1 7 Sügavvundamendid 7.1 Üldpõhimõtted Sügavvundamendi rajamissügavus on tavaliselt suurem kui madalvundamendil ja selle külgpind on otseselt kontaktis loodusliku, rikkumata struktuuriga pinnasega. Suurem süvis tingib iseenesest suurema kandevõime. Kandevõime tõus suure suhtelise süvise puhul (süvise ja talla laiuse suhe) ei ole lihtsalt võrdeline sügavusega nagu madalvundamendi kandevõime valemist ilmneb, vaid suurem. Suure suhtelise sügavuse puhul ei realiseeru arvutusskeem, mille puhul pinnas talla alt lükatakse kõrvale ja ülespoole. Sügavvundamendi puhul takistab ülespoole liikumist pinnase suur omakaalusurve talla tasapinnas. Seda arvestatakse täiendavate sügavuse mõju arvessevõtvate teguritega kõigi kandevõime valemi kolme liikme juures. Tavaliselt rajatakse sügavvundament sügavamal asuvale tugevamale ja vähem kokkusurutavale pinnasele, mis omakorda suurendab tema kandevõimet võrreldes madalvundamendiga. Sügavvundament ei oma tavaliselt alumise otsa laiendust - talda. Maa-alune osa on ühtlase ristlõikega. Vundamendi külgpinna kontakt loodusliku pinnasega tagab teatud jõu ülekandmise hõõrde ja adhesioonijõududega külgpinna kaudu nagu vaia puhul. Horisontaal- ja momentkoormuse puhul muutub külgpinna osa eriti oluliseks, kuna sellisel juhul võtab külgpind vastu otseselt ka horisontaaljõudu. Sügavvundamendid erinevad üksteisest peamiselt ehitamise viisi poolest. Tuntumad neist on vajukaev, kessoon ja süvasein. Sageli kasutatakse neid meetodeid allmaa ehitiste (pumbajaamad, parklad, puhastusseadmed jne) rajamiseks. 7. Vajukaevu konstruktsioon, ehitusviis peal- ja allpool pinnaseveetaset. Vajukaevu ehitamisel rajatakse esimene osa maapinnal. Selle seina alt eemaldatakse pinnas, Joonis 7.1 Kaevu valmistamine mille tulemusena kaev süvistub omakaalu mõjul. Järjest pealtpoolt seina lisades ja alt pinnast eemaldades süvistatakse kaev soovitavale sügavusele (joonis 7.1). Seejärel kaevu sisemus betoneeritakse või Joonis 7. Kaevu kuju plaanis
kasutamisel allmaaehitusena tehakse põhjaplaat. Vajukaevu laiendatud alaosa Süvistatud vajukaev Joonis 7.3 Laiendatud noaosaga kaev Noa armatuur Plaanis on vajukaev ratsionaalseim teha ümmargune. Enamvähem ühtlane pinnase radiaalsurve põhjustab kaevu seinas peamiselt survepingeid ja vaid väikseid paindemomente. Lihtsam on kaevu süvistamisel tagada vertikaalsust. Kuid võimalikud on ka ristkülikulise kujuga, sealhulgas vaheseintega kaevud (joonis 7.). Vertikaallõikes võib kaevu seina välispind olla vertikaalne või varustatud alaosas laiendusega (joonis 7.3). Seetõttu ei ole kaevu sein laiendusest kõrgemal kontaktis loodusliku pinnasega, vaid laienduse poolt moodustatud pilusse varisenud pinnasega. Sellise pinnase tugevus on loomulikult loodusliku struktuuriga pinnasest väiksem ja väiksem on seetõttu ka hõõre seina pinnal. Mõnikord pumbatakse astme taha kaevu seina betoneeritud torude kaudu tiksotroopset vedelikku, mis veelgi vähendab hõõrdejõudu pinnase ja seina vahel. Hõõrde vähendamine on otstarbekas juhul, kui kaev rajatakse allmaaehituse rajamiseks. Vundamendina kasutatava kaevu puhul ei ole seinapaksuse vähendamine oluline ja väiksema hõõrde korral on kandevõime väiksem. Eriti vähendab laienduse tegemine ja tiksotroopse vedeliku kasutamine vastupanu horisontaal- ja momentkoormustele. Pinnasesse tungimise kergendamiseks on seina alumises osas väiksema pinnaga nn. nuga. Kaeve võib süvistada enamikes pinnastes. Raskused tekivad vaid pinnasevee tasemest sügavamale jäävate suuri kive sisaldavate kihtide läbimisel. Joonis 7.4 Kaevu süvistamine veealandusega Pinnaseveetasemest sügavamale ulatuvate kaevude süvistamisel peab vältima vertikaalselt ülespoole suunatud veevoolu tekkimist. Hüdrodünaamilise surve mõjul, kui gradient saavutab kriitilise väärtuse ( ~ 1), kaob efektiivpinge ja sellega pinnase tugevus. Pinnas veeldub ja toimub koos veega pinnase kandumine ümbrusest kaevu sisemusse. Samal hulgal kui pinnast eemaldatakse tuleb sinna juurde ja kaevu süvistamine ei ole võimalik. Kui kaevu lähedal asub ehitisi, tekib tõsine avariioht nende vundamentide alt pinnase kandumise tõttu kaevu. Vertikaalse veevoolu tekkimise vältimiseks tuleb kas alandada veepinda väljapool kaevu (joonis 7.4),
3 luua väljapool kaevu kuni vettpidava pinnasekihini veetõke(pinnase külmutamine, injekteerimine, terasest sulundsein), hoida veetase kaevus samal kõrgusel (või kõrgemal), kui veetase väljapool kaevu ja eemaldada pinnas vee alt näiteks greiferiga. Viimane moodus on enamasti odavaim. Pärast kaevu süvistamist projektkõrgusele betoneeritakse veealuse betoneerimisega nn must põhi. Tavaliselt veealune betoneerimine ei Kaevu sein vaoga rb plaadi toetamiseks RB plaat Kaitsekiht Hüdroisolatsioon Tasanduskiht Killustik must põhi veealuse betoneerimisega Joonis 7.5 Veealanduseta rajatud kaevu põhi Perforeeritud seinte ja põhjaga teraskast veekogumiseks taga veepidavat betooni, kuid tagab, et koos veega ei tungi kaevu pinnas. Kaevust on võimalik nüüd vesi välja pumbata. Kui kaevu kasutatakse allmaarajatisena, tehakse betoonpõhjale killustikust drenaažikiht, millesse asetatakse drenaažkihist veekogumiseks perforeeritud seintega kast. Veetase hoitakse allpool killustiku ülemist pinda. Seejärel tehakse killustikule tsementmördist tasanduskiht ja sellele hüdroisolatsioon. Hüdroisolatsiooni peale betoneeritakse raudbetoonplaat, mis peab vastu võtma pinnase- ja veesurve. Betooni kivistumise ajaks võib lasta kaevu täituda veega. Põhjaplaadi betooni vajaliku tugevuse saavutamise järel eemaldatakse vesi ja suletakse veekogumiskasti ava (joonis 7.5). 7.3 Vajukaevu arvutused Vajukaevu arvutustesse kuuluvad: süvistatavuse kontroll, seina arvutus pinnasesurvele, noa arvutus, seina arvutus otstele toetuva talana või keskele toetuva konsoolina, seina kontroll alumise osa rippele, vee üleslükke kontroll, põhjaplaadi arvutus.
4 7.3.1 Süvistatavuse kontroll. Kaevu omakaalu mõjul pinnasesse vajumiseks peab seina omakaal Gs ületama kaevu seintel tekkiva hõõrde T (joonis 7.6) G s 1, 15 T G s G s τ p h h i Joonis 7.6 Kaevu süvistamise kontroll Seina omakaalu arvutamisel peab allapoole pinnasevee taset arvestama vee üleslükke jõudu. Hõõrde arvestamisel võib kasutada vaiade kohta toodud erikülghõõrde suurusi. Hõõrdejõu võib leida ka avaldisest T = τuh i kus τ= p h tanδ on nihkepinge kaevu seina ja pinnase vahel; p h = pzk on horisontaalsurve kaevu seinale; U on kaevu välisümbermõõt; h on vaadeldava kaevuosa kõrgus; δ on hõõrdenurk pinnase ja kaevu seinamaterjali vahel; K on paigalseisusurve tegur Alumise laiendusega kaevul arvestatakse hõõre täielikult ainult laienduse ulatuses. Ülejäänud seina osas võetakse hõõrdejõud väiksem mõnedel soovitustel ¼ loodusliku struktuuriga pinnase hõõrdest. Tiksotroopse vedeliku kasutamise korral hõõret vedelikuga täidetud osa kõrguselt ei arvestata. Süvistamiseks vajalikku jõudu on lisaks kaevu seina omakaalule võimalik saavutada vertikaalsete pinnaseankrutega (joonis 7.7). Need süvistatakse enne kaevu ehitamist pinnasesse kaevu projektsügavusest seevõrra allapoole,et oleks tagatud ankurduspikkus ja seejärel saab tungrauaga, mis on kinnitatud ankru Joonis 7.7. Kaevu süvistamise vertikaalankrute abil
külge ja toetub seinale, tekitada täiendavat jõudu süvistamiseks. 5 7.3. Seina arvutus pinnasesurvele. Ümmarguse kaevu puhul tekitab ühtlane pinnasesurve kaevu seinas ainult surve. Maksimaalse surve seinas (tekib seina sisepinnal) saab arvutada Lamé valemiga rv σ = p h, r r v s kus rv kaevu seina välisraadius, rs kaevu seina siseraadius, ph pinnase ja pinnasevee horisontaalsurve kaevu seinale. Horisontaalsurve on sügavuti muutuv. Seepärast jaotatakse kaev kõrguses tsoonideks ning arvutatakse iga tsooni kohta keskmine surve. Pinnasesesurve arvutatakse paigalseisusurvena. Juhul kui kaev omab alaosas laienduse, võib külgsurve määrata aktiivsurvena. Pinnase liikumine laienduse moodustatud pilusse on piisav, et külgsurve suurus väheneks paigalseisusurvest aktiivsurveni. Tiksotroopse vedeliku kasutamisel on külgsurve võrdne γtv h, kus γtv on tiksotroopse vedeliku mahukaal ja h vaadeldava osa sügavus maapinnast. Veesurvet ei arvestata, kui kaevu süvistamine toimub ilma veealanduseta kaevus. Maksimaalne pinnasesurve esineb kaevu alumises osas. Lamé valemist saab leida vajaliku seinapaksuse t, kui surve seinas võrdub betooni (või müürituse) survetugevusega R R p h t= r v 1 R Selliselt leitud seinapaksus on tavaliselt väga väike ja jääb tunduvalt alla süvistamistingimusest leitavale vajalikule seinapaksusele. Kaevu süvistamisel tekkida võiva kaldumise ja pinnase ebaühtluse tõttu ei saa eeldada ühtlast survejaotust ümber kaevu. Ebaühtlane surve tekitab seinas painde. p hmax b rv a p h Joonis 7.7 Survejaotus rõngakujulise kaevu seinale Paindemomendid ja normaajõud kaevu seinas võib leida seostega
M M N a N a b b hrv( K 1) hrv( K 1) [ 1+,7854( K 1) ] [ 1+,5( K 1) ] =,1488p =,1366p = p = p r h v r h v Valemites 6 Ma ja Na paindemoment ja normaaljõud kohas, kus pinnasesurve on minimaalne (pmin = ph) Tõmbepinged momendist välises kihis. Mb ja Nb paindemoment ja normaaljõud kohas, kus pinnasesurve on maksimaalne. Tõmbepinged momendist sisemises kihis. K = pmax/pmin surve ebaühtlustegur. Kui puudub põhjus (ebaühtlase paksusega või suure kaldega pinnasekihid kaevu ulatuses) K täpsemaks määramiseks, võetakse tavaliselt K = 1,5. ph pinnase keskmine horisontaalsurve (vajadusel veesurve) arvutatava kaevu seina tsooni jaoks. Ristkülikulise plaaniga kaevu seintes tekkivate paindemomentide ja survejõudude arvutusskeemiks on ühtlaselt jaotatud koormusega horisontaalraam (joonis 7.8). Joonis 7.8 Koormus ristkülikulise plaaniga kaevu seinale 7.3.3 Noa arvutus Kaevu alumine osa nuga arvutatakse seina külge kinnitatud vertikaalse konsoolina. Vaadeldakse 1 m pikkust seinalõiku. Konsoolile mõjuvad jõud ja nendest tingitud sisejõud konsooli kinnituskohas leitakse kahe süvistamisel võimaliku olukorra kohta. 1. Kaev on jõudnud projekteeritud sügavusele, pinnas noa alt ja seesmiselt küljelt on eemaldatud. Noale mõjub pinnasesurve (paigalseisusurve) väljapoolt ja noa omakaal. Koormus põhjustab maksimaalse tõmbejõu seina välispinnas.. Nuga on on lõikunud täies ulatuses pinnasesse. Noale mõjuvad pinnase vertikaalsurve P1 ja P ning horisontaalsurve P3. Peale selle mõjub noa omakaal G ja võib mõjuda pinnase horisontaalsurve väljapoolt P4. P1 = p b P = p b1/ P3 =P tan (α-ϕ) kus
q p= b+, 5b 1 q kaevu seina 1 m kaal, mis on vähendatud hõõrdejõu võrra, b noa horisontaalosa laius, 1 7 G P 4 P 1 G P α P 3 R P h/4 P h P b b 1 Joonis 7.9 Kaevu noa arvutusskeemid b1 noa kaldosa horisontaalprojektsiooni laius, α noa kaldosa nurk vertikaalist, ϕ pinnase sisehõõrdenurk.. skeemi järgi arvutatakse esiteks olukorras, kus kaevu esimene, maapinnal valmistatud osa on noa võrra vajunud pinnasesse ja koormusena mõjub ka järgmise maapinnal betoneeritava osa kaal. Sellisel juhul seina taga pinnasekoormust P4 ei arvestata. Teiseks arvestatakse olukorda, kus kaev on süvistatud umbes poole projekteeritud sügavuseni. Sellel juhul arvestatakse pinnasesurvet seina taga. Pinnasesurvena võetakse 7% aktiivsurvest. 7.3.4 Seina arvutus otstele toetuva talana või keskele toetuva konsoolina Ristkülikulise plaaniga vajukaev võib süvistamise ajal toetuda pinnasele ebaühtlaselt. Pikema külje otstele toetumise korral (joonis 7.1a) töötab kaev nagu omakaaluga koormatud lihttala.
8 a) b) Joonis 7.1 Kaevu arvutus pikisuunas a) toetatuna otstes b) toetatuna keskel Paindemomendist tingitud tõmbejõudude vastuvõtmiseks vajalik sarrus tuleb asetada kaevu seina alumisse ossa. Võimalik on ka joonisel 7.1b näidatud toetus pinnasele. Kaevu tuleb vaadelda konsoolina, mille pikkus on pool kaevu pikkust. Vajalik tõmbesarrus asub kaeve pikiseina ülaosas. Ohtlikem olukord on kaevu esimese, maapinnal betoneeritud lüli süvistamisel. Kaevu kõrgusega võrdeliselt kasvab küll omakaalukoormus, kuid tugevus kasvab võrdeliselt kõrguse teise astmega. 7.3.5 Seina kontroll alumise osa rippele Kaevu süvistamisel võib juhtuda, et kaevu ülaosa kiilub suhteliselt tugevates pinnasekihtides kinni ja alumine, nõrgemas pinnasesolev osa jääb ülaosa külge rippuma. Rippuva osa kaalust tingitud jõu peab vastu võtma pikiarmatuuriga. Jõu suuruse peaks määrama tasakaalu tingimusest, arvestades seina massi, hõõrdetingimusi seina ja pinnase vahel ning kaevu kuju ja süvistamise viisi. T 1,35H T G G H Joonis 7.11 Kaevu arvutus alumise osa rippumisele Lihtsustatud võimalusena võib lugeda kaevu kinnitatuks,35 H sügavuselt. Tõmbejõud, mis tuleb pikiarmatuuriga vastu võtta, on siis,65g T.G on kaevu seina kaal ja T hõõrdejõud pinnase ja seina vahel kaevu alumises,65h pikkuses osas.
9 7.3.6 Vee üleslükke kontroll, Allmaaehitisena kasutatava kaevu puhul tuleb kontrollida, et koormus, mille moodustavad kaevu omakaal, kaevule mõjuvad alalised koormused ning hõõre kaevu seina ja pinnase vahel, oleks suurem kui veerõhust tingitud tõstejõud. Hõõret tuleks arvestada ettevaatlikult, näiteks pooles ulatuses. 7.3.7 Põhjaplaadi arvutus Juhul kui kaev on allmaaehitis, tuleb põhjaplaat arvutada pinnasesurvele ja põhjavee tasemest allapoole ulatuva kaevu puhul ka veesurvele. Põhjaplaat arvutatakse kontuurile vabalt toetuva plaadina. 7.4 Sügavvundamendi arvutus vertikaal- ja horisontaalkoormusele 7.4.1 Vertikaalkoormusega sügavvundament Tallale mõjuv jõud on hõõrdejõu võrra väiksem vundamendile mõjuvast jõust. Hõõrdejõu võib arvutada samasuguselt kui vaia hõõrdejõu. Kandevõime arvutatakse sarnaselt madalvundamendi kandevõimega. 7.4. Horisontaaljõu ja momendiga koormatud sügavundament Kuna sügavvundamendi ristlõige on suur tema pikkusega võrreldes, siis võib lugeda teda jäigaks, pinnasesse kinnitatud elemendiks, mis ise ei deformeeru, vaid ainult pöördub pinnases. Selline eeldus lihtsustab tunduvalt arvutusmudelit. Eeldame, et pinnase vastupanu külgsuunas, väljendatuna sängitusmooduli Cz kaudu, suureneb sügavuti lineaarselt ehk Cz = Kz, kus K on sängitusmooduli proportsionaalsustegur. Vundamendi võib lugeda tinglikult jäigaks, kui α L,5. L on vundamendi pikkus ja α suhtelist jäikust iseloomustav arv, mis leitakse seosest KB α = 5, (1) EI kus I vundamendi ristlõike inertsmoment, E vundamendi materjali elastsusmoodul, B vundamendi tinglaius. Ruumilise töötamise arvestamiseks võetakse tinglaius tegelikust laiusest Bt suurem. Ümmarguse ristlõike korral B =,9(Bt +1), ristkülikulise ristlõike korral B = Bt + 1, kui Bt on dimensioon on meetrites. L z M H a ω σ v σ h C z Horisontaaljõu või momendi mõjul vundament saab ainult pöörduda pinnases nurga ω võrra. Pöördumine toimub ümber punkti, mis asub sügavusel z. Paigutis sügavusel z on y =ω ( z z) () Teisest küljest on paigutis võrdeline pingega antud kohas q y = σ h =, (3) C BKz z kus q on vundamendi külje poolt pinnasele 7.14 Horisontaaljõu ja momendiga koormatud sügavvundamendi arvutusskeem
antav joonkoormus. Avaldiste võrdsusest 1 ( z z) q = BK ω z (4) Tundmatud pöördenurga ω ja pöördetsentri sügavuse saab leida jõudude ja momentide tasakaalutingimustest. Horisontaaljõudude tasakaalutingimus L L z L H = qdz= ( BKω z z BKωz ) dz= BKωL (5) 3 Reaktsioonjõudude moment välisjõudude rakenduspunkti suhtes koosneb külje poolt vastuvõetavate jõudude momendist L L 3 3 L z M = qzdz= ( BKω z z BKωz ) dz= BKωL (6) 4 3 ja talla poolt vastuvõetavast momendist. a M = Wσ v = WsC L = WC Lω, (7) kus W talla vastupanumoment, s servapunkti vertikaalpaigutus, CL pinnase sängitusmoodul vertikaalsuunas talla tasapinnas, a talla mõõt momendi ja horisontaaljõu mõjumise suunas. Seega 3 L z a M = BKω L + WC Lω (8) 4 3 Võrranditest (5) ja (8) saab avaldada tundmatud ω ja z Tähistades horisontaal- ja vertikaalsuunaliste sängitusmoodulite suhte sügavusel z = L KL ψ = C L saame BψL ( 3HL+ 4M) + 6HWa z = (9) BψL 3M + H L ( ) ( LH + 3M ) 1ψ ω = (1) KL 3 ( ψbl + 18Wa) Avaldise (4) alusel saab nüüd leida horisontaalpinged vundamendi küljel q σ h = = Kωz( z z) (11) B Pinged ei tohi ületada pinnase tugevust. Pinnase võimaliku maksimaalse vastupanuna võib arvestada passiivsurvet zγkp. Vundamendi liikumisel tekib vastasküljel täiendav horisontaalsurve pinnase aktiivsurve näol. Seepärast pinnase tugevusena tuleks arvestada passiiv- ja aktiivsurve vahet, mille saab väljendada seosega. 4 σ max = ( zγ tanϕ+ c) (1) cosϕ Horisontaalkoormusest tingitud maksimaalsed pinged talla all on KLωa σ v = ± (13) ψ
Paindemomendid vundamendis saab leida avaldisega z 3 BKωz M = M + H z qξ ( z ξ ) dξ = M + H z ( z z) (14) 1 Sängitusmooduli proportsionaalsusteguri orienteeruvad väärtused on esitatud tabelis 1. Tabel 1 Pinnas K kn/m 4 Kõrge plastsusega savi 5,75<IL<1, Savi ja möll,5<il<,75, 4 möllliiv Poolkõva savi ja möll 4 6 <IL<,5, kesktihe liiv Kõva savi, ebaühtlane 6 1 jämeliiv, kruusliiv Kõva rähkmoreen 1-1 11 Arvutusnäide Ümmarguse vundamendi läbimõõt on 3 m ja süvis 8 m. Vundament on rajatud ühtlasse liivakihti, mille omadused on järgmised: ϕ = 4, c = kpa, γ = 18 kn/m, K =5 kn/m 4. Vundamendile mõjub horisontaalkoormus 5 kn ja moment 1 knm. Leida vundamendi horisontaalpaigutis, pöördenurk ja maksimaalne moment. Kontrollida pinnase tugevust horisontaalsuunas ja leida pinged talla all. Kontrollime, kas vundamenti võib arvutada absoluutselt jäigana Vundamendi tinglaius B =,9 (3,+1,) =3,6 m I = π 3 4 /64 = 3,98 m 4 E = 3 1 7 kpa α = 5 5 3, 6 3, 98 3 1 7 =, 17 1/m α L =,17 8 = 1,38 <,5. Järelikult võib vundamenti arvutada lõpmatult jäigana. Eeldame, et sängitusmoodul vertikaalsuunas võrdub sängitusmooduliga horisontaalsuunas sügavusel 8 m s.o. ψ = 1. W = π 3 3 /3 =,65 m 3 Arvutame valemiga (9) pöördetsentri sügavuse 3, 6 8 ( 3 5 8+ 4 1) + 6 5, 65 3 z = = 6, m 3, 6 8 3 1+ 5 8 ( ) Pöördenurk valemiga (1) 1( 5 8+ 3 1) ω = 5 8 3, 6 8 + 18, 65 3 ( ) 3, = 15 Valemitega (11), (1) ja (14) arvutatud horisontaalpinged, tugevused ja paindemomendid on olenevalt sügavusest esitatud joonisel 7.15
1 35 3 5 15 1 5-5 1 3 4 5 6 7 8 9 pinge kpa tugevus kpa moment knm/1 siire mmx1-1 -15 sügavus m Joonis 7.15. Horisontaalpinge, tugevuse ja momentide sõltuvus sügavusest Maksimaalne paindemoment on sügavuses 3,45 m 1161 knm Pinged on kõigis punktides tugevusest väiksemad. Tugevuse ja pinge suhe on väikseim 1 m sügavuses, kus σ max 43, 5 = = 1, 39 σ 31, h Maksimaalsed äärepinged talla all on (13) 5 8, 15 3 σ v = = 75 kpa Ülemise serva horisontaalpaigutis on 6,,15 =,75 m = 7,5 mm 7.5 Kessoon Kessoon on sarnane vajukaevule. Süvistamine toimub samuti seinte alt pinnase eemaldamise ja sellega seotud omakaalu mõjul vajumise teel. Erinevalt vajukaevust ei ole kessooni puhul vajalik veealandus ega pinnase kaevandamine vee alt. Vee tungimine töötsooni tõkestatakse õhurõhuga. Õhurõhk peab ületama veerõhu. Rõhu säilitamiseks tuleb töötsoon katta õhukindla vahelaega. Vahelage läbivad lüüsid (joonis 7.16). Viimaste ülesandeks on tööliste sisse- ja väljatulekul rõhu säilitamine töökambris ning järkjärguline suurendamine või vähendamine. Kessooni on võimalik süvistada tingimustes, kus see vajukaevuga on komplitseeritud, näiteks suuri kive ja rahne sisaldavas pinnases. Kuni puudusid võimalused suure läbimõõduga vaiade kasutamiseks rasketes pinnasetingimustes (paksud nõrkade pinnase kihid veega kaetud aladel), rakendati kessoone laialdaselt, eriti sillasammaste rajamisel. Eestis on kessoonvundamendid Pärnu linnasillal. Vundamendid ehitati enne II maailmasõda taanlaste ehitatud raudbetoonist kaarsillale. Sõja ajal silla pealisehitus purustati, kuid praeguse talasild toetub vanadele vundamentidele. Kessooniga läbistati viirsavikihid ja
13 vundament toetub nende all olevale tugevale moreenile. Käesoleval ajal kasutatakse kessoone suhteliselt harva. Põhjusteks on rasked ja tervistkahjustavad töötingimused, keerukas seadmestik ning sellega seotud suured ehituskulud. Pikaajaline töötamine rõhu all ebatervislik. Seetõttu piiratakse tööaega. Maksimaalne lubatud ülerõhk (võrreldes atmosfääri rõhuga) on 3,9 atm ehk 39 m veesammast. Joonis 7.16 Kessooni lõige Siit tuleneb ka suurim võimalik vundamendi süvis. Töötajate tervise suhtes on eriti ohtlik rõhu järsk vähenemine. Rõhu all veres lahustunud gaasid rõhu järsul alanemisel eralduvad mullikestena ja sulgevad veresooned. Vereringe katkeb ja nn kessoontõbi võib lõppeda surmaga. Siit tulenevalt peab töökambrist väljumisel lüüsikambris rõhku järk-järgult alandama atmosfääri rõhuni. Maksimaalse rõhu korral on tööajaks töökambris ca 1 tund ja väljumine rõhu alandamisega lüüsis peab kestma 1,5 tundi. Sellele lisandub rõhu järkjärguline tõstmine lüüsis sisenemisel töökambrisse 15 minutit. Juhul kui vajukaevu süvistamisel allapoole põhjavee taset tekib probleeme, näiteks uurimistega avastamata jäänud suurte kivide või mattunud puutüvede tõttu, on võimalik vajukaevu muutmine kessooniks. Suruõhku on kasutatud vee sissetungimise vältimiseks tunnelite ehitamisel. 7.6 Süvasein Kasutatud on ka nimetust sein pinnases ilmselt tõlkena vene keelest стена в грунте. Inglise keeles cut-off wall. Võrreldes vajukaevu ja kessooniga on süvaseina tehnoloogia tunduvalt hilisem võte sügavvundamentide ja allmaaehitiste rajamiseks. Süvaseina valmistamise põhimõte on toodud joonistel 7.17 ja 7.18. Pinnasesse kaevatakse suhteliselt piiratud pikkusega süvend. Kaevamise ajal on süvend täitetud savilahuga. Savilahu on veest raskem ja tagab süvendi seinte püsivuse. Savilahuse kõrval tagab süvendi seinte püsivust nn võlviefekt. Savilahu ei tohi enne süvendi täitmist settida. Selle vältimiseks kasutatakse spetsiaalseid saviliike bentoniitsavi. Vajaliku sügavuse saavutamise järel paigaldatakse vajadusel armatuurkarkass ja täidetakse süvend betooniga. Betoneerimine toimub alt-üles meetodiga, st betoon juhitakse toru kaudu süvendi põhja ja vastavalt betooni tasemele tõstetakse toru, kusjuures toru ots peab jääma kogu protsessi vältel betooni pinnast
14 allapoole. Betoon on savilahusest raskem ja surub selle välja. Savilahus kogutakse kokku ja kasutatakse järgmise lõigu valmistamisel. Joonis 7.17 Tugiseina valmistamine süvaseinana Kaevandamine toimub kas greiferiga (joonis 7.17) või spetsiaalsete rootorsüvendajatega (joonised 7.19, 7., 7.1) Süvaseinu kasutatakse: ehitiste ja rajatiste vundamentide valmistamiseks; tugiseinte rajamiseks; allmaaehitiste (tunnelid, garaažid, mahutid jne); veetõkete rajamiseks. Tavaliste vundamentide tegemiseks kasutatakse süvaseina harva. Kui geoloogilised tingimused ja ehitise iseloom nõuavad sügavvundamendi kasutamist, on tavaliselt eelistatavad vaiad. Otstarbekaks võib osutuda süvaseina kasutamine sügava keldriga hoone maa-aluse osa seinte rajamiseks. Suhteliselt sageli on kasutatud süvaseina tugiseinte valmistamiseks, eriti tingimustes kus teised tugiseina valmistamise meetodid ohustavad kaevikute kaevamise või vibratsioonidega lähedal asuvaid objekte. Joonisel 7. on toodud näide, kus tugisein rajatakse vajadusest teha läbisõit hoone ja raudteetammi vahele. Tavalise, raketises betoneeritava tugiseina valmistamiseks tuleks teetammi teha süvend ja sellega seoses katkestada liiklus tammil. Süvaseina tegemine võib ainult piirata liiklust mingil määral. Pinnaseankrud asetatakse järk-järgult olenevalt vajatusest tagada seina paindetugevus. Süvaseina abil on ehitatud vahetult olemasolevate ehitiste läheduses tänavaaluseid tunneleid igasuguste torustike, aga ka transpordi jaoks (joonis 7.3). Sellisel juhul võib seinte toestuseks kasutada vahelagesid pinnaseankrute asemel.
15 Joonis 7.18 Süvaseina rajamise etapid
16 Joonis 7. Rootorsüvendaja Joonis 7.19 Rootorsüvendaja skeem Joonis 7.1 Süvaseina ehitus
17 Kaevandamise järjekorrad 1 Süvasein Pinnaseankrud 3 Süvend tavalise tugiseina valmistamiseks Joonis 7. Läbipääsu rajamine hoone ja teetammi vahele
18 Olemasolevad hooned 1 3 Ajutised avad pinnase eemaldamiseks 1 Vahelaed Süvasein 4 5 6 Joonis 7.3 Tänavaalune tunnel kommunikatsioonidele ja transpordile Töö jarjekord: 1. Süvaseina rajamine.. Pinnase kaevandamine ülemise vahelae alla. 3. Ülemise vahelae betoneerimine 4. Pinnase eeeemaldamine läbi ava ülemises vahelaes kuni järgmise vahelae alla. 5. Järgmise vahelae betoneerimine 6. Pinnase kaevandamine tunneli põhjani ja põhjaplaadi tegemine Süvaseina abil saab valmistada veetõkkeid (joonis 7.3). Sellisel juhul täidetakse seina süvend saviga.
19 Joonis 7.3 Veetõke hüdroelektrijaama tammi all.