị sửa chữa mặt ñường bê tông nhựa 220


14.2. Máy bóc nguội bê tông nhựa (BTN) 221

14.2.1. Giới thiệu chung về công nghệ sửa chữa mặt ñường bằng 221


máy bóc nguội.

14.2.2. Máy bóc nguội mặt ñường BTN. 223

14.2.3. Tổ chức thi công máy bóc nguội bánh lốp. 224

14.2.5. Tính năng kỹ thuật một số máy bóc nguội. 225

14.3. Công nghệ sửa chữa mặt ñường BTN bằng máy bóc nóng. 226

14.3.1. Giới thiệu chung 227

14.3.2. Quá trình ñốt nóng mặt ñường BTN. 230

14.4. Máy tái sinh mặt ñường BTN. -

14.5. Máy tái sinh BTN dùng nhiệt. 231

14.5.1. Giới thiệu chung. -

14.5.2. Cấu tạo chung máy tái sinh BTN của hãng ASTEN Cook. 232

14.5.3. Hệ thống thủy lực của máy. 233

14.5.4. Tổ chức thi công tái sinh BTN và rải thảm BTN tái sinh. 235

PHẦN THỨ BA: MÁY VÀ THIẾT BỊ THI CÔNG ðƯỜNG SẮT 236

Chương 15: Tổng quan về công tác thi công cơ giới ñường sắt Việt Nam. -

15.1. Hệ thống ñường sắt Việt Nam và phương hướng phát triển. -

15.2. Máy và thiết bị thi công ñường sắt. 242

Chương 16: Tổ hợp các máy chuyên dùng ñặt cầu ray 246


16.2. Tổ hợp các máy và thiết bị chuyên dùng ñặt ray dạng hoàn chỉnh.

-

16.3. Tổ hợp các máy và thiết bị chuyên dùng ñặt cầu ray dạng chưa hoàn chỉnh.

248

16.4. Máy ñặt ray chuyên dùng YK-25. 249

16.5. Tính toán máy ñặt ray. 252

16.6. Tính toán sức kéo di chuyển toàn bộ tổ máy ñặt ray. 254

16.7. Toa xe chuyên dùng chở cầu ray. 256

16.8. Máy ñặt ray thay ray cũ bằng ray hàn liền. 258

Chương 17: Thiết bị rải ñá nền ñường sắt 260


17.2. Cấu tạo chung của một số loại toa xe rải ñá. -

17.3. Tính toán cơ bản toa xe rải ñá chuyên dùng. 263

Chương 18: Máy chỉnh sửa ñường và chèn ñá ba lát 266

18.1. Công dụng, phân loại và xu hướng sử dụng. -

18.2. Cấu tạo và hoạt ñộng của máy chèn ñá chuyên dùng SPM-2. 267

18.3. Máy chèn ñá chuyên dùng Dzekson. 268

18.4. Máy chèn ñá chuyên dùng SPM-02. 269

18.5. Máy chỉnh sửa ñường và chèn ñá chu kỳ VPR-1200 và VPRX-500. -

18.6. Tính năng cơ bản của các máy nắn chỉnh ray - Chèn ñá hoạt ñộng chu kỳ. 276


18.7. Máy chèn ñá XYD-2 (loại nhỏ). 277

18.8. Máy chèn ñá 8-08 GS hiện ñại. 281

18.9. Tính toán công suất máy chèn ñá chu kỳ. 286

18.10. Máy chèn ñá liên tục VP0-3000. 287

18.11. Máy chỉnh ñường chuyên dùng. 289

Chương 19: Máy gia công ñường sắt 292

19.1. Công dụng và phân loại máy gia công ñường sắt. -

19.2. Máy ñịnh hình ba lát ELB-1. -

19.3. Máy gia công ñường sắt ELB-3M. 296

19.4. Máy ñịnh hình balat - kích ngang chạy ñiện. 299

19.5. Tính toán bộ máy nâng ray trên máy gia công ñường sắt. 304

19.6. Máy vặn mũ ốc chuyên dùng. 307

Chương 20: Máy sàng làm sạch lớp nền balat 311

20.1. Khái niệm chung. -

20.2. Thiết bị sàng -

20.3. Máy sàng ñá balat SOM-D. 312

20.4. Máy sàng SOM-4. 314

20.5. Máy sàng balat SOM-DO. 315

20.6. Máy sàng balat SOM-3U. 317

20.7. Giới thiệu một số máy sàng balat khác. 318

Chương 21: Phương tiện cơ giới và dụng cụ làm ñường sắt 322

21.1. Phân loại dụng cụ làm ñường. -

21.2. Dụng cụ chạy ñiện và các ñặc tính kỹ thuật. 323

21.3. Cấp ñiện cho các dụng cụ chạy ñiện. 329

21.4. Dụng cụ thủy lực. 330

Chương 22: Máy vận chuyển xếp dỡ và thiết bị ño - kiểm trong thi công ñường sắt

334

22.1. ðoàn tàu chuyên dụng chở ray hàn liên tục. -

22.2. Cần trục thước thợ DGK. 335

22.3. Cần trục ôtô ray. 336

22.4. Ôtô ray chở người ACG và AC-1A, goòng máy. 337

22.5. Một số thiết bị ño ñạc - kiểm tra trong thi công ñường sắt. 338

TÀI LIỆU THAM KHẢO 340

1

PGS.TS NGUYỄN BÍNH

BỘ MÔN MÁY XÂY DỰNG-XẾP DỠ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

1. PGS.TS NGUYỄN BÍNH tác giả cuốn “ Máy thi công chuyên dùng” - Nhà xuất bản GTVT - Hà nội 2005.

Email liên hệ: [email protected]

2. Phạm vi và đối tượng sử dụng giáo trình: a) Dùng để tham khảo cho ngành nào: - Là giáo trình học tập cho sinh viên chuyên ngành Máy xây dựng và tài liệu tham khảo

cho kỹ sư, sinh viên chuyên ngành Cơ khí giao thông công chính, Cơ giới hoá xây dựng giao thông.

- Tài liệu tham khảo cho sinh viên và kỹ sư ngành xây dựng Cầu, đường ô tô và đường sắt. b) Các từ khoá chính: - Búa máy đóng cọc - Máy rải bê tông nhựa - Máy đặt ray - Máy khoan cọc nhồi - Máy rải bê tông xi măng - Máy chèn đá - Máy gia công đường sắt - Máy cắm bấc thấm - Máy gia cố đường - Máy hiệu chỉnh đường sắt. c) Kiến thức yêu cầu của môn học trước: Cần nắm vững kiến thức các môn: Sức bền vật liêu; Cơ học máy; Kết cấu thép; Máy nâng

chuyển; Truyền động máy xây dựng. Ngoài ra cần tìm hiểu thực tế vì mỗi loại máy có đặc thù riêng, kết cấu phức tạp không thể trình bầy hết trong tài liệu được.

3. Câu hỏi kiểm tra đánh giá sau mỗi chương.

Chương 1. 1. Các phương pháp gia cố nền móng và phạm vi ứng dụng của các phương pháp đó. 2. Phân loại và phạm vi sử dụng các loại thiết bị thi công cọc cứng.

Chương 2. 1. Công dụng, phân loại búa diezel. Cách sử dụngcác bảng thông số kỹ thuật các loại búa,

cho ví dụ minh hoạ 2. Cấu tạo và quá trình làm việc của quả búa diezel cột dẫn. 3. Cấu tạo và quá trình làm việc của quả búa diezel ống dẫn. 4. Ảnh hưởng đồng thời của áp lực khí cháy và lực xung kích đến quá trình hạ cọc của búa

diezel. 5. Phân tích khoảng giá trị các thông số cơ bản của búa diezel.

2

Chương 3. 1. So sánh giá búa chuyên dùng với giá búa không chuyên dùng. 2. Tính toán cơ bản giá búa chuyên dùng

Chương 4. 1. Công dụng, phân loại, cấu tạo chung và nguyên lý làmviệc của các loại búa rung. 2. Một số giả thuyết và cơ sở hạ cọc bằng búa rung động. 3. Sơ đồ qui dẫn một khối lượng có xét cả lực cản nhớt khi tínhtoán búa rung đóng cọc. 4. Nội dung ba điều kiện để búa rung đóng cọc có hiệu quả.

Chương 5. 1. Nội dung cơ bản 3 nhóm công nghệ tạo cọc khoan nhồi. 2. Trình bầy cấu tạo và quá trình làm việc của một loại máy khoan cọc nhồi thường dùng ở

Việt nam. 3. So sánh 3 nhóm máy khoan cọc nhồi dòng ED (Nhật), Bauer (Đức) và GPS (Trung

Quốc). Chương 6. 1. Trình bầy những vấn đề chung về búa thuỷ lực. 2. Bài toán chuyển động của quả búa thuỷ lực kiểu đơn động khi đi lên. 3. Bài toán chuyển động của quả búa thuỷ lực kiểu đơn động khi đi xuống. Chương 7. 1. Công nghệ và thiết bị tạo cọc cát đầm bằng phương pháp rung động. 2. Công nghệ và thiết bị tạo cọc đất trộn vôi –xi măng dưới sâu. Chương 8. 1. Cấu tạo chung của máy và các bước thi công cọc bấc thấm. 2. So sánh 2 sơ đồ mắccáp dùng trên máy cắm bấc thấm. 3. Một số tính toán cọc thép và tính chọn cáp trên máy cắm bấc thấm. Chương 9. 1. Tại sao phải tìm hiểu các tiêu chuẩn và qui trình thi công đường ô tô. Sơ đồ các nhóm

máy thi công mặt đường ô tô. Chương 10. 1. Công dụng, phân loại, cấu tạo và làm việc của máy rải thảm bê tông nhựa nóng. 2. Cách tính lực kéo cần thiết của máy rải bê tông nhựa nóng. 3. Tính công suất cần thiết của động cơ máy rải và năng suất máy. Chương 11. 1. Công dụng, phân loại, cấu tạo chung của Lu bánh thép. 2. Thông số cơ bản và sơ đồ động của một loại xe lu bánh thép. 3. Xác định công suất động cơ dẫn động xe lu bánh thép. 4. Lý thuyết về tác dụng của bánh thép cứng chuyển động trên nền biến dạng. 5. Lực tác dung lên các bánh thép và lực tác dụng lên khung bánh lái của xe lu bánh thép

tĩnh khi quay vòng. Chương 12. 1. Tính toán bộ máy rải kiểu thùng rải và kiểu băng xoắn của máy rải bê tông xi măng. Chương 13. 1. Công dụng, phân loại và cấu tạo máy phay cắt đất với đầu kéo bánh xích. 2. Tính toán cơ bản máy phay đất. 3. Sơ đồ máy phay trộn đất kiểu 4 trục và tính toán cơ bản công suất, mômen dẫn động máy

phay trộn.

3

Chương 14. 1. So sánh công nghệ sửa chữa mặt đường bê tông nhựa bằng phương pháp bóc nguội và

phương pháp bóc nóng. 2. Cấu tạo và làm việc của máy tái sinh bê tông nhựa dùng nhiệt (tại mặt đuờng). Chương 15. 1. Giới thiệu chung về máy thi công đuờng sắt và các bước xây dựng một tuyến đường sắt. Chương 16. 1. Cấu tạo chung và sơ đồ mắc cáp của máy đặt ray YK25. 2. Tính toán sức kéo khi di chuyển toàn bộ tổ máy đặt ray. Chương 17. 1. Toa xe rải đá chuyên dùng: Sơ đồ cấu tạo, tính toán cơ cấu mở nắp và nâng bộ định

lượng đá. Chương 18. 1. Cấu tạo chung, sơ đồ thuỷ lực , nguyên lý làm việc của máy chèn đá XYD2. 2. Máy chèn đá 08-8GS: Cấu tạo chung của máy, cấu tạo và đặc điểm làm việc của bộ công

tác chèn, bộ kẹp nâng ray và bộ kiểm tra tim đường ray. Chương 19. 1. Công dụng, phân loại máy gia công đường sắt. Sơ đồ cấu tạo máy gia công đường sắt

ELB- 3M. 2. Tính toán bộ máy nâng ray trên máy gia công đường sắt. Chương 20. 1. Công dụng, phân loại máy sàng balat. Sơ đồ cấu tạo và cách làm việc của thiết bi sàng

kiểu băng rỗ. 2. Sơ đồ cấu tạo của máy sàng balát SOM-D và SOM-2. Chương 21 và 22. Không có câu hỏi vận dụng. Người đọc bổ sung thông tin từ 2 chương này cho các chương từ 15-20 thuộc các máy thi công đuờng sát.

May thi cong chuyen dung

Devices & Hardware

Transcript of May thi cong chuyen dung