Кесони і тонкостінні оболонки

Матвєєнко І.В., Шаінідзе Д.В., Морозов О.О., Сікоза М.С.  - студенти 4 БГМФ
Федорченко О. М.  - к.с.-г.н., доцент

Кесони застосовуються в тому випадку коли підземна споруда зводиться в безпосередній близькості від існуючих будівель або споруд і є небезпека виносу або випору грунту з-під підошви їх фундаментів або підземна споруда будується в сильно обводнених ґрунтах.

У цих умовах опускний колодязь вимагає великих витрат на водовідлив, і тому економічно вигідніше використовувати кесон. Крім того, кесон знаходить застосування при проходках горизонтальних тунелів в водонасичених грунтах.

За призначенням розрізняють кесони:

-для устрою глибоких фундаментів і заглиблених будівель;

-для виконання різних будівельних робіт під водою.

За способом опускання кесони ділять на:

-опускаємі з поверхні землі та з котлованів;

-острівні, занурювані на місцевості, що покрита водою, з штучних острівців;

-наплавні, що опускаються з води шляхом затоплення кесонної камери, якій попередньо надається плавучість.

Кесони застосовуються тоді, коли опускання опори глибокого закладання повинно проводитися нижче рівня води і потрібно ручна розробка грунту. Кесон - це перекинутий догори дном ящик, який утворює камеру, в яку нагнітається під тиском повітря таким чином, щоб видавити всю воду і осушити місце де розробляється грунт. Цей спосіб більш складний і дорожчий, ніж застосування опускного колодязя, але він дозволяє "дістатися" до розроблювального грунту вручну. Після закінчення опускання кесона його камера заповнюється бетоном.

Установка для опускання кесонної опори складається з:

-кесонної камери;

-шахти;

-шлюзового апарату;

-компресорних установок для нагнітання повітря.

Кесонна камера залізобетонна, має висоту не менше 2,2 м. У нижній частині по периметру є ножовий пристрій, як і у опускного колодязя. Шлюзовий апарат служить для можливості входу людини в стовбур-шахту, де тиск повітря вище атмосферного і, потім, після закінчення робіт, виходу робочих звідти, а також вилучення грунту. У шахті влаштовується ліфт-підйомник. Надкессонну будову зводять або відразу на всю висоту, або ярусами з нарощуванням в міру необхідності.

Після монтажу і випробування установки з нагнітання повітря починається опускання кесона, для чого з-під ножа камери виймаються підкладки. Стиснуте повітря в камеру починає подаватися після досягнення ножовою частиною камери рівня води. Тиск регулюється таким чином, щоб "видавити" воду з камери. Максимальна глибина опускання кесона не більше 40 м нижче рівня підземної води, так як більший надлишковий тиск (понад 40 кПа) людина зазвичай не витримує. Адаптація людини до підвищеного тиску займає до 15 хв, а зворотний процес триває до 1 години.

Якщо кесон опускається, то для форсування опускання тимчасово знижується внутрішній тиск в камері, а навколо ножової частини всередині застосовується глиняна обкладка, що перешкоджає притоку води всередину камери. Для розробки грунту всередині камери застосовуються засоби гідромеханізації. Відпрацьований грунт видаляється гідроелеватором або баддями з використанням ліфта. Кесони використовуються значно рідше, ніж опускні колодязі або інші види фундаментів глибокого закладення.

Фундаменти глибокого закладання можуть бути виконані у вигляді тонкостінних оболонок. Це пустотілі залізобетонні циліндри діаметром 1-3 м. Товщина стінки - 12 см. Секція має довжину 6-12 м. У міру необхідності секції нарощуються. З'єднання в стиках здійснюються шляхом зварювання або на болтах. Для занурення в піщані грунти застосовується вібрація. У нижній частині опори робиться ножовий пристрій.

Після занурення внутрішня порожнина заповнюється бетоном. Є варіанти товстостінних оболонок (до 20 см) і з поперечною діафрагмою. Діафрагма має отвір для виймання грунту. Оболонка занурюється до скельних порід, а нижній її кінець закладається у скелю. У нижній частині для закладення в скелю може бути зроблено уширення. Її порожнина бетонується, але попередньо в цю зону монтується арматура.

Бурові опори - це бетонні стовпи, які влаштовуються у пробурених свердловинах, тобто набивні палі великого діаметру. Бетонування ведеться під захистом або обсадних труб, або глинистого розчину, що утримує стінки свердловин від обвалу. Вони працюють як палі-стійки, оскільки їх доводять до щільних грунтів, на які вони спираються. У нижній частині для зменшення тиску на грунти робиться уширення. Тіло опор армується. Несуча спроможність до 10 МН і більше. Діаметр 0,4-1,2 м. Глибина занурення до 30 м і більше.