VII.2.4. Разработка грунта в кессонах
VII.2.4.а. Ручная разработка
При опускании кессонов в грунты, не поддающиеся размыву (плотные обезвоженные глинистые грунты, различные скальные породы), разработка его производится при помощи пневмоинструмента и взрывным способом. В качестве пневмоинструмента применяют отбойные молотки, пневмобуры. Для транспортировки грунта в пределах кессонной камеры на потолке монтируются монорельсы с ручной талью, к которой подвешивается бадья с грунтом. Монорельсы устраиваются таким образом, чтобы грунт подавался к шахтным отверстиям практически из любой точки кессонной камеры.
Порядок разработки плотных глинистых грунтов предусматривает первоначально выемку его по контуру камеры на некотором расстоянии от банкетки ножа траншей шириной по низу около 1 м на глубину предполагаемой посадки кессона, но не более 40 см.
Расстояние от края траншеи до банкетки ножа выбирается исходя из плотности грунта. Далее рабочие-кессонщики разрабатывают грунт между траншеей и ножом камеры. Разработку грунта ведут равномерно по всему периметру кессона небольшими участками, оставляя перемычки нетронутого грунта, на которые опирается нож кессона. После окончания выборки делают «посадку» кессона. Для этого часть перемычек убирается, и кессон под собственным весом, перерезая оставшиеся перемычки, опускается на 30—40 см. Грунт из центральной части камеры удаляется постепенно слоями по 20—25 см; одновременно разрабатывают новые траншеи и цикл работ повторяется.
Если после удаления части перемычек кессон не опускается, что означает либо наступившее равновесие между силами тяжести кессона и силами трения и давления сжатого воздуха в камере, либо заклинивание кессона, то последний пригружают (например, заливая водой центральную шахту надкессонного строения) или применяют форсированные посадки. Для их осуществления открывают краны на сифонных трубах, сообщая кессонную камеру с атмосферой, и максимально снижают подачу воздуха в кессон. Разрешается кратковременное снижение давления воздуха в кессоне в пределах 50% первоначального.
В слабых грунтах и при значительном весе кессона могут происходить самопроизвольное опускание, перекосы кессона и связанное с этим перенапряжение его конструкции. Для того чтобы этого не случилось, в камеру кессона помещают шпальные клетки, на которые кессон опирается потолком. После того как опасность самопроизвольного опускания кессона миновала, шпальные клетки разбирают и выдают на поверхность. Иногда кессон опускается вместе с клетками до конца.
VII.2.4.б. Гидромеханическая разработка грунта
При погружении кессонов в песчаные, супесчаные и песчано-гравелистые грунты целесообразно применять гидромеханическую разработку грунта в камере. Этот способ обладает рядом преимуществ, главнейшими из которых являются: резкое сокращение времени опускания кессонов по сравнению с ручной разработкой грунта и возможность обходиться малым числом людей, находящихся в камере кессона.
Сущность гидромеханизированного способа разработки грунта состоит в том, что с помощью помещенных в кессонной камере нескольких гидромониторов размывается грунт, а разжиженная масса, т.е. смесь грунта с водой (пульпа), удаляется из камеры эжекторами или гидроэлеваторами. Схема разработки грунта в камере кессона гидромониторами представлена на рис. VII-27,
Первым этапом работ является образование зумпфов в центральной части кессонной камеры (в кессонах большой площади монтируется не менее двух гидромониторных установок и соответственно делают не меньше двух зумпфов). В зумпфе устанавливают всасывающее устройство гидроэлеватора. Обычно принимают глубину зумпфа 1,2—1,8 м при диаметре по верху 2—2,5 м. После образования зумпфа размыв ведут от зумпфа к ножу кессона. У ножа оставляют берму шириной 0,5—1 м. Перед посадкой кессона берму размывают одновременно с диаметрально противоположных точек слоями толщиной 20—25 см. От забоя пульпа стекает в зумпф самотеком.
В табл. VII-6 даны уклоны рельефа в зависимости от разрабатываемого грунта.
Таблица VII-6
Уклоны рельефа в зависимости от грунта
| Грунты | Объемная масса грунта, т/м3 |
Необходимое давление воды для размыва грунта, МПа | Расход воды для размыва и транспор- тирования к зумпфу 1 м3 грунта, м3 |
Минимальный уклон для транспортирования пульпы, % | Расход воды на размыв и выдачу пульпы при Г/В = 1:15 | Глубина зумпфа ниже банкетки, см | Высота забоя, см |
| Легкоразмываемые | |||||||
| Пески рыхлые пылеватые | 1—1,5 | 0,3—0,4 | 6 | 2—3 | 10 | 120 | 50—40 |
| Пески рыхлые мелкозернистые | 1,4—1,5 | 0,3—0,4 | 7 | 3—5 | 13 | 120—140 | 40—30 |
| Пески среднезернистые | 1,5—1,6 | 0,4—0,5 | 8 | 5—7 | 15 | 140—160 | 30—20 |
| Супесь легкая | 1,5—1,6 | 0,3—0,4 | 8 | 2—3 | 15 | 120 | 50—40 |
| Суглинок легкий рыхлый | 1,5—1,6 | 0,56—0,6 | 9 | 2—2,5 | 17 | 120 | 50—45 |
| Лесс рыхлый | 1,4—1,5 | 0,4—0,5 | 7 | 2—3 | 13 | 120 | 50—40 |
| Трудноразмываемые | |||||||
| Пески крупнозернистые | 1,6—1,8 | 0,4—0,6 | 10 | 7—9 | 19 | 150—180 | 50—20 |
| Супесь средней плотности | 1,6—1,8 | 0,4—0,5 | 10 | 2—3 | 19 | 120 | 50—40 |
| Супесь тяжелая | 1,8—1,9 | 0,6—0,8 | 11 | 3—5 | 21 | 120—140 | 40—30 |
| Лесс плотный | 1,6—1,7 | 0,6—0,7 | 10 | 2—3 | 19 | 120 | 50—40 |
| Суглинок средний | 1,6—1,7 | 0,7—0,8 | 11 | 2—2,5 | 21 | 120 | 50—45 |
| Суглинок тяжелый (плотный) | 1,6—2 | 0,8—0,9 | 13 | 2—2,5 | 23 | 120 | 50—45 |
| Глина легкая тощая (песчаная) | 1,7—2 | 0,9—1,2 | 14 | 1,5—2 | 26 | 120 | 60—50 |
| Глина тяжелая (жирная) | 1,6—2 | 1,2—1,8 | 16 | 1,5—2 | 30 | 120 | 60—50 |
Примечание. Буквой Г обозначен объем грунта, буквой В — объем воды |
|||||||
При гидромеханической разработке грунта во избежание аварий и перерывов в работе необходимо строго следить за тем, чтобы не засорялось всасывающее устройство гидроэлеватора; осуществлялась бесперебойная подача пульпы в зумпф; при изменении рабочего расхода воды и напора, создаваемого насосной станцией, своевременно заменялись насадки в гидроэлеваторе.
Применять гидромеханизированную разработку грунта при опускании кессонов вблизи существующих сооружений надо с особой осторожностью, так как вынос грунта из-под фундаментов этих сооружений может привести к их авариям. К работе с гидромониторами и гидроэлеваторами допускаются лица, сдавшие специальный технический минимум и имеющие удостоверение на право управления этими механизмами.
VII.2.5. Производство работ по наплавным кессонам
Способы производства работ по сооружению наплавных кессонов и доставке их к месту опускания различны. Например, можно наплавные кессоны (кессонные камеры) сооружать на временных стапелях и буксировать к месту погружения наплаву. В другом случае наплавной кессон делается на берегу, затопляемом паводком. В паводок кессон всплывает и буксируется к месту его опускания. Применяется еще и третий способ, когда наплавной кессон сооружается непосредственно на берегу водоема и затем его опускают до горизонта всплытия, после этого земляную перемычку, отделяющую кессон от водоема, убирают, кессон всплывает и буксируется к месту опускания.
Опускание наплавного кессона аналогично опусканию обычного кессона.