Особенности проектирования и строительства в условиях Крайнего Севера
Сложные климатические условия северных территорий России и глобальное потепление диктуют особые требования к проектированию и строительству объектов. В чем эти особенности и как можно строить по-настоящему качественные здания на века, шла речь на онлайн-конференции МИД «ЕвроМедиа» на тему «Особенности проектирования и строительства в условиях Крайнего Севера». Мероприятие прошло 23 июля в рамках подготовки альманаха Отраслевого журнала «Вестник» ко Дню строителя.
Начальник ГАУ «Управление Госэкспертизы РС (Я)» Вера Кузакова отметила, что здания и сооружения в северных территориях строят по первому принципу сохранения мерзлого грунта, на свайных фундаментах с проветриваемым подпольем. «Мы закладываем мероприятия, которые обеспечивают сохранение мерзлотно-грунтовых условий, оснований на весь период эксплуатации. Если раньше мы проектировали здания с глубиной заложения фундамента 8-10 метров, то те изменения, которые мы сейчас все ощущаем и наблюдаем, — потепление климата, отражаются на грунтовой толще. Естественно, осложняются мерзлотно-грунтовые условия, меняется глубина заложения. Сейчас сваи закладываем на глубину 15-18 метров. Все чаще и чаще применяем охлаждающие установки, которые обеспечивают охлаждение грунтов в процессе строительства и позволяют загружать фундаменты в установленные сроки. Это отражается на удорожании строительства зданий».
В деталях о преимуществах таких установок рассказал Сергей Окунев, главный инженер НПО «Фундаментстройаркос» (г. Тюмень), — организации, которая с 1991 года занимается проектированием и созданием охлаждающих установок, а также осуществляет их монтаж на объектах, находящихся в суровых климатических условиях. «Почти за тридцать лет у нас наработан большой объем технологических решений, среди них есть и стандартные, типовые, но преимущественно мы разрабатываем и предлагаем технологические решения, учитывая специфику каждого объекта. Такой подход должен быть при реализации всех программ, в том числе при проведении капремонта. Капремонт должен быть индивидуальным. Новые решения, как показывает опыт нашего научно-производственного объединения, позволяют в условиях потепления климата уменьшить длину закладываемых свай в фундамент, сократить логистические расходы, приводят к другим положительным эффектам», — рассказал эксперт.
В качестве примера Сергей Окунев привел недавнее решение по восстановлению фундамента с использованием установки с углекислотой, разработанное НПО «Фундаментростройаркос» для жилых домов в Норильске. В результате применения инновационной технологии фундамент был укреплен, и домам вернули опору, которую давала вечная мерзлота. Кроме того, монтаж был проведен таким образом, чтобы система не мешала в дальнейшем эксплуатации зданий.
К сожалению, данная технология не нашла должного успеха на бюджетных объектах. На объектах госзаказа такие решения на первый взгляд часто оказываются дорогими, несмотря на возникающую существенную экономию в процессе строительства.
Директор ГАУ Архангельской области «Управление государственной экспертизы» Валерий Худяков отметил, что Северу необходима государственная поддержка. «В тех местах, где по первому типу на слабых грунтах существуют здания, на мой взгляд, необходимо предпринимать мероприятия именно государству. То есть принимать меры заранее, не дожидаясь, когда пойдут подвижки, когда дома будут сходить со свай, будут какие-то катастрофические действия. Необходимо, конечно, вести тотальный мониторинг и заново проверить инженерно-геологические условия, заранее предусмотреть мероприятия по укреплению фундаментов, а возможно, даже по переносу этих поселков в более благоприятные условия», — добавил Валерий Худяков.
В ходе дискуссии эксперты обсудили также вопросы ценообразования в экспертизе, уместности использования типовых проектов в условиях Крайнего Севера, вопрос подготовки квалифицированных специалистов и ряд других тем.
Эксперты рассказали о нюансах строительства в условиях Крайнего Севера
Эксперты в сфере строительства рассказали, с какими вызовами сталкиваются компании при возведении новостроек на Крайнем Севере.
Ежегодно строители отмечают свой профессиональный праздник во второе воскресенье августа. Он был учрежден в 1956 году. В этом году праздник выпал на 9 августа и отмечается уже в 65 раз. К данному дню традиционно приурочивают введение в эксплуатацию различных объектов: от зданий до дорожных развязок.
Прогресс для новостроек
Строительная отрасль, как и любая другая, развивается вместе с новыми технологиями. Одна из них – BIM, Building Information Model, рассказал эксперт по автоматизации зданий компании КРОК Дмитрий Кузнецов в интервью «ПолитЭксперту». По данным Минстроя, эту технологию пока используют около 5-7% компаний в России. Преимущественно в крупных городах или при реализации масштабных проектов.
«По сути, BIM или информационная модель здания – это его 3D-паспорт, который содержит данные по всем имеющимся системам и аккумулирует всю проектную документацию. Ее использование существенно сокращает время на разработку смет и позволяет обнаружить все коллизии и нестыковки на этапе проекта, а не во время строительства», – объяснил собеседник ПЭ.
Такая технология существенно сокращает расходы инвесторов и сроки возведения здания. BIM-модель можно применять на протяжении всего жизненного цикла объекта: для контроля за использованием оборудования, планирования профилактических и регламентных работ или взаимодействия с подрядчиком.
Другая технология – лазерное сканирование. Ее используют в качестве метода экспертной оценки на любом этапе строительства. Она основывается на измерении расстояния от сканера до поверхности объекта, после чего формируются пространственные координаты.
«Современные модели позволяют вести съемку со скоростью более миллиона точек в секунду и с высокой точностью – до нескольких миллиметров. В результате получается цифровая копия объекта в виде облака точек, что позволяет использовать полученные данные для создания обмерных чертежей», – пояснил эксперт.
Лазерное сканирование помогает точно установить, соответствует ли проект требованиям, сопоставить фактические объемы с запланированными, выявить возможные погрешности. Данные можно получить в течение одного дня или даже нескольких часов. Оперативность – один из главных плюсов этой технологии.
Также используют видеоаналитику для контроля и оценки хода выполнения земляных и монолитных работ. Технология позволяет использовать бюджет эффективно – без завышения смет.
Вызов северных широт
Прогресс в строительной отрасли особенно важен для условий Крайнего Севера. Одна треть России находится за Полярным кругом, там проживает 1,5 миллиона человек. Самыми крупными городами являются Мурманск и Норильск.
Суровая погода ставит свои условия для подрядчиков. Так как аномалии являются нормами жизни для Севера, то строительный сезон – слишком абстрактное понятие для региона, уточнил операционный директор направления «Полимерные мембраны и PIR» компании «ТехноНиколь» Евгений Спиряков. Необходимо подбирать такие строительные материалы, монтаж которых можно производить при минусовой температуре, в дождь и снег.
«Они должны иметь высокие физико-механические характеристики, чтобы сохранить эксплуатационные свойства в течение всего периода службы. При этом материалы не будут ломаться на морозе, сохранят все свои свойства даже при укладке во время осадков», – добавил Евгений Спиряков.
«В первую очередь материал должен выдерживать механические нагрузки – дождь, град и прочее, обладать эластичностью, чтобы при укладке в мороз не превратиться в замерзшее полотно», – рассказал собеседник ПЭ.
Сложные погодные условия – это также риск для монтажников с точки зрения безопасности. Данный аспект всегда необходимо учитывать при разработке и производстве материалов, предназначенных для строительства на Крайнем Севере.
Домашний очаг
Отдельного внимания заслуживает отопительная система в зданиях, особенно для регионов за Полярным кругом. В экстремальных погодных условиях от котельных и котлов зависит здоровье и жизнь людей, заявил технический директор компании FRISQUET Роман Гладких в беседе с редакцией «ПолитЭксперта».
«Поэтому в суровых климатах решающее значение приобретает надежность оборудования и его способность «реагировать» на внештатные ситуации», – уточнил эксперт.
В сильные морозы обычно происходит резкое снижение давления газа в магистрали из-за увеличения расхода потребителями. Газовые службы не всегда могут оперативно реагировать на такие ситуации, поэтому все современные котлы сегодня оснащены автоматикой. В случае падения давления газа ниже допустимой нормы оборудование выключается. Правда, включать его приходится вручную.
Из-за этого иногда случаются неприятные ситуации. При длительном отсутствии давления газа домовладелец будет пытаться перезапустить теплогенератор каждые 10 минут в надежде, что часть потребителей на время отключились и не потребляют топливо.
«За шесть перезапусков котел попытается разжечь горелку 18 раз. При этом хорошо известно, что главным пагубным воздействием на любое оборудование является его частое включение и выключение. Поэтому в условиях суровой зимы крайне важной является способность оборудования самостоятельно контролировать уровень давления газа в магистрали», – объяснил Роман Гладких.
Новейшие теплогенераторы при низком давлении газа не выключаются, а переходят в режим сна. Как только ситуация нормализуется, котел самостоятельно «просыпается» и начинает работу без ручного перезапуска.
Ранее член Комитета Госдумы по бюджету и налогам Евгений Федоров предложил избавить от налогообложения вклады россиян для накопления средств на покупку жилья.
Строительство на Крайнем Севере
Не для кого не секрет, что активное освоение Севера началось в начале 19 века и продолжается по сей день. Из-за этого на пустом месте вырастают целые города. Но все ли так просто? Давайте с этим разберемся и рассмотрим «подводные камни», которые скрываются при строительстве в условиях вечной мерзлоты.
Вечная мерзлота – это природный феномен Северного полушария нашей планеты, где сосредоточена большая часть суши. Единственный материк, где отсутствует вечная мерзлота – Австралия. Даже в Африке предполагается наличие вечной мерзлоты на высочайших горных массивах. Для России это явление также носит глобальный характер, ведь в мире нет другой такой державы, столь активно хозяйствующей в зоне вечномерзлых грунтов – 63 % территории страны, приходится на этот район.
Строительство и проектирование здания в условиях вечной мерзлоты очень проблематично – корка льда все время изменяет свою однородность. Грунты, имеющие рыхлую структуру, оттаивают из-за зданий, построенных на них, что приводит к потери несущей способности всей конструкции. Главные «законы» строительства зданий и сооружений в Арктике тесно соприкасаются с основополагающими законами физики. Основное внимание уделяется сохранению температуры грунта, а также методам устройства фундамента. Строительство различных сооружений в зоне вечной мерзлоты сопровождается использованием новых современных технологий и материалов. В зависимости от условий природы, типа почвы и особенностей здания применяют два метода строительства:
При возведении зданий и сооружений по первому методу, основной задачей является контроль за сохранением грунтов основания в их первоначальном состоянии. Для этого в каждом здании устраивают холодное подполье или же делают весь первый этаж холодным. Устанавливают охлаждающие камеры в основании пола, а также теплоизоляционные слои под всей конструкцией.
Если же зимний воздух не может поддерживать нулевую температуру грунта, а оттаивание приведет к материальным затратам, в таких случаях используют искусственное охлаждение грунтов основания с помощью специальных охлаждающих установок по типу морозильной камеры в холодильнике.
Вторым методом является применение в качестве основания грунтов в оттаивающем и оттаянном состоянии. Постепенное оттаивание вечномерзлых грунтов в процессе строительства и эксплуатации допускается, до тех пор, пока деформация оттаивающего основания не превысит предельного значения. Если же подобное происходит, то принимается предварительное искусственное оттаивание вечномерзлого грунта (в случае необходимости с уплотнением или закреплением его) до возведения зданий; при этом грунты в оттаявшей зоне частично уплотняются, что приводит к значительному снижению величины деформации основания во время строительства. Можно использовать метод замены льдонасыщенных грунтов талыми песчаными или крупнообломочными грунтами.
При строительстве зданий и сооружений промышленного типа в регионах севера основной упор делается на многоэтажные здания блокированного типа с более простыми объемно-планировочными решениями. Эти здания имеют небольшую площадь застройки, что приводит к значительному сокращению фундаментов, при этом также весьма заметно уменьшается общая длина коммуникаций, тем самым облегчая сохранение грунта в его первоначальном состоянии, также положительно влияя на эксплуатационные условия. При строительстве зданий больше пяти этаже применяют жесткую конструктивную схему, а одноэтажные здания рекомендуется возводить, используя укрупненную сетку колонн.
При проектировании сооружений используя первый метод строительства, крайне нежелательно делать подвалы или устраивать этажи на нулевом ровне. При строительстве по второму методу высоту всех помещений, а также все проемы рассчитывают с запасом, из-за возможной сильной усадки всего здания.
Учитывая все неблагоприятные факторы, с которыми можно столкнуться во время строительства в районах севера, можно прийти к выводу, что лучшей применимой технологией для строительства зданий и сооружений в таких условиях является строительство из готовых модулей. Основной плюс этого заключается в том, что здания имеющие модульную конструкцию возводятся на порядок быстрее чем какие-либо другие. Нельзя не сказать также о низкой трудоемкости процесса, что значительно снижает цену вопроса. Не будем забывать и о доставке, а также и о массе материалов из которых мы строим, ведь чем меньше весит конструкция, тем нам ее проще доставлять.
Не столь значительным, но все же важным пунктом при строительстве зданий и сооружений в регионах Крайнего Севера является внешний вид. Отсутствие ниш и выступающих частей крайне нежелательны. Цветовое решение может быть различно. Желательно, чтобы преобладали яркие цвета, такие как желтый, зеленый и так далее. Во-первых, благодаря этому можно подчеркнуть ориентиры в пространстве, а во-вторых, улучшить настроение у людей там проживающих. Согласитесь, мало кому нравится серые, мрачные цвета.