công tác thoát nước trong thi công hố móng sâu

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
PHẦN I : GIỚI THIỆU THI CÔNG HỐ MÓNG SÂU
PHẦN II : TÍNH CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN THIẾT BỊ VÀ
CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG HỆ THỦY LỰC
1.Thông số cơ bản của gầu
2. Tính các thông số cơ bản của gầu
2.1 Kích thước của gầu
2.2 Dung tích danh nghĩa của gầu
2.3 Bán kính uốn cong đáy gầu
2.4 Góc má gầu
2.5 Trọng lượng gầu và các thiết bị
3. Các lực tác dụng lên gầu
3.1 .Tính lực cản cắt lớn nhất
3.2. Lực dồn đất vào gầu
3.3. Tính lực dịch chuyển vật liệu vào trong gầu
3.4. Phản lực tại chốt

1
2
5
5
6
6
6
7
8
8
8
10

3.5. Tính chọn xy lanh đóng mở gầu và thanh giằng

14

4. Tính lực tác dụng lên tay cần và cần

14

4.1. Chọn xi lanh dẫn hướng gầu

14

4.2. Lực tác dụng lên xilanh co duội tay cần

15

4.3. Lực tác dụng vào xi lanh nâng hạ cần
4.4. Sơ đồ hệ dẫn động gầu
4.5. Chọn các thiết bị chính trong hệ dẫn động thủy lực
PHẦN III :CÔNG TÁC THOÁT NƯỚC TRONG
THI CÔNG HỐ MÓNG SÂU
TÀI LIỆU THAM KHAO
LỜI KẾT

17
18
18

12
12

22
32
33


LI NểI U
Ngày nay, cuộc sống hiện đại đang phát riển với tốc độ
chóng mặt. Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ , máy
mọc đã cho thấy vai trò không thể thiếu trong việc giải phóng sức
lao động con ngời và rút ngắn thời gian lao động. Trong lĩnh vực
xây dựng nói riêng và trong các nghành sản xuất nói chung máy
móc giữ một vị trí khá quan trọng trong việc mở rộng quy mô và
tăng năng suất lao động. Chiếm một tỷ trọng công việc tơng đối
lớn trong nghành xây dựng cơ bản, công tác đất quyết định
phần lớn đến tiế độ thi công công trình xây dựng. Để từng bớc
cơ giới hoá công việc này thì việc nghiên cứu phát triển các loại
máy móc phục vụ công tác đất là yêu cầu cơ bản trớc mắt.
Đồ án Máy Làm Đất góp phần giúp sinh viên cơ khí làm quen
với việc tính toán thiết kế các loại máy phục vụ công tác đất. Từ
đó, thúc đẩy t duy sáng tạo của những kỹ s cơ khí tơng lai trong
lĩnh vực chế tạo máy làm đất, phục vụ cho công cuộc công
nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc. Góp phần đa công nghiệp cơ
khí cùng phát triển.
Đồ án với yêu cầu:

Thiết kế gầu ngoạm lắp trên máy xúc thuỷ lực PC200 của
hãng Komatsu.

Công tác thoát nớc trong thi công hố móng sâu.

Đồ án đợc hoàn thành bao gồm thuyết minh đồ án và bản vẽ
máy thiết kế.
Em xin chân thành cảm ơn sự chỉ bảo tận tình của thầy
giáo Phan Văn Thảo đã giúp em hoàn thành đồ án nà



Phần I :
sâu

Giới thiệu công tác thi công hố móng

- Nhu cầu khai thác không gian dới mặt đất trong xây dng công
trình, nhất là ở các đô thị lốn ngày càng nhiều do cân tiết kiệm
đất đai, do yêu cầu thông thờng của thành phố hiện đại và cũng
do sự cần ứng phó của thành phố với các tình trạng khẩn cấp trong
phòng vệ dân sự.

-

Những công trình hoặc một phần công trình loại mày thờng
đợc đặt sâu vào trong nền dất, ngoài phải chịu tác động
nh những công trình đặt ở trên mặt đất còn phải chịu
những tác động đặc biệt của môi trờng đất xung quanh.
Phơng diện thiết kế, nhất là phơng diện thi công chúng cần
có những thiết kế riêng biệt.

-

Nhìn chung công trình hố móng có các đặc điểm sau:

Công trình hố móng là một loại công trình tạm thời, sữ dự
trữ về an toàn có thể là tơng đối nhỏ nhng lại có liên quan
tới tính địa phơng, điều kiện địa chất của mỗi vùng khác
nhau thì đạc điêm cũng khác nhau. Công trình hô móng
là một khoa học đan xen giữa các khoa học về đất đá,
kết cấu và kỹ thuật thi công; là một loại công trình mà hệ
thống chịu ảnh hởng đan xen của nhiều nhân tố phức tạp
và là nghành khoa học kỹ thuật tổng hợp đang còn chờ
phát triển về mặt lý luận.

Do hố móng là loại công trình có giá thành cao, khối lợng
công việc lớn, là trọng điểm tranh dành của các đơn vị thi
công, lại vì kỹ thuật phức tạp, phạm vi ảnh hởng rộng,
nhiều nhân tố biến đổi, sự cố hay xảy ra, là một khâu
khó về mặt kỹ thuật, có tính tranh chấp trong công trình
xây dựng. Đồng thời cũng là trọng điểm để hạ thấp giá
thành và bảo đảm chất lợng công trình.



Công trình hố móng đang phát triển theo xu hớng độ
sâu lớn, diện tích rộng, có cái chiều dài chiều rộng đạt tới
hơn trăm mét, quy mô công trình cũng ngày càng tăng
lên.



Theo đà phát triển cải tạo các thành phố cũ, các công
trình cao tầng, siêu cao tầng chủ yếu của các thành phố

lại thờng tập trung ở những khu đất nhỏ hẹp, mật độ


xây dựng lớn, dân chúng đông đúc, giao thông chen
lấn, điều kiện để thi công công trình hố móng đều rất
kém. Lân cận công trình thờng có các công trình xây
dựng vĩnh cửu, các công trình lịch sử, nghệ thuật bắt
buộc phải đợc an toàn, không thể nào có mái dốc, yêu cầu
đối với việc ổn định và khống chế chuyển dịch rất
nghiêm ngặt.



Tính chất của đất đá thờng biến đổi trong khoảng khá
rộng, điều kiện ẩn dấu của địa chất và tính phức tạp,
tính không đồng đều của điều kiện địa chất thuỷ văn
thờng làm cho số liệu khảo sát có tính phân tán lớn, khó
đại diện đợc cho tình hình tổng thể của các tầng đất,
hơn nữa tính chính xác cũng tơng đối thấp, tăng thêm
khó khăn cho thiết kế.



Đào hố móng trong điều kiện đất yếu, mực nớc ngầm
cao và các điều kiện hiện trờng phức tạp rất dễ sinh ra
tình trạng trợt lở khối đất, mất ổn định hố móng, thân
cọc bị dịch chuyển vị trí, đáy hố trồi lên, kết cấu chắn
giữ bị dòng nớc nghiêm trọng hoặc bị chảy đất... làm h
hại hố móng, uy hiếp nghiêm trọng các công trình xây
dựng, các công trình ngầm và đờng ống ở xung quanh.

Công trình hố móng bao gồm nhiều khâu có quan hệ
chặt chẽ với nhau nh chắn đất, chống giữ, ngăn nớc, hạ
mực nớc, đào đất,... trong đó, một khâu nào đó thất bại
sẽ dẫn đến cả công trình bị đổ vỡ.



Việc thi công hố móng ở các hiện trờng lân cận nh đóng
cọc, hạ nớc ngầm, đào đất,... đều có thể sinh ra những
ảnh hởng hoặc khống chế lẫn nhau, tăng thêm các nhân
tố để có thể gây ra sự cố.



Công trình hố móng có giá thành khá cao, nhng lại chỉ là
có tính tạm thời nên thờng là không muốn đầu t chi phí
nhiều. Nhng nếu để xảy ra sự cố thì xử lý sẽ vô cùng khó


khăn, gây ra những tổn thất lớn về kinh tế và ảnh hởng
nghiêm trọng về mặt xã hội.



Công trình hố móng có chu kỳ thi công dài, từ khi đào
đất cho đến khi hoàn thành toàn bộ các công trình kín
khuất ngầm dới mặt đất phải trải qua nhiều lần chất tải,

chấn động, thi công có sai phạm,... tính ngẫu nhiên của
mức độ an toàn tơng đối lớn, sự cố xảy ra thờng là tơng
đối lớn.

- Căn cứ vào điều kiện hiện trờng, phơng pháp thi công đào hố,
hố móng sâu có thể chia ra: loại đào không có chắn giữ và loại
đào có chắn giữ.

Đào không có chắn giữ: gồm các bớc
+ Hạ nớc ngầm
+ Đào đất
+ Gia cố nền và giữ mái dốc

Đào có chắn giữ: gồm các bớc
+ Kết cấu quây giữ
+ Hệ thống chắn giữ
+ Đào đất
+ Hạ nớc ngầm
+ Gia cố nền
+ Quan trắc
+ Bảo vệ xung quanh
Ranh giới phân biệt giữa hố móng nông và hố móng sâu
không có quy định rõ rệt, có ngời cho là quá 5m coi là hố móng
sâu, còn trong thực tế thì thờng lấy 6m làm ranh giới giữa hố
móng nông với hố móng sâu là tơng đối phù hợp. Có khi độ sâu
hố móng ít hơn 5m nhng phải đào trong đất có điều kiện địa
chất công trình và địa chất thuỷ văn phức tạp cũng phải ứng xử
đối với hố móng sâu.
Nội dung của công tác thiết kế bao gồm những công việc
chính dới đây:

Lựa chọn và bố trí kết cấu chắn giữ hố móng
Tính toán thiết kế kết cấu chắn giữ hố móng
Nghiệm toán tính ổn định của kết cấu chắn giữ theo trạng
thái giới hạn

Thiết kế các điểm nối
Giếng hạ nớc ngầm
Phơng pháp đào móng
Quan trắc
Công tác thoát nớc trong thi công hố móng sâu

Phn II: Thớnh cỏc lc tỏc dng lờn thit b v chn cỏc thit
b chớnh trong h dn ng thy lc


Tớnh toỏn chung:

Cỏc thụng s ca mỏy xỳc thy lc PC 200
+ Chiu di cn: 5700 (mm);
+ vn tc quay: 12,4 (v/ph);
+ Chiu cao khp chõn cn: 1960 (mm);
+ Chiu cao khp xi lanh nõng cn: 1420 (mm);


+ Công suất động cơ: 107 (kW);
+ Xi lanh nâng hạ cần gồm hai chiếc, đường kính xi lanh 120 (mm), dài
1334(mm), đường kính pit tông 86 (mm);
+ Xi lanh điều khiển tay cần gồm một chiếc, đường kính xy lanh 136 (mm), dài

1490 (mm), đường kính bit tông 96 (mm)
+ Trọng lượng máy: G = 20100 (kg);

•

Tính các thông số của gầu :

1.Thông số cơ bản của gầu :
Số liệu ban đầu của hố móng:

• Chiều rộng của hố đào: 700mm = 0,7m
• Chiều dài của hố đào: 2300mm = 2,3m
• Chiều sâu của hố đào: 16000mm = 16m
• Cấp đất làm việc : cấp III

2. Tính các thông số cơ bản của gầu:


2.1 Kích thước của gầu :
Trong quá trình đào đất có sự va chạm giữa đất và thành hố đào, do đó hố đào
bao giờ cũng có kích thước lớn hơn gầu để khi đào hố lở xuống là vừa. Vậy vẫn đảm
bảo kích thước của cọc, nếu độ sạt lở do va chạm giữa gầu và thành hố đào là nhỏ thì
kích thước hố đào vẫn đảm bảo nằm trong phạm vi cho phép.
Kích thước bao của gầu lấy nhỏ hơn kích thước bao của cọc mỗi chiều 20
mm.
Vậy kích thước của gầu sẽ là:
Chiều rộng gầu: B = 680 mm
Độ mở lớn nhất của gầu: Lmax = 2280 mm

2.2 Dung tích danh nghĩa của gầu

Xác định theo công thức:
B = 1,1. 3 q => q =

0,68 3
B3
=
= 0,286m3
1,13
1,13

Chiều sâu một lần đào: h
Coi gần đúng mỗi lần đào gầu đào được một khối hình hộp chữ nhật có thể tích là: V
Ta có: V = B.L.h => h =

0,286
V
= 0,68.2,28 = 0,185 m
B.L

Vậy mỗi chu kì làm việc gầu đào được một hố sâu 18,5 cm


2.3 Bán kính uốn cong đáy gầu
Để xác định bán kính uốn cong đáy gầu, ta xét chuyển động của một điểm bất
kỳ trên má gầu (lấy điểm trên đỉnh má gầu)
Ta có hình vẽ dưới đây:
X
S

Chọn hệ quy

chiếu XSY (như
hình) trong đó S là
điểm đầu cần của
O
máy cơ sở nên S cố
Rr
định. O là khớp
h
ß
xoay tại vị trí ban
đầu điểm A có vị trí
O1
A1
A1 hợp với phương
thẳng đứng một góc
A2
Xét chuyển động
của điểm O là
chuyển động thẳng
đều với vận tốc là
A3
Vh: vận tốc để hạ
gầu. Vậy phương
trình chuyển động
Y
theo phương Y là: h
= Vh.t
Xét chuyển động của A1 là chuyển động song phẳng, bao gồm hai chuyển động:
chuyển động tĩnh tiến đều với cùng vận tốc với O và chuyển động quay đều tương
đối quanh O với vận tốc góc là: ω n

Biết thời gian chuyển động của hai chuyển động trên là như nhau,
ta có:
t=h/Vh = β / ω n
Tại thời điểm góc β bất kỳ, ta xét tọa độ A1
Trên trục X: x = Rr.sin β
Trên trục Y: y = Rr.cos β + Vh.t
Do sin β 2 + cos2 = 1 nên ta có:
(

y − Vh .t 2
x 2
) +(
) = 1 , suy ra: x2 + (y-Vh.t)2 = Rr2
Rr
Rr

Đây là quỹ đạo của một đường tròn có bán kính là R r và tâm I có tọa độ là:
I(0;Vh.t), qua đây ta thấy tâm I của đường tròn luôn di chuyển theo
phương đứng với vận tốc đều là V h, vậy tại mỗi thời điểm ta chỉ xác định được một
vị trí của A1, quỹ tích các điểm A1 ở trên cho ta một đường cong ( hình vẽ).
Để lực cản trong quá trình cắt đất là nhỏ và quá trình cắt đất tốn ít năng lượng thì
hình dạng của gầu phải có dạng như đường cong trên.
⇒ Từ trên ta xác định được bán kính gầu như trên hình vẽ trên, ta có. Bán kính
uốn cong đáy gầu là : R = 1000 mm


Ta kiêm tra điều kiện lọt gầu bằng công thức sau :
Lmax > 2.R+k
trong đó
k: khoảng cách 2 chốt xoay 2 má gầu, k = 0,15 m

 Lmax = 2,28 m > 2.1,0 + 0,15 = 2,15 m .Vậy thỏa mãn điều kiện lọt gầu
 Bán kính quỹ đạo quay của răng gầu: Rrăng
R

Rrăng = sin β , trong đó: β max : góc mở lớn nhất của má gầu, chọn β max = 800, ta có:
max
Rrăng =

1,0
= 1,02 m.
sin 80 0

2.4 Góc má gầu :

Chọn theo kinh nghiệm từ các máy có sẵn: γ = 600

2.5 Trọng lượng gầu và các thiết bị:
Trọng lượng vật liệu: Gđ = γ .q, trong đó:
γ : trọng lượng riêng của đất, γ = 18000 N/m3 = 18 kN/m3
 Gđ = 18.0,286 = 5,148 kN
Trọng lượng gầu: Gg = k.Gđ
k: hệ số, k=(0,8-1), chọn k=1
 Gg =1.5,148 = 5,148 kN
Trọng lượng hai má gầu: áp dụng công thức G2 = k2.Gg, với k2 = 0,2
 G2= 0,2.5,148 = 1,03 kN
Trọng lượng đầu đỡ trên: G3 = k3.Gg, với k3 = 0,25
 G3 = 0,25.5,148 = 1,287 kN

3. Các lực tác dụng lên gầu:
Do hai má gầu làm việc đối xứng nên các lực tác dụng vào gầu cụng đối xứng.

Do đó ta chỉ cần khảo sát một má gầu, các lực tác dụng vào má gầu còn lại lẫy đối
xứng với má gầu đã xét.
Xét cân bằng má trái :
Trong đó :- P :lực dồn đất vào gầu khi cắt đất
-Gg :trọng lượng gầu
- Gđ :trọng lượng đất trong gầu
- P1 :lực cản cắt đất
- P2 :phản lực ngang tại chốt
- P3 :lực xuất hiện khi di chuyển đất trong gầu trong quá trình cắt đất
- P4 :phản lực đứng tại chốt
- Fms :lực ma sát của gầu với thành hố đào( vì lực nay khá nhỏ so với các
lực trên nên ta có thể bỏ qua )


F
C3

P4
P xl
Gg
2

C2

C1

P2
K/2

C4

Gð
2

P

P 11

P 12

P1
C

Lực tác dụng lên má gầu trái
-Tính các cánh tay đòn : để tính các cánh tay đòn ta sử dụng các công thức :
C = K 5 .R = 0,75.1,0 = 0,75 m
C1 = K6.R= 0,9.1,0 = 0,9 m
C2 =

R 1,0
=
= 0,5m
2
2

C4 =

2 R 2.1,0
=
= 0,67 m

3
3

Chọn C3 = 0,535m
Với β = 0 0 có : K 5 =0,75 ;

K6= 0,9

y

P3


3.1 .Tính lực cản cắt lớn nhất:( P1 )
+ Lực cản cắt lớn nhất đươc tinh theo công thức sau :
P1 = P 2 11 + P 212
+ Thành phần thẳng đứng :
P11 = K1.b.Cmax
Trong đó :

K1 – Hệ số cản cắt riêng của nền đất, đào bằng máy xúc trên nền đất

sét cấp III thì K1 có giá trị trong khoảng 12 đến 25 (N/cm2) lấy K1 = 15 (N/cm2).
b – chiều rộng phoi cắt đất (thường bằng chiều rộng gàu); b= 68 cm
Cmax – chiều dày phoi cắt, thường ta lấy Cmax = 20 mm=2 cm
=> P11 = 15.68.2= 2040 (N) = 2,04 (kN).
+ Thành phần nằm ngang :
P12= ψ. P11
Trong đó : ψ = 0,1 đến 0,5 lấy ψ = 0,5 trong tính toán.
=> P12= 0,5. 2,04 = 1,02 (kN).

Vậy ta có : P1 = 2,04 2 + 1,02 2 = 2,28 kN

3.2. Lực dồn đất vào gầu :
2.δ .K

1
Áp dụng công thức : P = sin( β + γ ) . y
; Trong đó :
1
y- tung độ lượi cắt ( khoảng cách lượi cắt đến chốt xoay của gầu )
Tính cho vị chí gầu đầy đất ( vị chí lực dồn đất vào gầu lớn nhất )
y= R= 1,0 m ; K1 = 51,6 KN/ m 2
β1 là góc xoay của má gầu ( β1 = β max = 80 0 )
γ là góc má gầu ( γ = 60 0 )
2.0,02.51,6
.1,0 = 3,21 Kn
→ p=
0
0

sin(80 + 60 )

3.3. Tính lực dịch chuyển vật liệu vào trong gầu :

Góc nghiêng của mặt phẳng ( α ) chứa lượi cắt thay đổi trong quá trình cắt đất từ góc
ban đầu α h = 90 0 đến α k . Dẫn đến lực P3 thay đổi từ giá trị P3 = R0 đến P3 = Rk .
Trong quá trình đó quy luật thay đổi của P3 được coi là tuyến tính
Dưới tác dụng của lực kéo gầu S, ban đầu có vị trí thẳng đứng. Răng gầu ngoạm có
quỹ đão tròn( hình vẽ )

RX1
R X1

RX2
h

o

R

X1

QX

QX
Rãng g?u

Rãng g?u

(a)

Lực dịch chuyển vật liệu trong gầu
(a) : vị trí răng gầu bắt đầu cắm vào nền đất
(b) : vị trí cuối quá trình cắt
Cuối quá trình cắt đất, lúc góc mở gầu gần bằng 0, lùc Rx có giá trị lớn nhất. Lực
Rx gồm 2 thành phần hợp thành: Rx = Rx1+Rx2
Rx1 là lực cản dịch chuyển đất lên trên.
Rx2 là lực cản do ma sát đất với thành gầu.
- Rx1= Q x .tg (α + ϕ ) ,

trong đó :

Qx là trọng lượng lờp đất dịch chuyển (Qx=Gđ/2 = 5,148/2 = 2,574 KN)
α là góc nghiêng hiện tại của đáy gầu so với mặt phẳng ngang ( α = 45 0 )
ϕ là góc ma sát của đất ( ϕ = 38 0 , tra bảng Máy Làm đất)
→ Rx1= 2,574.tg (45 0 + 38 0 ) = 20,964 Kn

- R X 2 = E P tgϕ

; trong đó :

E P là áp lực của đất tác dụng lên thành gầu
EP =

ϕ
Gđ .h03 .tg 2 (90 0 − τ ). cot gτ
với : τ là góc trượt ( τ = τ 0 − )
2
6

τ 0 là góc nghiêng tự nhiên của đất, τ 0 = 35 0 ( tra bảng máy làm đất )
τ =τ0 −

ϕ
38 0
= 35 0 −
= 16 0
2
2

h0 là chiều cao răng gầu ( h0 =220mm = 0,22 m )


EP =

5,148.0,22 3.tg 2 (90 0 − 16 0 ). cot g16 0
= 0,388 KN/ m 2
6

Do đó : R X 2 = E P .tgϕ = 0,388.tg 38 0 = 0,3 Kn
Ma sát giữa đất với thành gầu gồm 2 phần lực: lực giựa đất với thành trong gầu và
đất với thành ngoài gầu. Vậy ta có :
P3 = R X 1 + 2.R X 2 = 20,964 + 2.0,3 = 21,564 KN

3.4. Phản lực tại chốt :
Trong quá trình đóng mở gầu, gầu xoay quanh chốt o gây ra phản lực tại chốt.
Phản lực này được phân tích thành phần là P2 nằm ngang và P4 thẳng đứng. Ta sét
trường hợp gần kết thúc quá trình cắt hay β → 0 0 . Sau đây ta sẽ xác định từng lực :
- tính P2 : để tính lực P2 ta xét phương trình cân bằng lực theo phương ngang :

∑F

X

=0.

↔ P2 − P − P1 − P3 = 0
↔ P2 = P + P1 + P3
↔ P2 = 3,21 + 2,28 +21,564 = 27,054 kN

3.5. Tính chọn xy lanh đóng mở gầu và thanh giằng :
⇒ Ta có lực xy lanh tác dụng vào chốt xoay là :
PXI = 2P4 = 2.5,148 = 10,296 KN

- Xác định hành trình của xy lanh ta dựa vào chuyển động của má gầu gần đúng ta
có :


h

Từ hình vẽ sơ bộ ta chọn hành trình: h = 500 mm
Vậy từ hành trình xy lanh h=500 mm và lực đẩy P xl= 10,296 kN ta chọn loại CDHMP5 có các thông số sau:
+ Áp lực định mức p=25 Mpa
+ Đường kính xylanh D= 60 mm
+ Đường kính đầu cần D1 = 28 mm
+ Lực tại đầu bittông Pk = 49,06 kN
+ Khối lượng xylanh 10 kg
- Từ đường kính xylanh ta chọn chiều dài thanh giằng là 780mm, chốt trên cách chốt
xylanh 100 mm, chốt dưới cách chốt gầu là 535 mm.
- Tính F : lực F được xác định bằng phương trình cân bằng mô men đối với điểm
O1.
∑ M o1 = 0
⇔

Gg
2

c 2 + F .c3 +

⇔ F=

Gđ
R
.c − P1 .R − P.C 4 − P3 . = 0
2
2

2.P1 .R + 2.P.C 4 + P3 .R − G g .C 2 − Gđ .C
2.C 3


⇔ F=

2.2,28.1,0 + 2.3,21.0,67 + 21,564.1,0 − 5,148.0,5 − 5,148.0,75
2.0,535

⇒ F =22,42 kN

- Tính lực P4: để tính lực P4 ta xét phương trình cân bằng lực theo phương thẳng
đứng :

∑F

Y

=0

↔ F . sin α +

Gg
2

+

Gđ
− P4 = 0
2

↔ P4 = F . sin 50 0 +

Gg
2

+

Gđ
2

↔ P4 = 22,42.sin 50 0 +5,148 = 22,32 kN

- Từ đó ta có lực xylanh đóng mở gầu Pxl = 2.P4 = 44,64 kN
⇒ Xylanh ta chọn là thỏa mãn

4. Tính lực tác dụng lên tay cần và cần:
4.1. Chọn xi lanh dẫn hướng gầu:
- Do yêu cầu hành trình làm việc lớn và yêu cầu thiết kế hệ thống dẫn hướng gầu.
Ta chọn phương án dùng máng trượt trong để dẫn hướng gầu và dùng xilanh nhiều
tầng để dẫn động hệ thanh trượt. Loại này tùy thuộc vào số tầng và hành trình của
xilanh có thể gấp 4-5 lần chiều dài vỏ.

- Kết cấu của xilanh nhiều tầng bao gồm nhiều đoạn ống được lồng vào nhau. Mội
đoạn có các gioăng làm kín.
- Do yêu cầu hành trình làm việc ở độ sâu 16 m của máy xúc, nên ta chọn phương án
xi lanh 5 cấp dẫn động hệ thanh trượt 5 cấp
- Áp lực làm việc và vận tốc từng tầng xác định theo công thức sau:
Pi =

F
Ai .η c

;

Vi =

Q
Ai

- Tỷ số áp lực giữa các tầng với nhau khi lực F=const
 Pi +1 
V 
A


=  i +1 
= i
 Pi  F =const  Vi  Q =const Ai +1

- Ta có lực tác dụng vào xi lanh là: Fxl
Fxl2=Gg+đ+Gxl1+Gtt+Gk

Trong đó:
Gg+đ - trọng lượng gàu và đất: Gg+đ= 10,296 kN
Gxl1 – trọng lượng xi lanh

: Gxl1= 0,1 kN

Gtt – trọng lượng hệ thanh trượt: Gtt=5.0,6.Gtay cần
Với Gtay cần – trọng lượng tay cần. Lấy Gtay cần= 3%Gmáy= 0,03.201= 6,03 kN
⇒

Gtt= 5.0,6.6,03 = 18,09 kN

Gk – trọng lượng các thanh chống, gối đỡ trên, dưới,...
Lấy Gk=0,1Gg= 0,1.5,148 = 0,5148 kN
⇒ Fxl2= 10,296+0,1+18,09+0,5148 = 29 kN

- Ta có: Fxl2= 29 kN
→ Ai =

↔ Ai =

⇒

F
Pi .η c

;

và chọn

Pi = 25 Mpa

; ( chọn η c = 0,93 )

29.10 3
= 1,22.10 −3 (m 2 )
6
25.10 .0,93

d=

4. A
=
π

4.1,22.10 −3.10 8
= 250(mm)
3,14

- Theo tiêu chuẩn thiết kế thì hành trình của xi lanh L<15d
→ chọn hành trình của một cấp xi lanh là: L= 12d = 12.250 = 3000 mm
⇒ Tổng hành trình của xi lanh 5 cấp là: 5.L= 5.3= 15 m và ta có chiều cao của gàu

và xi lanh đóng mở gầu >1 m. Vậy chiều sâu cần đào được đảm bảo

4.2. Lực tác dụng lên xilanh co duội tay cần :
- Ta đi tính lực tác động lên xi lanh co duội tay cần cho 3 trường hợp:
+) Trường hợp 1: Khi gầu đã tích gần đầy đất và chuẩn bị nâng lên khỏi mặt đất
(cuối quá trình cắt).

+) Trường hợp 2: Khi gầu đã được nâng lên khỏi mặt đất (khi xilanh dẫn hướng gầu
và đóng mở gầu đã được rút hết hành trình)
+) Trường hợp 3: Khi gầu đã được nâng lên và quay đi một góc để xả đất
Vì trong quá trình từ khi răng gầu tiếp xúc với nền đất để bắt đầu cắt đất đến cuối
quá trình cắt đất, khi gầu đầy đất được nâng lên và quay một góc để xả đất. Thì tay
cần chỉ có hai vị trí là thẳng đứng và nghiêng một góc. Do đó, ta tính cho trường hợp


nguy hiểm nhất là trường hợp 3: khi gầu đã được nâng lên và quay một góc để xả đất
(vì trường hợp này có cánh tay đòn là max)
+ Giả sử trong quá trình quay xả đất cần giữ nguyên vị trí, chỉ có tay cần quay
(hay khi xilanh co duội tay cần rút hết hành trình).
+ Trạng thái các thiết bị làm việc ở vị trí nguy hiểm nhất lấy gần đúng như sau:

P xl

Yo
C2

Xo

O
C3
C1

Gc+tt+xl2

Gk

Gxl1

Gð+g


- Lấy tổng mô men tại O ta có: ∑ M o = 0
→ Pxl3.c2=Gc+tt+xl2.c1+(Gk+Gxl1+Gg+đ).c3
Trong đó:
Pxl3 – là lực đẩy của xi lanh co duỗi tay cần
Gc+tt+xl2 – trọng lượng tay cần, hệ thanh trượt, xi lanh co duỗi thanh trượt.
Vì trọng tâm của chúng gần nhau nên ta coi điểm đặt trùng nhau.
Gc+tt+xl2 = 6,03+18,09+0,78 = 24,9 kN
Gg+đ – trọng lượng gàu, đất trong gàu. Gg+đ = 10,296 kN
Gxl1 – trọng lượng xi lanh đóng mở gầu. Gxl1= 0,1 kN
Gk – trọng lượng của các phần tử khác. Lấy Gk= 0,5148 kN
Với: C2= Lxl3.sin30 0 = 1490.sin 30 0 = 745 mm
Ltc
3,7
− C 2 ) cos 30 0 = (
− 0,745) cos 30 0 = 0,957 m
2
2
0
C3= ( Ltc − C 2 ) cos 30 = (3700 − 745) cos 30 0 = 2,56m
24,9.0.957 + (0.5148 + 0,1 + 10,296).2,56
= 69,48kN
⇒ Pxl 3 =
0,745

C1= (

4.3. Lực tác dụng vào xi lanh nâng hạ cần
- Xi lanh nâng hạ cần làm việc khi gầu bắt đầu đào hoặc là khi gầu bắt đầu xả đất. Trường
hợp nguy hiểm nhất là trường hợp gầu bắt đầu xả đất.
- Trạng thái làm việc như sau:

Pl4
O
C2
C1

Gc+tt+xl2

C3

O1
L

Gk

Gxl1

Gð+g


- Lấy tổng mô men tại O1 ta có:
2.Pxl 4 .C 3 = Gc .

L
+ Gtc +tt + xl 2 .(C1 + L) + (Gk + G xl1 + G g + đ ).(C 2 + L)
2

Trong đó:
Gc – trọng lượng cần. Với Gc= 8%Gmáy = 0,08.201 = 16,08 kN
L – chiều dài tay cần. Với L = 5,7 m
⇒ Pxl 4 =

16,08.2,58 + 24,9.(0,957 + 5,7) + (0,5148 + 0,1 + 10,296).(2,56 + 5,7)
= 222,92kN
2.0,667

3000

3700

4.4. Sơ đồ hệ dẫn động gầu

250

500
4.5. Chọn các thiết bị chính trong hệ dẫn động thủy lực


a. Sơ đồ hệ dẫn động thủy lực

Trong đó:
1- thùng dầu
3- đường dầu
5- van phân phối thủy lực
7- xi lanh dẫn động gầu
9- đồng hồ áp kế

11- mô tơ tl tang cuốn tuy ô
13- khớp nối
15- van một chiều
17- bộ làm mát

;
;
;
;
;
;
;
;

b. Tính chọn các thiết bị chính trong sơ đồ thủy lực

2- bơm dầu
4- van tiết lưu
6- xi lanh nâng hạ cần
8- xi lanh đóng mở gầu
10- xi lanh co duội tay cần
12-tang cuốn tuy ô tl
14- van an toàn
16- bình lọc dầu


D

Từ trên ta thấy xi lanh nâng hạ cần là xi lanh chịu áp lực lớn nhất nên ta chỉ tính và chọn
các thiết bị theo xi lanh này.

b.1. Phương trình cân băng của xi lanh
Với D= 120 mm
;
d = 86 mm

- Viết phương trình cân bằng lực. Ta có:
P1.A1 – P2.A2 - Ft = 0
Trong đó:
P1 – áp suất dầu ở buồng công tác
P2 – áp suât dầu ở buồng đối diện . P2= 20 kN/cm2
A1 – diện tích bit tông ở buồng công tác
A1 =

π .d 2 3,14.12 2
=
= 112,04cm 2
4
4

A2 – diện tích bit tông buồng chạy không
A2 =

π ( D 2 − d 2 ) 3,14(12 2 − 8,6 2 )
=
= 54,98cm 2
4
4

Ft – tải trọng công tác : Ft = 222,92 kN = 222,92 kN

⇒ P1 =

-

F + P2 . A 222,92 + 20.54,98
=
= 11,8kN / cm 2
A1
112,04

Xét phương trình lưu lượng:
Q1 = v ct . Act ⇒ Q1 = v ct .

π .D 2
4

Trong đó:
Vct – vận tốc chuyển động trong hành trình công tác, lấy vct= vmax=320(mm/ph)
⇒ Q1 = 320.

3,14.120 2
= 3617280(mm 3 / ph) = 3,62(l / ph)
4

- Tính và chọn các thông số của bơm:
+ Lưu lượng bơm: Qb=Q1= 3,62 (l/ph)
+ Áp suất bơm: Pb=P1=11,8 kN/cm2
+ Công suất bơm:
Nb =

Pb Qb 11,8.10 3.3,62
=
= 69,8(kw)
612
612


b.2. Tính chọn đường ống dẫn dầu
- Ta có lưu lượng dòng chảy qua ống:
Q=v

π .d 2
4

Trong đó:
Q – lưu lượng chảy qua ống ; (l/ph)
d – đường kính ống ; (mm)
v – vận tốc chảy qua ống ; (m/s)
⇒ d = 4,6

Q
v

Đối với ống nén thì v = (6-7) m/s , chọn v= 6 (m/s)
⇒ d n = 4,6

3,62
= 3,6(mm)
6

Đối với ống hút thì v = (0,5-1,5) m/s , chọn v= 1,5 (m/s)
⇒ d h = 4,6

3,62
= 7,2(mm)
1,5

Đối với ống nén thì v = (0,5-1,5) m/s , chọn v= 1,5 (m/s)
⇒ dx = 4,6

3,62
= 7,2( mm)
1,5

- Chiều dài đường ống sơ bộ ta chọn 50 m
b.3. Các phần tử còn lại
- Bể dầu
+ Bể dầu có nhiệm vụ cung cấp dầu cho hệ thống làm việc
+ Giải tỏa nhiệt sinh ra trong quá trình bơm dầu làm việc
+ Dung tích của bể dầu được chọn theo công thức
V=1,5.5.Qv= 27,15 (l)
- Van an toàn
Dùng để hạn chế việc tăng áp suất chất lỏng trong hệ thống thủy lực vượt quá trị số quy
định. Khi có nguy hiểm thì van an toàn mở ra.
- Van tiết lưu
Dùng để điều chỉnh lưu lượng dòng chảy, cụng như điều chỉnh dòng chảy và áp lực dầu.
- Bình lọc dầu và bộ làm mát
+ Bình lọc dầu dùng để lọc các cặn bẩn của dầu trên đường dầu hồi về thùng, giúp dầu
sạch hơn và làm việc được tốt hơn
+ Bộ làm mát giúp cho dầu giảm áp suất

Phn III : Cụng tỏc thoỏt nc trong thi cụng h múng sõu


Công tác thoát nớc trong thi công hố móng
sâu:

Qua việc điều tra trên 130 sự cố công trình hố móng trong
những năm gần đây ở Trung Quốc, cho thấy: phần lớn sự cố có
liên quan tới nớc ngầm. Vì vậy, nhận thức chính xác quy luật
thấm của các loại đất, thiết kế kết cấu ngăn nớc thật khoa học,
bảo đảm ngăn thấm có hiệu quả, là những khó khăn chủ yếu
trong việc ngăn trị nớc ngầm.
Trớc tiên, tính toán chuẩn xác hệ số thẩm thấu của các tầng
đất là một bài toán khó. Tầng trên là tầng đất lấp tích nớc rất
không đồng đều, hệ số thẩm thấu biến đổi rất lớn, lại có liên
quan chặt chẽ với vị trí và sự rò rỉ của đờng ống ngầm. Có
nhiều sự cố xảy ra chính là vào lúc đờng ống ngầm bị vỡ. Tầng
ngầm nớc nếu trong trờng hợp tầng đất phân bố không đồng
đều hoặc tầng kẹp tơng đối mỏng thì việc lấy hệ số thẩm
thấu của nó là khá khó khăn.
Sau nữa, sự phá huỷ thẩm thấu của nớc ngầm thờng đem lại
hậu quả có tính chất tai nạn, biểu hiện của nó là: trào nớc ở đáy
hố, thoạt đầu chỉ có mấy điểm phun nớc nho nhỏ, dần dần lan
ra, làm phá huỷ toàn bộ đáy hố. Một biểu hiện nữa là cát chảy,
đất chảy ở thành hố do việc cắt nớc không đợc tốt, dới tác động
của áp lực nớc động, nớc đất ở thành hố chảy mất khá nhiều,
làm cho mặt đất ở gần hố bị sụt lún, nguy hiểm cả bốn xung
quanh. Còn một loại nữa là chọc thủng tầng phủ, xảy ra ở giao

diện giữa tầng thấm nớc với tầng đất sét.
Đối với nớc ngầm ở chỗ nông, bao gồm nớc ngầm và tầng chứa
nớc ở trên, nếu mặt đáy của tầng ngậm nớc mà cao hơn mặt
đào thì giếng điểm hoặc giếng sâu thờng dùng không thể
nào đạt đợc mục đích là hạ mực nớc ngầm, không thể hút khô
đợc, nớc trong giếng nếu hút là cạn, dừng hút là có ngay, trong
khi đào vẫn cứ có nớc; kì thực đây không phải là việc hạ mực
nớc mà là vấn đề làm khô toàn bộ tầng ngậm nớc. Lại còn một
số đất mịn, tính chất rất đặc biệt, giếng điểm, giếng sâu
đều hút không đợc nớc, nhng khi đào thì lại xảy ra cát chảy.
Ngoài ra, nh ở vùng đất có tính chất đặc biệt nh tầng nớc có
áp lực thay đổi theo độ sâu, độ dốc thuỷ lực ở chỗ gần hố