Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy ép cọc tĩnh
Chơng I: giới thiệu về công tác thi công
nền móng
1.1. Giới thiệu.
Đất nớc ta đang trong thời kỳ phát triển hợp tác và hội nhập với các nớc trong
khu vực, cũng nh các nớc trên thế giới. Để có nền kinh tế phát triển nhanh thì cần
có nền kinh tế ổn định, vững chắc và để phát triển nhanh thì cần phải có cơ sở hạ
tầng vững chắc và hiện đại. Do đó hàng loạt các công trình xây dựng dân dụng cũng
nh các công trình giao thông đã và đang, sắp đợc xây dựng. Trong các công trình
lớn cũng nh nhỏ thì việc sử lý nền móng là yếu tố hết sức quan trọng vì nó quyết
định đến chất lợng cũng nh tuổi thọ của công trình.
Việc sử lý nền móng đã có từ rất lâu, nhất là sử lý nền móng bằng các loại cọc,
ban đầu là các loại cọc nguyên thuỷ có sẵn nh : Cọc tre, cọc gỗ, và với quy mô công
trình ngày càng lớn và xây dựng trên nền đất yếu nên các loại cọc cũng phải hiện
đại và đáp ứng đợc yêu cầu của các công trình.
Tuỳ thuộc vào quy mô, thời hạn thời hạn phục vụ của công trình, điều kiện tự
nhiên của đất xây dựng mà ngời ta áp dụng các biện pháp khác nhau để gia cố nền
móng cho phù hợp, với những công trình xây dựng nhà ở thuộc loại nhỏ của các hộ
gia đình thì áp dụng biện pháp làm móng cọc bê tông.
Hiện nay trong thực tế xây dựng nền móng cho các công trình lớn, thời hạn phục
vụ lâu dài thì ngời ta áp dụng các loại máy, đây là loại máy đảm bảo khả năng xây
dựng nhà và công trình trên các loại đất có sức chịu tải nhỏ. Chính việc áp dụng
móng cọc đã thúc đẩy việc ứng dụng các phơng pháp công nghiệp công nghiệp hoá
xây dựng cũng nh việc trang bị cho các cơ quan xây dựng những máy hạ cọc
chuyên dùng gọn nhẹ và có năng suất cao.
SV:Nguyễn văn Thiệm Lớp Máy xây dựng k41
5
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy ép cọc tĩnh
- Những u điểm cơ bản của việc áp dụng móng cọc là: Rút ngắn thời gian thi công,
giảm bớt công tác nặng nhọc, giảm bớt khối lợng thép bê tông và giảm bớt khối l-
ợng công tác làm đất. Móng cọc ít nhạy cảm với sự thay đổi trạng thái của đất nền,
có thể đào những hố sâu ngay sát cạnh những móng cọc mà không gây nguy cơ phá
huỷ các công trình.
Ngoài phơng pháp gia cố nền bằng cọc thì ngời ta còn dùng nhiều phơng pháp
khác nh:
* Để gia cố nền có các loại đất to hạt có nhiều lỗ rỗng và vết nứt thì ngời ta thờng
dùng biện pháp xi măng hoá. Đây là biện pháp hiệu quả và đợc sử dụng rộng rãi.
* Để gia cố sử lý nền mà bên dới có các mạch nớc ngầm thì ngời ta dùng phơng
pháp ép cọc bấc thấm hoặc dùng cọc cát.
1.2. Các phơng pháp gia cố nền móng.
Gia cố nền móng có nhiều phơng pháp khác khác nhau, mỗi phơng pháp có
những u điểm riêng và phù hợp với các công trình khác nhau. Các phơng pháp hiện
nay thờng đợc sử dụng là:
1.2.1. Phơng pháp khoan cọc nhồi.
Cọc nhồi đợc chế tạo bằng cách rót trực tiếp vật liệu (bê tông , cát ) vào những lỗ
cọc đã đợc khoan sẵn.
- Ưu điểm của phơng pháp này là:
+ Cọc đợc chế tạo tại chỗ có kích thớc và chiều dài tuỳ ý, không mất công
vận chuyển hay phải làm công tác phụ khác nh : Ca, cắt, nối cọc
+ Thi công cọc khoan nhồi tránh đợc các lực xung kích gây ảnh hởng xấu đến các
công trình xung quanh, không gây tiếng ồn
- Nhợc điểm :
SV:Nguyễn văn Thiệm Lớp Máy xây dựng k41
6
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy ép cọc tĩnh
+ Chi phí đàu t, thiết bị máy móc ban đầu lớn nên giá thành tơng đối cao, khó kiểm
tra chính xác chất lợng cọc sau khi thi công
+ Gây ô nhiễm môi trờng do chất thải bentonit gây ra
1.2.2. Phơng pháp đóng cọc bằng búa diezel.
Búa đóng cọc Diezel dùng để đóng cọc bê tông cốt thép, ống thép và cọc gỗ và
chỉ đóng cọc trên nền thông thờng (không phải nền yếu hoặc cứng ). Phơng pháp
này có các u nhợc điểm sau :
- Ưu điểm :
Trọng lợng tổng các thiết bị nhỏ, không cần một số thiết bị trung gian nh: Máy
nén khí, nồi hơi, động cơ điện
- Nhợc điểm :
Tốn 50-60% công suất để nén không khí trong xi lanh. Cần có nhiên liệu Diezel,
năng suất thấp gây tiếng ồn lớn, chấn động mạnh, vì gây chấn động lớn nên phù
hợp với các công trình xa nơi dân c , xa các công trình đã có .
1.2.3. Phơng pháp sử lý nền bằng bấc thấm.
Bấc thấm là một phơng pháp nhân tạo, cải tạo nền đất bằng thiết bị tiêu nớc thẳng
đứng. Để sử lý đất yếu, đợc dùng để thay thế cọc cát làm phơng tiện dẫn nớc từ dới
nền đất yếu lên tầng đệm cát phía trên và thoát ra ngoài. Phơng pháp này có những -
u nhợc điểm sau :
- Ưu điểm :
+ Tăng nhanh quá trình cô kết của đất yếu, rút ngắn thời gian lún (có thể kết thúc
cô kết ngay trong thời gian thi công mà không phải đợi lâu dài .
+ ít làm xáo động các lớp đất tự nhiên
SV:Nguyễn văn Thiệm Lớp Máy xây dựng k41
7
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy ép cọc tĩnh
+Thoát nớc một cách đảm bảo và chủ động
+Tốc độc lắp nhanh (dễ cơ giới thi công). Năng xuất có thể đạt 4000
ữ
6000
m/ngày/máy cắm bấc
+ cần ít công nhân sử dụng máy.
+ Chiều sâu sử dụng bấc có thể đạt 40 (m).
+ Hoạt động thoát nớc tốt trong các điều kiện khác nhau.
- Nhợc điểm :
+ Hiện tại cha sản xuất đợc bấc thấm còn phải nhập ngoại.
+ Hiệu quả cha đạt yêu cầu mong muốn cho một số điều kiện nền đắp thấp và một
số điều kiện địa chất khác.
+ Bản thân bấc thấm không tham gia vào thành phần chịu tải trọng.
1.2.4. Phơng pháp ép cọc tĩnh.
Máy ép cọc dùng để ép cọc bê tông cốt thép. Trong việc gia cố nền móng với các
nền móng không quá yếu. Thờng đợc sử dụng trong xây dựng các công trình dân
dụng nh nhà cửa vì lực ép lớn và tiếng ồn nhỏ, quá trình ép cọc êm dịu, cọc ít bị
vỡ đầu cọc do chấn động nh khi sử dụng búa diezel và chiều sâu ép cọc có thể đạt
yêu cầu tốt. Do không gây tiếng ồn và ô nhiễm cho nên máy ép cọc thờng đợc sử
dụng trong các công trình đông khu dân c, và do tạo chấn động nhỏ cho nên nó
cũng thờng đợc sử dụng trong các công trình mà bên cạnh các công trình đó đã có
những công trình khác. Tuy nhiên cũng có một số hạn chế là cần phải có thiết bị
phụ đi kèm theo nh : (Động cơ điện, bơm thuỷ lực, thùng dầu thuỷ lực) do vậy cần
phải có máy phát điện nếu xa nguồn điện để tạo ra nguồn điện dẫn động động cơ
điện và bơm thuỷ lực Và một hạn chế khác nữa là khi thi công bằng máy ép cọc
tĩnh thì cần phải có nhiều công nhân và cần phải có cần cẩu để cẩu cọc và phục vụ
việc di chuyển khi đóng cọc.
SV:Nguyễn văn Thiệm Lớp Máy xây dựng k41
8
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy ép cọc tĩnh
Chơng II : các phơng án và lựa chọn
phơng án thiết kế máy ép cọc tĩnh
Máy ép cọc là loại máy hoạt động dựa trên áp lực của dầu thuỷ lực. áp suất cao
của dầu thuỷ lực sẽ tạo ra lực ép để ép cọc sâu vào lòng đất, vì vậy nó hoạt động rất
êm, không gây ảnh hởng đến những công trình xung quanh, và nó không gây ra
tiếng ồn khi hoạt động. Kết cấu của máy gồm có khung tĩnh, khung động, 2 xi lanh
dùng để ép cọc và dầm chính và phụ. Khung động thì trợt trong khung tĩnh.
*Nguyên lý hoạt động của nó nh sau:
Cọc đợc đa vào khung động (bằng cẩu)
cọc
Hình 2.1
SV:Nguyễn văn Thiệm Lớp Máy xây dựng k41
9
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy ép cọc tĩnh
sau đó dùng đòn để giữ cọc với khung động
cọc
Hình 2.2
Sau khi đã cố định cọc với khung động thì ta cho xy lanh duỗi ra và ép cọc xuống
đất. Khi hết hành trình của xi lanh thì xi lanh sẽ đợc co lại và ta lại cố định cọc với
khung động ở vị trí khác, sau đó hành trình lại lặp lại nh trớc. Khi đã ép hết cọc đó
thì ngời ta đa cọc khác vào và hàn đầu cọc mới với cọc đã ép rồi, sau đó lại tiếp tục
ép đến khi đạt yêu cầu thiết kế thì thôi. Hiện nay có nhiều loại với kết cấu khác
nhau. Sau đây em xin trình bày một số phơng án nh sau:
SV:Nguyễn văn Thiệm Lớp Máy xây dựng k41
10
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy ép cọc tĩnh
2.1. Phơng án 1: Máy ép cọc kiểu vít me.
Máy ép cọc kiểu vít me thì kết cấu của nó gồm có giá trung gian thì đợc liên kết
với dầm bằng quang treo, khung tĩnh liên kết với giá trung gian bằng vít me. Đối
với máy này thì có những u nhợc điểm sau :
* Ưu điểm
-Kết cấu đơn giản gọn nhẹ
-Giá thành chế tạo rẻ
-Khả năng tháo lắp nhanh
-Do trọng lợng nhẹ cho nên quá trình vận chuyển đơn giản
* Nhợc điểm
- Do giá trung gian đợc treo trên dầm nên phải có thiết bị để nêm và giữ cho ổn
định, khi dùng nêm thì không chắc chắn đợc bằng dùng vít hoặc bulông
- Giá trung gian thì kết cấu phải có dãnh để bắt vít, vì vậy kết cấu của giá trung
gian tơng đối phức tạp , và kết cấu không gọn nhẹ
- Khoảng cách để chất tải hẹp hơn so với kiểu quang treo nếu chiều dài dầm đáy
nh nhau
Hình vẽ của máy : (Không vẽ đối trọng )
SV:Nguyễn văn Thiệm Lớp Máy xây dựng k41
11
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy ép cọc tĩnh
Hình 2.3
1. Dầm ngang, 2. Giá trung gian, 3 . Vít, 4. Khung tĩnh,
5 . Xi lanh thuỷ lực, 6 . Khung động
2.2. Phơng án 2: Máy ép thuỷ lực bắt bulông.
Máy ép thuỷ lực loại này dùng 2 xi lanh thuỷ lực, và có dầm trung gian thì liên
kết bằng bulông với dầm chính. Trên dầm chính thì có dãnh trợt để có thể bắt đợc
bulông với dầm trung gian
SV:Nguyễn văn Thiệm Lớp Máy xây dựng k41
12
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy ép cọc tĩnh
Khung tĩnh thì đợc liên kết bằng bulông với dầm trung gian.
Máy ép cọc loại này có những u nhợc điểm sau
*Ưu điểm:
Đối với loại máy này thì khả năng dịch chuyển khi đóng cọc là tơng đối nhanh, và
khi tháo lắp cũng nhanh do giá trung gian có thể di chuyển dọc theo dầm chính và
khung tĩnh có thể di chuyển dọc theo giá trung gian
*Nhợc điểm:
Đối với loại máy này thì có các nhợc điểm sau
- Kết cấu của dầm chính và giá trung gian là tơng đối phức tạp, do phải làm dãnh để
bắt bulông
-Kết cấu nh vậy dẫn đến khối lợng của máy lớn
-Khả năng vận chuyển khó vì trọng lợng lớn và kết cấu cồng kềnh
Hình vẽ của máy: (Không vẽ đối trọng)
Hình 2.4
2.3. Phơng án 3: Máy ép thuỷ lực kiểu quang treo.
Đối với máy kiểu này thì kết cấu của nó gồm có:
+ Dầm trung gian thì đợc liên kết với dầm chính (dầm ngang ) nhờ bằng quang treo
+ Khung tĩnh cũng đợc liên kết với dầm trung gian bằng quang treo
SV:Nguyễn văn Thiệm Lớp Máy xây dựng k41
13
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy ép cọc tĩnh
Chính vì vậy mà máy này có những u điểm và nhợc điểm sau:
* Ưu điểm:
+ Kết cấu của dầm chính và dầm trung gian đơn giản hơn hai loại trên
+ Trọng lợng bản thân của máy nhẹ hơn
+ Việc vân chuyển máy đến nơi làm việc là dễ dàng hơn, vì trọng lợng của máy nhẹ
+ Bố trí đờng dầu đơn giản.
+ Việc thực hiện chuyển đóng cọc là tơng đối nhanh.
+ Giá thành chế tạo rẻ.
* Nhợc điểm của máy:
Phải dùng nêm để cố định khung tĩnh và dầm trung gian, do đó có thể khung tĩnh bị
nghiêng do chêm, vì vậy lực tác dụng lên các quang là không đều nhau và khi đóng
cọc phải chỉnh cọc nhiều hơn
Hình vẽ
Hình 2.5
1. Dầm đáy; 2. Quang treo; 3.Khung tĩnh;
4. Khung động; 5. Dầm trung gian; 6. Xylanh (2 xylanh)
SV:Nguyễn văn Thiệm Lớp Máy xây dựng k41
14
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét