Строительство в Арктике требует ума, инноваций и разумной экономики

27 августа в культурно-выставочном центре «ПАТРИОТ» в рамках деловой программы «АРМИЯ 2021» состоялся круглый стол на тему «Высокоэффективные российские строительные технологии, материалы и конструкции для работы и эксплуатации в условиях Арктики».

Мероприятие было организовано Комитетом ТПП по предпринимательству в сфере строительства совместно с ООО «АИСТ» и НИЦ «Строительство» при поддержке Минстроя РФ, а участие принимали представители Российского Союза строителей, НОСТРОЯ, НОПРИЗА, Союза сельских строителей, Союза архитекторов России, Союза проектировщиков России и НОСИ.

Как известно, на территориях Крайнего Севера и Сибири добывается по 95% природного газа, угля и золота, все алмазы и 75% нефти. И сегодня ожидается старт реализации крупных инфраструктурных проектов, предусматривающих интеграцию арктической зоны с освоенными районами Крайнего Севера и Сибири. Но экстремальные погодные условия, сезонная навигация, ограниченная транспортная доступность и сложность доставки топлива приводят к крайне высоким расценкам на энергию и значительным ее потерям. Так, по оценкам специалистов, если повысить энергоэффективность за полярным кругом, то ежегодно можно было бы сэкономить около 100 млрд руб. бюджетных средств.

Открывая круглый стол, председатель Комитета ТПП РФ по предпринимательству в сфере строительства, заслуженный строитель РФ Ефим Басин подчеркнул, что Крайний Север – субъект сложный, поэтому его освоение и финансирование должно быть рациональным. И не стоит забывать о задачах по увеличению объема ввода жилья и строительству высококачественных дорог. При этом приоритет в плане выбора материалов должен быть в пользу отечественных – они должны работать в широком диапазоне температур, выдерживать ветровые нагрузки и эрозию, быть энергоэффективными и с низкой теплопроводностью. А срок службы должен составлять не меньше 50 лет, желательно – 100, использовать менее долговечные не имеет смысла. И это требует поиска новых технологий, повышения производительности труда, создания новых материалов и конструкций, способных выдерживать экстремальные условия и при этом сохранять свои эксплуатационные характеристики.

Как напомнил президент НОПРИЗ Михаил Посохин, Арктическая зона в нашей стране занимает около 1/3 территории, из которой треть – это вечная мерзлота, где не просто очень холодно, а присутствуют особые условия возведения любых сооружений. Но для освоения Арктики требуются не только колоссальные материальные ресурсы, но и интеллектуальные: вести строительство на этих территориях невозможно без предварительной научно-исследовательской работы и широкого пласта данных, полученных в ходе изыскательских работ. Так, для строительства, организации морского пути и добычи полезных ископаемых сегодня требуется провести более 2 тыс. изысканий для разработки геологических месторождений.

Да и в целом, по мнению Михаила Посохина, в освоении Арктики особая роль отводится проектировщикам и изыскателям, перед которыми стоят масштабные задачи. И отдельное внимание нужно уделить именно изыскательским исследованиям, которые закладывают основу всего предстоящего глобального строительства в регионе. Ведь существующие сегодня изыскания были сделаны 40-50 лет назад – когда не таяли грунты, а конструкции, на которых стоят города и дороги, были выполнены по устаревшим технологиям.

Поэтому помимо градостроительных задач нужно разрабатывать новые технические регламенты, нормы и правила, учитывающие изменение климата и глобальное потепление, и на их основе создавать инфраструктуру Арктики – строить порты, дороги, промышленные объекты и жилье, инфраструктуру для обслуживания месторождений нефти, газа и золота. При этом не забывать об экологии и безопасности.

Так, Воркута, Норильск, Якутск, да и треть БАМа построены на вечной мерзлоте. Но сегодня они находятся в аварийном состоянии, все чаще и чаще стали происходить чрезвычайные ситуации, потому что мерзлота оттаивает, отходит. И вариантов борьбы с вечной мерзлотой два – либо ее сохранять, либо использовать различные сваи, скальные грунты и т.д.

К примеру, Воркута – очень депрессивный район, где закрывают шахты, происходит большой отток людей, из-за чего отключаются здания. В результате возле города оказалось много брошенных поселков. И проблема в том, что дома закрывают, но что с ними делать – не известно. Демонтировать – стоит огромных денег, которых у мэра нет, как и возможности куда-то деть такое количество бетона. Поддерживать тоже сложно из-за климатических условий и температурных особенностей грунтов – там даже районы построены по разным принципам.

Плюс ко всему не стоит забывать, что в таких регионах работы можно проводить только в летний период, а организации, находящиеся на этих территориях, могут выполнить лишь определенный объем. А приходящие из других регионов и выигрывающие тендеры компании потом задаются элементарным вопросом, где купить, к примеру, рубероид. Материалов на Крайнем Севере нет, их нужно завозить, причем это можно делать только в период открытой навигации. Но мало кто об этом задумывается, и в итоге работы проводят из чего попало. И как следствие – аварии.

В целом аварийные ситуации возникают по причине ошибок, сделанных при выполнении инженерно-геологических изысканий, в проектировании сооружений, в процессе строительства и эксплуатации сооружений, а также из-за отсутствия нормативной базы.

Перспективное строительство

На важность качественного строительства в зоне Арктики обратил внимание руководитель НИИОСП Андрей Алексеев. Так, по заданию Минстроя России Институт несколько лет проводил обследования зданий и сооружений Арктической зоны от Мурманска до Чукотки, захватывая криолитозону, и подготовил свои предложения по дальнейшей эксплуатации сооружений, чтобы обеспечить их безопасность.

Для этого необходимо актуализировать нормативную базу, разработать методы учета изменения климата при проектировании, современные конструкции фундаментов и систему геотехнического мониторинга. Но самое главное – сохранить здания и сооружения в рабочем состоянии.

Говоря о нормативных документах, нельзя не упомянуть о требующих пересмотра правилах проектирования СП 25.13330 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах». Но есть и новые важные документы – это СП 496.1325800.2020 «Основания и фундаменты зданий и сооружений на многолетнемерзлых грунтах. Правила производства работ», СП 498.1325800.2020 «Основания и фундаменты зданий и сооружений на многолетнемерзлых грунтах. Требования к инженерной подготовке территории» и СП 497.1325800.2020 «Основания и фундаменты зданий и сооружений на многолетнемерзлых грунтах. Правила эксплуатации».

Что касается конструкций фундаментов, то на мерзлоте применяется значительно меньшее их количество, а значит, их нужно развивать. Для этого Институтом была исследована несущая способность грунтов, показавшая, что снижение существующих фундаментов может составить до 30-40%. Поэтому при проектировании фундаментов необходимо учитывать климатические изменения.

В целом фундаменты в мерзлых грунтах традиционно делятся на 3 группы – буро-опускного способа, буро-забивного и опускного. Основное применение приходится на первые два метода, которые в настоящее время стараются усовершенствовать.

Как известно, бетон очень сложно подготовить и сохранить в условиях, когда температура опускается до -60 градусов. Но есть и перспективные типы фундаментов – это винтовые и буронабивные сваи, использование заполнения свай из сыпучих материалов для буро-опускного способа, использование композитов в качестве ствола сваи и сваи, выполненные с помощью струйной цементации грунтов – Jet Grouting.

В частности, сваи из композитов имеют ряд преимуществ. Во-первых, небольшой вес свай, что значительно упрощает их доставку в труднодоступную и удаленную арктическую зону и монтаж в период строительства. Кроме того, есть возможность изготовления данных труб непосредственно на площадке строительства – на мобильных заводах. Во-вторых, это повышенная коррозионная стойкость и длительный срок эксплуатации без снижения несущей способности.

Интересно, что один из высокотехнологичных типов фундаментов – это свайно-винтовые фундаменты. Они нашли широкое применение в гражданском частном секторе, при малоэтажном строительстве, строительстве высотных линий передач. Препятствием для их распространения было отсутствие механизмов – гидромоторов, способных погрузить сваю больших размеров, диаметром до 500 мм в грунты, в том числе многолетнемерзлые. Раньше на мерзлоте их не использовали, но гидромоторы погружают сваи и закручивают без оттаивания, что значительно сокращает сроки строительства, а сваю можно сразу нагружать.

Так, применение свайно-винтовых фундаментов в строительстве имеет ряд преимуществ, в частности, исключение «мокрых процессов» при устройстве фундаментов. Они прекрасно себя зарекомендовали при строительстве сооружений, где нагрузки на фундаменты нет или она совсем мала, т.к. конструкция свай позволяет противостоять касательным силам морозного пучения.

Но из-за отсутствия полноценных методик расчета винтовых свай в отечественной нормативной базе в условиях многолетнемерзлых грунтов, их использование не получило широкое распространение, что существенно усложняет их внедрение в строительство.

О разработке и испытаниях новых технологий фундаментов рассказал генеральный директор НИЦ «Строительство» Виталий Крючков. Для этого Центр заключил стратегическое соглашение с ПАО «ГМК «Норильский никель» о совместных научных исследованиях, и был сформирован полигон, где будут испытываться различные типы фундаментов. Также НИЦ выразил желание участвовать в стратегии развития Арктической зоны до 2035 г., уже ведутся переговоры с Минприроды и Минвостокразвития, чтобы исследования строительных конструкций, технологий в Арктической зоне проходили на базе НИЦ или как минимум с непосредственным его участием.

Последние годы НИЦ проводил исследования поведения конструкций при изменяющихся климатических условиях в Арктической зоне. Таким образом были получены прогнозы на ближайшие 50 лет, и теперь осталось решить, что нужно сделать, чтобы не допустить масштабных разрушений и чрезвычайных ситуаций. Главное, чтобы строительством, которое будет вестись сегодня, нивелировались возможные негативные последствия. И сегодня это можно закладывать в строительные новые нормы и правила.

И все-таки на 90% в авариях виноват человеческий фактор – безграмотность, неумение, жадность. Поэтому, по мнению вице-президента РААСН Вячеслава Ильичева, в первую очередь важно образование, а для этого в вузах необходимо расширить курсы подготовки инженеров Арктики. Но не стоит забывать и о том, что люди уезжают из районов Крайнего Севера, что в свою очередь влечет новые аварии. А значит, кроме технических проблем есть и организационные, которые нужно решать через образование не только студентов, но и глав городов. Нужно создавать комфортную и благоприятную среду для жизни в поселках и городах Арктики.

Вообще, как заметил в заключение Ефим Басин, самый лучший мировой опыт при возведении зданий и сооружений в Арктической зоне – в нашей стране. Россия – законодатель мод, северная страна, и ей не на кого равняться. Поэтому наука, проектировщики, строители – все должны объединить усилия, и, конечно, интерес должны проявлять губернаторы. А общая задача – найти лучшие технологии, практики.

Также во время работы круглого стола состоялось подписание Соглашения о сотрудничестве между Комитетом ТПП РФ по предпринимательству в сфере строительства и АО «НИЦ «Строительство».

Галина Крупен

Этот материал опубликован в сентябрьском номере Отраслевого журнала «Строительство». Весь журнал вы можете прочитать или скачать здесь.