FILE 20210422 175909 bài GIẢNG MXD

BÀI GIẢNG
MÔN HỌC

MÁY XÂY DỰNG

3


Chương 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY XÂY DỰNG
§1. Phân loại, cấu tạo và yêu cầu chung với máy xây dựng
1. Định nghĩa và phân loại máy xây dựng
1.1. Định nghĩa
Máy xây dựng là danh từ chung để chỉ các máy và thiết bị phục vụ công tác
xây dựng cơ bản như xây dựng dân dụng và công nghiệp, giao thông vận tải, cảng,
thủy lợi …
1.2. Phân loại
Trong thực tế thường phân loại máy xây dựng theo công dụng (hay tính chất
thi cơng) như sau :
a) Máy phát lực :
Cung cấp nguồn động lực cho máy khác hoặc các cơ cấu của máy làm việc :
+ Động cơ đốt trong.
+ Động cơ điện.
+ Tổ hợp động cơ đốt trong – máy phát điện.
+ Tổ hợp điện – bơm thủy lực, động cơ đốt trong – bơm thủy lực.
+ Tổ hợp điện – máy nén khí, động cơ đốt trong – máy nén khí.
b) Máy vận chuyển :
Dùng để vận chuyển VLXD, hàng hóa và người, tùy theo phương tiện vận
chuyển ta chia như sau :
_ Máy vận chuyển theo phương ngang :
+ Đường bộ : Ơtơ, máy kéo …
+ Đường sắt : xe goòng, xe lửa …

+ Đường thủy : sà lan, tàu thủy …
+ Đường không : máy bay vận tải, trực thăng …
_ Máy vận chuyển đứng (hoặc nghiêng) :
+ Máy nâng đơn giản : kích, tời, palăng…
+ Thang nâng xây dựng : thang nâng chở hàng (vận thăng), thang nâng chở
hàng và người…
+ Cần trục :
 Cần trục kiểu cầu : cầu trục, cổng trục và cần trục cáp…
 Cần trục cố định kiểu cần : cần trục cột buồm…
4


 Cần trục tháp : cần trục tháp kiểu tháp quay, cần trục tháp kiểu cần quay,
cần trục tháp tự nâng…
 Cần trục tự hành :
+ Máy xếp dỡ : vận chuyển trong cự ly ngắn, phục vụ xếp dỡ.
c) Máy làm đất :
_ Máy chuẩn bị mặt bằng : máy phát gốc cây, nhổ gốc cây, máy xới đất…
_ Máy đào đất : máy đào gầu thuận, máy đào gầu nghịch, gầu ngoạm…
_ Máy đào – chuyển đất : Máy ủi, máy cạp, máy san…
_ Các loại máy đầm nèn đất : lu tĩnh, lu rung, đầm tay, lu chân cừu…
d) Máy gia cố nền móng : máy đóng (hạ) cọc, máy khoan tạo lỗ cho cọc nhồi,
máy thi công cọc cát…
e) Máy gia công đá : phục vụ nghiền sàng, phân loại và rửa sỏi, đá, cát…
f) Máy phục vụ công tác bê tông và cốt thép
_ Máy phục vụ công tác bê tông : máy trộn, máy vận chuyển bê tông, đầm bê
tông
_ Máy gia công cốt thép : máy dùng để cắt, uốn, hàn cốt thép
g) Máy chuyên dùng cho từng ngành : máy hoàn thiện, máy rải bê tông
ximăng và bê tông nhựa, máy sản xuất vật liệu xây dựng, máy bơm…

2. Cấu tạo chung máy xây dựng
Máy xây dựng bao gồm các khâu chính sau :
1. Thiết bị động lực
2. Hệ truyền động
3. Cơ cấu công tác
_ Cơ cấu di chuyển
_ Cơ cấu quay
…
4. Hệ điều khiển
Ngồi ra cịn có : hệ khung và bệ máy, các thiết bị phụ trợ (an toàn, chiếu
sáng…)
3. Yêu cầu chung đối với MXD (tham khảo tài liệu)
_ Yêu cầu về năng lượng: Công suất hợp lý, cơ động, tiết kiệm.
5


_ Kích thước gọn, nhẹ, dễ vận chuyển và thi công.
_ Các yêu cầu kết cấu - công nghệ: Độ bền, tuổi thọ cao, công nghệ tiên tiến.
_ Các yêu cầu khai thác - công nghệ: Đảm bảo năng suất, chất lượng thi cơng,
có khả năng phối hợp làm việc cùng các máy khác nhau, bảo dưỡng sửa chữa dễ
dàng, nhanh chóng, dự trữ nhiên liệu làm việc tương đối dài.
_ Sử dụng thuận tiện, an tồn, tự động hố điều khiển.
_ Yêu cầu về môi trường : không làm ảnh hưởng tới môi trường xung quanh.
_ Yêu cầu kinh tế: Giá thành đơn vị sản phẩm thấp.
Chỉ tiêu tổng hợp và quan trọng nhất liên quan tới các vấn đề nêu trên là độ
tin cậy của máy.

§2. Thiết bị động lực máy xây dựng
1. Các loại động cơ và tổ hợp động cơ làm việc trong máy xây dựng
1.1. Động cơ đốt trong

_ Hỗn hợp khơng khí và nhiên liệu được đốt trong xy lanh của động cơ đốt
trong. Khi đốt cháy nhiệt độ tăng làm cho khí cháy giãn nở tạo nên áp suất tác
dụng lên pittông đẩy pít tơng chuyển động tịnh tiến trong xy lanh, qua tay biên làm
trục khủy quay.
_ Ưu điểm của động cơ đốt trong :
+ Tính cơ động cao khơng phụ thuộc vào nơi cung cấp năng lượng.
+ Dễ thay đổi tốc độ quay bằng cách tăng (giảm) ga.
+ Khởi động nhanh.
_ Nhược điểm :
+ Hiệu suất thấp : Động cơ điêzen : (30 – 37)%
Động cơ xăng :

(18 – 22)%

+ Gây ô nhiễm môi trường.
+ Phụ thuộc vào thời tiết.
_ Phân loại :
+ Động cơ xăng : hỗn hợp nhiên liệu là xăng và khơng khí được nén.
+ Động cơ điêzen : hỗn hợp nhiên liệu là dầu điêzen được phun vào hỗn
hợp khí nén có nhiệt độ cao dưới dạng sương mù.
6


=> Trong lĩnh vực máy xây dựng động cơ điêzen được sử dụng phổ biến hơn
cả do những ưu điểm sau :
 Giá thành nhiên liệu rẻ.
 Hiệu suất cao hơn động cơ xăng.
 Mô men khởi động lớn.
1.2. Động cơ điện
_ Sử dụng rộng rãi trên các máy cố định hoặc di chuyển ngắn theo quỹ đạo

xác định (thang máy, cần trục, …)
_ Ưu điểm chung của động cơ điện:
+ Hiệu suất cao η > 80%.
+ Kết cấu nhẹ, giá thành giảm.
+ Khởi động nhanh, dễ đảo chiều quay và làm việc tin cậy.
+ Chịu quá tải tốt.
+ Dễ tự động hóa.
+ Ít ảnh hưởng đến mơi trường.
_ Nhược điểm :
+ Mô men khởi động nhỏ.
+ Không cơ động, phụ thuộc vào lưới điện.
*) Phân loại động cơ điện và phạm vi ứng dụng của từng loại:
a) Động cơ 1 chiều
_ Phân loại:
+ Động cơ điện một chiều kích thích song song;
+ Động cơ điện một chiều kích thích nối tiếp;
+ Động cơ một chiều kích thích hỗn hợp;
_ Ưu nhược điểm:
+ Mô men khởi động lớn.
+ Khởi động êm.
+ Đảo chiều quay dễ dàng.
_ Phạm vi áp dụng: sử dụng nhiều trong các thiết bị vận chuyển, thang máy
hoặc cần trục.
b) Động cơ xoay chiều
7


Động cơ xoay chiều
Động cơ xoay chiều không đồng bộ
Động cơ xoay chiều đồng bộ

Rơto lồng sóc
+ Hiệu suất và hệ số cos lớn.
Ưu điểm

+ Tốc độ quay ổn định.
+ Hệ số quá tải lớn.
+ Cấu tạo tương đối phức tạp.

Nhược điểm
+ Giá thành cao.

Phạm vi áp dụng

Áp dụng cho các máy có u cầu
tốc độ khơng thay đổi, thường áp
dụng cho các dây chuyền sản
xuất.

Rôto dây cuốn

+ Cấu tạo đơn giản, rẻ tiền.
+ Máy mở điều khiển êm.
+ Dễ bảo quản, làm việc tin cậy.
+ Chịu quá tải tốt hơn.
+ Có thể mắc trực tiếp với lưới điện
+ Hiệu suất thấp (so với động cơ + Cấu tạo phức tạp, đắt tiền.
đồng bộ),
+ Điều chỉnh vận tốc khó hơn so + Vận hành phức tạp.
với 1 chiều, 3 pha dây cuốn.
Sử dụng rộng rãi trên các máy mà không địi hỏi điều chỉnh tốc độ một

cách chính xác, các động cơ chuyên dùng (máy nâng, máy xúc) có khả
năng quá tải cao, mô men mở máy lớn, làm việc đảm bảo trong điều kiện
đóng mở máy liên tục.

8


1.3. Động cơ thủy lực và động cơ khí nén
_ Động cơ thủy lực làm việc nhờ năng lượng của dịng thủy lực có áp suất đạt giá trị
cần thiết do bơm thủy lực tạo ra.
_ Động cơ khí nén làm việc nhờ năng lượng của dịng khí nén có áp suất đạt đến giá
trị cần thiết do máy nén khí tạo ra.
_ Ưu điểm :
+ Dễ đảo chiều quay.
+ Làm việc êm.
+ Thời gian khởi động nhanh.
_ Nhược điểm :
+ Cần thêm các thiết bị phụ trợ như bơm, hệ thống ống dẫn nên kết cấu phức tạp.
+ Hiệu suất máy không cao.
1.4. Tổ hợp động lực thường dùng trong máy xây dựng
_ Động cơ đốt trong – máy phát điện.
_ Động cơ đốt trong (động cơ điện) – bơm thủy lực.
_ Động cơ đốt trong (động cơ điện) – máy nén khí.
2. Cách bố trí động cơ
+ Dẫn động chung
Có ba cách bố trí động cơ

+ Dẫn động riêng
+ Dẫn động hỗn hợp

a) Dẫn động chung : Thường là động cơ đốt trong truyền lực cho nhiều cơ cấu cơng
tác.
_ Ưu điểm : có hệ số sử dụng công suất lớn do chỉ sử dụng một động cơ.
_ Nhược điểm : Truyền động phức tạp, khó sửa chữa và độ tin cậy không cao.
b) Dẫn động riêng : Thường sử dụng nhiều động cơ điện và mỗi động cơ giữ một
chức năng công tác của máy (nâng, hạ, …)
_ Ưu điểm :
+ Cấu tạo đơn giản.
+ Các cơ cấu độc lập cơng tác.
BÀI GIẢNG MƠN HỌC MXD

9


+ Dễ sửa chữa và bảo dưỡng.
+ Độ tin cậy cao.
+ Dễ tự động hóa.
_ Nhược điểm : Hệ số sử dụng công suất không cao.
c) Dẫn động hỗn hợp :
Bố trí hỗn hợp nhiều loại động cơ trên một máy.
_ Một động cơ đốt trong quay máy phát điện cung cấp điện cho các bộ phận công tác.
_ Một động cơ xoay chiều quay máy phát điện 1 chiều cung cấp điện một chiều cho
các cơ cấu.
_ Một động cơ chính quay máy nén khí cung cấp khí nén cho các động cơ khí nén
hoặc bơm thủy lực cung cấp năng lượng cho động cơ thủy lực hoặc xi lanh thủy lực.
§3. Hệ thống truyền động trong máy xây dựng
1. Khái niệm
_ Máy xây dựng thường gồm các khâu chính sau:
Thiết bị động lực

Hệ thống truyền
động

Cơ cấu cơng tác

Điều khiển
_ Tác dụng của hệ thống truyền động :
+ Thay đổi tốc độ quay, lực và mô men.
+ Thay đổi dạng và quy luật chuyển động.
_ Lý do sử dụng bộ truyền :
+ Tốc độ cơ cấu công tác (nct) khác so với tốc độ của động cơ (nđc), thường nct< nđc.
Nếu chế tạo động cơ có tốc độ thấp, mơ men xoắn lớn thì giá thành động cơ cao và kích
thước lớn.
+ Cần truyền động từ một động cơ đến nhiều cơ cấu cơng tác có tốc độ khác nhau.
+ Do quy luật chuyển động của cơ cấu khác quay luật chuyển động của động cơ
(thường là chuyển động quay).
BÀI GIẢNG MÔN HỌC MXD

10


+ Vì điều kiện sử dụng, an tồn lao động hoặc vì khn khổ kích thước máy.
2. Phân loại
a) Truyền động cơ khí : dùng phổ biến trên máy xây dựng
_ Ưu điểm : dễ chế tạo, chắc chắn, an toàn, làm việc tin cậy.
_ Nhược điểm : kết cấu máy sử dụng truyền động cơ khí cồng kềnh và hiệu suất thấp.
b) Truyền động thủy lực và khí nén : hiện nay 2 dạng truyền động này ngày càng được
sử dụng rộng rãi.
_ Ưu điểm : gọn nhẹ, điều khiển nhẹ nhàng, êm, chính xác, dễ điều chỉnh tốc độ vơ
cấp và khả năng tự động hóa cao.

_ Nhược điểm : giá thành đắt vì địi hỏi độ chính xác cao, yêu cầu bảo dưỡng phức
tạp.
c) Truyền động điện : truyền động rotor – stator.
d) Truyền động hỗn hợp :
+ Truyền động cơ khí – điện.
+ Truyền động cơ khí – thủy lực.
+ Truyền động thủy lực – khí nén.

BÀI GIẢNG MÔN HỌC MXD

11


Chương 2: MÁY VÀ THIẾT BỊ GIA CỐ NỀN MĨNG
§1. Khái niệm chung
1. Sự cần thiết phải gia cố móng
Cấu tạo của nền đất thường không đồng nhất và chỉ chịu được áp lực nhỏ vì vậy trong
cơng tác xây dựng cầu, đường, xây dựng nhà cao tầng ,…thường phải xử lý (gia cố) nền
móng trước khi xây dựng nhằm tăng khả năng chịu tải của nền và móng.
2. Các phương pháp gia cố nền móng
2.1 Phương pháp đóng (hạ) cọc vào nền đất.
a) Phương pháp đóng cọc bằng lực xung kích (dùng búa xung kích):
Nguyên lý làm việc của phương pháp này là: Búa được nâng nên độ cao nhất định
rồi cho búa rơi tự do xuống nhờ trọng lượng của bản thân búa. Khi rơi xuống, búa sẽ sinh
ra lực xung kích, tác dụng vào đầu cọc để đóng cọc.
Ưu điểm.
Tính cơ động cao, có thể thi cơng ở mọi địa hình, cạnh bờ sơng, mép núi…
Nhược điểm
Gây chấn động các cơng trình liền kề, gây ơ nhiễm mơi trường (tiếng ồn và khí thải).
Các tính chất cơ lý của cọc bị thay đổi do chịu va đập, đơi khi vỡ đầu cọc; Các đoạn cọc

đóng tương đối ngắn;
Phạm vi sử dụng
- Hiện nay thường dùng đóng cọc gia cố nền móng cho các cơng trình thấp tầng, móng
cầu giao thơng tải trọng nhỏ, xa các khu dân cư đặc biệt hữu ích ở những nơi địa hình
khơng thuận lợi (vùng núi, hải đảo)
b) Phương pháp hạ cọc bằng rung động (dùng búa rung):
Nguyên lý làm việc của phương pháp này là: Kẹp chặt búa vào đầu cọc, khi búa rung
động lực rung sẽ được truyền vào cọc, làm giảm ma sát giữa cọc và đất. Nhờ trọng lượng
của cọc và búa mà cọc tự hạ xuống, lún sâu dần vào lòng đất.
Ưu điểm:
Sử dụng bằng nguồn điện nên khơng gây ơ nhiễm mơi trường, Có thể hạ cừ, cọc ở
những nơi bất lợi về địa hình, khơng làm hư hại cọc, thao tác đơn giản thuận tiện.
BÀI GIẢNG MÔN HỌC MXD

12


Nhược điểm:
Phụ thuộc vào nguồn điện, khi cộng hưởng với các cơng trình liền kề có thể gây nứt,
chiều sâu hạ cọc ngắn, không dùng hạ cọc được ở những nơi đất quá cứng hoặc quá dính.
Phạm vi sử dụng:
Ngày nay, phương pháp này chủ yếu dùng để hạ cừ để giữ vách hố móng, hạ cừ
ngăn nước khi kè sông hồ…
c) Phương pháp hạ cọc bằng lực ép tĩnh:
Nguyên lý làm việc của phương pháp này là: Dùng lực đẩy của các xilanh thủy lực, ép
cọc ngập sâu xuống đất, phương pháp này khắc phục được nhược điểm của hai phương
pháp trên.
Ưu điểm:
Khơng gây chấn động cho cơng trình liền kề, thân thiện với môi trường, độ tin cậy
của cọc cao.

Nhược điểm:
Đòi hỏi mặt bằng phải bằng phẳng và ổn định, khơng ép sát được vào các cơng trình
liền kề.
Phạm vi sử dụng:
Máy ép tải loại ép đỉnh được sử dụng rộng rãi trong công tác gia cố nền móng cho
các cơng trình xây dựng thấp tầng nơi có mặt bằng thuận lợi như:
+ Nhà liền kề trong các khu đơ thị mới (ép tồn bộ trước khi thi cơng).
+ Các cơng trình thấp tầng khơng áp sát vào các cơng trình hiện hữu như: các biệt
thự, cơng sở thấp tầng, trường học, nhà ở nông thôn…
Máy ép ôm dùng để ép cọc cho cơng trình xây dựng có độ cao trung bình, các khu
cơng nghiệp nơi có khối lượng cần ép lớn.
2.2. Phương pháp khoan tạo lỗ (khoan cọc nhồi) :
Nguyên lý làm việc của phuơng pháp này là: Dùng máy khoan để khoan vào lòng đất
tạo ra các lỗ, sau đó nhồi vật liệu chế tạo cọc xuống các lỗ đó. Phương pháp này áp dụng
với cọc có chiều dài và đường kính lớn và cọc Barette (có tiết diện cọc hình chữ L, I, H).
Cọc bê tông cốt thép được đổ tại chỗ, không phải nối cọc, khơng phải vận chuyển từ nơi
BÀI GIẢNG MƠN HỌC MXD

13


khác đến, vì vậy khả năng chịu tải của cọc là rất lớn. Tuy nhiên việc kiểm tra chất lượng
cọc sau khi đổ bê tong gặp nhiều khó khăn, cơng nghệ phức tạp, giá thành cao.
Phương pháp này đang được sử dụng phổ biến để gia cố móng cho các nhà cao tầng
và các cơng trình có tải trọng truyền xuống móng là rất lớn.
2.3. Phương pháp gia cố nền bằng cắm bấc thấm
Phương pháp này thường áp dụng để thi cơng các cơng trình đường ơ tơ cao tốc, các
đường băng sân bay, bến cảng…người ta thường dung phương pháp gia cố nền bằng cách
cắm bấc thấm xuống nền đất nhằm làm cho nước trong lịng đất thốt nhanh hơn, do đó
tăng độ ổn định và khả năng chịu tải của nền đường.

§2. Máy hạ cọc
1. Phân loại máy hạ cọc.
Máy hạ cọc là các máy và thiết bị dùng để gia cố nền móng theo phương pháp đóng
(hạ) cọc vào nền đất. Dựa trên nguyên lý hoạt động (cơng nghệ) mà người ta phân loại máy
đóng cọc như sau:

2. Cấu tạo chung của máy hạ cọc.
Cấu tạo chung của máy hạ cọc được thể hiện trên hình vẽ 2.1

BÀI GIẢNG MÔN HỌC MXD

14


Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo chung máy hạ cọc với máy cơ sở là cần trục bánh xích
1.Máy cơ sở - cần trục bánh xích; 2. Búa đóng cọc; 3. Giá đỡ; 4.Cọc;

Máy đóng cọc bao gồm những bộ phận chính sau đây.
- Máy cơ sở: thường dùng cần trục xích hoặc máy đào 1 gầu, hoặc chỉ dùng toa quay lắp
trên giá di chuyển bằng bánh sắt trên ray.
- Giá búa: là hệ giàn không gian được cấu tạo từ những thanh thép ống và thép góc,
dùng để dẫn hướng cho đầu búa trong q trình đóng cọc và đôi khi dùng để đặt các thiết
bị phụ kiện. Ta có thể điều chỉnh góc nghiêng của giá (thường khoảng 50 ) khi cần đóng
cọc xiên.
- Đầu búa: là một khối nặng chuyển động lên – xuống nhiều lần theo một kết cấu dẫn
hướng đặc biệt và là bộ phận trực tiếp gây ra lực để đóng cọc: đầu búa rơi, búa diesel, búa
rung, búa thuỷ lực, búa hơi nước. Chu kỳ làm việc của búa có hai bán chu kỳ: chuyển động
chậm dần của búa từ dưới lên trên và chuyển động nhanh dần từ trên xuống dưới để đập và
đầu cọc và truyền năng lượng cho cọc.

BÀI GIẢNG MÔN HỌC MXD

15


Hình 2.2: Máy đóng cọc với máy cơ sở là cần trục bánh xích
3. Búa nổ diesel
Hiện nay trong phương pháp đóng hạ cọc bằng lực xung kích dùng búa xung kích để
đóng cọc thì búa nổ diesel được sử dụng phổ biến nhất. Búa nổ diesel là thành phần chính
của máy đóng cọc mà trong đó giá búa và động cơ diesel được kết hợp với nhau thành một
cụm máy thống nhất. Bản thân búa chính là một nửa của động cơ diesel (hoặc là xilanh
hoặc là piston), còn nửa kia được lắp trên đầu cọc, vào thời điểm búa rơi xuống đầu cọc thì
hai nửa động cơ tạo thành buồng đốt kín và một lượng dầu nhất định được bơm trong đó,
năng lượng rơi tự do của búa nén hỗn hợp nhiên liệu trong buồng đốt tới áp suất và nhiệt
độ cao gây nổ. Năng lượng nổ cùng một lúc ấn cọc xuống đất và hất búa lên cao. Đến một
độ cao nào đó búa dừng lại rồi rơi xuống…và tiếp tục một chu kỳ hoạt động tiếp theo, cứ
như vậy cọc được đóng xuống nền đất cho đến khi người điều khiển khóa van bơm dầu lại.
Búa nổ diesel có hai loại:
BÀI GIẢNG MƠN HỌC MXD

16


+ Búa nổ loại ống dẫn: Xilanh đặt trên đầu cọc, piston lên - xuống trong lòng xilanh
+ Búa nổ loại cọc dẫn: Có hai cọc dẫn hướng cho xilanh lên - xuống đúng vị trí của
piston đặt trên đầu cọc.
3.1. Búa đóng cọc diesel loại ống dẫn
a) Cấu tạo chung
Cấu tạo búa đóng cọc diesel loại ống dẫn được thể hiện trên hình 2.3. Búa được đặt trên
đỉnh cọc và di chuyển lên xuống dọc theo giá búa của máy cơ sở. Cáp treo búa 1, một đầu

được buộc vào giá búa, đầu còn lại được kéo lên hạ xuống nhờ tời trong máy cơ sở. Cáp 14
một đầu buộc vào lẫy trượt đầu còn lại được kéo bằng tời với búa cỡ lớn hoặc kéo bằng
tay với búa cỡ nhỏ dùng để khởi động búa. Ống xả đồng thời là ống thay khí 5 là các lỗ
thốt khí (4 – 18 lỗ) đươc bố trí đều quoanh ống dẫn 3 để xả khí thải và hút khí sạch trong
quá trình hoạt động của búa. Bát chứa dầu số 10 có bán kính cong giống hệt bán kính cong
của chầy (phần lồi dưới của búa 2), đế búa 7 được chế tạo thành 2 phần, tiếp xúc với nhau
qua mặt cầu để lực đóng cọc vào đúng tâm cọc 9 tránh vỡ, mẻ đầu cọc khi búa nổ.

BÀI GIẢNG MÔN HỌC MXD

17


1 – cáp treo búa,
2 – búa đồng thời là piston,
3 - ống dẫn hướng rơi của búa,
4 – thùng dầu dạng vành khăn,
5 - ống xả đồng thời là ống thay khí
6 –Xi lanh có gờ tản nhiệt (phần đáy ống
dẫn 3),
7 – đế búa,
8 – dẫn hướng cọc bê tơng,
9 – cọc bê tơng đang đóng,
10 – bát chứa dầu,
11 – bơm dầu áp suất thấp,
12 – lẫy bán nguyệt,
13 - ống mềm dẫn dầu từ 4 xuống 11,
14 - lẫy và cáp khởi động

Hình 2.3: Sơ đồ cấu tạo Búa diesel loại ống dẫn

b) Nguyên lý hoạt động của búa
Khi khởi động, cáp 1 kéo búa lên cao gá vào lẫy khởi động 14. Kéo cáp khởi động
14 lẫy 14 trượt lên lên giải phóng búa, búa rơi tự do theo ống dẫn 3. Khi búa đi qua ống xả
5 nó tạo thành buồng kín, do búa có vận tốc rơi tự do nên nó bắt đầu nén khơng khí. Tiếp
tục rơi xuống búa chạm vào lẫy bán nguyệt 12 đẩy piston của bơm dầu 11 đi xuống bơm
dầu vào bát chứa dầu số 10. Chầy của búa rơi xuống đập vào bát 10 đóng cọc 9 xuống lòng
đất lần thứ nhất, mặt khác lại làm cho dầu có sẵn trong 10 bắn lên, gặp khơng khí có nhiệt
độ và áp suất cao thì tự bốc cháy và gây nổ sinh ra khí tạo áp xuất cao trong ống dẫn
hướng, áp xuất này tác dụng vào mặt trên của đế búa 7 đóng cọc xuống đất lần 2, mặt khác
tác dụng vào đáy của piston 2 làm cho búa 2 nhảy lên cao. Khi búa 2 đi qua 5, khí thải có
áp xuất cao hơn thốt ra ngồi – thực hiện q trình xả khí. Búa 2 tiếp tục đi lên nó làm
BÀI GIẢNG MƠN HỌC MXD

18


cho áp xuất khơng khí trong ống 3 giảm, khơng khí trong ngồi trời lại hút vào trong thực
hiện q trình thay khí. Khi hết đà vận tốc của nó bằng 0 nó lại rơi xuống – một chu kỳ
mới được lặp lại. Mỗi một chu kỳ búa nổ, cọc 9 được đóng vào lịng đất 2 lần vì vậy búa
nổ loại ống dẫn còn được gọi là búa nổ loại song động.
Để thay đổi độ cao nhảy của búa người ta dùng cáp kéo kết hợp cơ cấu đòn bẩy nối với
lẫy bán nguyệt 12 (khơng vẽ trên hình) để thay đổi lượng dầu được bơm vào bát số 10. Để
búa dừng hoạt động lẫy 12 được kéo hết cỡ, lưng của lẫy 12 không chạm vào búa 2 kết quả
là dầu không được bơm nữa – búa dừng nổ.
Khi đoạn cọc đầu được đóng tới gần mặt đất, cẩu đoạn cọc tiếp theo vào, chỉnh cho
tim của hai đoạn cọc thẳng đứng, thực hiện hàn táp cọc mới cho trùng khít và thẳng đứng
rồi tiếp tục đóng. Cứ như vậy đến độ sâu thiết kế thì đưa giá búa tới vị trí cọc mới để đóng.
3.2. Búa đóng cọc diezel loại cọc dẫn
a) Cấu tạo chung
Cấu tạo búa đóng cọc diesel loại cọc dẫn được thể hiện trên hình 2.4. Cũng tương tự

như búa đóng cọc loại ống dẫn, búa đóng cọc loại cọc dẫn được đặt trên đỉnh cọc và di
chuyển lên xuống dọc theo giá búa của máy cơ sở. Cáp treo búa 19 một đầu ghép cố định
với đầu trên của giá búa, đầu còn lại được nâng lên hạ xuống nhờ tời trong máy cơ sở. Lị
xo 3.1 kéo móc 3 về phía phải để khi 3 rơi xuống thì móc vào chốt 4 và khi kéo cáp 1 thì
móc 3 nằm xấp xuống giải phóng chốt 4. Địn gánh khởi động 2 và búa 5 có 2 lỗ rỗng để
luồn vào 2 cọc dẫn số 8. Bơm dầu 9 thông với thùng dầu 10 bằng van 1 chiều cho phép dầu
chỉ chảy từ 10 sang 9 mà không theo chiều ngược lại, tại đầu cần của bơm dầu 9 có cơ cấu
địn bẩy và cáp điều khiển (khơng vẽ trên hình) có nhiệm vụ thay đổi chiều cao nhảy của
búa. Van áp suất 11 chỉ mở khi áp suất dầu trong 9 đủ định mức, piston 15 hình trụ trịn có
đường kính đúng bằng đường kính của xi lanh 6.

BÀI GIẢNG MƠN HỌC MXD

19


1 – cáp khởi động
2 – đòn gánh khởi động
3 – móc khởi động
3.1 - lị xo kéo móc 3
4 – chốt nằm ngang
5 – búa
6 – xi lanh
7 – chốt đánh dầu
8 – cọc dẫn (2 chiếc)
9 – bơm dầu áp suất cao
10 – thùng dầu
11 - van áp suất
12 - dẫn hướng cọc
13 – cọc bê tông đang đóng

14 - đế búa
15 – piston
16 – xéc măng
17 - ống dẫn dầu
18 – vòi phun dầu
19 – cáp treo búa

Hình 2.4: Sơ đồ cấu tạo Búa diesel loại cọc dẫn
b) Nguyên lý hoạt động của búa:
Ở trạng thái nghỉ búa 5 nằm ở đế búa (để đảm bảo an tồn). Khởi động búa, ta thả cáp
19, địn gánh 2 rơi tự do theo dẫn hướng 8, móc 3 nhờ lực kéo lị xo 3.1 móc vào chốt 4.
Cáp 19 được kéo lên nâng đòn gánh 2 cùng búa 5 lên hết tầm, khi đã sẵn sang, dung tay
kéo cáp khởi động 1 làm dãn lị xo 3.1 – móc 3 nằm xấp xuống – giải phóng chốt – búa 5
rơi tự do theo dẫn hướng 8. ở cuối hành trình rơi xi lanh 6 chụp vào piston 15 tạo thành
buồng kín, bắt đầu nén khơng khí, áp suất khơng khí trong lịng 6 tăng dần. ở cuối hành
trình nén, chốt 5 đập vào cần của bơm dầu 9 làm cho áp suất dầu trong 9 tăng cao. Khi áp
suất dầu trong 9 đủ lớn, van áp suất 11 mở - dầu có áp suất cao chảy theo ống dẫn dầu 17
tới vòi phun 18 phun vào đáy của xi lanh 6 một lượng dầu diesel dưới dạng sương mù, gặp
khơng khí trong 6 có áp xuất cao thì tự bốc cháy (nổ) – sinh ra khí có áp suất cao. Áp suất
BÀI GIẢNG MÔN HỌC MXD

20


khí nổ tác dụng vào bề mặt của piston 15 qua đế 14 đóng cọc 13 xuống đất 1 nhát, mặt
khác áp suất khí nổ tác dụng vào đáy của xi lanh 6, làm búa 5 nhảy lên cao theo dẫn hướng
8. Khi vận tốc nhảy của búa 5 bằng 0, búa lại rơi tự do theo dẫn hướng 8. Một chu kỳ mới
lại lặp lại. cứ như vậy cọc 13 được đóng sâu vào lịng đất.
Để dừng búa, thả nhẹ cáp 19, đòn gánh 2 xuống thấp vừa đủ độ nhảy của búa 5, móc 3
móc vào 4, thả từ từ cáp 19 búa 5 được thả xuống từ từ - búa không nổ nữa.

Khi đoạn cọc đầu được đóng tới gần mặt đất, cẩu đoạn cọc tiếp theo vào, chỉnh cho tim
của hai đoạn cọc thẳng đứng, thực hiện hàn táp cọc mới cho trùng khít và thẳng đứng rồi
tiếp tục đóng. Cứ như vậy đến độ sâu thiết kế thì đưa giá búa tới vị trí cọc mới để đóng cọc
tiếp theo.
3.3 Ưu-nhược điểm, phạm vi sử dụng của búa nổ điezel
Ưu điểm:

+ Tính cơ động cao.
+ Có thể đóng cọc ở những nơi địa hình khơng thuận lợi.

Nhược điểm: + Gây chấn động các cơng trình liền kề.
+ Gây ô nhiễm môi trường (cả tiếng ồn và khí thải).
+ Khơng đóng được cọc vào nền đất quá yếu (do búa không thể nổ)
+ Cọc bê tông bị biến đổi các tính chất cơ lý do tác dụng va đập trong
q trình đóng cọc.
+ Các đốt cọc tương đối ngắn, nên khả năng chịu tải ngang như động
đất và tải trọng gió nhỏ hơn nhiều so với cọc nhồi và cọc ép ôm
Phạm vi sử dụng: Ngày càng hẹp lại do hiệu suất thấp và ô nhiễm môi trường, tuy nhiên
người ta vẫn dùng gia cố nền móng cho cầu có tải trọng nhỏ, cơng trình thấp tầng ở địa bàn
xa khu dân cư đặc biệt những nơi địa hình khơng thuận lợi
3.4 Xác định chiều cao rơi hợp lý của búa nổ điezel
Chiều cao rơi phù hợp H  0,8H max

H max   2 .F.

l
(m)
2.E.Q

Trong đó:

2

 - Cường độ cọc , N/m

F - Tiết diện cọc, m2
BÀI GIẢNG MÔN HỌC MXD

21


l - Chiều dài cọc, m
E - Mô đun biến dạng của cọc,N/m2
Q - Trọng lượng đầu búa, N
4. Búa rung
Búa rung gồm 3 loại: Búa rung nối cứng, búa rung nối mềm và búa va rung.
a) Sơ đồ cấu tạo của 3 loại búa rung:

Sơ đồ cấu tạo búa rung

Sơ đồ cấu tạo búa rung nối

nối cứng

mềm

Sơ đồ cấu tạo búa va rung

Hình 2.5: Sơ đồ cấu tạo của 3 loại búa rung
1 - Móc treo búa; 2 - Động cơ điện; 3.Truyền động đai (truyền động dây cua roa); 4.Cặp
bánh răng trụ giống hệt nhau ăn khớp với nhau; 5 - 2 quả lệch tâm (lắp trên 2 trục quay

của bánh răng 4); 6 - Đế búa; 7 - Giá và bu lông kẹp cọc; 8 - Cọc (hoặc cừ) cần hạ; 9 lò xo đỡ bàn động cơ; 10 – búa; 11 - 4 lò xo đỡ trên; 12 - 4 lò xo đỡ dưới; 13 - Đe;
14. Bu lông và e cu thay đổi tần số va rung.
b) Hoạt động của búa rung
Nguyên lý hoạt động chung của búa rung
Búa rung được kẹp chặt vào đầu cọc, khi búa hoạt động, 2 quả lệch tâm gây lên lực
rung động, kéo cọc lên và ấn cọc xuống hàng nghìn lần trong một phút với biên độ từ vài
BÀI GIẢNG MÔN HỌC MXD

22


mm tới vài µm làm ma sát giữa cọc và đất giảm đi nhanh chóng, cùng trọng lượng của cọc
của búa cọc cứ lún sâu dần dần vào trong đất.
Hoạt động của búa rung nối cứng:
Động cơ 2 quay, qua truyền động đai làm hai bánh răng số 4 quay đồng bộ ngược chiều
nhau. Hai quả lệch tâm được lắp trên trục của 2 bánh răng 4 nên cũng quay đồng bộ ngược
chiều nhau. Hai quả lệch tâm sinh ra lực ly tâm bằng nhau về trị số nhưng hướng của
chúng ln tạo với phương thẳng đứng 1 góc bằng nhau về 2 phía của đường thẳng đứng.
Các lực này được phân tích thành 2 thành phần: lực ngang và lực thẳng đứng. Các lực theo
phương ngang bằng nhau về trị số nhưng ngược nhau về chiều nên luôn triệt tiêu lẫn nhau.
Các lực theo phương thẳng đứng cùng hướng lên hoặc hướng xuống dưới. Các lực này kéo
cọc 8 lên ấn cọc 8 xuống liên tục, nếu bánh răng 4 quay n vịng thì cọc 8 được kéo lên n lần
và ấn xuống n lần. Nhờ đó cọc cùng với búa cứ lún sâu vào lòng đất.
Đặc điểm của búa rung nối cứng là: Động cơ được liên kết cứng với hộp chứa các
bánh lệch tâm gây rung nên nó trực tiếp chịu rung động, làm cho tuổi thọ động cơ bị giảm.
Loại này chỉ thích hợp với những búa rung có tần số rung động thấp, hiệu quả hạ cọc
không cao. Để khắc phục nhược điểm trên, trong thực tế hiện nay, người ta thường dùng
búa rung nối mềm.
Hoạt động của búa rung nối mềm.
Về cơ bản búa rung nối mềm có ngun lý hoạt động hồn tồn giống với búa mềm

chỉ có khác biệt là: Lị xo 9 đỡ động cơ nên giảm được rung động tác dụng lên động cơ làm
động cơ bền hơn.
Búa rung nối mềm thường có tần số rung động cao hơn búa rung nối cứng nên cho
hiệu quả cao hơn, mặt khác khi tần số rung của búa cộng hưởng với tần số riêng của các lò
xo 9 làm cho sự cộng hưởng hai cụm xuất hiện – biên độ dao động và tần số dao động
thay đổi đột biến nhờ vậy búa rung nối mềm có thể hạ cọc và cừ vào nền đất cứng hơn so
với búa rung nối cứng.
Hoạt động của búa va rung.

BÀI GIẢNG MÔN HỌC MXD

23


Trong búa va rung, động cơ điện được nối trực tiếp với 1 trong 2 bánh răng 4.
Nguyên lý rung giống hệt búa rung nối cứng chỉ có khác biệt là: Khi cụm rung truyền dao
động rung qua 8 lò xo 11 và 12 làm cho 13 và 8 rung, cùng với đó búa 10 đập vào đe 13
sinh ra lực va đập, lực rung động cùng với lực va đập sinh ra tác dụng vào cọc làm cho cọc
dần đi sâu vào lịng đất. Vì vậy nên búa va rung hiệu quả hạ cọc cao hơn búa rung thuần
túy, tuy nhiên cấu tạo lại phức tạp hơn.
Để thay đổi tần số va, ta vặn bu lông và ê cu 14 để nén hoặc nhả độ nén của các lò
xo 11 và 12. Trường hợp các lò xo bị nén chặt hoàn toàn, búa va rung thành búa rung nối
cứng.
c) Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng
Ưu điểm:

- Chạy bằng nguồn điện nên không gây ô nhiễm môi trường,
- Có thể hạ cừ, cọc ở những nơi bất lợi về địa hình, khơng làm hư hại cọc,

thao tác đơn giản thuận tiện.

Nhược điểm: - Phụ thuộc vào nguồn điện.
- Khi cộng hưởng với các cơng trình liền kề có thể gây nứt.
- Chiều sâu hạ cọc ngắn.
- Không dùng hạ cọc được ở những nơi đất quá cứng hoặc quá dính.
Phạm vi sử dụng:Ngày nay, búa rung chủ yếu dung để hạ cừ để giữ vách hố móng, hạ cừ
ngăn nước khi kè sông hồ.
- Búa rung nối cứng dùng để hạ cọc và cừ vào nền đất mềm;
- Búa rung nối mềm dùng để hạ cọc và cừ vào nền đất cứng;
- Búa va rung dùng để hạ cọc và cừ vào nền đất dính (sét và pha sét).
5. Máy ép cọc
5.1 Máy ép cọc loại ép đỉnh

a) Sơ đồ cấu tạo:

BÀI GIẢNG MÔN HỌC MXD

24


1.Con kê
2.Khung chính;
3.Khung phụ;
4.Tải cịn gọi là đối trọng
5.Khung dẫn hướng cố định;
6. Khung dẫn hướng di động
7. Xi lanh (kích) thủy lực;
8. Thanh chặn ngang đầu cọc;
9. Cọc bê tơng đang ép;
10. Cáp cẩu thay đổi vị trí ép cọc
trong cùng 1 đài móng;

11. Thùng dầu thủy lực;
12. Động cơ điện hoặc đ/cơ
diesel;
13. Bơm dầu thủy lực;
14.Ống mềm dẫn dầu thủy lực;
15. Áp kế;
16. Cáp hỗ trợ nâng thanh chặn
8.
17 – bu lông và ê cu ghép khung
phụ với khung chính
18 - bu lơng và ê cu ghép cum
khung dẫn hướng với khung phụ.
19 – các cọc bê tông trong cùng
1 đài móng cần ép

Hình 2.6: Sơ đồ cấu tạo máy ép cọc loại ép đỉnh

Hình 2.7. Trình tự ép một đài cọc
BÀI GIẢNG MÔN HỌC MXD

25


b) Hoạt động:

Hình 2.8. Cần trục ơ tơ lắp đặt giá ép và đối trọng cho máy ép

Hình 2.9. Cần trục ơ tơ đưa cọc vào khung ép

BÀI GIẢNG MƠN HỌC MXD

26


- Lực ép từ kích thủy lực tác dụng lên đỉnh cọc qua thanh chặn 8 nên máy được gọi
là máy ép đỉnh hoặc máy ép chặn.
- Quá trình lắp đặt máy: Dùng cẩu tự hành đặt khung chính 2 vào đài móng cần ép,
dùng con kê 1 (nếu cần) kê cho khung chính 2 bằng phẳng, cẩu các cục bê tông đối trọng 4
kê lên hai đầu của khung chính 2 một cách chắc chắn, cẩu khung phụ 3 ghép vào khung
chính 2, cẩu lồng dẫn hướng 6 và 5 ghép với khung phụ 3 sao cho tâm của cụm lồng dẫn
5& 6 trùng với tim cọc cần ép. Đấu nối các ống mềm dẫn dầu thủy lực 14 với các thiết bị
thủy lực khác như 13, 14, 15 và 7.
+ Hoạt động ép cọc:


Ép đoạn cọc đầu tiên: Cẩu tự hành đưa đoạn cọc đầu tiên 9 có mũi nhọn vào trong

lòng khung 6, bằng phương pháp thủ công đưa thanh chặn 8 (với sự hỗ trợ kéo cáp 16)
chặn vào đầu cọc 9 rồi chỉnh cho cọc 9 thẳng đứng. Việc ép cọc bắt đầu với việc điều
khiển dầu vào khoang trên của kich thủy lực 7 ấn khung 6 xuống theo khung dẫn hướng cố
định 5. Cọc bê tông 9 bị chặn bởi thanh 8 nên di chuyển cùng khung 6 và bị ép vào trong
lòng đất. Khi kích 7 đã duỗi hết hành trình, dầu thủy lực được bơm vào vào khoang dưới
của kích 7 làm cho khung 6 được nâng lên cọc 9 ở lại. Bằng phương pháp thủ cơng đưa 8
tới vị trí mới của đầu cọc 9, bơm dầu thủy lực vào khoang trên của kích 7. Một chu kỳ ép
tiếp theo được lặp lại, cứ như vậy cọc được ép xuống đất từng đoạn một, mỗi đoạn có
chiều dài bằng đúng hành trình của kích 7.


Ép đoạn cọc tiếp theo:Khi đoạn cọc đầu tiên được ép tới gần mặt đất, dùng cẩu tự

hành, cẩu đoạn cọc tiếp theo đặt lên đỉnh của đoạn cọc thứ nhất, chỉnh cho tim cọc 4 mặt
thẳng đứng rồi hàn tấm táp sau đó lại ép tiếp.


Di chuyển ép cọc khác trong cùng một đài móng: Khi ép xong 1 cọc ta di chuyển

khung 3 hoặc cụm dẫn hướng 5 & 6 đến tim cọc cần ép tiếp theo.


Di chuyển máy ép để ép đài móng khác: Khi đã ép xong các cọc của một đài móng,

ta di chuyển tồn bộ máy cùng với tải 4 sang đài móng khác để thi cơng ép cọc. Các cơng
đoạn lặp lại như trình bày ở trên.
Ưu-nhược điểm, phạm vi sử dụng
Ưu điểm:
+ Cấu tạo đơn giản, giá thành đầu tư máy thấp
BÀI GIẢNG MÔN HỌC MXD

27