Эксперт рассказал о строительстве в экстремальных условиях

Глядя на сооружения, возведенные в экстремальных условиях, сложно поверить, что они созданы руками человека. Иногда сама идея строительства кажется нереальной, но спустя годы проект воплощается, и тысячи людей пользуются результатами грандиозной работы, не подозревая, через какие испытания прошли строители.
Инженер технического надзора Тимур Вейс, специализирующийся на контроле строительства стратегически важных объектов, рассказал «Экспресс газете», как возводятся сооружения в экстремальных условиях — от горных склонов Сочи до грунтов вечной мерзлоты. Почему олимпийский трамплин пришлось «вычерпывать ложкой», как строят небоскребы в сейсмоопасных зонах, и какие технологии спасают здания в условиях глобального потепления — в нашем интервью.
— Тимур, вы говорили, что олимпийские объекты в Сочи — пример сложнейшего строительства. Можете рассказать подробнее?
— Конечно. Чтобы лучше понять масштаб задач: в 2009 году Красная Поляна была одним из самых живописных природных уголков с густыми лесами и зелеными полянами. Именно туда прибыли представители Олимпийского комитета для согласования строительства комплекса трамплинов к Играм 2014 года.
Красота места их впечатлила, но были строгие требования: отсутствие прямых солнечных лучей и защита от ветра — чтобы спортсмены могли безопасно выполнять прыжки длиной до 250 метров. Дополнительную сложность создавало то, что соревнования планировались в горах, на высоте 550–800 метров над уровнем моря.

— Как решалась эта сложная задача?
— Решение было нестандартным: на склоне хребта организовали гигантскую выемку грунта, создавая искусственную ложбину. Представьте, как ложкой зачерпывают мороженое, оставляя в нём впадину, только «ложка» у нас была размером с миллион кубометров земли. Так подготовили идеальную строительную площадку для трамплина высотой более 250 метров.
После одобрения проекта началось грандиозное строительство. Однако через несколько месяцев, во время обустройства фундаментной плиты зоны выката, произошел первый сход сели — тысячи кубометров земли заполнили стройплощадку.
— В чем была причина схода?
— Основная причина — вырубка леса. Корни деревьев являются естественной геозащитой склона. Конечно, риск был заранее оценен. Провели инженерно-геологические исследования и разработали методы укрепления склона: подпорные стены высотой до 25 метров и сваи глубиной до 100 метров.
Было выполнено террасирование склонов, армирование с последующим ландшафтным благоустройством — посевом трав, кустарников. Гости могли наблюдать большое количество габионных стен цвета «капучино» с использованием камня травертина.
— Какие еще работы остались «за кадром»?
— Скрытыми остались дренажные системы с автоматическим отводом воды через километровые коллекторы, которые собирают подземные воды и обеспечивают водопонижение объекта. Также была выполнена гидроизоляция всех склонов.
На протяжении всего строительства велся постоянный мониторинг: установили датчики движения грунта, инклинометры, проводили визуальные осмотры. Грандиозность и инновации, примененные здесь, безусловно, войдут в учебники для будущих инженеров.
— Вы также упоминали о строительстве в зонах с повышенной сейсмической активностью.
— Да, когда я учился в Кыргызско-Российском Славянском университете в Бишкеке, где уровень сейсмичности достигает 9 баллов по 12-балльной шкале, мы изучали строительство в таких зонах.
Преподаватель объяснил нам это просто: если представить здание как карточный домик на трясущемся столе, задача проектировщиков — сделать карты гибкими, но прочными. А строителям — связать их так, чтобы волны колебаний шли к основанию без разрушений.
— Какие практические методы применяются для этого?
— Во-первых, проектируется простая геометрия конструкции. Важно минимизировать расстояние между центром массы и центром жесткости. Используются жёсткие каркасы из железобетона или стали, диафрагмы жесткости вертикальных элементов, обеспечивающие передачу нагрузок.
Во-вторых, конструкции усиливаются сейсмопоясами — горизонтальными армированными бетонными поясами, а также дополнительным вертикальным армированием стен, колонн и узлов.
— Есть ли ограничения в таких проектах?
— Да, ограничиваются высотность здания и размеры пролетов. Обязательно устройство деформационных швов, разделяющих здание на независимые части. Фундамент в сейсмоактивных зонах должен быть особенно надежным: чаще всего это плитные фундаменты со сваями, уходящими до устойчивых грунтов.
Кроме того, активно применяются методы активной сейсмоизоляции зданий.
— Какие материалы особенно важны при таком строительстве?
— Контроль качества строительных материалов — на первом месте. Бетонные смеси должны иметь строго заданную марку. Металлоконструкции проверяются на соответствие сейсмическим требованиям. Сварочные работы требуют особого контроля.
Все работы выполняются в соответствии с нормами СП14.13330.2018. Даже установка декоративных элементов фасадов здания согласуется с проектной организацией.
— Есть примеры успешных проектов?
— Конечно. Например, в Бангладеш в марте этого года произошло землетрясение магнитудой 5,2 балла. Многоэтажные здания, построенные с соблюдением технологий в зоне высокой сейсмической активности, выдержали его без разрушений.
— Давайте теперь поговорим о строительстве в условиях вечной мерзлоты.
— Здесь традиционные фундаменты неэффективны. Тепло от здания может растопить верхний слой мерзлоты, что приведёт к просадкам и деформациям.
Ещё в 1950-х годах началось строительство зданий на сваях — своеобразных «парящих» конструкциях на высоте 1–2 метров от земли. Это обеспечивало естественную вентиляцию и не давало теплу от зданий влиять на грунт.
Подпольные пространства классифицируются по режиму охлаждения: закрытые, открытые и регулируемые. Они защищаются сетками или стенами с вентиляционными щелями высотой 20 см.
Позже эти пространства стали использовать для инженерных коммуникаций и складов.
— Почему тема строительства в вечной мерзлоте так актуальна сейчас?
— Причин несколько. Во-первых, глобальное потепление. Во-вторых, многие здания, построенные в советское время, уже исчерпали свой ресурс. Старые сваи трудно ремонтировать.
Современные технологии предлагают термостабилизацию грунтов. Используются горизонтальные и вертикальные естественно действующие трубчатые системы (ГЕТ и ВЕТ), заполненные хладагентами. Эти системы работают автономно, без электричества, за счёт разницы температур.
Зимой хладагент замораживает грунт настолько, что летом он не успевает растаять. Это обеспечивает долговечность конструкции.
— В чем заключается задача технического надзора при использовании таких технологий?
— Проверка правильности расчетов нагрузок для конкретных грунтов и температурных условий, устройство труб нужного диаметра и глубины заложения, контроль герметичности систем.
Также важно правильно установить конденсаторные блоки с учётом расположения объекта. Эти технологии применяются для зданий, резервуаров объёмом до 100 000 м³, автомобильных и железных дорог длиной до 500 метров, зданий с пролетами до 120 метров.
Василий Черный