Đang tải... (xem toàn văn)
Gia cố đất yếu bằng giếng cát, cọc cát là giai đoạn quan trọng trong thi công đường cao tốc tại Việt Nam. Thiết bị giám sát thi công sử dụng các cảm biến công nghiệp, có thể đo đạc chính xác các đại lượng chiều sâu ống sinh, dung tích cát, áp suất khí nén vào ống, cường độ dòng điện búa rung, nhiệt độ và điện áp máy, cung cấp số liệu trực quan cho tư vấn giám sát, nhà thầu chính, thầu phụ và chủ đầu tư. Ứng dụng công nghệ tia la de cho việc đong đếm chính xác dung lượng cát trong gầu là công nghệ đầu tiên và duy nhất được áp dụng ở Việt Nam hiện nay trong thi công cọc cát. Ngoài việc phản ánh khối lượng, chất lượng thi công, thiết bị còn được thiết kế tối ưu, ổn định, quá trình giám sát không ảnh hưởng đến thời gian thi công, người lái máy có thể kết hợp thao tác trong khi lái máy, làm tăng năng suất và tận dụng nhân lực, cạnh tranh với các thiết bị cùng loại trên thị trường.
THÔNG TIN KHOA HọC & CÔNG NGHệ THIT K V CHẾ TẠO THIẾT BỊ GIÁM SÁT THI CÔNG CỌC CÁT XDCAT - 01 Phan Thái Trung1 Tóm tắt: Gia cố đất yếu giếng cát, cọc cát giai đoạn quan trọng thi công đường cao tốc Việt Nam Thiết bị giám sát thi công sử dụng cảm biến cơng nghiệp, đo đạc xác đại lượng chiều sâu ống sinh, dung tích cát, áp suất khí nén vào ống, cường độ dòng điện búa rung, nhiệt độ điện áp máy, cung cấp số liệu trực quan cho tư vấn giám sát, nhà thầu chính, thầu phụ chủ đầu tư Ứng dụng cơng nghệ tia la de cho việc đong đếm xác dung lượng cát gầu công nghệ áp dụng Việt Nam thi cơng cọc cát Ngồi việc phản ánh khối lượng, chất lượng thi cơng, thiết bị thiết kế tối ưu, ổn định, trình giám sát không ảnh hưởng đến thời gian thi công, người lái máy kết hợp thao tác lái máy, làm tăng suất tận dụng nhân lực, cạnh tranh với thiết bị loại thị trường Summary: Foundation consolidation using sand drain, sand compaction piles plays an important part in highway construction in Vietnam The equiment for execution monitoring using the industrial class sensors, is able to measure installation depth, sand volume, air pressure into pile, power amperage for vibration hamer, device inside temperature and voltage, provides visual data for consultants, main and sub contractors and the investor The application of the laser technology for accurate sand volume measuring in the bucket is the first and unique technology in Vietnam nowadays in sand drain installation In addition to report the quantity and quality of construction, the equiment is designed with optimizing and stability, independence with the working process, the driver can operate directly while driving the pile machine, in order to improve productivity and save human resource, competive to the other equipments in the market Yêu cầu chức Máy đóng cọc cát Việt Nam chủ yếu sử dụng loại máy sở bánh xích PD-100, DH 408, DH 508 loại máy sở chân rô bốt nhà thầu nước ngoài, sử dụng búa rung để đóng cọc ống sinh xuống đất sâu lên đến 40 mét Gầu đong cát theo dung tích định, thường từ 1,2 đến 2,5 mét khối lần, qua phễu gắn cửa sổ thân ống để đổ cát vào ống Dùng áp suất khí nén kết hợp với rung rút ống từ từ để tạo "cọc cát" "giếng cát" Trên sở yêu cầu đo đạc đại lượng: - Chiều sâu cọc cát; - Tốc độ đóng cọc xuống; Tốc độ rút ống lên; - Thể tích cát nhồi vào ống; Áp lực khí nén vào ống; - Cường độ dòng điện búa rung; KS, Khoa Công nghệ thông tin, Trường Đại học Xây dựng E-mail: phanthaitrung@nuce.edu.vn T¹p chÝ khoa học công nghệ xây dựng Số 14/12-2012 109 THÔNG TIN KHOA HọC & CÔNG NGHệ Nhúm tỏc gi ó thit kế chế tạo thành công, đưa vào thương mại hố thiết bị có chức đo đại lượng trên, đồng thời phát triển hệ thống phần cứng phần mềm để lưu giữ, truyền nhận, xử lý, kết xuất liệu thành nhật ký thi công báo cáo khối lượng cuối kỳ Hệ thống gồm mơ đun riêng biệt, truyền thơng tin qua cáp qua sóng vơ tuyến tới lán trại, đảm bảo độ ổn định môi trường rung lắc Hệ thống có chế độ lưu liệu đầu thu phát, có khả nội suy điều kiện rung chối hiệu chuẩn thông số kỹ thuật theo điều kiện thực tế, đảm bảo bảo tồn liệu cách xác Nhóm tác giả nghiên cứu ứng dụng công nghệ tia la de để đo bề mặt gầu cát cách xác, nhanh chóng, khơng phụ thuộc vào điều kiện thời tiết bên Đặc biệt để thuận tiện cho người sử dụng lái máy, từ hộp kỹ thuật đặt sau ca bin, thiết bị nối qua dây cáp tới hộp điều khiển phụ nằm trước mặt lái máy, có nút điều khiển cần thiết để lái máy kết hợp thao tác q trình vận hành máy đóng cọc Cơ sở lý thuyết thiết kế chế tạo 2.1 Đo chiều sâu ống sinh Đo chiều sâu ống sinh cảm biến encoder phương pháp phổ biến Có hai loại encoder thường sử dụng, loại tự chế tạo dựa cảm biến quang, hai loại mua sẵn hãng tự động hoá Encoder gắn vào bánh xe pulley tời ống sinh, sử dụng ròng rọc chạy dọc ống sinh Encoder thường trả số xung định cho vòng quay Với thiết bị XDCAT-01, nhóm tác giả dùng cảm biến encoder có 300 xung vòng quay, loại cảm biến cơng nghiệp có khả làm việc mơi trường ngồi trời 2.2 Tốc độ đóng cọc xuống rút ống lên Căn vào độ sâu đóng cọc thời gian thi cơng, phần mềm tính tốc độ đóng cọc xuống rút cọc lên, phục vụ cho yêu cầu báo cáo giám sát 2.3 Đo thể tích cát nhồi vào ống a Phương pháp dùng dọi Dây cáp Quả dọi Cảm biến độ căng Ống sinh Mô tơ điện Hình Sơ đồ đo mực cát ống qu di 110 Số 14/12-2012 Tạp chí khoa học công nghệ xây dựng THÔNG TIN KHOA HọC & CÔNG NGHệ Hiện thị trường có số phương pháp đo thể tích cát nhồi vào ống Phương pháp cổ điển sử dụng dọi (quả tạ) treo dây cáp mô tơ thả xuống lòng ống Quả dọi có khối lượng khoảng 20 kg Khi dọi chạm vào bề mặt cát bị vật cản ống, dọi dừng lại, sức căng dây cáp giảm cảm biến công tắc hành trình nhận biết thời điểm dọi dừng lại từ tính thể tích mực cát có ống Ưu điểm: - Đo tương đối xác thể tích cát ống; - Kết đo tương tác vật lý, không phụ thuộc vào môi trường Nhược điểm: Phương pháp thể nhiều nhược điểm xảy thực tế thi công sau: - Do ảnh hưởng bùn bắn lên áp suất khí nén ống, kết đo bề mặt cát khơng xác - Dây cáp dòng lên độ cao lớn, dễ bị đàn hồi ảnh hưởng gió, rung lắc tác động đến kết đo - Quả dọi bị tác động cát đổ vào ống, bùn, nước ống ma sát khác dễ gây kẹt dọi đứt cáp Trong trường hợp đứt cáp, dọi bị chôn vùi hố cát phải thay dọi khác gây tốn khơng có sẵn công trường, ảnh hưởng tới tiến độ thi công Thay toàn dây cáp lụa bị đứt với chiều dài khoảng 100m tốn mặt chi phí - Mơ tơ hoạt động liên tục với cơng suất lớn, thường đảo chiều phanh gấp, dễ bị nóng, cháy hỏng - Thời gian chờ đợi cho ròng rọc kéo thả cáp lâu, khiến cho tiến độ thi công bị ảnh hưởng b Phương pháp đong gầu cát cân điện tử (loadcell) Với gầu cát công trường có khối lượng cát tối đa từ 1,2 đến 2,5 tuỳ loại máy sở, ta sử dụng cân điện tử loại treo (loadcell) với khả cân tối đa Hình Cân điện tử loại treo hình chữ S Để rút ngắn khoảng cách dây tín hiệu, người ta thường treo cân điện tử đầu ròng rọc treo gầu Ưu điểm: - Đo xác khối lượng cát phạm vi dung sai cho phép; - Khả làm việc ổn định, hỏng hóc T¹p chÝ khoa học công nghệ xây dựng Số 14/12-2012 111 THÔNG TIN KHOA HọC & CÔNG NGHệ Nhc im: - Ch o khối lượng thể tích cát biến động phụ thuộc vào độ ẩm, thời tiết, cấp phối cát - Giá trị đo bị ảnh hưởng thời tiết, ma sát, lực qn tính, sức gió tác động lên dây cáp c Phương pháp hình học sử dụng cảm biến la de Phương pháp nhóm tác giả nghiên cứu chế tạo thành cơng lần áp dụng công trường thi cơng đường cao tốc Hà Nội - Hải Phòng số 5B Hình Lắp ráp cảm biến la de cơng trường Hình Hộp chống nước cho cảm biến la de Cơ sở phương pháp sử dụng cảm biến đo khoảng cách tia la de, gắn cảm biến cáp treo gầu đo khoảng cách từ cảm biến xuống bề mặt cát gầu Số lượng cảm biến sử dụng từ đến tuỳ thuộc vào diện tích bề mặt gầu hình dáng hình học thân gầu cát Cảm biến la de loại công nghiệp, đầu theo chuẩn cơng nghiệp RS-232 RS-485 nhập từ nước ngồi có độ bền cao Độ xác tới mm Thực tế từ lắp đặt có độ ổn định hoạt động tốt Ưu điểm: - Đo xác bề mặt cát tính thể tích cát gầu với sai số không đáng kể; - Thời gian đo nhanh, khơng ảnh hưởng tới q trình thi cơng, đẩy nhanh tiến độ thi công; - Thao tác đơn giản, người lái máy kết hợp thao tác sử dụng thiết bị mà khơng cần bố trí thêm người, tiết kiệm nhân lực - Lắp đặt thuận tiện neo dây cáp treo gầu, không cần phải cắt cáp Nhược điểm: - Thiết bị cảm biến la de loại cơng nghiệp khơng có sẵn Việt Nam, cần phải nhập từ nước - Là thiết bị điện tử hoạt động môi trường rung lắc, thời tiết ngồi trời nên cần phải gắn kín hộp bảo dưỡng định kỳ 112 Sè 14/12-2012 T¹p chÝ khoa học công nghệ xây dựng THÔNG TIN KHOA HọC & CÔNG NGHệ 2.4 o cng dũng in bỳa rung Cường độ dòng điện đo thơng qua cảm biến dòng điện (T.I) sử dụng loại 200 Ampe đồng hồ đo 200A, kết hợp với biến dòng cho 4-20mA để vào mạch xử lý tín hiệu số Thực tế cho thấy cường độ dòng điện thường vọt lên vào lúc khởi động máy lúc gặp đất chối Những lúc búa chạy không tải ống sinh rơi tự do, rút ống, cường độ dòng điện giảm đáng kể 2.5 Đo áp suất khí nén ống Áp suất khí nén đo cảm biến khí nén lắp trực tiếp vào van bình nén khí, cho dòng 4-20mA để vào mạch xử lý tín hiệu số Sản phẩm thiết bị giám sát thi công cọc cát XDCAT-01 Thiết bị lắp đặt hộp kỹ thuật chất lượng cao, hình thức đẹp Mạch điện sử dụng bo mạch Arduino UNO [2] cho phép lập trình linh hoạt Có giảm chấn chun dụng sử dụng vòng cáp nhóm tác giả tự chế tạo Tay điều khiển chế tạo máy phay CNC cho độ xác cao Hình Bề mặt hộp điều khiển cắt máy phay CNC Hình Bộ khung giảm chấn dùng cáp phi 6mm Hình Sản phẩm phiên Hình Sản phẩm phiên lắp ráp công trường Sản phẩm lắp đặt cho nhiều đơn vị thi công triển lãm, chào bán triển lãm Techmart 2012 Tài liệu tham khảo Nguyễn Uyên (2008), Xử lý đất yếu xây dựng, Nxb Xây dựng Arduino Team (2010), Arduino UNO Reference Design, arduino.cc hardware T¹p chÝ khoa học công nghệ xây dựng Số 14/12-2012 113 ... đo cảm biến khí nén lắp trực tiếp vào van bình nén khí, cho dòng 4-20mA để vào mạch xử lý tín hiệu số Sản phẩm thi t bị giám sát thi công cọc cát XDCAT-01 Thi t bị lắp đặt hộp kỹ thuật chất lượng... CÔNG NGHệ Nhúm tỏc gi thi t kế chế tạo thành công, đưa vào thương mại hố thi t bị có chức đo đại lượng trên, đồng thời phát triển hệ thống phần cứng phần mềm để lưu giữ, truyền nhận, xử lý, kết... khiển phụ nằm trước mặt lái máy, có nút điều khiển cần thi t để lái máy kết hợp thao tác trình vận hành máy đóng cọc Cơ sở lý thuyết thi t kế chế tạo 2.1 Đo chiều sâu ống sinh Đo chiều sâu ống sinh