Thiết kế máy khoan cọc nhồi

MỤC LỤC

Trang
Lời mở đầu ................................................................................................................1
Chương 1- Tìm hiểu về công nghệ thi công khoan cọc nhồi Trang............................. 3
§ 1.1. Phạm vi và nhu cầu sử dụng máy khoan cọc nhồi...............................................3
1.1.1. Giới thiệu máy tạo lỗ khoan cọc nhồi.......................................................3
1.1.2. Phạm vi sử dụng khoan cọc nhồi..............................................................3
1.1.3. Giới thiệu tổng quan về máy khoan cọc nhồi kiểu thùng xoay................4
1.1.4. Giới thiệu máy thiết kế..............................................................................4
§ 1.2. Chế tạo dung dịch bentonite (bùn khoan)............................................................5
1.2.1. Tính chất dung dịch bentonite mới trước khi dùng..................................5
1.2.2. Sử dụng và sử lý dung dịch bentonite (bùn khoa).....................................5
§ 1.3. Chọn phương pháp thi công công trình..............................................................8
1.3.1. Sơ đồ thi công cọc khoan nhồi..................................................................8
1.3.2. Công tác chuẩn bị .....................................................................................8
1.3.3. Định vị hố khoan.......................................................................................9
1.3.4. Công tác khoan tạo lỗ ...............................................................................9
1.3.5. Gia công và hạ lồng thép.........................................................................13
1.3.6. Công tác đổ bê tông.................................................................................14
1.3.7. Rút ống vách và lấp đầu cọc....................................................................16
1.3.8. Kiểm tra và nghiệm thu...........................................................................17
Chương 2: Lựa chọn phương án..................................................................................18
2.1.Lựa chọn phương án....................................................................................18
2.2. Lựa chọn thiết bị cơ sở ..............................................................................19
Chương 3: Tính toán máy khoan cọc nhồi..................................................................22
§3.1. Nội dung thiết kế................................................................................................22
3.1.1. Lý thuyết khoan ....................................................................................22
3.1.2. Tính các thông số cơ bản.........................................................................22
3.1.3. Các số liệu thiết kế..................................................................................22
§3.2. Phân tích chung .................................................................................................23

3.2.1. Phân tích lực khi khoan...........................................................................23
3.2.2. Tính các lực cơ bản.................................................................................23
§3.3. Thiết kế cụm cơ cấu quay dẫn động cần khoan................................................27
3.3.1. Lựa chọn thiết bị......................................................................................27
3.3.2. Tính chọn môtơ thuỷ lực.........................................................................27
3.3.3. Sơ đồ dẫn động và phân phối tỉ số truyền...............................................28
3.3.4. Thiết kế bộ truyền bánh răng hành tinh 2 cấp.........................................29
3.3.5. Tính hiệu suất truyền động của hộp giảm tốc.........................................42
3.3.6. Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ 1 cấp....................................................43
3.3.7. Tính toán các trục bánh răng...................................................................48
3.3.8. Chọn ổ đỡ cho bộ truyền.........................................................................58
3.3.9. Tính các mối ghép then và then hoa........................................................61
1
3.3.10. Thiết kế đĩa truyền mômen xoắn C
1
và C
2
.............................................67
3.3.11. Tính thiết kế bôi trơn hộp giảm tốc.......................................................67
3.3.12. Thiết kế vỏ hộp giảm tốc.......................................................................67
3.3.13. Thiết kế chi tiết cơ cấu quay dẫn động cần khoan................................68
§ 3.4. Thiết kế giá dẫn hướng......................................................................................69
3.4.1. Tính chọn gầu..........................................................................................69
3.4.2. Tính chọn cần khoan...............................................................................69
3.4.3. Thiết kế giá dẫn hướng............................................................................70
3.4.4. Kiểm nghiệm điều kiện bền của giá dẫn hướng......................................77
§3.5. Thiết kế phần khung dẫn động cần.....................................................................82
3.5.1. Phân tích động học cơ cấu phẳng toàn khớp thấp - bài toán vị trí..........83
3.5.2. Phân tích lực cơ cấu phẳng tác dụng lên hệ cơ cấu hình bình hành........84
3.5.3. Thiết kế thanh chống...............................................................................85

3.5.4. Thiết kế cần dẫn động.............................................................................94
§.3.6. Thiết kế, tính chọn các cơ cấu khác...................................................................99
3.6.1. Tính chọn cơ cấu nâng hạ lồng cốt thép..................................................99
3.6.2. tính chọn tang, cáp, puly đổi hướng cho cơ cấu nâng hạ cần khoan.....106
3.6.3. Tính chọn xilanh thủy lực......................................................................111
3.6.4. Tính mối hàn cho giá dẫn hướng...........................................................112
§ 3.7. Công nghệ chế tạo trục....................................................................................113
3.7.1. Nội dung và trình tự thiết kế..................................................................113
3.7.2. Phân tích chi tiết gia công và xác định dạng sản xuất...........................113
3.7.3. Xác định phương pháp chế tạo phôi và thiết kế bản vẽ chi tiết lồng phôi
113
3.7.4. Thiết kế qui trình công nghệ gia công chi tiết.......................................114
3.7.5. Tính lượng dư gia công.........................................................................115
3.7.6. Tính chế độ cắt......................................................................................117
3.7.7. Trình tự tiến hành các nguyên công......................................................120
§.3.8. Tính ổn định của máy khi làm việc.................................................................126
3.8.1. Trường hợp 1: Khi máy cẩu lồng thép vào hố khoan............................126
3.8.2. Trường hợp 2: Khi máy rút gầu khoan lên............................................128
3.8.3. Trường hợp 3: Khi máy quay 1 góc 90
0
để khoan.................................129
Chương 4- Một số qui định khi lắp ựng và sử dụng máy..........................................131
4.1. Lắp dựng máy...........................................................................................131
4.2. Một số quy định khi sử dụng máy............................................................132
4.3. Các biện pháp an toàn khi thi công khoan cọc nhồi.................................132
4.4. Công Tác theo dõi, ghi chép, lấy mẫu......................................................133
4.5. Kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi........................................................133
Kết luận chung...........................................................................................................136
Tài liệu tham khảo.....................................................................................................137
Lời nói đầu

2
Công tác xây dựng có một vị trí quan trọng trong công cuộc công nghiệp hoá,
hiện đại hoá đất nước. Trong những năm gần đây và trong tương lai công tác xây
dựng đã, đang và sẽ phát triển rất nhanh, có thể nói cả nước là một đại công trường.
Các công trình xây dựng có quy mô lớn, nhiều nhà cao tầng xây dựng trong các đô
thị đông dân cư đòi hỏi phải có kỹ thuật xây dựng nền móng thích hợp và hiện đại.
Để đáp ứng những yêu cầu đó ngành xây dựng không những cần đến trình độ tay
nghề bậc cao của công nhân, trình độ quản lý của các kỹ sư mà còn phải đầu tư
những trang thiết bị máy móc kỹ thuật hiện đại phục vụ cho công việc ngày càng cao
này. Vì vậy máy xây dựng là một phần tất yếu cho quá trình phát triển của ngành
xây dựng nói riêng và các ngành kỹ thuật khác nói chung.
Công tác cải tạo và thiết kế các máy xây dựng một cách hợp lý và khoa học
phù hợp với đặc thù công việc, thuận lợi cho công việc tổ chức thi công các công
trình xây dựng nhằm phát huy lợi thế thi công là một trong những yếu tố vô cùng
quan trọng cấu thành nên sự thành công của một công trình xây dựng.
Hiện nay nước ta đang trên đà phát triển nên việc xây dựng cơ sở hạ tầng là
một khâu rất quan trọng. Đặc biệt là việc xuất hiện ngày càng nhiều các khu công
nghiệp, các khu đô thị cao cấp và các công trình xây dựng lớn. Nên việc xây dựng
dựa trên sức người cho năng suất không cao, chất lượng cũng không đảm bảo. Để dáp
ứng nhu cầu của sự phát triển chúng ta cũng đã áp dụng các loại máy móc hiện đại
vào quá trình xây dựng nhằm giảm sức lao động cho con người, tăng năng suất lao
động đồng thời nâng cao chất lượng của các công trình. Các loại máy phục vụ cho
quá trình xây dựng có nhiều chủng loại: nhóm máy phục vụ công tác làm đất, nhóm
máy phục vụ việc nâng chuyển, nhóm máy thi công chuyên dùng và nhóm máy sản
xuất vật liệu xây dựng .
Mỗi máy đều bao gồm nhiều chi tiết khác nhau. Các chi tiết phải thỏa mãn các
yêu cầu về kỹ thuật, làm việc ổn định, chi phí chế tạo và sử dụng thấp, năng suất độ
tin cậy và tuổi thọ cao, kinh tế trong chế tạo, dễ dàng chăm sóc và bảo dưỡng, khuôn
khổ kích thước gọn nhẹ, làm việc êm hình thức đẹp.
Ngày nay, trong thi công các công trình ngày càng yêu cầu chất lượng công

trình càng cao đồng thời các công trình cũng càng ngày càng lớn cho nên việc phải
gia công nền móng công trình cần phải có các thiết bị chuyên dùng. Cũng do lý do
này vào đầu thập kỷ 70 của thế kỷ 20 chúng ta đã tiến hành dùng cọc khoan nhồi.
Sau đó thời gian không lâu thì máy khoan cọc nhồi trở nên thông dụng tại Việt Nam
và ngày càng chiếm lĩnh các công trình khi thi công.
Làm đồ án tốt nghiệp là vấn đề then chốt để sinh viên có thể tổng hợp những
kiến thức đã được tích lũy sau 5 năm học và bước đầu làm quen được việc đưa lý
thuyết vào thực tế để có thể xây dựng cho mình những cơ sở căn bản cũng như cách
nhìn nhận một cách hợp lý về công việc sau này.
Cũng qua đồ án này em xin được bày tỏ lòng biết ơn của mình tới các thầy cô
giáo trong khoa Cơ Khí đã hết lòng chỉ bảo, truyền đạt kiến thức cho em trong suốt
5 năm học qua, cảm ơn thầy Ts. Nguyễn Danh Sơn đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ
em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
3
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 để kiến thức khoa học kỹ thuật của em
ngày càng hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
4
Chương 1- Tìm hiểu về công nghệ thi công khoan cọc nhồi.
§ 1.1. Phạm vi và nhu cầu sử dụng máy khoan cọc nhồi
1.1.1. Giới thiệu máy tạo lỗ khoan cọc nhồi .
Những năm gần đây ở nước ta khi xây dựng các nhà cao tầng, nhà công nghiệp
và các cầu lớn với tải trọng truyền lên móng có trị số đáng kể và điều kiện địa chất
công trình - địa chất thuỷ văn phức tạp. Người ta thường dùng cọc khoan nhồi để làm
móng, tuy không phải lúc nào việc dùng này cũng đều có hợp lý. Trong thi công, ở
một số công trình đã phạm phải một số vấn đề có liên quan đến chất lượng cọc, có
khi phải xử lý khá phức tạp và tốn kém.
Những thiết bị thi công và kiểm tra khá hiện đại đã được nhập vào nước ta và
đang được sử dụng trên nhiều công trường, đòi hỏi người thiết kế, thi công cần nắm

vững một số kiến thức mới trong lĩnh vực này để công nghệ khoan cọc nhồi phát triển
bền vững và đúng hướng.
1.1.2. Phạm vi sử dụng khoan cọc nhồi.
Cọc khoan nhồi là loại cọc được chế tạo tại chỗ bằng cách khoan những lỗ
trong lòng đất, sau đó trực tiếp rót vật liệu (bê tông, bê tông cốt thép, hoặc cát) vào
các hố để tạo thành cọc.
Lựa chọn phương án móng bằng cọc khoan nhồi là dựa trên cơ sở so sánh
nhiều yếu tố, ưu khuyết điểm của từng phương án về các mặt kinh tế - kỹ thuật, trong
đó các yếu tố chính gồm có:
- Đặc điểm công trình;
- Độ lớn các loại tải trọng;
- Điều kiện cụ thể của các loại đất nền;
- Những yêu cầu về tiếng ồn, rung động khi xây dựng;
- Ảnh hưởng đối với công trình đã xây dựng và công trình ngầm;
- Khả năng thi công của nhà thầu;
- Tiến độ thi công và thời gian hoàn thành;
- Khả năng kinh tế của chủ đầu tư;
Khoan cọc nhồi có những ưu điểm sau:
- Xây nhà và công trình gần những kiến trúc mà trong quá trình sử dụng lâu dài
đã có những biến dạng rõ rệt vì nếu dùng cọc đóng hoặc tường vây bằng thép sẽ gây
ra lực va đập và rung, ảnh hưởng có hại đến việc phát triển biến dạng không cho phép
đối với công trình bên cạnh.
- Thi công gần các trường học, bệnh viện, nhà an dưỡng, nhà nghỉ, công viên,
nhà hát. Ở những nơi này theo tiêu chuẩn môi trường không cho phép tiếng ồn lớn
nếu dùng máy đóng cọc.
- Làm việc trên bãi đất gồm các vật liệu phế thải như đất đắp lẫn xỉ lò cao + bê
tông + kim loại, ở đây việc đào đất bằng máy đào cũng như đóng cọc, về mặt kỹ thuật
là không sử dụng được.
- Trong những điều kiện đất nền mà kích thước của cọc đóng vượt quá kích
thước tiêu chuẩn thường dùng.

- Khi thi công những móng cọc sâu trong những nhà máy đang sản xuất có
chiều cao hạn chế.
5
- Thi công gần nhà máy có quá trình công nghệ với độ chính xác cao.
- Khi làm móng cho nhà cao tầng và cầu lớn trên đất đá hoặc nửa đá đã bị phá
hỏng do quá trình phong hoá và rất khác nhau về độ chặt và thành phần.
- Khi chống đỡ các mái đất bị trượt bằng kết cấu chắn giữ trong trường hợp
biện pháp thông thường (như tường chắn, thoát nước) không cho kết quả tốt hoặc làm
tường cừ để thi công các hố móng sâu.
Dù vậy cọc khoan nhồi vẫn có những khuyết diểm sau:
- Đòi hỏi thiết bị tốt và chuyên gia có nhiều kinh nghiệm, đầu tư cao cho hệ
thống máy móc thi công.
- Khi xuyên qua vùng có hang hốc các tơ hoặc đất bị nứt nở lớn phải dùng ống
chống để lại (không rút lên) sau khi đổ bê tông do đó giá thành cọc sẽ đắt.
- Khó kiểm tra chất lượng lỗ cọc và thân cọc sau khi đổ bê tông cũng như sự
tiếp xúc xấu của mũi cọc với lớp đất chịu lực, nếu không có chương trình quản lý
chất lượng tốt và thiết bị kiểm tra đạt độ chính xác yêu cầu.
- Công trình cơ khí kém sạch và khô ráo.
1.1.3. Giới thiệu tổng quan về máy khoan cọc nhồi kiểu thùng xoay
Máy khoan cọc nhồi kiểu gầu xoay được dùng trong trường hợp đất quá dẻo,
tương đối dẻo hay ngập nước. Đất khoan do cánh xén cắt được gạt vào gầu. Khi đầy
đất cánh xén khép lại và đầu khoan được kéo lên đổ đất ra ngoài.
Kết hợp chống vách bằng vữa sét, gầu khoan xoay có thể khắc phục những khó
khăn nếu khoan trong nền đất yếu và cả đất xốp rời mà không dùng ống vách. Lắp
cần khoan vào ôtô hoặc cần trục có thể tạo lỗ khoan sâu tới 70m, đường kính có thể
đạt tới 4.57m (hoặc hơn nữa).
Để tăng khả năng chịu lực cho cọc ta có thể sử dụng thiết bị mở rộng thân và
đáy cọc. Nhờ sử dụng thiết bị mở rộng thân và đáy cọc này có thể làm hạ đáng kể giá
thành cọc, chủ yếu do giảm chiều sâu khoan cọc, do đó giảm bớt được khối lượng bê
tông nhồi mà vẫn đảm bảo chất lượng và khả năng chịu tải của cọc.

Để chống khả năng sạt lở vào lỗ khoan cũng như cho việc đổ đất và khoan
được dễ dàng người ta thường dùng những ống vách tạm có chiều dài ngắn đặt ở
phần trên miệng lỗ khoan.
1.1.4. Giới thiệu máy thiết kế.
Hiện nay việc thi công các công trường ở các thành phố lớn vấn đề khó khăn
và phức tạp lớn là việc diện tích mặt bằng thi công nhỏ hẹp, độ cao các công trình
lân cận ảnh hưởng rất lớn tới điều kiện thi công. Do vậy yêu cầu thiết kế cơ cấu thi
công gọn nhẹ, dễ dàng, chất lượng tốt là một trong những yêu cầu cơ bản và cấp
thiết của máy móc hiện đại. Máy khoan cọc nhồi dùng giá dẫn hướng này có đường
kính lỗ khoan lớn nhất là 1m chiều sâu tối đa của hố khoan là 50m và tốc độ quay
lớn nhất của gầu khoan là 10 vg/ph, sau khi thi công máy có thể gập cần và di
chuyển tới vị trí khác một cách dễ dàng.
6
§ 1.2. Chế tạo dung dịch bentonite ( bùn khoan )
Dung dịch bentonite dùng để giữ cho thành hố đào của cọc không bị sạt lở.
1.2.1. Tính chất dung dịch bentonite mới trước khi dùng.
Bentonite bột được chế tạo sẵn trong các nhà máy, thường đóng thành từng
bao 50kg (giống bao xi măng). Hiện nay nước ta phải nhập bentonite từ nước ngoài,
chủ yếu từ Đức do công ty ERBSLOH chế tạo. Tùy theo yêu cầu kỹ thuật khoan,
đào và tính chất địa tầng, mà hoà tan từ 20kg đến 50kg bột bentonite vào 1m
3
nước.
Một dung dịch mới trước lúc sử dụng phải có đặc tính sau đây:
- Dung trọng nằm trong khoảng từ 1,01 đến 1,05 (trừ trường
hợp loại bùn sét đặc biệt, có thể sử dụng đến 1,15 ).
- Độ nhớt Marsh > 35 giây.
- Độ tách nước dưới 30cm
3
.
- Hàm lượng cát bằng 0.

- Đường kính hạt dưới 3mm.
Ghi chú:
+ Dung trọng thông thường được đo bằng cân dung trọng (thí dụ cân
Baroid).
+ Độ nhớt Marsh được đo trong các cái phễu tiêu chuẩn có vòi lỗ chảy
đường kính 4,75mm để cho 1 lít dung dịch bentonite chảy qua. Thời gian chảy hết 1
lít dung dịch bentonite phải lớn hơn 35 giây.
+ Độ tách nước được đo bởi một dụng cụ lọc ép baroid dưới áp lực 0,7Mpa
trong 30 phút.
+ Hàm lượng cát được đo bởi một dụng cụ êlutriomêtre.
+ Đường kính hạt được đo bằng rây tiêu chuẩn có đường kính lỗ rây thích
hợp.
1.2.2. Sử dụng và sử lý dung dịch bentonite ( bùn khoan)
Quá trình chế tạo, sử dụng, thu hồi, xử lý và tái sử dụng dung dịch bentonite
(dung dịch khoan, bùn khoan) được thể hiện trên sơ đồ:
7
Trạm sử lý bùn khoan
ống dẫn bùn mới
mt
Bơm chìm
Đang đào

d - Tuần hoàn dung dịch bentonite

Bùn mới

bùn mới
Hút bùn bẩn
SILO
Đến hố đào

Bể chứa bằng thép
bể chứa bằng cao
su có khung thép
c - Kho chứa dung dịch
bentonite mới
a-Kho chứa bentonite
b - Chế tạo dung
dịch bentonite
b2 - Máy
trộn
b1 - Phiễu trộn
Hỡnh 1.1 - S x lý dung dch bentonite.
Quỏ trỡnh thc hin nh sau:
Ch to dung dch bentonite mi gm:
- Cỏc bao bentonite bt c cha trong kho (bao) hoc trong
silụ (bt).
- Ch to dung dch bentonite:
+ cú th dựng phu trn n gin.
+ Cú th dựng mỏy trn.
Thng trn 20kg n 50kg bt bentonite vi 1m
3
nc (tu theo yờu cu
thit k). Ngoi ra, tựy theo yờu cu k thut c th cho thờm vo dung dch mt s
cht ph gia mc ớch l lm cho nú nng thờm, khc phc kh nng vún cc ca
bt bentonite, tng thờm st hoc ngc li gim st bng cỏch chuyn nú
thnh th lng, chng li s nhim bn ca nú bi ximng hoc thch cao, gim
PH ca nú hoc tng thờm, gim tớnh tỏch nc ca nú, v.v...
8
Sau đó đổ dung dịch khoan mới được chứa ở bể bằng thép, bể chứa xây
gạch, bể chứa bằng cao su có khung thép hoặc bằng xilô (tuỳ từng điều kiện cụ thể

mà sử dụng loại bể chứa nào).
Sử dụng dung dịch bentonite một cách tuần hoàn (xem hình 1.1). Trong khi
đào hố phải luôn luôn đổ đầy dung dịch khoan trong lỗ. Dung dịch khoan này là
dung dịch mới. Gầu đào xuống sâu đến đâu thì phải bổ xung dung dịch khoan ngay
cho đầy hố. Trong khi đào thì dung dịch bentonite bị nhiễm bẩn (do đất, cát) làm
giảm khả năng giữ ổn định thành hố, do đó phải thay thế. Để làm việc đó, phải hút
bùn bẩn từ hố khoan, đào lên để đưa về trạm sử lý. Có thể dùng loại bơm chìm đặt ở
đáy hố đào hoặc bơm hút có màng lọc để ở trên mặt đất.
Dung dịch khoan (bùn khoan) được đưa về trạm sử lý (theo hình 1.1). Các
tạp chất bị khử đi, còn lại là dung dịch khoan như mới để tái sử dụng.
Dung dịch sau khi sử lý phải có đặc tính sau:
- Dung trọng dưới 1,2 (trừ loại dung dịch nặng đặc biệt).
- Độ nhớt Marsh nằm giữa 35 đến 40 giây.
- Độ tách nước dưới 40cm
3
.
- Hàm lượng cát ≤ 5%.
9
§ 1.3. Chọn phương pháp thi công công trình.
Với đầu đề thiết kế là máy khoan cọc nhồi lắp trên máy cơ sở là máy xúc thuỷ
lực, khoan hố có đường kính cọc là 1m, chiều sâu 50m loại cấp đất IV do vậy phương
pháp thi công khoan cọc nhồi của máy thiết kế là phương pháp thi công trong dung
dịch Bentonite khi đã hạ ống vách.
1.3.1. Sơ đồ thi công cọc khoan nhồi.
1.3.2. Công tác chuẩn bị.
- Trước khi thi công cọc khoan nhồi cần chú ý nghiên cứu kĩ các tài liệu thiết
kế kĩ thuật, quy trình công nghệ, tài liệu khảo sát địa chất công trình, .... và các công
trình ngầm trong mặt bằng thi công như điện, cáp quang, hệ thống thoát nước, cấp
nước...
- Chuẩn bị mặt bằng tổ chức thi công, xác định vị trí các tim mốc, hệ trục công

trình, đường vào, hệ thống đặt các thiết bị cơ sở, khu vực thi công lồng thép, kho các
công trình phụ trợ. Các cán bộ kĩ thuật phải nắm chắc hồ sơ thiết kế cọc như địa chất
công trình, đường kính, cấu tạo cốt thép, đáy cọc đáy đài, cao độ cắt cọc cấu tạo ống
siêu âm...vv.
- Căn cứ vào các thiết bị có sẵn đã được duyệt lập tiến độ thi công chi tiết cho
từng cọc đảm bảo theo đúng yêu cầu bên A và tư vấn giám sát từ đó lập tiến độ thi
công tổng thể và sơ đồ khoan cho toàn bộ khu cọc.
- Chuẩn bi các bảng biểu nhật kí công trường, theo dõi quá trình thi công và
chất lượng thi công.
- Chuẩn bị đầy đủ thiết bị máy móc kiểm tra độ sụt của bê tông, kiểm tra dung
dich bentonite.
- Dung dich Bentonite phải luôn đảm bảo chất lượng và số lượng cho công tác
thi công.
Thi công hạ ống vách
Khoan đến
cao độ đáy
cọc
Thổi rửa,vét
cặn lắng và
thay dd mới
Cẩu hạ
lồng cốt
thép
Lắp ống đổ
bê tông
Đổ bê tông
cọc và san
lấp bề mặt
Thải cặn
lắng

Xử lý
Bentonite để
tái sử dụng
Chuẩn bị
điều chế dd
Bơm cấp Bentonite
Lắp ráp cơ giới, định
vị và cân chỉnh máy
10
- Chuẩn bị đầy đủ và đảm bảo nguồn nước trộn Pentonite.
- Hệ thống cung cấp điện phải an toàn và đáp ứng được công suất của máy móc
thiết bị thi công.
- Kiểm tra và đảm bảo chắc chắn tất cả các thiết bị trong tình trạng hoạt động
tốt và sẵn sàng làm việc.
- Vị trí của máy phải an toàn chắc chắn và thuận tiện.
- Biện pháp tổ chức cấp điện, cấp thoát nước.
- Chuẩn bị ống dẫn tạo điều kiện để đổ bê tông dưới nước.
- Xây tường bao quanh hiện trường: hiệu quả của việc cách âm của tường phụ
thuộc rất nhiều vào độ cao và chất liệu làm tường. Nếu tường làm bằng vật liệu cách
âm thì hiệu quả rất cao.
Cần chú ý xác nhận chủng loại và vị trí của các vật kiến trúc ngầm và xem xét
khả năng gây ảnh hưởng đến khu vực và công trình lân cận để có biện pháp xử lý
thích hợp.
1.3.3. Định vị hố khoan.
- Định vị phải căn cứ vào tài liệu thiết kế về quy hoạch tổng thể của dự án và
mặt bằng bố trí cọc. Việc xác định vị trí tim cọc được thực hiện bằng 2 máy kinh vĩ
giao hội hoặc máy kinh vĩ điện tử. Khi thực hiện công tác này phải có sự kiểm tra
nghiệm thu của kỹ sư tư vấn.
- Sai số cho phép của vị trí tim cọc là: ± 30mm
- Đồng thời lập các mốc phụ để xác định và kiểm tra lại tim, cốt cọc.

* Định vị tim cọc.
Mèc chuÈn
Mèc phô
Tim cäc
Hình 1.2 - sơ đồ định vị tim cọc
1.3.4. Công tác khoan tạo lỗ.
1.3.4.1. Hạ ống vách: Sau khi định vị vị trí tim cọc, tiến hành khoan với tốc độ chậm
đến chiều sâu bằng chiều dài ống vách. Dừng khoan và hạ ống vách, chiều dài ống
vách được xác định căn cứ vào tài liệu khảo sát địa chất. Ống vách phải được hạ với
chiều sâu tối thiểu qua các lớp đất yếu bên trên. Trong quá trình thi công từng cọc,
phụ thuộc vào đăc điểm địa chất các lớp đất phía trên có thể hạ thêm ống vách nếu
gặp phải địa chất yếu.
Ống vách có tác dụng bảo vệ thành hố khoan ở đầu cọc, tránh trường hợp sập lở
đất bề mặt khi thi công, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho việc neo giữ cốt thép.
Ống vách phải được giữ thẳng đứng chăc chắn không bị xô lệch, trượt trong quá trình
11
thi công. Vị trí ống vách, độ thẳng đứng phải được kỹ thuật bên A và tư vấn giám sát
kiểm tra nghiệm thu. Các yêu cầu kỹ thuật về hạ ống vách:
+ Sai số tọa độ : ± 50 - 75mm
+ Sai số gia công theo độ tròn ± 5mm
+ Sai số về độ thẳng đứng ≤ 1%
* Các phương pháp hạ ống vách.
- Phương pháp rung: là sử dụng búa rung thông thường, để đạt độ sâu khoảng 6m
phải mất khoảng 10 phút, do đó quá trình rung dài ảnh hưởng đến toàn bộ khu vực
lân cận nên để khắc phục hiện tượng trên, trước khi hạ ống vách người ta đào sẵn một
hố sâu từ 2,5m đến 3m tại vị trí hạ cọc với mục đích bóc bỏ lớp đất cứng trên bề mặt
đất giảm thời gian của búa rung xuống còn 2 đến 3 phút.
- Phương pháp ép: là sử dụng máy ép để ép ống vách xuống độ sâu cần thiết. Phương
pháp này chịu được rung động nhưng thiết bị cồng kềnh, thi công phức tạp và năng

suất thấp.
- Sử dụng chính máy khoan để hạ ống vách: đây là phương pháp phổ biến hiện nay.
Người ta lắp vào gầu khoan thêm một đai sắt để mở rộng hố đào khoan đến hết độ
sâu của ống vách thì dùng cần cẩu hoặc máy đào đưa ống vách vào vị trí và hạ
xuống cao trình cần thiết, dùng cần gõ nhẹ lên ống vách để điều chỉnh độ thẳng đứng.
Sau khi đặt ống vách xong phải chèn chặt bằng đất sét và nêm để ống vách không
dịch chuyển được trong quá trình khoan.
* Cấu tạo thiết bị ống vách.
Hình 1.3 - Sơ đồ cấu tạo ống vách
1.3.4.2.Công tác khoan tạo lỗ:
12
Hình 1.4 - Sơ đồ khoan tạo lỗ, thi công hạ ống vách và lấy đất bằng gầu
* Khoan tạo lỗ bằng phương pháp khoan gầu xoay là biện pháp thi công phổ
biến nhất khi thi công hạng mục cọc nhồi các công trình xây dựng dân dụng, công
nghiệp và gịao thông hiện nay.
Khi khoan, cần chú ý các yêu cầu về kỹ thuật sau:
- Trước khi tiến hành khoan cần chỉnh chính xác độ nằm ngang của máy khoan và
độ thẳng đứng của cần khoan bằng máy trắc đạc hoặc nivo nước, vị trí máy đứng phải
được gia cố chắc chắn bằng các tấm tôn hoặc tấm bê tông.
- Bentonite được bơm vào hố khoan khi khoan đạt độ sâu 1,5- 2m và liên tục trong
quá trình khoan để duy trì áp lực vào thành hố khoan. Dung dịch Bentonite phải luôn
được kiểm tra và đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật trong quá trình thi công. Mực dung
dịch khoan luôn duy trì cao hơn mức nước ngầm trong hố khoan
- Mùn khoan và dung dịch Bentonite lẫn đất được vận chuyển ngang ra xa khỏi vị
trí hố khoan tránh làm ảnh hưởng đến chất lượng hố khoan và gây cản trở cho việc thi
công.
- Cần khoan phải luôn thẳng đứng trong suốt quá trình khoan, tim cần khoan luôn
trùng với tim cọc và thường xuyên được kiểm tra bằng máy kinh vĩ hoặc nivo nước.
- Công tác khoan được tiến hành liên tục trong phạm vi 1 cọc, tránh hiện tượng lắng
cặn và sập thành vách do gián đoạn. Trong quá trình khoan phải theo dõi, mô tả mặt

cắt địa chất của các lớp đất đá khoan qua và được thể hiện bằng các báo cáo chi tiết. ở
các điểm địa tầng sai khác nhiều so với hồ sơ khảo sát địa chất ban đầu phải tiến hành
13
lấy mẫu và ghi chép đầy đủ vào nhật ký, báo cáo với đơn vị thiết kế và công trình để
có biện pháp kỹ thuật xử lý trực tiếp phù hơp.
- Khi khoan, tốc độ khoan phải khống chế thích hợp với địa tầng khoan qua. Gầu
khoan được đưa lên, xuống từ từ và xoay để tránh ảnh hưởng chân không và ma sát
với thành hố khoan gây sập vách.
- Dùng mũi khoan bằng hợp kim cứng khi gặp các lớp địa chất như: lớp sỏi cuội to,
bột cát kết, sét kết..vv..
+ Các công tác trên được duy trì và tiến hành tới khi khoan đến cao độ thiết kế.
+ Hố khoan thường xuyên được kiểm tra về độ thẳng đứng, đường kính cũng
như tình trạng thành vách theo yêu cầu kỹ thuật của bên A và tư vấn giám sát.
1..3.4.3. Công tác kiểm tra và làm sạch sơ bộ.
Sau khi khoan đạt tới độ sâu thiết kế và tư vấn giám sát nghiệm thu xác nhận,
tiến hành chờ lắng trong khoảng 1-2 h và dùng gàu vét vệ sinh đáy hố khoan trước
khi hạ lồng thép.
1.3.4.4. Tập kết và xử lý mùn khoan.
Ảnh hưởng của cặn lắng đối với chất lượng cọc: cọc khoan nhồi chịu tải trọng
rất lớn nên để đọng lại dưới đáy hố khoan bùn đất hoặc Bentonite ở dạng bùn nhão sẽ
ảnh hưởng nghiêm trọng tới khả năng chịu tải của mũi cọc, gây sụt lún cho kết cấu
bên trên, làm cho công trình bị dịch chuyển gây biến dạng và nứt. Vì thế mỗi cọc đều
phải được xử lý cặn lắng rất kỹ lưỡng:
Có 2 loại cặn lắng
- Cặn lắng hạt thô: trong quá trình tạo lỗ đất cát rơi vãi hoặc không kịp đưa lên sau
khi ngừng khoan sẽ lắng xuống đáy hố. Loại cặn lắng này tạo bởi các hạt đường kính
tương đối to, do đó khi đã lắng đọng xuống đáy thì rất khó moi lên.
- Cặn lắng hạt mịn: Đây là những hạt rất nhỏ lơ lững trong dung dịch bentonite, sau
khi khoan tạo lỗ xong qua một thời gian mới lắng dần xuống đáy hố.
Các bước xử lý cặn lắng:

- Bước 1: Xử lý cặn lắng thô:
+ Đối với phương pháp khoan gầu sau khi lỗ đã đạt đến độ sâu dự định mà
không đưa gầu lên vội mà tiếp tục cho gầu xoay để vét bùn đất cho đến khi đáy hố hết
cặn lắng mới thôi.
+ Đối với phương pháp khoan lỗ phản tuần hoàn thì sau khi kết thúc công việc
tạo lỗ phải mở bơm hút cho khoan chạy không tải độ 10 phút, đến khi bơm hút ra
không còn thấy đất cát mới ngừng và nhấc đầu khoan lên.
- Bước 2: Xử lý cặn lắng hạt mịn: bước này được thực hiện trước khi đổ bê tông.
Mùn khoan khi đưa lên được tập kết và vận chuyển ra khỏi công trường bằng ô
tô tự đổ có bạt che phủ để tránh ô nhiễm môi trường hoặc có thể lưu giữ trong các
thùng chứa đất chờ xử lý sau.
14
1.3.5. Gia công và hạ lồng thép.
- Quá trình gia công thép cần chú ý bãi gia công thép phải được đổ đá sạch sẽ, thép
được bảo quản che mưa và kê cao cách mặt đất.
- Trước khi hạ cốt thép ta cần kiểm tra hố khoan về chiều sâu, độ thẳng đứng, tình
trạng thành vách, đường kính, độ sạch ..vv..
- Các lồng thép được liên kết chắc chắn theo đúng thiết kế và có số mối thép đủ là
tối thiểu. Các con kê bê tông hoặc thép được sử dụng để đảm bảo chiều dày lớp bê
tông bảo vệ cốt thép.
- Cần có biện pháp kỹ thuật để tránh cốt thép bị tụt hoặc bị đẩy trôi: các mối nối
phải thật đảm bảo, lồng thép sau khi hạ được liên kết chặt chẽ với ống vách ở phía
trên.
- Cốt thép đảm bảo đúng và đầy đủ vế số lượng, cường độ, vị trí và kích thước theo
đúng yêu cầu của thiết kế.
- Việc hạ lồng thép phải được thực hiện từ từ, nhẹ nhàng tránh va đập vào thành hố
khoan.
- Khi hạ lồng thép đến cao độ thiết kế thì tiến hành treo cố định lồng thép vào ống
vách, tránh chuyển vị lồng trong quá trình đổ bê tông.
Hình 1.5 - Sơ đồ cấu tạo lồng thép

15
Hình 1.6 - Sơ đồ thi công hạ lồng cốt thép
1.3.6. Công tác đổ bê tông:
1.3.6.1. Làm sạch hố khoan.
- Trước khi đổ bê tông phải kiểm tra lại chiều sâu và độ sạch của hố khoan. Trường
hợp độ lắng ≤ 10cm thì hố khoan đạt yêu cầu về độ sạch và tiến hành đổ bê tông.
- Trường hợp độ lắng ≥ 10cm thì phải làm vệ sinh đáy hố khoan bằng phương pháp
thổi rửa hố khoan. Làm sạch bằng việc thay thế dung dịch Bentonite cũ lẫn đất cát
bằng dung dịch mới đạt tiêu chuẩn.
- Có 2 công nghệ thổi rửa:
+ Thổi rửa bằng bơm:
Dùng bơm chìm công suất lớn thả xuống đáy hố khoan hút bùn lên. Đồng thời bơm
dung dịch mới xuống hố khoan đảm bảo mực dung dịch trong hố khoan luôn duy trì ở
mức 1,5 m so với cao độ mực nước ngầm. Bùn Bentonite bơm lên được qua máy tách
cát để tái sử dụng.
+ Thổi rửa bằng khí nén:
Công việc thổi rửa được thực hiện bằng ống đổ bê tông kết hợp với ống dẫn bơm
khí nén xuống. Áp lực khí nén được giữ thường xuyên là 1.5 lần áp lực cột dung dịch
tại đáy hố khoan. Bentonite lẫn mùn khoan ở dưới đáy hố khoan được áp lực khí nén
đẩy lên. Cần bổ sung dung dịch mới vào hố khoan khi dung dịch trong hố tụt khoảng
1,5 m so với cao độ mặt đất tự nhiên. Đây là phương án chính trong công tác thổi rửa
hố khoan.
16
Kiểm tra dung dịch Bentonite về độ nhớt, tỷ trọng và hàm lượng cát và đo kiểm tra
bằng thước về độ lắng cặn. Nếu độ lắng cặn < 10cm thì đạt yêu cầu cho phép đổ bê
tông
1.3.6.2. Lắp đặt ống đổ.
Ống đổ là các ống thép có đường kính 273 mm, tổ hợp của các đoạn ống dài
L = 1m , 2m, 3m và 6m. Các đoạn ống được liên kết với nhau bằng gen. Chiều dài
ống đổ phải tới tận đáy hố khoan, khoảng cách giữa đáy ống đổ và đáy hố khoan tuỳ

thuộc vào đường kính hố khoan và phải có biện pháp ống đổ dự phòng.
Ống đổ bê tông và mối nối được đảm bảo kín, cách nước, luôn luôn kiểm tra
chiều dài khi nối ống, tháo ống trong quá trình đổ.
Đoạn ống đầu tiên khi thi công được nút kín bằng bóng cao su hoặc bọt xốp
dày > 5cm nhằm đảm bảo không có sự tiếp xúc trực tiếp của mẻ bê tông đầu với dung
dịch khoan.

Hình 1.7 - Sơ đồ thi công đổ bê tông cọc
1.3.6.3. Quá trình đổ bê tông.
- Trước khi đổ bê tông cần phải có kế hoạch chặt chẽ về việc cung cấp bê tông giữa
đơn vị thi công và đơn vị cung cấp. Cụ thể, bê tông phải đảm bảo cung cấp đủ về số
lượng, chất lượng, liên tục không gián đoạn.
17
- Cấp phối bê tông phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật theo yêu cầu thiết kế, không sử
dụng cốt liệu đá lớn hơn 20mm. Bê tông trước khi đổ phải có độ sụt là 16-20cm.
- Công nghệ đổ bê tông được thực hiện sao cho bê tông cấp cho cọc liên tục không bị
gián đoạn, tránh bê tông bị phân tầng.
- Trường hợp dùng xe trộn để cấp bê tông, cần tính toán thời gian vận chuyển, nghiên
cứu phương án đường đi và lựa chọn độ sụt xuất xưởng thích hợp.
- Bê tông sử dụng cho cọc khoan nhồi có thể được trộn thêm phụ gia hoá dẻo với tỷ lệ
từ 0.8-1.2 % tuỳ thuộc vào môi trường cũng như cự ly vận chuyển.
- Bê tông trong ống đổ phải đủ độ cao và luôn luôn lớn hơn áp lực dung dịch xung
quanh. Ống đổ có thể được nâng lên hạ xuống trong quá trình cấp bê tông nhưng
không được thao tác quá mạnh và nhiều để tránh bê tông bị phân tầng. Trong quá
trình đổ, ống đổ được tháo dần ra song phải luôn đảm bảo nằm ngập trong bê tông
với chiều sâu không nhỏ hơn 2m. Việc đổ diễn ra liên tục tạo thành dòng chảy tự do
và bê tông chiếm chỗ đẩy dần Bentonite ra khỏi hố khoan.
- Các ống đổ bê tông được đặt lên giá đỡ và vệ sinh ngay sau khi tháo để tránh hiện
tượng tắc ống cho những lần đổ sau.
- Trong suốt quá trình đổ bê tông tránh không để bê tông tràn ra miệng phễu rơi vào

trong lòng cọc làm ảnh hưởng tới chất lượng của bentonite và bê tông cọc.
- Trong quá trình đổ bê tông phải thường xuyên kiểm tra theo dõi cao độ chân ống
cho phù hợp và kiểm soát được chất lượng thành vách hố khoan.
- Cao độ đổ bê tông cuối cùng phải cao hơn cao độ đáy đài cọc tốt thiểu là 1 - 1.5m
tuỳ theo thiết kế.
- Quá trình đổ bê tông được thể hiện trong các báo cáo chi tiết theo các biểu mẫu có
sẵn và có sự xác nhận của cán bộ thi công và tư vấn giám sát.
1.3.7. Rút ống vách và lấp đầu cọc.
Ống vách cần được rút lên ngay trong thời gian địa chất xung quanh chưa cố
kết chắc chắn và bê tông còn có độ dẻo và chưa đông kết nhằm đảm bảo bê tông
không bị kéo theo khi rút ống và phá vỡ kết cấu ban đầu của bê tông.
Trong quá trình rút ống vách phải đảm bảo ống giữ thẳng đứng và đồng trục
với cọc.
Sau khi ống vách được rút lên cần kiểm tra khối lượng bê tông và cao độ đầu
cọc nhằm đảm bảo tiết diện cọc không bị thu nhỏ và bê tông không bị lẫn bùn đất
xung quanh do áp lực của đất, nước, mùn khoan trong trường hợp cần thiết phải bổ
xung ngay bê tông trong quá trình rút ống.
Cọc sau khi đổ bê tông đến cao độ thiết kế và bê tông cọc đã đông kết sẽ được
lấp lại để đảm bảo tránh các tác động của bên ngoài đến sự hình thành cường độ cọc
18
và đồng thời trả lại mặt bằng thi công các cọc tiếp theo. Việc lấp đầu cọc được tiến
hành ngay sau khi bê tông đông kết. Vật liệu dùng để lấp đầu cọc có thể dùng đất cấp
II, gạch vỡ hoặc cát thô đầm kỹ. Nhằm đảm bảo thuận lợi cho máy thi công di chuyển
trên công trường phải tiến hành lấp đầu cọc ngay sau khi thi công xong.
1.3.8. Kiểm tra và nghiệm thu.
1.3.8.1. Kiểm tra dung sai cọc.
Vị trí cọc phải được xác định chính xác ngay trước khi thi công phải kiểm tra
vị trí cọc so với hệ thống mốc chuẩn.
Vị trí cọc không được sai số quá 30mm theo bất kỳ hướng nào, đồng thời cũng
phải đảm bảo sai số của tâm móng (bao gồm cả các cọc khác) không được vượt quá

chỉ số trên.
Độ thẳng đứng: khi bắt đầu công tác thi công, độ thẳng đứng của các cọc phải
được kiểm tra theo quy định. Dung sai thẳng đứng lớn nhất cho phép là ≤ 1/100.
Các cọc bị hư hỏng:
Trong trường hợp sau các cọc coi như là không đạt yêu cầu :
+ Cường độ bêtông không đạt yêu cầu về thiết kế.
+ Dung sai thi công vượt quá trị số cho phép quy định.
+ Cốt thép không đảm bảo về cường độ, số lượng và vị trí theo thiết kế.
+ Sức chịu tải của cọc không đạt yêu cầu thiết kế.
1.3.8.2. Lý lịch cọc.
Lý lịch cọc phải được kỹ thuật A- B ký xác nhận ngay trong quá trình thi công
và bao gồm các thông tin sau đây:
+ Ngày và thời gian bắt đầu khoan và bắt đầu đổ bê tông .
+ Số hiệu cọc và vị trí.
+ Cốt mặt đất tại vị trí thi công cọc.
+ Cốt mũi cọc và đầu cọc.
+ Cao độ cát cọc.
+ Độ sâu gặp lớp đất chịu lực (đất chặt hoặc sét cứng).
+ Đường kính hố khoan và đường kính cọc.
+ Độ nghiêng của cọc.
+ Chiều dài ống vách.
19
+ Chiều dài ống đổ bê tông và chiều dài ống nằm trong bê tông.
+ Mô tả chi tiết đất nền trong quá trình theo thời gian.
+ Làm sạch đáy hố khoan.
+ Cốt thép và thời gian lắp đặt vào hố khoan.
+ Đặc tính của bê tông, thể tích của bê tông và thời gian đổ bê tông.
+ Chi tiết các chướng ngại vật gặp phải khi khoan.
+ Chi tiết về thời tiết.
+ Đặc tính dung dịch bentonite trước khi đưa vào hố khoan và ở đáy hố khoan sau khi

có sự nạo vét.
+ Các thông tin khác kèm theo yêu cầu của kỹ thuật bên A và tư vấn giám sát.
20
Chương 2: Lựa chọn phương án.
Từ nhiệm vụ là thiết kế máy khoan cọc nhồi với đường kính cọc d= 1m và
chiều sâu cọc 50m, có 2 phương án lựa chọn đó là máy khoan cọc nhồi kiểu cần
giàn và máy khoan có giá dẫn hướng lắp trên máy cơ sở là máy xúc thuỷ lực.
2.1.Lựa chọn phương án.
 Phương án 1: Lắp cần giàn lên máy cơ sở là máy xúc thuỷ lực.
6
1
3
4
5
2
Hình 2.1 - Sơ đồ máy khoan cọc nhồi kiểu cần giàn.
1 - Máy cơ sở ; 2 - Cần giàn ; 3 - Hệ puli ; 4 - Cần khoan ; 5 - Cơ cấu quay; 6 - Gầu.
Ưu điểm:
• Tháo lắp dễ dàng.
21
• Dễ đưa lồng cốt thép vào hố khoan.
• Lực cản gió nhỏ.
• Giá thành rẻ.
Nhược điểm:
• Mất thời gian tháo lắp máy khi rời công trình.
• Kết cấu cần cồng kềnh.
• Tính ổn định máy kém
• Năng suất khoan thấp.
• Khó định vị chính xác tim cọc.
 Phương án 2: Lắp giá dẫn hướng lên máy xúc thuỷ

lực.
Ưu điểm:
• Kết cấu cần gọn nhẹ.
• Tính ổn định máy cao.
• Nâng hạ cơ cấu quay dễ dàng.
• Không phải tháo rời khi thay đổi công trình.
• Năng suất khoan cao.
• Dễ định vị chính xác tim cọc.
Nhược điểm:
• Việc chế tạo giá dẫn hướng đòi hỏi độ chính xác.
• Khó khăn trong tháo lắp.
• Giá thành tương đối cao.
Kết luận:
Cả hai phương án trên đều khả thi đều đã được chế tạo và sử dụng trong các
công trình tại Việt Nam. Mỗi phương án đều có những ưu và nhược điểm riêng. Ta
thấy rằng việc chế tạo giá dẫn hướng lắp trên máy xúc thuỷ lực tuy giá thành cao
hơn nhưng có rất nhiều ưu điểm khi thi công so với cần giàn nhất là trong điều kiện
thi công tại những nơi chật hẹp, thi công hố móng trụ cầu… cũng như năng suất
khoan và độ chính xác của lỗ khoan, do vậy ta quyết định chọn thiết kế máy khoan
có giá dẫn hướng lắp trên máy xúc thuỷ lực.
2.2. Lựa chọn thiết bị cơ sở.
Theo kinh nghiệm chọn máy xúc thuỷ lực làm máy cơ sở cho máy khoan cọc
nhồi có chiều sâu hố khoan 50m với đường kính lỗ khoan 1m ta chọn loại máy xúc
thuỷ lực nhãn hiệu Cummins M11-C310 của hãng BU-MA.
- Các đặc tính kỹ thuật của máy xúc Cummins M11-C310:
• Công suất lắp đặt (installed power): 231 KW
• Tốc độ quay (rotation speed): 2100 r.p.m (vg/ph)
22
5
6

7
8
1
9
4
3
2
Hình 2.2- Sơ đồ máy khoan cọc nhồi dùng giá dẫn hướng.
1 - Máy cơ sở ; 2 - Cơ cấu nâng ; 3 - Cơ cấu khung dẫn động ; 4 - Cơ cấu giá treo
cần ; 5 - Hệ puli ; 6 - Cần khoan ; 7 – giá dẫn hướng; 8 - Cơ cấu quay ; 9 - Gầu.
23
CHƯƠNG 3: Tính toán máy khoan cọc nhồi
§3.1. Nội dung thiết kế.
3.1.1. Lý thuyết khoan.
Hiện nay có nhiều lý thuyết khoan tạo lỗ như khoan đập, khoan xoay, khoan
đập xoay, khoan xoay đập, khoan siêu âm. Trên cơ sở khoan là sự phá vỡ đất đá dựa
trên khả năng tác dụng của những vật thể cứng (lưỡi cắt) vào đất đá mềm hơn. Lưỡi
cắt khi khoan dưới tác dụng của lực dọc trục và mômen xoắn được chuyển động
theo quỹ đạo xoắn vít cắt và phá vỡ đất đá do vậy chọn lý thuyết khoan xoay để tính
toán là phù hợp với yêu cầu của bài toán.
3.1.2. Tính Các Thông Số Cơ Bản.
• Mômen cản cắt M
X.
.
• Lực nén đất theo phương thẳng đứng Q
M
.
• Công suất khoan N.
3.1.3. Các Số Liệu Thiết kế.
- Tốc độ khoan 10 vg/ph.

- Đất cấp IV.
- Đường kính lỗ khoan max d= 1000mm.
- Chiều sâu lỗ khoan lớn nhất l=50.000mm.
- Gầu 2 lưỡi cắt.
24
§3.2. Phân tích chung.
3.2.1. Phân tích lực khi khoan xoay.
R3
R2
R1
P
Q
γ
β

α
b
b
β
γ
Q
P
fp'
p
III
II
I
q
f
q

'
a.
b.
c.
x
o
y
Hình 3.1- Sơ đồ phá vỡ đất đá bằng lưỡi cắt khi khoan xoay.
Trong đó:
+ R
1
: Bán kính hố khoan R
1
= 500mm.
+ R
2
: Bán kính tính từ mép ti xoắn tới mép hố khoan.
+ R
3
: Bán kính ti xoắn R
3
= 50mm.
+ q’ và p’: lần lượt là phản lực vuông góc của đất đá lên mặt trước và mặt sau.
+ f : Hệ số ma sát của hợp kim với đá cứng (f = 0.27 ÷ 0.5) ta chọn f = 0.3
3.2.2. Tính các lực cơ bản.
Với lực dọc trục P lưỡi cắt ăn sâu vào đất đá, còn với tác dụng của lực bên sườn
Q, lưỡi cắt quay và cắt ra từng lớp đất đá. Khi khoan, mỗi điểm của lưỡi cắt vẽ lên
một đường xoắn vít. Đối với đầu khoan 2 lưỡi, bề dày của lớp đất đá được cắt ra bởi
1 lưỡi cắt là b = 0.5h. Góc nghiêng của đường xoắn vít (đường cắt) của 1 điểm bất kỳ
của lưỡi phụ thuộc vào khoảng cách r

x
từ điểm nghiên cứu đến trục quay:
25