КЕССОННЫЕ РАБОТЫ (проф. вредности и проф. заболевания). Гигиена труда в кессоне. Кессоны представляют устройство, состоящее из рабочей камеры, идущей от нее вверх шахтной трубы, оканчивающейся наверху аппаратной камерой, и шлюза, соединенного с аппаратной камерой. Рабочая камера представляет собой ту часть кессона, в к-рой производятся собственно кессонные работы, т. е. выкапывание и выемка грунта. Обычно она делается из железобетона, но может быть железной и даже деревянной. Шахтная труба предназначена для спуска в камеру людей и материалов и для поднятия из нее выкопанного грунта. Она состоит из отдельных звеньев, наращиваемых одно на другое по мере опускания кессона, и имеет строго вертикальную лестницу для людей. Аппаратная камера заключает в себе несложные механизмы, служащие для подъема из рабочей камеры грунта и спуска в нее материалов и обслуживаемые обычно двумя рабочими внутри ее. Шлюз имеет специальное назначение как медицинского, так и производственного характера, представляя камеру (или камеры), в к-рой может быть создано любое давление воздуха, промежуточное между наружным давлением и давлением в кессоне, без изменения давления в самом кессоне. Создание таких промежуточных давлений необходимо в целях предохране – тшя людей от опасности повреждений и заболеваний, связанных с изменением давления, а также в целях сохранения необходимого давления в рабочей камере в моменты выхода людей наружу или выдачи грунта и подачи материалов. В рабочей камере обычно работает от 6 до 14 человек. Когда кессон дошел до грунта необходимой устойчивости, дальнейшие работы по выемке земли заканчиваются, рабочая камера заполняется бетоном, как и первое звено шахтной трубы; вся же остальная часть кессона снимается, и образовавшееся т. о. незаполненное пространство в каменной кладке заполняется также бетоном, после чего устой готов. Назначение К. р. заключается в том, что при недостаточной для данного сооружения прочности грунта (когда под ним находится водоносный слой) или при необходимости производства работ на дне рек и т. п. под возводимое сооружение (мост, здание и т. п.) подводятся устои и опоры, доводимые до прочного грунта, вследствие чего приходится проходить через воду. Для этой цели в соответствующем слое вода оттесняется воздухом, нагнетаемым под давлением в специальное устройство, называемое кессоном. Величина давления воздуха соответствует глубине нахождения кессона; при этом исходят из расчета, что на каждые 10 м глубины опускания кессона давление подаваемого в него воздуха должно повышаться на 1 атмосферу. Воздух в кессон нагнетается компрессорами из компрессорной станции по воздухопроводам. Т. к. при сжатии воздух сильно нагревается, то, если не принимаются специальные меры для охлаждения, он попадает в кессон значительно нагретым, вследствие чего в таких случаях t° в кессоне оказывается чрезмерно высокой. Это происходит также и в том случае, когда воздухопроводная сеть не изолирована и подвергается нагреванию солнцем. В зимнее время неизолирование воздухопроводной сети ведет к обратным результатам: воздух в кессон может приходить охлажденным, и t° в кессоне может оказаться чрезмерно низкой. Т. к. воздух для компрессоров может забираться в неудачном (в смысле его запыленности) месте и так как при прохождении его через компрессоры, смазываемые маслами, он может загрязняться последними, то иногда воздух в кессоне может оказаться и сильно загрязненным. Влажность в кессоне всегда по неизбежности очень высока, превышает 90% и нередко доходит до полного насыщения. Особенно высока она в шлюзах в период вышлюзовывания, т. к. в связи с понижением давления, все время происходящим в шлюзе, наступает образование тумана в нем и конденсация паров в воду. То же явление имеет место и в рабочей камере в периоды посадки кессона, осуществляемой понижением давления в нем. Вентиляция в кессоне зависит от количества подаваемого в него воздуха, а также от качества грунта; при грунтах, легко проницаемых для воздуха (песчаные), вентиляция кессона и в частности рабочей камеры осуществляется удовлетворительно; в случае же грунта, плохо проницаемого для воздуха (глини – стый, илистый), вентилирование кессона может значительно страдать, если оно не обеспечивается специальными мерами. Для обеспечения необходимой чистоты воздуха (освобождение его от примесей масел, конденсата и пыли) в воздухопроводную сеть включаются резервуары, к-рые в случае надобности могут’ быть снабжены и фильтрами. Дейс

Кессонный способ работы связан с использованием сжатого воздуха. Обычно основоположником кессонных ф) ндаментов

считают французского инженера Триже, хотя первый его кессон еще не был похож на современный. В 1841 г. Триже опускал стальные трубы диамет-: ром 1,03 м через водоносный слой для разработки каменноугольных копей в долине Луары. Труба на глубину 15 м опускалась по принципу опускного колодца с водоотливом. Дальнейшее погружение трубы этим способом не удавалось, и Триже применил сжатый воздух, превратив опускной колодец в кессон. Конструкция кессона Триже показана на рис. 6. Вода из шахты вытеснялась сжатым воздухом.

Рис. 1. Кессон Триже: 1 - шахта; 2 - воздушный шлюз; 3 и 4 - герметические двери; 5 - воздухопровод для сжатого воздуха; 6 - водоотводная труба

В оболочку был встроен «воздушный шлюз» с герметическими дверцами. Ниже шлюза находилась рабочая камера или шахта. Принцип работы заключался в следующем. Регулировочным краном воздухопровода давление воздуха внутри шлюза уравнивали с наружным. Когда давление воздуха было равно атмосферному, открывали дверь и входили в шлюз. А затем, закрыв верхнюю дверь и кран, соединяющий внутреннее пространство шлюза с атмосферой, открывали кран, при помощи которого шлюз сообщался

Ы с шахтой. Когда давление воздуха сравнивалось с давлением в шахте, открывали нижнюю дверь, и из шлюза переходили в шахту. Выход из шахты через шлюз наружу происходил в обратном порядке. Рабочие опускались в шахту и подрывали грунт под трубой. Вырытый грунт накладывали в бадьи, которые поднимали в шлюз, а из шлюза грунт перемещали наружу. Применяя этот способ, Триже опустил трубу еще на 6 м.

Такой же способ повторил английский инженер Брюнель при постройке двух мостов, где опускались цилиндры диаметром 11 м и высотой 30 м. Аналогичный способ был применен в 1857 г. при строительстве моста через р. Тиса в Венгрии для опускания стальной трубы диаметром 3 м. При строительстве этого моста были внесены некоторые усовершенствования в конструкцию кессона.

В 1856-1858 гг. в России также был применен этот способ при строительстве моста через р. Неман в Ковно, р. Вислу з Варшаве, р. Двину и др.

Конструктивное оформление современного кессона было дано инж. Денисом в 1859 г. при устройстве фундаментов Киль-ского моста через р. Рейн.

Предложенный Денисом кессон представлял собой металлический ящик, перевернутый дном вверх, который служил рабочей камерой и был соединен с шахтными трубами и со шлюзом. Такая конструкция выгодно отличается от конструкции цилиндрического кессона, примененного Триже, так как сталь расходуется только для устройства рабочей камеры, а тело опоры устраивается из менее дефицитного материала - камня и бетона. Принцип применения сжатого воздуха в том и другом случае одинаков.

Первый кессон современного типа имел в плане размеры 7 X 24 и высоту 3,8 м. По мере опускания рабочей камеры возводилась кладка тела опоры. Эта же конструкция была успешно применена при строительстве опор мостов в Швейцарии и через р. Преголя в Прибалтике. Однако более простые по форме цилиндрические кессоны были вытеснены не скоро. В России кессоны современного типа впервые применены в 1871 г. при строительстве моста через р. Днепр.

В России также широко применялись бетонные кессоны. Только на строительстве Восточно-Китайской железной дороги построено более 100 мостов на таких кессонах. Бетонные кессоны нашли применение и в 1910-1912 гг. при строительстве больших мостов через pp. Днепр, Дон и др.

Кессонный способ сооружения фундаментов значительно расширил возможности строителей. Там, где опускные колодцы не могли применяться по геологическим условиям (большие валуны, скальные прослойки, грунтовая вода и т.д.), их заменяли кессонами.

В практике мостостроения, особенно в Америке, применялись деревянные кессоны. Например, опоры Бруклинского висячего моста в НькР-йорке с главным пролетом 487 м, построенного в 1870-1883 гг., сооружены на деревянных кессонах размером 32,2 X 52,5 м (площадь их равна 1592 м2). Вероятно, это самые большие кессоны в практике строительства мостов. Расход древесины на один кессон составил 3140 м3, а металла - 250 т. Глубина погружения кессонов - 24 м ниже уровня грунта. Большие кессоны из дерева в США применяли также при строительстве ряда других мостов, в частности при строительстве арочного моста в Сент-Луисе в 1870 г. (25 X 22,1 м), а также в 1911 г. на строительстве Ново-Квебекского моста (16,9 X 55 м) и др. Эти кессоны поражают своими грандиозными размерами, но не совершенством конструкций. Характерной особенностью строительства кессонных фундаментов является то, что размеры кессонов с развитием уровня техники сильно уменьшились.

Деревянные кессоны нашли применение и в России при строительстве опор мостов на сибирских железных дорогах.

При строительстве опор мостов на кессонных фундаментах иногда происходили неожиданные случаи. При строительстве кессонных фундаментов опор моста в Нью-Йорке в 1917 г. под фундамент одной из опор предполагалось опустить три кессона до верха скальных пород. При опускании третьего кессона до проектной отметки была обнаружена широкая расщелина в скале, заполненная мягкой породой. Строители приняли решение перекрыть расщелину железобетонными арками и консольными балками пролетами 18 м, которые опирались на два соседних кессона. Третий кессон был поставлен на это перекрытие. Устройство железобетонных перекрытий производилось на глубине 21,35 м ниже горизонта воды под сжатым воздухом.

Еще более неожиданный случай имел место при строительстве фундамента автодорожного моста в Нью-Уэльсе в Австралии, где пришлось опустить кессон на глубину 75 м от уровня воды. При опускании кессона, когда он был погружен на глубину 15 м в грунт, а кладка была выведена на высоту 39 м, внезапно кессон опустился на 18 м. При этом верх кладки оказался на 14 м ниже поверхности воды, которая в этом месте достигала 35 м. Было решено опустить второй кессон на первый и объединить их. После этого кладка была выведена на 60 м. Колодец сел еще на 7 м. В процессе дальнейшего опускания также имело место скачкообразное опускание кессона на 8 м.

В практике отечественного мостостроения также были аварийные случаи при работе с кессонами. При строительстве моста через р. Днепр в 1871 г. один из кессонов опрокинулся и затонул. Чтобы опустить новый кессон, пришлось затонувший разрубить на части и извлечь. Были также неприятности при строительстве опор одного железнодорожного моста через р. Днепр: из-за неоднородности основания кессона произошел разрыв кладки тела одной из опор. Исправление разрыва кладки происходило в трудных условиях в течение 4 месяцев при круглосуточной аварийной работе. Строительство одной опоры заняло 5 лет.

В СССР кессоны широко применяли при строительстве мостов как на железных, так и на автомобильных дорогах. Наиболее современные методы нашли применение в строительстве новых московских мостов, построенных в 1936-1938 гг.

Наиболее сложные кессонные работы приходилось вести при строительстве Краснохолмского моста в Москве. Кессоны этого моста по своим размерам и глубине опускания относятся к категории выдающихся сооружений. Дно русла реки сложено поверху культурным слоем, а затем следует песок с гравием, глины и суглинки. На глубине 27-30 ж залегает известняк. Под каждую опору было опущено по два железобетонных кессона размером 17,5 X 35 ж с расстоянием между ними 4,5 м. Кессоны имели ромбическую форму. Наибольшая глубина опускания кессона - 34 м. На этом мосту широко применили гидромеханизацию, что значительно повысило темп работ. Это было новинкой в мостостроении. При обычном способе ведения работы восемь кессонщиков выдавали в смену 30 ж3 грунта, а с применением гидромеханизации 200 ж3. Благодаря хорошей организации работа по устройству фундаментов закончена в течение 1 года.

Кессонные фундаменты применили также на строительстве ряда других московских мостов.

Гидромеханизация позволяет вести работу без людей в камере или при небольшом количестве людей. Первый способ получил название автоматического, или слепого. Этот способ испытан в 1937 г. на строительстве Б. Каменного моста, а потом на Наводницком мосту в Киеве в 1939-1940 гг.

В послевоенный период большой вклад в усовершенствование конструкций опор на кессонных фундаментах внесли мостостроители Прибалтики . Ими предложены и внедрены столбчатые опоры на кессонах-оболочках из тонкостенных железобетонных элементов весом 200 т и более.

Конструкция опор на кессонах-оболочках показана на рис. 2. Опора состоит из двух кессонов-оболочек, железобетонного ростверка и тела опоры. Кессоны-оболочки имеют в нижней части горизонтальные перегородки для размещения на них шахтных труб с кессонными аппаратами. Диаметры оболочек доходили до 6,3 м при толщине стенки 15 см. Оболочки изготовляли на стенде. Транспортирование и опускание оболочек производили двумя плавучими шевр-кранами грузоподъемностью до 90-100 т. ичгптпв.прнными гилями стпоителей. После опускания

Кессонов-оболочек до проектной глубины и заполнения внутренней полости бетонной смесью на головы оболочек устанавливали железобетонный ящик-ростверк с несколькими отсеками. Ящик-ростверк служил одновременно опалубкой ростверка. При заполнении ящика-ростверка бетонной смесью его объединяли с оболочками при помощи арматурных каркасов. Для бетонирования ростверка, верх которого находился ниже уровня воды, применяли водонепроницаемые инвентарные перемычки. Над ростверком обычным путем возводили тело опоры. За последние несколько лет построено 15 опор на кессонах-оболочках.

На одном мосту две опоры на кессонах-оболочках построены в трудных геологических условиях: дно русла реки на глубину 3-4 м состояло из песков с содержанием крупных и мелких валунов, а ниже залегал мощный пласт песчаника. Глубина воды составляла от 3,5 до 5 м, а скорость течения реки доходила до 5 м/сек. Возведение опор в.двойном шпунтовом ограждении, рекомендованное в проекте моста, оказалось невыполнимым по геологическим условиям. Поэтому проект моста был пересмотрен, и опоры были построены на кессонах-оболочках. Кессоны-оболочки имели диаметр 5 м на нижнем участке высотой 3 – 4,8 м выше его. Расстояние между оболочками - около 9 м. При опускании оболочек на одной опоре встречались препятствия в виде сплотки деревянных свай и двухтавровых балок. Оболочки были опущены в песчаник на глубину 2,7 м. Все работы по возведению одной оболочки заняли 32 дня.

Особенность опор на кессонах-оболочках - это замена массивных кессонов двумя облегченными железобетонными оболочками, широкое применение сборных элементов с большим монтажным весом и индустриальный метод строительства.

Однако кессонные фундаменты в настоящее время полностью вытесняются другими видами фундаментов, глубокого заложения.

Рис. 2. Опора на кессонах-оболочках: а - незаконченная; б - законченная

КЕССОН (от французского caisson - ящик),

1) ограждающая конструкция для образования под водой или в водонасыщенном грунте рабочей камеры, свободной от воды; имеет вид опрокинутого вверх днищем ящика. Поступление воды в рабочую камеру предотвращается нагнетанием в неё сжатого воздуха. Кессон обычно сооружается на поверхности и погружается в грунт под действием собственного веса и веса надкессонного строения по мере выемки грунта. Применяется в сильно обводнённых грунтах, содержащих прослойки скальных пород или твёрдые включения (валуны, погребённую древесину и др.) для устройства фундаментов глубокого заложения. Для подводных работ, не связанных с необходимостью заглубления в грунт (главным образом ремонтные и восстановительные работы в гидротехническом строительстве), на дно опускают съёмный кессон или воздушный колокол.

При кессонных работах в кессон компрессорной станцией непрерывно подаётся сжатый воздух. В зависимости от величины воздушного давления для предупреждения заболевания рабочих кессонной болезнью (смотри Декомпрессионная болезнь) в рабочей камере регламентируется продолжительность рабочего дня, время шлюзования, то есть перехода от атмосферного давления к рабочему, время обратного процесса и т. п. Максимальное давление воздуха в рабочей зоне, при котором можно вести строительные работы, в соответствии с действующими правилами безопасности составляет 0,39 МПа.

Кессон состоит из двух основных частей: рабочей (кессонной) камеры (высота не менее 2,2 м) и надкессонного строения. Стены кессонной камеры (консоли) с внутренней стороны заканчиваются ножом, врезающимся в грунт в процессе опускания кессона. В верхнем перекрытии (потолке) имеются отверстия, над которыми монтируются шахтные трубы и шлюзовой аппарат, обеспечивающий доставку людей и материалов из зоны сжатого воздуха в зону атмосферного давления и обратно. Надкессонное строение в зависимости от назначения кессона выполняется либо как колодец с железобетонными стенками (под заглублённые помещения опускных сооружений), либо в виде сплошного массива из монолитного бетона или железобетона (для фундаментов глубокого заложения). После достижения ножом кессона проектной отметки рабочая камера полностью или частично заполняется бетоном или песком.

Кессонные камеры применяют также при проходке тоннелей (так называемые горизонтальные кессоны) в сложных гидрогеологических условиях для отжатия воды из зоны проходки и осушения забоя при ведении проходческих работ в неустойчивых плывунных грунтах или грунтах с большим водопритоком, а также в целях создания дополнительного давления на забой (если такое давление может заменить временную крепь). Кессонную проходку тоннелей ведут, как правило, щитовым способом.

Прообраз кессона - деревянный водолазный колокол; в 1690 году он был усовершенствован английским астрономом Э. Галлеем, который присоединил к нему шланги для подачи воздуха. В 1841 французский учёный Трижо предложил кессонный метод возведения фундаментов. В 19 - начале 20 века кессоны широко применялись главным образом для устройства фундаментов мостов (впервые - инженером В. Ройблингом при строительстве Бруклинского моста). Ныне кессоны применяются ограниченно.

2) Устройство для частичного осушения подводной части судна с целью ремонта или осмотра. Кромки кессона имеют форму обводов осушаемого участка. Кессон подводят открытой стороной к повреждённой части корпуса и откачивают из него воду, создавая рабочее пространство для выполнения ремонтных работ. Кессон прижимается к судну гидростатическим давлением.

3) Охлаждаемая водой стальная коробка, используемая в качестве элемента стенок шахтных металлургических печей, газовых каналов головок мартеновских печей и др.

4) Тонкостенная конструкция балочного типа с замкнутым одно или многосвязным контуром поперечного сечения. Обшивка кессона воспринимает нормальное и касательное напряжения. Для сохранения формы поперечного сечения, ограничения его депланации, а также для распределения усилий между контурами кессон имеет диафрагмы или нервюры. Наиболее распространённый тип авиационных конструкций (крылья и другие элементы).

Кессоны и кессонные работы

Прежде это название (франц. Caisson) применялось к открытым сверху, плавучим ящикам, в которых возводится каменная кладка, так что ящик постепенно погружается и наконец садится на дно, причем кладку можно продолжать, как на суше (см. Понтонный ящик). В настоящее время строительная практика под словом К. понимает только сверху закрытый ящик, из которого, после погружения его на дно, вода вытесняется сгущенным воздухом, так что рабочие могут в нем свободно двигаться. Подкапывая дно под краями ящика, они постепенно его углубляют до достижения твердого слоя, который может служить надежной подошвой для сооружения. Такой способ устройства оснований называется вообще пневматическим. Способ этот испытан был в первый раз в 1839 г. французским инженером Триже (Triger) при заложении каменноугольной шахты в водоносном слое в Шалонских копях близ реки Луары и затем применен был в 1850 г. в Англии инженером Юзом (Hughes) для устройства оснований Рочестерского моста через реку Мидвей. Быки этого моста выведены были на чугунных колоннах, 2,15 м в диаметре, наполненных бетоном. Для возможности производства работ в колонне, внутреннее пространство ее с помощью воздуходувных машин наполнено было сгущенным воздухом, который вытеснил из нее воду через нижнее, открытое отверстие. Над колонной установлены были две камеры - воздушные шлюзы , которые сообщались посредством плотно закрываемых дверец как с наружным воздухом, так и с рабочим пространством в колонне. Рабочие входили в шлюзную камеру через наружную дверь и, закрыв ее за собой, при помощи крана сообщали камеру со сгущенным воздухом в рабочем пространстве колонны. После полного уравнения давлений можно было открыть дверь, ведущую из шлюзной камеры внутрь колоны, и спуститься вниз. Подобным же образом, только в обратном порядке, совершался выпуск рабочих, причем раньше, чем открыть дверь, ведущую из шлюза наружу, выпускали из него с помощью крана сжатый воздух. Через эти же шлюзы выносился извлекаемый со дна грунт и вводились материалы для заполнения колонн бетоном. Этим способом подошва оснований моста опущена была на глубину 18 м. Когда оказалось, что сжатый воздух дает возможность работать с успехом и беспрерывно как на больших, так и на малых глубинах, независимо от разных препятствий, как наступление паводков и проч., способ этот начал входить во всеобщее употребление при сооружении мостов. Наступившая после этого эпоха постройки больших железнодорожных линий вызвала быстрое усовершенствование пневматического способа устройства оснований. На фиг. 1 представлен разрез быка моста С.-Петербурго-Варшавской дороги через Неман, у города Ковно, построенного инженером Сезанном (Cézanne 1859 г.), по образцу построенного им же раньше Чегединского моста через реку Тейссу.

Бык состоит из пары чугунных колонн (на разрезе видна одна колонна), шириной вверху 3,22 м, а внизу 3,50 м. Колонна составлена из отдельных, сболченных между собой чугунных звеньев. Нижняя часть колонны отделена потолком от остальной части, и от образованной таким образом камеры проведены две опускные или шахтные трубы к установленному наверху колоколу с воздушными шлюзами. Части колонн кругом шахт, над потолком рабочей камеры, оставались сверху открытыми и наполнены были водой для погружения колонн на дно. По мере опускания наращивались новые звенья колонн и удлинялись шахты, в верху которых снова надставлялся колокол со шлюзами. Работы эти производились с постоянных подмостей. Грунт подымался через шахтные трубы бадьями, с помощью рукоятки и зубчатых колес, установленных внутри колокола, причем одновременно одна бадья подымалась, а другая опускалась. После погружения колонн до потребной глубины рабочая камера заполнена была бетоном, который образовал достаточно прочный слой для противодействия напору воды снизу. После того откачали воду из верхних частей колонн, сняли шахтные трубы и потолок рабочей камеры и заполнили бетоном также все остальное пространство внутри колонн. Заполняемые бетоном трубчатые опоры, опущенные пневматическим способом, составляют переходную ступень к кессонным основаниям в современном виде, в которых К. небольшой высоты поддерживает столб каменной кладки, образующий опору моста. Верхняя часть колонны в них заменена металлической обшивкой небольшой толщины, а иногда опора оставляется без всякой обшивки, так как весь груз поддерживается кладкой. В некоторых же случаях, для еще большого сбережения металла, делают и самый К., т. е. рабочую камеру, из каменной кладки, в виде свода из клинкерного кирпича, употребляя металл лишь на шахты и шлюзы, которые притом по окончании работ снимаются и годятся для дальнейшего употребления. В Америке с успехом применены были также и деревянные К. Металлический К., наиболее употребительный, состоит из нижней рабочей камеры, обыкновенно из котельного железа, соединенной с помощью вертикальных труб (шахт) со шлюзными камерами (фиг. 2).

Иногда одна и та же шахта служит как для спуска рабочих в камеру, так и для подъема грунта, иногда же устраиваются отдельные шахты для входа и выхода рабочих (средняя шахта на фиг. 2) и для выемки грунта (обе крайние шахты на том же фиг.). В стенки шлюза вделаны краны, на которые с наружной стороны шлюза надевается резиновая трубка от воздуходувной машины для нагнетания воздуха в рабочую камеру. Наружное очертание рабочей камеры соответствует предполагаемому очертанию опоры. Она бывает овальная, прямоугольная или многоугольная. Высота рабочей камеры была: в К. моста через Дунай в Пеште - 2 м, в новейших К. во Франции - 2,2 м, через Эльбу у Стендаля - 2,6м, через Миссисипи у Сент-Луиса - 2,75 м, через Ист-Ривер в Нью-Йорке (деревянные К.) - 2,9 м. Потолок камеры должен быть устроен весьма прочно, так как во время погружения К. он поддерживает весь массив каменной надстройки. Поэтому он составляется из ряда поперечных и продольных балок двутаврового сечения, между которыми выводятся сводики из кирпича. Снизу потолок обшивается котельным железом, в нем оставляются отверстия для шахтных труб круглого или эллиптического сечения. Во избежание выпучивания боковых стенок рабочей камеры, под каждой поперечиной потолка помещается ряд консолей или кронштейнов из листов котельного железа. Кронштейны эти прикрепляются как к потолку, так и к стенкам камеры. Вместе с тем они служат теми ребрами, к которым прикрепляются снаружи железные листы, составляющие стенки камеры. Консоли связаны между собой в двух или трех местах по высоте легкими балочками. Иногда промежутки между кронштейнами заполняются кирпичной кладкой (фиг. 3.).

Нож камеры, т. е. нижнее ребро К., устраивается настолько прочно, чтобы он не мог повреждаться, если при погружении в грунт К. попадет на камень или другое твердое тело. Нож усиливается обыкновенно железным угольником и двумя или более узкими полосами котельного железа. Стенки рабочей камеры усиливаются угольниками также в нескольких других местах по высоте (фиг. 2 и 3). Допускаемое напряжение котельного железа в К., при обыкновенных условиях, принимается до 1500 кг на кв. см. Вес кессона (в кг) можно при предварительных расчетах принять в 280А +130В , где А - обвод (в метрах), B - площадь камеры (в кв. м). При устройстве рабочей камеры из каменной кладки, нож К. делается металлическим, причем поверх его располагается металлическое плоское кольцо, служащее основанием для каменной кладки камеры, а в вершине свода заделывается металлический потолок, от которого идут вверх шахтные трубы (мосты через Одер в Штеттине и через Эльбу у Лауенбурга, Марманский виадук на разливе Гаронны, путепровод на Бессарабской ветви Юго-Западных железных дорог). Гигантский пример К. с деревянной рабочей камерой представляет сооружение моста через Ист-Ривер в Нью-Йорке, где для береговых устоев построены были два деревянных К. с площадью основания 1594 и 1632 кв. м. Для предотвращения пожарной опасности, стены и потолок второго, позже построенного К. обшиты были внутри котельным железом. Воздушные шлюзы составляют весьма существенную принадлежность К., от рационального устройства и исправного действия которых зависит успешность работ, а иногда и безопасность занятых в К. рабочих. Для избежания устройства шахтных труб, шлюзы иногда помещаются в самой камере К., непосредственно под потолком. Это расположение представляет большие удобства для удаления выкапываемого в К. грунта, но при этом шлюзы легко могут быть повреждены при случающихся внезапных осадках К., и потому расположение шлюзов внутри рабочей камеры небезопасно. При помещении шлюзов вне рабочей камеры над самим потолком необходимо оставить для них место в кладке. Возвышение шлюзов над поверхностью воды требует устройства шахтных труб, которые приходится наращивать по мере опускания К. и при этом снимать и переставлять шлюзы. Кроме того, это значительно затрудняет вынимание грунта, а также спуск и выход рабочих. Зато расположение шлюзов над горизонтом воды наиболее безопасно, а потому это расположение чаще всего применяется. Шлюзы бывают однокамерные, двух- и трехкамерные. Первые употребляются лишь тогда, когда они назначаются исключительно для передвижения рабочих, причем выемка грунта производится через другие трубы. Если производить выноску грунта через ту же трубу, по которой передвигается рабочий, то для возможности беспрерывного вынимания грунта необходимо дать шлюзу такие размеры, чтобы в нем можно было складывать некоторое количество грунта, который временами выбрасывают наружу, закрыв на это время сообщение шлюза с шахтной трубой. При этом вытаскивание грунта на некоторое время прерывается. После каждого выбрасывания грунта необходимо снова нагнетать в шлюз сжатый воздух (мост через Оку на Ряжско-Вяземской железной дороге). В двух камерных шлюзах при выбрасывании грунта из одной камеры подъем его во вторую камеру не прекращается (Ковровский мост через Клязьму на Нижегородской железной дороге). Трехкамерный шлюз имеет то преимущество, что вынимание грунта производится непрерывно; пока опоражнивается одна боковая камера, вынимаемый грунт складывается во вторую боковую камеру (мосты через Днепр у Кременчуга, Литейный мост через Неву). На фиг. 4 и 5 представлен трехкамерный шлюз системы Гертнера.

Средняя камера B служит для входа и выхода рабочих, а две боковые C , не сообщающиеся с камерою B , - для подъемки и складывания грунта. Главная камера A находится в постоянном сообщении с шахтной трубой, а следовательно, и с рабочей камерой. Подъем грунта производится с помощью помещенной в шахтной трубе нории, причем содержимое черпаков вываливается в лоток d , который можно передвигать с помощью рукоятки так, что грунтом наполняется попеременно то правая, то левая боковая камера. Для вываливания грунта из камеры открывают на дне ее клапан p , которым можно управлять извне. Рабочие могут спускаться в шахту через люк b в дне камеры B , не препятствуя подъемке грунта. Кроме того, эта камера имеет две двери, из которых одна наружная, а другая служит для сообщения с главной камерой шлюза A. Через такой шлюз можно вынуть из К. до 40 куб. м грунта в сутки. Существенную принадлежность шлюзов составляют затворные двери и краны. Для открывания и закрывания их устроены особые механизмы. Кранами управляет рабочий, помещающийся в шлюзе (крановщик). Одним из этих кранов шлюз сообщается с наружным воздухом и, после закрытия двери, ведущей из рабочей камеры в шлюз, пользуются этим краном для выпуска сжатого воздуха из шлюза. Второй кран соединяет шлюз с воздуходувной машиной и служит для наполнения шлюза сжатым воздухом после входа рабочих в шлюз и затвора наружной двери. Шахтные трубы делаются круглого или овального сечения, причем под шлюз помещается одна широкая труба или две трубы малого диаметра. Если грунт добывается нориями, то размеры шахтных труб бывают довольно значительны, в зависимости от диаметра шкивов и размера черпаков. Воздухопроводные трубы бывают медные или чугунные. Ввиду того, что К. постоянно опускается, а воздуходувная машина часто помещается на барках, металлический воздухопровод соединяется с К. и с воздушным резервуаром машины каучуковыми трубами со спиральной проволокой внутри. Трубка, соединенная со шлюзом, снабжена открывающимся внутрь клапаном, так что воздух, которым наполнен К., не может выйти обратно при повреждении воздуходувных труб и машины. Вообще необходимо принимать всевозможные меры, чтобы давление воздуха внутри К. не могло опуститься ниже определенного предела, так как в таком случае рабочая камера может быть моментально затоплена, причем погибают находящиеся в ней рабочие. Вынимание грунта производится иногда с помощью нории в открытой трубе, опущенной нижним концом в вырытую в рабочей камере яму, так что труба всегда наполнена водой и сжатый воздух не имеет к ней доступа (Кельнский мост через Рейн). Неудобство этого способа состоит в том, что при разрыве нории приходится исправлять ее с помощью водолаза, прекращая работы на значительное время. Поэтому обыкновенно предпочитают шлюзовать грунт, устанавливая норию в шахтной трубе (Аржантейльский мост через Сену, мост через Днепр у Кременчуга), или вынимая грунт ведрами, поднимаемыми рабочими с помощью лебедки, установленной внутри шлюза (мосты через Оку на Ряжско-Вяземской железной дороге, через Клязьму у Коврова на Нижегородской железной дороге), или мешками (мост через Волгу у Сызрани). Сыпучий и жидкий грунты можно также удалять из К. механически, действием сжатого воздуха, при помощи песочного насоса. Он состоит из заложенной в кладке вертикально газовой трубки (диаметром 4-9 см), верхний конец которой выведен наружу и загнут вниз, чтобы сыплющийся из него песок мог быть спущен в воду или в подставленный сосуд. В рабочей камере трубка оканчивается краном, не доходя на 0,5 м до дна. Для удаления грунта открывают кран, и тогда сжатый воздух, устремляясь в трубу, увлекает с собой подбрасываемый лопатами песок, а иногда под трубкой подставляется воронка, в которую сыплют песок (мост через Ист-Ривер у Нью-Йорка). Для этой же цели в некоторых случаях употребляют струйные насосы, в которых размельченный грунт увлекается быстрым током водяной струи под действием высокого давления (мост через Миссисипи у Сент-Луиса). Спуск К. на воду при небольшой глубине, до 4 м, производится с постоянных подмостей (фиг. 6), при более же значительной глубине устанавливают К. на барже или на плашкоуте, судно затопляют посредством нагрузки его камнями и всплывший К. подводят между двумя баржами к назначенному для погружения его месту.

Иногда же для спуска К. пользуются плавучими подмостями (набережные Антверпенского порта) или понтонами (Тейский мост в Шотландии). Во всех этих случаях движение К. направляется цепями, с помощью которых он подвешен к постоянным или плавучим подмостям. После спуска К. на воду начинают возводить над потолком его каменную кладку, и по мере ее возвышения К. опускается, причем движение его направляется все время поддерживающими его цепями. Достигнув дна, К., вместе с находящейся на потолке его кладкой, оседает на более или менее значительную глубину. Заблаговременно устанавливают на шахтных трубах шлюзы и соединяют воздухопровод с воздуходувной машиной, которая может быть установлена или на берегу, или на судне, поставленном на якорях возле кессонных подмостей, и немедленно приступают к накачиванию воздуха (фиг. 7).

Сжатый воздух вытесняет воду из рабочей камеры, так что дно в ней обнажается. Тогда в К. входят рабочие и подкапываются под нижнюю кромку К., который вследствие этого садится глубже. Вынутый из-под К. и по всей поверхности дна, занятого К., грунт поднимается наверх в шлюз, оттуда выбрасывается наружу, на баржи или в воду. В то же время над потолком К. каменщики продолжают кладку. По мере углубления К. кладка растет, шахтовые трубы наращиваются, и когда наконец К. погрузится до нужной глубины, закладывают камнем всю рабочую камеру, а также и шахтовые трубы - и основание сооружения готово.

В прежнее время к применению К. решались прибегать лишь при необходимости устройства оснований на глубинах от 9 до 10 м под водой, в настоящее время этот способ применяется уже для глубин от 3 до 4 м. Пределом, при котором употребление К. становится уже выгодным, считают глубину от 4 до 5 м. Наиболее значительные кессонные работы в России исполнены были при постройке Киевского железнодорожного моста (первые кессонные работы в России, в 1867 г., строитель инженер-генерал-майор А. Е. Струве), Кременчугского моста через Днепр и моста Императора Александра II (Литейного) через Неву, в СПб. Затем следуют Александровский мост через Волгу у Сызрани и многие другие железнодорожные мосты. Сгущенный иногда до 3 и более атмосфер, воздух К. оказывает на человеческий организм известное влияние, которое вызывает необходимость принятия некоторых мер осторожности для сбережения здоровья работающих в К. людей. К работам этим должны допускаться лишь вполне здоровые и крепкие люди, причем над ними должен быть установлен врачебный надзор. Рабочая смена должна продолжаться не более 6 часов. С возрастанием давления продолжительность смены должна быть соответственно уменьшена. Выпускать рабочих из К. следует осторожно. Для точного контроля давления в рабочей камере К. должны быть установлены манометры.

Подземная или подводная часть сооружения, которая передает его грунтовому основанию статическую нагрузку, создаваемую весом сооружения, и дополнительные динамические нагрузки, создаваемые ветром либо движением воды, людей, оборудования или… … Энциклопедия Кольера

Кессонные работы применяются при сооружении опор мостов, фундаментов гидротехнических сооружений, при проходке стволов шахт, туннелей, в портовом и доковом строительстве. Они выполняются под водой или под землей в сильно насыщенных водой грунтах.

Сущность кессонного способа ведения работ заключается в вытеснении воды из замкнутого пространства путем нагнетания в это пространство сжатого воздуха. Избыточное давление воздуха должно уравновешивать гидростатическое давление, которое возрастает по мере углубления в грунт. На каждые 10 м погружения давление возрастает на 1000 гПа. Так, например, на глубине 40 м, (предельной глубине, допустимой правилами безопасности для кессонных работ) давление воздуха составляет 5000 гПа. При этом, исходя из процентного содержания кислорода в воздухе (21%), его парциальное давление на этой глубине будет не 210 гПа, как на поверхности, а 1050 гПа. Объем же легких соответственно в 5 раз уменьшится и силы дыхательной мускулатуры оказывается недостаточно, чтобы произвести вдох. В связи с этим работа на глубине требует поддержания повышенного давления с помощью специального снаряжения или оборудования, в частности кессонов.

На рис. 6 представлен разрез кессона. В нем различают рабочую камеру, выполненную из массивного железа или железобетона; шахту для подъема и спуска людей, материалов или оборудования; шлюзовую (центральную) камеру. С двух сторон к шлюзовой камере примыкают прикамерки шлюза, сообщающиеся с наружной атмосферной и центральной камерой тяжелыми пневматически закрывающимися дверьми.

Рис. 6. Схематическое изображение кессона в разрезе.

1 - рабочая камера; 2 - кессонная камера; 3 - надкессонная кладка; 4 - шахта; 5 - шлюзовой аппарат; 6 - пассажирский прикамерок шлюзового аппарата; 7 - ответвление воздуховода; 8 - лебедка; 9 - надкессонный кран; 10 - бадья для выдачи грунта из кессонной камеры; 11 - подающий воздуховод; 12 - место отвала грунта.

Заданное избыточное давление поддерживается с помощью компрессора, управляемого специально обученным лицом (сигнальщиком). Рабочие входят в кессон и выходят из него через людской прикамерок (шлюз). При входе в шлюз давление медленно повышается и при выравнивании его с давлением внутри центральной камеры возможен вход в кессон. При выходе давление в людском шлюзе также медленно снижается до выравнивания с наружным.

В зависимости от назначения кессоны могут быть вертикальные и горизонтальные. Последние находят применение в туннелестроении. Существенное отличие с гигиенической точки зрения заключается в том, что в опускном вертикальном кессоне давление воздуха по мере углубления непрерывно увеличивается, в горизонтальных кессонах оно, как правило, стабильное.

Условия труда в кессонах. Определяющим фактором на кессонных работах является повышенное атмосферное давление, в действии которого на работающих различают 3 периода: период увеличивающегося давления от нормального к повышенному (компрессии), затем период максимально повышенного давления, которое поддерживается определенное время на стабильном уровне и, наконец, стадия постепенно снижающегося от максимального до нормального давления (декомпрессия). Кроме повышенного атмосферного давления, условия труда в кессонах характеризуются своеобразием метеорологических условий и загрязнением воздушной среды. Воздух и в кессонах всегда обладает высокой относительной влажностью, что связано с работой в водообильных грунтах, а также насыщением его водяными парами в результате сжатия.

Температура, воздуха в кессоне зависит от времени года, глубины работ и возможности подогрева сжатого воздуха, она может быть пониженной или повышенной, что в сочетаний с высокой влажностью как в том, так и в другом случае неблагоприятно сказывается на состоянии теплообмена кессонных рабочих. Сжатый влажный воздух, как среда более плотная, обладает повышенной теплоёмкостью и теплопроводностью, что при низких температурах приводит к быстрому переохлаждению организма; при повышенных температурах имеет место затруднение теплоотдачи путем испарения, что в сочетании с тяжелой физической работой может приводить к перегревам организма.

Воздушная среда в кессонах может быть загрязнена аэрозолями смазочных масел, используемых в компрессорах; при прохождении илистых слоёв породы в воздух возможно попадание метана и углекислоты; при выполнении технологических операций, таких, как сварка, взрывные работы, в воздух рабочей зоны могут поступать оксиды азота, оксид углерода и другие вредные газы и пыль.

Используемые для выемки грунта ручные механизированные инструменты являются источниками интенсивного шума и локальной вибрации. Щитовая проходка также сопровождается шумом.