Секреты строительства и ремонта зданий и сооружений на вечной мерзлоте

ЭкспертБизнес

Вбуриться в вечность

Секретами строительства и ремонта зданий и сооружений на вечной мерзлоте делится директор Центра геокриологических и геотехнических исследований Андрей Алексеев

Александр Ивантер

В отсутствие должного ухода за фундаментами здания на вечной мерзлоте деформируются и приходят в негодность. На снимке: аварийный дом в одном из поселков близ Воркуты

Вечная мерзлота — «дама» капризная и своенравная: не прощает малейшей халатности и пренебрежения в общении с собой. В последнее время ее характер вконец испортился: процессы глобального потепления в арктических областях идут особенно интенсивно, что приводит к неравномерной и плохо предсказуемой ее деградации.

Это, не побоимся пафоса, эпохальный процесс с целом шлейфом неприятных последствий — от выбросов углекислого газа, ведь вечная мерзлота — это его гигантский резервуар (1670 млрд тонн, при том что годовая антропогенная эмиссия всего чуть более 40 млрд тонн) до сурового экзамена всем, кто дерзнул жить, работать или нести службу в суровых краях.

Недавно «Эксперт» подробно описывал нетривиальную концепцию русского ученого-эколога Сергея Зимова по сохранению и даже восстановлению вечной мерзлоты (см. «Превратим планету в парк», № 22 за этот год). Сегодня же мы хотим дать слово инженерам-строителям. Как строить и поддерживать устойчивость и безопасность жилых зданий и промышленных сооружений, инфраструктурных объектов в районах вечной мерзлоты? Как «лечить» и «реанимировать» просевшие, перекошенные основания строений и насыпей? Как избегать аварий?

Наш собеседник — директор Центра геокриологических и геотехнических исследований (входит в состав НИЦ «Строительство») Андрей Алексеев. Эта организация сегодня является средоточием компетенций строительства на мерзлых грунтах в нашей стране.

Андрей Алексеев. Фото: Олег Сердечников

— Андрей Григорьевич, давайте начнем с определений. Насколько уместен сам термин «вечная мерзлота» в условиях ее значительной и быстрой деградации на фоне глобального потепления?

— Дискуссия об уместности термина давно идет среди ученых-геокриологов. Когда мы работали над новой версией строительных правил по мерзлым грунтам, она была утверждена в 2012 году, старшее поколение специалистов настояло на том, чтобы термин остался неприкосновенным в названии документа — «Основание фундаментов на вечномерзлых грунтах». Но в самом тексте уже везде фигурируют многолетнемерзлые грунты.

— А в чем разница между теми и другими?

— Считалось, что вечномерзлые грунты не теряют своих свойств в течение длительного времени, условно до ста лет. А многолетнемерзлый грунт — не менее трех лет.

Но существенно более важна в практическом смысле классификация самих мерзлых грунтов по типам. Есть твердомерзлые грунты, есть пластичномерзлые, сыпучемерзлые грунты, просто мерзлые, морозные грунты и так далее — много типов, и все они имеют свою специфику с точки зрения устройства на них оснований для зданий и сооружений.

— Каковы главные особенности строительства на мерзлых грунтах?

— Прежде всего, надо понимать, что это структурно неустойчивые грунты. Их свойства меняются существенным образом в зависимости от того, в каком состоянии они пребывают — мерзлом или талом. Если температура талых грунтов практически всегда одинаковая (мы имеем в виду слой несущий, это ниже сезонного промерзания), то температура мерзлых грунтов играет существенную роль в устойчивости оснований и фундаментов. С повышением температуры свойства мерзлого грунта меняются, прочностные характеристики снижаются.

— Главная неприятность при растеплении мерзлого грунта, насколько я могу судить, заключается в том, что происходит не просто вертикальное проседание фундаментов, но еще и горизонтальные перекосы.

— Конечно, равномерная осадка не так страшна, как неравномерная. Но именно последняя на мерзлых грунтах всегда имеет место. Потому что основания всегда оттаивают с неодинаковой скоростью: под центральной частью здания, особенно если отсутствует или неправильно эксплуатируется проветриваемое подполье, температура несколько выше, чем под крайними стенами. Середина оттаивает сильнее, чем периметр, возникает неравномерная осадка и риск разрушения фундамента.

Именно поэтому наиболее подходящий тип фундаментов для мерзлых грунтов — свайные. Но для них требуются наблюдения или геотехнический мониторинг за техническим состоянием с целью обеспечения несущей способности.

— Мне встречалась оценка, что в среднем устройство свайного фундамента обходится на двадцать-тридцать процентов дороже, чем традиционного, на обычном, не мерзлом грунте. Это правда?

— Точные цифры не скажу, но действительно, затраты на устройство фундаментов на многолетнемерзлых грунтах значительно выше, чем на талых.

Карта: Вечная мерзлота на территории России

Девяносто лет свайной науки и практики

— Как совершенствовались технологии устройства свайных фундаментов на вечной мерзлоте в нашей стране?

— Пионерами мерзлотостроения в Советском Союзе были строители Норильского промышленного района в середине 1930-х годов. При этом если фундаменты промышленных сооружений НПР старались устраивать на скальных основаниях, снимая верхний слой мерзлоты, выкапывая многометровые котлованы, то жилые здания строили на сваях. Сначала базовой технологией было применение так называемых паровых игл: брали трубу, наполняли ее горячим паром и постепенно оттаивали грунт на определенную глубину, после чего погружали в оттаявшее место сваю и ждали, пока окружающий сваю грунт снова сморозится.

После войны талантливый инженер Михаил Васильевич Ким, проведший, кстати говоря, три года в заключении в Норильлаге, предложил другой, гораздо более эффективный и надежный способ устройства свай — вмораживание. Мерзлый грунт не растапливается, а разбуривается в исходном температурном состоянии. В скважину заливается специальный раствор, а затем уже погружается, забивкой или вибропогружением, инвентарная свая. Окружающий сваю слой раствора быстро замораживается, и вся эта уже монолитная конструкция как бы висит в вечной мерзлоте.

За эту инновацию коллектив инженеров-строителей во главе с Кимом получили Ленинскую премию в 1966 году. Именно эта технология стала в СССР базовой для устройства свайных фундаментов в период активного строительства на Северах и в Арктике и получила название «буроопускные сваи».

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Обонятельное прошлое Обонятельное прошлое

Запахи древней Европы как часть культурного наследия

Огонёк
Хорошего мало: мультивитамины нередко бесполезны и даже вредны Хорошего мало: мультивитамины нередко бесполезны и даже вредны

Действительно ли прием мультивитаминов обязателен для поддержания здоровья

Cosmopolitan
Неудачник против везунчика Неудачник против везунчика

«Имя, сестра, имя!» — крылатая фраза из фильма «Д’Артаньян и три мушкетёра»

Дилетант
Что такое глютен, и почему все избегают его Что такое глютен, и почему все избегают его

Почему люди веками ели глютен, и все было хорошо? Стоит ли от него отказатсья?

Популярная механика
Европейские средневековые погребения вскрыли в VI–VII веках не только для грабежа Европейские средневековые погребения вскрыли в VI–VII веках не только для грабежа

Исследованы следы проникновения в тысячах нарушенных захоронений

N+1
Лучшие книги для мужчин, которые решили взять быка за рога Лучшие книги для мужчин, которые решили взять быка за рога

Книги, которые превратят застенчивого юношу в уверенного в себе мужчину

Популярная механика
В египетском городе нашли пограничную стелу VI века до нашей эры В египетском городе нашли пограничную стелу VI века до нашей эры

Древнеегипетский монумент обнаружил на своем участке местный житель

N+1
История учителя из Африки, который боролся с коррупцией и бежал в Россию. Его могут казнить История учителя из Африки, который боролся с коррупцией и бежал в Россию. Его могут казнить

История эритрейца, который боролся с коррупцией в школе

СНОБ
Исследование: какой фастфуд можно есть после тренировки Исследование: какой фастфуд можно есть после тренировки

Разрази нас макдак!

Maxim
Котлеты из белой и красной рыбы Котлеты из белой и красной рыбы

Эти нежные котлеты — любимая еда тинейджеров!

Cosmopolitan
Правда ли, что 150 лет — предел продолжительности жизни Правда ли, что 150 лет — предел продолжительности жизни

Есть ли у нашей жизни фундаментальный биологический предел?

Популярная механика
Obladaet рассуждает о творчестве, бюджетах и конфликтах с рэперами Obladaet рассуждает о творчестве, бюджетах и конфликтах с рэперами

Obladaet — о музыкальной журналистике и визуале своего творчества

GQ
Отраслевые особенности устойчивого развития: телекоммуникационная сфера Отраслевые особенности устойчивого развития: телекоммуникационная сфера

Направления работы компаний сферы телеком в повестке устойчивого развития

Forbes
Проверено временем и народом! Легкие способы убрать второй подбородок Проверено временем и народом! Легкие способы убрать второй подбородок

Советы, которые помогут обрести острый овал лица

Cosmopolitan
Все советские фантастические фильмы про космос. Часть 1 (1924-1974) Все советские фантастические фильмы про космос. Часть 1 (1924-1974)

Каким себе представляли космос советские кинорежиссеры?

Maxim
Маори могли открыть Антарктиду за тысячу лет до европейцев Маори могли открыть Антарктиду за тысячу лет до европейцев

Коренные жители Новой Зеландии открыли Антарктиду раньше европейцев

National Geographic
Порча и сглаз: психолог объясняет, как устроены энергетические воздействия Порча и сглаз: психолог объясняет, как устроены энергетические воздействия

Психолог: как не попадаться на уловки гадалок и самому стоить свою жизнь

Cosmopolitan
Как фотографировать девушку для «Инстаграма», чтобы она осталась довольна Как фотографировать девушку для «Инстаграма», чтобы она осталась довольна

Краткое и простое руководство для фотографов поневоле

Maxim
Специальный проект «Секреты профессии». Архитектор Специальный проект «Секреты профессии». Архитектор

Как становятся архитекторами?

Лиза
Николай Кукушкин Николай Кукушкин

Николай Кукушкин написал лучшую научпоп-книгу года: «Хлопок одной ладонью»

Собака.ru
Тебя выдает лак для ногтей: выбор оттенка многое говорит о характере! Тебя выдает лак для ногтей: выбор оттенка многое говорит о характере!

Что расскажут о твоем характере любимые цвета лака для ногтей?

Cosmopolitan
Музыка Земли: как композиторы ставят на службу искусства шум волн, биение сердца и землетрясения Музыка Земли: как композиторы ставят на службу искусства шум волн, биение сердца и землетрясения

Мы живем в окружении звуков. Или того, что можно в них превратить

Вокруг света
Людей обучили эхолокации всего за 10 недель Людей обучили эхолокации всего за 10 недель

Навык эхолокации очень помогает слепым людям

National Geographic
Сухое утопление: смертельная опасность может грозить не только в воде Сухое утопление: смертельная опасность может грозить не только в воде

Как распознать сухое утопление и что сделать, чтобы спасти пострадавшему жизнь

Cosmopolitan
Остров Остров

Прошлое острова Диксон – это освоение Северного морского пути и наука

Вокруг света
Два рассказа о чертовой силе чтения Два рассказа о чертовой силе чтения

Два рассказа о чертовой силе чтения

Esquire
20 самых высокооплачиваемых профессий с низким уровнем стресса 20 самых высокооплачиваемых профессий с низким уровнем стресса

Перспективные профессии с низким уровнем стресса

Inc.
Проверьте, насколько вы (не) зависимы от чужого мнения Проверьте, насколько вы (не) зависимы от чужого мнения

7 признаков, что вы свободны в мыслях и действиях

Reminder
#glam_youtube: Аня Pokrov #glam_youtube: Аня Pokrov

Самая негрустная ведущая новостей о жизни блогеров

Glamour
Петр и Феврония: вместе несмотря ни на что Петр и Феврония: вместе несмотря ни на что

Петр и Феврония — святые покровители брака

Psychologies
Открыть в приложении