Кессоны. 
Технология возведения подземных сооружений

Кессонный метод погружения применяется если нет возможности осуществить погружение обычных опускных колодцев из-за: высокого притока воды; осложнения работ по осушению при наличии в грунте крупных включений твердых пород; производства работ вблизи сооружений, когда велика вероятность выпора грунта. Основные элементы кессона представлены на рис. 8.

• 1 — надкамерные стены;
• 2 — шлюзовой аппарат;
• 3 — шахтная труба;
• 4 — потолок кессонной камеры;
• 5 — кессонная камера;
• 6 — консоль кессонной камеры с ножевой частью.

Рис. 8. Устройство кессона.

Сущность метода заключается в создании в кессонной камере определенного избыточного давления воздуха, вытесняющего грунтовые воды за пределы ножа. Это исключает наплыв грунта и воды внутрь кессона и вся работа осуществляется в осушенном пространстве кессонной камеры.

Наибольшая сложность при выполнении работ данным методом заключается в постоянном поддерживании необходимого рабочего давления в камере. С этой целью, для входа и выхода людей, а также извлечения грунта, предусмотрен шлюзовой аппарат. Подача воздуха в камеру и регулировка давления в шлюзовом аппарате осуществляется раздельно по специально смонтированным трубопроводам (рабочему и резервному) подключенным к компрессорной станции, расположенной в верхней части погруженного фундамента.

Необходимое условие погружения кессона определяется из следующего выражения:

Qк + Qп > T + P1*S1 + P2*S2.

где Qк — масса кессона;

Qп — масса надкессонной конструкции и груза;

Т — общая величина силы бокового трения колодца о грунт;

P1 — давление грунта под ножом кессона;

S1 — площадь внутренней поверхности ножевой части кессона;

P2 — избыточное давление воздуха в кессоне;

S2 — площадь кессонной камеры по наружному очертанию.

Разработка грунта в кессонной камере осуществляется методами гидромеханизации и ручным способом с применением пневмоинструментов и ручных взрывов.

В отличии от опускных колодцев можно спровоцировать форсированное погружение: по периметру ножа разрабатывается траншея глубиной до 0,5 м; после удаления из камеры людей примерно на половину снижают давление в кессонной камере (по формуле снижается величина P₂) и он быстро погружается до упора ножа в дно траншеи; в камере поднимается давление воздуха и разрабатывается грунт в центре.

Кессонный метод погружения является одним из самых надежных в любых гидрогеологических условиях, но при этом ограничена глубина погружения при нахождении в кессонной камере людей до 36 отметка ножа до 40 м (дальнейшее погружение возможно при автоматической разработки грунта в кессонной камере дистанционным методом).

После погружения кессонная камера заполняется бетоном, бутобетоном или песком с плотной подбивкой под потолок кессона. Оставшаяся пустота заполняется цементно-песчанным раствором под давлением (в некоторых случаях допускается посадка кессона непосредственно на грунт или заполнением местными глинами и суглинками).