Кессон (инженерное дело) - Caisson (engineering)

Схематическое сечение герметичного кессона

В геотехническая инженерия, а кессон (/ˈkeɪsəп/ или же /ˈkeɪsɒп/; заимствовано из французского кессон, с итальянского кассон, смысл большая коробка, усилитель касса) - водонепроницаемая подпорная конструкция[1] используется, например, для работы над основы из мост пирс, для строительства из бетона плотина,[2] или для ремонта корабли.[3] Кессоны сконструированы таким образом, что воду можно откачивать, сохраняя рабочую среду сухой. Когда пирсы строятся с использованием открытого кессона, и достичь подходящей почвы непрактично, фрикционные сваи может быть загнан для образования подходящего основания. Эти сваи соединяются фундаментной подушкой, на которой возводится опора колонны.

Типы

Чтобы установить кессон на место, его опускают через мягкий грунт до тех пор, пока не будет найден подходящий фундаментный материал. Пока коренная порода является предпочтительным, иногда используется стабильный твердый ил, когда коренная порода слишком глубокая. Четыре основных типа кессона: ящик кессон, открытый кессон, пневматический кессон и монолитный кессон.[4]

Коробка

А ящик кессон короб сборный бетонный (с бортиками и днищем); устанавливается на подготовленные основания. После того, как он установлен, он заполняется бетоном, чтобы стать частью постоянных работ, таких как фундамент для опоры моста. Пустотные бетонные конструкции обычно менее плотны, чем вода, поэтому коробчатый кессон должен быть балластирован или закреплен, чтобы он не плавал, пока его не заполнят бетоном. Иногда могут потребоваться сложные системы крепления, например, в приливные зоны. Регулируемые системы анкеровки в сочетании с GPS-съемкой позволяют инженерам позиционировать кессон коробки с максимальной точностью.[нужна цитата ]

Открыть

An открытый кессон похож на ящичный кессон, за исключением того, что у него нет нижней грани. Он подходит для использования в мягких глинах (например, в руслах некоторых рек), но не там, где в земле могут быть большие препятствия. Открытый кессон, который используется на мягких грунтах или высоких уровнях грунтовых вод, где разработка открытых траншей нецелесообразна, также может использоваться для установки глубоких люков, насосных станций и приемных / спусковых ям для микротоннелирование, трубные домкраты и другие операции.[нужна цитата ]

Кессон опускают за счет собственного веса, укладываемого сверху бетона или водяного балласта, либо с помощью гидравлических домкратов. Передняя кромка (или режущий башмак) кессон имеет наклон под острым углом для облегчения погружения в вертикальном направлении; обычно делается из стали. Башмак обычно шире, чем кессон, чтобы уменьшить трение, а передняя кромка может поставляться с герметичным бентонит суспензия, которая набухает в воде, стабилизируя осадку, заполняя углубления и пустоты. Открытый кессон при погружении может заполниться водой. Заготовка материала осуществляется ковшом грейферного экскаватора на кране.[нужна цитата ]

Подземный слой пласта все еще может не подходить для выемки грунта или несущая способность. Вода в кессоне (из-за высокого уровня грунтовых вод) уравновешивает подъемные силы слабых грунтов под ним. При обезвоживании основание может «закипеть» или «закипеть»,[требуется разъяснение ] заставляя кессон тонуть. Чтобы решить эту проблему, сваи могут быть забиты с поверхности, чтобы действовать как:

  • Несущие стены, в том, что они передают нагрузки на более глубокие почвы.
  • Якоря в том смысле, что они сопротивляются плавучести из-за трения на границе раздела между их поверхностями и окружающей землей, в которую они были забиты.

Секции двутавровых балок (типичные секции колонн из-за сопротивления изгибу по всей оси) могут быть забиты под углами, «загребенными» к скале или другим более твердым грунтам; двутавровые балки оставлены выступающими над основанием. Железобетонную пробку можно поместить под воду, этот процесс известен как Укладка бетона Tremie. Когда кессон обезвоживается, эта заглушка действует как заглушка, сопротивляясь восходящим силам грунта.[нужна цитата ]

Монолитный

А монолитный кессон (или просто монолит) по размеру больше, чем кессоны других типов, но похожи на кессоны открытого типа. Такие кессоны часто встречаются в стенах причалов, где требуется устойчивость к ударам с судов.[нужна цитата ]

Пневматический

Мелкие кессоны могут быть открыты воздуху, тогда как пневматические кессоны (иногда называют кессоны под давлением), которые проникают в мягкие грязь, представляют собой бездонные ящики, запечатанные сверху и заполненные сжатым воздухом, чтобы вода и грязь не попадали на глубину. An воздушный шлюз обеспечивает доступ к камере. Рабочие, называемые песочники, перемещать грязь и каменный мусор (называемый гадость) от края рабочего пространства до заполненной водой ямы, соединенной трубкой (называемой трубка для навоза) на поверхность. А кран на поверхности удаляет почву с ведро-раскладушка. Давление воды в трубке уравновешивает давление воздуха, при этом избыток воздуха выходит из навозной трубки. Поток сжатого воздуха должен быть постоянным, чтобы обеспечить регулярную смену воздуха для рабочих и предотвратить чрезмерное попадание грязи или воды в основание кессона. Когда кессон ударяется о коренную породу, кулики выходят через воздушный шлюз и заполняют коробку бетоном, образуя прочный фундамент.[5]

А пневматический (сжатый воздух) кессон имеет то преимущество, что обеспечивает сухие рабочие условия, которые лучше подходят для укладки бетона. Он также хорошо подходит для фундаментов, для которых другие методы могут вызвать оседание соседних конструкций.[нужна цитата ]

Строители, покидающие герметичную среду кессона, должны распаковать со скоростью, позволяющей бессимптомно высвобождать инертные газы, растворенные в тканях тела, если они хотят избежать декомпрессионная болезнь, состояние, впервые выявленное у кессонных рабочих, и первоначально названное «кессонной болезнью» в знак признания профессионального риска. Строительство Бруклинский мост, который был построен с помощью герметичных кессонов, в результате кессонной болезни многие рабочие погибли или получили постоянные травмы.[6] Баротравма ушей, полостей пазух и легких и дисбарический остеонекроз другие риски.[7]

Другое использование

Другие значения

  • Кессоны лодочных подъемников: Слово кессон также используется как синоним для подвижной части желоба кессонные замки, канальные подъемники и склоны в котором лодки и корабли отдыхают во время подъема с одного канал возвышение к другому; вода задерживается внутри кессона или исключается из кессона согласно соответствующему принципу работы.[нужна цитата ]
  • Конструкционные кессоны: Кессон также иногда используется как разговорный термин для железобетонной конструкции, образованной путем заливки в полую цилиндрическую форму, обычно путем помещения кессонной формы ниже уровня земли в открытый котлован и заливки после завершения засыпки, или путем бурения на уровне земли, хотя это может быть проблематичным с глубокими кессонами, так как раскопки без опоры могут обрушиться до того, как кессонная форма будет вставлена. Таким образом, земля, помещенная вокруг пустой формы кессона, обеспечивает стабильность и прочность, позволяя заливать бетон с меньшими сложностями и с меньшим риском выброса формы. Хотя технически кессоном является только сама форма, нередки случаи, когда колонны из монолитного бетона ниже класса просто называют кессон.[нужна цитата ]
  • Системы фильтрации вентиляции: Слово кессон также используется как название герметичного корпуса для вентиляционных фильтров на объектах, которые работают с опасными материалами. В корпусе обычно имеется верхний отсек для фильтрующего элемента предварительной очистки и нижний отсек для высокоэффективного фильтрующего элемента. Он может иметь несколько наборов отделений. В корпусе есть дверцы доступа с уплотнением для замены фильтрующих элементов. Корпус обычно оборудован точками подключения, используемыми для проверки эффективности фильтров и отслеживания изменений перепада давления на фильтрующем материале.[нужна цитата ]

Смотрите также

  • Всасывающий кессон - Трубный анкер с открытым дном заделан и освобожден от перепада давления
  • Завод водолазных шлюзов - Баржа поддержки подводных работ, используемая в Гибралтаре, мобильный инженерный кессон, смонтированный на барже, используемый в порту Гибралтара
  • Коффердам - Барьер, позволяющий откачивать жидкость из замкнутого пространства, временная водонепроницаемая конструкция, построенная на месте, иногда окружающая рабочую зону, как и открытый кессон.
  • Морское геотехническое проектирование - Подраздел инженерии, связанный с искусственными сооружениями в море, для получения информации по геотехническим соображениям.

Патенты

Рекомендации

  1. ^ «Кессон» деф. 3. Найт, Эдвард Генри. Американский механический словарь Найта Описание инструментов, инструментов, машин, процессов и техники; история изобретений; общая технологическая лексика; и дайджест механических устройств в науке и искусстве. т. 1. Бостон: Houghton, Osgood and Co., 1880. 420. Распечатать.
  2. ^ Айхель, Ордульф Джордж. Кессон как новый элемент в строительстве бетонных плотин; предложение, сделанное в связи с проектом Columbia River Power. Нью-Йорк: Спон и Чемберлен; [и др.], 1916. Печать.
  3. ^ Уилсон, Теодор Делаван и Эдвард Дж. Рид. Очерк кораблестроения, теоретический и практический. Нью-Йорк: Дж. Уайли и сын, 1873. 383. Распечатать.
  4. ^ Chudley, R .; Грино, Р. Передовые технологии строительства. Третье издание. Оксфорд: Лонгман, 1999. ISBN  9780582316171, 0582316170. 173. Печать.
  5. ^ Уоллес, Майк (2018). Большой Готэм: история Нью-Йорка с 1898 по 1919 год. Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. С. 155–56. ISBN  9780195116359.
  6. ^ Батлер В.П. (2004 г.). «Кессонная болезнь при строительстве мостов Идс и Бруклин: обзор». Подводный гиперболт. 31 (4): 445–59. PMID  15686275. Архивировано из оригинал на 2011-08-22. Получено 2008-10-08.
  7. ^ Стеллман, Жанна Магер. Энциклопедия безопасности и гигиены труда. 4-е изд. Женева: Международное бюро труда, 1998. 36.5. Распечатать.
  8. ^ Сотрудники. «История гавани тутовника». arromanches-museum.com. Arromanches: Musée de Débarquement. Получено 1 июня 2017.

внешняя ссылка

  • Работы, связанные с Кессон в Wikisource