Что такое форсированная посадка кессона

Кессоны. Сущность способа, область применения, конструкции. Схема работ, охрана труда при кессонных работах. О расчете кессонов.

Усиление фундаментов глубокого заложения с помощью кессонного метода используют, когда наблюдают значительный приток воды. Конструкции устанавливают в непосредственной близости от зданий при возникновении опасности выпора грунта из-под подошвы.

Каждый кессон состоит из следующих частей:кессонной камеры,шлюзового устройства,подкессонного строения.

Как правило, кессонную камеру выполняют из железобетона. Ее высота составляет 2,2 м. В потолке предусмотрено отверстие, куда устанавливают шахтную трубу.

Надкессонное строение изготавливают в виде сплошного массива, состоящего из бетона или железобетона. Опускание и подъем грузов осуществляется с помощью шлюзового аппарата, соединенного с кессонной камерой посредством шахтных труб. В верхней части кессона расположен подъемный механизм. Для подачи сжатого воздуха устанавливают трубопроводы.

Сущность метода

При погружении кессона в камеру нагнетают сжатый воздух. Благодаря этому предотвращают поступление в нее наплывов грунта и подземных вод. Разработка грунта производится уже в сухом пространстве камеры.

Чтобы открыть наружную дверь, необходимо закрыть люк в шахту. Затем понижают давление в шлюзовом аппарате. Если показатели внутреннего и внешнего давления уравновешены, дверь можно открыть.

При входе в шлюзовую камеру дверь закрывают. После этого давление воздуха, находящегося внутри камеры, сравнивают с уровнем давления в кессоне. Конструкции погружают в землю под действием собственной массы. Этому процессу начинают препятствовать сопротивление грунта и давление воздуха в кессонной камере. Начало погрузки конструкций осуществляют без подачи сжатого воздуха. При появлении подземных вод кессон необходимо перевести в режим воздушного давления. Воздух отжимает воду из камеры, что позволяет разрабатывать грунт. Регулируя избыточное давление, можно управлять процессом погружения, а также уровнем воды.

Глубина погружения кессона ниже горизонта воды ограничивается тем давлением воздуха, которое ещё не оказывает вредного влияния на рабочих, это 3,0…3,5 атм., или 35…40 м.

Время пребывания рабочих в кессоне ограничено 2…6 часами в зависимости от величины избыточного давления. На каждого рабочего в кессоне должно подаваться не менее 25 м 3 сжатого воздуха в час.

Расчет кессонной камеры производится на отдельных этапах:

1. Кессонная камера с некоторой частью надкессонного строения опёрта на подкладки, оставленные в фиксированных точках.

2. Кессонная камера опущена на проектную глубину; давление воздуха в кессоне, вследствие его форсированной посадки, равно 50% от расчетной величины для данной глубины опускания.

3. То же, но давление воздуха равно расчетной величине.

4. То же положение, но ножевая часть очищена от грунта

Источник

Обустройство скважины под воду с кессонами

Рекомендации по установке

Главной причиной, зачем кессон на скважину, является необходимость предохранять ее оголовок от повреждения и потребность в размещении оборудования (подробнее: «Как установить оголовок для скважины – теория и практика»). Данная конструкция не позволяет проникнуть в зону забора воды ливневым стокам и различным загрязнениям.

Также монтаж камеры на скважину намного выгоднее эксплуатации наземных сооружений, поскольку ей не требуется отопление, а это положительно отражается на величине эксплуатационных расходов, но при условии, что она располагается ниже глубины промерзания.

Но иначе кессон не может быть обустроен, так как, если установить его выше, то в мороз его выжмет из грунта наружу. Правда, данная проблема в некоторых случаях происходит и с заглубленной камерой. Особенно, это касается участков, имеющих проблемы с высоким залеганием водоносного слоя.

Поэтому специалисты настоятельно рекомендуют «якорить», как легкие пластиковые конструкции, так и отличающиеся большей устойчивостью металлические изделия. Технологически это сделать несложно. Под камеру для скважины заливают бетонное основание, а потом к нему прикрепляют ее дно, используя анкерные болты.

На высоко расположенных участках, которым не опасно подтопление, можно обойтись без того, чтобы делать плиту, достаточно будет создания песчаной подушки. Правда, и в этом случае наличие тяжелой основы не будет лишним и лучше ее всегда обустраивать вне зависимости от геологических особенностей территории.

Камеру всегда устанавливают строго вертикально — соблюдение данного требования является обязательным. Высота конструкции должна составлять около двух метров, благодаря чему будет удобно работать, можно поместить необходимое оборудование и заглубить изделие ниже отметки промерзания почвы.

Такое расстояние вполне объяснимо, поскольку мороз тогда не повредит инженерные коммуникации. В качестве ориентира используют штык лопаты. А вот трубопровод с водой закапывают на большей глубине – ниже отметки промерзания. Поверхностный ввод в строение возможен только в случае теплоизоляции участка трубы от уровня промерзания до точки входа в объект недвижимости.

С учетом того, для чего нужен кессон для скважины, оборудование, размещаемое в нем, нужно обязательно размещать над полом на небольшой высоте на случай, если вдруг произойдет подтопление.

Все электрические приборы, находящиеся в камере, следует заземлять и желательно, чтобы в электрической схеме было предусмотрено УЗО. По мнению специалистов, безопасность не может быть лишней, а в некоторых случаях ее оказывается недостаточно.

Обсадная труба скважины попадает в кессон посредством муфты, которая немного превышает ее диаметр. Например, с учетом современного сортимента, для трубы сечением 133 миллиметра требуется 146-миллиметровая гильза.

Труба скважины не должна находиться на одном уровне с дном конструкции, а быть немного выше примерно на 40 — 50 сантиметров на случай, если произойдет подтопление. Гильзу и обсадную трубу в месте соединения нужно герметизировать.

На скважину помещают специальную герметичную крышку, называемую оголовком, в которой имеются отверстия, предназначенные для кабеля погружного насоса и трубы ПНД, идущей от насосного оборудования. К ней и прикрепляют силовой трос насоса.

Выход под трубу источника воды обычно пробивают по месту, он не должен непременно находиться по центру. Допускается его смещение, чтобы сделать ассиметричным. Но при этом не следует забывать, что выход скважины и люк конструкции нужно делать соосными для удобства проведения ремонта и монтажа оборудования. Другими словами, входной люк лучше располагать прямо над оголовком скважины.

Кессон, выполненный из стали

Металлические кессоны получили широкое распространение не только для защиты скважин, но и в качестве кессона-погреба.

Металлический кессон может быть представлены в виде готовой или сваренной самостоятельно прямоугольной или цилиндрической камеры.

Чаще всего для изготовления этого вида кессона применяют листы их углеродистой стали толщиной 3–6 мм.

Среди явных достоинств металлического кессона можно выделить следующие:

Есть и ряд минусов у этого вида кессонных камер:

Кроме того, некоторые изготовители готовых металлических кессонов производят обработку своих изделий гидроизоляционным веществом.

Стальной кессон в форме цилиндра в диаметре 1000 мм, а в высоте 2000 мм с минимальной толщиной стенки в 3 мм стоит минимум 10 000 руб.

Такой же бак, но с более толстой стенкой в 8 мм, может стоить уже 25 000 руб. и выше.

Цена на большие кессоны с толстой 8-миллиметровой стенкой колеблется от 170 000 и выше.

Монтаж металлического кессона производится по тому же принципу, что и пластикового.

Но есть и ряд нюансов:

Сравнение преимуществ и недостатков обоих вариантов

Чтобы лучше понять, что лучше: адаптер или кессон и какой вариант для вашей скважины лучше выбрать, проведем сравнение этих двух технологий по нескольким важным критериям.

Пошаговая инструкция по обустройству

Сначала необходимо определиться с местом, где будет располагаться скважина. Чтобы обустроить источник, следует соблюдать последовательность действий:

Чтобы отремонтировать конструкцию кессона своими руками, следует придерживаться последовательности операций:

Инструкция по обустройству.

Особенности выбора оборудования

К базовым элементам скважины относятся:

Насос является основным видом оборудования. Для скважины можно использовать как погружной, так и поверхностный тип. Первый вид насоса опускается на глубину скважины более 10 м, а второй – на глубину менее 10 м.

Шаг 1 – подбираем оптимальный тип насоса

Существует 2 типа насоса:

Первый тип предназначен для установки оборудования на поверхности. Размещаются такие насосы в камере. Монтаж и обслуживание кессонов несложны. Можно выделить 2 вида поверхностного насоса:

Такое оборудование продается чаще всего с укомплектованной автоматикой, которая управляет его включением и выключением.

Погружные насосы предназначены для погружения в скважину. С их помощью можно добыть воду, которая находится на большой глубине. Такие кессоны комплектуются выключателями. Они страхуют устройство от поломок.

Дорогостоящие насосы оборудованы специальными фильтрами, которые позволяют перекачивать воду с твердыми примесями. Перед покупкой кессона нужно определиться с тем, какого диаметра он должен быть.

Шаг 2 – гидроаккумулятор для скважины

Устройство плавно регулирует давление воды в трубопроводной магистрали. Также оно предназначено для предотвращения гидроударов.

Если механизм присутствует в системе водоснабжения, то насосное оборудование не изнашивается в течение длительного времени.

Шаг 3 – оголовок в конструкции скважины

Оголовок является защитным устройством. Монтируется он на торцевой части скважинной трубы. Предназначено устройство для того, чтобы в устье скважины не попадали посторонние предметы и грязь.

Оголовок представляет собой опору, с помощью которой насосное оборудование устанавливается подвесным способом. Изготавливается он из металла или пластмассы. Пластиковый способен выдерживать до 200 кг нагрузки, а металлический – до 500 кг.

Если необходимо оборудовать глубокую скважину, следует применять оголовок из металла.

Важные моменты при обустройстве

Учитывая некоторые технические нюансы, можно существенно сэкономить на обустройстве скважины, оснащенной кессоном.

Если расположить скважину поближе к дому, то:

Сэкономить можно и при выборе способа бурения. Чтобы сделать скважину для личного пользования, можно выполнить работу с использованием ручного бура. Иногда используют электрический инструмент, ударные приспособления.

Нюанс #1 – выбор метода бурения скважины

При выборе конкретного инструмента исходить нужно из особенностей грунта. При самостоятельном бурении скважины ручным методом придется прилагать немалые усилия, но при благоприятных условиях можно добраться до водоносного слоя, лежащего на глубине до 15 м.

Рекомендуется совершать за одну проходку не больше, чем пять оборотов бура, иначе извлечь его будет трудно.

Бур, изготовленный своими руками, дает лучший результат. Причина в том, что он выполнен под конкретные условия, поэтому работать им удобней

Скважину небольшой глубины можно пробурить и при помощи шнека. Вращение его осуществляют как вручную, так и при помощи механизмов.

В любом случае над будущей скважиной сооружают вышку в виде треноги для облегчения подъема инструмента. При выборе второго способа потребуется еще и электродвигатель, подходящий по мощности.

Для вырубки скважины используют и ударно-канатный метод. Рабочим инструментом здесь служит труба, края которой остро заточены (забивной стакан с прочной кромкой по нижнему краю).

Благодаря своему немалому весу она с большим усилием врезается в землю, затем ее извлекают при помощи системы канатов и освобождают от грунта.

При ударно-канатном способе бурения применяют треногу высотой до двух метров. В ее верхней точке имеется блок с перекинутым через него канатом. К нему крепят ударный инструмент

Обсадную колонну (трубу) берут чуть большего диаметра, чем у отрезка трубы, именуемого стаканом. Ставить ее следует строго соблюдая вертикальность

Это важно при любом способе бурения. Если этим нюансом пренебречь, грунты могут обрушиться. Специалисты советуют применять трубы ПВХ сечением 12,5 см

Первую трубу опускают после прохода одного метра. Далее, длину обсадной колонны добавляют по мере заглубления. Соединяют отрезки при помощи резьбы на торцах труб

Специалисты советуют применять трубы ПВХ сечением 12,5 см. Первую трубу опускают после прохода одного метра. Далее, длину обсадной колонны добавляют по мере заглубления. Соединяют отрезки при помощи резьбы на торцах труб.

Нюанс #2 – секреты бурения скважины

Бурить скважину можно в любой сезон, но трудоемкость работ при этом будет разной. Худший вариант – весна. В этот период грунтовые воды находятся на самом высоком уровне. В таких условиях трудно определить расположение основного водоносного слоя.

Устройство скважины летом считается лучшим вариантом, т.к. уровень воды стабилизируется и ее место залегания легко определить.

Осенью лучшим месяцем для проведения этих работ является сентябрь. В это время обычно еще не наступает сезон дождей, определить водоносный горизонт можно без затруднений.

Осадки в зимний период не оказывают влияния на состояние подземных вод. Ручное бурение в зимнее время противопоказано, т.к. грунты сильно промерзают

Нюанс #3 – оптимальный материал для кессона

Существует несколько видов кессонов:

Ж/Б кольца и кирпич. Такой вид кессонов практически не обеспечивает герметичность на длительное время. Это грозит оборудованию затоплением и последующей потерей работоспособности.

Металл. Если при изготовлении металлических кессонов были соблюдены все требования, они будут обладать хорошей герметичностью.

Земля по отношению к металлу является агрессивной средой, поэтому ограждающие конструкции таких камер подвержены окислению, в результате чего может произойти разгерметизация.

Пластик. Кессоны, произведенные из полимерных материалов, удобные, имеют малый вес, просты в монтаже и эксплуатации. Вероятность разгерметизации довольно мала, т.к. материал не подвержен коррозии. Служат пластиковые кессоны гораздо дольше металлических.

Источник

Что такое форсированная посадка кессона

В настоящее время кессоны применяются, когда:

По назначению различают кессоны: для устройства глубоких фундаментов и заглубленных зданий; для выполнения различных строительных работ под водой.

По способу опускания кессоны делят на: опускаемые с поверхности земли и из котлованов; островные, погружаемые на местности, покрытой водой, с искусственных островков; наплавные, опускаемые с воды путем затопления кессонной камеры, которой предварительно сообщается плавучесть [27].

VII.2.2. Элементы кессона и оборудование для его опускания

VII.2.2.а. Кессоны для устройства глубоких фундаментов и заглубленных зданий

Собственно кессон (рис. VII-22) состоит из кессонной камеры, надкессонного строения, гидроизоляции Обычно кессонная камера устраивается из железобетона и лишь в редких случаях — из металла. Форма сечения кессонной камеры — прямоугольная, квадратная или круглая. Стенки камеры наклонные и заканчиваются ножом (рис. VII-23). Высота камеры от банкетки до потолка принимается не менее 2,2 м. В потолке оставляются отверстия для установки шахтной трубы, патрубков для трубопроводов сжатого воздуха, воды, электроэнергии.

Надкессонное строение выполняется в зависимости от назначения кессона как колодец с железобетонными стенками (рис. VII-22, а) или в виде сплошного массива из монолитного бетона или железобетона (рис. VII-22, б). Иногда в конструкции надкессонного строения предусматривается установка по наружному контуру кессона тонких железобетонных плит-оболочек, выполняющих роль внешней опалубки. С внутренней стороны плиты-оболочки снабжается выпусками арматуры или покрываются мелким щебнем (щебеночная шуба). То и другое служит связью для бетона, укладываемого в надкессонное строение.

Гидроизоляция наносится на наружные стенки кессона для защиты от проникания воды внутрь кессона. В качестве гидроизоляции применяются торкрет, покраска битумно-бензиновым раствором, штукатурка из холодных битумных мастик и из горячих асфальтовых растворов, металлические листы, свариваемые в виде ванны. Перед нанесением гидроизоляции поверхность бетона должна быть хорошо очищена от грязи, краски, масляных пятен и т.п. Удаляют также слой слабого бетона, выступы и наплывы на поверхности бетона, расчищают каверны.

VII.2.2.б. Наплавные кессоны

При возведении фундамента, опоры или заглубленного здания вдали от берегов водоема при значительных глубинах воды, в связи с чем устройство искусственных островков становится сложным и экономически невыгодным, используют наплавные кессоны.

Наплавной кессон (рис. VII-24) состоит из кессонной камеры, замкнутой камеры равновесия, открытой сверху центральной шахты, регулировочных шахт, рабочего балласта на потолке камеры.

Камера равновесия, центральная и четыре регулировочные шахты наполняются водой, которая служит балластом кессона при его погружении. Для всплытия кессона водный балласт удаляется из камеры равновесия сжатым воздухом и из шахт — насосами [44].

VII.2.2.в. Оборудование для опускания кессонов

В СССР наибольшее распространение получил шлюзовой аппарат конструкции Н.И. Филиппова. Он предназначен для шлюзования людей и грузов, поступающих в кессонную камеру, и выполнения грузоподъемных операций при спуске в камеру или подъеме различных грузов из нее. Шлюзовой аппарат соединен с кессонной камерой шахтными трубами.

Схема шлюзового аппарата представлена на рис. VII-25. Он состоит из центральной камеры, пассажирского прикамерка, грузового прикамерка. Сверху центральной камеры расположен подъемный механизм, состоящий из барабана, редуктора и электродвигателя.

К барабану на стальном канате подвешена бадья. Пассажирский и грузовой прикамерки имеют подвесные на роликах двери, открывающиеся только внутрь. Для герметичности при шлюзовании двери снабжены резиновыми прокладками. Сжатый воздух от компрессорной станции подается в центральную камеру и прикамерки по трубопроводу.

В центральной камере и грузовом прикамерке уложен рельсовый путь под вагонетку. Грунт, поднятый из кессонной камеры в бадье, выгружается в вагонетку с откидным дном и выдается через грузовой прикамерок наружу, где вагонетка разгружается в специально устроенный желоб. Внизу центральная камера заканчивается овальным фланцем, к которому приболчивается шахтная труба. Шахтные трубы состоят из звеньев длиной по 2 м, соединяемых между собой болтами. Внутри шахтной трубы имеется перегородка, разделяющая трубу на два отделения — людской лаз и грузовое отделение. Людской лаз оборудован лестницей, а грузовое отделение — направляющими устройствами для спуска-подъема бадьи.

Трубопроводы для подачи сжатого воздуха монтируются из двух ниток, идущих параллельно от компрессорной станции. Диаметр трубопроводов устанавливается расчетом в зависимости от его длины и расхода сжатого воздуха. От каждой нитки магистрального воздухопровода делают три отвода — два для подачи сжатого воздуха в кессонную камеру и один в центральную камеру и прикамерки шлюзового аппарата. Рабочей является одна из ниток воздухопровода, вторая — резервная.

Компрессорная станция монтируется, как правило, из стационарных компрессоров производительностью 10—20 м 3 /мин с электроприводом. Количество компрессоров определяется по максимально возможному расходу воздуха. Кроме того, на случай аварии должны быть запасные компрессоры. Согласно правилам техники безопасности, резервная мощность компрессорной станции должна быть: при одном рабочем компрессоре не меньше 100%, при двух — не менее 50%, при трех и более — не меньше 33% рабочей мощности. Технические данные воздушных компрессоров стационарного типа, применяемых на кессонных работах, приведены в табл. VII-3.

Технические данные воздушных компрессоров стационарного типа

На строительстве, если максимальное давление сжатого воздуха в кессоне превышает 0,15 МПа, обязательно устанавливается лечебный шлюз для заболевших кессонной болезнью.

Величины удельных расходов мониторной воды и оптимальных скоростных напоров приведены в табл. VII-4 и VII-5.

Удельный расход мониторной воды

Оптимальные скоростные напоры

Смородинов М.И. Справочник по общестроительным работам. Основания и фундаменты

Источник