ĐẶT VẤN ĐỀ Sau hơn hai mƣơi lăm năm đổi mới, kinh tế nƣớc ta đã có những bƣớc phát triển to lớn. Tổng sản phẩm trong nƣớc (GDP) năm 2010 theo giá thực tế gấp 3, 4 lần so với năm 2000; thu ngân sách, kim ngạch xuất khẩu gấp 5 lần so với năm 2000; GDP bình quân đầu ngƣời năm 2010 đạt 1. Đất nƣớc ta thực hiện thành công bƣớc đầu công cuộc đổi mới, ra khỏi tình trạng kém phát triển; đời sống nhân dân đƣợc cải thiện rõ rệt. Chúng ta đã thu đƣợc những thành công lớn trong các chƣơng trình xoá đói giảm nghèo; nhất là các chƣơng trình 135, 132 của Chính phủ đã giải quyết đƣợc tình trạng nghèo tuyệt đối ở các địa bàn nông thôn.
Theo đó, tỷ lệ hộ nghèo đã giảm ấn tƣợng trong 15 năm qua: từ 58,1% (năm 1993) xuống còn khoảng 11% (năm 2009). Khi đời sống kinh tế của đại bộ phận nhân dân không ngừng tăng lên, cái ăn, cái mặc không còn là mối lo của nhiều ngƣời, nhiều gia đình thì kiến thiết nhà cửa và xây dựng cơ sở hạ tầng đƣợc quan tâm phát triển. Ở nhiều nơi trên lãnh thổ Việt Nam, từ thành thị đến nông thôn, các công trình xây dựng nhà cửa, công trình thuỷ lợi công tình giao thông đƣợc triển khai từ nhiều nguồn đầu tƣ khác nhau. Những công trình xây dựng này đã làm cho bộ mặt đất nƣớc thay đổi không ngừng tạo công ăn việc làm cho hàng triệu lao động, góp phần rất lớn trong việc ổn định xã hội.
Bất cứ công trình xây dựng nào thì nên móng là phần kết cấu quan trọng, quyết định lớn đến độ bền công trình. Trong công trình xây dựng nhà sự mất định, sự biến dạng của nền móng là nguyên nhân gây nứt các kết cấu bên trên nhƣ tƣờng, trần và nhiều khi còn gây nghiêng, đổ toà nhà. Trong xây dựng đƣờng, một vài năm gần đây yếu tố về độ bền và độ bằng phẳng của mặt đƣờng ngày càng cao thì vấn đề ổn định nền đƣờng càng đƣợc quan tâm vì LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2 trong quá trình sử dụng đƣờng, sự biến dạng của nền đƣờng là nguyên nhân gây biến dạng và nứt áo đƣờng, đó là nguyên nhân chính làm cho mặt đƣờng không còn giữ đƣợc trạng thái bằng phẳng ban đầu. Để tạo khả năng chịu tải trọng của nền đất ngƣời ta sử dụng các thiết bị đầm nén khác nhau.
Do ngành cơ khí xây dựng ở nƣớc ta chƣa đƣợc quan tâm và phát triển. hàng năm nƣớc ta phải chi 3-4 tỷ USD để nhập khẩu các loại máy xây dựng trong đó có các loại máy đầm khác nhau. Do các loại máy và thiết bị nhập khẩu đƣợc sản xuất ở nƣớc ngoài phù hợp với điều kiện làm việc ở các nƣớc sở tại, cho nên việc nghiên cứu nhằm xác định các thông số kỹ thuật hợp lý cho các thiết bị nhập khẩu khi làm việc ở điều kiện tự nhiên ở Việt Nam nhằm tăng năng suất lao động giảm chi phí là rất cần thiết. Chính vì vậy, đƣợc sự đồng ý của Ban chủ nhiệm khoa sau đại học trƣờng Đại học Lâm nghiệp, tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp: “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố về máy đến năng suất và chi phí năng lượng riêng khi sử dụng máy đầm rung để làm chặt đất nền công trình xây dựng”.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy đầm đất trên thế giới Trong công tác làm đất, đầm nén là một khâu then chốt quyết định chất lƣợng công trình và nguyên công cuối cùng của dây chuyền công nghệ thi công đất. Ở các nƣớc công nghiệp, đã nghiên cứu, chế tạo nhiều loại máy đầm khác nhau để phục vụ cho các công trình xây dựng, có nhiều hãng nổi tiếng nhƣ: Caterpillar (Mỹ) sản xuất các loại máy đầm bánh hơi PS150B, PS200B, PS300B…(hình 1.1) có công suất từ 70 đến 105 HP; máy đầm rung nhƣ CS323C, CS433E, CS44…(hình 1.2) có công suất 70-153HP; Hãng Komatsu (Nhật) chế tạo các loại máy đầm rung mang nhãn hiệu JV06H, PV08H, JV16- 1, JV25-3, JV32-W,… các loại máy đầm rung này có lực rung lớn nhất từ 10- 25kN công suất từ 5-14,5HP; Hình 1. Máy đầm bánh hơi PS200B LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.
Máy đầm rung CS-323c Hãng Nippon bomag (Nhật Bản) chế tạo các loại đầm rung nhƣ BW65H, BW75S, BW75S4-R, BW90T (hình 1.3) có lực rung lớn nhất từ 20- 63kN, công suất từ 5-69,4HP; Hình 1. Máy đầm rung BW65H Hãng SAKAI HEAVY IND chế tạo các loại máy đầm bánh thép VM7706, VM7708, SW800, SH1508,WN140, K7606, KD200, R2,… có áp LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 lực từ 27-58kG/cm2, công suất động cơ từ 58-73HP. Các loại máy đầm bánh hơi TS30, TS30H, TS360…(hình 1.4), các loại máy đầm rung nhƣ SV6, SV 10, TV40, SV100… có lực rung lớn nhất 12-31KN, công suất từ 50-103HP… Hình 1. Máy đầm bánh hơi Sakai TS30H Hãng Ligong (Trung Quốc) sản xuất các loại xe lu rung CLG614, CLG616, CLG618…, xe lu bánh thép CLG621, CLG624, CLG611H…, xe lu bánh lốp CLG626R, xe lu chân cừu CLG614 (hình 1.5) có công suất 120- 175HP, lực rung 135-360kN.
Việc lựa chọn loại máy đầm để sử dụng phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố nhƣ loại đất và tính chất cơ học của đất làm nền công trình, điều kiện làm việc khi thi công mặt bằng nằm dài trên tuyến hay tập trung tại một nơi, hiện trƣờng rộng rãi hay chật hẹp và tính năng kỹ thuật của thiết bị. Kinh nghiệm sử dụng máy đầm lèn đất ở các nƣớc công nghiệp tiên tiến cho thấy rằng [18]: Máy đầm tĩnh là loại máy đƣợc sử dụng rộng rãi nhất vì nó có cấu tạo đơn giản, năng suất cao, giá thành tính trên 1m3 đất đƣợc đầm thấp hơn so với loại đầm khác với 80-85% khối lƣợng đầm lèn tại các công trình là do máy đầm LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6 tĩnh thực hiện và 20-25% khối lƣợng đầm lèn còn lại là do máy đầm rung, đầm lực động thực hiện. Máy đầm chân cừu của hãng Liugong Trong máy đầm tĩnh thì máy lu bánh thép đƣợc dùng phổ biến và có hiệu quả để đầm lèn mặt đƣờng đá dăm, đƣờng nhựa, cán mặt bằng các công trình nhà cửa, đầm các loại đất ít dính, đất lẫn đá… Máy lu trơn còn có nhƣợc điểm khi đầm, phía trƣớc bánh bị chèn bờ lƣợn sóng do đó tiêu hao nhiều công suất. Ứng suất tiếp xúc nhỏ 0,1-0,46MPa và giảm theo chiều sâu đầm, nên độ chặt của lớp đất phía dƣới không đạt đƣợc mức cần thiết.
Chiều sâu đầm nhỏ h≤20cm đối với các máy có trọng lƣợng G=3-4 tấn. Hiện nay, để tăng hiệu quả đầm lèn, khắc phục nhƣợc điểm trên và tăng năng suất ngƣời ta lắp thêm một bánh phụ rung động vào giữa máy, phƣơng pháp này góp phần làm cho máy đầm nhẹ bớt mà vẫn đảm bảo chất lƣợng đầm [4] LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 Lu bánh hơi đƣợc sử dụng để đầm mọi loại đất có thể là đất khô cứng, đất có độ ẩm tƣơng đối lớn, đất dính, đất lẫn đá dăm… Lu bánh hơi làm việc hiệu quả khi chiều dài mặt bằng làm việc lớn hơn 100-150m. So với các loại máy đầm tĩnh khác, máy đầm bánh hơi có các ƣu điểm sau: - Nếu bánh lốp và bánh cứng phẳng có cùng đƣờng kính và chịu tải nhƣ nhau thì diện tích tiếp xúc của bánh lốp nhỏ hơn và ứng suất phân bố đều hơn lên mặt đất, ứng suất lớn nhất có thể đạt 0,197-1,05 MPa. - Đầm bánh lốp có thể thay ứng suất tiếp xúc lớn nhất bằng cách thay đổi tải trọng và áp suất không khí trong lốp nên có thể đầm các loại đất khác nhau.
- Chiều sâu đầm phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc, khi có cùng trọng lƣợng nếu diện tích tiếp xúc càng lớn thì chiều sâu đầm càng nhỏ. Do đó, chiều sâu đầm của lu bánh hơi lớn hơn nhiều chiều sâu đầm của lu bánh cứng có thể đạt tới 35-45cm. - Vận tốc làm việc lớn, năng suất cao. Lu chân cừu: Đặc điểm của loại lu này là phải có nguồn động lực để kéo thiết bị đầm có các vấu đầm hình chân cừu.
Lu chân cừu thƣờng áp dụng ở những nơi mặt bằng thi công rộng, thƣờng dùng ở các công trình thuỷ lợi nhƣ đầm lèn ở đoạn kè, đê, đập đảm bảo độ chặt và độ ổn định của nền đắp tƣơng đối cao. Lu chân cừu có những ƣu điểm chính nhƣ: - Chiều sâu ảnh hƣởng đầm lớn do các vấu đầm tạo đƣợc ứng suất tập trung; - Cấu tạo đơn giản, rẻ tiền và năng suất đầm tƣơng đối cao; - Nền đắp gồm nhiều lớp đầm riêng biệt chồng lên nhau, vẫn đảm bảo đƣợc tính thống nhất. Tuy nhiên lu chân cừu còn bộc lộ một số nhƣợc điểm chính: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 8 - Vận chuyển khó khăn; - Thích ứng với đất dính, dẻo. Độ ẩm đầm nén đƣợc qui định chặt chẽ; - Trong cùng một lớp đất đƣợc đầm thì phía dƣới chắc, phía trên mặt lỏng.
Ở một số nƣớc còn sử dụng máy đầm xung kích để đầm lèn nền công trình xây dựng. Đây là loại máy đầm dùng tải trọng xung kích để làm chặt đất. Máy đầm xung kích có hai kiểu chính là máy đầm xung kích kiểu búa và máy đầm xung kích kiểu quả lăn. Máy đầm rơi đƣợc dùng để đầm đất dính và không dính, đất khô quá hay ƣớt quá theo từng lớp và độ sâu tới 1,3m.
Tuy nhiên máy đầm này có nhƣợc điểm cấu tạo phức tạp, giá thành một đơn vị cao, khoảng gấp 2 lần giá thành đầm 1m3 đất bằng các loại máy đầm tĩnh. Do đó nó đƣợc dùng ở những công trình có yêu cầu chất lƣợng cao nhƣ nhà máy thuỷ điện, khu công nghiệp hoặc các công trình quân sự và những nơi có địa điểm thi công chật hẹp. Máy đầm rung dùng để đầm đất hạt rời có kích thƣớc khác nhau, lực liên kết không lớn lắm nhƣng phải có độ ẩm cao nhƣ đất cát, đá lẫn cát, sỏi, đá vụn. Theo đặc tính làm việc của bộ phận công tác máy đầm rung có các kiểu nhƣ đầm bàn rung, lu rung, đầm cóc.
Đầm bàn rung là một trong những loại đầm đƣợc dùng nhiều nhất, loại này cũng có 2 kiểu loại đầm bàn dùng tay kéo và loại tự hành. Loại dung tay kéo có kích thƣớc và khối lƣợng nhỏ, diện tích tiếp xúc giữa bàn đầm với đất không quá 0,5m2, độ sâu đầm chỉ đạt 20cm.