Кесонні робітники. VII.2.3

Кесон є відкритою знизу залізобетонною або сталевою конструкцією (рис. 1,а), що складається зі стелі і бічних стін. Товщина стін кессона донизу зменшується, і вони закінчуються консоллю зі сталевим ножем. Порожнину в нижній частині кесона називають робочою камерою. У ній виробляють розробку ґрунту, у міру якої кесон опускається під дією власної ваги, а також ваги надкессонної кладки, що зводиться з бетону над стелею в процесі занурення кесона в ґрунт. Подачею до робочої камери стисненого повітря забезпечують відтискання з неї води, що дозволяє вести розробку ґрунту насухо.

Малюнок 1. Кесон: а - занурення кесона; б – кесонний фундамент; 1 – консоль; 2 - надкесонна кладка; 3 – труби для стисненого повітря; 4 – компресорна станція; 5 – центральна шлюзова камера; 6

Прикамерки; 7 – шахтні труби; 8 - стеля кесона; 9 – ніж; 10 - робоча камера кесона; 11 - кладка надфундаментної частини опори; 12-бетон заповнення шахти; 13 - бетон заповнення робочої камери; 14 - міцний ґрунт; 15 – слабкий ґрунт.

Стиснене повітря виробляється компресорною станцією і подається по трубах, як у робочу камеру кесона, так і в шлюзовий апарат. Останній складається з центральної шлюзової камери та двох прикамерків – один для робітників, другий для матеріалів. Шлюзовий апарат встановлюють на дві шахтні труби, які збирають з окремих металевих ланок і використовують для підйому та спуску робітників, а також вертикального транспорту матеріалів та ґрунту. Спуск робітників у камеру кесона роблять у такому порядку. З пасажирського прикамерка випускають стиснене повітря, що дозволяє відкрити всередину зовнішні двері прикамерка, в яку входять робітники. Двері зачиняють і в прикамерок із центральної шлюзової камери подають стиснене повітря. Коли тиск повітря в камері стане рівним тиску повітря в центральній шлюзовій камері, відчиняють двері між ними і робітники переходять в цю камеру, а потім металевими сходами, встановленими в шахтній трубі, спускаються в камеру кесона. Підйом робітників у центральну шлюзову камеру і вихід їх назовні здійснюють зворотному порядку.

Зміна тиску від нормального до підвищеного (процес шлюзування) та від підвищеного до нормального (процес вишлюзовування) у пасажирському вкамерці необхідно проводити так, щоб робітники могли поступово пристосуватися до нових умов. Час, потрібний для шлюзування і вишлюзовування, тим більше, чим вищий тиск повітря в кесоні.

Для можливості віджимання води з робочої камери кесона надлишковий (понад нормального) тиск повітря в ній має дещо перевищувати гідростатичний тиск на рівні низу ножа кесона. Найбільший надлишковий тиск, за якого

дозволяється працювати людям у кесоні, що дорівнює 400 кПа. Це визначає максимальну глибину занурення кесона від рівня води 40 м.

Після досягнення проектної глибини закладення фундаменту камеру кесона заповнюють бетонною сумішшю (рис. 1, б). Потім демонтують шлюзовий апарат та шахтні труби; вертикальну шахту заповнюють бетонною сумішшю. В результаті виходить масивний фундамент глибокого закладання, на якому зводять кладку надфундаментної частини опори.

Кесони виготовляють дома опускання (на природній поверхні чи поверхні штучного острівця) або осторонь нього. У першому випадку кесони шириною b, що не перевищує 15 м, виконують масивною конструкцією (рис. 2, а); при більшій ширині бічні стіни (консолі) роблять масивними, а стеля - пустотілим, що складається з балок (ребер), розташованих в одному (поперечному) напрямку (рис. 2, б) або у двох взаємно перпендикулярних напрямках (рис. 2, в) , та плит. Товщину плит і балок зазвичай приймають від 50 до 100 см. До влаштування порожнин вдаються з метою зменшення ваги кесона в період його виготовлення та зняття з підкладок. При виготовленні кесона осторонь його доставку до місця занурення здійснюють наплаву. Для надання кесону плавучості максимально полегшують конструкцію. З цією метою порожнистими роблять не тільки стелю кесона, але і його консолі (мал. 2, г), товщину балок (ребер) приймають від 20 до 40 см, а плит – близько 15 см.

за санітарним нормамвисота робочої камери кесона повинна бути не менше 2,2 м. Консолі, що мають у місці примикання до стелі переріз товщиною 1,0-1,8 м, донизу загострюють шляхом надання їх внутрішнім поверхням нахилів; нахил нижньої ділянки на висоту близько 50 см приймають рівним 1:1. Консоль закінчують банкеткою шириною близько 25 см, яку посилюють ножем із листової або профільної сталі. Армують кесони відповідно до розрахунку зусилля, що у поперечних перерізах їх елементів під час зведення фундаментів.

Малюнок 2. Типи кесонів: а – масивної конструкції; б, в - з пустотілою стелею; г - з пустотілою стелею та консолями.

Перевага кесонів у порівнянні з іншими типами фундаментів полягає в тому, що вони дозволяють зводити фундамент глибокого закладання будь-яких гідрогеологічних умов. У робочій камері кесона можливий огляд і навіть випробування ґрунту основи, що дуже цінне.

Кесони мають і суттєві недоліки, до яких в першу чергу слід віднести шкідливий вплив надлишкового тиску на організм робітників, великий об'єм бетонної кладки в масивній конструкції фундаменту та високу вартість кесонних.

робіт. Якщо під надлишковим тиском до 175 кПа дозволяється перебувати не понад 7 год на добу, то під тиском у 350-400 кПа максимальний час перебування становить лише 2 год, з яких 1 год витрачається на процеси шлюзування та вишлюзовування і лише 1 год використовується на корисну роботу. У зв'язку з цим вартість кесонних робіт різко зростає із збільшенням глибини занурення кесона у ґрунт.

Кесони та кесонні роботи

Насамперед ця назва (франц. Caisson) застосовувалася до відкритих зверху, плавучих ящиків, в яких зводиться кам'яна кладка, так що ящик поступово занурюється і нарешті сідає на дно, причому кладку можна продовжувати, як на суші (див. Понтонний ящик). В даний час будівельна практикапід словом До. розуміє тільки зверху закритий ящик, з якого, після занурення його на дно, вода витісняється повітрям, що згущує, так що робітники можуть в ньому вільно рухатися. Підкопуючи дно під краями ящика, вони поступово поглиблюють його до досягнення твердого шару, який може служити надійною підошвою для спорудження. Такий спосіб пристрою підстав називається взагалі пневматичним.Спосіб цей випробуваний був уперше в 1839 р. французьким інженером Триже (Triger) при закладанні кам'яновугільної шахти у водоносному шарі в Шалонських списах поблизу річки Луари і потім застосований був у 1850 р. в Англії інженером Юзом (Hughes) для влаштування основ Рочестерського мосту через річку Мідвей. Бики цього мосту були виведені на чавунних колонах, 2,15 м у діаметрі, наповнених бетоном. Для можливості виконання робіт у колоні, внутрішній простір її за допомогою повітродувних машин наповнений був згущеним повітрям, яке витіснило з неї воду через нижній, відкритий отвір. Над колоною встановлено дві камери - повітряні шлюзи, Які повідомлялися за допомогою щільно закриваються дверцят як із зовнішнім повітрям, так і з робочим простором в колоні. Робітники входили в шлюзну камеру через зовнішні двері і, закривши її за собою, за допомогою крана повідомляли камеру зі згущеним повітрям у робочому просторі колони. Після повного рівняння тисків можна було відчинити двері, що ведуть зі шлюзної камери всередину колони, і спуститися вниз. Подібним чином, тільки в зворотному порядку, відбувався випуск робітників, причому раніше, ніж відкрити двері, що ведуть зі шлюзу назовні, випускали з нього за допомогою крана стиснене повітря. Через ці ж шлюзи виносився ґрунт, що видобувається з дна, і вводилися матеріали для заповнення колон бетоном. Цим способом підошва основ мосту опущена була на глибину 18 м. Коли виявилося, що стиснене повітря дає можливість працювати з успіхом і безперервно як на великих, так і на малих глибинах, незалежно від різних перешкод, як наступ паводків та ін., спосіб цей почав входити у загальне вживання під час спорудження мостів. Настала після цього епоха будівництва великих залізничних ліній викликала швидке вдосконалення пневматичного способу влаштування основ. На фіг. 1 представлений розріз бика мосту С.-Петербурго-Варшавської дороги через Неман, біля міста Ковно, побудованого інженером Сезанном (Cézanne 1859), за зразком побудованого ним раніше Чегедінського мосту через річку Тейссу.

Бик складається з пари чавунних колон (на розрізі видно одну колону), шириною вгорі 3,22 м, а внизу 3,50 м. Колона складена з окремих, зболчених між собою чавунних ланок. Нижня частина колони відділена стелею від решти, і від утвореної таким чином камери проведено дві опускні або шахтні трубидо встановленого зверху дзвону з повітряними шлюзами. Частини колон навколо шахт над стелею робочої камери залишалися зверху відкритими і були заповнені водою для занурення колон на дно. У міру опускання нарощувалися нові ланки колон і подовжувалися шахти, у верхівці яких знову надставлявся дзвін зі шлюзами. Роботи ці проводилися з постійних риштовання. Ґрунт піднімався через шахтні труби цебрами, за допомогою рукоятки та зубчастих коліс, встановлених усередині дзвону, причому одночасно одна цебра піднімалася, а інша опускалася. Після занурення колон до потрібної глибини робоча камера була заповнена бетоном, який утворив досить міцний шар для протидії напору води знизу. Після того відкачали воду з верхніх частин колон, зняли шахтні труби та стелю робочої камери та заповнили бетоном також решту простору всередині колон. Трубчасті опори, що заповнюються бетоном, опущені пневматичним способом, складають перехідний ступінь до кесонних основ у сучасному вигляді, в яких К. невеликої висоти підтримує стовп кам'яної кладки, що утворює опору моста. Верхня частина колони в них замінена металевою обшивкою невеликої товщини, а іноді опора залишається без будь-якої обшивки, тому що весь вантаж підтримується кладкою. У деяких випадках, для ще більшого заощадження металу, роблять і самий К., тобто робочу камеру, з кам'яної кладки, у вигляді склепіння з клінкерної цегли, використовуючи метал лише на шахти і шлюзи, які до того ж після закінчення робіт знімаються і годяться для подальшого вживання. В Америці з успіхом були застосовані також і дерев'яні До. Металевийнайбільш вживаний, складається з нижньої робочої камери, зазвичай з котельного заліза, з'єднаної за допомогою вертикальних труб (шахт) зі шлюзними камерами (фіг. 2).

Іноді одна і та ж шахта служить як для спуску робітників в камеру, так і для підйому ґрунту, іноді ж влаштовуються окремі шахти для входу та виходу робітників (середня шахта на фіг. 2) і для виїмки ґрунту (обидві крайні шахти на тому ж фіг .). У стінки шлюзу вставлені крани, на які із зовнішнього боку шлюзу надягається гумова трубка від повітродувної машини для нагнітання повітря в робочу камеру. Зовнішнє обрис робочої камери відповідає передбачуваному контуру опори. Вона буває овальна, прямокутна чи багатокутна. Висота робочої камери була: у До. мосту через Дунай у Пешті - 2 м, у новітніх До. у Франції - 2,2 м, через Ельбу у Стендаля - 2,6 м, через Міссісіпі у Сент-Луїса - 2,75 м, через Іст-Рівер у Нью-Йорку (дерев'яні К.) - 2,9 м. Стеля камери має бути влаштована дуже міцно, тому що під час занурення К. він підтримує весь масив кам'яної надбудови. Тому він складається з ряду поперечних та поздовжніх балок двотаврового перерізу, між якими виводяться зведення з цегли. Знизу стеля обшивається котельним залізом, у ньому залишаються отвори для шахтних труб круглого чи еліптичного перерізу. Щоб уникнути витріщення бічних стінок робочої камери, під кожною поперечкою стелі міститься ряд консолей або кронштейнів з листів котельного заліза. Ці кронштейни прикріплюються як до стелі, так і до стінок камери. Разом з тим вони служать тими ребрами, до яких прикріплюються зовні залізні листи, що становлять стінки камери. Консолі пов'язані між собою у двох чи трьох місцях по висоті легкими балочками. Іноді проміжки між кронштейнами заповнюються цегляною кладкою(Фіг. 3.).

Ніжкамери, тобто нижнє ребро До., влаштовується настільки міцно, щоб він не міг пошкоджуватися, якщо при зануренні в ґрунт До. потрапить на камінь або інше тверде тіло. Ніж посилюється зазвичай залізним косинцем і двома або більш вузькими смугами котельного заліза. Стінки робочої камери посилюються косинцями також у кількох інших місцях по висоті (фіг. 2 та 3). Допустима напруга котельного заліза в До., за звичайних умов, приймається до 1500 кг на кв. див. Вагу кесона (в кг) можна при попередніх розрахунках прийняти 280 А+130У, де А- обведення (в метрах), B - Площа камери (у кв. М). При влаштуванні робочої камери з кам'яної кладки ніж К. робиться металевим, причому поверх його розташовується металеве плоске кільце, що служить основою для кам'яної кладки камери, а у вершині склепіння закладається металева стеля, від якого йдуть вгору шахтні труби (мости через Одер в Штеттіні і через Ельбу у Лауенбурга, Марманський віадук на розливі Гаронни, шляхопровід Бессарабської гілки Південно-Західних залізниць). Гігантський приклад К. з дерев'яною робочою камерою представляє спорудження мосту через Іст-Рівер у Нью-Йорку, де для берегових засад побудовано два дерев'яні К. з площею заснування 1594 і 1632 кв. м. Для запобігання пожежній небезпеці, стіни та стеля другого, пізніше збудованого К. обшиті були всередині котельним залізом. Повітряні шлюзи становлять дуже суттєву приналежність До., від раціонального устрою та справної дії яких залежить успішність робіт, а іноді й безпека зайнятих у До. робітників. Для уникнення пристрою шахтних труб шлюзи іноді поміщаються в самій камері К., безпосередньо під стелею. Це розташування представляє великі зручності для видалення ґрунту, що викопується в До., але при цьому шлюзи легко можуть бути пошкоджені при раптових осадах До., і тому розташування шлюзів всередині робочої камери небезпечно. При розміщенні шлюзів поза робочою камерою над самою стелею необхідно залишити для них місце в кладці. Підвищення шлюзів над поверхнею води вимагає влаштування шахтних труб, які доводиться нарощувати в міру опускання К. і при цьому знімати та переставляти шлюзи. Крім того, це значно ускладнює виймання ґрунту, а також спуск та вихід робітників. Зате розташування шлюзів над горизонтом води є найбільш безпечним, а тому це розташування найчастіше застосовується. Шлюзи бувають однокамерні, дво- та трикамерні. Перші використовуються лише тоді, коли вони призначаються виключно для пересування робітників, причому виїмка ґрунту здійснюється через інші труби. Якщо виносити ґрунту через ту ж трубу, по якій пересувається робітник, то для можливості безперервного виймання ґрунту необхідно дати шлюзу такі розміри, щоб у ньому можна було складати деяку кількість ґрунту, який часом викидають назовні, закривши на цей час повідомлення шлюзу з шахтною трубою . При цьому витягування ґрунту на деякий час переривається. Після кожного викидання ґрунту необхідно знову нагнітати в шлюз стиснене повітря (міст через Оку на Рязько-Вяземській залізниці). У двох камерних шлюзах при викиданні ґрунту з однієї камери підйом його до другої камери не припиняється (Коврівський міст через Клязьму на Нижегородській залізниці). Трикамерний шлюз має ту перевагу, що виймання ґрунту проводиться безперервно; поки випорожнюється одна бічна камера, грунт, що виймається, складається в другу бічну камеру (мости через Дніпро біля Кременчука, Ливарний міст через Неву). На фіг. 4 та 5 представлений трикамерний шлюз системи Гертнера.

Середня камера Bслужить для входу та виходу робітників, а дві бічні C, які не повідомляються з камерою B, - для підіймання та складання ґрунту. Головна камера Aзнаходиться у постійному повідомленні з шахтною трубою, а отже, і з робочою камерою. Підйом ґрунту здійснюється за допомогою поміщеної в шахтній трубі норії, причому вміст черпак вивалюється в лоток. d, який можна пересувати за допомогою рукоятки так, що ґрунтом наповнюється поперемінно то права, то ліва бічна камера. Для вивалювання ґрунту з камери відкривають на дні її клапан p, Яким можна керувати ззовні. Робітники можуть спускатися у шахту через люк bу дні камери B, не перешкоджаючи підіймання ґрунту. Крім того, ця камера має дві двері, з яких одна зовнішня, а інша служить для повідомлення з головною камерою шлюзу A. Через такий шлюз можна вийняти з До. до 40 куб. м ґрунту на добу. Істотну приналежність шлюзів складають зачинені двері та крани. Для відкривання та закривання їх влаштовані спеціальні механізми. Кранами керує робітник, що міститься в шлюзі (кранівник). Одним із цих кранів шлюз повідомляється із зовнішнім повітрям і, після закриття дверей, що веде з робочої камери в шлюз, користуються цим краном для випуску стиснутого повітря зі шлюзу. Другий кран з'єднує шлюз з повітродувною машиною і служить для наповнення шлюзу стисненим повітрям після входу робітників у шлюз та зачинення зовнішніх дверей. Шахтні труби робляться круглого чи овального перерізу, причому під шлюз міститься одна широка труба або дві труби малого діаметра. Якщо ґрунт видобувається норіями, то розміри шахтних труб бувають досить значні, залежно від діаметра шківів та розміру черпаків. Повітропровідні труби бувають мідні чи чавунні. Зважаючи на те, що К. постійно опускається, а повітродувна машина часто поміщається на барках, металевий повітропровід з'єднується з К. і з повітряним резервуаром машини каучуковими трубами зі спіральним дротом усередині. Трубка, з'єднана зі шлюзом, забезпечена клапаном, що відкривається всередину, так що повітря, яким наповнений К., не може вийти назад при пошкодженні повітродувних труб і машини. Взагалі необхідно вживати всіляких заходів, щоб тиск повітря всередині К. не могло опуститися нижче певної межі, так як у такому випадку робоча камера може бути моментально затоплена, причому гинуть робітники, що знаходяться в ній. Виймання ґрунту проводиться іноді за допомогою норії у відкритій трубі, опущеній нижнім кінцем у вириту в робочій камері яму, так що труба завжди наповнена водою і стиснене повітря не має до неї доступу (Кельнський міст через Рейн). Незручність цього способу полягає в тому, що при розриві норії доводиться виправляти її за допомогою водолаза, припиняючи роботи на значний час. Тому зазвичай воліють шлюзувати ґрунт, встановлюючи норію в шахтній трубі (Аржантейльський міст через Сену, міст через Дніпро у Кременчука), або виймаючи ґрунт відрами, що піднімаються робітниками за допомогою лебідки, встановленої всередині шлюзу (мости через Оку на Рязько-Везем) Клязьму у Коврова на Нижегородській залізниці), або мішками (міст через Волгу у Сизрані). Сипучий і рідкий грунт можна також видаляти з До. механічно, дією стисненого повітря, за допомогою пісочного насоса. Він складається із закладеної в кладці вертикально газової трубки (діаметром 4-9 см), верхній кінець якої виведений назовні і загнутий вниз, щоб пісок, що сипиться з нього, міг бути спущений у воду або в підставлений посудину. У робочій камері трубка закінчується краном, не доходячи до 0,5 м до дна. Для видалення ґрунту відкривають кран, і тоді стиснене повітря, прямуючи в трубу, захоплює з собою пісок, що підкидається лопатами, а іноді під трубкою підставляється лійка, в яку сиплють пісок (міст через Іст-Рівер у Нью-Йорка). З цією ж метою в деяких випадках використовують струменеві насоси, в яких подрібнений грунт захоплюється швидким струмом водяного струменя під дією високого тиску (міст через Міссісіпі у Сент-Луїса). Спуск До. на воду при невеликій глибині, до 4 м, проводиться з постійних риштовань (фіг. 6), при більш ж значній глибині встановлюють До. на баржі або на плашкоуті, судно затоплюють за допомогою навантаження його камінням і сплив До. підводять між двома баржами до призначеного для занурення його місця.

Іноді ж для спуску До. користуються плавучими риштованнями (набережні Антверпенського порту) або понтонами (Тейський міст у Шотландії). У всіх цих випадках рух К. прямує ланцюгами, за допомогою яких він підвішений до постійних або плавучих риштовання. Після спуску До. на воду починають зводити над стелею його кам'яну кладку, і в міру її піднесення До. опускається, причому рух його прямує весь час ланцюгами, що його підтримують. Досягши дна, До., разом із кладкою, що знаходиться на стелі, осідає на більш-менш значну глибину. Заздалегідь встановлюють на шахтних трубах шлюзи і з'єднують повітропровід з повітродувною машиною, яка може бути встановлена ​​або на березі, або на судні, поставленому на якорях біля кесонних риштовань, і негайно приступають до накачування повітря (фіг. 7).

Стиснене повітря витісняє воду з робочої камери, так що дно в ній оголюється. Тоді в До. входять робітники і підкопуються під нижню кромку До., який внаслідок цього сідає глибше. Вийнятий з-під До. і по всій поверхні дна, зайнятого До., ґрунт піднімається нагору в шлюз, звідти викидається назовні, на баржі або воду. У той же час над стелею К. муляри продовжують кладку. У міру поглиблення К. кладка зростає, шахтові труби нарощуються, і коли нарешті К. зануриться до потрібної глибини, закладають каменем всю робочу камеру, а також шахтні труби - і основа споруди готова.

В колишній час до застосування До. вирішувалися вдаватися лише при необхідності пристрою підстав на глибинах від 9 до 10 м під водою, в даний час цей спосіб застосовується вже для глибин від 3 до 4 м. Меж, при якому вживання До. стає вже вигідним, вважають глибину від 4 до 5 м. Найбільш значні кесонні роботи в Росії виконані були при будівництві Київського залізничного мосту (перші кесонні роботи в Росії, 1867 р., будівельник інженер-генерал-майор А. Є. Струве), Кременчуцького мосту через Дніпро та мосту Імператора Олександра II (Ливарного) через Неву, в СПб. Потім йдуть Олександрівський міст через Волгу біля Сизрані та багато інших залізничних мостів. Згущене іноді до 3 і більше атмосфер, повітря До. надає на людський організм певний вплив, який викликає необхідність вживання деяких заходів обережності для заощадження здоров'я людей, що працюють в До. До цих робіт повинні допускатися лише цілком здорові і міцні люди, причому над ними повинен бути встановлений лікарський нагляд. Робоча зміна має тривати не більше 6 годин. Зі зростанням тиску тривалість зміни має бути відповідно зменшена. Випускати робітників із До. слід обережно. Для точного контролю тиску у робочій камері К. повинні бути встановлені манометри.

Підземна або підводна частина споруди, яка передає її ґрунтовій підставі статичне навантаження, що створюється вагою споруди, та додаткові динамічні навантаження, що створюються вітром або рухом води, людей, обладнання або… Енциклопедія Кольєра

КЕСОННІ РОБОТИ(проф. шкідливості та проф. захворювання). Гігієна праці у кесоні. Кесони представляють пристрій, що складається з робочої камери, що йде від неї вгору шахтної труби, що закінчується нагорі апаратною камерою, і шлюзу, з'єднаного з апаратною камерою. Робоча камера являє собою ту частину кесона, в якій проводяться власне кесонні роботи, тобто викопування і виїмка грунту. Зазвичай вона робиться із залізобетону, але може бути залізною та навіть дерев'яною. Шахтна труба призначена для спуску в камеру людей та матеріалів та для підняття з неї викопаного ґрунту. Вона складається з окремих ланок, що нарощуються одна на одну в міру опускання кесона, і має строго вертикальні сходи для людей. Апаратна камера містить у собі нескладні механізми, що служать для підйому з робочої камери ґрунту і спуску в неї матеріалів і зазвичай обслуговуються двома робітниками всередині неї. Шлюз має спеціальне призначення як медичного, так і виробничого характеру, представляючи камеру (або камери), в якій може бути створено будь-який тиск повітря, проміжний між зовнішнім тиском і тиском в кесоні, без зміни тиску в самому кесоні. Створення таких проміжних тисків необхідне для захисту людей від небезпеки пошкоджень та захворювань, пов'язаних зі зміною тиску, а також для збереження необхідного тиску в робочій камері в моменти виходу людей назовні або видачі ґрунту та подачі матеріалів. У робочій камері зазвичай працює від 6 до 14 осіб. Коли кесон дійшов до ґрунту необхідної стійкості, подальші роботи з вилучення землі закінчуються, робоча камера заповнюється бетоном, як і перша ланка шахтної труби; вся решта кессона знімається, і що утворилося т. о. незаповнений простір у кам'яній кладці заповнюється також бетоном, після чого готовий устой. Призначення До. полягає в тому, що при недостатній для даної споруди міцності ґрунту (коли під ним знаходиться водоносний шар) або при необхідності виконання робіт на дні річок і т. п. під споруджувану споруду (міст, будівлю тощо) підводяться підвалини і опори , що доводяться до міцного ґрунту, внаслідок чого доводиться проходити через воду. Для цієї мети у відповідному шарі вода відтіснюється повітрям, що нагнітається під тиском у спеціальний пристрій, званий кесоном. Розмір тиску повітря відповідає глибині знаходження кесона; при цьому виходять із розрахунку, що на кожні 10 мглибини опускання кесона тиск повітря, що подається в нього, повинен підвищуватися на 1 атмосферу. Повітря в кесон нагнітається компресорами з компресорної станції по повітропроводах. Оскільки при стисканні повітря сильно нагрівається, то, якщо не вживаються спеціальні заходи для охолодження, він потрапляє в кесон значно нагрітим, внаслідок чого в таких випадках t° у кесоні виявляється надмірно високою. Це відбувається також і в тому випадку, коли повітропровідна мережа не ізольована і нагрівається сонцем. У зимовий час неізолювання повітропровідної мережі веде до зворотних результатів: повітря в кесон може бути охолодженим, і t° в кесоні може виявитися надмірно низькою. повітря для компресорів може забиратися в невдалому (в сенсі його запиленості) місці і так як при проходженні його через компресори, змащувані маслами, він може забруднюватися останніми, то іноді повітря в кесоні може виявитися і сильно забрудненим. Вологість в кесоні завжди неминуче дуже висока, перевищує 90% і нерідко доходить до повного насичення. Особливо висока вона в шлюзах у період вишлюзовування, тому що у зв'язку зі зниженням тиску, що постійно відбувається в шлюзі, настає утворення туману в ньому і конденсація парів у воду. Те саме явище має місце і в робочій камері в періоди посадки кесона, що здійснюється зниженням тиску в ньому. Вентиляція в кесоні залежить від кількості повітря, що подається в нього, а також від якості грунту; при ґрунтах, що легко проникають для повітря (піщані), вентиляція кесона і зокрема робочої камери здійснюється задовільно; у разі ґрунту, що погано проникається для повітря (глинистий, мулистий), вентилювання кесона може значно страждати, якщо воно не забезпечується спеціальними заходами. Для забезпечення необхідної чистоти повітря (звільнення його від домішок масел, конденсату і пилу) в повітропровідну мережу включаються резервуари, які у разі потреби можуть бути забезпечені і фільтрами. Чинне в СРСР законодавство вимагає в наст, час подачі такої кількості повітря, до -Ро забезпечувало б не менше триразового обміну його в 1 годину в робочій та апаратній камерах. м 3повітря на людину. Недостатність вентилювання кесона має тим більше значення, що внаслідок вельми високої вологості в кесоні легше створюються несприятливі для терморегуляції організму умови і швидше наступають т.ч. розлади в останній, що чинить прямий вплив на виникнення кесонних захворювань. Крім того, у справі профілактики кесонних захворювань має велике значеннятемпературний режим у кесоні. Найбільш підходяща є температура в межах 17-22°, узаконена постановою НКТ СРСР від 5/II 1930 р., причому при вищих межах було б дуже корисно дати відповідну швидкість руху повітря в робочій камері (до 0,6"мв 1 сек.) для забезпечення необхідної тепловіддачі організму. Кесонні б-ні, їх патогенез, симптоматологія, лікування та профілактика. Перехід організму з нормального тиску в підвищений тягне за собою зміну в його тканинах і органах, що поступово набувають тиску довкілля. Якщо цей перехід відбувається поступово і протягом часу, достатнього для пристосування організму до умов тиску, що змінилися, і якщо в організмі відсутні пат. зміни, що перешкоджають цьому пристосуванню, організм благополучно переносить перехід у високий тиск і перебування в ньому. Якщо ж з цих умов порушено, то неминучі відповідні ушкодження в організмі. Практично при До. це зводиться до того, що в періоді прямого шлюзування («компресії»), коли в шлюзі занадто швидко піднімається тиск або коли особа, що знаходиться в шлюзі, страждає на будь-який пат. процесом у слуховому апараті або носоглоточном просторі, легко можуть наступити явища перфорації барабанної перетинки внаслідок неврівноваженого тиску в cavum timpani із зовнішнім тиском. Тому законодавство всіх країн наказує підвищення тиску в шлюзі відповідно до спеціальної таблиці часу. Зокрема, законодавство СРСР вимагає поступового підвищення тиску від нормального до однієї додаткової атмосфери протягом 5 хв.; від однієї додаткової атмосфери до двох атмосфер-3 хв., а всього від нормального тиску-8 хв.; від двох до трьох атмосфер-2 хв. (Від норми 10 хв.); від трьох до чотирьох атмосфер-2 хв. (Від норми 12 хв.). З іншого боку потрібно, щоб люди, спуску- «41 «42які кесон, не страждали ніякими пат. змінами чи процесами у слуховому апараті чи носоглоточном просторі. Все ж і при дотриманні всіх обережностей у що знаходиться в шлюзі, особливо «ще мало тренованої людини, може з'явитися неприємне відчуття і навіть гострий біль у вухах внаслідок ненаступившего ще рівняння тисків на барабанну перетинку зсередини і ззовні. В цьому випадку пропускання повітря через трубу Євстахієва (методом Вальсальви або ковтанням) відкриває її, завдяки чому тиск у барабанній порожнині швидко вирівнюється і неприємні відчуття і біль швидко зникають. Т. о. можуть наступити в компресійному періоді поразки барабанної перетинки носять чисто механічний характері і не ставляться власне до кесонним захворюванням. всі двері в кесоні відчиняються в бік більшого тиску), і люди, що пройшли шлюзування, через цю камеру переходять у шахтну трубу, по сходах до-рой спускаються в робочу камеру, де і залишаються весь час своєї зміни. Цей час залежить від величини тиску в кесоні, і за новими правилами 1930 при тисках до 1,75 додаткової атмосфери воно не повинно перевищувати 7 год. на добу, від 1,75 до 2,5 додаткової атм. - 6 годин, від 2,5 до 3 атм. - 5 годин, від 3 до 3,5 атм.-4 год. і понад 3,5 атм.-2 год, причому у всіх цих випадках встановлюються обов'язкові дві зміни для людини на добу (за винятком тисків понад 3,5 атмосфер, для яких встановлюється одна зміна), т. ч. зазначений час він проводить у кесоні у два прийоми. При цьому у вказаний час включається також час шлюзування, вишлюзовування, спуску в робочу камеру та підйому з неї. Під час перебування у стислому повітрі зазвичай людина не відчуває жодних помітних розладів. Після закінчення роботи в кесоні люди переходять знову в шлюз для зворотного шлюзування (декомпресії); двері зі шлюзу в апаратну камеру зачиняються, і в шлюзі починається повільне зниження тиску, поки воно не буде редуковано до нормального. Зазвичай редукцію тиску проводить черговий мед. Персонал. Зниження тиску проводиться відповідно до спеціальними правилами і за законодавством СРСР він повинен відповідати слід. норм: при переведенні людини з тиску в 1 доб. атм. в нормальний тиск редукція тиску має тривати 5 хв., від Р/з доб. атм. до норм.- 10 хв., від 1"/» доб. атм. до норм.--20 хв., від 2 доб. атм. до норм.-30 хв., від 3 доб. атм. до норм.- 45 хв., від 4 доб. атм. до норм.-1 годину. барабанні перетинки з кровотечами з вух, але вже внаслідок перевищення внутрішнього тиску над зовнішнім. гл. обр. азотом) під час перебування організму під тиском, не встигають звільнитися від нього під час декомпресії і організм переходить у нормальний тиск з надлишковим газом у тканинах. всім тканинам та органам. При переході в нормальний тиск відбувається зворотний процес-десатурація тканин та рідин організму від надлишкового газу. Швидкість її залежить від ступеня насичення організму повітрям (а це останнє залежить від величини тиску, тривалості його дії і сатураційних здібностей окремих тканин), сутність полягає в прагненні надлишкового газу (азоту) перейти з насичених ним тканин в кров і через неї потрапити у повітря, що видихається, і з ним залишити організм. Якщо ступінь насичення організму азотом значний, то природно попадання в кровоносні судини значних кількостей азоту, емболи якого, закупорюючи різні судини, можуть зумовити відповідні розлади в організмі. Т. о. кесонні захворювання є наслідком газових емболій різних локалізацій. - Залежно від останніх всі кесонні захворювання можуть бути розділені схематично на 3 групи. До 1-ї групи належать місцеві ураження шкіри у формі шкірної емфіземи, що пояснюється частиною газової емболією шкірних судин, частиною виділенням газу безпосередньо в клітковині; явища емфіземи пояснюють свербіж шкіри, хоча деякі вважають причиною сверблячки подразнення задніх корінців спинного мозку бульбашками газу, що знаходяться в спинномозковій рідині. Поразка шкіри характеризується крапчатостио або мармур-ністю її, що залежить від емболії поверхневих шкірних вен. До цієї ж групи відносяться найчастіші у кесонників поразки суглобів, кісток і м'язів (кесонні ревматизми, «заламай» російських кесонників). Найбільш часті випадки кесонного суглобового ревматизму, особливо захворювання колінного суглоба. Ці випадки нерідкі й за порівняно невисоких тисках (до 2 атм.). Механізм походження цих поразок недостатньо зрозумілий. Можна вважати, що він зводиться до тиску на нервові закінчення скупчень газу під фасціями, під окістям, у жовтому мозку трубчастих кісток, а також у порожнинах суглобів. Симптоми цих захворювань: підвищення сухожильних рефлексів, чутливість нервових стовбурів, набрякання ураженої кінцівки, шум тертя, випіт і хрускіт у суглобі. До 2-ї групи належать ураження центральної нервової системи від емболії її судин і від накопичення бульбашок газу в ній. Ці поразки можуть стосуватися як спинного мозку, і головного. Церебро-спінальні поразки виявляються у формі параплегії (частіше спастичної), моноплегії, паралічу сечового міхура і прямої кишки, розлади чутливості та координації тощо. буд. Якщо ж настають руйнування нервової тканини (гл. обр. в задніх стовпах і задніх відділах бічних стовпів грудної частини спинного мозку) або крововиливу в неї (гематомієлія), то ці явища залишаються стійкими і нерідко, через кілька тижнів, закінчуються летально. Церебральні симптоми зводяться до запаморочення, головного болю, розладів мови, затьмарення свідомості, ступорозного стану. Внаслідок газової емболії мозкових судин можуть настати коляпс та смерть. Геміплегія і судоми, що є наслідком вогнищевих розм'якшень мозку, нерідко приєднуються до вищевказаних мозкових явищ. - Нарешті до 3-ї групи відносяться явища, що залежать або від проскакування великих емболів у праве серце або від емболії коронарних судин із зупинкою серцевої діяльності і смертю per syncopen або від закупівлі настанням смерті per asphyxiam. Останній випадок характеризується різкою задишкою з інтенсивними нападами астми на грунті набряку легенів, що розвивається. У той час як 1-я група кесонних б-нів настає і при тисках порівняно невисоких і характеризується локалізованими і скороминущими поразками, 3-я група є поразками генералізованого характеру завжди з швидким і бурхливим летальним кінцем і настає після переходу з найбільш високих тисків ( 4-3 атм. ); 2-я група займає проміжне положення, розвивається після перебування під тиском значних ступенів (2,5-3,5 додаткової атм.) і може або обмежуватися локалізованими минущими або стійкими ураженнями або характеризуватись загальними ураженнями з летальним кінцем. Всі захворювання від стисненого повітря об'єднуються під загальними синонімами: аеропатія, аеремія, пневматемія тощо. великою кількістю газу, а венозну систему – заповненою газовими бульбашками. Внаслідок цього кров при розтині піниться. У коронарних судинах знаходили множинні газові емболи. У спинному мозку у випадках паралічів при аутопсії були виявлені геморрагії та вогнищеві розм'якшення з локалізацією переважно в нижній грудній та верхній поперековій частинах, що пояснюється більш слабкою васкуляризацією їх. З боку легень при розтинах були виявлені набряк та інтерстиційна емфізема. Печінка, селезінка та нирки також виявляються на розтинах ураженими, хоча прижиттєво вони і не давали жодних симптомів. Відзначено випадки знаходження величезних газових скупчень під слизовою jejuni.-■ Швидкість сатурації тканин газом, resp. азотом, залежить від своїх властивостей. Так, насичення крові відбувається протягом 55 сек., Жирова ж тканина насичується повільно і водночас вона поглинає азоту в 5 разів більше, ніж кров та ін тканини. Т. о. ця тканина, що становить до 20% ваги тіла і слабо васкуляризована, буде і повільно звільнятися від газу в декомпресійній стадії, являючи собою в цей період резервуар для поглиненого під тиском азоту. Тому нервова тканина, підшкірна клітковина, кістковий мозок, суглоби (особливо колінні) уражаються найчастіше. Для боротьби із кесонними, resp. декомпресійними б-н я м і важливий передусім відповідний проф. підбір робітників. Це повинні бути люди з хорошою серцево-судинною системою, здатною впоратися з транспортуванням порцій газу від тканин до легень, з незначним розвитком жирової тканини, зі стійкою нервовою системою тощо. Умови праці (температурні тощо) не повинні створювати перешкод до нормального функціонування-організму, особливо важливого в декомпресійному періоді; все, що може знизити резистентність організму в цей період (охолодження, застуда і т. п.), може стати прямою причиною кесонного захворювання і повинно бути ретельно усувається. Вкрай важливо дотримання норм перебування під тиском, а особливо норм вишлюзовування. Останнє грає кардинальну роль профілактиці кесонних захворювань. Крім точного дотримання правил вишлюзо-вивания і відповідних умов у шлюзі (належна t °, чисте повітря, достатня вентиляція) важливо після виходу людини з кесона порушити його серцеву діяльність, для чого доцільно давати робітникам відразу ж гарячий чай або каву, надавати чай ж (у спеціальному приміщенні) короткий відпочинок для приведення терморегулюючого апарату у стійкий стан, перевдягання та обсихання, щоб уникнути застуди. -Кесонні захворювання можуть виникнути і не відразу після виходу з кесона, а й через кілька (до 24) годин. Тому необхідне дотримання відповідних запобіжних заходів і деякий час після виходу з кесона. Спеціальне та особливе лікарське спостереження при К. н. неминуче і необхідно.-У слова праці при К. р. регулюються в СРСР правилами НКТ СРСР за № 38 від 5/П 1930 р., які нормують питання пристрою, обладнання та вмісту кесонів, допоміжних приміщеньта пристроїв при них, наказують усі необхідні заходи безпеки та гігієни при роботах у кесоні, заходи щодо попередження кесонних захворювань, встановлюють правила організації лікарської служби, викладають протипоказання до припущення до К. н. і наказують обов'язкові способи лікування кесонних хвороб. Ухвалою НКТ СРСР за № 156 від 30 квітня 1929 року (розділ XI, п. 5) для кесонників встановлюється за особливою шкідливістю робіт додаткова двотижнева відпустка. Найбільш дійсний спосіб лікування кесонного захворювання-рекомпрес-сія, повернення в тиск, при якому людина працювала. Для цього кесонні роботи повинні бути завжди забезпечені лікувальним шлюзом з відповідним обладнанням, куди можуть бути внесені хворі. Навіть у разі паралічів, якщо поразки нестійкі, людина легко та швидко повністю відновлює своє здоров'я у лікуванні. шлюзі. Лікуй. шлюз повинен бути обладнаний ліжками, електричним освітленням, обігрівальними приладами, забезпечений спеціальним вікном для спостереження ззовні за станом б-ного і мати камеру для передачі б-ному медикаментів та ін без зміни тиску в шлюзі. Метод рекомпресії заснований на тому, що під тиском газові емболи зменшуються в розмірах і розсмоктуються, переходячи знову в розчиненому стані тканини. Після рекомпресії, коли людина відчує себе цілком здоровою, починають повільно та обережно редукувати тиск. Приміщення в лік. шлюз хворого має відбутися якнайшвидше і принаймні пізніше як за 12 годину. після настання симптомів захворювання. З паліативних заходів слід вказати на болезаспокійливі медикаменти, високий темп. (розширення судин та прискорення циркуляції крові), заспокійливі мазі, масаж, ванни. Ці заходи можуть бути застосовані лише у легких випадках (що від невеликих тисків до 2 атмосфер). Літ.:Бобров Н. і Б р е н е р Ст, Кількісне та морфологічне дослідження крові у кесонних робітників, Гігієнапраці, 1927, Л" »7; Гуща А., До питання про вплив підвищеного атмосферного тиску на склад крові, Арх. біс логічних наук, т. XIX ст., вип. ш О., Кесонні роботи з точки зору охорони праці, Гіг. Соловцова А., До питання про вплив на кров кесонних робіт, Російський лікар, 1914, № 13-14, 17, 22-23; Heller R.., Die Caissonkrankheit, Dissertation, Zurich, 1912. Див. також іноземну літературу до статті Декомпресіхтні захворювання. М. Якобсон.

Кессон (від французького caisson - ящик),

1) огороджувальна конструкція для утворення під водою або у водонасиченому ґрунті робочої камери, вільної від води; має вигляд перекинутого вгору дном ящика. Надходження води до робочої камери запобігається нагнітанням у неї стиснутого повітря. Кесон зазвичай споруджується на поверхні і занурюється в ґрунт під дією власної ваги та ваги надкесонної будови у міру виїмки ґрунту. Застосовується в сильно обводнених ґрунтах, що містять прошарки скельних порід або тверді включення (валуни, поховану деревину та ін.) для влаштування фундаментів глибокого закладання. Для підводних робіт, не пов'язаних із необхідністю заглиблення в ґрунт (головним чином ремонтні та відновлювальні роботи в гідротехнічному будівництві), на дно опускають знімний кесон або повітряний дзвін.

При кесонних роботах у кесон компресорною станцією безперервно подається стиснене повітря. Залежно від величини повітряного тиску для попередження захворювання робітників кесонною хворобою (дивись Декомпресійна хвороба) у робочій камері регламентується тривалість робочого дня, час шлюзування, тобто переходу від атмосферного тиску до робочого, час зворотного процесу тощо. Максимальний тиск повітря у робочій зоні, за якої можна вести будівельні роботи, відповідно до чинних правил безпеки становить 0,39 МПа.

Кесон складається з двох основних частин: робочої (кесонної) камери (висота не менше 2,2 м) та надкесонної будови. Стіни кесонної камери (консолі) з внутрішньої сторони закінчуються ножем, що врізається в ґрунт у процесі опускання кесона. У верхньому перекритті (стелі) є отвори, над якими монтуються шахтні труби та шлюзовий апарат, що забезпечує доставку людей та матеріалів із зони стисненого повітря в зону атмосферного тиску та назад. Надкесонна будова в залежності від призначення кесона виконується або як колодязь із залізобетонними стінками (під заглиблені приміщення опускних споруд), або у вигляді суцільного масиву з монолітного бетону або залізобетону (для фундаментів глибокого закладання). Після досягнення ножем кесона проектної позначки робоча камера повністю або частково заповнюється бетоном чи піском.

Кесонні камери застосовують також при проходженні тунелів (так звані горизонтальні кесони) у складних гідрогеологічних умовах для віджимання води із зони проходки та осушення вибою при веденні прохідницьких робіт у нестійких пливунних ґрунтах або ґрунтах з великим водопритоком, а також з метою створення додаткового тиску на вибій ( якщо такий тиск може замінити тимчасове кріплення). Кесонну проходку тунелів ведуть, як правило, щитовим способом.

Прообраз кессона - дерев'яний водолазний дзвін; в 1690 він був удосконалений англійським астрономом Е. Галлеєм, який приєднав до нього шланги для подачі повітря. У 1841 французький вчений Трижо запропонував кесонний спосіб зведення фундаментів. У 19 - початку 20 століття кесони широко застосовувалися головним чином для влаштування фундаментів мостів (вперше - інженером В. Ройблінг при будівництві Бруклінського мосту). Нині кесони застосовуються обмежено.

2) Пристрій для часткового осушення підводної частини судна з ремонту чи огляду. Кромки кесона мають форму обводів ділянки, що осушується. Кесон підводять відкритою стороною до пошкодженої частини корпусу і відкачують з нього воду, створюючи робочий простір для виконання ремонтних робіт. Кесон притискається до судна гідростатичним тиском.

3) Сталева коробка, що охолоджується водою, використовується як елемент стінок шахтних металургійних печей, газових каналів головок мартенівських печей та ін.

4) Тонкостінна конструкція балкового типу із замкнутим одно або багатозв'язковим контуром поперечного перерізу. Обшивка кесона сприймає нормальну та дотичну напругу. Для збереження форми поперечного перерізу, обмеження його депланації, а також для розподілу зусиль між контурами кесон має діафрагми чи нерви. Найбільш поширений тип авіаційних конструкцій (крила та інші елементи).

При спорудженні кесонної камери та надкесонної кладки до виконання бетонних, арматурних, опалубних та гідроізоляційних робіт висуваються ті ж вимоги, що й при спорудженні опускних колодязів (§ 1, п. , ). Технологія виконання цих робіт аналогічна технології робіт зі спорудження опускних колодязів. При влаштуванні кесонів використовуються збірні залізобетонні елементи.

Організація робіт з опускання кесонів переважно залежить від умов місцевості, наявності засобів механізації, глибини опускання, площі кессона. У практиці частіше зустрічаються кесони площею 200-300 м 2 з глибиною опускання 20-30 м, занурювані з поверхні землі або на місцевості, вкритій водою при порівняно невеликій глибині. Послідовність робочих операцій із опускання кесона представлена ​​на рис. VII-26.

Мал. VII-26.

а- Спорудження кесонної камери; б- монтаж шлюзового апарату та шахтних труб; в- опускання кесона на деяку глибину та бетонування надкесонної будови; г- Перемонтаж шлюзового апарату; д— продовження опускання та бетонування надкесонної будови; е- демонтаж шлюзового апарату та шахтних труб та бетонування колодязя під шахтні труби

Спочатку кесон поринає без подачі стисненого повітря в камеру, але, як тільки з'явилася ґрунтова вода, кесон переводиться на режим повітряного тиску Повітря віджимає воду з кесонної камери, завдяки чому можна розробляти ґрунт у ній.

Повітряний тиск у камері кесона має задовольняти умову

де Р в- Надлишковий повітряний тиск, Па; 10 - гідростатичний натиск на рівні банкетки ножа, м; γ - Щільність води, т/м 3 .

При гідромеханічній розробці ґрунту повітряний тиск може бути знижений (режим зниженого тиску):

,

де δ p- Допустима різниця тиску гідростатичного, і надлишкового повітряного, вираженого в Па і залежить від фізичних властивостей грунту, в якому відбувається опускання кесона.

Витрата повітря в кесоні може бути визначений розрахунком виходячи з потреби повітря на шлюзування, витік його під ніж кесона (при режимі зниженого тиску цей витік неможливий), витік через нещільність у швах шлюзу, шахтних труб, стелі та консолей кесонної камери.

Для залізобетонних кесонів витрата повітря на поповнення його витоків визначається наступним розрахунком:

1) для кесонів з надкесонною будовою із суцільної кладки та при розробці ґрунту насухо

2) для кесонів з надкесонною будовою з окремих стін (опускна споруда) при розробці ґрунту насухо

3) для кесонів з надкесонною будовою із суцільної кладки при розробці ґрунту гідромеханічним способом

;

4) для кесонів з надкесонною будовою з окремих стін при розробці ґрунту гідромеханічним способом

де Q- Витрата повітря в наведених умовах (при Р в= 0), м3/год;

ω - площа стелі кесона, обмежена внутрішніми гранями консолей, м 2;

n- Число шлюзових апаратів в кесоні;

P в- Надлишковий повітряний тиск у кесоні, Па;

u- Зовнішній периметр кесонної камери по ножу, м;

з- Коефіцієнт витоку повітря через консолі і під ніж, наведений нижче.

Витрата повітря на вентиляцію робочих приміщень кесона визначається за формулою

Q = 25 A(Р в + 1),

де A— кількість людей, які одночасно працюють у кесоні.