Struttura di contenimento per la formazione di una camera di lavoro sott'acqua o in terreno saturo d'acqua, esente da acqua, solitamente spostata mediante aria compressa. I cassoni sono costruiti in superficie e affondano nel terreno sotto l'azione del proprio peso e di quello della struttura del supercassone man mano che il terreno si sviluppa. Il cassone può essere calato da terra, da isole artificialmente riempite o bonificate, oppure dalla superficie dell'acqua (cassoni galleggianti).
L'operazione principale durante l'abbassamento del cassone è lo sviluppo e la consegna alla superficie del terreno. I terreni rocciosi e le argille dure vengono sviluppati utilizzando un metodo esplosivo o pneumatico. utensili. Quando si guidano terreni sabbiosi ed argillosi erosi, il lavoro viene eseguito da impianti di idromeccanizzazione: i terreni vengono erosi da monitor idraulici e rimossi dai cassoni mediante ascensori idraulici. L'idromeccanizzazione del lavoro del cassone riduce drasticamente il numero di lavoratori nel cassone, riduce la nocività della produzione e il consumo di aria compressa, accelera e riduce i costi di costruzione.
Nel processo di esecuzione del lavoro del cassone, la stazione di compressione fornisce continuamente aria compressa al cassone, mantenendo al suo interno la pressione dell'aria necessaria. Durante lo sviluppo manuale dei terreni, quando è richiesto il loro completo drenaggio, la pressione dell'aria nella camera viene mantenuta a 0,1-0,3 atm al di sopra della pressione idrostatica. pressione del fondo pozzo. Quando si utilizza l'idromeccanizzazione per migliorare le condizioni di erosione del suolo, il lavoro viene eseguito con una pressione dell'aria ridotta.
A seconda dell'entità della pressione dell'aria nella camera, secondo le norme di sicurezza, dovrebbero essere adottate misure per prevenire la possibilità che i lavoratori contraggano la malattia da decompressione, la durata della giornata lavorativa, l'orario di uscita, ecc. Il limite consentito della pressione atmosferica è fissato a 3,9 at. Ciò determina la profondità massima di abbassamento - ca. 40 metri
I cassoni in cemento armato sono utilizzati nelle costruzioni moderne. Le loro pareti laterali (console) all'estremità inferiore con un coltello che taglia il terreno durante il processo di abbassamento. Nel soffitto superiore (soffitto) del cassone sono presenti aperture per i pozzi, sopra le quali sono montati i tubi dei pozzi e un dispositivo di bloccaggio. Quest'ultimo prevede la possibilità di trasportare persone e materiali dalla zona ad aria compressa a quella a pressione atmosferica e viceversa. Nel soffitto del cassone sono previste anche aperture per condotti dell'aria, condutture dell'acqua, cavi elettrici, ecc .. Dopo che il coltello ha raggiunto il segno di progettazione, le camere di lavoro vengono riempite completamente o parzialmente con cemento, sabbia; a volte vengono lasciati vuoti.
I cassoni erano ampiamente utilizzati per le fondazioni dei pilastri dei ponti. Nella moderna costruzione di ponti, i cassoni sono stati sostituiti da nuovi tipi di supporti profondi e fondazioni su pali. Allo stesso tempo, negli ultimi due decenni, i cassoni, insieme alle doline, sono stati sempre più utilizzati nell’industria. costruzione per immersione nel terreno "strutture di discesa" - strutture sotterranee relativamente piccole in pianta, ma fortemente interrate, le cui parti principali sono precedentemente costruite in superficie. Questo metodo viene utilizzato nella costruzione di stazioni di pompaggio, prese d'acqua e nella costruzione di pozzi profondi in ambito industriale. imprese, ecc. Metodo del cassonetto può essere utilizzato in qualsiasi terreno e idrogeologico. condizioni ed è più affidabile per immergere la fondazione o la struttura del pozzo al livello di progetto rispetto al metodo di affondamento dei pozzi. Allo stesso tempo, il metodo del cassone presenta notevoli inconvenienti dovuti al lavoro sotto aria compressa: produzione pericolosa, costo relativamente elevato, profondità di immersione limitata.
Per i lavori subacquei che non sono legati alla necessità di scavare nel terreno (lavori di riparazione e ripristino in ingegneria idraulica, preparazione di una base rocciosa che arriva alla superficie del fondo dell'acqua, ecc.), a volte vengono utilizzati cassoni rimovibili utilizzati, che sono una struttura a forma di scatola senza fondo (campana d'aria) sommersa a galla o da un'impalcatura.
Lett.: Ozerov N.V., Fondazioni Caisson, M., 1940; Zingorenko G. I. e Silin N. A., Idromeccanizzazione delle opere a cassoni, M., 1949; Khalizev E.P., Scelta della modalità ottimale di funzionamento degli impianti di idromeccanizzazione nei cassoni, M., 1957; Norme di sicurezza per la produzione di opere d'arte sotto aria compressa (Caisson Works), 2a ed., M., 1960.
Cassoni e opere a cassettoni - In precedenza, questo nome (francese Caisson) veniva applicato alle scatole galleggianti aperte dall'alto, in cui viene eretta la muratura, in modo che la scatola affondi gradualmente e alla fine si appoggi sul fondo, e la muratura possa essere continuata, come a terra (vedi Pontoon scatola). Attualmente, la pratica edilizia sotto la parola K. comprende solo una scatola chiusa dall'alto, dalla quale, dopo averla immersa fino al fondo, l'acqua viene spostata dall'aria condensata, in modo che i lavoratori possano muoversi liberamente al suo interno. Minando il fondo sotto i bordi della scatola, lo approfondiscono gradualmente fino a raggiungere uno strato duro, che può fungere da suola affidabile per la struttura. Questo metodo di disposizione delle basi è generalmente chiamato pneumatico. Questo metodo fu sperimentato per la prima volta nel 1839 dall'ingegnere francese Triger durante la posa di una miniera di carbone in una falda acquifera nelle miniere di Chalons vicino al fiume Loira e poi fu applicato nel 1850 in Inghilterra dall'ingegnere Hughes per costruire le fondazioni del ponte di Rochester attraverso il fiume Midway. I piloni di questo ponte erano sollevati su colonne di ghisa, di 2,15 m di diametro, riempite di cemento. Per poter eseguire il lavoro nella colonna, il suo spazio interno veniva riempito di aria condensata con l'ausilio di ventilatori, che spostavano l'acqua da essa attraverso il foro inferiore aperto. Sopra la colonna sono state installate due camere: camere di equilibrio, che comunicavano attraverso porte ermeticamente chiuse sia con l'aria esterna che con lo spazio di lavoro nella colonna. Gli operai entravano nella camera della serratura attraverso la porta esterna e, chiudendola dietro di sé, collegavano la camera con aria condensata allo spazio di lavoro della colonna con l'ausilio di una gru. Dopo la completa equalizzazione della pressione, è stato possibile aprire la porta che conduce dalla camera di chiusura alla colonna e scendere. Allo stesso modo, solo nell'ordine inverso, gli operai venivano rilasciati e, prima di aprire la porta che conduceva alla serratura, da essa veniva rilasciata aria compressa con un rubinetto. Attraverso le stesse chiuse veniva effettuata la raccolta del terreno estratto dal fondo e venivano introdotti i materiali per riempire di calcestruzzo le colonne. In questo modo, la pianta delle fondazioni del ponte fu abbassata fino ad una profondità di 18 m.Quando si scoprì che l'aria compressa permette di lavorare con successo e ininterrottamente sia a grandi che a basse profondità, indipendentemente da diversi ostacoli, come l'insorgenza di inondazioni, ecc., questo metodo cominciò a diventare di uso comune nella costruzione di ponti. L'era della costruzione di grandi linee ferroviarie che seguì provocò un rapido miglioramento nel metodo pneumatico di sistemazione delle fondazioni. Nella FIG. 1 mostra una sezione del toro del ponte della strada San Pietroburgo-Varsavia sul Neman, vicino alla città di Kovno, costruito dall'ingegnere Cezanne (C?zanne 1859), sul modello del ponte Chegedinsky da lui precedentemente costruito il fiume Teissa.SCHEDA TECNOLOGICA TIPICA PER LA REALIZZAZIONE DI FONDAZIONI CON L'UTILIZZO DI POZZI E CASSONI
INSTALLAZIONE DEI CASSONI
1 AREA DI UTILIZZO
È stato sviluppato un diagramma di flusso tipico per l'installazione dei cassoni.
informazioni generali
Immersione di cassoni
Il metodo a cassettoni per erigere fondazioni profonde viene utilizzato nei casi in cui vi è un significativo afflusso di acqua e il lavoro di drenaggio è complicato, nonché quando i terreni contengono grandi inclusioni di rocce dure. I cassoni vengono utilizzati nelle immediate vicinanze delle strutture, quando esiste il pericolo di sollevamento del terreno da sotto le piante.
Il cassone è costituito da una camera del cassone, una struttura del cassone e un dispositivo di bloccaggio (Fig. 1). La camera del cassone è solitamente realizzata in cemento armato. Le pareti della camera terminano con un coltello. Si presuppone che l'altezza della camera dalla panca al soffitto sia di almeno 2,2 M. Nel soffitto della camera è previsto un foro per l'installazione di un tubo dell'albero. La struttura del cassone viene spesso eseguita sotto forma di una massa solida di cemento monolitico o cemento armato. Per l'abbassamento e il sollevamento di persone e per l'esecuzione delle operazioni di sollevamento, è previsto un dispositivo di bloccaggio, collegato alla camera del cassone tramite tubi dell'albero. Dall'alto il cassone è dotato di un meccanismo di sollevamento. Per fornire aria compressa, le tubazioni vengono installate da due fili: lavoro e riserva. Per fornire aria compressa è montata una sala compressori.
Fig. 1. Vista generale del cassone
1 - ponteggi; 2 - dispositivo di blocco; 3 - camera di blocco del materiale; 4 - cabina di disinfezione umana; 5 - tubi dell'albero; 6 - conduttura dell'aria compressa; 7 - vasca con terreno; 8 - muratura a cassettoni; 9 - rivestimento del cassone; 10 - soffitto del cassettone; 11 - camera del cassettone; 12 - pareti del cassone; 13 - scale; 14 - paranco; 15 - carrello con terreno
L'essenza del metodo sta nel fatto che durante l'immersione del cassone, l'aria compressa viene iniettata nella camera del cassone, impedendo l'ingresso di falde acquifere e suolo nella camera. Lo sviluppo del terreno viene effettuato nello spazio essiccato della camera. Per aprire la porta esterna quando il cassone è sotto pressione, è necessario chiudere il portello dell'albero e ridurre la pressione nell'apparato di chiusura. Quando le pressioni esterna ed interna sono equilibrate, la porta può essere aperta. Allo stesso tempo, la pressione dell'aria nella miniera e nel cassone rimarrà. Entrando nella camera della serratura, la porta esterna è chiusa. Quindi la pressione dell'aria all'interno della camera viene aumentata al livello di pressione nel cassone. Solo dopo è possibile aprire il portello della miniera per l'ingresso dei lavoratori o per il trasporto della terra. L'albero è montato da collegamenti di tubi su flange. Non è possibile un accumulo durante l'abbassamento senza ridurre la pressione nel cassone. Per fare ciò, chiudono il portello sul soffitto del cassone, riducono la pressione nella miniera ed eseguono lavori di costruzione.
Quando si costruisce una camera a cassone e una struttura a supercassone, vengono imposti gli stessi requisiti della costruzione dei pozzi di discesa. La tecnologia per la produzione di calcestruzzo, armature e altri lavori è simile alla tecnologia di questi lavori per la costruzione di doline.
I cassoni, come le doline, affondano nel terreno sotto l'azione del proprio peso. Ma l'immersione qui è impedita non solo dalla resistenza del suolo, ma anche dalla pressione dell'aria nella camera del cassone. Innanzitutto, il cassone viene immerso senza fornitura di aria compressa alla camera, ma non appena appare l'acqua sotterranea, il cassone passa alla modalità pressione dell'aria. L'aria spinge l'acqua fuori dalla camera del cassone, in modo che al suo interno possa svilupparsi il terreno.
La pressione dell'aria nella camera del cassone deve soddisfare i requisiti
dove - eccesso di pressione dell'aria nella camera del cassone, Pa; - prevalenza idrostatica a livello del banco coltelli, m; - densità dell'acqua, t/m.
L'efficienza dell'immersione è determinata dal seguente rapporto tra forze attive e reattive:
, (2)
dov'è il peso della camera del cassone, kN, è il peso del massiccio del cassone, kN; - forza di attrito laterale del cassone al suolo, kN; - pressione del terreno sotto la lama del cassone, kPa; - eccesso di pressione dell'aria nel cassone, kPa; - area della superficie interna della parte del coltello del cassone, m; - area del cassone secondo il contorno esterno, m
Regolando la pressione dell'aria in eccesso entro certi limiti, è possibile controllare il processo di immersione e il livello dell'acqua nel cassone.
La costruzione di fondazioni profonde con il metodo del cassone comprende i seguenti processi: lavori preparatori, fabbricazione del cassone, immersione del cassone al livello di progetto, riempimento della camera del cassone.
Durante il periodo preparatorio dovrebbe essere installata una stazione di compressione con unità di riserva e una rete di distribuzione.
Per le immersioni galleggianti, la camera del cassone è parzialmente rivestita con una parete a guscio in modo tale che, con il portello sul soffitto della camera chiuso, il guscio vuoto conferisca alla struttura una galleggiabilità affidabile durante il trasporto. Il cassone trainato fino al sito di immersione è ormeggiato ai pali di ancoraggio. Dopo aver assicurato la precisione dell'atterraggio del cassone, viene allagato, avendo precedentemente aumentato l'albero in modo che dopo l'immersione si alzi sopra la superficie dell'acqua. Quindi sulla mina viene montata una camera di bloccaggio, l'aria compressa viene fornita alla camera del cassone, viene asciugata e viene avviata l'immersione.
Nel processo di immersione del cassone, le pareti vengono costruite fino alla sommità della giunzione dei collegamenti dell'albero. Al momento dell'immersione sotto il livello dell'acqua, la pressione dell'aria nel cassone viene aumentata e, man mano che si approfondisce, aumenta fino a superare leggermente la pressione idrostatica a livello del coltello. Solo in questo caso è garantito il completo drenaggio della camera del cassone.
Il terreno nella camera del cassone viene sviluppato mediante metodi di idromeccanizzazione: viene lavato con monitor idraulici e la polpa viene rimossa mediante espulsori o elevatori idraulici. Innanzitutto, i pozzetti sono disposti nella parte centrale della camera del cassone. Nella coppa è installato un dispositivo di aspirazione dell'elevatore idraulico. Il controllo degli alberi dell'idromonitor può essere manuale o remoto, quando l'operatore si trova in una speciale camera del cassone, dove viene mantenuta la normale pressione dell'aria. In quest'ultimo caso, l'avanzamento dei lavori è monitorato dai periscopi. Lo sviluppo idromeccanizzato di terreni densi viene effettuato dal coltello al centro, in terreni morbidi - solo nella parte centrale della camera. Il terreno debole da sotto il coltello viene spremuto sotto l'azione del peso della struttura e scivola nell'imbuto centrale, dove viene lavato dal getto di un monitor idraulico e rimosso da un ascensore idraulico.
Man mano che il cassone si abbassa, aumentano le forze di attrito laterale e la pressione dell'aria compressa sul soffitto della camera, per cui l'immersione del cassone rallenta e, se le forze sono in equilibrio, potrebbe arrestarsi completamente. In questo caso, per un'ulteriore immersione, viene utilizzato il metodo forzato di atterraggio del cassone. Per fare ciò, lungo il perimetro del coltello viene sviluppata una trincea profonda fino a 0,5 m, quindi gli operai lasciano la camera del cassone e riducono la pressione in eccesso al suo interno, ma non più della metà. A causa dello squilibrio delle forze attive e reattive, il cassone affonda fino alla battuta del coltello nel fondo della trincea. Successivamente la pressione dell'aria viene nuovamente aumentata e il terreno viene sviluppato al centro della camera. Se i terreni non sono suscettibili all'idromeccanizzazione, vengono sviluppati con strumenti pneumatici e piccole esplosioni. I terreni densi vengono prima sviluppati lungo il perimetro del coltello sotto forma di una trincea profonda fino a 0,5 m, partendo da punti fissi, e in modo che il terreno tra di loro venga rimosso per ultimo. Quindi la trincea viene ampliata, lavorando il terreno verso il coltello. Di conseguenza, l'area di appoggio sotto il coltello diminuisce e il cassone affonda fino all'arresto del coltello nel fondo della trincea. Durante lo scavo delle rocce, lo scavo della trincea viene ampliato di 10-15 cm oltre il coltello verso l'esterno per evitare che il cassone si intasi con frammenti di terreno e irregolarità ed evitare distorsioni.
È possibile lavorare in un cassone ad una pressione non superiore a 0,4 MPa, che corrisponde a una profondità di 40 m. La profondità massima di immersione del cassone è di 38 m, poiché la pressione nel cassone deve essere superiore del 10% rispetto a la pressione della colonna d'acqua. L'immersione dei cassoni a grande profondità è possibile con lo scavo automatico del terreno o il controllo remoto dei meccanismi.
Le camere del cassone dopo l'immersione secondo il segno di progettazione devono essere riempite con il materiale previsto nel progetto, con un denso riempimento del materiale sotto il soffitto del cassone. I vuoti rimanenti vengono riempiti con una malta di cemento e sabbia iniettata attraverso i tubi incassati sotto una pressione di almeno 0,1 MPa. In alcuni casi è consentito piantare il soffitto del cassone direttamente a terra. I materiali di riempimento della camera del cassone sono cemento, pietrisco e sabbia. Il riempimento della camera inizia con la stesura su tutta l'area del cassone di uno strato di cemento o sabbia di spessore tale che l'altezza rimanente della camera consenta un ulteriore riempimento. Si presume che lo spessore dello strato pre-posato sia di 0,5 M. Innanzitutto, viene eseguita l'imbottitura sotto la parte smussata del coltello (console), quindi viene riempita la parte centrale della camera di lavoro del cassone. In alcuni casi, la camera del cassone è riempita con materiali del terreno locale (argille o argille).
2. ORGANIZZAZIONE E TECNOLOGIA DELLA PRESTAZIONE DEL LAVORO
Gli assi principali dei pozzi di discesa o dei cassoni devono essere fissati al terreno mediante discarica (Fig. 2). La posizione di ciascun asse principale del pozzo o del cassone deve essere segnata su quattro scarti - due scarti su ciascuno dei quattro lati della struttura per garantire la possibilità di controllo costante delle rotaie fissate sul lato esterno superficie della struttura (lungo i suoi assi principali). Il controllo della posizione di ciascuna rotaia si effettua puntando sulle tracce di due scarti.
Fig.2. Schema di fissaggio degli assi principali del pozzo di caduta o del cassone a terra
1 - pozzo o cassone; 2 - scarti; 3 - doghe fissate sul pozzo; 4 - confini del prisma di collasso
Gli scarti dovrebbero essere installati su siti situati al di fuori della zona di possibili movimenti del terreno nelle direzioni verticale e orizzontale (al di fuori dei prismi di collasso) e nelle aree acquatiche - al di fuori dei luoghi di fluttuazioni delle maree e degli effetti delle onde.
L'installazione di fondazioni per strutture di capitale, collettori di ingresso e di uscita, nonché l'installazione di condotte e altre comunicazioni all'interno del prisma di collasso è consentita solo dopo il completamento dell'abbassamento del cassone del fondo di calcestruzzo, fissando completamente il pozzo a livello di progetto , spegnendo il sistema di drenaggio e ripristinando lo stato naturale della massa di terreno circostante (ripristino del livello naturale delle acque sotterranee, scongelamento del terreno dopo il congelamento, ecc.).
Il posizionamento all'interno del prisma di crollo di strutture temporanee e attrezzature per la costruzione di cassoni (unità di malta di cemento e argilla, stazione di compressione, gru, ecc.) è consentito a condizione che siano adottate misure per garantirne il normale funzionamento in caso di possibili movimenti del terreno.
Dato che durante l'abbassamento dei cassoni non è esclusa la possibilità di movimenti del terreno e strisciamenti all'interno dei loro prismi di collasso, non è consentito costruire strutture capitali nella zona specificata durante il periodo di abbassamento e fino al completamento del fondo e la disidratazione viene disattivata, e in pozzi immersi in camicie tissotropiche, - fino al completamento dei lavori di tamponamento della cavità della camicia tissotropica.
Quando si utilizzano gru a torre su rotaia utilizzate per l'abbassamento dei cassoni, i binari devono essere livellati quotidianamente con adeguati raddrizzamenti.
Al fine di ridurre e trasferire uniformemente la pressione sulla superficie del terreno dal primo livello del cassone di abbassamento prima dell'inizio dei lavori sul suo getto di calcestruzzo (installazione), è necessario preparare una base temporanea speciale sotto la parte del coltello della struttura sotto forma di prismi di sabbia-ghiaia, rivestimenti in legno o cemento armato, anelli monolitici o prefabbricati in cemento o cemento armato o altre strutture di sostegno.
Quando si abbassano i cassoni, lo schema dei condotti dell'aria deve fornire la possibilità di connettersi alla rete o disconnettersi dalla rete di ciascuna unità di compressione.
La stazione di compressione deve essere dotata di un compressore di riserva, le cui prestazioni devono essere pari o superiori a quelle più potenti tra quelle in esercizio. Il compressore di riserva durante il periodo di lavoro del cassone deve essere sempre pronto per l'avvio immediato e il collegamento alla rete.
La stazione di compressione deve essere alimentata da due fonti di alimentazione indipendenti.
L'aria compressa deve essere fornita dal collettore della stazione di compressione al condotto dell'aria esterna attraverso almeno due collettori d'aria installati in serie, il cui volume totale è determinato in base alla quantità di aria aspirata dai compressori, secondo la Tabella 2.1. .
Tabella 2.1
|
N p.p. |
Quantità di aria aspirata, m/min |
Volume minimo dei collettori d'aria, m |
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1 |
5 |
3 |
|
2 |
10 |
5 |
|
3 |
20 |
7 |
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4 |
30 |
9 |
|
5 |
50 |
11 |
|
6 |
70 |
13 |
|
7 |
90 |
15 |
|
8 |
100 |
16 |
|
9 |
120 |
18 |
|
10 |
140 |
19 |
|
11 |
160 |
20 |
|
12 |
180 |
21 |
|
13 |
200 |
22 |
|
14 |
220 |
23 |
|
15 |
240 |
24 |
|
16 |
250 |
25 |
Il condotto dell'aria esterna deve essere disposto in almeno due filetti e protetto dagli effetti della temperatura esterna. I tubi di alimentazione dell'aria devono essere distribuiti uniformemente sull'area del cassone. Il numero di tubi di alimentazione dell'aria che vanno dal condotto dell'aria di raccolta al cassone è assegnato in pianta in ragione di un tubo ogni 100 m2 di superficie del cassone, ma devono essere almeno due.
I dispositivi di blocco dell'aria devono essere forniti tramite tubi separati.
Il numero e le dimensioni dei tubi a sifone per il ricambio d'aria e la rimozione del suo eccesso devono essere determinati a condizione che la loro sezione trasversale sia almeno il 20% dell'area totale dei tubi di alimentazione dell'aria (ma non inferiore a due sifoni tubi).
Quando il cassone viene abbassato, aumenta la necessità di aria compressa, quindi i tipi e il numero di compressori nella stazione di compressione devono essere selezionati in modo tale che la fornitura di aria compressa al cassone aumenti in modo uniforme - dal minimo corrispondente al periodo iniziale di abbassamento al massimo corrispondente alla posizione di progetto del cassone.
A questo proposito, un set di compressori nella stazione di compressione viene selezionato tra compressori di varie capacità.
Allo stesso tempo, le prestazioni del compressore più potente non dovrebbero superare il 50% della capacità totale della stazione di compressione.
La quantità di aria compressa fornita al cassone deve fornire la pressione dell'aria alla quale vengono create le condizioni ottimali per l'esecuzione del lavoro. Ad ogni lavoratore nel cassone devono essere forniti almeno 25 m3 di aria compressa all'ora.
La temperatura dell'aria nella camera di lavoro ad una pressione fino a 0,2 MPa dovrebbe essere compresa tra 16 e 20 °C, fino a 0,25 MPa - 17-23 °C, superiore a 0,25 MPa - 18-26 °C.
La pressione dell'aria nei cassoni sommersi senza l'uso della meccanizzazione idraulica dovrebbe essere sufficiente per escludere l'afflusso di acqua da sotto il coltello, ma non superare la pressione idrostatica a livello del coltello di oltre 0,02 MPa.
La quantità e la pressione dell'aria compressa fornita alla camera del cassone devono fornire:
a) ricambio d'aria nel cassone abbassato, che soddisfa i requisiti delle attuali norme di sicurezza per la produzione di opere a cassone;
b) la possibilità di implementare il regime ottimale di pressione dell'aria nel cassone, corrispondente al metodo di scavo accettato quando si abbassa il cassone al livello di progetto;
c) condizioni che escludono la possibilità di afflusso di suolo a causa di una diminuzione della pressione dell'aria durante lo sviluppo idromeccanico dei suoli.
La quantità stimata di aria richiesta secondo le norme di sicurezza durante il lavoro del cassone dovrebbe essere , dov'è la quantità di aria compressa fornita dal compressore, m/h; - il numero totale di persone impiegate al lavoro nella camera di lavoro e nell'apparato di chiusura.
La quantità stimata di aria necessaria per abbassare il cassone in base alle esigenze di produzione dovrebbe essere determinata dalla formula
, (3)
dov'è la quantità di aria compressa fornita dal compressore, m/h; - superficie interna totale delle pareti e del soffitto del cassone, m; - perimetro del cassone, m; - perdita d'aria oraria imputabile ad 1 m del perimetro del coltello e rilevata per terreni densi e soffici 1-3 m/h e per terreni rocciosi 4-6 m/h; - perdita d'aria oraria attraverso 1 m di pareti e soffitto, valutata pari a da 0,67 a 0,35 m/h, a seconda della densità del calcestruzzo (0,35 m/h - con superficie in spritzbeton); - coefficiente che tiene conto del flusso d'aria per il bloccaggio del suolo e in media pari a 1,25, quando si utilizza l'idromeccanizzazione nel cassone 1.
Per selezionare la capacità della stazione di compressione, inserire il moltiplicatore nelle formule.
La pressione dell'aria in eccesso stimata nella camera del cassone, MPa, dovrebbe essere presa:
a) quando si sviluppa il suolo senza l'uso dell'idromeccanizzazione;
b) quando si sviluppa il suolo utilizzando l'idromeccanizzazione,
dove è il battente idrostatico, m, della colonna d'acqua a livello del coltello del cassone; - differenza ammissibile tra pressione idrostatica e pressione atmosferica, MPa, a seconda delle proprietà fisiche del terreno che circonda il cassone.
Vengono presi i seguenti valori minimi del valore , MPa:
|
Per terreni sabbiosi |
0,01 | |||
|
Per terriccio sabbioso |
0,02 | |||
|
Per terriccio |
0,03 | |||
|
Per l'argilla |
0,04 | |||
Il valore massimo della differenza di pressione consentita dovrebbe essere specificato sperimentalmente nel processo di abbassamento del cassone e, con un valore assegnato correttamente, l'afflusso di terreno e l'afflusso di acqua filtrata, in cui è impossibile garantire l'equilibrio della polpa nella coppa, dovrebbe essere escluso.
Per evitare atterraggi improvvisi dei cassoni durante la penetrazione in terreni morbidi, è necessario, a causa della mancanza di forze di attrito laterale, immergerli utilizzando gabbie traversine o gabbie di altri materiali.
Quando si abbassano i cassoni sulle gabbie delle traversine, il progetto per la produzione delle opere prevede la sequenza della loro risistemazione man mano che il terreno si sviluppa tra le zone forzate. Un esempio del posizionamento delle celle e della sequenza della loro permutazione sono mostrati in Fig.3. 
Fig.3. Sequenza di permutazione delle cellule dormienti
1 - posizione iniziale delle celle; 2 - posizione successiva delle celle
Quando il cassone viene abbassato a grande profondità, le forze di attrito che si sviluppano tra la sua superficie laterale e il terreno possono diventare così grandi che l'effetto del peso stesso del cassone per affondarlo nel terreno non sarà sufficiente. In questo caso si ricorre ai cosiddetti atterraggi forzati del cassone. L'essenza degli atterraggi forzati del cassone è che scavando una trincea lungo il perimetro della camera del cassone e rimuovendo il terreno da sotto la parte del coltello, la pressione dell'aria nel cassone viene ridotta. A causa della diminuzione della pressione dell'aria sul soffitto della camera del cassone, la resistenza all'affondamento nel terreno viene notevolmente ridotta e il cassone scende rapidamente fino alla profondità dello scavo. Gli atterraggi forzati del cassone possono essere effettuati a una profondità non superiore a 0,5 m con una diminuzione della pressione dell'aria non superiore al 50%.
Poiché durante gli atterraggi forzati non è esclusa la possibilità di afflusso di terreno nella camera del cassone, essi non possono essere consentiti nei casi in cui sono presenti strutture all'interno del prisma di collasso del terreno.
In queste condizioni, al fine di facilitare l'immersione del cassone, bloccato dalle forze di attrito, dovrebbero essere utilizzati altri metodi, ad esempio il suo sovrapprezzo aggiuntivo.
È vietata la selezione del terreno sotto la panchina prima dell'atterraggio forzato a una profondità superiore a 0,5 m.
Lo sviluppo del terreno nella camera del cassone, di regola, per tutti i terreni viene effettuato in due fasi: in primo luogo, il terreno viene selezionato nella parte centrale della camera, senza toccare le aree situate sotto le mensole, e solo dopodiché, tolto il terreno da sotto le mensole, si mette a dimora il cassone. Pertanto, l'abbassamento del cassone non avviene in modo continuo, ma in fasi separate.
Lo scavo del terreno sui primi metri di cedimento del cassone viene effettuato nella seguente sequenza: il terreno viene rimosso in strati uniformi su tutta l'area del cassone fino al livello della panca, una berma larga circa 0,5 m è lasciato alle console (Fig. 4). Dopo aver selezionato il terreno nella parte centrale del cassone a filo con la panca, viene sviluppata la berma sinistra. Lo sviluppo della berma viene effettuato dalla metà dei lati longitudinali agli angoli e contemporaneamente dagli angoli (o zone fisse) alla metà dei lati corti (Fig. 5). Man mano che la berma si sviluppa, il cassone si restringe gradualmente. Dopo aver rimosso la berma a filo della superficie del terreno, si riprende la restante area del cassone con un campionamento del terreno nella parte centrale del cassone e si ripetono le operazioni sopra descritte. 
Fig.4. Schema della berma alla mensola del cassone durante lo scavo
Fig.5. Schema per la rimozione delle berme alla console del cassone
1 - tubo dell'albero
Quando si abbassa il cassone in rocce semirocciose e rocciose, a seguito del contatto delle superfici esterne delle pareti del cassone con la superficie della roccia, il cassone può essere bloccato. Per evitare ciò, è necessario catturare il terreno all'esterno della camera del cassone ad una distanza di 10-15 cm dalla superficie esterna della parte del coltello durante lo sviluppo del terreno sotto la parte del coltello.
Lo sviluppo dei terreni deboli e non coesivi dovrebbe essere effettuato nelle parti centrali della camera del cassone, quindi, sotto il peso del cassone, il terreno dalla parte del coltello scivolerà verso le lavorazioni centrali e, di conseguenza, il il cassone affonderà gradualmente man mano che il terreno si sviluppa.
L'allagamento della camera del cassone (in caso di interruzione forzata della produzione dell'opera) dovrebbe essere effettuato mediante una graduale diminuzione della pressione dell'aria. Lo spostamento dell'acqua dalla camera allagata deve essere effettuato sotto una pressione non superiore a quella di progetto.
Le camere del cassone dovranno essere riempite con il materiale previsto da progetto, con fitta imbottitura del materiale sotto il soffitto del cassone. I vuoti rimanenti devono essere riempiti con una malta cementizia-sabbia pompandola attraverso i tubi incassati ad una pressione di almeno 0,1 MPa.
L'atterraggio del soffitto del cassone direttamente a terra è consentito solo su decisione dell'organizzazione di progettazione.
L'allagamento dei cassoni dotati di impianti idromeccanizzati dovrebbe essere effettuato fornendo acqua alla camera di lavoro con una contemporanea diminuzione graduale della pressione dell'aria. La rimozione inversa dell'acqua dal cassone dovrebbe essere effettuata spostandola con aria compressa e contemporaneamente pompandola fuori con un ascensore idraulico.
Il riempimento della camera di lavoro del cassone con una miscela di calcestruzzo, pietrisco o sabbia deve essere effettuato nel rigoroso rispetto del progetto per la produzione delle opere. Il calcestruzzo utilizzato per riempire le camere deve avere sufficiente plasticità. Il riempimento della camera inizia con la posa su tutta l'area del cassone di uno strato di sabbia o cemento di tale spessore che l'altezza rimanente della camera di lavoro consente un lavoro abbastanza conveniente su ulteriore riempimento. Si suppone che lo spessore dello strato preposato sia di circa 0,5 m.
Innanzitutto viene eseguita l'imbottitura sotto la parte smussata della console, quindi viene riempita la parte centrale dell'area del cassone. La posa del riempitivo viene sempre effettuata simmetricamente rispetto agli assi longitudinale e trasversale del cassone. La sequenza di riempimento della camera del cassone con cemento o sabbia adottata nel progetto dovrebbe garantirne la posa uniforme, innanzitutto lungo le mensole, e poi dal centro della camera alla linea esterna della monorotaia.
Oltre a riempire la camera del cassone con cemento, pietrisco, sabbia, in alcuni casi, per risparmiare denaro, è possibile utilizzare il riempimento della camera del cassone con materiali del terreno locale (argille, argille).
3. REQUISITI PER LA QUALITÀ DELLA PRESTAZIONE DEL LAVORO
ACCETTAZIONE DEI LAVORI
Nel processo di erezione e abbassamento dei cassoni, sono soggetti ad accettazione:
fissati in natura da segni geodetici gli assi principali delle strutture;
isole artificiali, piattaforme e una base temporanea per un coltello;
raccordi, parti incassate e dettagli;
giunti e cuciture tra elementi di strutture prefabbricate;
strutture predisposte per la rimozione dalle fondazioni temporanee e l'abbassamento (varo);
installazione di cassoni galleggianti sul fondo;
riempire i seni di un pozzo immerso in una camicia tixotropica (tappando la cavità di una camicia tissotropica).
Nel processo di montaggio e abbassamento dei cassoni, è necessario conservare i registri dei lavori di abbassamento del cassone.
Durante la costruzione, gli ingegneri e i tecnici sono tenuti a redigere documenti esecutivi: registri per la produzione di lavori, lavori in calcestruzzo, strutture di abbassamento, registro della temperatura, ecc.
Tutte le riviste devono essere numerate, cucite e sigillate; almeno una volta al mese dovrebbero essere controllati dalla direzione delle organizzazioni edili. Al termine dei lavori sul sito, l'ultima registrazione in ciascun registro viene effettuata dal responsabile del sito, che firma il registro sul frontespizio.
Per tutti gli elementi strutturali e le opere nascoste durante la successiva produzione devono essere redatti certificati di lavori nascosti, ad esempio impermeabilizzazioni, raccordi, giunti di getto di elementi prefabbricati in calcestruzzo, parti incassate, ecc.
L'accettazione di lavori nascosti prima che i materiali utilizzati raggiungano la resistenza di progetto è consentita previa selezione e prova di campioni (dopo l'indurimento).
Gli atti per lavori occulti devono essere redatti in triplice copia: uno viene trasferito al rappresentante della supervisione tecnica, gli altri due sono conservati presso l'organizzazione edilizia (uno di essi è allegato al certificato di consegna al momento della consegna dei lavori).
I disegni as-built sono firmati dal geometra, dal responsabile della struttura e dal rappresentante del cliente.
Un'organizzazione edile che ha eseguito lavori non sull'oggetto nel suo insieme, ma solo su un tipo separato di lavoro o parte della struttura (dolina, cassone), deve consegnare questi lavori all'appaltatore generale (in presenza di un rappresentante del cliente) per l'installazione e per ulteriori lavori ai sensi della legge.
Al momento della consegna dei lavori ultimati presso l'impianto, l'impresa edile dovrà comunque presentare i seguenti documenti:
un elenco ed una breve descrizione tecnica degli impianti da commissionare;
un insieme di disegni esecutivi corrispondenti ai lavori eseguiti o con modifiche apportate agli stessi, se queste ultime sono avvenute durante il processo di costruzione, con la firma delle persone responsabili della costruzione;
certificati di accettazione intermedia per le strutture critiche e certificati per tutte le opere nascoste da opere e strutture successive (lavori nascosti);
atti di collaudo delle apparecchiature installate;
documenti che caratterizzano la qualità dei materiali utilizzati (certificati, atti e passaporti per testare materiali, ecc.);
documenti che caratterizzano la qualità del lavoro svolto (risultati dei test su giunti saldati, armature, campioni di calcestruzzo, ecc.);
registri di lavoro;
atti di scomposizione geodetica degli assi principali delle strutture, nonché un elenco di punti di riferimento e segni assiali.
Tutta la documentazione in una copia dopo la fine del lavoro della commissione di lavoro viene trasferita al cliente.
4. RISORSE MATERIALI E TECNICHE
L'impianto BSO-1 garantisce la produzione di supporti con una profondità fino a 70 me un diametro di 820-1220 mm con una velocità di perforazione di pozzi fino a 6 m/h.
Impianto di perforazione SO-1200/2000 serve per l'installazione di supporti di perforazione con lunghezza fino a 24 me diametro di 800-1500 m con allargamento della base fino a tre diametri del palo. In questa installazione, il fondo della benna di perforazione è incernierato e fissato con un fermo in posizione chiusa. I coltelli sono montati sul fondo della benna di perforazione per distruggere il terreno sul fondo del pozzo. Il terreno perforato entra nelle finestre di aspirazione inferiori.
Impianto di perforazione URP-1 progettato per la realizzazione di pali fino a 37 m di lunghezza e fino a 1400 mm di diametro con allargamento della base. Come macchina base vengono utilizzate una gru MKG-25 o un escavatore E-1254. Il corpo di lavoro è un trapano a benna. Quando si espande il trapano a benna, viene sostituito con un espansore di perforazione ad azione ciclica.
L'impianto di perforazione MBS-1.7 può essere utilizzato per l'installazione di supporti di perforazione fino a 28 m di profondità, con un diametro del pozzo di 1,3 e 1,7 m e un diametro di allargamento fino a 3,5 m in qualsiasi condizione del terreno con fissaggio delle pareti dei pozzi con malta di argilla. Come macchina base viene utilizzata la gru per escavatore E-1258B dotata di piattaforma a sbalzo con rotore-rotatore. Attraverso di essa passa un'asta quadra telescopica su cui è montato un corpo operante (benne perforatrici, trivelle ed espansori). L'unità è dotata di un braccio aggiuntivo, utilizzato per la perforazione a percussione con una pinza o uno scalpello. La principale caratteristica distintiva dell'installazione è la possibilità di alimentazione forzata del corpo di lavoro in faccia, nonché di passare rapidamente da un tipo di perforazione all'altro.
Unità EDF-55 L'azienda francese "Benoto" consente di realizzare supporti di perforazione con un diametro fino a 2100 mm e una profondità fino a 120 m in condizioni di terreno difficili. Velocità di perforazione del pozzo fino a 6 m/h. L'attrezzatura consente di eseguire tutte le operazioni relative alla costruzione dei supporti di perforazione. La perforazione del pozzo mediante perforazione a percussione viene eseguita con l'ausilio di una benna a martello. Una caratteristica dello sviluppo del pozzo con pareti "Benoto" è il metodo originale di perforazione del fondo pozzo con un tubo di rivestimento, che viene introdotto nel fondo pozzo, effettuando movimenti di rotazione alternativi e allo stesso tempo movimento in avanti verso il fondo pozzo.
Le sabbie e il limo saturi d'acqua vengono sviluppati con una pressa.
L'allargamento viene perforato con un alesatore Segby, i cui coltelli vengono aperti mediante un azionamento idraulico. Il terreno viene rimosso dal pozzo con le lame di taglio chiuse. Al termine della perforazione, il fondo del pozzo viene ripulito dal terreno mediante una benna. Il calcestruzzo dei pali viene effettuato con il metodo VPT o con il metodo del contenitore.
In Giappone, sono ampiamente utilizzate fondazioni sotto forma di potenti pilastri di cemento posati in profondità con una grande capacità portante, costruiti utilizzando macchine speciali. Il diametro dei supporti raggiunge i 2-3,5 M. Molto spesso, i supporti in calcestruzzo sono realizzati da macchine prodotte da Kato. Gli impianti della società 20-TN "Kato" con una velocità di penetrazione con una benna di 3-5 m/h e un rotore fino a 18 m/h forniscono supporti con un diametro fino a 1200 mm, una profondità fino a 27 m.
5. NORME IN AMBIENTE E SICUREZZA
Tutti i lavoratori, gli ingegneri coinvolti nel montaggio e nell'abbassamento dei cassoni, prima di iniziare i lavori, devono essere formati sui metodi di lavoro sicuri in relazione a un particolare cantiere e alle relative specialità.
Per garantire la sicurezza del lavoro, quando si costruiscono supporti di perforazione profonda e fondazioni costituiti da gusci di cemento armato a pareti sottili, è necessario osservare le regole e i requisiti stabiliti per le operazioni di perforazione e palificazione, nonché le regole generali di sicurezza previste da SNiP.
Durante il montaggio e l'abbassamento dei cassoni, è necessario essere guidati e rispettare tutti i requisiti delle attuali norme sulla sicurezza del lavoro nella costruzione (SNiP 12-03-2001 e SNiP 12-04-2002) e le regole per il funzionamento delle attrezzature, dei meccanismi e strumenti utilizzati. Particolare attenzione dovrebbe essere prestata alla possibilità di movimento e scorrimento del terreno all'interno dei prismi di collasso e per impedire la collocazione di meccanismi di funzionamento e altri mezzi di lavoro in questa zona.
Quando si erigono muri nel terreno lungo la trincea in costruzione, si dovranno realizzare recinzioni ad una distanza di 3 m su ciascun lato e le persone potranno attraversare la parte aperta della trincea solo attraverso i ponti previsti a tale scopo.
Il movimento e l'installazione di macchine e meccanismi lungo la trincea sono consentiti solo alla distanza specificata nel progetto.
Dovrebbero essere specificati in dettaglio i metodi e gli schemi per lo scavo delle trincee e la rimozione del terreno, l'imbracatura e l'installazione di strutture di rinforzo ed elementi prefabbricati, l'installazione di tubi di calcestruzzo e i processi di betonaggio.
Le condizioni di lavoro nel cassone sono dannose per la salute umana. Influiscono particolarmente negativamente sul corpo e causano violazioni della malattia da decompressione del regime di cambiamento graduale della pressione atmosferica, ad es. riduzione del tempo di chiusura. I lavoratori del turno successivo, prima di scendere nel cassone, vengono posti nell'armadio dell'apparato di chiusura, nel quale l'aria viene gradualmente pompata (nell'arco di 10-20 minuti) fino ad una pressione pari a quella del cassone. Gli operai poi scendono nella camera del cassone per svolgere il lavoro. A seconda dell'entità della pressione, il turno dura 2-4 ore, dopo la fine del turno gli operai vengono nuovamente collocati nella camera di chiusura e sottoposti a una lunga "chiusura", la cui violazione del regime è particolarmente pericoloso.
L'aria fornita al cassone deve essere secca, fresca e pulita; per questo vengono utilizzati collettori d'aria, filtri e impianti di depurazione.
La quantità di aria compressa fornita al cassone deve fornire la pressione dell'aria alla quale vengono create le condizioni ottimali per l'esecuzione del lavoro. Ad ogni lavoratore nel cassone devono essere forniti almeno 25 m3/h di aria compressa.
La temperatura dell'aria nella camera del cassone ad una pressione fino a 0,2 MPa dovrebbe essere 16-20 °C, fino a 0,25 MPa 17-23 °C, superiore a 0,25 MPa - 18-26 °C. Lo scambio d'aria nella camera del cassone deve soddisfare i requisiti di sicurezza per la produzione di opere a cassone. Quando si abbassano i cassoni, lo schema dei condotti dell'aria deve fornire la possibilità di connettersi alla rete o disconnettersi dalla rete di ciascuna unità di compressione.
La stazione di compressione deve disporre di un compressore di riserva con una capacità pari o superiore al compressore più potente in funzione. Il compressore di riserva durante il periodo di lavoro deve essere costantemente pronto per l'avvio immediato e il collegamento alla rete. La stazione di compressione deve essere alimentata da due fonti di alimentazione indipendenti.
Un improvviso calo di pressione nel cassone può provocare incidenti e malattie gravi per i lavoratori, quindi le porte e i portelli devono essere sempre aperti nella direzione della pressione più elevata, eliminando così la perdita d'aria accidentale.
Quando si abbassano i cassoni in prossimità di strutture esistenti, queste ultime dovrebbero essere soggette a controllo strumentale sistematico. Se vengono rilevate deformazioni delle strutture, è necessario interrompere urgentemente l'abbassamento delle strutture e adottare misure per prevenire lo sviluppo di deformazioni pericolose.
6. INDICATORI TECNICI ED ECONOMICI
NORME STATE ELEMENTALI DI PREVENZIONE. LAVORI SU PALI
Le norme statali di stima elementare del GESN sono progettate per determinare la composizione e la necessità di risorse necessarie per eseguire lavori di costruzione, elaborare stime dei costi (stime) utilizzando il metodo delle risorse, nonché per pagare il lavoro svolto e cancellare i materiali.
GESN sono gli standard iniziali per lo sviluppo dei prezzi unitari statali per i lavori di costruzione a livello federale (FER) e territoriale (TER), norme individuali e aggregate (prezzi) e altri documenti normativi utilizzati per determinare i costi diretti nel costo stimato di costruzione lavoro.
Gli HPES riflettono i costi medi del settore per le attrezzature, la tecnologia e l'organizzazione del lavoro adottate per tipologia di lavoro. A questo proposito, GESN può essere utilizzato per determinare i costi da parte di tutte le organizzazioni clienti e appaltatori, indipendentemente dalla loro forma organizzativa e giuridica e dall'appartenenza dipartimentale.
I GESN sono sviluppati come parte delle seguenti collezioni:
BIBLIOGRAFIA
SNiP 3.03.01-87. Strutture portanti e di recinzione.
SNiP 12-03-2001 Sicurezza sul lavoro nelle costruzioni. Parte 1. Requisiti generali.
SNiP 12-04-2002. Sicurezza del lavoro in edilizia. Parte 2. Produzione edilizia.
GOST 12.1.044-89. SSBT. Pericolo di incendio ed esplosione di sostanze e materiali. Nomenclatura degli indicatori e metodi per la loro determinazione.
GOST 12.2.003-91. SSBT. Attrezzatura di produzione. Requisiti generali di sicurezza.
GOST 12.3.009-76. SSBT. Lavori di carico e scarico. Requisiti generali di sicurezza.
GOST 12.3.033-84. SSBT. Veicoli da costruzione. Requisiti generali di sicurezza per il funzionamento.
GOST 24258-88. Strumenti per impalcature. Specifiche generali.
PPB01-03. Regole di sicurezza antincendio nella Federazione Russa.
Il testo elettronico del documento è stato preparato da CJSC "Kodeks"
e verificato in base al materiale dell'autore.
Autore: Demyanov A.A. - Dottorato di ricerca, insegnante
Ingegneria militare e Università tecnica,
San Pietroburgo, 2009
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