Đồ án đồ án tốt nghiệp khoan cọc nhồi mở rộng đáy ( thuyết minh + bản vẽ đẹp) + bản thống kê chi tiết thôn

KHOAN CỌC NHỒI
MỞ RỘNG ĐÁY
2
MỤC LỤC
3
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, nhu cầu xây
dựng các công trình dân dụng ngày càng cao. Tuy nhiên đối với công trình cao tâng thì
việc gia cố nền móng lại rất quan trọng. Có rất nhiều phương pháp gia cố nền móng
khác nhau áp dụng cho từng loại công trình và từng loại địa tầng, trong đó có cọc
khoan nhồi mở rộng đáy mang lại nhiêu lợi ích to lớn về mặt kinh tế cũng như thời
gian thi công so với các loại cọc khác áp dụng cho cùng loại công trình và cùng loại địa
tầng. Loại cọc này trên thế giới được sử dụng rất phổ biến trong khi ở Việt Nam cọc
khoan nhồi mở rộng đáy và thiết bị mở rộng đáy vẫn còn mới, chỉ mới áp dụng vào xây
dựng chưa lâu và chưa sản xuất chế tạo được thiết bị vận hành cọc khoan nhồi mở rộng
đáy.
Với đầu đề :Thiết kế thiết bị phục vụ thi công cọc khoan nhồi mở rộng đáy lắp
trên máy khoan gầu xoay” em đã tìm hiểu được các yêu cầu để lắp thiết bị trên các
dạng máy khoan hiện nay ở Việt Nam; cấu tạo các thiết bị chính; phương pháp lắp các
thiết bị đó trên máy cơ sở đã chọn; và tìm hiểu quy trình công nghệ chế tạo cụm chia
dầu trung tâm.
Trong quá trình làm Đồ án tốt nghiệp được sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của
các thầy trong khoa và đặc biệt là hướng dẫn chính thầy giáo PGS.TS.Trương Quốc
Thành, em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn và đầy đủ khối lượng mà bộ môn đã
giao. Tuy nhiên, do thời gian, trình độ có hạn chắc chắn không thể tránh khỏi sai sót,
em rất mong sự chỉ bảo của các thầy cô và các bạn để kiến thức khoa học kỹ thuật của
em ngày càng hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày 30 tháng 12 năm 2012.
Sinh viên.
Dương Công Sáng.

4
CHƯƠNG 1: CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ THIẾT
BỊ KHOAN CỌC NHỒI MỞ RỘNG ĐÁY.
1.1. TỔNG QUAN VỀ THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI.
1.1.1. Khái niệm về thi công cọc khoan nhồi.
1.1.1.1. Khái niệm cọc khoan nhồi.
Cọc khoan nhồi là loại cọc tiết diện tròn, được thi công tại chỗ bằng cách khoan
tạo lỗ trong đất sau đó lấp đầy bằng bê tông cốt thép.Việc tạo lỗ được thực hiện bằng
phương pháp khoan, đóng ống hay các phương pháp đào khác. Cọc khoan nhồi có
đường kính bằng và nhỏ hơn 600mm được gọi là cọc khoan nhồi đường kính nhỏ, cọc
có đường kính lớn hơn 600mm được gọi là cọc khoan nhồi đường kính lớn.
a. Ưu, nhược điểm của cọc khoan nhồi:
• Ưu điểm:
− Rút bớt được công đoạn đúc sẵn cọc;
− Có khả năng thay đổi kích thước hình học và mở rộng chân cọc;
− Có thể sử dụng trong mọi loại địa tầng khác nhau;
− Có thể đặt chân cọc tại bất kỳ độ sâu nào;
− Tận dụng hết khả năng chịu lực theo vật liệu;
− Không gây tiếng ồn và chấn động mạnh;
− Cho phép trực quan kiểm tra các lớp địa tầng bằng mẫu thí nghiệm đất lấy
lên từ hố đào.
• Nhược điểm:
− Khó kiểm soát chất lượng;
− Khó có thể kéo dài chân cọc lên phía trên;
− Rất dễ xảy ra các khuyết tật;
− Phụ thuộc nhiều vào thời tiết;
− Hiện trường thi công lầy lội;
5
− Đối với đất cát thì khó mở rộng chân cọc;
b. Phân loại

Dựa theo phương thức truyền tải cọc xuống nền có thể phân loại cọc khoan nhồi
thành các loại sau:
− Cọc tựa;
− Cọc ma sát;
− Cọc kết hợp.
• Cọc tựa:
Là loại cọc mà đầu cọc được tựa lên phần đất cứng chịu lực. Tải trọng truyền từ
đầu cọc xuống nền. Trong trường hợp này người ta không tính đến ma sát giữa thân
cọc với đất. Cọc tựa được chia làm 2 loại:
− Cọc tựa hình trụ còn gọi là cọc thẳng;
− Cọc mở rộng đáy: loại cọc này ngày càng phát triển và được ứng dụng rộng
rãi vì nó có những ưu điểm lớn về khả năng chịu lực và kinh tế.
• Cọc ma sát:
Là loại cọc mà được thiết kế chịu tải trọng nhờ ma sát giữa thân cọc với đất,
không tính đến lực cản đầu cọc.
• Cọc kết hợp:
Là loại cọc vừa chịu tải đầu cọc, vừa chịu lực ma sát, cọc này có kết cấu giống
như hai loại trên nhưng tải trọng công trình truyền qua cả đầu cọc và ma sát thành bên.
á
p lực
đầu cọc
á
p lực
đầu cọc
a. Cọc tựa
b. Cọc mở rộng đáy với góc mở 30

b1. Đáy mở rộng
dạng chuông
b2. Đáy mở rộng

dạng vòm
Tầng đất
yếu
Tầng đất
yếu
Tầng đất
cứng
Tầng đất
cứng
6
Tầng đất yếu
Đất trung bình
Đá mếm/cứng
Tầng đất yếu
Đất trung bình
Đá mềm/cứng
Vách hố
thô và ráp
Vách hố
thô và ráp
Không có áp lực
đầu cọc (giả thiết)
Ma sát bên Ma sát bên
á
p lực đầu cọc
c. Cọc ma sát
d. Cọc kết hợp
7
1.1.1.2. Trình tự thi công cọc khoan nhồi.
Trình tự thi công cọc khoan nhồi gồm 5 công đoạn chính:

− Công tác chuẩn bị;
− Khoan tạo lỗ trong nền;
− Chế tạo và gia công lồng thép;
− Đổ bê tông đúc cọc;
− Hoàn thiện.
1.1.2. Các phương pháp thi công cọc khoan nhồi.
Có nhiều cách phân loại phương pháp thi công cọc khoan nhồi, có thể phân loại
theo những cách sau:
1.1.2.1. Theo nguyên lý thi công:
− Phương pháp thi công dùng dung dịch giữ thành hố đào;
− Phương pháp thi công dùng ống vách giữ toàn bộ thành hố đào.
a Phương pháp thi công dùng dung dịch giữ thành hố đào.
Phương pháp của công nghệ này là dùng thiết bị tạo lỗ lấy đất lên khỏi lỗ. Đồng
thời bơm vào lỗ một loại dung dịch có khả năng tạo màng giữ thành vách hố đào và có
trọng lượng riêng lớn hơn nước ngầm trong đất một chút để cân bằng áp lực khi lấy đất
lên. Tiếp theo làm sạch cặn lắng (bùn lắng và đất đá rời) rơi dưới đáy lỗ, đảm bảo sự
tiếp xúc trực tiếp của mũi cọc bê tông sau này vào vùng đất nền chịu lực tốt, tăng sức
kháng mũi cọc. Sau đó tiến hành đổ bê tông hay bê tông cốt thép bằng phương pháp đổ
bê tông dưới nước, nghĩa là đổ bê tông liên tục từ dưới đáy lỗ lên, không cho bê tông
mới đổ tiếp xúc trực tiếp với dung dịch giữ thành hố (ống đổ bê tông luôn nằm trong
lòng khối bê tông vừa đổ, để bê tông vừa đổ không trực tiếp tiếp xúc với dung dịch), bê
tông đùn dần lên chiếm chỗ của dung dịch giữ thành, đẩy dung dịch này trào ra ngoài
miệng lỗ. Sau cùng, khi bê tông cọc đã ninh kết, đóng rắn và đạt một cường độ nhất
định, tiến hành đào hở phần đỉnh cọc và phá hủy phần đỉnh cọc này, thông thường là
8
phần bê tông chất lượng kém do lẫn với dung dịch giữ thành khi bắt đầu đổ bê tông
được đẩy dần lên đỉnh cọc trong quá trình đổ bê tông.
c. Phương pháp thi công dùng ống vách giữ toàn bộ thành hố đào.
Phương pháp này chỉ khác phương pháp thi công dùng dung dịch ở chỗ: tạo lỗ
đến đâu thì phải hạ đồng thời hệ thống ống vách (bằng bê tông hay bằng thép), bao

quanh thành hố đào đến độ sâu đó. Sau khi khoan hay đào xong hố đào, thì toàn bộ độ
sâu hố đào được bao bởi ống vách (hay casing) tạo thành lớp vỏ khuôn đúc bê tông
vững chắc để đúc cọc nhồi. Trong hố khoan (đào) cọc nhồi, khi lấy đất lên, có thể là có
nước ngầm chiếm chỗ, mà hoàn toàn không cần có bentonite.
1.1.2.2. Theo phương pháp tạo lỗ khoan.
− Tạo lỗ cọc bằng thiết bị khoan guồng xoắn hoặc hệ guồng xoắn (tạo cọc
khoan nhồi, tường vây);
− Tạo lỗ cọc bằng thiết bị khoan thùng đào (tạo cọc khoan nhồi);
− Tạo lỗ cọc bằng thiết bị đào gầu tròn;
− Tạo lỗ bằng thiết bị đào gầu dẹt cơ cấu thủy lực (tạo cọc barrette, tường
vây);
− Tạo lỗ bằng máy khoan cọc nhồi kiểu bơm phản tuần hoàn;
− Tạo lỗ bằng phương pháp xói nước bơm phản tuần hoàn.
Ở Việt Nam hiện nay chủ yếu sử dụng 3 phương pháp khoan cọc nhồi với các loại
thiết bị và quy trình như sau:
− Phương pháp khoan thổi rửa (còn gọi là phương pháp khoan phản tuần
hoàn);
− Phương pháp khoan dùng ống vách;
− Phương pháp khoan gầu trong dung dịch bentonite.
1.1.3. Công nghệ thi công cọc khoan nhồi mở rộng đáy.
1.1.3.1. Đặc điểm cọc khoan nhồi mở rộng đáy.
9
Cọc có hình trụ khoan bình thường nhưng khi gần đến đáy thì dùng gầu đặc biệt
để mở rộng đáy hố khoan, cũng có thể sử dụng một lượng nhỏ thuốc nổ để mở rộng
đáy. Người ta cũng có thể mở rộng nhiều đợt bằng khoan hoặc thuốc nổ trên suốt chiều
dài thân cọc.
Hiện nay cọc khoan nhồi mở rộng đáy có thể có đường kính tới 6m, xuống chiều
sâu 80m với khả năng mở rộng đáy với đường kính tới 10m. Sức chịu tải của các cọc
này có thể lên tới từ 3000 tấn đến 4000 tấn so với cọc thẳng và từ 1000 tấn đến 2000
tấn.

1.1.3.2. Ưu điểm và lĩnh vực sử dụng.
a Ưu điểm.
− Cùng điều kiện đất nền, cọc mở rộng đáy có sức chịu tải lớn hơn khoảng 2
lần so với cọc thẳng cùng đường kính.
− So với cọc thẳng cùng tải trọng thì cọc mở rộng đáy giảm được khoảng 50%
khối lượng bên tong cần đổ và khoảng 50% số lượng đất cần khoan đào vận
chuyển.
− Rút ngắn được thời gian thi công và giảm giá thành xây dựng.
− Tăng khả năng chống nhổ của cọc.
d. Phạm vi áp dụng cọc khoan nhồi mở rộng đáy.
Trong thực tế người ta ít khi tạo đáy mở rộng đối với những cọc có đường kính
bé hơn 760mm. Cọc khoan nhồi mở rộng đát thường áp dụng cho loại đất đồng nhất
với sức chịu tải tính toán từ 100 đến 500 tấn, hoặc cho đất cứng với sức chịu tải tính
toán từ 500 đến 400 tấn. Một cọc khoan nhồi trong đất đồng nhất có được năng lực
chịu tải nhờ tổ hợp sức tăng thành phần sức chịu tải đáy cọc.
Kỹ thuật mở rộng đáy cọc khoan nhồi trong quá trình tạo lỗ thường được áp dụng
cho các loại đất có khả năng tự ổn định không cần chống giữ, tốt nhất là trong đất sét
dẻo đến cứng.
Nhìn chung không thể tạo được phần mở rộng đáy trong đất thoát nước dạng hạt
10
nằm dưới mực nước ngầm. Ngoài ra cũng nên tránh lựa chọn làm cọc mở rộng đáy
trong đất kém ổn định hay ngập nước, luôn luôn có nguy cơ sập lở phần đáy mở rộng
trong quá trình tạo lỗ cũng như đổ bê tông.
Những điều kiện có thể không thích hợp với cọc mở rộng đáy:
− Lớp địa chất quá mềm yếu;
− Đất pha cát, lẫn sỏi rời rạc;
− Cuội sỏi có đường kính Φ 10÷15 hoặc lớn hơn;
− Lớp chịu tải nằm nghiêng 30
0
hoặc dốc hơn;

− Chịu áp lực bên dưới mực nước ngầm;
− Dưới dòng nước chảy ngầm (hơn 3m/ph);
− Lớp mang tải quá cứng.
1.1.3.3. Các phương pháp mở rộng đáy cọc.
a Nổ mìn mở rộng đáy.
Sau khi khoan tới độ sâu thiết kế, tiến hành hạ ống chống vào trong đất, làm sạch
đất trong ống, rồi đặt một khối lượng nhỏ thuốc nổ vào đáy lỗ. Cho khối thuốc nổ tạo
phần mở rộng cho đáy cọc, làm sạch hố và tiến hành đổ bê tông.
e. Khoan mở rộng đáy.
Có 2 phương pháp khoan mở rộng đáy đang được ứng dụng chủ yếu hiện nay là
phương pháp khoan tuần hoàn ngược và phương pháp khoan gầu.
• Mở rộng đáy hố bằng phương pháp khoan tuần hoàn ngược.
Đây là phương pháp khoan được sử dụng sớm nhất vào đến nay vẫn còn sử dụng
rộng rãi trong việc khoan mở rộng đáy cọc. Công đoạn khoan mở rộng đáy hố khoan
cọc nhồi được tiến hành khi đã khoan hoàn tất cọc nhồi theo đường kính quy định.
− Hệ thống bơm hút: đất cắt ra được bơm lên cùng với nước thùng chứa, ở
thùng chứa, đất sẽ được lắng xuống đáy, còn nước sẽ được bơm trở lại hố
khoan.
− Hệ thống bơm khí nén: được ứng dụng trong trường hợp hố khoan quá sâu,
11
nếu sử dụng bơm hút sẽ gặp khó khăn khi vận chuyển đất lên, người ta dùng
hệ thống khí nén. Khí nén được cung cấp qua ống dẫn khí chạy song song
với ống hút. Khí nén được bơm vào ống hút qua vòi bơm đặt phía đáy ống
khoan. Như vậy, trọng lượng riêng của hỗn hợp khí và nước trong ống giảm
và nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước bên ngoài ống khoan. Nói cách khác
là ta đã tạo ra sư chênh lệch áp suất giữa trong và ngoài ống hút. Và như
vậy, hỗn hợp đất và nước ở trong ống bị đẩy lên. Hỗn hợp này được đưa vào
bể chứa, ở đây, đất sẽ lắng lại trong thùng chứa còn nước sẽ được bơm trở
lại hố khoan. Hiện nay đã có rất nhiều loại thiết bị khoan được trang bị bơm
chìm đặt ở dưới đáy cùng với việc ứng dụng các lưỡi cắt cải tiến, đất cắt ra

được đẩy lên trên thùng chứa.
− Thi công mở rông đáy cọc khoan nhồi bằng phương pháp khoan tuần hoàn
ngược đã được ứng dụng rất sớm và phổ biến vì nó có những ưu điểm nổi
bật sau:
Hiệu suất làm việc cao, đất được đẩy lên cùng với nước nên hiệu suất khoan cao và
giảm được thời gian thi công;
Không gây ồn, rung động ảnh hưởng đến môi trường xung quanh;
Không cần ống chống do sử dụng ống định hướng và bùn khoan;
Có thể khoan những hố khoan có đường kính lớn, qua tầng đất cứng khi sử dụng những
lưỡi khoan đặc biệt;
Có thể khoan móng cạnh các công trình khác, do áp suất thủy tĩnh không đổi lên thành
hố khoan nên không ảnh hưởng đến mực nước ngầm và giữ ổn định cho vùng đất ngay
bên cạnh;
Có thể áp dụng cho nhiều loại đất, nhiều loại công trình lớn nhỏ khác nhau vì thiết bị
khoan được dễ dành tháo lắp vào máy cơ sở.
− Những hạn chế của phương pháp này:
Đòi hỏi công trường có diện tích lớn, cần phải bố trí thùng lắng đất, hệ thống bơm và
12
hệ thống tuần hoàn cho nước quay trở lại hố khoan;
Giá thành cọc khoan nhồi bằng phương pháp khoan tuần hoàn ngược đắt hơn giá thành
cọc khoan nhồi bằng phương pháp khoan gầu;
Đất đào khó có thể tái sử dụng vào những nơi khác.
• Mở rộng đáy hố bằng phương pháp khoan gầu (Nội dung chính của đồ án).
Đây là phương pháp mở rộng đáy hố bằng gầu khoan. Trong phương pháp này,
đất được cắt ra rơi vào bên trong gầu gọi là thùng chứa. Sau khi đầy thùng chứa, các
cánh cắt của gàu đóng lại, gầu được nâng lên và xả đất.
Quy trình công nghệ thi công cọc khoan nhồi mở rộng đáy dùng phương pháp
khoan gầu:
Hình 1.2: Quy trình công nghệ thi công cọc khoan nhồi mở rộng đáy dung
phương pháp khoan gầu.

13
1.2. CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ THIẾT BỊ KHOAN CỌC NHỒI MỞ
RỘNG ĐÁY.
1.2.1. Cấu tạo chung và NLLV của máy khoan cọc nhồi có lắp gầu mở rộng
đáy.
1.2.1.1. Cấu tạo chung máy khoan cọc nhồi mở rộng đáy.
Hình 1.3: Cấu tạo máy khoan cọc nhồi mở rộng đáy.
1. Máy cơ sở;
2. Cáp nâng hạ cần;
3. Cần dàn;
4. Cần Kelly;
5. Đầu khoan;
6. Cụm kết nối trung tâm;
7. Tang cuốn tuyo thủy lực;
8. Bàn quay;
9. Gầu mở rộng đáy;
10. Xy lanh nâng hạ giá đỡ đầu
khoan;
11. Tang cuốn sensor;
12. Giá đỡ đầu khoan.
14
Hình 1.4: Cụm kết nối trung tâm và tang cuốn tuyo.
a Gầu mở rộng đáy.
Cơ cấu điều chỉnh góc mở của cánh khoan được điều khiển bằng xi lanh thủy lực
thông qua hệ thống điều khiển điện tử với sensor giám sát góc mở của cánh khoan.
Dạng này có kết cấu phức tạp do phải bố trí xi lanh thủy lực và snsor trong gầu khoan.
Tuy nhiên nó có những ưu điểm nổi bật sau:
− Lực mở cánh khoan lớn nhờ xi lanh thủy lực;
− Điều chỉnh góc mở của cánh khoan dễ dàng;
− Giám sát và hiển thị liên tục góc mở cánh khoan;

− Chất lượng lỗ khoan mở đáy ổn định ở các địa chất khác nhau;
− Đảm bảo chất lượng lỗ khoan đúng yêu cầu thiết kế khi kết thúc công việc
khoan mở rộng đáy.
• Cấu tạo chung:
15
Hình 1.5: Sơ đồ cấu tạo gầu mở rộng đáy.
1.Vòng định vị;
2. Xilanh chính;
3. Lưỡi cắt;
4. Thanh chặn trong;
5. Xilanh đẩy ngang;
6. Cữ chặn dưới;
7. Thanh truyền;
8. Khớp nối;
9. Chốt bản lề;
10. Lưỡi cắt dưới;
11. Vòng trượt;
12. Chốt mở đáy;
13. Thùng chứa đất;
14. Bản cánh dưới;
15. Đáy gầu;
16. Chốt quay;
17. Dao cắt đáy.
• Nhiệm vụ:
− Cắt lớp đất phía đáy hố khoan tạo ra khoảng mở rộng phía dưới đáy cọc
nhồi.
− Lấy phần đất đào mở rộng đáy và bùn lắng ở đáy hố khoan.
• Yêu cầu:
− Đảm bảo góc mở đáy và đường kính chính xác theo yêu cầu thiết kế.
− Kết cấu vững chắc.

• Sơ đồ thủy lực dẫn động gầu mở rộng đáy:
− Động cơ điện truyền mômen cho bơm thủy lực làm dầu được hút lên từ
16
thùng dầu, van phân phối 4/3 có tác dụng làm cho gầu lên, xuống hoặc làm
cho cánh gầu đóng lại, mở ra. Đồng thời với chuyển động lên xuống của gầu
là chuyển động quay quanh trục của tang cuốn tuyo thủy lực. Nhờ có bộ
chuyển đổi dầu từ phần tĩnh sang phần động mà dầu được dẫn đến các bộ
phận công tác như xilanh đóng mở cánh gầu, gầu.
− Các van tràn và van một chiều có tác dụng như van an toàn, đảm bảo cho
quá trình làm việc của thiết bị.
− Đường dầu hồi về thùng được qua bộ lọc dầu để lọc bẩn cho dầu, đáp ứng
cho quá trình tái sử dụng.
Hai sơ đồ thủy lực được sử dụng đều là sơ đồ mạch hở.
3
3
9
1
0
2
A B
P
T
10
5
13
12
9
1
0
2

A B
P
T
10
6
M
5
4
3
2
11
3
3
9
14
15
15
8
7
9
1
0
2
A B
P
T
10
6
M
5

4
3
2
1
11
Hình 1.6: Sơ đồ thủy lực dẫn động gầu và cánh gầu.
1. Thùng dầu, 2. Lọc dầu, 3. Van tràn, 4. Động cơ điện, 5. Khớp nối, 6. Van tiết
lưu, 7. Xilanh công tác, 8. Pittong, 9. Van một chiều, 10. Van phân phối 4/3, 11. Bơm
17
thủy lực quay một chiều, 12. Tang cuốn tuyo thủy lực, 13. Động cơ thủy lực quay hai
chiều, 14. Xilanh-Pittong mở cánh gầu, 15. Bộ chung chuyển dầu trung tâm.
f. Cụm kết nối trung tâm.
• Cấu tạo chung.
Hình 1.7: Cấu tạo cụm kết nối trung tâm.
1. Phần quay;
2. Phần cố định;
3. Đường dầu vào;
4. Nắp liên kết;
5. Phần liên kết trung
gian với phần quay của
đầu khoan;
6. Chốt liên kết với
cụm đỡ đầu khoan;
7. Khung treo;
8. Đường dầu hồi;
9. Đường dẫn dầu từ
tang cuốn tuyo.
• Nhiệm vụ.
18
Truyền dầu thủy lực từ phần quay sang phần không quay để thực hiện công tác

đóng mở cánh gầu và quay tang cuốn tuyo.
• Yêu cầu.
− Đảm bảo độ kín khít, dầu không bị rò rỉ, không bị sụt áp.
− Chịu được áp lực của dầu thực hiện các công tác.
− Đảm bảo độ đồng tâm so với đầu khoan.
− Không gây lực cản quay lớn làm giảm hiệu suất của đầu khoan.
g. Tang cuốn tuyo thủy lực.
• Cấu tạo chung.
1. Động cơ thủy lực;
2. Chân đỡ trái;
3. Trục tang;
4. Vành tang;
5. Ống tuyo thủy lực;
6. Chân đỡ phải;
7. Đầu dẫn dầu thủy lực vào ống tuyo;
8. Khung thép đỡ cụm tang.
2
4
3
5
6
7
8
3
1
3
Hình 1.8: Sơ đồ cấu tạo tang cuốn thủy lực tuyo.
• Nhiệm vụ.
19
− Tang cuốn Tuyo thủy lực có 2 chuyển động quay, một là quay quanh cần

Kelly cùng với chuyển động quay của gầu khoan mở rộng đáy để cho dây
dẫn thủy lực không bị xoắn, chuyển động quay thứ 2 là chuyển động quay
quanh trục của nó để cuốn và nhả dây tuyo thủy lực cho phù hợp với
chuyển động lên, xuống của gầu.
− Dẫn dòng dầu thủy lực xuống gầu mở rộng đáy để đóng mở cánh gầu. Khi
gầu đi xuống, động cơ thủy lực 1 quay tang cuốn thả ống tuyo đi xuống
cùng gầu. Dòng thủy lực qua đầu 7 vào ống tuyo và dẫn xuống gầu thực
hiện việc đóng mở gầu. Khi gầu đi lên, động cơ thủy lực 1 lại quay tang
cuốn ống tuyo lại.
• Yêu cầu.
− Khi cuốn ống tuyo lên phải đảm bảo độ căng nhất định, không để quá trùng.
− Ống tuyo phải chịu được áp lực dầu và lực căng khi máy làm việc.
− Cơ cấu tang phải đảm bảo độ vững chắc.
1.2.1.2. Nguyên lý làm việc máy khoan cọc nhồi mở rộng đáy.
Thiết bị công tác được dẫn động quay bằng trục khoan thông qua cần Kelly.Dùng
cáp nâng hạ cần Kelly điều khiển cho gầu đi xuống đáy hố khoan. Cụm dẫn động quay
cần Kelly, gầu sẽ được quay.Thông qua cụm chung chuyển trung tâm và tang cuốn
tuyo thì dòng dầu thủy lực được đưa xuống gầu, đẩy xilanh mở cánh gầu. Quá trình mở
cánh gầu từ từ, cánh gầu sẽ cắt đất và tích vào thùng. Khi gầu đầy đất thì điều khiển
đóng cánh gầu lại và cáp nâng hạ cần 3 kéo gầu cùng cần Kelly lên, sau đó mở đáy gầu
bằng tay thông qua nẫy chốt mở để xả đất. Muốn đóng gầu thì hạ gầu tỳ xuống mặt đất.
1.2.2. Cấu tạo, nguyên lý làm việc và các thông số kĩ thuật gầu mở rộng đáy
của hãng Nippon Sharyo.
Gầu mở rộng đáy được mở ra và đóng lại dựa vào 2 xilanh thủy lực, dầu thủy lực
từ máy cơ sở được đưa lên phần tĩnh của máy cơ sở, từ đây dầu được chuyển qua phần
20
động( phần quay) ở cụm trung tâm, tại cụm trung tâm dầu được chia thành 2 nhánh vào
2 tuyo thủy lực (cuốn vào 2 tang cuốn) nhờ cơ cấu phân phối dầu.
Kết cấu gầu khoan mở rộng đáy:
Hình 1.9: Kết cấu gầu khoan mở rộng đáy.

Nguyên lý hoạt động gầu khoan mở rộng đáy:
1.Cánh gầu, 2. Răng gầu, 3. Chốt liên kết thanh đẩy với cánh gầu, 4. Thanh đẩy mở
cánh gầu, 5.Khung dẫn hướng, 6.Xy lanh đóng mở cánh gầu, 7. Vòng định vị, 8.
Bàn đẩy, 9. Chốt liên kết thanh đẩy với bàn đẩy, 10. Đáy gầu, 11. Bản lề trụ liên
kết cánh gầu, 12. Chốt liên kết xy lanh với gầu, 13. Chốt mở đáy.
21
Hình 1.10: Sơ đồ nguyên lý hoạt
động gầu khoan mở rộng đáy.
1. Cánh gầu,
2. Thanh đẩy,
3. Bản lề cánh gầu,
4. Xy lanh mở cánh gầu,
5. Khung dẫn hướng,
6. Bàn đẩy.
− Thông qua hệ thống điều khiển, khi dầu thủy lực đẩy cần xilanh thủy lực 4
duỗi ra, bệ đẩy 6 di chuyển xuống, kết quả là cánh khoan 1 mở ra nhờ tay
đòn 2. Ta có thể điều chỉnh đường kính mở đáy( tức là điều chỉnh góc mở
tối đa của cánh khoan) nhờ hạn chế hành trình. Sensor hành trình đo hành
trình của xilanh và gửi tín hiệu về hệ thống điều khiển, qua đó ta biết được
góc mở α của cánh gầu.
− Khi co cần xilanh lại thì cánh gầu sẽ đóng lại.
22
Thông số gầu mở rộng đáy hãng Nippon Sharyo:
Hình 1.11: Kích thước cơ bản của gầu khoan mở rộng đáy.
BK1
0
BK10-2 BK11 BK1
2
BK12-2 BK13
Đường kính gầu D1 (mm) 900 900 980 1080 1080 1180

Đường kính đáy gầu mở rộng
tối đa D2 (mm)
1600 1700 1900 1950 2100 2400
Đường kính thân cọc khoan
nhồi D3 (mm)
970 ∼ 1270
1070
∼1370
1170 ∼ 1470
1270
∼167
0
Chiều cao gầu H1 (mm) 2770 3040 3260 3180 3500 4220
Chiều cao tổng cánh gầu H2
(mm)
2950 2320 2450 2380 2750 3180
Chiều cao của bộ ổn định H3
(mm)
620 620 620 620 620 620
Chiều cao vai đáy cọc mở rộng 520 520 520 520 520 520
Bảng1.1: Thông số một số gầu khoan của hãng NIPPON SHARYO.
23
H4 (mm)
Góc mở tối đaθ (độ)
11,7 11,7 11,7 11,7 11,7 11,7
Chiều cao đầu chống H5 (mm) 150 170 190 180 200 220
Chiều cao cánh gầu H6 (mm) 2050 2190 2430 2380 2680 3160
Trọng lượng gầu (kg) 2600 2500 2980 3400 3400 3940
BK15 BK15-2 BK17 BK20 BK23
Đường kính gầu D1 (mm) 1380 1380 1570 1870 2170

Đường kính đáy gầu mở rộng tối đa
D2 (mm)
2600 2700 3100 3600 4100
Đường kính thân cọc khoan nhồi D3
(mm)
1470 ∼ 1970
1600
∼2260
1960
∼2560
2260
∼2960
Chiều cao gầu H1 (mm) 3880 3880 4860 5400 5940
Chiều cao tổng cánh gầu H2 (mm) 3180 3180 3900 4400 4900
Chiều cao của bộ ổn định H3 (mm) 700 700 700 700 700
Chiều cao vai đáy cọc mở rộng H4
(mm)
520 520 500 500 500
Góc mở tối đa θ (độ)
11,7 11,7 11,7 11,7 11,7
Chiều cao đầu chống H5 (mm) 220 220 260 300 350
Chiều cao cánh gầu H6 (mm) 3180 3400 3880 4370 4850
Trọng lượng gầu (kg) 4870 5080 8400 10300 12700
24
1.2.3. Giới thiệu về các loại máy khoan cọc nhồi hiện nay.
• Các công trường thi công khoan cọc nhồi trong thành phố Hà Nội hiện nay đa
số sử dụng các loại máy khoan cọc nhồi dạng cần giàn của các hãng Hitachi,
Nippon, Nissha như : KH125, KH125-3, KH180, KH180-3, Nippon DH500,
Nissha ED500, ED5500, ED5800H. Các máy khoan cọc nhồi loại này do sử
dụng cần giàn nên chịu lực cản gió nhỏ, cơ cấu cần nhẹ nhàng, sau khi khoan

có thể chuyển thành cẩu trục để hạ lồng thép , thổi rửa và đổ bê tông. Máy rất
thích hợp với các công trường có mặt bằng thi công và không gian xung
quanh hẹp.
• Máy khoan cọc nhồi dạng cần hộp được sử dụng ít hơn, chủ yếu là của hãng
Bauer và Soilmec như: Soilmec SR80, Soilmec SR90, Bauer BC 28, BC 30,
BC 40. Máy khoan dạng này có cơ cấu cần hộp gọn gàng, di chuyển thuận
tiện nhưng ngược lại khối lượng cần lớn và chịu lực cản gió lớn (do kết cấu
cần dạng hộp nên diện tích mặt chịu gió lớn).
• Máy khoan cọc nhồi dạng cần giàn và máy khoan cọc nhồi dạng càn hộp đều
có các đặc điểm chung.
− Máy cơ sở có cơ cấu di chuyển bằng bánh xích.
− Cần Kelly sử dụng có tiết diện ngang hình tròn, cần có 4 5 đoạn lồng vào
nhau như dạng ăng ten. Chiều dài của cần khi co lại từ 16,6 19,5 m.
− Cơ cấu quay: Cơ cấu quay được dẫn động bằng 12 mô tơ thủy lực (tùy theo
công suất), thông qua hộp giảm tốc truyền mô men xoắn tới cơ cấu dẫn
động cần Kelly.
1.2.3.1. Máy khoan cọc nhồi dạng cần nghiêng.
Kiểu máy này được chia làm 2 loại, loại cần giàn và cần hộp.
a Loại cần giàn.
• Ưu điểm.
− Thuận tiện cho việc lắp đặt và tháo lắp.
25
− Cơ cấu cần đơn giản dễ dàng tháo lắp,chế tạo dễ dàng.
− Ổn định máy.
− Lực cản gió khi làm việc nhỏ.
− Cụm đầu khoan được điều chỉnh bằng xi lanh nên đạt được độ chính xác cao
về phương thẳng đứng khi khoan.
1
2
3

4
5
Hình 1.12: Máy khoan cọc nhồi loại cần giàn.