Máy móc dùng trong xây dựng

Chƣơng 1
MÁY THI CƠNG NỀN MĨNG
 1.Cơng tác gia cố nền móng và phân loại máy TC móng.
 2.Máy đóng cọc
 3.Máy hạ cọc bằng búa rung
 4.Máy ép cọc
 5.Máy thi công cọc nhồi


§1. Cơng tác gia cố nền móng và phân loại máy TC móng

1. Cơng tác gia cố nền móng
- Móng có nhiệm vụ đỡ và truyền tải trọng cơng trình
xuống nền
- Nền gồm có nhiều lớp, dung trọng khác nhau vì vậy
nền thường biến dạng, lún khơng đều, khơng đủ
khả năng chịu tải.
Vì vậy trong cơng tác xây dựng cầu, đường, xây
dựng nhà cao tầng ,…thường phải xử lý nền móng
trước khi xây dựng nhằm tăng khả năng chịu tải của
nền và móng.


Các phương pháp gia cố


Một số máy và thiết bị gia cố



1. Phân loại máy thi cơng nền móng:

Máy thi cơng nền móng gồm 2 nhóm máy chính:
Nhóm 1: Máy hạ cọc
Có nhiệm vụ đƣa các cọc bê tơng đã đúc sẵn xuống lịng
đất làm móng cọc
Nhóm 2: Máy thi cơng cọc tại chỗ
Có nhiệm vụ khoan tạo lỗ để đổ bê tông cọc tại chỗ.


*) Phân loại máy hạ cọc theo cơng nghệ
Máy đóng cọc bằng búa rơi
Máy đóng cọc

Máy đóng cọc bằng búa hơi
Máy đóng cọc bằng búa nổ diesel
Máy đóng cọc bằng búa thủy lực

Máy hạ
cọc

Máy hạ cọc
bằng búa rung

Búa rung nối cứng

Búa rung DĐ Thủy lực

Búa rung nối mềm

Búa rung DĐ Điện

Búa va rung

Búa rung DĐ TL+Điện

Máy ép cơ khí (ép palăng cáp)
Máy ép cọc

Máy ép
thủy lực

Máy ép neo
Máy ép tải

Máy ép đỉnh
Máy ép ôm


*) Phân loại máy thi công cọc tại chỗ:
Máy khoan gầu xoay tròn
Máy khoan cọc nhồi
Máy khoan xoay tròn kiểu
guồng xoắn

Máy thi công
cọc tại chỗ
Máy khoan cọc Barret


§2. Máy đóng (hạ) cọc
I. Nguyên lý đóng cọc và phân loại máy đóng cọc.

1. Nguyên lý đóng cọc.

2. Phân loại máy đóng cọc.

II. Cấu tạo chung máy đóng cọc.
1.Máy cơ sở - cần trục bánh xích;
2. Búa đóng cọc;
3. Giá đỡ;
4.Cọc;


- 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.
- Búa đóng cọc: Là các búa
nổ diezel, búa rung, búa
rơi, búa thủy lực…

- 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.
- 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.


III. Búa nổ Điezel
1. Búa đóng cọc diesel loại ống dẫn
Sơ đồ cấu tạo chung
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•

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 tông,
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



- Nguyên lý hoạt động của búa
Khi khởi động, cáp 1 kéo búa 2 lên cao gá vào lẫy 14. Kéo cáp khởi
động 14 lẫy 14 trƣợt lên nên giải phóng búa 2, búa 2 rơi tự do theo ống dẫn
3. Khi búa 2 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 2 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 2 rơi xuống đập vào bát 10 đóng cọc 9 xuống lịng
đất lần thứ nhất, mặt khác lại làm cho dầu có sẵn trong 10 bắn lên dƣới
dạng sƣơng mù, gặp khơng khí có nhiệt độ và áp suất cao thì tự bốc cháy.
Sự cháy mãnh liệt nhất gây nổ sinh ra khí tạo áp xuất cao. Áp xuất này tác
dụng vào mặt trên của đế búa 7 đóng cọc 9 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 cho áp xuất khơng khí trong ống 3 giảm, khơng khí
trong ngồi trời lại hút vào trong thực hiện q trình thay khí. Tiếp tục đi
lên, vận tốc của búa 2 giảm dần và khi vận tốc của nó bằng 0 nó lại rơi
xuống – một chu kỳ mới đƣợc lặp lại. Mỗi một chu kỳ búa nổ, cọc 9 đƣợc
đóng vào lịng đất 2 lần vì vậy búa nổ loại ống dẫn cịn đƣợc gọi là búa nổ
loại song động.

Để thay đổi độ cao nhảy của búa ngƣời ta dùng cáp kéo kết
hợp cơ cấu đòn bẩy nối với lẫy bán nguyệt 12 (khơng vẽ trên
hình) để thay đổi lƣợng dầu đƣợc bơm vào bát số 10. Để búa

dừng hoạt động lẫy 12 đƣợc kéo hết cỡ, lƣng của lẫy 12 không
chạm vào búa 2 kết quả là dầu không đƣợc bơm nữa – búa dừng
nổ.

Khi đoạn cọc đầu đƣợc 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 nhƣ vậy đến độ sâu thiết kế thì đƣa giá búa tới vị trí
cọc mới để đóng


2. Búa đóng cọc diesel loại cọc dẫn
Sơ đồ cấu tạo chung
•

1 – cáp khởi động

2 – địn 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 hƣớng cọc

13 – cọc bê tơng đang

đóng
•

14 - đế búa

15 – piston

•

16 – xéc măng

17 - ống dẫn dầu

•

18 – vịi phun dầu

19 – cáp treo búa


•Hoạt động:
Ở trạng thái nghỉ búa 5 nằm ở đế búa (để đảm bảo an toàn). Khởi động
búa, ta thả cáp 19, đòn 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 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 lòng 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. Các thông số kỹ thuật của búa nổ Diezel:
+ Khối lượng của búa (m): kg;
+ Năng lượng một nhát búa (W), J, Nm;
+ Số lần đóng trong 1 phút (n), 1/ph;
+ Chiều cao nâng búa(Hmin – Hmax),m;
+ Trọng lượng cọc búa có thể hạ được (Gmin-Gmax), kg;


4. Ưu-nhược điểm, phạm vi sử dụng của búa nổ Diezel:
Ưu điểm:

Nhược điểm:

+ Tính cơ động cao.
+ Có thể đóng cọc ở những nơi địa hình khơng thuận lợi.
+ Gây chấn động các cơng trình liền kề.
+ Gây ơ nhiễm mơi trường (cả tiếng ồn và khí thải).
+ Khơng đóng được cọc vào nền đất quá yếu (do búa không thể

nổ)

+ Cọc bê tơng 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. Máy hạ cọc bằng búa rung
I. Nguyên lý rung hạ cọc và phân loại máy hạ cọc bằng búa rung.

1. Nguyên lý rung hạ cọc.

2. Phân loại máy hạ cọc bằng búa rung.
II. Cấu tạo chung máy hạ cọc bằng búa rung.
1.Máy cơ sở - cần trục bánh xích;
2. Búa rung;
3.Cọc;

1
2
3


III. Các loại búa rung.

1. Búa rung thủy lực.
1. Bộ cách ly rung động;
2. Bộ gây rung;
3. Kẹp đầu cọc (bằng thủy lực);

4. Cọc;
5. Ống dẫn dầu thủy lực;
6. Nguồn thủy lực (gồm Động
cơ+ Bơm thủy lực);
7. Cáp treo búa;

7


2. Búa rung điện.
a)Sơ đồ cấu tạo chung

búa rung nối cứng

búa rung nối mềm

búa va 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 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 luôn 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 vòng 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.

Hoạt động của búa rung nối mềm.
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 động cơ bền 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.

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,
mặt khác khi tần số rung của búa cộng hưởng với tần số riêng của các lò xo
11 và 12 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 10 đập vào đe 13 tạo hiệu ứng va.
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 lị xo bị nén chặt hồn tồn, 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 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.
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 cfừ ngăn nước khi kè song 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).


§3. Máy ép cọc
1. Máy ép cọc loại ép đỉnh
Sơ đồ cấu tạo chung
1.Con kê (có thể có hoặc khơng); 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 tông 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 tơng trong cùng 1 đài móng cần

ép