Введение
Жесткая конструкция для обеспечения рабочих сухой рабочей среды ниже уровня воды. В геотехнической инженерии, кессон (['keɪsən], ['sɒn]; заимствовано, увеличительная форма от) — это водонепроницаемая подпорная конструкция, используемая, например, для работ на фундаменте мостового пирса, строительства бетонной плотины или ремонта судов. Кессоны строятся таким образом, чтобы из них можно было откачивать воду, поддерживая рабочую среду сухой. При строительстве опор с использованием открытого кессона, если невозможно достичь подходящего грунта, могут быть забиты сваи трения для создания подходящего подфундамента. Эти сваи соединяются фундаментной плитой, на которой возводится опорная колонна. Кессонная инженерия используется как минимум с XIX века, яркими примерами являются мост Короля Альберта (завершен в 1859 году), мост Идса (завершен в 1874 году) и Бруклинский мост (завершен в 1883 году).
In geotechnical engineering, a caisson ('/k//eɪ//s//ən//, // //s//ɒ//n/; borrowed , , an augmentative of ) is a watertight retaining structure used, for example, to work on the foundations of a bridge pier, for the construction of a concrete dam, or for the repair of ships. Caissons are constructed in such a way that the water can be pumped out, keeping the work environment dry. When piers are being built using an open caisson, and it is not practical to reach suitable soil, friction pilings may be driven to form a suitable sub foundation. These piles are connected by a foundation pad upon which the column pier is erected. Caisson engineering has been used since at least the 19th century, with three prominent examples being the Royal Albert Bridge (completed in 1859), the Eads Bridge (completed in 1874), and the Brooklyn Bridge (completed in 1883).
Типы
Для установки кессона на место его опускают сквозь мягкий ил до тех пор, пока не будет достигнут подходящий материал основания. Хотя скальное основание предпочтительнее, стабильный, твердый ил иногда используется, когда скальное основание залегает слишком глубоко. Четыре основных типа кессонов – это коробчатый кессон, открытый кессон, пневматический кессон и монолитный кессон.
Коробка
Коробчатый кассон – это сборная бетонная коробка (с боковыми стенками и дном), которая устанавливается на подготовленное основание. После установки кассон заполняют бетоном, чтобы он стал частью постоянной конструкции, например, фундамента для опоры моста. Полые бетонные конструкции обычно имеют плотность меньше, чем у воды, поэтому коробчатый кассон необходимо балластировать или якорить, чтобы предотвратить его всплытие до заполнения бетоном. В некоторых случаях могут потребоваться сложные системы якорения, особенно в приливных зонах. Регулируемые системы якорения в сочетании с геодезической съемкой с использованием GPS позволяют инженерам позиционировать коробчатый кассон с высокой точностью.
Открыто
Открытый кессон аналогичен коробчатому кессону, за исключением отсутствия подошвы. Он подходит для применения в мягких глинах (например, в некоторых руслах рек), но не для участков с крупными препятствиями в грунте. Открытый кессон, используемый в слабых грунтах или при высоком уровне грунтовых вод, где открытые траншеи нецелесообразны, также может применяться для устройства глубоких смотровых колодцев, насосных станций и стартовых/приемных котлованов для микротоннелирования, прокладки труб и других работ. Кессон опускается за счет собственного веса, бетонного или водного балласта, размещаемого сверху, или с помощью гидравлических домкратов. Передняя кромка (или режущее колено) кессона имеет скошенный край под острым углом для облегчения вертикального погружения; обычно изготавливается из стали. Режущее колено, как правило, шире кессона для снижения трения, а передний край может быть оснащен бентонитовой суспензией под давлением, которая набухает в воде, стабилизируя осадку путем заполнения просадок и пустот. Во время погружения открытый кессон может заполняться водой. Выемка грунта производится ковшом грейферного экскаватора на кране. Подстилающий грунт на уровне основания может быть все еще непригоден для выемки или не обладать достаточной несущей способностью. Вода в кессоне (из-за высокого уровня грунтовых вод) уравновешивает силы всплытия мягких грунтов снизу. При осушении основание может "закипеть" или "забурлить", что приведет к осадке кессона. Для предотвращения этого могут быть забиты сваи с поверхности, выполняющие роль: несущих стен, передающих нагрузку на более глубокие слои грунта; анкеров, сопротивляющихся всплытию за счет трения на границе между их поверхностью и окружающим грунтом, в который они забиты. H-образные профили (типичные колонные элементы, благодаря устойчивости к изгибу во всех плоскостях) могут быть забиты под углом ("раскосом") в скальные или более твердые грунты; H-профили оставляют выступающими над основанием. Под воду может быть уложен железобетонный оголовок, процесс, известный как укладка бетона методом треми. После осушения кессона этот оголовок действует как ростверк, сопротивляясь силам всплытия подстилающего грунта.
Load bearing walls, in that they transmit loads to deeper soils. Anchors, in that they resist flotation because of the friction at the interface between their surfaces and the surrounding earth into which they have been driven. H beam sections (typical column sections, due to resistance to bending in all axis) may be driven at angles "raked" to rock or other firmer soils; the H beams are left extended above the base. A reinforced concrete plug may be placed under the water, a process known as tremie concrete placement. When the caisson is dewatered, this plug acts as a pile cap, resisting the upward forces of the subsoil.
Монолитное
Монолитный кессон (или просто монолит) больше по размеру, чем другие типы кессонов, но схож с открытыми кессонами. Такие кессоны часто используются в стенках причалов, где необходима устойчивость к ударам судов.
Пневматические
Мелководные кессоны могут быть открытыми для воздуха, в то время как пневматические кессоны (иногда называемые кессонами под давлением), проникающие в мягкий ил, представляют собой бездонные ящики, герметично закрытые сверху и заполненные сжатым воздухом для предотвращения проникновения воды и ила на глубину. Шлюз обеспечивает доступ в камеру. Рабочие, называемые «песчаными крысами», перемещают ил и каменистый мусор (называемый «грязью») с края рабочей площадки в водонаполненную яму, соединенную трубой (называемой «мусоропровод») с поверхностью. Кран на поверхности извлекает грунт с помощью грейферного ковша. Давление воды в трубе уравновешивает давление воздуха, при этом избыток воздуха выходит через мусоропровод. Поток сжатого воздуха должен быть постоянным для обеспечения регулярной смены воздуха для рабочих и предотвращения чрезмерного притока ила или воды в основание кессона. Когда кессон достигает скального основания, «песчаные крысы» покидают его через шлюз и заполняют ящик бетоном, формируя прочную фундаментную опору. Пневматический (сжатого воздуха) кессон имеет преимущество в обеспечении сухих условий работы, что благоприятно для укладки бетона. Он также хорошо подходит для фундаментов, при строительстве которых другие методы могут вызвать осадку соседних сооружений. Строительные рабочие, покидающие среду с повышенным давлением в кессоне, должны декомпрессироваться со скоростью, позволяющей безсимптомно высвобождать инертные газы, растворенные в тканях организма, чтобы избежать декомпрессионной болезни – состояния, впервые выявленного у работников кессонов и первоначально названного «кессонной болезнью» в знак признания профессионального риска. Строительство Бруклинского моста, при котором использовались кессоны под давлением, привело к гибели или постоянной инвалидности многочисленных рабочих из-за кессонной болезни. Баротравма ушей, пазух и легких, а также дисбарический остеонекроз – другие возможные риски.
Другие применения
Кессоны также применялись при монтаже гидравлических лифтов, где одноступенчатый гидроцилиндр устанавливается ниже уровня земли. Кессоны, известные под кодовым названием «Феникс», являлись неотъемлемой частью плавучих портов «Малберри», использовавшихся союзниками во время вторжения в Нормандию в ходе Второй мировой войны.
Другие значения
Камеры шлюзов для судов: Термин "камера" также используется как синоним для движущегося водонепроницаемого отсека в шлюзах, канальных подъёмниках и наклонных плоскостях, в котором суда располагаются во время подъёма с одного уровня канала на другой; вода удерживается внутри камеры или исключается из неё в зависимости от принципа работы установки. Конструктивные камеры: Термин "камера" иногда используется в разговорной речи для обозначения железобетонной конструкции, создаваемой методом бетонирования в полый цилиндрический корпус, как правило, путём установки формы камеры ниже уровня земли в открытом котловане и последующего бетонирования после обратной засыпки, либо методом бурения на уровне земли, хотя это может быть проблематично для глубоких камер, поскольку незакреплённые стенки котлована могут обрушиться до установки формы. В этом случае грунт, окружающий пустую форму, обеспечивает устойчивость и прочность, позволяя производить бетонирование с меньшими осложнениями и риском деформации формы. Хотя, строго говоря, камерой является только сама форма, нередко любой нижеуровневый железобетонный столб называют просто камерой. Системы вентиляционной фильтрации: Термин "камера" также используется для обозначения герметичного корпуса для вентиляционных фильтров в помещениях, где работают с опасными веществами. Корпус обычно имеет входной отсек для предварительного фильтра и выходной отсек для высокоэффективного фильтра. Он может иметь несколько комплектов отсеков. Корпус оснащён дверями с уплотнителями для замены фильтрующих элементов. Корпус обычно оборудован разъёмами для проверки эффективности фильтров и контроля изменения перепада давления на фильтрующем материале.