Кессон (инженерный)
В геотехнической инженерии кессон ( / ˈk eɪ s ə n / или / ˈk eɪ s ɒ n / ; заимствовано из французского caisson , от итальянского cassone , что означает большой ящик , аугментативное слово cassa ) представляет собой водонепроницаемую подпорную конструкцию [1] . ] используется , например, для работ по фундаменту опоры моста , для строительства бетонной плотины , [2] или для ремонта кораблей . [3] Кессоны сконструированы таким образом, что вода может откачиваться, сохраняя рабочую среду сухой. Когда опоры строятся с использованием открытого кессона, и невозможно достичь подходящего грунта, можно забивать висячие сваи , чтобы сформировать подходящее основание. Эти сваи соединены фундаментной подушкой, на которой возводится опора колонны. Кессонная техника использовалась по крайней мере с 18 века и особенно использовалась при строительстве Бруклинского моста , которое было завершено в 1883 году .
Чтобы установить кессон на место, его опускают в мягкий ил до тех пор, пока не встретится подходящий материал для фундамента. Хотя коренная порода предпочтительнее, иногда используется стабильный твердый раствор, когда коренная порода слишком глубокая. Четыре основных типа кессонов: коробчатый кессон , открытый кессон , пневматический кессон и монолитный кессон . [5]
Коробчатый кессон представляет собой сборную бетонную коробку (с бортами и дном); устанавливается на подготовленные основания. Оказавшись на месте, он заливается бетоном, чтобы стать частью постоянных работ, таких как фундамент опоры моста. Полые бетонные конструкции обычно менее плотны, чем вода, поэтому коробчатый кессон должен быть балластирован или закреплен якорем, чтобы он не всплывал до тех пор, пока он не будет заполнен бетоном. Иногда могут потребоваться сложные системы крепления, например, в приливных зонах . Регулируемые системы анкеровки в сочетании с GPS-съемкой позволяют инженерам с высокой точностью позиционировать коробчатый кессон. [ нужна ссылка ]
Открытый кессон похож на коробчатый кессон, за исключением того, что у него нет нижней грани. Он подходит для использования в мягких глинах (например, в некоторых руслах рек), но не там, где в земле могут быть большие препятствия. Открытый кессон, применяемый в слабых грунтах или с высоким уровнем грунтовых вод, где разработка открытых траншей нецелесообразна, также может использоваться для устройства глубоких колодцев, насосных станций и приемно-пусковых ям для микротоннелирования, прокладки труб и других операций . [ нужна ссылка ]
Кессон опускают за счет собственного веса, уложенного сверху бетона или водяного балласта, либо с помощью гидравлических домкратов. Передняя кромка (или режущий башмак ) кессона наклонена под острым углом, чтобы облегчить погружение в вертикальном направлении; обычно изготавливается из стали. Башмак обычно шире кессона для уменьшения трения, а передняя кромка может быть снабжена бентонитовым раствором под давлением, который набухает в воде, стабилизируя осадку, заполняя углубления и пустоты. Открытый кессон может наполниться водой во время погружения. Материал выкапывается грейферным ковшом экскаватора на кране. [ нужна ссылка ]
Подпочвенный слой на уровне пласта может по-прежнему не подходить для земляных работ или несущей способности . Вода в кессоне (из-за высокого уровня грунтовых вод) уравновешивает выталкивающие силы мягких грунтов под ним. При обезвоживании основание может «выкипеть» или «закипеть», [ необходимо уточнение ] , в результате чего кессон утонет. Чтобы решить эту проблему, сваи могут быть забиты с поверхности, чтобы действовать как:
