Вечную мерзлоту на Ямале замораживают искусственно. Почему строителям предлагают отказаться от старых технологий?

Вечную мерзлоту на Ямале замораживают искусственно. Почему строителям предлагают отказаться от старых технологий?

11 января 2018 года

Климатические условия Арктики диктуют покорителям ее широт свои условия. Вечная мерзлота неоднократно преподносила неприятные сюрпризы строителям и недропользователям. О том, как сегодня они возводят здания, крупные промышленные объекты и жилые дома в северном крае читайте в материале «УралПолит.Ru»

На Ямале строительство требует особого подхода. По мнению ученых, в северных широтах должно учитываться много факторов, один из них – циклы климатического потепления и похолодания, каждый из которых длится примерно 30-35 лет. Именно теплый климат, растепляя верхние слои грунта, способен повлиять на несущую способность фундаментов.

Известные ямальские гигантские воронки, образовавшиеся в результате мощных взрывов, по мнению исследователей, ни что иное, как выброс газа, ставший возможным из-за растепления верхних слоев грунта. Последний взрыв с выбросом газа и дыма произошел совсем недавно, в июне 2017 года. Где и когда произойдет очередной взрыв - неизвестно.

Требуется детальное изучение местности. А на Ямале, как известно, сосредоточено много крупных стратегических объектов и активно ведется промышленное освоение полуострова. Ученые предупреждают, что ошибки проектировщиков и строителей могут иметь трагические последствия.

Кроме природного потепления угрозу для вечной мерзлоты представляют здания и крупные промышленные объекты. Излучаемое ими тепло очень опасно для мерзлых грунтов. Только в системе Газпром 27% из числа всех аварий связаны именно с вечной мерзлотой.

Предусмотреть то, как поведет себя грунт в случае потепления, важно еще на стадии проектирования. Так, в Салехарде, когда уже было возведено современное здание нового аэропорта и смонтирован его купол, пришлось возвращаться к фундаменту. Из-за неправильно проведенных изыскательных работ под зданием были обнаружены талики.

«Спасать» приходится и некоторые скважины. Как рассказали корреспонденту «УралПолит.Ru» в Тюменском Научно-производственном объединении по строительству оснований на вечномерзлых грунтах, во время эксплуатации одной из ямальских скважин грунт начал оттаивать и проседать.

«Скважина попросту стала проваливаться. Ее работа была остановлена. Пришлось срочно стабилизировать температуру грунтов у основания скважины. Менее чем за три месяца грунт искусственно заморозили, и деятельность возобновилась», – говорит начальник отдела по связям с общественностью ООО НПО «Фундаментстройаркос» Анастасия Рыжкова.

По словам тюменских проектировщиков, мерзлый грунт – очень прочное основание для строительства. Несущая способность свай, погруженных в мерзлый грунт, может быть в несколько раз выше, чем в талом грунте. Тогда длину и количество свай можно сократить, а то и вовсе отказаться от их применения при строительстве некоторых объектов, например, резервуаров.

Для этого при строительстве промышленных объектов в северных широтах уже не одно десятилетие применяется температурная стабилизация грунтов, которая поддерживает необходимую температуру грунтов. Другими словами, грунт замораживают искусственно.

У многих строителей температурная стабилизация ассоциируется с большими дополнительными расходами, связанными с установкой специальных устройств для сохранения вечной мерзлоты от растепления.

Но специалисты Тюменского Научно-производственного объединения по строительству оснований на вечномерзлых грунтах возражают, наоборот, экономия может составить от 30% до 50% от затрат на устройство фундамента. Системы термостабилизации состоят из подземных охлаждающих труб (горизонтальных или вертикальных) и надземного теплообменника. Для их работы не требуется электроэнергия и обслуживание, они работают естественным образом. Хладагент циркулирует за счет разницы между температурами воздуха и грунта. Системы аккумулируют холод наружного воздуха в основание сооружения. Используя термостабилизацию, сооружение можно построить по грунту, сократив количество и длину свай. На стадии проектирования рассчитывается температура грунта на весь срок эксплуатации здания, учитываются возможные снежные заносы и потепление климата.

Тогда сэкономить можно благодаря тому, что отпадает необходимость возводить проветриваемое подполье – наиболее старое и традиционное техническое решение, при котором здание приподымается на сваях, чтобы тепло от него не влияло на мерзлый грунт. Проветриваемое подполье, по мнению специалистов, малоэффективно, не экономично и совершенно не управляемо.

Строительство на охлаждаемых основаниях используется на Уренгойском, Бованенковском, Харасавейском, Юбилейном, Ямбургском, Заполярном, Самбургском, Южно-Хыльчуюском, Сандибинском и многих других месторождениях.

В отличие от промышленных объектов в гражданском строительстве новые технологии внедрять, к сожалению, не спешат. На Ямале до сих пор широко применяется проветриваемое подполье. Для более приглядного вида его стали закрывать декоративными панелями, при этом еще больше понижая его эффективность. А ведь применение систем термостабилизации возможно не только на промышленных объектах, но и при строительстве социальных объектов, торговых центров и жилых домов, уверены тюменские проектировщики.

«Мы готовы предложить новые технологии, позволяющие возводить жилые объекты без проветриваемого подполья, а вместе с тем: без традиционно принятых ограничений по этажности, с получением всех преимуществ теплого первого этажа, с наличием подвала и удобного устройства коммуникаций. Данные меры могли бы способствовать сокращению затрат при строительстве и повышению комфорта при освоении новых регионов», – говорит руководитель отдела по связям с общественностью Тюменского Научно-производственного объединения по строительству оснований на мерзлоте Анастасия Рыжкова.

Дома с проветриваемым подпольем должны быть размещены в квартале так, чтобы двор каждого дома хорошо продувался. В больших городах кварталы в основном строятся по закрытому принципу: благоустроенный двор с детской площадкой, парковкой и насаждениями. Системы температурной стабилизации позволяют возводить закрытые дворы, максимально использовав весь участок застройки. Например, парковку, можно разместить под детской площадкой.

За комментариями корреспондент «УралПолит.Ru» обратился в пресс-службу правительства ЯНАО.

«Небольшой современный опыт проектирования, затраты, связанные со строительством и последующей эксплуатации крупных торговых центров с подземными паркингами (которые не распространены в арктических условиях) в районах распространения вечномёрзлых грунтов, для городов и посёлков ЯНАО являются пока нецелесообразными», – говорит пресс-секретарь губернатора ЯНАО Наталья Хлопунова.

Как рассказали проектировщики, с презентацией систем термостабилизации они выступили в администрации Салехарда. Их идеи очень понравились местным чиновникам, но дальше этого дело не пошло. Специалисты Тюменского Научно-производственного объединения по строительству оснований на вечномерзлых грунтах задаются вопросом, почему сегодня, когда на вооружении у науки есть технологии, позволяющие строить жилые дома и социальные объекты без высоких пандусов, с техническими этажами и подземными парковками, многие здания в арктическом регионе возводятся по-старинке.

«В основном, строительство объектов в округе ведется за счет средств регионального бюджета, и большая часть строящихся зданий относится к социально-значимым, строительство которых в РФ строго регламентировано. Любое нововведение должно быть подвержено серьёзным исследованиям и проверено временем. Сейчас строительство в условиях вечной мерзлоты осуществляется согласно СНиПам, которые проверены десятилетиями и зарекомендовали себя как оптимальные для экстремальных климатических условий Арктической зоны РФ, куда отнесен ЯНАО», – пояснили «УралПолит.Ru»в пресс-службе правительства.

В арктическом регионе из-за специфики грунтовых условий строительство ведется с применением свайного основания. При проектировании учитываются местные условия строительства, требования к охране окружающей среды, а также опыт проектирования и строительства в аналогичных условиях.

«Что же касается выбора строительных площадок и проектных решений, то он зависит от технико-экономического сравнения возможных вариантов и доказанной надёжности», – заверили в пресс-службе правительства ЯНАО.

В свою очередь проектировщики говорят, что на севере России грунт замораживают уже давно. Поскольку холода на Севере в избытке, можно укреплять основания даже там, где вечная мерзлота слабая либо вообще отсутствует и изменять принципы строительства.

«На Ямале не подходят прописаные нормы. Строительство каждого объекта здесь должно быть экспериментальным, и изыскания для каждого из них должны проходить по-своему», – прокомментировал «УралПолит.Ru» руководитель научного направления института криосферы земли СО РАН, академик РАН Владимир Мельников.

Источник