Keson (konstrukcja)

Schemat kesonu otwartego

Keson (fr. caisson) – skrzynia stalowa lub żelbetowa, posiadająca szczelne ściany i otwarte dno. Służąca do prowadzenia w niej prac hydrotechnicznych w gruntach nawodnionych lub pod poziomem wody^[1][2]. Stosowana przy budowie filarów mostów i nabrzeży portowych^[3].

Rodzaje

• Otwarty – strop skrzyni posiada otwór lub szyb łączący przestrzeń roboczą z atmosferą. W środku panuje ciśnienie atmosferyczne, a przenikająca woda musi być wypompowywana na zewnątrz^[4].
• Pneumatyczny – keson wyposażony jest w śluzę powietrzną oddzielającą go od atmosfery. We wnętrzu panuje podwyższone ciśnienie, utrudniające przenikanie wody do wnętrza^[4].

Fundament na kesonach

Rodzaj fundamentu pośredniego, dolne krawędzie ścian skrzyni wyposażone są w stalowe ostrza, ułatwiające zagłębianie się kesonu podczas usuwania gruntu^[5]. Przygotowaną uprzednio skrzynię umieszcza się na miejscu budowy i uszczelnia miejsce styku ścian z glebą. Żeby usunąć wodę z wnętrza, jak i zapobiec jej napływaniu, w komorze zwiększa się ciśnienie w miarę zwiększania się głębokości opuszczenia kesonu. Maksymalne ciśnienie ograniczone jest wytrzymałością ludzkiego organizmu na obecność azotu (zobacz narkoza azotowa) i wynosi do 4 at ponad normalne ciśnienie atmosferyczne, co odpowiada zagłębieniu się na ok. 35 m. Żeby zrównoważyć siłę wyporu i ułatwić osuwanie się skrzyni, strop dociąża się w miarę wykonywania prac budowlanych. Po osiągnięciu wymaganej głębokości wnętrze kesonu zalewa się betonem, wykonując w ten sposób fundament^[1].

Ratownictwo morskie

Jeżeli naprawy wymaga podwodna część kadłuba statku, a nie ma możliwości dokowania, stosuje się keson o kształcie skrzyni bez jednej ściany bocznej, przylegającej do krzywizny kadłuba. Po uszczelnieniu i odpompowaniu wody uzyskuje się dostęp do rejonów wymagających naprawy, jednocześnie uszczelniając przebicie i zabezpieczając pływalność jednostki. Kesony mogą osłaniać przebicia o powierzchni kilkudziesięciu metrów kwadratowych^[6].

Choroba kesonowa

Rysunek kesonu otwartego z 1846 roku

Ze względu na brak prawidłowej (tzn. powolnej) dekompresji, u ludzi pracujących w kesonach rozwijała się choroba dekompresyjna. Opisana po raz pierwszy w 1854 we Francji, zaobserwowano ją u górników pracujących w pierwszej na świecie kopalni, w której zastosowano kesony ze zwiększonym ciśnieniem. Określenia „choroba kesonowa” użyto przy opisywaniu choroby występującej u robotników pracujących przy budowie mostu brooklińskiego (keson na głębokości ok. 24 m). Objawy choroby odnotowano u 110 pracowników, a z jej powodu zmarły 3 osoby^[7].

Wady i zalety

Keson otwarty

Zalety

• brak ograniczenia głębokości;
• niski koszt budowy^[8].

Wady

• konieczność wypompowywania wody z dna^[4].

Keson pneumatyczny

Zalety

• brak wody na dnie, co ułatwia prowadzenie robót budowlanych;
• fundament wylany w suchych warunkach jest lepszej jakości^[4].

Wady

• konieczność dekompresji pracowników;
• głębokość ograniczona bezpiecznym dla ludzi ciśnieniem wewnątrz^[8];
• wysokie koszty – jeśli jest to możliwe, kesony zastępuje się fundamentami na palach^[9].

Konstrukcje z zastosowaniem kesonów

• Most Brookliński
• Most Eads^[7]
• Most San Francisco – Oakland^[4]

Zobacz też

• Ścianka Larsena
• Koferdam
• Kaszyca

Przypisy