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.
