BẢN VẼ THIẾT KẾ MÁY KHOAN CỌC NHỒI KH1253

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy khoan cọc nhồi KH125-3

Chơng i
tổng quan về máy khoan gầu xoay kh125-3
Trong thi công khoan cọc nhồi ở trên thế giới cũng nh ở Việt Nam thờng
dùng một số loại máy khoan cọc nhồi sau đây nh một số máy khoan của hãng
(NIPPON SHANYO, HITACHI: do Nhật Bản sản xuất, BAUER của Đức, GPS15, GPS-20HA, QJ250-1: của Trung Quốc, một số máy của Pháp.
Công cuộc đổi mới và hiện đại hoá đất nớc đang diễn ra mạnh mẽ trong đời
sống xã hội đặc biệt là trong lĩnh vực kinh tế. Sự phát triển mạnh của kinh tế đòi hỏi
ngày càng cấp bách việc xây dựng cơ sở hạ tầng. Đó là công việc xây dựng mới và
hiện đại hoá các khu công nghiệp, các nhà máy, các khu dân c, các công trình giao
thông nh: cầu cống, đờng xá: Trong xây dựng các công trình đó thì công tác xử lý
nền móng là một công việc vô cùng quan trọng. Sự ổn định vững chắc nền móng
ảnh hởng rất lớn đến chất lợng công trình sau này. Công trình càng lớn càng hiện
đại thì chất lợng nền móng càng phải đợc đảm bảo điều đó đòi hỏi phải thi công
nền móng bằng các máy móc và thiết bị hiện đại dẫn đến chi phí cho công trình lớn
mà ở thời điểm hiện nay chúng ta khó đáp ứng đợc.
Vấn đề đặt ra là phải giảm giá thành khi thi công nền móng để góp phần hạ
giá thành toàn bộ công trình. ở nớc ta hiện nay để xử lý nền móng công trình ngời
ta có nhiều phơng án khác nhau nh dùng búa đóng cọc Diezel, dùng búa rung động,
dùng máy ép cọc bấc thấm, máy ép cọc tĩnh, dùng máy khoan cọc nhồi Tuy nhiên
tuỳ từng điều kiện kinh tế, điều kiện thi công mà mỗi phơng pháp thi công có các
mặt u, nhợc điểm khác nhau nh phơng pháp thi công bằng búa đóng cọc Diezel thì
gây ồn, gây ô nhiễm môi trờng, làm ảnh hởng tới các công trình xung quanh. Với
máy khoan cọc thì giá thành mỗi đầu cọc khá cao, với búa đóng cọc rung động thì
gây chấn động tới các công trình xung quanh, với máy ép cọc bấc thấm thì giá
thành đắt và hiệu quả xử lý nền không cao:
Thi công nền móng bằng phơng pháp cọc khoan nhồi là một tiến bộ của khoa
học kỹ thuật đã đợc áp dụng rộng rãi ở các nớc trên thế giới và trong những năm

gần đây thi công nền móng bằng phơng pháp cọc khoan nhồi đã đợc áp dụng ở Việt
Nam.
Kinh nghiệm và kết quả nghiên cứu khi thi công nền móng bằng phơng pháp
cọc khoan nhồi có thể thích hợp với nhiều vùng địa chất khác nhau có khả năng tạo
ra cọc có chiều sâu, đờng kính phù hợp với yêu cầu khi thi công đặt biệt nó có thể
tạo ra cọc có chiều sâu lớn mà vẫn cho năng suất cao mà chất lợng cọc vần đảm
SV: Lê Xuân Trờng

1

Lớp: Máy Xây Dựng A-K43


Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy khoan cọc nhồi KH125-3
bảo. Đặc biệt bằng các thiết bị khoan nh mũi khoan ruột gà, mũi khoan phá đá, mũi
khoan gầu xoay: thì khi khoan có thể xuyên qua các vùng địa chất cứng mà các
thiết bị thi công khác không đáp ứng đợc.
Phơng pháp cọc khoan nhồi còn rất thích hợp cho việc tạo móng xây chen
giữa các khu dân c mà ít làm ảnh hởng tới các công trình xung quanh (Bằng cách sử
dụng ống vách ngăn rung động và chống lở vách), tránh đợc ô nhiễm môi trờng
xung quanh. Việc chế tạo cọc ngay tại nền móng công trình tránh đợc chi phí cho
vận chuyển cọc từ nơi sản xuất cọc tới chân công trình: Vì vậy việc áp dụng kỹ
thuật tạo cọc cho nền móng công trình bằng phơng pháp cọc khoan nhồi đảm bảo
về mặt chất lợng, tính kinh tế, điều kiện môi trờng đợc đảm bảo là một yếu tố mà
đang đợc nhiều công ty, cũng nh các đơn vị thi công đặc biệt qua tâm trong việc sử
dụng các thiết bị khoan cọc nhồi.
I. Sự phát triển mạnh mẽ máy khoan cọc nhồi ở Nhật Bản.
Năm 1954 Nhật đã bắt đầu nghiên cứu chế tạo chiếc máy khoan cọc nhồi đầu
tiên. Sau đó trong thập kỷ 60 cùng với sự phát triển xây dựng đờng sắt và nhà cao

tầng nhất là sau hội nghị vận động sử dụng đại trà cọc khoan nhồi trong xây dựng
năm 1964 các loại tổ hợp máy khoan đã liên tục đợc cải tiến, đáp ứng nhu cầu xây
dựng quy mô lớn đa Nhật Bản thành nớc hàng đầu thế giới về lĩnh vực công nghệ
cọc khoan nhồi chó thể thống kê sơ bộ sự phát triển nh sau
Năm 1960 hãng Kato đã chế tạo máy 20H tơng tự Calwebd 150A.
Năm1962 hãng Mitsubishi và Benoto (Pháp) hợp tác sản xuất tổ hợp BT1
năm 1964 tiếp tục cho sản xuất xong tổ hợp máy khoan BT2.
Năm 1962 cho ra xởng máy 20HB cải tiến.
+ Cũng vào năm 1960 hãng Hitachi đã chế tạo tổ khoan kiêu gầu ngoạm U106 để tạo cọc đờng kính lớn. Trên gầu ngoạm còn lắp tạm thời bộ kích động khi
cần thiết. Trong đó loại U-106A thao tác đơn giản và cơ động rất thông dụng.
Năm 1965 Hitachi-CHLB Đức hợp tác chế tạo PS-150.
Năm 1966 Hitachi- CHLB Đức hợp tác chế tạo S -200.
Năm 1971 Hitachi- CHLB Đức hợp tác chế tạo S-600.
Năm1973 bắt đầu cải tiến bộ gá mở rộng chân cọc.
Năm 1975 Misubishi và Hitachi sản xuất tổ hợp khoan loại lớn MD440 và S
4804.
Năm 1977 dùng phổ biến máy khoan vận hành ngợc để khoan tạo lỗ cho cọc.

SV: Lê Xuân Trờng

2

Lớp: Máy Xây Dựng A-K43


Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy khoan cọc nhồi KH125-3
Đến nay Nhật Bản đã trở thành một cờng quốc về sản xuất máy khoan với
những hãng nổi tiếng hàng đầu thế giới.
- Máy khoan đất: Sumitomo, Nippon Sharyo, Hitachi, Hirabayashi,

Seiakusho.
- Máy khoan vận hành ngợc: có các hãng: Koken, Tokimec, Tone, Hitachi.
- Máy khoan dùng ống vách có các hãng: Kato, Nippon sharyo, Bauen,
Misubishi:
II. Giới thiệu máy khoan cọc nhồi của hãng HITACHI.
Hãng HITACHI của Nhật Bản chế tạo máy khoan cọc nhồi KH100D,
KH125-3, KH180-3, CD1500, CD2000:
Máy khoan cọc nhồi thuỷ lực của hãng Hitachi có cần khoan kiểu KELLYBAR là loại thiết bị có năng xuất cao nhất trong tất cả các loại khoan, đây cũng là
loại khoan phù hợp với tầng địa chất từ mền đến cứng nh granítte: trên cạn cũng
nh dới nớc, tính cơ động cao, có thể khoan lỗ : 0,8-2,0m; sâu max 65m. Mômen
xoắn từ 40-100 kNm. Lực ép thẳng đứng vào cần khoan lên đến 300-400 kN.
1
3

2

4
5

Hình 1.1. Sơ đồ bộ công tác khoan dùng gầu xoay
1.Cáp treo thanh kely.
2. Thanh kely.
3. Mâm xoay thanh kely.
4. ống vách tạm.
5. Gầu xoay đào.
SV: Lê Xuân Trờng

3

Lớp: Máy Xây Dựng A-K43

Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy khoan cọc nhồi KH125-3
Với thiết bị này, để củng cố thành vách lỗ khoan ngời ta thờng áp dụng vữa
tuần hoàn bentonit vì kinh tế và hiệu quả hơn khi sử dụng khoan bằng ống vách
thép.
Máy khoan cọc nhồi thuỷ lực KH125-3 đợc lắp trên cần cẩu, là loại đầu
khoan lắp trên cần của cần cẩu bánh xích, cần khoan theo kiểu KELLY-ROAD
dùng truyền động ma sát nên chủ yếu dùng để thi công trong nền đất yếu và trung
bình. Nếu kết hợp với mũi khoan thích hợp thì có thể dùng cho địa chất đá có cờng
độ kháng nén 200-400 Mpa, tạo lỗ khoan đờng kính từ 0,8-2,0 m với độ sâu max
65m; chủ yếu là để khoan đất do mônen xoắn nhỏ, cần khoan theo kiểu ma sát,
không lực nén ép mũi khoan.
Các máy sử dụng thiết bị hệ thống gầu ngoạm thuỷ lực hoặc gầu ngoạm cơ
khí. Gầu ngoạm cơ khí có lực cắt từ 10-20T còn gầu thuỷ lực có lực cắt lớn hơn nên
có khả năng làm việc với địa chất cứng tốt hơn nhiều. Nhợc điểm của phơng pháp
này là năng suất thấp, không thích hợp với các địa chất đá cứng, khả năng cơ động
kém. Khi gặp phải địa chất đá cứng ta phải dùng một quả truỳ đúc bằng thép nặng
từ 6-8T cho rơi tự để phá đá. Do cách thức phá đá nh vậy nên để khoan vào đá cứng
thờng cần 10-15 ngày thậm chí đến 30 ngày cho một lỗ khoan. Ngoài ra do chịu tác
dụng của lực rơi tự do nên cần cẩu thờng bị chấn động mạnh, dẫn đến các thiết bị
nh tời và cáp nhanh hỏng.

1
2
3
4

5

Hình1.2.Sơ đồ cấu tạo của thiết bị khoan dùng ống vách.
SV: Lê Xuân Trờng

4

Lớp: Máy Xây Dựng A-K43


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy khoan cọc nhồi KH125-3
1.Cáp treo gầu đào.
2. xi lanh nâng hạ.
3. Mâm xoay ống vách
4. Gầu ngoạm.
5. ống vách có răng cắt đất

III. Thông số kỹ thuật máy khoan KH125-3.
3.1. Các kích thớc cơ bản.
Chiều rộng giá
3100
Chiều rộng dải xích
760
Khoảng cách tâm hai bánh
4250
Chiều dài bánh xích
5090
Khoảng cách gầm máy đến đất
370

Chiều cao toa quay từ đất
995
Chiều cao giá chữ A khi di chuyển
3175
Chiều cao giá chữ A khi làm việc
4175
Bán kính tính từ tâm máy đến phần sau máy
3800
Khoảng cách từ tâm quay đến chốt lắp cần
900
Chiều dài máy cơ sở
6347,5
Chiều cao máy cơ sở
3005
Chiều rộng máy
4010/3350
Khoảng cách từ tâm máy đến đến tâm làm việc R
4300

SV: Lê Xuân Trờng

5

Lớp: Máy Xây Dựng A-K43


§å ¸n tèt nghiÖp

ThiÕt kÕ m¸y khoan cäc nhåi KH125-3

H×nh1.3. M¸y khoan cäc nhåi KH125-3
3.2. §Æc ®iÓm m¸y khoan KH125-3.
ChiÒu s©u khoan

m

+ §Êt mïn, ®Êt phï sa, ®Êt sÐt

65

+ §Êt chung
§êng kÝnh khoan

58
φ (mm)

+ §Êt chung

1500

+ §Êt mïn

1700

SV: Lª Xu©n Trêng

6

Líp: M¸y X©y Dùng A-K43

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy khoan cọc nhồi KH125-3

+ Dùng dao mở rộng lỗ khoan
Lực quay của gầu

2000
kN-m

+ Quay thuận

40,2

+ Quay nghịch
Lực kéo giới hạn của dây cáp kéo thùng (kN)
Tốc độ vân hành
- Tốc độ quay của gầu

49,1
126,3
v/p

+ Tốc độ cao

30

+ Tốc độ thấp
- Tốc độ làm việc của dây cáp

15
m/p

+ Tốc độ cao

70

+ Tốc độ thấp

35

+ Sử dụng đờng kính dây cáp (mm)
- Tốc độ thay đổi góc nghiêng của cần
+ Khi thả

20
m/p
60

+ Khi kéo
- Tốc độ quay toa quay (v/p)
- Tốc độ di chuyển (km/h)
Đối trọng (tấn)
Tổng khối lợng của máy (tấn)
Lực ép xuống đất (kg/cm2)
Chiều dài cần (m)
Động cơ
+ Công suất theo tỷ lệ (mã lực/ v/p)

60
4
1,8
11,6
47
0,68
22
150/2000

+ Loại động cơ Hino EM100 (diezel)
IV. Cấu tạo chung, nguyên lý hoạt động máy khoan KH125-3.
4.1. Cấu tạo chung.

SV: Lê Xuân Trờng

7

Lớp: Máy Xây Dựng A-K43


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy khoan cọc nhồi KH125-3
15

14
13
12

10

9
8

22
21
20
19

23660

16600

11

7
24

6

18
17
16

5
4

23
1500

3

2

R
1

Hình 1.4. Tổng thể máy khoan cọc nhồi KH125-3.
1:Xích di chuyển
13: Đốt đỉnh cần
2: Ca bin điều khiển
14: Cụm puly treo đầu khoan
3: Gầu khoan
15: Cụm puly đỉnh cần
4: Chốt gầu với thanh kelly
16: Đối trọng
5: Lò xo
17: Buồng động cơ điêzel
6: Mô tơ thuỷ lực
18: Chống lật cần
7: Thanh trợt
19: Cụm puly treo cần
8: Cáp treo đầu khoan
20: Đoạn cáp treo cần
9: Puly treo đầu khoan
21: Cáp phụ
10: Cụm puly điều chỉnh góc nghiêng 22: Cáp chính treo thanh kelly
11: Thanh kelly
23: Xi lanh điều chỉnh treo đàu khoan
12: Khớp quay
24: Ren vít điều chỉnh
4.2. Nguyên lý hoạt động máy khoan KH125-3.

4.2.1. Các bớc trong quá trình khoan.

SV: Lê Xuân Trờng

8

Lớp: Máy Xây Dựng A-K43


Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy khoan cọc nhồi KH125-3
Di chuyển máy khoan đến vị trí cần khoan vị trí đã đợc xác định tâm. Điều
quan trọng nhất của hoạt động khoan là lắp ráp mà theo phơng ngang. Sử dụng,
dụng cụ đo mặt phẳng nằm ngang ở trong cabin lái để lấy mặt phẳng, và điều chỉnh
bằng các thiết bị bấm giờ hoặc đĩa thép một cách chắc chắn để kết cấu trên duy trì
đợc mặt bằng ngay cả khi nó quay 3600.
Tạo góc cần nâng theo góc khoan 82,3 0 bằng cách sử dụng công tơ đo góc
hình ống đặt trong cabin lái. Sau đó đa công tơ đo góc ở phía trớc về điểm không
bằng cách điều chỉnh sự di chuyển của cáp giữ. Lúc đó kiểm tra xem thanh kelly
treo theo phơng dọc băng cách di chuyển thanh lên xuống. Nếu cần thiết sử dụng bộ
phận chuyển tiếp để xác định phơng dọc của thanh kelly.
Vị trí tâm gầu phải trùng với tâm lỗ khoan và đợc xác định bằng cách sử
dụng một vật nặng treo lơ lửng ở tâm gầu hoặc một cái cọc ở trên mặt đất.
Khi xác định xong vị trí, hạ gầu xuống nhẹ nhàng và bắt đầu khoan lớp bã.
cách kéo cần xoay gầu (phải chắc chắn rằng khoá quay đã đóng). Không sử dụng
lực đẩy (phản lực) trong khi vận tốc máy và tốc độ quay của gầu thấp. Nên chú ý
không, làm giảm tốc độ chạy của cáp treo thanh kelly trong suốt quá trình hoạt
động.
Giữa gầu quay ở tốc độ thấp để khoan chậm cho đến khi gầu đạt độ sâu đủ
lớn và chìm dới đất. Lỗ khoan trên mặt đất trở thành mốc chỉ dẫn cho lỗ khoan tiếp

theo và có ảnh hởng lớn đến độ chính xác.
Những chớng ngại vật cách mặt đất t 2-3m: (Đặc biệt là trong khu vực có các
nhà bị đổ), sẽ làm hỏng gầu khoan. Các chớng ngại vật nên sử dụng các máy
chuyên dùng: (Xẻng đào thuỷ lực) hoặc sử dụng sức ngời để đào.
Tiếp tục khoan đến độ sâu từ 3-5m và luôn chú ý đến phơng đứng của lỗ
khoan.
Lỗ khoan tối đa cho phép khoảng từ 4-5m do tính chất tự nhiên của đất quyết
định.
+ Lỗ khoan sâu tối đa nên sử dụng cần trục riêng để kéo. Nếu cố gắng khoan
bằng thanh kelly có thể làm lệch hoặc phá hỏng thanh kelly. Khi lỗ khoan đợc đào
bằng cách sử dụng thùng phụ của máy thì phải tháo gầu ra.
Tiếp tục khoan bằng cách tăng số vòng hoạt động. Lúc đó tránh quay gầu
nhiều hơn cần thiết, bời vì điều đó vô ích và chỉ làm tăng sự bào mòn của bánh
răng. Trờng hợp đất có tính chất chung thì gầu sẽ đầy đất sau 2-3 vòng quay.

SV: Lê Xuân Trờng

9

Lớp: Máy Xây Dựng A-K43


Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy khoan cọc nhồi KH125-3
Bắt đầu cho chất làm ổn định vào thành lỗ khoan: (Bentonit, etc) ở độ sâu
từ 4-10m, tuỳ theo tính chất tự nhiên của đất.
Khi khoan xong phải tiến hành làm sạch lỗ khoan
4.2.2. Chú ý đối với hoạt động của động cơ phụ.
Động cơ phụ nên sử dụng cho trờng hợp khoan đất cát hoặc sỏi.
Sử dụng động cơ phụ để khoan đất sét và đất phù sa. Chỉ làm năng lợng dự

trữ, vì sử dụng quá nhiều năng lực có thể làm tăng thêm hiện tợng uốn của thanh
kelly và làm giảm độ chính xác của lỗ khoan.
4.2.3. Chú ý khi nâng thanh kelly.
Khi nâng thanh kelly, phải dừng quay gầu, nâng thanh kelly lên một ít và
quay gầu theo hớng ngợc lại trớc khi nâng.
Thanh kelly có thể không nâng dễ dàng nếu bánh răng gầu cắm vào đất.
Trong trờng hợp này phải gỡ bánh răng ra bằng cách quay gầu theo hớng ngợc lại
trớc khi nâng.
Một lý do khác làm thanh kelly nâng khó khăn là do áp lực của đất tác dụng
lên gầu. Sau khi nâng thanh kelly một ít, trừ bỏ lực hút đó bằng cách quay thêm
vòng quay ngợc lại trớc khi nâng.
Khi thanh kelly bên ngoài đi lên trớc thanh kelly bên trong và thanh kelly
thứ hai, th ba đợc cáp kéo lên. Thì ta tiến hành kiểm tra năng lợng quay dự trữ hoàn
toàn hết cha và khung trớc đặt chính xác cha và tiến hành những điều chỉnh cần
thiết.
+ Đặc biệt chú ý đến việc thanh kelly nhô lên bất thờng do bị đẩy lên và rơi
xuống.
+ Nếu thanh kelly thứ hai đợc nâng một cách bình thờng mà không có sự
nhô lên bất thờng thì vật nặng đợc tăng lên và sự chấn động đợc truyền đến cần trục
và bộ phận chính khi thanh kelly thứ hai bắt đầu đi lên: (Độ sâu 24m).
Tốc độ nâng nên đợc hạ thấp nếu đất có thể phân rã.
Tránh nâng khi gầu đang quay và tránh nâng bắt buộc khi thanh kelly bị giữa
lại.
4.2.4. Những chú ý khi hạ thanh kelly.
Khi độ sâu khoan đạt đến 10m, thanh kelly ngoài sẽ đợc thiết bị điều khiển
thanh kelly trợ giúp. Khi hạ thanh kelly trong điều kiện này, thì đóng phanh trớc khi
nó chạm vào thiết bị điều khiển thanh kelly và chạm đất nhẹ nhàng. Đặc biệt là khi
SV: Lê Xuân Trờng

10

Lớp: Máy Xây Dựng A-K43


Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy khoan cọc nhồi KH125-3
hạ tự do thanh kelly phải đảm bảo đóng phanh và không bao giờ đợc đóng bất ngờ,
vì nh vậy có thể làm hỏng thiết bị giảm sóc, thiết bị điều khiển thanh kelly và xi
lanh đẩy.
Khi khoan đến độ sâu 24m, thanh kelly thứ hai đợc dựa vào cuối thanh kelly
ngoài. Nó đợc hạ xuống từ từ trong khi theo dõi tốc độ hạ một cách cẩn thận và
không bao giờ bất ngờ hạ ở tốc độ cao một cú sốc làm phá huỷ thiết bị giảm sóc và
bộ phận điều khiển thanh kelly, xi lanh đẩy và các điểm đỡ ở phía dới thanh kelly
ngoài và mút trên của thanh kelly thứ hai. Đặc biệt sự phá hỏng mút dới của thanh
kelly ngoài và mút trên của thanh kelly thứ hai có thể làm cho thanh kelly không
nâng đợc.
+ Điểm phụ của thanh kelly thứ hai nên đợc điều chỉnh bởi cáp treo thanh
kelly và kiểm tra (theo dõi) bằng cách sử dụng gơng đặt ở phía dới của cần trục dới.
Khi gầu đã đi đến đáy lỗ khoan, chú ý không đợc làm cáp kelly chạy chậm
lại quá nhiều. Cáp kelly chạy chậm lại sẽ gây sự vớng mắc và làm cáp chóng mòn
hơn. Quá trình khoan nên bắt đầu sau khi cáp treo thanh kelly chạy chậm lại.
Khi gầu chạm đến đáy lỗ khoan, tiến hành khoan ngay chứ không lên để lâu.
+ Để máy dừng lâu có thể làm cho nó không khoan đợc do áp lực của đất.
Trong khi hạ thanh kelly, chỉ có thanh kelly thứ hai và thanh kelly phía trong
có thể hạ xuống, bởi vì thanh kellly ngoài thể hoàn toàn hạ xuống và bị mắc kẹt.
Điều này do việc đạt góc cần trục và phần khung trớc sai và rất nguy hiểm cần phải
điều chỉnh cho đúng trớc khi hạ thanh kelly.
4.2.5. Các bớc tiến hành hoạt động theo tính chất tự nhiên của đất.
4.2.5.a. Khoan tầng sét và tầng phù sa.
Khi đất khoan tạo thành các khối nh trong quá trình khoan các tầng sét và

phù sa, thì quá trình khoan sẽ hiệu quả hơn nếu tháo rời các tấm (bản kim loại) khỏi
gầu khoan.
Quá trình nâng nên đợc điều chỉnh riêng, bởi vì loại đất này thờng tạo ra quá
nhiều lực đẩy và sự kháng quay cao bất thờng.
Khi một hiên tợng chân không xẩy ra, thì quay gầu theo chiều ngợc lại trong
giây lát rồi mới nâng.
Nếu hiệu quả khoan giảm đáng kể do tầng đất sét bị lún thì có một biên pháp
đợc đề nghị là nên khoan theo hai giai đoạn bằng cách sử dụng gầu có đờng kính bé
hơn.
SV: Lê Xuân Trờng

11

Lớp: Máy Xây Dựng A-K43


Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy khoan cọc nhồi KH125-3
Vì đất phù sa và đất sét thờng tạo ra phản lực gầu lớn nên tránh sử dụng
động cơ phụ để ngăn việc tăng năng lợng dự trữ của đất.
Nếu ngợc lại các bánh răng không đẩy đất đợc và làm cho gầu ngừng làm
việc và động cơ phụ phải đẩy thì phải hạ thấp tốc độ quay của gầu bằng cách hạ
thấp tốc độ cần điều chỉnh để dễ dàng đẩy gầu vào đất.
4.2.5.b. Khoan tầng đá sỏi.
Kiểm tra đầy đủ chức năng của các bản tấm kim loại trên gầu.
+ Đá hay đất làm ngẹt nên đợc loại bỏ để duy trì những chúc năng tốt và
ngăn không cho sỏi đá khoan rơi xuống.
Tầng sỏi nên đợc khoan để đào nó lên bằng cách dùng bánh răng gầu móc có
sử dụng động cơ đẩy phụ.
Gầu nên quay với tốc độ thấp vặn cần quay gầu ở nấc một hoặc sử dụng cần

điều chỉnh tốc độ thấp tối đa. Tốc độ quay cao sẽ dẫn đến bánh răng gầu không
cắm vào đất đợc và gầu không làm việc, chỉ làm mòn nhanh bánh răng.
Khi bánh răng hỏng hoặc mòn, cần đợc thay vì nếu không sẽ làm giảm khả
năng hoạt động của nó.
Nếu gầu ngừng quay do bánh răng đang cắm vào đất, thì phải dừng ngay
bằng cách cho gầu quay theo chiều ngợc lại. Nâng gầu nhẹ nhàng và cho nó quay
vào không trung, kiểm tra xem việc quay có bình thờng không rồi lại tiếp tục
khoan. Nếu cứ tiếp tục đẩy gầu cỡng bứcthì sẽ không khoanvà nâng đợc.
4.2.5.c. Khoan đất yếu.
Luôn duy trì mực nớc cao trong lỗ khoan.
+ Tạo lỗ khoan ở độ sâu cao nhất là lỗ 2m tính từ mặt đất, phù hợp với tính
chất của đất và giữ áp lực nớc ổn định .
Theo dõi diễn biến của chất cố kết (bentonit).
Gầu nên nâng ở tốc độ thấp, vì tốc độ nâng cao sẽ làm đất sụt lở nhanh.
4.2.6. Hoạt động bổ trợ.
Hoặt động bổ trợ là phơng tiện nâng và lắp ráp các dụng cụ (thiết bị) làm
việc cần thiết để hoàn thành việc đào đất bằng máy khoan đất (lồng thép, ống)
bằng cách sử dụng móc nâng phụ.
Khi tiến hành các hoạt động phụ bằng cách kéo khung trớc về phía cần cẩu
thì phải đảm bảo tháo gầu ra và đặt góc cần cẩu trong khoảng từ 30-82,30.
SV: Lê Xuân Trờng

12

Lớp: Máy Xây Dựng A-K43


Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy khoan cọc nhồi KH125-3
+ Hạ cần cẩu xuống quá nhiều sẽ làm cong cần và làm hỏng dây cáp. Bẳng

1.4 và hình 1.5 chỉ phân loại vật nặng theo hoạt động bổ trợ theo các số đo góc cần
cẩu khác nhau từ 30-82,30.
Góc cần (0) Bán kính làm việc (m)
82,3
4,3

Trọng lợng (tấn)
4,9

80

5,2

4,9

75

7,0

4,9

70

8,9

4,9

65

10,6

4,9

60

12,3

4,1

55

13,9

3,1

50

15,4

2,6

45

16,8

2,1

40

18,1

1,7

35

19,3

1,4

30
20,3
1,1
Bảng 1.4. Phân loại trọng lợng đến hoạt động phụ

SV: Lê Xuân Trờng

13

Lớp: Máy Xây Dựng A-K43


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy khoan cọc nhồi KH125-3

4.9
Trọng luợng (tấn)

4
3

2
1
0

Góc cần (0)
Bán kính
làm việc (m)

8.0
5.2

7.0 6.5 6.0
8.9 10.6 12.3

5.0
15.4

4.0
18.1

3.0
20.3

Hình 1.5. Quan hệ bán kính làm việc, góc cần, trọng lợng
Chú ý:
+ Nó chỉ cho thấy sức nặng của máy khi chiều dài cần cẩu là 22m và khung
trớc bị kéo về phía cần cẩu tới vị trí tối đa khi tháo gầu.
+ Vật nặng thực tế có thể nâng đợc dự đoán bằng sức nặng của móc cẩu và
tất cả các dụng cụ nâng từ chỉ số phân loại ở bẳng trên.
Lắp ráp thiết bị phòng ngừa nâng quá đà móc cẩu (tự động dừng). Thiết bị

này là bộ phận hợp thành thống nhất của máy khoan thuỷ lực KH125-3.
+ Lắp ráp thiết bị trên mặt cáp nâng phụ tại đỉnh của cần cẩu và kiểm tra
xem nó có hoạt động bình thờng không.
Khi sử dụng máy này nh là một cần cẩu cho mục đích khác hơn hoạt động
phụ thì phải chú ý những điểm sau.
+ Tháo các bộ phận gắn liền với nhau ở trên máy khoan đặt ra.
+ Phải thay đổi việc lắp đặt thiết bị ngăn ngừa nâng quá cần cẩu (nâng lệch
vị trí) ở đáy (đoạn cuối) cần cẩu.
+ Điều chỉnh góc cần cẩu và cài chốt để nút bật nhỏ xoay đến vị trí góc cần
cẩu là 800.

SV: Lê Xuân Trờng

14

Lớp: Máy Xây Dựng A-K43


Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy khoan cọc nhồi KH125-3
Móc cần cẩu trong hoạt động phụ nên đợc sử dụng theo đặc điểm kỹ thuật
của hoạt động phụ. Không bao giờ sử dụng móc này khi máy đợc sử dụng nh một
cần cẩu.
4.2.7. Chú ý khi nâng khung trớc.
Khi kéo phần khung trớc về phía cần cẩu, phải chắc chắn tháo gầu và chốt
khoá khung ra và thiết lập góc cần theo góc lớn hơn bằng 650.
+ Nếu khung đợc kéo cùng với chốt khoá khung gắn kèm theo bên trái thì
nút cuối trên của thanh kelly sẽ chạm vào phần trên của cần cẩu.
Trong suốt quá trình khoan, cáp nâng khung phải luôn đợc quay chậm lại.
Nếu khoan khi dây cáp nâng căng sẽ tạo ra áp lực quá lớn cho cần cẩu.

Các bộ phận dừng trên cần cẩu khi hạ và khung trớc hạ nên đợc cố định lại
trong quá trình lắp ráp. Do đó độ dài của cáp nâng khung nên đợc điều chỉnh để cho
các bộ phận dừng này không tiếp xúc với nhau (độ hở ít nhất là 10mm). Bằng cách
kéo khung trứpc hớng về phía cần cẩu tới khoá, cách tối đa cho phép.
Khi nâng cần cẩu về vị trí ban đầu, nên chú ý đặc biệt vì thanh kelly thứ hai
và thanh kelly ngoài có thể rơi đột ngột khi thanh kelly trong đợc hạ xuống. Do rơi
đột ngột mà mút cuối trên của thanh kelly có thể tiếp xúc với phần trên của cần cẩu
làm hỏng các bộ phận của cần cẩu. Trong trờng hợp này, việc thanh kelly rơi có thể
đợc khắc phục bằng cách nâng cáp thanh kelly cân xứng với nâng cần cẩu để luôn
giữ cho cáp căng.
V. Lựa chọn mẫu máy KH125-3.
5.1. Các yếu tố quyết định đến việc lựa chọn máy khoan cọc nhồi.
Việc lựa chọn phơng án móng cọc khoan nhồi là dựa trên cơ sở so sánh
nhiều yếu tố, dựa trên u khuyết điểm của từng phơng án về các mặt kinh tế kỹ thuật,
dẫn đến việc lựa chọn máy thi công phù hợp với từng công trình cụ thể, bao gồm
các yếu tố chính nh sau.
+ Đặc điểm của công trình.
+ Điều kiện cụ thể của đất nền.
+ Độ lớn của các loại tải trọng.
+ Những yêu cầu về môi trờng nh tiếng ồn và rung động trong quá trình xây
dựng.
+ dảnh hởng đối với các công trình xây dựng lân cận và các công trình
ngầm.
SV: Lê Xuân Trờng

15

Lớp: Máy Xây Dựng A-K43

Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy khoan cọc nhồi KH125-3
+ Khả năng thi công hiện có của nhà thầu.
+ Khả năng tài chính của chủ dự án và thời gian đa dự án vào sử dụng.
5.2. Quan điểm chung về việc lựa chọn máy khoan cọc nhồi.
Các nhà đầu t đã dùng các tổ máy khoan cọc nhồi với hình thức nhập đồng
bộ hoặc nhập một số bộ phận chính nh cần mũi khoan, sau đó gá lắp trên máy cơ sở
có sẵn. Cũng có một số đơn vị cải tiến các thiết bị khoan địa chất công trình để thi
công cọc khoan nhồi. Giá thành thi công cọc khoan nhồi cũng giảm đáng kể, từ 350
USD/1m dài cọc, đến nay chỉ còn khoảng 200 USD/1m dài tuỳ theo đờng kính cọc
và điều kiện thi công thực tế về địa chất công trình.
TT
1

Đờng kính cọc khoan nhồi
Đờng kính 800mm

Đơn giá thi công 1 mét dài cọc (VNĐ)
3449640

2

Đờng kính 1000mm

4283273

3

Đờng kính 1200mm

5192193

4

Đờng kính 1400mm

6175572

5

Đờng kính 1500mm

6702532

6

Đờng kính 2000mm

9830000

7

Đờng kính 2500mm

14818067

8

21739807
Đờng kính 3000mm

Bảng 1.6. giá thi công cho 1 mét cọc khoan nhồi.

Để có thể giải quyết đợc bài toán này,trớc hết cần lựa chọn loại hình công
nghệ sao cho phù hợp với địa chất công trình sẽ thi công. Nếu cha có đủ thông tin
phải làm công tác dự báo khi mà việc đầu t tổ máy khoan cọc nhồi chỉ cho một vài
công trình trớc mắt mà phải dự tính cho kế hoạch 5,7 năm tiếp theo. Từ loại hình
công nghệ ta mới chọn đợc loại máy, mà giá của từng chủng loại may thì rất khác
nhau. Do đó cần một số chỉ tiêu để làm cơ sở lựa chọn phơng án công nghệ và thiét
bị. ở đây, có thể đa ra một số chỉ tiêu sau.
1. Chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật tổng quát, bao gồm.
- Chỉ phí thực hiện cho một tấn tải trên cọc.
- Giá thành chế tạo một mét dài cọc.
- Chất lợng cọc và tiến độ hoàn thành công trình.
2. Chỉ tiêu kinh tế: đó chi phí đầu t mua sắm thiết bị chính.
SV: Lê Xuân Trờng

16

Lớp: Máy Xây Dựng A-K43


Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy khoan cọc nhồi KH125-3
3. Chỉ tiêu kĩ thuật: máy khoan cọc nhồi phải tạo đợc cọc có đờng kính và
chiều dài thiết kế qua các địa tầng.
4. Chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật đặc thù, bao gồm.
- Chi phí vận chuyển thiết bị, thiết lập công trờng.
- Chi phí đầu t thiết bị phụ trợ.
- Lợng tiêu hao lỡi dao cắt hoặc dung dịch bentonit.
5.3. phơng pháp lựa chon máy khoan cọc nhồi ở Việt Nam.

Với quan điển kinh tế máy, quan tam việc đầu t và việc khia thác máy sao
cho có lợi nhất và phù hợp với công việc nhất, nên chúng ta cần quan tâm đến chỉ
tiêu 2 và chỉ tiêu 3. Do đó việc chọn máy ở Việt Nam càn theo quan điển cơ bản
hợp lý hiệu quả.
- Tìm hiểu kinh nghiệm áp dụng công nghệ cọc khoan nhồi trên thế giới và ở
Việt Nam.
- Xác định về cơ bản đặc điểm địa chất công trình và khối lợng công việc thi
công cọc khoan nhồi trong 3 năm, 5 năm, tối đa là 7 năm (dự kiến).
- Tìm hiểu về thị trờng máy khoan cọc nhồi và thực tế sử dụng ở các đơn vị
có uy tín trong ngành xây dựng cơ bản, ví dụ: Tổng công ty xây dựng công trình
Thăng Long, Tổng công ty VINACONEX, công ty LICOGIRiêng thị trờng máy
khoan cọc nhồi rất phong phú.
Nớc sản xuất

Hãng sản xuất Mác máy Giá mua VNĐ Ghi chú
KH100D 900.000.000
60%
Hitachi
KH125-3 1.614.000.000
60%
Nhật Bản
KH180-3 2.250.000.000
60%
ED 4000 2.970.000.000
70%
Nippon Sharyo
ED 5500 2.700.000.000
50%
Đức
Bauer

BR-1500 10.745.000.000 70%
GPS 200 1.793.500.000
70%
Trung Quốc
QJ 250-1 3.290.000.000
70%
QJ 250-3 4.144.000.000
80%
R 9G
2.600.000.000
90%
Italia
BV 2000 20.470.000.000 90%
Bảng 1.7. giá mua một số loại máy khoan cọc nhồi

SV: Lê Xuân Trờng

17

Lớp: Máy Xây Dựng A-K43


Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy khoan cọc nhồi KH125-3
- Nghiên cứu về cấu tạo, tính năng kĩ thuật của một số loại máy khoan cọc
nhồi.
- Tổng hợp và chỉ rõ các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của các công nghệ thi
công cọc khoan nhồi.
- Xây dựng một số phơng án đầu t.
Công nghệ thi công cọc khoan nhồi

TT

1

2

3

4

5

6

Chỉ tiêu

Khoan

kinh tế kĩ thuật

vách
xoay

Chi phí đầu t
thiết bị, công
nghệ
Chi phí vận
chuyển máy
móc, thiết bị

Rất cao

Khoan

Khoan
tuần

gầu xoay hoàn ngợc
Trung
bình

Cao

Khoan
guồng
xoắn
Trung
bình

Khoan
đào
gầu
ngoạm

Cao

Cao

Cao

Thấp

Cao

Cao

Chi phí thiết lập

TB*/TC

TB*/TC

TB*/TC

TB*/TC

TB*/TC

công trờng

Cao*/DN Cao*/DN

Cao*/DN

Cao*/DN

Cao*/DN

Thời gian thi

công

Nhanh

Rất
nhanh

Chậm

Rất
nhanh

Rất
nhanh

Độ tin cậy về
chất

Tơng

Trung

Trung

Trung

Trung

đối cao

bình

bình

bình

bình

lợng thi công
Độ chính xác
theo
phơng thẳng
đứng

1/2001/500

1/100

1/100

1/100

1/100

7

Giá thành/Tấn tải

Rất cao

Thấp

Cao

Thấp

Thấp

8

Tiêu hao bentonit

0

X

X

X

X

SV: Lê Xuân Trờng

18

Lớp: Máy Xây Dựng A-K43


Đồ án tốt nghiệp

9

Thiết kế máy khoan cọc nhồi KH125-3

Tiêu hao dao cắt

10 Hao hụt bêtông

X
10-15%

13-18%

15-20%

13-18%

15-20%

Bảng 1.6. Tổng hợp một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật
các loại hình công nghệ khoan cọc nhồi.
+ TC: trên cạn, DN: dới nớc.
Do đặc điểm địa lý của nớc ta có nhiêu sông lớn điển hình là hai đồng bằng
lớn đồng bằng Sông Hồng, đồng bằng Sông Cửu Long. Đợc hai con sông lớn là
Sông Hồng và Sông Mê Kông bồi đắp hình thành lên đia chất chủ yếu là đất phù sa
và đất pha sét.
Kết luận:
- Qua phân tích chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật, qua so sánh u nhợc điểm, tình
hình thực tế tại Việt Nam. Đặc biệt hơn là việc mua máy cần vốn đầu t lớn. Hơn nữa
do trong quá trình thi công khoan cọc nhồi thờng gây hỏng hóc bộ công tác là chủ

yếu nh thanh kelly, gầu khoan, kết cấu thép giá khoan, hệ thống thuỷ lực. Việc nhập
các bộ công tác của các hãng máy là rất cao. Do đó em xin chọn máy mẫu KH1253 làm đề tài thiết kế tốt nghiệp, ở đề tài của em thiết kế bộ công tác của máy khoan
dần dần tiến đến thiết kế các bộ máy chinh của máy khoan cọc nhồi

Chơng ii
tính toán thiết kế gầu đào
I. Tính toán thiết kế gầu khoan.
1.1. Chế độ làm việc của gầu khoan.
SV: Lê Xuân Trờng

19

Lớp: Máy Xây Dựng A-K43


Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy khoan cọc nhồi KH125-3
Khi tiến hành khoan lỗ, gầu khoan làm việc trong môi trờng khắc nhiệt chịu
các lực cản của từng tầng địa chất khác nhau qua các độ sâu khác nhau, trong môi
trờng nớc, dung dịch Bentonit, lực ép của xi lanh, trọng lợng của các thanh kelly,
trọng lợng của đất trong gầu, lực ma sát tác dụng lên thành gầu.
Sau đây ta xét đến sự làm việc phức tạp của gầu khoan.
- ứng suất nén sinh ra trên gầu khi mà trọng lợng của thanh kelly tác dụng
lên gầu để gây áp lực lên đáy. áp lực thuỷ tính của dung dịch ở trong lỗ khoan làm
cho gầu và cần chịu thêm các ứng suất phụ.
- ứng suất xoắn sinh ra ở cần khoan, cũng nh trên gầu khoan vì khi khoan thị
cần khoan là bộ phận truyền mômen xoắn từ đầu quay đến lỡi khoan ở đáy lỗ
khoan. Lúc đó, một phần lớn công suất đã bị giảm đi từ đầu quay đến lỗ hkoan do
sức kháng của cột dung dịch và ma sát giữa gầu khoan và thành lỗ khoan sự tổn hao
công suất lớn nếu lỗ khoan càng sâu.

- Công suất đợc truyền đến đáy, một phần dùng để thắng ma sát của lỡi
khoan lên đất đá, và chỉ còn một phần để thực hiện công có ích là phá huỷ đất đá.
- ứng suất uốn phụ thuộc vào độ uốn của trục lỗ khoan dới tác dụng của lực
ly tâm, lực nén của trọng lợng bản thân và áp lực lên đáy.
Gầu khoan làm việc ở các tầng địa chất khác nhau vì vậy lực cản theo phơng
thẳng đứng và mômen cản tác dụng lên gầu cũng khác nhau. Do đó trong quá trình
tính thiết kế gầu xoay cần xác định trạng thái bất lợi nhất khi gầu làm việc.
- Trờng hợp 1: khi cả ba thanh kelly trong cùng, vẫn lồng vào nhau. Thanh
kelly ngoài cùng đợc hạ hết chiều dài để thực hiện khoan, khi đó máy khoan độ sâu
khoảng 16 ữ 24m. Địa chất ở độ sâu trên thờng là sét xám dẻo mền qua tham khảo
mặt cắt địa chất vùng Hà Nội (tài liệu [2]).
- Trờng hợp 2: khi cả bốn thanh kelly đều duỗi hết chiều dài làm việc, đây là
trờng hợp mà độ sâu khoan trong khoảng 50 ữ 55m. Tầng địa chất xuyên tiêu chuẩn,
khi đó lực cản của nền là lớn nhất.
Độ sâu
0 3,3
(m)
Loạiđất

20

23,5 29 32 33 40 43 53,2

Sét

Cát mịn

á cát

Cát

Cát

Cát

Cát

Sét

Cuội

dẻo

Cáttrung

á sét

pha

pha

pha

mịn

dẻo

Sỏi

mền

Sạn

dẻo

sét

Cát

sét

bão

SV: Lê Xuân Trờng

20

Cát thô

Lớp: Máy Xây Dựng A-K43


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy khoan cọc nhồi KH125-3
Sỏi
bão hoà

chảy

chảy

chảy

chảy

hòa

bão
hòa

Bẳng 2.1. Mặt cắt địa chất vùng Hà Nội
1.2. Các lực tác dụng lên gầu khoan.
Trong quá trình tính lực tác dụng lên gầu, ở đây bỏ qua lực cản cắt đất của lỡi
cắt bên bởi vì khi gầu xoay thì lỡi cắt ở đáy gầu phá đất là chính cho nên lực cản tác
dụng lên lỡi cắt ở đấy gầu là lớn nhất. Khi đó thì lỡi cắt bên cắt những phoi đất khi
đã bị phá.

Mx

Pxl+Gkl

Ggx+Gd


P0
Hình 2.2. Các lực tác dụng lên gầu khoan trong quá trình làm việc
Mx
Pxl
Gkl

Ggx
Gd

Mômen cản của đất (Nm)
Lực ấn xi lanh (N)
Trọng lợng thanh kelly tác dụng lên gầu (N)
Trọng lợng gầu xoay (N)
Trọng lợng đất trong gầu (N)
Góc tạo bởi trục gầu khoan và đáy gầu

P0 Lực cản theo phơng thẳng đứng (N)
Trong quá trình làm việc tuỳ theo yêu cầu của công trình mà cần đờng kính
lỗ khoan khác nhau cho nên có các loại gầu khoan khác nhau. Hơn thế thông số của
gầu khoan là theo tiêu chuẩn. Theo đặc điểm của máy KH125- 3 thì khi khoan đất

SV: Lê Xuân Trờng

21

Lớp: Máy Xây Dựng A-K43


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy khoan cọc nhồi KH125-3

chung có đờng kính lớn nhất là =1500 (mm). Vì vậy tính trờng hợp gầu có đờng
kính =1500 (mm). Còn gầu khác cũng tính tơng tự, chỉ việc thay thông số.
Đờng kính

Đờng kính

Đờng kính

Dung tích

Trọng lợng

Chiều

gầu

cao H

(kg)

(mm)

thành gầu D1 lỗ khoan D2 Mở rộng lỗ gầu khoan
( mm)

( mm)

khoan D3

(m3)

( mm)
1700
2000

0,86
1100
1500
1800
0,94
900
1400
1700
0,87
830
1300
1600
0,8
770
1200
1500
0,8
730
1100
1400
0,57
655
1000
1300
0,54
490
Bảng 2.3. Quy cách kỹ thuật của gầu khoan

1580
1380

1280
1180
1080
980
880

450
650
700
750
900
900
900

1.2.1. Trờng hợp 1.
a. Tính lực ấn thanh kelly tác dụng lên gầu.
Pxl1 = Pxl.f

[N]

Trong đó:
Pxl = 300 [kN]: lực ấn xi lanh.
f = 0,15: là hệ số ma sát giữa thép-thép.
Pxl1 = 300.1000.0,15 = 45000

[N]

b.Tính trọng lợng thanh kelly tác dụng lên gầu khoan.
Gkl = Gkl2+Gkl3+Gkl4

[N]

(*)

Trong đó:
Gkl2: là trọng lợng thanh kelly thứ hai.
.D212 .D222
Gkl2 =

ữ.l2 .
4
4



[N]

Trong đó:
D21 = 240mm = 0,24 m: là đờng kính ngoài thanh kelly thứ hai.
D22 = 224mm = 0,224 m: là đờng kính trong thanh kelly thứ hai.
l2 = 16300mm = 16,3 m: là chiều dài thanh kelly thứ hai.
SV: Lê Xuân Trờng

22

Lớp: Máy Xây Dựng A-K43


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy khoan cọc nhồi KH125-3

= 78500 [N/m3]: trọng lợng riêng của thép.
3,14 ì0,242 3,14 ì0,2242
Gkl2 =

ữì16,4 ì78500 = 7457 [N]
4
4


Gkl3: là trọng lợng thanh kelly thứ ba.
.D312 .D322
Gkl3 =

.l3 .
4 ữ
4


[N]

Trong đó:
D31 = 200mm = 0,2 m: là đờng kính ngoài thanh kelly thứ ba.
D32 = 184mm = 0,184 m: là đờng kính trong thanh kelly thứ ba.
L3 = 16300mm = 16,3 m: là chiều dài thanh kelly thứ hai.
3,14 ì0,22 3,14 ì0,1842
Gkl3 =

ữì16,3 ì78500 = 6171 [N]

4
4


Gkl4: là trọng lợng thanh kelly thứ t.
Gkl4 = a2.l4.

[N]

Trong đó:
a2 = 100mm = 0,10 m: là bề rộng thanh kelly thứ t.
L3 = 16600mm = 16,6 m: là chiều dài thanh kelly thứ t.
Gkl4 = 0,102.16,6.78500 = 13031

[N]

Thay vào (*) ta có
Gkl = 7457+6171+13031 = 26659

[N]

c. Trọng lợng gầu =1500mm.
Ggx = 900.10 = 9000

[N]

d.Trọng lợng đất chứa trong gầu.
Gd = V. d

[N]

Trong đó:
V = 0,94 m3: thể tích đất chứa trong gầu.

d = 1,5 ữ 2,0 (T/m3): trọng lợng riêng của đất.
Chọn d = 1,8 (T/m3) = 18000 (N/m3)
SV: Lê Xuân Trờng

23

Lớp: Máy Xây Dựng A-K43


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy khoan cọc nhồi KH125-3
Gd = 0,94.18000 = 16920
[N]

1.2.1.1. Tính lực cản của nền tác dụng lên gầu xoay.
Lý thuyết về máy khoan đã đợc nhiều ngời nghiên cứu, ở Liên Xô đã nghiên
cứu từ năm 1936. Một trong những nghiên cứu đầu tiên về khoan xoay là Epistayna.
Ngời nghiên cứu nhiều nhất là giáo s Mikhailốp, hiện nay lý thuyết Mikhailôp vẫn
còn đợc áp dụng.
Trong phần lý thuyết chung về khoan xoay là xác định đợc các ngoại lực tác
dụng lên lỡi cắt khi khoan vào đất đá. Từ đây sẽ tính đợc các chi tiết máy nh gầu
khoan, thanh kelly, bộ phận truyền động mâm xoay.
Theo nguyên lý về máy khoan thì mũi khoan luân tiếp xúc với đất đá và cát,
với chiều dầy là h. Khi dùng gầu khoan có nhiều lỡi cắt, mặt khác gầu khoan khi
làm việc luân xoay tròn thì đất sẽ đợc cuấn vào trong thùng. Mỗi lỡi cắt là một

ngạnh khoan. Trong quá trình tính toán ta chỉ xác định các lực tác dụng trên một
ngạnh khoan, còn các ngạnh khoan còn lại tơng tự.
Khi khoan xoay, dụng cụ khoan xoay xung quanh trục trùng với trục của lỗ
khoan dới một áp lực dọc trục tác dụng lên lỗ khoan. Giá trị của lực dọc trục phải
lớn hơn giới hạn bền nén của đất đá trên mặt tiếp xúc giữa dụng cụ khoan với đất
đá. Đất đá bị cắt theo từng lớp xoắn vít do tác dụng của lực dọc trục và mô men
xoay. Sản phẩm phá vỡ đợc đa vào trong gầu sau đó đợc đa ra ngoài bằng cách mở
gầu, khi đó đất sẽ đợc xả ra ngoài.
1
3

2

4
5

Hình 2.4. Sơ đồ máy đang tiến hành khoan trong đất.
1.Cáp treo thanh kely.
SV: Lê Xuân Trờng

24

Lớp: Máy Xây Dựng A-K43


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy khoan cọc nhồi KH125-3
2. Thanh kely.
3. Mâm xoay thanh kely.

4. ống vách tạm.
5. Gầu xoay đào.

a. Xác định chiều dài phoi cắt h xác định theo công thức.
h=

Vt
n.z

[mm]

(1-1).

Trong đó:
Vt: Là tốc độ tiến của gầu khoan [mm/ph]. Căn cứ vào
(tài liệu [3]) và thực tế chọn Vt = 100 ữ 200 [mm/ph],
chọn Vt = 180 [mm/ph].
n =15 ữ 30 [v/ph]: Tốc độ quay của gầu khoan.
Chọn n = 20 [v/ph].
z: Số lỡi cắt của gầu khoan. Căn cứ thực tế chọn z = 8
h=

180
= 1,13
8.20

[mm]

D2

m

D1

b
l1
Hình 2.5. Sơ đồ bố trí răng gầu.
Trong quá trình làm việc lỡi cắt sẽ tiếp xúc với đất. Gọi S 1 là diện của lỡi cắt
tiếp xúc với đất đá của một lỡi cắt.
SV: Lê Xuân Trờng

25

Lớp: Máy Xây Dựng A-K43