Основания и фундаменты транспортных сооружений: Электронный учебник, страница 49

      Расчетный расход воздуха должен составлять не менее 25 м3/ч на одного работающего в кессоне и, кроме того, для производственного расхода: утечка через потолок и консоли кессона — 0,35–0,65 м3/ч через 1 м2 поверхности; под ножом — 1–6 м3/ч на 1 м периметра и на шлюзование грунта и грузов — 25 % от полного объема утечек.

      Повышенное давление воздуха вредно для здоровья людей, поэтому время пребывания в кессонной камере, а также время шлюзования и вышлюзовывания зависит от избыточного давления в камере. Организм человека может выдержать избыточное давление до 0,4 МПа, поэтому погружение кессона ограничено глубиной 35–38 м от уровня воды.

      Грунт в кессонной камере разрабатывают вручную с применением средств малой механизации и выдают в подъемных бадьях через шахтную трубу в шлюз, откуда его удаляют вагонетками. Скальные грунты разрабатывают буровзрывным способом с помощью мелкошпуровых зарядов. Встречающиеся препятствия из валунов и т. п. также подрывают. В грунтах, поддающихся размыву, применяют гидромеханизацию: гидромониторы (для размыва грунта) и гидроэлеваторы (для транспортировки пульпы из кессона). Гидромеханизация значительно уменьшает количество рабочих в кессоне и увеличивает производительность труда. Скорость опускания кессона может достигать 4 м/сут

(1 м/сут — при ручном способе разработки грунта). Есть опыт “слепого погружения” кессонов, при котором рабочие в кессонной камере отсутствуют.

      Кессоны, как и опускные колодцы, погружают либо с поверхности грунта или островка, либо со стационарных или плавучих подмостей. Применялись также наплавные кессоны, изготовляемые в доках или на берегу, которые по стапелям спускают в воду и доставляют к месту погружения буксиром. В этом случае применяют облегченные ребристые или пустотелые кессоны (рис. 7.8), которые после установки наполняют бетоном. По периметру их наращивают водонепроницаемой деревянной перемычкой высотой, достаточной для посадки кессона на дно реки.

      После погружения кессона до проектной отметки и освидетельствования основания камеру кессона заполняют бетонной кладкой 11 (см. рис. 7.7, б). Заполнение ведут от консолей к шахтному отверстию с тщательной подбивкой под потолок кессона. После заполнения камеры в нее из шахтного патрубка нагнетают цементно-песчаный раствор под давлением сжатого воздуха, чем достигается плотное сопряжение кладки с потолком кессона.

      Шахтный колодец после демонтажа шлюзового аппарата и шахтных труб также заполняют бетонной кладкой 12.

      Кессоны можно применять в любых геологических условиях, преодолевая все возможные препятствия погружению. В них можно вести освидетельствование грунтов основания, а при необходимости и закреплять их. Однако кес

сонный метод фундирования имеет существенные недостатки: вредность повышенного давления воздуха для здоровья работающих в кессоне, сложность и трудоемкость работ, их высокая стоимость. По этим причинам в последние годы в отечественном мостостроении кессонные фундаменты используют редко: их вытеснили более прогрессивные конструкции свайных фундаментов из оболочек и столбов. К кессонам прибегают в сложных геологических условиях, исключающих возможность применения других фундаментных конструкций.

7.3. Расчет массивных фундаментов глубокого заложения на эксплуатационные нагрузки

      Целью такого расчета является определение размеров подошвы фундамента и глубины ее заложения, исключающих наступление предельных состояний сооружения в процессе его эксплуатации.

Расчет массивных фундаментов глубокого заложения выполняют, как и свайных, с учетом их защемления в грунте, т. е. с учетом того, что нагрузки передаются фундаментом основанию не только подошвой, но и его боковыми гранями.

      При действии на фундамент центрально приложенной вертикальной нагрузки Fv среднее давление p0 по его подошве площадью A, которое не должно превышать прочности грунта, определяют по формуле

                                                                    (7.12)
где Gф — вес фундамента; Tu — сила трения грунта по боковым граням фундамента, которую учитывают при опирании фундамента на сжимаемые грунты и определяют по формуле

                                                                                  (7.13)
где fi — удельное сопротивление трению грунта по боковой поверхности в середине i-го слоя, которое принимают как для забивных свай; ui — периметр фундамента по наружному контуру его поперечного сечения в слое грунта толщиной li.

      Расчетное сопротивление грунта R под подошвой фундамента в условии (7.12) определяют по выражению (3.6) и (3.38), а коэффициент надежности gn = 1,4.

      При действии на фундамент поперечных сил и моментов учитывают сопротивление окружающего грунта горизонтальным перемещениям фундамента. При этом исходят из тех же предпосылок, которые были приняты в расчетах свай на поперечные нагрузки. Грунты основания считают упругим материалом (модель Фусса - Винклера), свойства которого характеризуются линейно нарастающим по глубине z коэффициентом постели C =Kz. Коэффициент пропорциональности K принимают потаблицам [17]. Его осредненное значение по глубине заложения d вычисляют по формуле (7.16).

      Коэффициент постели нескального грунта под подошвой фундамента при d > 10 м назначают равным Cп = Kd, а при d < 10 м Cп = 10K, где K — коэффициент пропорциональности грунта, расположенного под подошвой. Коэффициент постели скального грунта под подошвой принимают в зависимости от его сопротивления осевому сжатию: при Rc = 1 МПа Сп =3•105 кН/м3, при Rc = 25 МПа Сп = 1,5•107 кН/м3. Для промежуточных значений Rc значения Cп определяют интерполяцией.