BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
-------------------------

VŨ VĂN YÊN

NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ VỀ MÁY
ĐẾN NĂNG SUẤT VÀ CHI PHÍ NĂNG LƢỢNG RIÊNG
KHI SỬ DỤNG MÁY ĐẦM RUNG ĐỂ LÀM CHẶT ĐẤT NỀN
CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, 2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
----------------------

VŨ VĂN YÊN

NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ VỀ MÁY
ĐẾN NĂNG SUẤT VÀ CHI PHÍ NĂNG LƢỢNG RIÊNG
KHI SỬ DỤNG MÁY ĐẦM RUNG ĐỂ LÀM CHẶT ĐẤT NỀN

đƣợc chỉ dẫn nguồn gốc.

Hà Nội, tháng 6 năm 2011
Tác giả

Vũ Văn Yên


ii

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... i
MỤC LỤC ......................................................................................................... ii
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................... iv
DANH MỤC BẢNG ......................................................................................... v
ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1
Chƣơng 1 ........................................................................................................... 3
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ......................................................... 3
1.1. Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy đầm đất trên thế giới ................ 3
1.2. Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy đầm lèn ở trong nƣớc ............. 13
Chƣơng 2 ......................................................................................................... 18
MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU ................................................................................................ 18
2.1. Mục tiêu nghiên cứu............................................................................. 18
2.2. Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu ........................................................... 18
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu...................................................................... 18
2.4. Nội dung nghiên cứu ............................................................................ 21
2.4.1. Thí nghiệm thăm dò....................................................................... 21
2.4.2. Thực nghiệm đơn yếu tố ................................................................ 23
2.4.3. Thực nghiệm đa yếu tố .................................................................. 27

PHỤ LỤC


iv

DANH MỤC HÌNH
TT
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
2.1
3.1
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6

Tên hình
Máy đầm bánh hơi PS200B
Máy đầm rung CS-433E
Máy đầm rung BW65H
Máy đầm bánh hơi Sakai TS30H
Máy đầm chân cừu của hãng Liugong

63
65


v

DANH MỤC BẢNG
TT
2.1
2.2
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
4.12
4.13
4.14
4.15
4.16
4.17
4.18
4.19
4.20

theo ma trận Hartley
Tổng hợp giá trị tính toán hàm năng suất theo ma
trận Hartley

Trang
29
30
48
50
51
51
53
53
54
55
56
57
50
60
61
62
64
65
66
66
67
68


1

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”.


3
Chƣơng 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. 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, JV161, JV25-3, JV32-W,… các loại máy đầm rung này có lực rung lớn nhất từ 1025kN công suất từ 5-14,5HP;

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


6
tĩnh thực hiện và 20-25% khối lƣợng đầm lèn còn lại là do máy đầm rung,
đầm lực động thực hiện.

Hình 1.5. 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]


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

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.
Máy đầm bàn rung tự hành có khối lƣợng tối đa 10 tấn, diện tích tiếp
xúc với mặt đất tới 4m2, loại này có ƣu điểm lực đầm lớn, chiều sâu ảnh
hƣởng tới 1m, có khả năng tự hành, có thể điều chỉnh để phù hợp với độ ẩm,


9
đầm đƣợc nhiều loại đất. Nhƣng có nhƣợc điểm là khối lƣợng lớn, đòi hỏi
công suất của động cơ lớn và chỉ hiệu quả khi diện tích bề mặt nền đất lớn.
Máy lu rung (còn gọi là đầm chấn động quả lăn), loại này có ƣu điểm là
hiệu quả đầm cao, do trọng lƣợng bánh lăn nhỏ dẫn đến tiêu hao công suất ít.
Mặc dù đã có rất nhiều loại máy đầm nén khác nhau đƣợc sử dụng
trong các công trình xây dựng ở các nƣớc công nghiệp phát triển nhƣng
nghiên cứu để hoàn thiện máy đầm, kỹ thuật đầm nén, công nghệ đầm luôn

độ chặt đạt đƣợc bằng 0,95.γct (γct - Độ chặt tiêu chuẩn)
Nếu giảm vận tốc di chuyển của máy 2,5-1,5 (m/phút) thì độ chặt tăng
lên 0,98-0,99.γct. Nếu giảm độ lớn của lực kích động xuống 1,5 lần thì giảm
độ chặt của nền khoảng 1%.
Khi đầm lèn đất nền là đất cát thành phần hạt là cát hoặc hỗn hợp cát và
xi măng với hàm lƣợng nhỏ hơn 15% và chiều dày 0,25m; đất pha sét với
chiều dày nhỏ hơn 0,12m có thể thực hiện bằng một lƣợng đầm. Độ chặt đất
nền đạt đƣợc không thấp hơn 0,98.γct có thể thực hiện đƣợc ở điều kiện áp
suất tĩnh không nhỏ hơn 1,0.104Pa, thời gian đầm 25-40s. Tỷ lệ giữa lực kích
động và trọng lƣợng máy đầm rung nằm trong khoảng 4-6. Tần số đập hợp lý
40-60Hz.
Trong công trình [20] các tác giả I.N.Glukhovxev và V.G.Xvetkov đã
nghiên cứu sự ảnh hƣởng của các loại lực đầm nén đến tính chất của vật liệu.
Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng dƣới tác dụng của rung động với tần số
f=23Hz, biên độ A=2,5mm và gia tốc a=5,3.g (g- Gia tốc trọng trƣờng) cho
phép làm chặt nền đất xi măng ở độ ẩm tối ƣu đến độ chặt 1,75g/cm3
(0,98.δmax) sau 90s; việc tăng thời gian rung không ảnh hƣởng đến độ chặt.
Khi làm chặt nền xi măng với tải trọng P=5Mpa với số lƣợt đầm 6, 8,
18, 24. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng tăng số lƣợt đầm làm tăng độ chặt
của nền, sau 24 lƣợt độ chặt đạt 0,99.δmax.


11
Trong công trình [18] tác giả U.M.Vaxiliev cho rằng yêu cầu về độ chặt
của nền đƣờng trong những năm gần đây có xu hƣớng ngày càng nâng cao vì
đòi hỏi chất lƣợng đƣờng ngày càng cao. Nền đƣờng đƣợc đầm nén đến hệ số
Ky=1,05-1,10 và modun tính toán của đất nền nâng lên 1,5-2 lần so với tiêu
chuẩn hiện tại. Tƣơng ứng với yêu cầu này thì chiều dày áo đƣờng có thể
giảm đi 30-40% mà chi phí để làm áo đƣờng chiếm khoảng 50-70% giá thành
của con đƣờng, còn chi phí cho việc đầm nén nền đƣờng chỉ chiếm 1,5-2,5%

máy chạy ở chế độ rung, giai đoạn cuối hoàn thiện phải dùng máy lu trơn.
Những khuyến cáo này có ý nghĩa thực tiễn rất lớn trong thi công công trình
giao thông ở Nga.
Trong công trình [22] các tác giả M.P.Koctelov và L.M.Poxatski cho
rằng đầm lèn áo đƣờng bê tông át phan nóng là khâu công việc phức tạp nhất
trong công tác thi công đƣờng. Sự phức tạp của khâu công việc này thể hiện ở
chỗ chất lƣợng đầm lèn bê tông át phan nóng phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ:
kinh nghiệm và trình độ của công nhân, loại bê tông át phan, thiết bị sử dụng,
tình trạng kỹ thuật của nền đƣờng… ngoài ra yêu cầu kỹ thuật đối với áo
đƣờng vừa phải đảm bảo độ bền, độ chặt cao mà còn phải đạt độ nhẵn, phẳng
của mặt đƣờng.
Chất lƣợng của quá trình đầm lèn áo đƣờng bê tông át phan chỉ đạt
đƣợc yêu cầu khi tuân thủ khoảng nhiệt độ áo đƣờng thích hợp cho từng loại
đầm: Máy đầm loại nhẹ bắt đầu làm việc hiệu quả ở 125-1100C, máy đầm
loại trung làm việc hiệu quả ở nhiệt độ 85-1050C, máy đầm loại nặng làm việc
ở nhiệt độ 70-850C.
Sau khi khảo sát cho thấy, các loại máy đầm đƣợc chế tạo ở các nhà
máy thuộc Bộ giao thông Nga chủ yếu là máy đầm 3 trục lăn, trong khi đó ở
nƣớc ngoài chủ yếu sản xuất loại máy đầm 2 trục lăn. Máy đầm 2 trục lăn có
nhƣợc điểm là vết lăn của trục lăn trƣớc và trục lăn sau không trùng nhau làm


13
cho số lần đầm lèn cần thiết phải tăng lên gấp 2 lần. Ngoài ra, do đƣờng kính
trục lăn trƣớc nhỏ, chiều rộng bánh lăn sau nhiều khi không đáp ứng đƣợc yêu
cầu của đầm nén áo đƣờng (độ chặt, bằng phẳng…)
Tác giả khuyến cáo rằng đƣờng kính của trục lăn là một thông số kỹ
thuật quan trọng của máy đầm và cần phải quan tâm trong quá trình tính toán
cụ thể khi thiết kế máy đầm.
Trong các công trình [23] [24] nghiên cứu sự ảnh hƣởng của bộ phận

Loại đầm rung trống đơn: có các mã hiệu CS-323C, CS431C, CS433C, CS-573D,…Loại này có ƣu điểm nổi bật là có van phân chia lƣu lƣợng
hoặc có hệ thống bơm kép để tạo lực kéo chủ động cho cả trống trƣớc và
trống sau nên có thể làm việc đƣợc trong những điều kiện đất nền khác nhau,
cơ cấu hành tinh tạo lực kéo bám cao và hạn chế trƣợt của các bánh sau; Có
thanh làm sạch kiểu hàm có thể điều chỉnh đƣợc để làm sạch vấu đầm cả khi
tiến và lùi.
Loại đầm rung 2 trống có các mã hiệu JV06H, JV08H, JV16-1, JV253,…Chúng có ƣu điểm nổi bật là tự động ngừng rung trƣớc khi dừng máy để
có đƣợc mặt đầm phẳng; độ hở bên nhỏ cho phép các máy đầm hoạt động sát
lề đƣờng, tƣờng đứng hoặc các chƣớng ngại vật khác, đồng thời chúng còn có
kết cấu bảo vệ khi bị lật.
Loại đầm bánh hơi:
- Các bánh đều dao động đƣợc nên cho phép các bánh trƣớc và sau
nhận đƣợc tải trọng đều nhau, bất kể độ phẳng của đất nền nhƣ thế nào.
- Mô tơ dẫn động và phanh đặt trên khung chính cách xa bùn đất nên an
toàn;
- Khoang tải trọng thuận tiện cho việc chất tải và đƣợc bố trí đảm bảo tỉ
lệ bánh hơi/trọng lƣợng cân bằng.
- Các thiết bị tuỳ chọn, vừa di chuyển vừa bơm;


15

Hình 1.6. Máy đầm LG500 của hãng Dynapac
- Ở các công trình xây dựng nhỏ, mặt bằng thi công không lớn nhƣ
công trình xây dựng nhà công nghiệp, nhà dân dụng, đầu cầu, cống… thƣờng
sử dụng các loại đầm rung mini nhƣ LG160, LG300 của hãng Dynapac (hình
1.6) các loại máy đầm bàn này có kích thƣớc nhỏ, có lƣợng khí thải và tiếng
ồn thấp, có độ rung ở tay cầm nhỏ, đảm bảo cho ngƣời điều khiển thoải mái.
Máy làm việc thuận tiện ở những nơi mặt bằng chật hẹp với các loại đất nền
khác nhau.

đã đƣợc sử dụng rộng rãi ở các nƣớc công nghiệp và cũng nhƣ ở nƣớc ta. Tuỳ
theo điều kiện sử dụng nhƣ loại đất đá qui mô công trình xây dựng mà mỗi nơi có
các loại máy phù hợp đƣợc chọn để đầm nén nền công trình. Ở các nƣớc phát triển
các loại máy công suất lớn đƣợc sử dụng rộng rãi còn ở nƣớc ta các máy đầm rung
và các loại máy mini đƣợc chọn và sử dụng rộng rãi.
Nghiên cứu về công nghệ đầm nén và máy đầm đƣợc tiến hành bài bản
và thành hệ thống ở các nƣớc công nghiệp phát triển, tập trung vào các lĩnh
vực chủ yếu sau: hoàn chỉnh công nghệ, kỹ thuật đầm nén; Hoàn thiện các
thông số kỹ thuật của máy để tăng năng suất lao động, tăng chất lƣợng đầm
nén.
Ở nƣớc ta, nghiên cứu về công nghệ đầm nền đất cũng nhƣ máy đầm
nén đất còn rất khiêm tốn vì vậy việc nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu sự 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” là thực
sự cần thiết.


18
Chƣơng 2
MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
Xác định đƣợc các giá trị hợp lý của một số thông số ảnh hƣởng đến
chi phí năng lƣợng riêng và năng suất khi sử dụng đầm rung để làm chặt đất
nền công trình xây dựng.
2.2. Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu
- Hiện đang có rất nhiều loại máy phục vụ cho công tác đầm nén nhƣ xe
lu, máy đầm bàn, đầm cóc… nhƣng phổ biến ở các công trình nhỏ là loại đầm
cóc. Nó có kích thƣớc nhỏ gọn, có tính linh động cao, dễ sử dụng…phù hợp
với điều kiện sử dụng ở nƣớc ta. Đề tài đã lựa chọn loại máy đầm cóc TV60N