Кессон

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).

Э. М. Добров.