Trờng đại học xây dựng hà nội giáo dục đào tạo trờng đại học xây dựng -0O0 khoa: máy xây dựng cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam Độc lập - Tự - Hạnh phúc -0O0 - Khoa : Bộ môn : Cơ khí Xây dựng Máy xây dựng nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp Họ tên : Lớp : Ngành : số : Nguyễn Đình Nam MSSV : 6464 - 44 44 KM Máy xây dựng 1- Đầu đề thiết kế: Thiết kế máy khoan cọc nhồi lắp máy sở máy xúc thuỷ lực 2- Các số liệu ban đầu để làm thiết kế: + Đờng kính cọc + Chiều sâu cọc + Tốc độ khoan + Cấp đất làm việc :1m : 50 m : 10 V/ phút : Cấp IV 3- Nội dung phần thuyết minh tính toán: *Tính toán chung: - Tổng quan công nghệ thi công cọc khoan nhồi - Thiết lập lựa chọn phơng án thiết kế - Tính chung: Tính mômen cản quay, lực dọc trục công suất khoan *Thiết kế phần: - Thiết kế cụm dẫn động - Hệ khung giá đỡ Tính ổn định làm việc *Một số nội dung khác: Các vẽ đồ thị (Ghi rõ loại vẽ kích thớc vẽ) Bản vẽ phơng án (A0) Bản vẽ hình chung (A0) Bản vẽ thi công (A0) Bản vẽ cụm dẫn động trục quay (A0) Sơ đồ kết cấu thép giá treo cần (A1) Bản vẽ hộp giảm tốc hành tinh (A1) Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng Bản vẽ gầu (A1) Bản vẽ puli đổi hớng (A1) Bản vẽ cần hộp (A1) Cán hớng dẫn : Th.s Phan văn thảo Ngày giao nhiệm vụ thiết kế : Ngày 25 tháng năm 2004 Ngày hoàn thành nhiệm vụ thiết kế : Ngày tháng năm 2004 Trởng môn (Ký tên ghi rõ họ tên) cán hớng dẫn tốt nghiệp (Ký tên ghi rõ họ tên) Sinh viên làm thiết kế tốt nghiệp (Ký tên ghi rõ họ tên) Lời nói đầu Công tác xây dựng có vị trí quan trọng công công nghiệp hoá, đại hoá đất nớc Trong năm gần tơng lai công tác xây dựng đã, phát triển nhanh, nói nớc đại công trờng Các công trình xây dựng có quy mô lớn, nhiều nhà cao tầng xây dựng đô thị đông dân c đòi hỏi phải có kỹ thuật xây dựng móng thích hợp đại Để đáp ứng yêu cầu ngành xây dựng cần đến trình độ tay nghề bậc cao công nhân, trình độ quản lý kỹ s mà phải đầu t trang thiết bị máy móc kỹ thuật đại phục vụ cho công việc ngày cao Vì máy xây dựng phần tất yếu cho trình phát triển ngành xây dựng nói riêng ngành kỹ thuật khác nói chung Công tác cải tạo thiết kế máy xây dựng cách hợp lý khoa học phù hợp với đặc thù công việc, thuận lợi cho công việc tổ chức thi công công trình xây dựng nhằm phát huy lợi thi công yếu tố vô quan trọng cấu thành nên thành công công trình xây dựng Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng Làm đồ án tốt nghiệp vấn đề then chốt để sinh viên tổng hợp kiến thức đợc tích lũy sau năm học bớc đầu làm quen đợc việc đa lý thuyết vào thực tế để xây dựng cho sở nh cách nhìn nhận cách hợp lý công việc sau Cũng qua đồ án em xin đợc bày tỏ lòng biết ơn tới thầy cô giáo khoa Máy Xây Dựng hết lòng bảo, truyền đạt kiến thức cho em suốt năm học qua, đặc biệt thầy Th.s Phan Văn Thảo trực tiếp hớng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Tuy nhiên, thời gian, trình độ có hạn chắn tránh khỏi sai sót, em mong bảo thầy cô để kiến thức khoa học kỹ thuật em ngày hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! Phần I: Tổng Quan công nghệ thi công khoan cọc nhồi Chơng I: Giới thiệu công nghệ khoan, dung dịch Bentonite phơng pháp thi công cọc khoan nhồi I Giới thiệu công nghệ khoan Công nghệ khoan nhồi đơn giản Các đặc điểm thi công - Phơng pháp không dùng ống vách mà sử dụng trờng hợp đất có đủ độ dính, chặt nằm mực nớc ngầm Các thành hố khoan không cần có bảo vệ nào, trừ đoạn Phơng pháp liên quan đến loại cọc baret với tất kích thớc Do việc áp dụng tơng đối hạn chế, loại đất làm móng cọc thờng ngâm nớc ngầm Do độ sâu loại cọc vợt 20 m - Hố khoan đợc thi công đất thiết bị khí nh Guồng xoắn, gàu đào việc chủ yếu phải giữ đợc thành hố khoan Mỗi công trình phải làm thí nghiệm khoan thử Tiết diện hố khoan hình tròn (cọc) hình dạng ( baret ) Trong trờng hợp bị sụt lở, dùng phơng pháp thi công khác, nói chung khoan dung dịch sét (bentonite) Các quy định cấu tạo - Các cọc không cần đặt cốt thép phần (thờng 1/3 đầu cọc) tải trọng công trình đất gây áp lực tâm trục lý thuyết cọc Vấn đề ngời thiết kế định Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng - Khi cọc không bố trí cốt thép đặt thành thép chờ cấy vào bê tông tơi Thông thờng, cọc chịu nén dùng thép chờ để giữ vị trí cọc đợc xác định đất, bê tông đủ khả chịu lực, thép chờ đợc định vị xác bê tông đợc san phẳng m dới mặt nơi thao tác - Các cọc chịu lực uốn, cọc xiên cọc chịu kéo phải đặt cốt thép suốt chiều dài cọc - Các lồng cốt thép cọc đợc cấu tạo cốt thép dọc phân bố theo dạng hình trụ, gắn chặt xung quanh với thép đai vòng đai xoắn ốc Chiều dài lồng cốt thép cho phép đủ liên kết xác với kết cấu phù hợp với số liệu việc thiết kế Số lợng cốt thép dọc cọc tối thiểu đờng kính không nhỏ 12 mm Tiết diện tổng cộng cốt thép tối thiểu phải 0.5% tiết diện cọc tiết diện 0.5 m2 Công nghệ thi công khoan cọc nhồi có ống vách 2.1 Các đặc điểm thi công: Khi dùng dung dịch sét pha bentonite mà không giữ đợc thành hố khoan khỏi sụt lở dung dịch (có hang cactơ) phải dùng toàn ống vách để bảo vệ thành hố - Việc khoan đợc thực đất phơng tiện giới (máy khoan, gầu goạm) dới bảo vệ ống vách mà đáy luôn nằm phía dới đáy lỗ khoan ống vách đợc cắm tới độ sâu cuối cách rung ép xuống đồng thời xoay dần theo tiến triển việc khoan Đờng kính cọc đờng kính đầu bịt ống vách - Lỗ khoan đợc chứa phần toàn bê tông có độ linh động cao, sau ống đợc rút cho chân ống vách nằm thấp 1m dới mức bê tông trừ cốt san phẳng 2.2 Thi công - Đáy ống vách luôn nằm dới đáy lỗ khoan Trong lúc khoan, việc giữ đất nớc không vào ống vách, có xét tới khả hút mũi khoan phải cho đạt đợc áp suất d đáy ống vách - Lỗ khoan đợc nạo vét trớc lúc bắt đầu đổ bê tông, trừ có biện pháp đặc biệt chống lắng đọng - Mức nớc hố khoan lúc đổ bê tông phải thờng xuyên cao mức tĩnh cao lớp có nớc ngầm bên cạnh - Nếu việc khoan qua lớp đất dạng cát bụi ngập nớc, ngời ta kiểm tra để không tạo thành túi rỗng xung quanh ống vách Liên quan với điều ấy, sát Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng với cọc công trờng, ngời ta thực khoan thăm dò đờng kính nhỏ qua lớp nguy hiểm (cát bụi) Việc thăm dò có tác dụng: + Thứ dò tìm túi rỗng cách nhận xét tự rơi dụng cụ khoan + Thứ hai cho phép nớc thoát không làm phân tầng bê tông Khi cần thiết việc khoan thăm dò đợc thực sau khoan trớc lúc đổ bê tông sát gần với ống vách đặt Lu ý: mũi khoan thăm dò tợng sau xảy ra: rút ống vách chứa đầy bê tông, nớc nhanh chóng chiếm chỗ túi gây áp lực lớn, lúc ngời ta thấy nớc đẩy ra, thời gian đó, ngoại vi bê tông theo thép dọc cách hình thành mạch nớc phun nhỏ Một phần bê tông bị phân tầng - Thi công đổ bê tông: + Nếu nhận thấy nớc đáy hố khoan không có, đổ bê tông hố khoan ống độc lập + Nếu có nớc hố khoan, ngời ta phải sử dụng hệ ống đổ bê tông Hệ ống đổ bê tông hệ ống kim loại gồm nhiều đoạn ống bên có phễu máng nghiêng Các mối nối đoạn kín khít Đờng kính ống 15 cm Hệ ống đổ bê tông có chiều dài toàn chiều dài cọc Trớc lúc đổ bê tông ngời ta hạ đến đáy sau ngời ta nâng cao lên nhiều 15 cm Sau mồi (mẻ đổ bê tông vào máng nghiêng) cần tránh phân tầng bê tông cách đặt nút giữa, chân ống đổ bê tông không đợc nằm dới mặt bê tông tơi cọc 2m Lu ý: Khi mồi ống đổ bê tông nên tránh + Đổ trực tiếp bê tông + Sử dụng giấy làm nút + Việc nhấc nút lên (thờng xẻng) trớc vòm đủ đợc hình thành phễu + Trong đổ bê tông, bê tông xuống ống cắm dới phễu, phải đổ từ từ để tránh hình thành túi không khí Việc rút ống lên đợc làm sau đo mức cao bề mặt bê tông chắn có lớp bảo vệ tối thiểu m Ngời ta dùng ống đổ bê tông hoàn toàn đợc cọ rửa Công nghệ thi công khoan cọc nhồi dung dịch 3.1 Các đặc điểm thi công: - việc khoan đất đợc thực bở phơng tiện giới (Máy khoan, gầu goạm) dới bảo vệ dung dịch khoan, tiết diện khoan hình tròn (cọc) hình dạng Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng (baret) Đờng kính cọc (chiều rộng baret) kích thớc dụng cụ khoan - Lỗ khoan đợc nhồi đầy bê tông có độ linh động cao, cách dùng hệ thống đổ bê tông Việc đổ bê tông đợc thực với hệ ống kỹ thuật rút ống 3.2 Công nghệ thi công: - Mức dung dịch lỗ khoan luôn nằm m mức tĩnh cao nớc ngầm mà mũi khoan qua gần sát lúc thi công Lu ý: mức nớc ngầm đóng vai trò quan trọng việc ổn định dới dung dịch Sự biến động nhanh mức sinh khó khăn việc giữ ổn định thành bên, hồ sơ khảo sát phải cho tất điều dẫn liên quan đến nớc ngầm biến động xảy lúc tiến hành công việc - Việc sử dụng ống vách đầu bắt buộc để ngăn ngừa sụt lở đầu hố khoan Việc lấy ống vách đầu sau đổ bê tông cần phải đợc làm biến đổi đột ngột mức bê tông Trong trờng hợp baret, ngời ta phải giới hạn bảo vệ phần chỗ đào tờng dẫn hớng cấu tơng đơng (ví dụ nh cốp pha kim loại thu hồi đợc) chiều sâu 80 cm Lu ý: + Chiều cao cấu bảo vệ đầu (nắp bịt, tờng dẫn hớng) cần phải phù hợp với chất loại đất Nói chung chiều cao 80 cm đủ + Việc lấy đột ngột ống vách đầu, lúc bê tông bắt đầu ninh kết, gây co thắt cọc - Thi công đổ bê tông: + Lỗ khoan đợc vét trớc lúc bắt đầu đổ bê tông đặc tính dung dịch đợc kiểm tra Nếu việc khoan kéo dài quá, việc lấy mẫu dung dịch đáy hố khoan phải đợc thực lúc kết thúc khoan Nếu đặc tính dung dịch tốt, việc đổ bê tông đợc tiến hành Nếu không, nguời ta phải tiến hành lu chuyển lại lúc đạt đợc đặc tính tốt theo yêu cầu kỹ thuật Lu ý: Việc nạo vét đáy hố để loại trừ bùn đất đào nằm đáy hố khoan cần thiết để đạt đợc tiếp xúc tốt cọc với đất Đối với cọc baret thi công dới dung dịch sét tĩnh, việc nạo vét thờng liền với lu Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng chuyển lại với dung dịch đợc xử lý dới lu chuyển cỡng cách bơm Thời hạn cầm nạo vét buổi tối để đổ bê tông vào sáng hôm sau - Hệ ống đổ bê tông: Việc thi công bê tông đợc làm nhờ hệ ống đổ bê tông, hệ ống đổ hệ ống kim loại tạo nhiều phần tử đợc lắp phía phễu máng nghiêng Các mối nối phần tử kín, đờng kính ống lần đờng kính cấp phối bê tông mà phục vụ để thi công không nhỏ dới 115 mm Đờng kính bên phải nhỏ 1/2 đờn kính danh định cọc ống đổ bê tông có chiều dài toàn chiều dài cọc Trớc lúc đổ bê tông chạm đáy, sau ngời ta dâng lên nhiều 15 cm Việc lần đổ bê tông phải tránh nhiễm bẩn bê tông dung dịch chứa ống, nhờ nút tạm thời đợc đẩy bê tông Sau mồi, chân ống đổ bê tông không đợc nằm cách m dới mức bề mặt bê tông tơi cọc Lu ý: Trong lúc mồi ống đổ bê tông phải loại trừ: + Việc đổ trực tiếp bê tông + Sử dụng nút giấy - Nhấc vật bịt trớc thi hành đủ vòm phễu Khoan trục rỗng: Sử dụng cọc loại đòi hỏi khảo sát trớc đất cách chi tiết để nắm vững thay đổi cao trình lớp Thật vậy, khó kiểm tra lúc thi công, chất lớp đợc xuyên qua Các cọc không đợc sử dụng trờng hợp gặp chớng ngại vật lằm đất (đi qua chỗ đất cứng, bê tông, khối xây dựng lớn) 4.1 Các đặc điểm thi công: - Một khoan có trục rỗng với chiều dài tổng cộng chiều sâu cọc phải thi công, đợc xoáy vào đất mà không đẩy đất cách đáng kể Lu ý: + Máy khoan thực kéo dài đáy mũi khoan mà đờng kính chỗ đất dính lớn đờng kính cần khoan Đờng kính danh định đờng kính cánh xoắn cần khoan + Đất lại cánh xoắn cần khoan bị ép lại + Nếu cánh xoắn gần mũi có đờng kính bị giảm bị mài mòn, ngời ta sợ có giảm áp lực đất bao quanh dẫn đến giảm ma sát bên cạnh so với ma sát đợc ớc tính Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng - Máy khoan đợc rút khỏi đất mà không cần vặn xoắn, lúc bê tông đợc phun vào qua trục rỗng cần khoan thay chỗ cho đất đá bị rút 4.2 Các quy định cấu tạo: - Cốt thép: Loại cọc thờng cốt thép có cốt thép phần Nếu cọc có cốt thép phần trên, thực cách đa lồng cốt thép cứng thép hình đa vào bê tông tơi, nhà thầu phải đa đợc chứng (các dẫn chứng thử nghiệm khả thi) họ đạt đợc chiều sâu mong muốn va không gây biến dạng lồng thép - Bê tông: + Thành phần liều lợng bê tông đợc xác định theo cờng độ thực tế cần đạt + Liều lợng tối thiểu 350 Kg xi măng cho m3 bê tông + Việc lựa chọn chất kết dính có kể tới kết phân tích hoá học nớc dới đất + Bê tông phải đợc bơm cách dễ đàng, muốn bê tông phải có nhiều cát cỡ hạt cấp phối đợc hạn chế + Độ lu động bê tông đợc đo dụng cụ thích hợp Nếu dùng phễu hình côn, độ sụt đo đợc phải nằm 15 22 cm Độ lu động nh đạt đợc cách cho thêm vào chất hoá dẻo công trờng trạm trộn trung tâm gần công trờng + Khi dùng thép, nhà thầu phải đa đợc chứng đặc tính chúng (sức bền, độ dính bám) công nghệ đa chúng vào bê tông bảo đảm tính đồng vật liệu có đặc tính phù hợp với nhiệm vụ thiết kế 4.3 Thi công - Máy khoan rỗng có tối thiểu phần tử tối đa - Phần mũi cần khoan đợc trang bị hệ thống nút lỗ cửa cho đổ bê tông, phần gắn hệ thống bịt (nút, hệ thống then cài), để tránh không cho đất vào vặn xoắn, cấm không đợc đẩy lên 10 cm để đẩy nút mở then cài, mà không đổ bê tông, nút không đẩy đợc, phải rút cần khoan lên cách vặn lên Cọc phải đợc làm lại - Sau đẩy nút mở then cài cửa lỗ đổ bê tông máy khoan có trang bị cấu này, việc đổ bê tông vào bên cọc phải liên tục rút cần khoan lên Để tránh co thắt cọc lúc thi công, ngời ta phải ngừng rút cần khoan lên trờng hợp việc cấp bê tông bị ngừng trệ - Không đợc đổ bê tông cọc cạnh mà khoảng cách trục chúng nhỏ 1,5 lần tổng số đờng kính cọc Khi có dâng lên bê tông tơi cọc bên cạnh phải báo cáo văn cho chủ nhiệm đồ án có biện pháp khắc phục phù hợp Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng - Số lợng bê tông sử dụng cho cọc đợc ghi vào báo cáo số liệu thí nghiệm - áp lực bê tông phải đợc giữ đáy cọc cần khoan cha đạt cốt lý thuyết cắt đầu cọc - Trừ quy định đặc biệt, việc đổ bê tông cọc đợc thi công tới cốt sàn làm việc Khoan xoắn có khuôn: 5.1 Các đặc điểm thi công: - Việc sử dụng loại cọc đòi hỏi phải khảo sát trớc tình hình địa chất cách kỹ lỡng để nắm thật vững cao độ lớp cứng Quả khó kiểm tra lúc thi công chất lớp bị xuyên qua Các cọc không đợc sử dụng trờng hợp gặp chớng ngạ vật nằm đất (các bãi đá, bê tông, khối xây dựng lớn) Phơng pháp không đợc áp dụng với loại đất cát độ dính kết, nằm dới mức nớc ngầm có nguy gây sụt lở nghiêm trọng, có giảm ma sát bên - Bằng cách khoan xoay cắm sâu xuống, ngời ta đa vào đất mũi khoan có dạng vít kép lắp cần có khía cạnh Mũi khoan có lỗ trục cần có khía rãnh có nút - Đờng kính danh định cọc đờng kính lớn mũi khoan, trừ trờng hợp có xoắn ỗc 5.2 Các quy định cấu tạo: - Kết cấu cốt thép: cọc gồm chờ thép hình lớn trung tâm suốt chiều dài cọc - Bê tông: + Thành phần liều lợng bê tông đợc xác định tuỳ thuộc sức chịu thực chất cần đạt + Liều lợng tối thiểu 350 Kg xi măng cho m3 bê tông + Việc lựa chọn chất dính có xét tới kết phân tích hoá học loại nớc dới đất 5.3 Thi công: - Nút mũi khoan phải kín khít, không đợc có nớc đáy cọc lúc bắt đầu đổ bê tông - Khoảng cách trục cọc cạnh phải 1,5 lần tổng số đờng kính cọc Cọc đợc phun áp lực cao Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng 6.1 Đặc điểm thi công: Cọc khoan đợc phun nhồi áp lực cao cọc có đờng kính lớn 250 mm Lỗ khoan đợc đặt cốt thép hệ thống phun gồm nhiều ống có măng sét (TAM) Khi cốt thép ống kim loại, ống làm nhiệm vụ ống có măng sét Trong vài trờng hợp, cọc dùng cho công trình biển (ngoài khơi), ống kim loại đợc trang bị dãy liên tiếp van đặc biệt, độc lập bệ đặc biệt cho phép phun Cốt thép đợc tạo thép hình (hoặc khung cọc cừ) Sự liên kết với đất đợc thực cách phun có chọn lọc dới áp lực cao vữa lỏng vữa thờng qua van bịt đơn kép Trong loại đất mềm đờng kính nhỏ độ mảnh lớn, loại cọc phải đợc kiểm tra độ uốn dọc 6.2 Các quy định cấu tạo - Nhà thầu phải đảm bảo cho hoạt động tốt hệ thống phun cách thử nghiệm đầu cọc công trình - Các chỗ ghép nối thờng đợc làm hàn, phải chịu đợc lực kéo Đối với đờng kính bé, chỗ ghép nối làm ống lồng ren - Các mối hàn đối tợng việc kiểm tra tiêu chuẩn hoá chỗ nối ống có mối hàn - Việc chọn chất dính kết có xét tới kết phân tích hoá học nớc, đất loại thép - Liều lợng tối thiểu vữa lỏng để liên kết 1200 Kg xi măng cho m3 vữa lỏng 6.3 Thi công: - Thi công khoan phải đặc biệt ý tới việc điều khiển tiến hành việc khoan để tránh sụt lở lôi kéo đất - Vữa lỏng vữa để liên kết đợc đa vào chỗ nhờ hệ thống phun trang bị cho cọc (các ống có măng sét, van bệ để phun) - áp lực phun trung bình P, phải áp lực giới hạn Pl đất đo xuyên kế tiêu chuẩn có kể đến mát tải trọng gây tính chất loại vữa lỏng, vữa, cấu phun II Chế tạo dung dịch bentonite ( bùn khoan ): Dung dịch bentonite dùng để giữ cho thành hố đào cọc không bị sạt lở Tính chất dung dịch bentonite trớc dùng ) Bentonite bột đợc chế tạo sẵn nhà máy, thờng đóng thành bao 50 kg ( giống bao xi măng ) Hiện nớc ta phải nhập bentonite từ nớc ngoài, chủ yếu từ Đức công ty ERBSLOH chế tạo Tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật khoan, đào tính chất địa tầng, mà hoà tan từ 20 kg đến 50 kg bột bentonite vào 1m nớc 10 Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng Pp PG2 Pch L Pq PG1 L O L L PM L Plt L 103 Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng Trong đó: PLT = 9.3 + = 16.7KN (Trọng lợng lồng thép hệ puli) PM = 700 KN - Trọng lợng máy sở PCH = 47.5 KN - Trọng lợng cần hộp PG1 - Lực gió tác dụng vào 7.5 m đầu cần hộp: PG1 = 480ì7.5/cos250 = 3972 N (lực gió giàn cần hộp q = 480 N/m phân tích trang 80) PG2 - Lực gió tác dụng vào 10 m cuối cần hộp: PG2 = 672ì10/ cos250 = 7414 N/m L1, L2, L3, L4, L5, L6 lần lợt khoảng cách từ PM, PLT, Pq, PCH, PG1, PG2 tới trọng tâm điểm lật mép xích máy sở với mặt đất Theo máy sở số liệu tính toán ta xác định đợc kính thớc sau: L1 = 2800 mm Với L2 khoảng từ trọng tâm lồng cốt thép tới O L2 = 16 ì cos650 + = 7.76 m (1 m khoảng cách từ đầu puli tới đầu cần) L3 khoảng cách từ trọng tâm cấu quay dẫn động cần kelly tới O ( tính cho trờng hợp cấu quay vị trí cao ) L3= 6ìcos65 = 2.5 m (6 m khoảng cách tính từ điểm cuối cần hộp đến cấu quay cần dựng đứng) L4 khoảng cách trọng tâm cần hộp tới O, cần nghiêng so với phơng thẳng đứng 250 L4 = 8ìcos650 = 3.38 m L5 khoảng cách điểm đặt lực gió tới mặt đất (tính gió 10 m đầu) L5 = (2.5 + (7.5/2)cos250) = 5.89 m L6 khoảng cách điểm đặt lực gió 10 m cuối L6 =2.5 + 7.5cos250 + (8.5/2)ìcos250 = 9.74 m Tại điểm lật 0: M = 700 ì 2.8 16.7 ì 7.76 30 ì 2.5 47.5 ì 3.38 3.972 ì 5.89 7.414 ì 9.74 = 1499 > Nh với góc nghiêng max= 250 máy làm việc ổn định, không bị lật cẩu lồng thép Trờng hợp 2: Khi gầu khoan đợc kéo lên trờng hợp có lực căng cắp (đã tính đến trọng lợng cần kelly, trọng lợng gầu chứa đầy đất), trọng lợng cần hộp, cấu quay 104 Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng PG2 L PG1 L Pq Pch L PM L L Các số liệu tính toán nh sau: PM = 700 KN PCH = 47.5456 KN Pq = 30 KN 105 Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng Sck = 196.53 KN PG1 = 480ì4.7 =3600 N = 3.6 KN PG2 = 672ì10 = 6720 N = 6.72 KN Các kích thớc: L1 = 2.8 m (khoảng cách từ trọng tâm máy tới O) L2 = m (khoảng cách từ trọng tâm cấu quay, cần kelly tới O) L3 = 0.8 m (khoảng cách từ trọng tâm cần hộp tới O) L4 = 2.5 + 7.5/2 = 6.25 m (khoảng cách từ lực gió tới O) L5 = 6.25 + 10/2 = 11.25 m Vậy ta lấy mômen trọng tâm o máy M o = 700 ì 2.8 47.5456 ì 0.8 (30 + 196.53) ì 3.6 ì 6.25 6.72 ì 11.25 = 1369.9 KN m Máy làm việc an toàn Trờng hợp Trờng hợp máy quay 1góc 900 để khoan Khi khoảng cách dới tác dụng lực gió không thay đổi, khoảng cách tới trọng tâm máy, gầu khoan, cấu quay, cần hộp nh sau: ổi trọng tâm, khối lợng tính đợc 2/3 khối lợng máy sơ, tức là: L1 = 1.7 m (khoảng cách từ trọng tâm máy tới O theo máy sở) L2 = 3.2 m (khoảng cách từ trọng tâm cấu quay, cần kelly tới O) L3 = 2.2 m (khoảng cách từ trọng tâm cần hộp tới O) L4 = 2.5 + 7.5/2 = 6.25 m (khoảng cách từ lực gió tới O) L5 = 6.25 + 10/2 = 11.25 m Vậy: M o = 700 ì 1.7 47.5456 ì 2.2 (30 + 196.53) ì 3.2 3.6 ì 6.25 6.72 ì 11.25 = 262.4 KN m Vậy máy làm việc an toàn 106 Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng PG2 L PG1 L Pq Pch L PM L L O sử dụng máy số quy định lắp dựng Lắp dựng máy Do máy đợc thiết kế có trọng lợng lớn, kích thớc cồng kềnh khó vận chuyển Mặt khác máy di chuyển hai dải xích nên di chuyển làm hỏng mặt đờng Vì với khoảng cách ngắn phạm vi công trờng máy tự di chuyển, với 107 Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng khoảng cách lớn máy đợc vận chuyển phơng tiện vận tải chuyên dùng có tải trọng lớn Để tránh va chạm với công trình trình vận chuyển nh gầm cầu, đờng dây điện Trong phần thiết kế ta thiết kế máy gập cần chiều dài máy 14,50 m, chiều cao máy 4,7 m (3,2 m + 1,5 m) (chiều cao máy khoan cọc nhồi xe chuyên chở), phù hợp với luật giao thông hành nớc ta quy định tuyến đờng Quốc Lộ chiều cao cho phép 5,5 m chiều dài cho phép 14, 75 m Sau vận chuyển máy tới công trờng máy di chuyển xuống mặt lắp thiế bị nh cáp, cần kelly gầu để làm việc Cách lắp cần kelly vào máy thi công nh sau: Lắp gầu khoan vào cần kelly Gầu khoan đợc đặt t làm việc phía dới cần kelly Hạ cần kelly xuống sát gầu khoan Tiến hành lắp chốt cố định gầu khoan đầu cần kelly Một số quy định sử dụng máy Ngoài quy định nhà nớc sử dụng máy, nh chế độ chăm sóc, bảo dỡng chung sử dụng máy cần phải ý số điểm cụ thể sau: - Kiểm tra thờng xuyên cấu, kiểm tra trạng thái cáp, kép đầu cáp, bôi trơn cáp Nếu cáp không đủ điều kiện sử dụng phải thay cáp Tuyệt đói không đợc nối cáp để tăng chiều dài - Công trờng thi cần phải có đủ ánh sáng Nếu thi công vào ban đêm cần có hệ thống chiếu sáng - Nền đờng thi công phải đợc gia cố theo yêu cầu bảo đảm độ nghiêng nhỏ - Thiết bị đào lỗ thẳng đứng Trớc tiến hành đào phải kiểm tra máy kỹ lỡng để đảm bảo độ thẳng đứng lỗ - Thợ lái trớc sử dụng thiết bị phải nắm vững chức năng, tác dụng, nguyên lý cấu tạo yêu cầu sử dụng máy nh đẫ đợc thực hành máy ( có kiểm tra đánh giá ) 108 Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng Kết luận chung Thiết bị làm việc tốt đất thờng gặp Việt Nam (Các loại đất cát, đất trồng trọt,đất sét, đất dá có độ cứng f 0,5 với độ sâu đào tối đa 50m đáp ứng đợc yêu cầu xử lý móng công trình xây dựng lớn Máy có độ ổn định cao không làm việc nh trờng hợp làm việc(khoan cẩu) Thiết bị đòi hỏi số yêu cấu nh: + Quy trình an toàn đòi hỏi nghiêm ngặt + Thợ lái phải có tay nghề cao, nắm vững chức năng, tác dụng, nguyên lý yêu cầu đặc biệt thiết bị Trong nội dung chăm sóc thờng xuyên cần thêm công việckiểm tra độ chặt bulông, chốt lắp ghép, bôi trơn puly, cáp nâng 109 Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng Tài liệu tham khảo Nguyễn Bá Kế Thi công cọc khoan nhồi Nhà xuất Giao thông vận tải 1999 Nhữ Đình ấu, Nguyễn văn Bách Phá vỡ đất phơng pháp khoan nổ mìn Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm Thiết kế chi tiết máy Trơng Quốc Thành, Phạm Quang Dũng Máy thiết bị nâng Nhà xuất khoa học kỹ thuật 1999 Trơng Quốc Thành hớng dẫn đồ án môn học máy nâng Lê Ngọc Hồng Sức bền vật liệu Nhà xuất khoa học kỹ thuật 1998 - Đặng Thế Hiển, Phạm Quang Dũng, Hoa Văn Ngũ Bản vẽ máy nâng chuyển Trờng đại học xây dựng hà nội 1985 Huỳnh Văn Hoàng, Đào Trọng Thờng Tính toán máy trục Trịnh Chất Lê Văn Uyển Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí 10 Nguyễn Văn Hùng, Phạm Quang Dũng, Nguyễn Thị Mai Máy xây dựng 11 Hớng dẫn sử dụng máy khoan cọc nhồi ed4000 12 Vũ Đình Hiền, Phạm Quang Hiệu Bài giảng sở khoan Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất 13 Hớng dẫn đồ án máy làm đất 110 Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng 14 Atlat máy nâng 15 Hớng dẫn sử dụng máy khoan cọc nhồi ed5500 16 Hớng dẫn sử dụng máy khoan cọc nhồi kh75, kh100 17 Gs Đoàn Định Kiến, Phạm Văn T, Nguyễn Quang Viên Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp Mục lục Lời nói đầu .3 Phần I: Tổng quan công nghệ thi công khoan cọc nhồi .4 Chơng I: Giới thiệu công nghệ khoan, dung dịch bentonite phơng pháp thi công khoan cọc nhôi I Giới thiệu công nghệ khoan cọc nhồi Công nghệ khoan nhồi đơn giản 1.1 Các đặc điểm thi công .4 1.2 Các cấu tạo Công nghệ thi công khoan cọc nhồi có ống vách 2.1 Các đặc điểm thi công .5 111 Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng 2.2 Thi công .5 Công nghệ thi công khoan cọc nhồi dung dịch 3.1 Các đặc điểm thi công .7 3.2 Công nghệ thi công Khoan trục rỗng 4.1 Các đặc điểm thi công .9 4.2 Các quy định cấu tạo 4.3 Thi công .10 Khoan xoắn có khuôn 11 5.1 Các đặc điểm thi công .11 5.2 Các quy định cấu tạo 11 5.3 Thi công .12 Cọc đợc phun áp lực cao .12 6.1 Đặc điểm thi công 12 6.2 Các quy định cấu tạo 12 6.3 Thi công .12 II Chế tạo dung dịch bentonite (bùn khoan) 13 Tính chất dung dịch bentonite 13 Sử dụng sử lý dung dịch bentonite 14 III Chọn phơng pháp thi công công trình 16 Sơ đồ thi công khoan cọc nhồi .16 Công tác chuẩn bị 16 Định vị hố khoan 17 Công tác khoan cọc 17 4.1 Hạ ống vách .18 4.2 Công tác khoan tạo lỗ 18 4.3 Công tác kiểm tra làm sơ 20 4.4 Tập kết sử lý bùn khoan 20 Gia công hạ lồng cốt thép 21 Làm hố khoan 22 6.1 Thổi rửa bơm .23 6.2 Thổi rửa khí nén 23 Thi công đổ bê tông 24 7.1 Lắp đặt ống đổ 24 7.2 Quá trình đổ bêtông 25 Rút ống vách 26 112 Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng Dung sai 26 10 Lý lịch cọc 27 11 Lắp đầu cọc 28 Phần II Lựa chọn phơng án thiết kế, lắp đặt thiết bị lên máy sở 29 Chơng I: Lựa chọn phơng án 29 I Phơng án 1: Lắp cần giàn lên máy sở máy xúc thủy lực 29 u điểm 30 Nhợc điểm .30 II Phơng án 2: Lắp cần hộp lên máy xúc thủy lực 31 u điểm 32 Nhợc điểm .32 III Nhận xét lựa chọn phơng án thiết kế 32 Lựa chọn thiết bị sở 32 Sơ đồ hình chung máy thiết kế .33 IV Giới thiệu máy thiết kế 34 Phần III Phần tính chung 35 Chơng I: Nội dung chọn lý thuyết khoan tính toán 35 I Nội dung thiết kế 35 Xác định thông số 35 Các số liệu thiết kế .35 II Chọn lý thuyết khoan xoay để tính toán 35 Chơng II Phần tính toán 36 I Phần tích chung 36 Phân tích lực khoan xoay .36 Tính lực .37 Kết luận 41 Phần IV Phần tính riêng 42 Chơng I: Thiết kế cụm cấu quay dẫn động cần kelly 42 I Lựa chọn thiết Bỵ 42 Chọn động 42 1.1 Môtơ điện 42 1.2 Môtơ thủy lực .42 Hộp giảm tốc 42 II Tính toán chung 43 Tính chọn môtơ thủy lực 43 1.1 Các thống số đầu truyền 43 113 Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng 1.2 Chọn môtơ thủy lực 43 Sơ đồ dẫn động phân phối tỉ số truyền 44 2.1 Sơ đồ dẫn động 44 2.2 Xác định phân phối tỉ số truyền 45 Thiết kế truyền bánh hành tinh cấp .45 3.1 Sơ đồ truyền động truyền bánh hành tinh .45 3.2 Tính toán thiết kế động học .46 3.3 Kiểm tra điều kiện đồng trục điều kiện lắp 49 3.4 Kiểm tra điều kiện kề 49 Chọn môdun bánh kích thớc hình học truyền .50 4.1 Chọn môdun bánh .50 4.2 Kiểm tra điều kiện kề 51 4.3 Chọn môdun bánh .51 Tính toán kích thớc hình học truyền 52 Tính toán sức bền bánh 53 6.1 Các cặp bánh ăn khớp 1-2 4-5 53 6.1.1 Xác định ứng suất cho phép 53 6.1.2 ứng suất uốn cho phép 54 Kiểm nghiệm cặp bánh 56 7.1 Cặp bánh 1-2-3 56 7.1.1 Kiểm nghiệm cặp bánh ăn khớp 1-2 56 7.1.2 Các cặp bánh ăn khớp 59 Tính toán trục bánh 62 8.1 Trục bánh số 62 8.1.1 Sơ đồ tính toán 62 8.1.2 Xác định thông số .63 8.1.3 Xác định lực .63 8.2 Thiết kế trục cho bánh hành tinh 65 8.2.1 Sơ đồ tính toán 65 8.3 Trục bánh số 67 8.3.1 Sơ đồ tính toán 67 8.4 Tính trục bánh số .68 8.4.1 Sơ đồ tính toán 68 8.4.2 Sơ đồ lực 69 8.5 Thiết kế trục hộp giảm tốc hành tinh .70 Thiết kế đĩa truyền mômen C1,C2 71 114 Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng 10 Chọn ổ đỡ cho truyền 71 10.1 Chọn ổ đỡ cho trục bánh trung tâm .71 10.2 Chọn ổ đỡ cho trục bánh hành tinh .72 10.3 Chọn ổ đỡ cho trục bánh trung tâm .72 10.4 Chọn ổ đỡ cho trục bánh hành tinh .72 10.5 Chọn ổ đỡ cho trục hộp giảm tốc 73 IV Thiết kế truyền bánh trụ cấp .74 Sơ đồ dẫn động .74 Tính chọn vật liệu 74 2.1 Vật liệu chế tạo 74 2.2 Xác định ứng suất cho phép vật liệu 74 Xác định đờng kính vòng lăn, khoảng cách trục, môdun số 76 3.1 Xác định đờng kính vòng lăn 76 3.2 Xác định khoảng cách trục 76 3.3 Xác định môdun 76 Kiểm tra sức bền làm việc 77 4.1 Kiểm nghiệm sức bền làm việc 77 4.2 Kiểm nghiệm sức bền uốn 79 Các thông số truyền bánh trụ thẳng 79 5.1 Bánh dẫn động 79 5.2 Vành dẫn động cần kelly 80 Thiết kế trục truyền động .80 6.1 Các thông số thiết kế 80 6.2 Xác định đờng kính trục 80 Tính thiết kế bôi trơn hộp giảm tốc hành tinh .81 7.1 Các phơng pháp lựa chọn để bôi trơn hộp giảm tốc 81 7.1.1 Bôi trơn ngâm dầu 81 7.1.2 Bôi trơn lu thông 81 Thiết kế vỏ hộp giảm tốc 81 Thiết kế chi tiết cho cấu quay dẫn động cần kelly 82 Chơng II: Thiết kế cần hộp 83 Tính chọn gầu .83 Tính chọn cần kelly 84 Thiết kế cần hộp 84 3.1 Trờng hợp 84 115 Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng 3.2 Trờng hợp 86 3.3 Trờng hợp 88 3.4 Thiết kế cần 89 3.4.1 Chọn vật liệu tiết diện cần 89 3.4.2 Xác định mômen quán tính 90 3.5 Kiểm tra bền cần hộp 90 Chơng III: Thiết kế phần khung dẫn động cần .93 I Đại cơng 93 II Phân tích động học cấu phẳng toàn khớp thấp, toán vị trí .94 III Phân tích động học cấu phẳng toàn khớp thấp, toán vị trí 97 IV Phân tích lực cấu phẳng tác dụng lên hệ cấu hình bình hành 98 Đại cơng 98 Thiết kế khâu cấu khung 100 2.1 Thiết kế sơ cấu khung 100 2.2 Thiết kế chống 100 2.2.1 Trờng hợp .100 2.2.2 Trờng hợp .103 2.2.3 So sánh trờng hợp 103 2.2.4 Thiết kế chống 104 Chơng IV: Thiết kế tính chọn cấu khác 107 I Tính chọn cáp puli 107 Tính chọn cáp nâng cần kelly .107 Tính chọn puli đổi hớng cáp lắp cần hộp .107 Tính chọn cấu nâng hạ lồng cốt thép 109 Thiết kế puli đổi hớng cáp nâng hạ lồng cốt thép .110 Chơng 5: Tính ổn định máy làm việc .112 I Các trờng hợp máy làm việc 112 Trờng hợp 112 Trờng hợp 115 Trờng hợp 116 Một số quy định lắp dựng sử dụng máy .118 Lắp dựng máy .118 Một số quy định sử dụng máy .118 Kết luận chung 120 Tài liệu tham khảo 121 116 Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng 117 [...]... di chuyển trên công trờng phải tiến hành lấp đầu cọc ngay sau khi thi công xong PHần II: Lựa chọn phơng án thiết kế, lắp đặt thiết bị lên máy cơ sở Chơng I: Lựa chọn phơng án Từ nhiệm vụ thiết kế là thiết kế máy khoan cọc nhồi với đờng kính cọc là 1 m và chiều sâu cọc là 50 m Có 2 phơng án lựa chọn đó là máy khoan cọc nhồi kiểu cần giàn và máy khoan cần hộp lắp trên máy cơ sở là máy xúc thuỷ lực I Phơng... Với đầu đề thiết kế là máy khoan cọc nhồi lắp trên máy cơ sở là máy xúc thuỷ lực, khoan hố có đờng kính cọc là 1 m, chiều sâu 50 m loại cấp đất IV do vậy phơng pháp thi công khoan cọc nhồi của máy thiết kế là phơng pháp thi công trong dung dịch Bentonite khi đã hạ ống vách 1 Sơ đồ thi công cọc khoan nhồi 13 Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng Lắp ráp cơ giới, định vị và cân chỉnh máy Thi... các thiết bị hỏng trên máy 2 Nhợc điểm: Việc chế tạo cần hộp khó khăn III Nhận xét lựa chọn phơng án thiết kế: Ta thấy rằng việc chế tạo cần hộp lắp trên máy xúc thuỷ lực có rất nhiều u điểm cũng nh có sự vợt trội hơn hẳn khi thi công so với cần giàn, do vậy ta quyết định chọn thiết kế máy khoan cần hộp lắp trên máy xúc thuỷ lực 1 Lựa chọn thiết bị cơ sở: Theo kinh nghiệm chọn máy xúc thuỷ lực làm máy. .. hình chung máy thi công cọc khoan nhồi kiểu cần hộp lắp trên máy cơ sở là máy xúc thuỷ lực Trong đó: 1 Máy cơ sở loại Cummins M11-C310 2 Hệ xilanh nâng hạ cần 3 Puly đổi hớng cáp 4 Hệ puly nâng cần kelly và lồng cốt thép 30 Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng 5 Xilanh nâng hạ cơ cấu quay 6 Cần kelly 7 Cơ cấu quay 8 Gầu 9 Khung dẫn động cần hộp IV Giới thiệu máy thiết kế Hiện nay... lực I Phơng án I: lắp cần giàn lên máy cơ sở là máy xúc thuỷ lực 25 Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng 3 2 4 5 1 6 Hình 8 - Sơ đồ máy thi công khoan cọc nhồi kiểu cần giàn Trong đó: 1 Máy cơ sở 2 Cần giàn 3 Hệ puli 4 Cần kelly 5 Cơ cấu quay 6 Gầu 1 Ưu điểm: phơng pháp này thuận tiện cho việc lắp đặt, tháo lắp 26 Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng Cơ cấu cần nhẹ nhàng... thuỷ lực làm máy cơ sở cho máy khoan cọc nhồi có chiều sâu hố khoan 50 m với đờng kính lỗ khoan 1m ta chọn loại máy xúc thuỷ lực nhãn hiệu Cummins M11-C310 của hãng BU-MA - Các đặc tính kỹ thuật của máy xúc Cummins M11-C310: Công suất lắp đặt (installed power): 231 KW Tốc độ quay (rotation speed): 2100 r.p.m 2 Sơ đồ hình chung máy thiết kế 29 Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng 4 5 3... ổn định máy Lực cản gió ảnh hởng tới cần nhỏ 2 Nhợc điểm: Mất thời gian tháo lắp cần khi đa máy thi công công trình Cơ cấu cần cồng kềnh Việc tăng chiều cao cần phức tạp Phức tạp khi di chuyển máy II Phơng án 2: lắp cần hộp lên máy xúc thuỷ lực 27 Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng 5 6 7 8 4 3 2 1 9 Hình 9 - Sơ đồ máy thi công khoan cọc nhồi kiểu cần hộp Trong đó: 1 Máy cơ sở 28 Trờng... lớn là việc diện tích mặt bằng thi công nhỏ hẹp, độ cao các công trình lân cận ảnh hởng rất lớn tới điều kiện thi công Do vậy yêu cầu thiết kế cơ cấu thi công gọn nhẹ, dễ dàng, chất lợng tốt là một trong những yêu cầu cơ bản và cấp thiết của máy móc hiện đại Máy khoan cọc nhồi cần hộp này có đờng kính lỗ khoan lớn nhất là 1 m chiều sâu tối đa của cọc là 50 m và tốc độ quay lớn nhất của gầu khoan là. .. thuyết khoan để tính toán Hiện nay có nhiều lý thuyết khoan tạo lỗ nh khoan đập, khoan xoay, khoan đập xoay, khoan xoay đập, khoan siêu âm Trên cơ sở khoan là sự phá vỡ đất đá dựa trên khả năng tác dụng của những vật thể cứng (lỡi cắt) vào đất đá mềm hơn Lỡi cắt khi khoan dới tác dụng của lực dọc trục và mômen xoắn đợc chuyển động theo quỹ đạo xoắn vít cắt và phá vỡ đất đá do vậy chọn lý thuyết khoan. .. khi thi công máy có thể gập cần và di chuyển tới vị trí khác một cách dễ dàng Phần III Phần tính chung Chơng I: Nội dung thiết kế và chọn lý thuyết khoan tính toán I Nội dung thiết kế: 1 Tính các thông số cơ bản: Mômen cản cắt MX Lực nén đất theo phơng thẳng đứng QM Công suất khoan N 2 Các số liệu thiết kế: - Tốc độ khoan 10 V/phút - Đất cấp IV 31 Trờng đại học xây dựng hà nội khoa: máy xây dựng ... trình Với đầu đề thiết kế máy khoan cọc nhồi lắp máy sở máy xúc thuỷ lực, khoan hố có đờng kính cọc m, chiều sâu 50 m loại cấp đất IV phơng pháp thi công khoan cọc nhồi máy thiết kế phơng pháp thi... cọc m chiều sâu cọc 50 m Có phơng án lựa chọn máy khoan cọc nhồi kiểu cần giàn máy khoan cần hộp lắp máy sở máy xúc thuỷ lực I Phơng án I: lắp cần giàn lên máy sở máy xúc thuỷ lực 25 Trờng đại... lực Lựa chọn thiết bị sở: Theo kinh nghiệm chọn máy xúc thuỷ lực làm máy sở cho máy khoan cọc nhồi có chiều sâu hố khoan 50 m với đờng kính lỗ khoan 1m ta chọn loại máy xúc thuỷ lực nhãn hiệu