chương VI : máy và thiệt bị gia cố nền móng

CHƯƠNG VI
MÁY VÀ THIẾT BỊ GIA CỐ NỀN MÓNG
NỘI DUNG CHƯƠNG VI
§1
Khái
niệm
chung
§2
Cấu tạo
chung
của máy
đóng và
hạ cọc
§3
Thiết bị
khoan
cọc
nhồi
§4
Máy
cắm
bấc
thấm
1
§1. Khái niệm chung
1.Sự cần thiết phải gia cố móng
- Cấu tạo của nền đất thường không đồng nhất và chỉ chịu
được áp lực nhỏ vì vậy trong công tác xây dựng cầu, đường,
xây dựng nhà cao tầng ,…thường phải xử lý nền móng trước
khi xây dựng nhằm tăng khả năng chịu tải của nền và móng.
2. Các phương pháp gia cố nền móng

-
Phương pháp đóng (hạ) cọc vào nền đất.
-
Phương pháp khoan tạo lỗ (khoan cọc nhồi) : tạo nên những
lỗ cọc trong nền đất sau đó rót trực tiếp vật liệu (bê tông, bê
tông cốt thép, cát …) vào những lỗ đó để tạo thành cọc.
-
Phương pháp làm giảm độ ẩm của nền đất : máy cắm bấc
thấm
§2. Cấu tạo chung của máy đóng hạ cọc
1. Phân loại máy và thiết bị đóng cọc
- Theo phương pháp hạ cọc :
+ Máy đóng cọc va đập: Búa rơi, búa hơi, búa điêzen, búa thủy
lực.
2
+ Máy đóng cọc bằng phương pháp rung (búa rung) : rung tần
số thấp (búa rung nối cứng), rung tần số cao (búa rung nối
mềm), búa va rung.
+ Máy ép cọc thủy lực
- Theo hệ di chuyển :
+ Máy đóng cọc di chuyển trên ray .
+ Máy đóng cọc di chuyển bằng bánh xích.
+ Máy đóng cọc di chuyển trên phao.
2. Cấu tạo chung thiết bị đóng cọc:
Gồm 3 phần chính:
- Máy cơ sở: thường dùng cần trục xích hoặc máy đào 1 gầu,
hoặc chỉ dùng toa quay lắp trên giá di chuyển bằng bánh
sắt trên ray.
- Giá búa: gồm hệ dẫn hướng cho đầu búa trong quá trình
đóng cọc, thanh xiên, thanh ngang. Ta có thể điều chỉnh góc

nghiêng của giá ( thường khoảng 5
o
) khi cần đóng cọc xiên.
- Đầu búa: là bộ phận trực tiếp gây ra lực để đóng cọc : đầu
búa rơi, búa điêzen, búa rung, búa thuỷ lực, búa hơi nước.
3
3. Các loại búa đóng cọc
3.1. Búa đóng cọc điêzen
- Ưu điểm :
+ Kết cấu gọn nhẹ.
+ Cơ động do không phụ thuộc vào nguồn điện, nguồn
hơi.
- Nhược điểm :
+ Công đóng cọc nhỏ do tổn hao động năng dùng để
nén khí cho búa nổ.
+ Tốc độ đóng cọc chậm.
+ Lực đóng cọc lớn nên đầu cọc hay bị vỡ và làm ảnh
hưởng đến các công trình xung quanh.
- Phân loại :
+ Búa đóng cọc điêzen loại hai cọc dẫn
+ Búa đóng cọc điêzen loại ống dẫn
+ Búa đóng cọc điêzen loại xy lanh dẫn
4
a) Búa đóng cọc điê zen loại hai cọc dẫn
- Cấu tạo:
Hình 6.1. Sơ đồ cấu tạo
búa đóng cọc diêzen loại
hai cọc dẫn
1.Dây cáp; 2.Dầm trên;
3.Móc khởi động; 4.Cọc

dẫn hướng; 5.Dây giật
móc 3; 6.Chốt khởi động;
7.Chốt bơm dầu;
8.Xilanh; 9.Đòn bơm
dầu; 10.Đòn điều chỉnh
bơm dầu; 11.Bơm dầu;
12.Đường dẫn dầu;
13.Dây tắt máy; 14.Bệ
máy; 15. Pittông; 16.Kim
phun; 17. Kẹp đầu cọc;
18. Cọc
17
18
13
14
15
16
1
2







 
 
 
5

- Nguyên lý làm việc:
Khi nhả cáp 1, 2 rơi xuống dọc theo hai cọc
dẫn móc 3 tự động móc vào móc 6, sau đó
nâng cả dầm trên và xi lanh đến vị trí trên
cùng. Giật đòn 5, chốt 6 trượt khỏi 3, xi lanh 8
rơi tự do theo hai dọc dẫn hướng chụp vào pít
tông 15 để đóng cọc và nén khí trong buồng
xi lanh. Khi đạt áp suất, nhiệt độ cao đồng
thời chốt 7 đánh vào đòn 9, dầu phun vào
buồng xi lanh dạng sương mù sẽ tự bốc cháy
(nổ) sinh ra lực đẩy lên. Khi hết đà xi lanh –
đầu búa rơi xuống, tiếp tục nén khi, đóng cọc
và nổ. Cứ như vậy cọc được đóng sâu vào đất.
- Phạm vi ứng dụng: Chỉ phù hợp khi đất yếu.
6
b) Búa đóng cọc điêzen ống dẫn
- Cấu tạo:
Hình 6.2. Sơ đồ cấu tạo
búa đóng cọc diêzen loại
ống dẫn
1.Xilanh (ống) dẫn; 2.Lỗ
thoát khí thải; 3.Bình
chứa dầu; 4.Pittông;
5.Dây cáp; 6.Đòn bơm
dầu; 7.Bơm dầu; 8.Bệ
máy; 9. Cọc; 10. Kẹp đầu
cọc
10
9
5

4
3
2
1



7
- Nguyên lý làm việc:
Khi khởi động, cáp 5 kéo pit tông 4 lên cao, sau đó
thả pit tông rơi tự do dọc theo xy lanh 1, pit tông
ép vào đòn bơm 6, mở bơm 7 làm dầu từ bình 3
được được bơm vào xi lanh hòa trộn với không
khí chảy vào phần lõm của 8. Quá trình pit tông
đi xuống che lỗ thoát khí làm không khí bị nén tới
áp suất cao và nhiệt độ cao. Khi đầu búa đập vào
phần lõm của bệ búa đóng cọc đồng thời làm dầu
bắn tóe dạng sương mù gặp không khí có áp suất
và nhiệt độ cao tự bốc cháy đẩy pit tông đi lên,
khí cháy thoát ra khỏi lỗ 2. Khi pit tông đi lên
thực hiện chu kỳ tiếp theo.
- Phạm vi ứng dụng:
Đóng cọc có tiết diện từ 100 x 100 đến 400 x 400
mm vào bất kì loại đất không có đá nào.
8
3.2. Thiết bị hạ cọc rung và va rung
- Nguyên lý chung : lợi dụng lực gây rung để
truyền vào cọc cùng với trọng lượng bản
thân của cọc và búa làm cọc lún sâu xuống
đất.

- Ưu điểm :
+ Kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ.
+ Tính cơ dộng cao, làm việc tin cậy
+ Cọc không bị vỡ
-
Nhược điểm : Ảnh hưởng đến công trình bên
cạnh, và tuổi thọ động cơ.
- Phạm vi áp dụng : Đóng cọc ở nền đất dính,
cát
- Cấu tạo :
9
Hình 6.3. Sơ đồ cấu tạo thiết bị hạ cọc rung và va rung
1.Đông cơ; 2.Quá văng; 3.Bánh răng ăn khớp; 4.Kẹp đầu cọc; 5.Lò xo;
6.Ụ va đập trên; 7.Ụ va đập dưới
a) Nối cứng
b) Nối mềm
c) Va rung
Bộ gây rung là các đĩa lệch tâm đặt
làm hai dãy và quay ngược chiều
Bộ gây rung tương tự, động cơ gắn với bộ
gây rung qua lò xo nên có tuổi thọ cao
hơn
Bộ gây rung được lắp trực tiếp trên hai
đầu trục động cơ, ngoài lực gây rung
còn tạo ra lực va đập giữa 2 bệ.
a
3
1
2
4

b
5
a
c
4
6
7
10
3.3. Búa đóng cọc thuỷ lực
- Nguyên lý làm việc chung : Làm việc dưới tác dụng của
chất lỏng công tác có áp suất lớn từ 10 ÷16MPa.
- Ưu điểm‚: Không gây ô nhiễm môi trường, khởi động
ngay trên nền đất yếu.
- Phân loại : có hai loại
+ Đơn động: Nâng búa lên và cho rơi xuống tự do.
+ Song động: Nâng lên và đẩy xuống có gia tốc.
4. Máy ép cọc
a. Định nghĩa:
Ép cọc là phương pháp cọc được hạ bằng năng lượng tĩnh,
không gây nên xung lượng lên đầu cọc.
-
Hiện nay có nhiều phương pháp để thi công cọc như búa
đóng, kích ép, khoan nhồi Việc lựa chọn và sử dụng
phương pháp nào phụ thuộc vào địa chất‚công trình‚và
vị trí công trình. Ngoài ra còn phụ thuộc vào chiều dài
cọc, máy móc thiết bị phục vụ‚thi công.
11
b. Ưu, nhược điểm của phương pháp thi công ép cọc
+ Ưu điểm:‚
•

Êm, không gây ra tiếng ồn
•
Không gây ra chấn động cho các‚công trình‚khác
•
Khả năng kiểm tra chất lượng tốt hơn: từng
đoạn‚cọc‚được ép thử dưới lực ép và ta xác định
được‚sức chịu tải của cọc quaqua lực ép cuối cùng.
+ Nhược điểm
•
Không thi công được cọc có sức chịu tải lớn hoặc lớp
đất xấu cọc phải xuyên qua quá dầy
c. Phương pháp ép cọc
Ép cọc thường dùng 2 phương pháp: Ép đỉnh , Ép ôm
* Ép đỉnh:
- Lực ép được tác dụng từ đỉnh cọc để ấn cọc xuống
12
Sơ đồ nén ép cọc
a.Ép đỉnh
b.Ép ôm
1. Khung máy;
2. Kích thủy lực;
3. Thanh định hướng;
4. Bàn nén;
5. Cọc bê tông;
6. Khung định hướng.
13
- Ưu điểm
• Toàn bộ lực ép do kích thủy lực tạo ra được truyền trực
tiếp lên đầu cọc chuyển thành hiệu quả ép. Khi ép qua các
lớp đất có ma sát nội tương đối cao như á cát, sét dẻo

cứng lực ép có thể thắng lực cản do ma sát để hạ cọc
xuống sâu dễ dàng.
- Nhược điểm
• Cần phải có hai hệ khung giá. Hệ khung giá cố định và hệ
khung giá di động, với chiều cao tổng cộng của hai hệ
khung giá này phải lớn hơn chiều dài một đoạn cọc: nếu 1
đoạn cọc dài 6m thì khung giá phải từ 7 ÷ 8m mới có thể ép
được cọc. Vì vậy khi thiết kế cọc ép, chiều dài một đoạn cọc
phải khống chế bởi chiều cao giá ép trong khoảng 6 – 8m
* Ép ôm:
- Lực ép được tác dụng từ hai bên hông cọc do chấu ma sát
tạo nên để ép cọc xuống
- Ưu điểm
• Do biện pháp ép từ 2 bên hông của cọc, máy ép không cần
phải có hệ khung giá di động, chiều dài đoạn cọc ép có thể
dài hơn.‚
14
- Nhược điểm
• Ép cọc từ hai bên hông cọc thông qua 2 chấu ma sát do
do khi ép qua các lớp ma sát có nội ma sát tương đối cao
như á sét, sét dẻo cứng lực ép hông thường không thể
thắng được lực cản do ma sát tăng để hạ cọc xuống sâu.‚
• Nói chung, phương pháp này không được sử dụng rộng rãi
bằng phương pháp ép đỉnh
d. Các bộ phận của máy ép cọc (ép đỉnh)
+ Đối trọng
+ Trạm bơm thủy lực gồm có:
• Động cơ điện
• Bơm thủy lực ngăn kéo
• Ống tuy-ô thủy lực và giác thủy lực

+ Dàn máy ép cọc: gồm có khung dẫn với giá xi lanh, khung
dẫn là một lồng thép được hàn thành khung bởi các thanh
thép góc và tấm thép dầy. Bộ dàn hở 2 đầu để cọc có thể đi
từ trên xuống dưới. Khung dẫn gắn với động cơ của xi-lanh,
khung dẫn có thể lên xuống theo trục hành trình của xi-
lanh
15
+ Bệ máy ép cọc: gồm 2 thanh thép hình chữ I loại lớn
liên kết với dàn máy ứng với khoảng cách hai hàng
cọc để có thể đứng tại 1 vị trí ép được nhiều cọc mà
không cần phải di chuyển bệ máy. Có thể ép một lúc
nhiều cọc bằng cách nối bulông đẩy dàn máy sang vị
trí ép cọc khác bố trí trong cùng một hàng cọc.
16
§3. Thiết bị khoan cọc nhồi
1. Các loại máy khoan cọc nhồi
- Sử dụng ống kim loại đóng vào nền đất tạo
lỗ : đường kính cọc d ≤ 50 cm, chiều sâu hạ
cọc h ≤ 22 m. Trình tự thi công như hình 5.6
trang 196
- Sử dụng thiết bị khoan tạo lỗ : khoan xoắn
ruột gà, khoan quay tròn, khoan va đập,
khoan rung… đường kính cọc d ≤ 2 m, chiều
xâu hạ cọc h ≤ 300 m. Khi kết hợp nguyên
lý va đập, các loại máy khoan xoay ấn thủy
lực cho phép khoan cả vào tầng có lẫn đá.
2. Máy khoan kiểu quay tròn
- Cấu tạo:
17
1

2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Hình 6.4. Sơ đồ cấu tạo
máy khoan cọc nhồi
1.Cơ cấu di chuyển; 2.Cơ
cấu quay; 3.Giá đỡ; 4.Gầu
khoan; 5.Cơ cấu dẫn động
quay; 6.Cần khoan; 7.Cáp
nâng hạ gầu; 8.Cần; 9.Neo
cần; 10.Thanh giằng;11.Cơ
cấu nâng hạ gầu; 12.Cơ
cấu nâng hạ cần
18
- Nguyên lý làm việc:
Trên gầu khoan 4 có các răng
gầu để cắt đất. Gầu khoan
được quay theo một chiều
xác định nhờ cơ cấu dẫn
động quay 5. Đất được cắt
thành phoi và điền đầy gầu.
Khi gầu đầy thì kéo cáp 7 để

4 ra khỏi tầng đào và xả đất.
19
§4. Máy cắm bấc thấm
1. Khái niệm
- Gia cố nền đất yếu bằng bấc thấm : Sử
dụng hệ thống mao dẫn thẳng đứng chế tạo
sẵn (bấc thấm) để nước được thoát nhanh và
đều nên các công trình trên nền đất yếu sẽ lún
nhanh hơn, tốc độ cố kết nhanh và công trình
ổn định hơn.
-
Phân loại máy cắm bấc thấm :
Theo nguyên lý làm việc có thể chia ra
+ Rung ép : Dẫn động bằng cơ khí hoặc thuỷ lực.
+ Ép tĩnh : Dẫn động bằng cơ khí hoặc thuỷ lực.
2. Cấu tạo, nguyên lý làm việc
- Cấu tạo:
20
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

15
8
5
13
13
14
Hình 6.5. Sơ đồ cấu tạo
máy ấn bấc thấm
1.Cơ cấu di chuyển; 2.Cơ
cấu quay; 3.Cabin; 4.Cần;
5.Dùi; 6.Bộ phận dẫn
hướng; 7.Giá; 8.Cơ cấu ấn
và rút dùi; 9, 10.Thanh
giằng; 11.Dây cáp; 12.Puli
đổi hướng; 13.Đối trọng;
14,15.Puli đầu dùi
21
- Nguyên lý làm việc:
+ Khi làm việc bấc thấm được luồn
qua dùi và được cài giữ bằng một
chiếc neo mỏng bằng tôn có diện
tích lớn hơn diện tích cắt ngang
của đầu dùi để khi cắm xuống đất
sẽ kéo theo bấc thấm cùng cắm
xuống. Khi rút dùi lên nhờ các
neo này bấc được giữ lại trong
nền đất.
+ Bấc có thể cắm sâu từ 30÷40m.
22
Đầu búa DIESEL loại ống dẫn

23
Thiết bị hạ cọc rung
24
Thi công bằng thiết bị hạ cọc rung
25