CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY THI CÔNG ĐẤT 1.1 CÁC THIẾT BỊ MÁY THI CÔNG ĐẤT 1.1 Vai trò thiết bị máy thi công đối với công trình thủy lợi Trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước thì máy làm đất đóng vai trò hết sức quan trọng, nó góp phần giải quyết một số lượng công việc lớn thay cho con người. Nước ta là một nước có nền công nghiệp chậm phát triển, nói chung cho đến nay thì chưa sản xuất được các loại máy làm đất, đặc biệt là máy đào và máy ủi. Do vậy các máy làm đất được sử dụng ở nước ta hiện nay chủ yếu là được nhập từ nước ngoài về nên hiệu quả khai thác và sử dụng nó chưa được cao. Ngày nay do đòi hỏi về chất lượng công trình, thời gian và công nghệ xây dựng,… nên các loại máy mới và hiện đại được nhập về khá nhiều.
Hiện nay các loại máy làm đất hiện đại có tính năng kỹ thuật tốt, hiệu quả sử dụng cao được nhập về nước ta từ các hãng nổi tiếng như: Komatsu, Hitachi, Mitsubishi (Nhật); Daewoo (Hàn Quốc); Volvo (Thụy Điển); Fiat (Italy); Caterpillar (Mỹ)… Trước đây, khi chưa có sự xuất hiện của các loại máy thi công thì để xây dựng một công trình lớn cần phải huy động với một số lượng rất lớn công nhân. Từ khi máy thi công xuất hiện thì số công nhân đã được giảm đi với số lượng đáng kể và số lượng công nhân sẽ được giảm đi đến mức tối thiểu, lúc đó máy móc sẽ thay công nhân làm việc. Trong sự nghiệp hiện đại hóa đất nước hiện nay thì lao động thủ công không thể đáp ứng được nhu cầu về xây dựng và khai thác. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, hầu hết các công việc sẽ được cơ giới hóa.
Khi đó máy móc sẽ thay thế công việc lao động chân tay, góp phần làm giảm sức lao động của con người và tăng năng suất lao động lên mức tối đa. Việc cơ giới hóa và tự động hóa trong xây dựng là một khâu không thể thiếu được trong quá trình xây dựng công trình thủy lợi. Nó quyết định đến tăng năng suất lao động, hạ giá thành sản phẩm, giảm nhẹ sức lao động chân tay và trí óc cho người lao động. Đồng thời thiết bị máy thi công góp phần quan trọng vào việc rút ngắn thời gian thi công, nhanh chóng đưa công trình vào khai thác sử dụng, nâng 5 cao hiệu quả kinh tế, đảm bảo kỹ mỹ thuật, đẩy mạnh tốc độ tăng trưởng nền kinh tế quốc dân.2 Công tác đào, xúc đất (máy đào đất) Khi thi công công trình thủy lợi đều phải tiến hành công tác đào đất như đào kênh mương, đào móng, đào tràn, khai thác vật liệu.Nói chung khâu đào đất thường là khâu đầu tiên trong dây chuyền sản xuất thi công và chiếm một khối lượng rất lớn, vì vậy giải quyết được khâu này sẽ có một ý nghĩa thực tiễn rất lớn.
Thiết bị thi công cơ giới làm công tác đào, xúc đất chất tải lên phương tiện vận chuyển là máy đào, phân loại hình dạng theo gồm: Hình 1.1: Sơ đồ các loại máy đào Nhóm máy đào một gầu, là nhóm máy đào làm việc theo chu kỳ, lặp đi lặp lại, bao gồm các cơ cấu vận hành tay gầu: máy đào thủy lực vận hành gầu đào bằng hệ cơ cấu xi lanh thủy lực, mấy đào truyền động cáp vận hành gầu đào bằng hệ cơ cấu tời cáp. Nhóm máy đào làm việc liên tục là máy đào nhiều gầu. Máy đào gầu thuận có cơ cấu tay gầu đào chỉ thích hợp cho việc đào đất đá ở độ cao lớn hơn độ cao máy đứng. Việc cho máy đào gầu thuận đào thấp hơn độ cao máy là rất kém hiệu quả (năng suất rất thấp).
Khi đào các hố móng thấp hơn máy đào, thì máy đào gầu thuận phải tự đào đường xuống cho bản thân máy và cho ô tô tải chở đất, lúc đó máy đào gầu thuận làm việc không hiệu quả nhưng bắt buộc phải thực hiện. Hoặc để hiệu quả, phải tạo đường dốc công vụ ban đầu để cho máy đào và ô tô xuống được hố đào bằng một phương tiện đào khác như máy ủi,. Ngoài ra, trong trường hợp máy đào gầu thuận đào các hố đào sâu, phải đảm bảo mặt bằng tại vị trí máy công tác luôn được khô ráo (bằng các biện pháp tiêu thoát nước mặt trong 6 hố đào). Nếu thoát nước không tốt, mưa ngập máy, máy đào gầu thuận không làm việc được.
Máy đào gầu thuận làm việc hiệu quả khi đào đất đá ở vùng đồi núi, địa hình không bằng phẳng, thuận lợi cho việc bố trí máy đào đứng thấp hơn khối đất cần đào. Máy đào gầu thuận thích hợp cho việc đào đất đổ lên phương tiện vận chuyển đi xa như ô tô tải. Do trong mỗi thao tác đào, máy đào gầu thuận bắt đầu đào từ vị trí cánh tay đòn gần máy nhất, nên lực đào khỏe. Do vậy gầu đào của máy đào gầu thuận thường lớn hơn nhiều máy đào gầu nghịch, đồng thời năng suất cũng cao hơn rất nhiều.
Máy đào gầu nghịch được dùng phổ biến trong xây dựng, thường dùng để đào các hố móng sâu hơn vị trí nền đất tự nhiên, máy làm việc hiệu quả khi đứng một chỗ đào đất đổ đống trên bờ hay đổ lên phương tiện vận chuyển phổ thông là ô tô tải. Do khi bắt đầu đào máy xúc nghịch phải tiếp đất ở vị trí xa trọng tâm máy nhất, khác với máy đào gầu thuận bắt đầu đào ở vị trí gần máy nhất, cho nên máy đào gầu nghịch thường có dung tích gầu không lớn, nhỏ hơn nhiều so với máy đào gầu thuận cùng công suất. Tuy nhiên, máy đào gầu nghịch không chỉ dùng để đào hố sâu hơn mặt bằng máy đứng mà chúng còn có thể đào đất ở độ cao lớn hơn cao trình máy đứng. Loại máy đào nghịch phổ biến dùng trong xây dựng có dung tích gầu trong khoảng 0,15-0,5 m³.
Các loại máy đào gầu nghịch điều khiển bằng thủy lực được sử dụng rộng rãi hơn loại điều khiển bằng cáp và có thể có dung tích gầu đào tới 3,3 m³. Tuy khối tích gầu đào phân bố trong rải giá trị nhỏ, hơn nhiều máy đào gầu thuận, nhưng máy đào gầu nghịch lại có thể làm việc đa năng hơn máy đào gầu thuận. Do khi công tác đứng cao hơn vị trí công tác (trên bờ) nên không phải làm đường công vụ cho máy xuống vị trí công tác như máy đào gầu thuận. Đồng thời do có cấu tạo gầu đào thuận lợi cho việc tạo điểm tựa cho máy, giúp cho máy có thể làm việc trên mọi địa hình.
Khi gặp sự cố như mất thăng bằng, lật máy xuống hố đào hay sa lầy, thì có thể dùng cần gầu đào làm chân trụ chống đỡ để tự thân máy giải cứu cho máy. Máy đào gầu nghịch loại bánh xích còn có thể hoạt động trên mọi địa hình cả ở trên nền đất yếu. 7 Máy đào gầu dây có ưu điểm có thể đào sâu và rất xa, nạo vét kênh mương, có thể đào được các mái dốc, đào hố móng rộng, cấp vật liệu cho các trạm trộn. Máy đào gầu dây có cơ cấu tự bước khó hoạt động với đất cứng, dỡ tải khó chính xác vị trí, yêu cầu mặt bằng rộng khi quăng gầu, ngày nay ít sử dụng chỉ sử dụng cho dự án quy mô lớn.
Máy đào gầu ngoặm đào hố sâu, hẹp, thành hố thẳng đứng, khai thác cát khoáng sản, chỉ đào được đất mèm cấp I, II, không lẫn đá to, cây cối, rễ, gốc cây, năng suất thấp hơn những loại máy trên.3 Công tác san lấp (máy ủi) Máy ủi là loại máy đào và san đất thường gặp trong công tác xây dựng nói chung và trong xây dựng thủy lợi nói riêng. Nó là một loại máy kéo có trang bị thêm bộ phận ủi đất dùng để đào đất thành từng lớp và vận chuyển đi khoảng 50 – 100m. Máy làm việc theo chu kỳ, một chu kỳ làm việc của nó gồm các giai đoạn sau : cắt đất và tích lũy đất trước bàn ủi, chuyển đất về phía trước và đổ đất, chạy không tải về vị trí cũ và tiếp tục chu kỳ mới. Để nâng cao năng suất máy ủi, cần phải sử dụng hợp lý chế độ lực kéo trong từng giai đoạn để rút ngắn thời gian trong chu kỳ làm việc của máy, trong đó giai đoạn cắt đất và tích lũy đất trước bàn ủi là quan trọng nhất.
Máy ủi được sử dụng rộng rãi trong công tác xây dựng công nghiệp và dân dụng, giao thông, thủy lợi, khai thác mỏ…do máy có cấu tạo đơn giản, phí tổn ít, năng suất cao, cơ động, có thể làm được nhiều công việc: làm công tác chuẩn bị cho hiện trường (nhổ gốc cây, làm sạch hiện trường…); đào đắp các công trình có độ cao, độ sâu của nền ± 2m; định hình mặt đường, san bằng bề mặt công trình, làm phẳng các mái dốc, tạo độ chênh cao, vun đống vật liệu, san rải vật liệu, ngoài ra còn làm công việc khác như kéo đẩy các phương tiện khác di chuyển (máy cạp), lắp thêm các bộ công tác khác để thực hiện nhiều chức năng khác… Hiện nay số lượng và chủng loại máy ủi nước ta nhiều, đang được sử dụng chủ yếu là: Komatsu, Caterpillar….với chủng loại rất đa dạng. Máy ủi thường được phân loại theo công suất động cơ, lực kéo, cơ cấu điều khiển, cơ cấu di chuyển, kết cấu của bộ công tác… 8 Phân loại theo bộ di chuyển có hai loại: Máy ủi bánh lốp được dùng chủ yếu các trường hợp đặc biệt như di chuyển trong thành phố, làm việc ở những nơi có khối lượng công việc không tập trung, hay phải di chuyển, yêu cầu tốc độ di chuyển lớn, trên nền đất bền, chắc… Máy ủi bánh xích được sử dụng rộng rãi khi thi công trong điều kiện nền đất yếu, bộ di chuyển bánh xích giúp cho máy ủi có thể di chuyển dễ dàng trên nền đất ướt. Phân loại theo hệ thống điều khiển: Máy ủi có hệ thống điều khiển cơ học sử dụng cáp để nâng bộ công tác, khi ấn lưỡi ủi vào đất chủ yếu nhờ vào trọng lượng bản thân của bộ công tác; Máy ủi có hệ thống điều khiển thủy lực được sử dụng phổ biến hiện nay, việc ấn sâu lưỡi ủi vào đất khác với máy ủi có hệ thống điều khiển cơ học là nó sử dụng hệ thống thủy lực nhờ cặp xylanh ấn sâu bộ công tác xuống, do đó trọng lượng của bộ công tác giảm đi đáng kể, và nó cho phép máy ủi có thể đào được ở những nơi đất cứng mà loại máy ủi truyền động cơ khó có thể làm được.