Правила по охране труда при производстве работ под сжатым воздухом (кессонные работы). Кессоны. Условия применения, конструктивная схема, последовательность производства работ Минимальный общий объем воздухосборников
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).
КЕССОННЫЕ РАБОТЫ (проф. вредности и проф. заболевания). Гигиена труда в кессоне. Кессоны представляют устройство, состоящее из рабочей камеры, идущей от нее вверх шахтной трубы, оканчивающейся наверху аппаратной камерой, и шлюза, соединенного с аппаратной камерой. Рабочая камера представляет собой ту часть кессона, в к-рой производятся собственно кессонные работы, т. е. выкапывание и выемка грунта. Обычно она делается из железобетона, но может быть железной и даже деревянной. Шахтная труба предназначена для спуска в камеру людей и материалов и для поднятия из нее выкопанного грунта. Она состоит из отдельных звеньев, наращиваемых одно на другое по мере опускания кессона, и имеет строго вертикальную лестницу для людей. Аппаратная камера заключает в себе несложные механизмы, служащие для подъема из рабочей камеры грунта и спуска в нее материалов и обслуживаемые обычно двумя рабочими внутри ее. Шлюз имеет специальное назначение как медицинского, так и производственного характера, представляя камеру (или камеры), в к-рой может быть создано любое давление воздуха, промежуточное между наружным давлением и давлением в кессоне, без изменения давления в самом кессоне. Создание таких промежуточных давлений необходимо в целях предохране- тшя людей от опасности повреждений и заболеваний, связанных с изменением давления, а также в целях сохранения необходимого давления в рабочей камере в моменты выхода людей наружу или выдачи грунта и подачи материалов. В рабочей камере обычно работает от 6 до 14 человек. Когда кессон дошел до грунта необходимой устойчивости, дальнейшие работы по выемке земли заканчиваются, рабочая камера заполняется бетоном, как и первое звено шахтной трубы; вся же остальная часть кессона снимается, и образовавшееся т. о. незаполненное пространство в каменной кладке заполняется также бетоном, после чего устой готов. Назначение К. р. заключается в том, что при недостаточной для данного сооружения прочности грунта (когда под ним находится водоносный слой) или при необходимости производства работ на дне рек и т. п. под возводимое сооружение (мост, здание и т. п.) подводятся устои и опоры, доводимые до прочного грунта, вследствие чего приходится проходить через воду. Для этой цели в соответствующем слое вода оттесняется воздухом, нагнетаемым под давлением в специальное устройство, называемое кессоном. Величина давления воздуха соответствует глубине нахождения кессона; при этом исходят из расчета, что на каждые 10 м глубины опускания кессона давление подаваемого в него воздуха должно повышаться на 1 атмосферу. Воздух в кессон нагнетается компрессорами из компрессорной станции по воздухопроводам. Т. к. при сжатии воздух сильно нагревается, то, если не принимаются специальные меры для охлаждения, он попадает в кессон значительно нагретым, вследствие чего в таких случаях t° в кессоне оказывается чрезмерно высокой. Это происходит также и в том случае, когда воздухопроводная сеть не изолирована и подвергается нагреванию солнцем. В зимнее время неизолирование воздухопроводной сети ведет к обратным результатам: воздух в кессон может приходить охлажденным, и t° в кессоне может оказаться чрезмерно низкой. Т. к. воздух для компрессоров может забираться в неудачном (в смысле его запыленности) месте и так как при прохождении его через компрессоры, смазываемые маслами, он может загрязняться последними, то иногда воздух в кессоне может оказаться и сильно загрязненным. Влажность в кессоне всегда по неизбежности очень высока, превышает 90% и нередко доходит до полного насыщения. Особенно высока она в шлюзах в период вышлюзовывания, т. к. в связи с понижением давления, все время происходящим в шлюзе, наступает образование тумана в нем и конденсация паров в воду. То же явление имеет место и в рабочей камере в периоды посадки кессона, осуществляемой понижением давления в нем. Вентиляция в кессоне зависит от количества подаваемого в него воздуха, а также от качества грунта; при грунтах, легко проницаемых для воздуха (песчаные), вентиляция кессона и в частности рабочей камеры осуществляется удовлетворительно; в случае же грунта, плохо проницаемого для воздуха (глини- стый, илистый), вентилирование кессона может значительно страдать, если оно не обеспечивается специальными мерами. Для обеспечения необходимой чистоты воздуха (освобождение его от примесей масел, конденсата и пыли) в воздухопроводную сеть включаются резервуары, к-рые в случае надобности могут" быть снабжены и фильтрами. Действующее в СССР законодательство требует в наст, время подачи такого количества воздуха, к-рое обеспечивало бы не менее трехкратного обмена его в 1 час в рабочей и аппаратной камерах. При существующих условиях эта норма обеспечивает около 50 м 3 воздуха на человека. Недостаточность вентилирования кессона имеет тем большее значение, что вследствие весьма высокой влажности в кессоне легче создаются неблагоприятные для терморегуляции организма условия и скорее наступают т. о. расстройства в последней, что оказывает прямое влияние на возникновение кессонных заболеваний. Кроме того в деле профилактики кессонных заболеваний имеет большое значение температурный режим в кессоне. Наиболее подходящей является температура в пределах 17-22°, узаконенная постановлением НКТ СССР от 5/II 1930 г., причем при высших пределах было бы весьма полезно дать соответствующую скорость движению воздуха в рабочей камере (до 0,6"м в 1 сек.) для обеспечения необходимой теплоотдачи организма. Кессонные б-ни, их патогенез, симптоматология, лечение и п р о -филактика. Переход организма из нормального давления в повышенное влечет за собой изменение в его тканях и органах, постепенно приобретающих давление окружающей среды. Если этот переход совершается постепенно и в течение времени, достаточного для приспособления организма к изменившимся условиям давления, и если в организме отсутствуют пат. изменения, препятствующие этому приспособлению, то организм благополучно переносит переход в высокое давление и пребывание в нем. Если же одно из этих условий нарушено, то неизбежны соответствующие повреждения в организме. Практически при К. р. это сводится к тому, что в периоде прямого шлюзования («компрессии»),когда в шлюзе слишком быстро поднимается давление или когда находящееся в шлюзе лицо страдает каким-либо пат. процессом в слуховом аппарате или носоглоточном пространстве, легко могут наступить явления перфорации барабанной перепонки вследствие неуравнявшегося давления в cavum tympani с внешним давлением. Поэтому законодательство всех стран предписывает повышение давления в шлюзе в соответствии со специальной таблицей времени. В частности законодательство СССР требует постепенного повышения давления от нормального до одной добавочной атмосферы в течение 5 мин.; от одной добавочной атмосферы до двух атмосфер- 3 мин., а всего от нормального давления- 8 мин.; от двух до трех атмосфер-2 мин. (от нормы 10 мин.); от трех до четырех атмосфер-2 мин. (от нормы 12 мин.). С другой стороны требуется, чтобы люди, спуска- «41 «42 ющиеся в кессон, не страдали никакими пат. изменениями или процессами в слуховом аппарате или носоглоточном пространстве. Все же и при соблюдении всех предосторожностей у находящегося в шлюзе, особенно «ще мало тренированного человека, может появиться неприятное ощущение и даже острая боль в ушах вследствие ненаступив-шего еще уравнения давлений на барабанную перепонку изнутри и извне. В этом случае пропускание воздуха через Евстахиеву трубу (методом Вальсальвы или глотанием) открывает ее, благодаря чему давление в барабанной полости быстро выравнивается и неприятные ощущения и боль быстро исчезают. Т. о. могущие наступить в компрессионном периоде поражения барабанной перепонки носят чисте механический характер и не относятся собственно к кессонным заболеваниям.-Когда давление в шлюзе достигает уровня рабочего давления в кессоне, открывается дверь в среднюю, аппаратную камеру (до того момента это невозможно,т.к. все двери в кессоне открываются в сторону большего давления), и прошедшие шлюзование люди через эту камеру переходят в шахтную трубу, по лестнице к-рой спускаются в рабочую камеру, где и остаются все время своей смены. Это время находится в зависимости от величины давления в кессоне, и по новым правилам 1930 г. при давлениях до 1,75 добавочной атмосферы оно не должно превышать 7 час. в сутки, от 1,75 до 2,5 добавочной атм.- 6 часов, от 2,5 до 3 атм. - 5 часов, от 3 до 3,5 атм.-4 час. и свыше 3,5 атм.-2 час, причем во всех этих случаях устанавливаются обязательные две смены для человека в сутки (за исключением давлений свыше 3,5 атмосфер, для которых устанавливается одна смена), т. ч. указанное время он проводит в кессоне в два приема. При этом в указанное время включается также время шлюзования, вышлюзовывания, спуска в рабочую камеру и подъема из нее. Во время пребывания в сжатом воздухе обычно человек не испытывает никаких заметных расстройств. По окончании работы в кессоне люди переходят снова в шлюз для обратного шлюзования («декомпрессии»); дверь из шлюза в аппаратную камеру закрывается, и в шлюзе начинается медленное понижение давления, пока оно не будет редуцировано до нормального. Обычно редукцию давления проводит дежурный мед. персонал. Понижение давления производится в соответствии со специальными правилами и по законодательству СССР оно должно отвечать след. нормам: при переводе человека из давления в 1 доб. атм. в нормальное давление редукция давления должна продолжаться 5 мин., от Р/з доб. атм. до норм.- 10 мин., от 1"/» доб. атм. до норм.--20 мин., от 2 доб. атм. до норм.-30 мин., от 3 доб. атм. до норм.-45 мин., от 4 доб. атм.до норм.-1 час. Наиболее серьезные и опасные для жизни расстройства в организме наступают в последе омпрессионном периоде. Если декомпрессия ведется быстро, с нарушением установленных норм, то и в этом периоде возможны случаи перфорации барабанной перепонки с кровотечениями из ушей, но уже вследствие превышения внутреннего давления над внешним. Однако такие случаи редки, т. к. нарушения норм редукции давления должны быть для этого слишком грубыми. Кессонные заболевания зависят от того, что ткани и органы, насытившиеся воздухом (гл. обр. азотом) во время пребывания организма под давлением, не успевают освободиться от него во время декомпрессии и организм переходит в нормальное давление с избыточным газом в тканях. Насыщение организма воздухом (сатурация) происходит через кровь, передающую его от легочной ткани путем диффузии всем тканям и органам. При переходе в нормальное давление происходит обратный процесс- десатурация тканей и жидкостей организма от избыточного газа. Скорость ее находится в зависимости от степени насыщения организма воздухом (а это последнее зависит от величины давления, продолжительности его действия и сатурационных способностей отдельных тканей), сущность же заключается в стремлении избыточного газа (азота) перейти из насыщенных им тканей в кровь и через нее попасть в выдыхаемый воздух и с ним покинуть организм. Если степень насыщения организма азотом значительна, то естественно попадание в кровеносные сосуды значительных количеств азота, эмболы которого, закупоривая различные сосуды, могут обусловить соответствующие расстройства в организме. Т. о. кессонные заболевания являются последствием газовых эмболии различных локализаций.-В зависимости от последних все кессонные заболевания могут быть разделены схематически на 3 группы. К 1-й группе относятся местные поражения кожи в форме кожной эмфиземы, объясняемой частью газовой эмболией кожных сосудов, частью выделением газа непосредственно в клетчатке; явления эмфиземы объясняют кожный зуд, хотя нек-рые считают причиной зуда раздражение задних корешков спинного мозга пузырьками газа, находящимися в спинномозговой жидкости. Поражение кожи характеризуется крапчатостыо или мрамор-ностью ее, зависящей от эмболии поверхностных кожных вен. К этой же группе относятся наиболее частые у кессонщиков поражения суставов, костей и мышц (кессонные ревматизмы, «заломай» русских кессонщиков). Наиболее часты случаи кессонного суставного ревматизма, особенно-заболевания коленного сустава. Эти случаи нередки и при сравнительно невысоких давлениях (до 2 атм.). Механизм происхождения этих поражений не вполне ясен. Можно полагать, что он сводится к давлению на нервные окончания скоплений газа под фасциями, под надкостницей, в желтом мозгу трубчатых костей, а также в полостях суставов. Симптомы этих заболеваний: повышение сухожильных рефлексов, чувствительность нервных стволов, опухание пораженной конечности, шум трения, выпот и хруст в суставе. Ко 2-й группе относятся поражения центральной нервной системы от эмболии ее сосудов и от скопления пузырь- ков газа в ней. Эти поражения могут касаться как спинного мозга, так и головного. Церебро-спинальные поражения проявляются в форме параплегии (чаще спастической), моноплегии, паралича мочевого пузыря и прямой кишки, расстройства чувствительности и координации и т. д. Явления эти могут быть преходящими, если произойдет рассасывание газовых скоплений и эмболов. Если же наступают разрушения нервной ткани (гл. обр. в задних столбах и задних отделах боковых столбов грудной части спинного мозга) или кровоизлияния в нее (гематомиелия), то явления эти остаются стойкими и нередко, спустя несколько недель, заканчиваются летально. Церебральные симптомы сводятся к головокружению, головным болям, расстройствам речи, помрачению сознания, ступорозному состоянию. В результате газовой эмболии мозговых сосудов могут наступить коляпс и смерть. Гемипле-гия и судороги, являющиеся следствием очаговых размягчений мозга, нередко присоединяются к вышеуказанным мозговым явлениям. Скопления газа в лабиринте могут обусловить наступление глухоты и Меньеровского симптомокомплекса.-Наконец к 3-й группе относятся явления, зависящие либо от проскакивания крупных эмболов в правое сердце или от эмболии коронарных сосудов с остановкой сердечной деятельности и смертью per syncopen либо от закупорки легочных сосудов с наступлением смерти per asphyxiam. Последний случай характеризуется резкой одышкой с интенсивными припадками астмы на почве развивающегося отека легких. В то время как 1-я группа кессонных б-ней наступает и при давлениях сравнительно невысоких и характеризуется локализованными и преходящими поражениями, 3-я группа представляет собой поражения генерализированного характера всегда с быстрым и бурным летальным исходом и наступает после перехода из наиболее высоких давлений (4-3 атм.); 2-я группа занимает промежуточное положение, развивается после пребывания под давлением значительных степеней (2,5-3,5 добавочной атм.) и может либо ограничиваться локализованными преходящими или стойкими поражениями либо характеризоваться общими поражениями с летальным исходом. Все заболевания от сжатого воздуха объединяются под общими синонимами: аэро-патия, аэремия, пневматемия и т. п. При экспериментах на животных и при вскрытиях на людях, быстро погибших в деком-прессионном периоде, правое сердце находили растянутым большим количеством газа, а венозную систему-заполненной газовыми пузырьками. Вследствие этого кровь при вскрытии пенится. В коронарных сосудах находили множественные газовые эмбо-лы. В спинном мозгу в случаях параличей при аутопсии были находимы геморагии и очаговые размягчения с локализацией преимущественно в нижней грудной и верхней поясничной частях, что объясняется более слабой васкуляризацией их. Со стороны легких при вскрытиях были обнаруживаемы отек и интерстициальная эмфизема. Печень, селезенка и почки также оказываются на вскрытиях пораженными, хотя прижизненно» они и не давали никаких симптомов. Отмечены были случаи нахождения огромных газовых скоплений под слизистой jejuni.-■ Скорость сатурации тканей газом, resp. азотом, зависит от их свойств. Так, насыщение крови происходит в течение 55 сек., жировая же ткань насыщается медленно и вместе с тем она поглощает азота в 5 раз больше, чем кровь и др. ткани. Т. о. эта ткань, составляющая до 20% веса тела и слабо васку-ляризованная, будет и медленно освобождаться от газа в декомпрессионном стадии, представляя собой в этот период резервуар-для поглощенного под давлением азота. Поэтому нервная ткань, подкожная клетчатка, костный мозг, суставы (особенно коленные) поражаются чаще всего. Для борьбы с кессонными, resp. декомпрессионными б-н я м и важен прежде-всего соответствующий проф. подбор рабочих. Это должны быть люди с хорошей сердечно-сосудистой системой, способной справиться с транспортированием порций газа от тканей к легким, с незначительным развитием жировой ткани, с устойчивой нервной системой и т. д. Условия труда (температурные и т. д.) не должны создавать препятствий к нормальному функционированию-организма, особо важному в декомпрессион-ном периоде; все, что может понизить резистентность организма в этот период (охла-^ ждение, простуда и т. п.), может явиться прямой причиной кессонного заболевания и должно быть тщательно устраняемо. Крайне важно соблюдение норм пребывания под давлением, а особенно норм вышлюзовыва-ния. Последнее играет кардинальную роль в профилактике кессонных заболеваний. Помимо точного соблюдения правил вышлюзо-вывания и соответствующих условий в шлюзе (надлежащая t°, чистый воздух, достаточная вентиляция) важно после выхода человека из кессона возбудить его сердечную-деятельность, для чего целесообразно давать рабочим тотчас же горячий чай или кофе, предоставлять им тут же (в специальном помещении) короткий отдых для приведения терморегулирующего аппарата в устойчивое состояние, переодевания и обсыхания во избежание простуды.-Кессонные заболевания могут возникнуть и не тотчас по выходе из кессона, но и через несколько (до 24) часов. Поэтому необходимо соблюдение соответствующих мер предосторожности и нек-рое время по выходе из кессона. Специальное и особое врачебное наблюдение при К. р. неизбежно и необходимо.-У слови я труда при К. р. регулируются в СССР правилами НКТ СССР за № 38 от 5/П 1930 г., которые нормируют вопросы устройства, оборудования и содер-ятания кессонов, вспомогательных помещений и устройств при них, предписывают все необходимые меры безопасности и гигиены при работах в кессоне, мероприятия по предупреждению кессонных заболеваний, устанавливают правила организации врачебной службы, излагают противопоказания к допущению к К. р. и предписывают обязательные способы лечения кессонных болезней. По постановлению НКТ СССР за № 156 от 30 апреля 1929 года (раздел XI, п. 5) для кессонщиков устанавливается по особой вредности работ дополнительный двухнедельный отпуск. Наиболее действительный способ лечения кессонного заболевания-рекомпрес-сия, возвращение в давление, при к-ром человек работал. Для этого кессонные работы должны быть всегда обеспечены лечебным шлюзом с соответствующим оборудованием, куда могут быть вносимы заболевшие. Даже в случае параличей, если поражения нестойкие, человек легко и быстро полностью восстанавливает свое здоровье в леч. шлюзе. Леч. шлюз должен быть оборудован койками, электрическим освещением, обогревательными приборами, снабжен специальным окном для наблюдения извне за состоянием б-ного и иметь камеру для передачи б-ному медикаментов л пр. без изменения давления в шлюзе. Метод рекомпрессии основан на том, что под давлением газовые эмболы уменьшаются в размерах и рассасываются, переходя вновь в растворенном состоянии в ткани. После рекомпрессии, когда человек почувствует себя вполне здоровым, начинают медленно и осторожно редуцировать давление. Помещение в леч. шлюз заболевшего должно произойти возможно быстрее и во всяком случае не позже чем через 12 час. после наступления симптомов заболевания. Из паллиативных мер нужно указать на болеутоляющие медикаменты, высокую темп. (расширение сосудов и ускорение циркуляции крови), успокаивающие мази, массаж, ванны. Эти меры могут быть применены лишь в легких случаях (происшедших от небольших давлений до 2 атмосфер). Лит.: Бобров Н. и Б р е н е р В., Количественное и морфологическое исследование крови у кессонных рабочих, Гигиенатруда, 1927, Л"»7; Гуща А., К вопросу о влиянии повышенного атмосферного давления на состав крови, Арх. бис логических наук,т. XIX, вып. 1, 1915 (лит.); Л п б о в Б., О влиянии подподных работ на человека. Врач, 1901, Л г » 20-21 (лит.); Р и в о ш О., Кессонные работы с точки зрения охраны труда, Гиг. труда, 1924, Л"° 6; Соловцова А., К вопросу о влиянии на кровь кессонных работ, Русский врач, 1914, .№ 13-14, 17, 22-23; Heller R.., Die Caissonkrankheit, Dissertation, Zurich, 1912. См. также иностранную литературу к статье Декомпрессихтные заболевания. М. Якобсон.Ограждающая конструкция для образования под водой или в водонасыщенном грунте рабочей камеры, свободной от воды, обычно вытесняемой сжатым воздухом. Кессоны сооружаются на поверхности и погружаются в грунт под действием собственного веса и веса надкессонного строения по мере разработки грунта. Кессон может опускаться с суши, с искусственно отсыпанных или намытых островков или с поверхности воды (наплавные кессоны).
Основная рабочая операция при опускании кессона - разработка и выдача на поверхность грунта. Скальные грунты и твердые глины разрабатываются взрывным способом или пневматич. инструментами. При проходке песчаных и поддающихся размыву глинистых грунтов работы ведутся гидромеханизационными установками: грунты размываются гидромониторами и удаляются из кессонов гидроэлеваторами. Гидромеханизация кессонных работ резко сокращает количество работающих в кессоне, уменьшает вредность произ-ва и расход сжатого воздуха, ускоряет и удешевляет стр-во.
В процессе выполнения кессонных работ компрессорная станция непрерывно подает в кессон сжатый воздух, поддерживая в нем необходимое воздушное давление. При ручной разработке грунтов, когда требуется полное их осушение, давление воздуха в камере поддерживается на 0,1-0,3 ат выше тидростатич. давления на отметке забоя. При применении гидромеханизации для улучшения условий размыва грунтов работы ведутся с пониженным воздушным давлением.
В зависимости от величины воздушного давления в камере, согласно правилам безопасности, должны проводиться мероприятия, предупреждающие возможность заболевания рабочих кессонной болезнью, регламентируются продолжительность рабочего дня, время вышлюзовывания и т. д. Допустимый предел воздушного давления установлен 3,9 ат. Этим определена максимальная глубина опускания - ок. 40 м.
В современном строительстве применяются железобетонные кессоны. Боковые стенки их (консоли) внизу заканчиваются ножом, врезающимся в грунт в процессе опускания. В верхнем перекрытии (потолке) кессона имеются шахтные отверстия, над которыми монтируются шахтные трубы и шлюзовой аппарат. Последний обеспечивает возможность транспорта людей и материалов из зоны сжатого воздуха в зону атмосферного давления и обратно. В потолке кессона предусматриваются также отверстия для воздуховодов, водоводов, электропроводов и др. После достижения ножом проектной отметки рабочие камеры заполняются полностью или частично бетоном, песком; иногда их оставляют незаполненными.
Кессоны раньше широко использовались для устройства фундаментов мостовых опор. В современном мостостроении кессоны заменены новыми видами глубоких опор и свайными фундаментами. Вместе с тем в последние два десятилетия кессоны наряду с опускными колодцами все шире используются в пром. стр-ве для погружения в грунт «опускных сооружений» - относительно небольших в плане, но сильно заглубленных подземных сооружений, основные части к-рых предварительно возводятся на поверхности. Этот способ применяется при стр-ве насосных станций, водозаборов, при устройстве глубоких приямков в пром. предприятиях и т. д. Кессонный способ может быть использован в любых грунтовых и гидрогеологич. условиях и более надежен для погружения фундамента или опускного сооружения до проектной отметки, чем способ опускных колодцев. Вместе с тем, кессонный способ имеет существенные недостатки, обусловленные ведением работ под сжатым воздухом: вредность произ-ва, сравнительно высокая стоимость, ограниченная глубина погружения.
Для подводных работ, не связанных с необходимостью заглубления в грунт (ремонтные и восстановительные работы в гидротехнич. стр-ве, подготовка скального основания, выходящего на поверхность дна акватории, и т. п.), иногда применяются съемные кессоны, представляющие собой конструкцию в виде бездонного ящика (воздушного колокола), погружаемого в воду наплаву или с подмостей.
Лит.: Озеров Н.В., Кессонные фундаменты, М., 1940; Зингоренко Г. И. и Силин Н. А., Гидромеханизация кессонных работ, М., 1949; Хализев Е. П., Выбор оптимального режима работы гидромеханизационных установок в кессонах, М., 1957; Правила безопасности при производстве работ под сжатым воздухом (Кессонные работы), 2 изд., М., 1960.
Кессонные работы применяются при сооружении опор мостов, фундаментов гидротехнических сооружений, при проходке стволов шахт, туннелей, в портовом и доковом строительстве. Они выполняются под водой или под землей в сильно насыщенных водой грунтах.
Сущность кессонного способа ведения работ заключается в вытеснении воды из замкнутого пространства путем нагнетания в это пространство сжатого воздуха. Избыточное давление воздуха должно уравновешивать гидростатическое давление, которое возрастает по мере углубления в грунт. На каждые 10 м погружения давление возрастает на 1000 гПа. Так, например, на глубине 40 м, (предельной глубине, допустимой правилами безопасности для кессонных работ) давление воздуха составляет 5000 гПа. При этом, исходя из процентного содержания кислорода в воздухе (21%), его парциальное давление на этой глубине будет не 210 гПа, как на поверхности, а 1050 гПа. Объем же легких соответственно в 5 раз уменьшится и силы дыхательной мускулатуры оказывается недостаточно, чтобы произвести вдох. В связи с этим работа на глубине требует поддержания повышенного давления с помощью специального снаряжения или оборудования, в частности кессонов.
На рис. 6 представлен разрез кессона. В нем различают рабочую камеру, выполненную из массивного железа или железобетона; шахту для подъема и спуска людей, материалов или оборудования; шлюзовую (центральную) камеру. С двух сторон к шлюзовой камере примыкают прикамерки шлюза, сообщающиеся с наружной атмосферной и центральной камерой тяжелыми пневматически закрывающимися дверьми.
Рис. 6. Схематическое изображение кессона в разрезе.
1 - рабочая камера; 2 - кессонная камера; 3 - надкессонная кладка; 4 - шахта; 5 - шлюзовой аппарат; 6 - пассажирский прикамерок шлюзового аппарата; 7 - ответвление воздуховода; 8 - лебедка; 9 - надкессонный кран; 10 - бадья для выдачи грунта из кессонной камеры; 11 - подающий воздуховод; 12 - место отвала грунта.
Заданное избыточное давление поддерживается с помощью компрессора, управляемого специально обученным лицом (сигнальщиком). Рабочие входят в кессон и выходят из него через людской прикамерок (шлюз). При входе в шлюз давление медленно повышается и при выравнивании его с давлением внутри центральной камеры возможен вход в кессон. При выходе давление в людском шлюзе также медленно снижается до выравнивания с наружным.
В зависимости от назначения кессоны могут быть вертикальные и горизонтальные. Последние находят применение в туннелестроении. Существенное отличие с гигиенической точки зрения заключается в том, что в опускном вертикальном кессоне давление воздуха по мере углубления непрерывно увеличивается, в горизонтальных кессонах оно, как правило, стабильное.
Условия труда в кессонах. Определяющим фактором на кессонных работах является повышенное атмосферное давление, в действии которого на работающих различают 3 периода: период увеличивающегося давления от нормального к повышенному (компрессии), затем период максимально повышенного давления, которое поддерживается определенное время на стабильном уровне и, наконец, стадия постепенно снижающегося от максимального до нормального давления (декомпрессия). Кроме повышенного атмосферного давления, условия труда в кессонах характеризуются своеобразием метеорологических условий и загрязнением воздушной среды. Воздух и в кессонах всегда обладает высокой относительной влажностью, что связано с работой в водообильных грунтах, а также насыщением его водяными парами в результате сжатия.
Температура, воздуха в кессоне зависит от времени года, глубины работ и возможности подогрева сжатого воздуха, она может быть пониженной или повышенной, что в сочетаний с высокой влажностью как в том, так и в другом случае неблагоприятно сказывается на состоянии теплообмена кессонных рабочих. Сжатый влажный воздух, как среда более плотная, обладает повышенной теплоёмкостью и теплопроводностью, что при низких температурах приводит к быстрому переохлаждению организма; при повышенных температурах имеет место затруднение теплоотдачи путем испарения, что в сочетании с тяжелой физической работой может приводить к перегревам организма.
Воздушная среда в кессонах может быть загрязнена аэрозолями смазочных масел, используемых в компрессорах; при прохождении илистых слоёв породы в воздух возможно попадание метана и углекислоты; при выполнении технологических операций, таких, как сварка, взрывные работы, в воздух рабочей зоны могут поступать оксиды азота, оксид углерода и другие вредные газы и пыль.
Используемые для выемки грунта ручные механизированные инструменты являются источниками интенсивного шума и локальной вибрации. Щитовая проходка также сопровождается шумом.
Архитектура, проектирование и строительство
При залегании прочных грунтов на значительной глубине когда устройство фундаментов в открытых котлованах становится трудновыполнимым и экономически невыгодным а применение свай не обеспечивает необходимой несущей способности прибегают к устройству фундаментов глубокого заложения. Необходимость устройства фундаментов глубокого заложения может быть вызвана и особенностями самого сооружения например когда оно должно быть опущено на большую глубину заглубленные и подземные сооружения. Одним из видов фундаментов глубокого заложения наряду с...
Задание 25. Кессоны. Условия применения, конструктивная схема, последовательность производства работ.
При залегании прочных грунтов на значительной глубине, когда устройство фундаментов в открытых котлованах становится трудновыполнимым и экономически невыгодным, а применение свай не обеспечивает необходимой несущей способности, прибегают к устройству фундаментов глубокого заложения. Необходимость устройства фундаментов глубокого заложения может быть вызвана и особенностями самого сооружения, например, когда оно должно быть опущено на большую глубину (заглубленные и подземные сооружения). К таким сооружениям относятся подземные гаражи и склады, ёмкости очистных, водопроводных и канализационных сооружений, здания насосных станций и многие другие.
Одним из видов фундаментов глубокого заложения наряду с опускными колодцами, тонкостенными оболочками, буровыми опорами и фундаментами, возводимыми методом "стена в грунте", являются кессоны.
Кессонный метод устройства фундаментов глубокого заложения был предложен для строительства в сильно обводнённых грунтах, содержащих прослойки скальных пород или твёрдые включения (валуны, погребённую древесину и т.д.). В этих условиях устройство фундамента глубокого заложения по схеме "насухо" требует больших затрат на водоотлив, а разработка грунта под водой невозможна из-за наличия в грунте твёрдых включений.
Кессон схематически представляет собой опрокинутый вверх днищем ящик, образующий рабочую камеру, в которую под давлением нагнетается сжатый воздух, уравновешивающий давление грунтовой воды на данной глубине, что не позволяет ей проникать в рабочую камеру, благодаря чему разработка грунта ведётся насухо без водоотлива.
Кессон состоит из двух основных частей: кессонной камеры и надкессонного строения (рис.1).
Кессонная камера выполняется из железобетона и состоит из потолка и стен, называемых консолями. Консоли камеры с внутренней стороны имеют наклон и заканчиваются ножом. Толщина консолей в месте примыкания к потолку составляет 1,5...2 м. При бетонировании кессонной камеры в её потолке оставляют отверстие для установки шахтной трубы, труб сжатого воздуха и воды, а также подводки электроэнергии.
Надкессонное строение в зависимости от назначения кессона выполняется либо как колодец с железобетонными стенками (под заглубленное помещение), либо в виде сплошного массива из монолитного бетона или железобетона (для фундаментов глубокого заложения).
Главными элементами оборудования для опускания кессонов являются шлюзовые аппараты, шахтные трубы и компрессорная станция.
Шлюзовой аппарат, соединённый с кессонной камерой шахтными трубами, предназначен для шлюзования людей и грузов при их спуске в кессонную камеру и при подъёме из неё.
Последовательность производства работ при строительстве кессонов следующая.
Сначала на спланированной поверхности грунта возводится кессонная камера, на которой монтируются шлюзовой аппарат и шахтные трубы. Одновременно вблизи кессона сооружается компрессорная станция и монтируется оборудование для подачи в кессон сжатого воздуха.
После того как бетон кессонной камеры приобретёт проектную прочность, её снимают с подкладок и начинают погружение. Сжатый воздух начинают подавать в кессонную камеру, как только её нижняя часть достигнет уровня подземных вод. Давление воздуха, обеспечивающее отжим воды из камеры кессона, определяется из условия:
p в ≥Н w γ w
где p в - избыточное (сверх атмосферного) давление воздуха;
Н w -гидростатический напор на уровне банкетки ножа;
γ w - удельный вес воды.
По мере погружения кессона в грунт наращивают шахтные трубы, если это необходимо, и возводят надкессонную часть сооружения.
После опускания кессона на проектную отметку всё специальное оборудование демонтируется, а рабочая камера заполняется бетоном.
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать |
|||
| 58265. | Особенности учета в автотранспортных организациях | 60.5 KB | |
| Учет автомобильных шин и запасных частей Автомобильные шины поступающие вместе с новым автомобилем либо прицепом на колесах и один запасной комплект входят в стоимость автотранспортного средства и учитываются на счете 01 Основные средства. | |||
| 58266. | Эпоха Просвещения | 55.5 KB | |
| Шарль Луи Монтескье выдающийся французский мыслитель энциклопедического склада. Как философ социолог и писатель Монтескье оставил глубокий след в истории прогрессивной мысли. Велика роль Монтескье в деле идейной подготовки Великой французской буржуазной революции. | |||
| 58267. | Як людина отримує інформацію | 38 KB | |
| Мета: Ознайомити учнів з тим, за допомогою яких органів людина сприймає інформацію. Дати уявлення про колір фону в Paint. Розвивати увагу, пам’ять, логічне мислення. Виховувати любов до природи. | |||
| 58268. | Организация бухгалтерского дела и архива | 63.5 KB | |
| Для обобщения различных видов учетных работ в единое целое обеспечения равномерности их выполнения в течение отчетного периода составляется специальный график в котором для подразделений бухгалтерии и отдельных ее работников указывается время представления первичных документов... | |||
| 58269. | Производство продукции из вторичного древесного сырья на лесопромышленном складе | 82.5 KB | |
| Подготовка древесного сырья является важнейшей частью технологического процесса обеспечивающей возможность использования низкокачественной древесины для получения технологической щепы с допускаемой стандартом засоренностью корой и гнилью. | |||
| 58270. | Начало Французской революции. Свержение монархии. Якобинская диктатура | 147.5 KB | |
| И сразу начались затяжные споры по различным вопросам: о способах проверки полномочий депутатов о совместных и раздельных заседаниях о задачах Генеральных штатов о правах третьего сословия завтрашнем дне страны о будущем Франции. | |||
| 58271. | ЕКОНОМІКА ВЕЛИКОБРИТАНІЇ | 40 KB | |
| У самому справі Великобританії можуть вижити тільки виробництва і торгівлі. За винятком вугілля низькосортна залізна руда природний газ і нафта у Великобританії є кілька природних ресурсів. Вугілля була замінована у Великобританії більше 300 років. | |||
| 58272. | Контроль витрат і стимулювання економії ресурсів. Система обліку витрат | 199.5 KB | |
| Контроль витрат є важливою складовою системи управління витратами, без якої неможлива повноцінна реалізація інших її функцій. До основних завдань контролю витрат відносять: моніторинг - систематичне відстежування динаміки витрат і факторів, які на неї впливають... | |||
