Добыча энергоресурсов, сосредоточенных в районах распространения вечномерзлых грунтов (ВМГ) Крайнего Севера, требует создания на этих территориях инфраструктуры с соблюдением специальных технологий и контроля.

Существуют следующие особенности строительства на ВМГ:

• удаленность от промышленно развитых регионов, что затрудняет транспортировку стройматериалов, оборудования, рабочей силы;
• неблагоприятные природно-климатические условия: суровый климат, большое количество рек и озер, высокая заболоченность;
• сложные инженерно-геологи ческие условия территории: наличие вечномерзлых грунтов, термодинами чески неустойчивых к природным и

Поэтому подходы к проведению строительных работ в условиях вечной мерзлоты должны быть основаны на выполнении принципов экологической безопасности, технической надежности и экономической целесообразности.

Осваивать без потерь

Как отмечает Владимир Мельников, академик, директор Института криосферы Земли СО РАН (г. Тюмень), «высокая чувствительность северных ландшафтов и слагающих их мерзлых пород к техногенным воздействиям — негативная сторона строительства на мерзлоте». Как правило, освоение новых территорий начинается с создания дорожно-транспортной инфраструктуры. Однако применение автомобильного и гусеничного транспорта для сооружения грунтовых насыпей разрушает торфомоховой покров, что приводит к деградации вечной мерзлоты и образованию термокарста. По информации Феликса Кунцевича, инженера путей сообщения-строителя (Fkunzewitsch@t-online.de), получены технологические решения для сооружения грунтовых насыпей любого назначения, в том числе усиленных геотекстильными материалами, с использованием только железнодорожного транспорта. Законченный комплекс работ, включая вырезку грунта в основании насыпи, осуществляется без выхода за пределы поперечного очертания трассы (журнал «Der Eisenbahningenieur» №№ 3, 4, 9, 11 / 2004 www.eurailpress.com/ei).

Главное — надежный фундамент

По словам экспертов, стоимость устройства оснований и фундаментов сооружений на ВМГ Тюменского Севера может достигать 60% и более от общей стоимости строительства. В России сегодня в области разработки технологии устройства оснований и фундаментов на мерзлоте работают ФГУП «Фундаментпроект» (г. Москва) и ООО НПО «Фундаментстройаркос» (г. Тюмень). «Проблема фундаментостроения на вечномерзлых грунтах должна решаться на основе системного подхода, — считает Марк Минкин, д.г.-м.н., директор ФГУП «Фундаментпроект», —

1. Основания и фундаменты рассматриваются как составные элементы природно-технических геосистем, включающих инженерные сооружения и природные объекты.
2. Процессы создания и функционирования сооружений методологически увязываются в звенья единой цепи: изыскания — проектирование — строительство — эксплуатация путем управления качеством природно-технических геосистем на всех этих стадиях.
3. В комплекс проблем устройства оснований и фундаментов включаются такие виды работ, как термостабилизация оснований, инженерная защита от подтопления и опасных геологических процессов (пучения, термокарста, термоэрозии и т.д.), геотехнический мониторинг». Системный подход обеспечивает надежность и долговечность объектов и экономит затраты.

К сожалению, на практике в условиях ВМГ строительство ведется по принципу «быстрее и дешевле». Множество фактов такого подхода приводится в публикациях РААСН (см., например: «Перспективы развития поселений Севера в современных условиях», М., 2003). В результате через некоторое время построенные объекты оказываются под угрозой разрушения. Владимир Мельников: «Условия и масштабы строительства, как и материалы и техническая база в целом, постоянно меняются. Поэтому очень важно отслеживать и внедрять результаты фундаментальных исследований в практические разработки. Немаловажное значение имеет и подготовка квалифицированных специалистов по строительству на ВМГ». Точку зрения ученого разделяют и коллеги-практики. Семен Вельчев, первый заместитель генерального директора по развитию СМР НПО «Фундамент-стройаркос»: «Трудности строительства на мерзлоте обусловлены: несоответствием изысканий проекту; отсутствием специалистов, знающих особенности строительства на ВМГ, и сегодня в средних и высших учебных заведениях их не готовят; отсутствием нормативных документов на предлагаемые технические решения и конструкции для массового применения и т.д.».

Помимо этого, как отмечает Семен Вельчев, в области индустрии спецсредств отсутствуют достаточно надежные автоматические системы контроля температуры грунтов оснований в период эксплуатации объекта; нет массового производства долговечных и стойких антикоррозионных материалов, способных защитить конструкции на весь период эксплуатации объекта или близкий срок к этому.

Спецтехнологии для ВМГ

Существуют разные технологии для ВМГ, разработанные с учетом индивидуальных особенностей каждого объекта. Эффективные технологии — управляемые системы оснований и фундаментов. Семен Вельчев: «Индивидуальные сезонные охлаждающие устройства (СОУ) предназначены для замораживания и температурной стабилизации грунтов основания. Эти технические решения имеют наибольшее значение при новом строительстве». Наряду с указанными конструкциями могут быть использованы: проветриваемые подполья на свайных основаниях, возможны подполья с принудительным охлаждением; специальные вентиляционные трубы в основании насыпей и резервуаров; горизонтальные термостабилизаторы.

По словам Семена Вельчева, технические решения «ГЕТ» и «BET», в отличие от вышеизложенных конструкций, имеют возможность регулировать температуру грунта в заданных параметрах в период эксплуатации объекта. Сварка в них выполнена в режиме вращающейся дуги в магнитном поле со 100%-м компьютерным контролем, позволяющим получить результат качества сварки на объекте через 10 сек. после завершения процесса сварки.

Особо следует отметить необходимость проведения комплексного мониторинга при строительстве и эксплуатации промышленных и гражданских объектов в условиях Севера.

Как подчеркивает Владимир Мельников, мониторинг должен сопровождаться количественным прогнозом состояния объектов на среднесрочную перспективу.

Дальнейшее направление в освоении Севера: индустриализация — массовое применение блочно-комплектного метода строительства; унификация и типизация технологии возведения сооружений с использованием технических решений, оказывающих минимальное техногенное воздействие на грунт; постоянный контроль температуры грунтов оснований и устойчивости фундаментов.