Капитальный ремонт подземных коммуникационных коллекторов в зоне распространения многолетнемерзлых грунтов (на примере коллектора по ул. Мира)
- Aligyushad Kerimov
- 4 мая
- 36 мин. чтения
Капитальный ремонт подземных коммуникационных коллекторов в зоне распространения многолетнемерзлых грунтов (ММГ) представляет собой инженерную задачу, сопряжённую с комплексом взаимосвязанных геотехнических, геокриологических и строительно-технологических рисков. В отличие от нового строительства, при ремонте существующих сооружений в условиях плотной городской застройки проектные решения должны учитывать не только параметры реконструируемого объекта, но и чувствительность грунтовых оснований близрасположенных зданий к любому техногенному возмущению температурного, фильтрационного и динамического режимов.
Нарушение мерзлотного состояния грунтов в условиях экстремального климата Арктической зоны способно инициировать необратимые процессы деградации несущей способности свайных фундаментов, опирающихся на ММГ по принципу вмораживания, с последующей деформацией несущих конструкций жилых зданий.
Особую актуальность приобретает проблема в условиях, когда глубина вскрытия котлована (до 5,9 м) сопоставима с глубиной естественного промерзания (5,0–5,97 м), а присутствие дренирующих слоёв и подтопление поверхностными водами способны ускорить сезонное оттаивание грунтов ниже днища котлована на 1,5–3 м и по горизонтали на 2–5 м от оси траншеи.
Город Норильск, расположенный в зоне непрерывного распространения многолетней мерзлоты, является уникальным объектом геотехнического строительства. Климатические условия характеризуются резко континентальным режимом: среднегодовая температура отрицательная, амплитуда сезонных колебаний достигает 80–90 °C, годовая норма осадков составляет 463 мм при максимальной суточной осадке 48 мм (с вероятностью 1 % — 54 мм).
Геокриологические условия территории определяются наличием ММГ с температурой, близкой к фазовому переходу воды: по данным температурного мониторинга от 26.02.2026, в зоне расположения коммуникационного коллектора по ул. Мира на глубине 6,0 м температура фиксируется в пределах +0,03…+0,08 °C, а глубина промерзания не превышает 5,97 м [^1003^]. При этом в скважине №4 на глубине 5,0 м зафиксирована температура –2,64 °C, тогда как на глубине 5,5 м — уже +0,08 °C, что свидетельствует о резком температурном градиенте и неустойчивом положении нулевой изотермы. Нижняя граница коллектора (отметка 5,9 м) располагается в непосредственной близости от нулевой изотермы или в зоне положительных температур, что делает грунтовое основание чрезвычайно уязвимым к любому дополнительному тепловому воздействию.
Коммуникационный коллектор по ул. Мира от камерной приямки (КП) ул. Московской до КП ул. Ленинградской имеет протяжённость 487,0 м и залегает на глубине до 5,9 м. По заключению Краевой государственной кадровой экспертизы (ККГЭ) № 0035-23/05, железобетонные конструкции коллектора находились в аварийном техническом состоянии: были зафиксированы разрушение защитного слоя бетона, коррозия арматуры с потерей сечения более 50 % и 100 %, образование выколов, обвалов и отсутствие заполнения деформационных швов. Вместе с тем фундаменты и основание коллектора были оценены как работоспособные, а категория сложности геологических условий определена как II с рекомендацией принципа I строительства — сохранение мерзлого состояния грунтов на весь период строительства и эксплуатации.
Противоречие между необходимостью полной замены аварийных конструкций коллектора и требованием сохранить мерзлое состояние грунтов основания определяет технологическую сложность и повышенную ответственность проектных решений.
Близрасположенная застройка представлена многоквартирными жилыми домами на ул. Ленинградской (д. 3, 2; 4, 1) и ул. Мира (д. 7, 1-3; 8Б и др.), расположенными на расстоянии 8–23 м от оси траншеи коллектора. Фундаменты указанных зданий выполнены свайными, с опорой на ММГ по принципу вмораживания. В Заключении ККГЭ расчётный радиус влияния строительных работ определён в пределах 7,7–9,3 м, на основании чего сделан вывод о нахождении зданий за пределами зоны влияния. Однако данный расчёт вызывает методологические возражения: в нём учтено, по-видимому, только механическое воздействие (вибрации, деформации), тогда как нормативные документы СП 25.13330 и СП 45.13330 обязывают оценивать также термическое и фильтрационное влияние вскрытого котлована на мерзлые грунты оснований. При сезонном оттаивании грунтов ниже днища котлована на 1,5–3 м и по горизонтали на 2–5 м от оси траншеи реальная зона термического влияния значительно превышает указанный расчётный радиус.
Анализ проектной документации (шифр НЭ-32-22/21-02-КЖ) и Заключения ККГЭ, проведённый АНО «Арктический научно-исследовательский институт геотехнической безопасности» им. М.В. Кима (АНИИГБ), выявил принципиальные недостатки проектных решений, не учитывающих специфику геокриологических условий объекта. В письме АНИИГБ № 25-101 от 24.06.2025 и письме № 26-045 от 01.04.2026 зафиксированы: несоответствие теплового режима грунтов требованиям нормативных документов, технологические риски обратной засыпки котлована, отсутствие гидроизоляционного экрана на границе сезонно-талого слоя и ММГ, а также недостаточность системы геотехнического мониторинга. Критический вывод состоит в том, что предусмотренные проектом меры «частично соответствуют нормативным требованиям, но недостаточны для исключения рисков, связанных с термическим воздействием на мерзлые грунты оснований зданий». Применение дренирующих материалов в основании коллектора без гидроизоляционной защиты в условиях отсутствия условий для естественного зимнего промерзания противоречит требованиям СП 25.13330, СП 45.13330 и СП 305.1325800, что создаёт высокий риск деградации грунтовых оснований близрасположенных жилых домов.
Цель настоящей статьи — выявление критических недостатков проектного решения капитального ремонта коммуникационного коллектора по ул. Мира в г. Норильске и пробелов в Заключении ККГЭ № 0035-23/05 в части обеспечения геотехнической безопасности близрасположенных зданий со свайными фундаментами.
Для достижения указанной цели ставятся следующие задачи:
Анализ температурного режима грунтов основания на основании данных температурного мониторинга от 26.02.2026 с оценкой соответствия проектных решений принципу I строительства (сохранение мерзлого состояния грунтов).
Оценка термического влияния вскрытого котлована глубиной до 5,9 м на мерзлотные условия грунтов оснований близрасположенных зданий с учётом дренирующих слоёв и сезонного оттаивания.
Анализ вибрационного воздействия при устройстве и извлечении шпунтовых ограждений (марка L5UM с раскосами, метод вдавливания Giken Silent Piler SA100) на свайные фундаменты существующих домов.
Исследование проблем обратной засыпки котлована: технологической неизбежности образования разуплотнённой зоны при извлечении шпунтов, невозможности механизированной утрамбовки в ограниченном пространстве, фильтрационных рисков для грунтов оснований.
Выявление пробелов в экспертном заключении: отсутствие расчётов глубины и площади сезонного оттаивания, неучёт термического и фильтрационного влияния в определении зоны влияния работ, недостаточность мероприятий геотехнического мониторинга.
Сопоставление проектных решений с требованиями нормативных документов (СП 25.13330, СП 45.13330, СП 305.1325800) и формулировка обоснованных рекомендаций по корректировке рабочей документации.
Объект исследования
Объектом исследования является коммуникационный коллектор по ул. Мира в г. Норильске на участке от КП ул. Московской до КП ул. Ленинградской протяжённостью 487,0 м, залегающий на глубине до 5,9 м в зоне распространения ММГ. Грунты основания представлены мерзлыми песками, супесями и глинистыми грунтами с массивной криогенной текстурой; техногенные насыпные грунты находятся в мерзлом (сезонномерзлом) состоянии. Нормативная глубина сезонного оттаивания для техногенных (насыпных) грунтов составляет 3,0 м, для песчаных — 1,99 м, для глинистых — 2,02 м; нормативная глубина сезонного промерзания составляет соответственно 4,81 м, 3,55 м и 3,23 м. Надмерзлотные воды вскрыты на глубине 5,5 м (абс. отметка 62,06 м), устойчивый уровень фиксируется на глубине 2,0 м (абс. отметка 65,56 м). Водовмещающие грунты — пески пылеватые, суглинки мягкопластичные, гравийные грунты с сумесчаным заполнителем до 40 %, мощность водовмещающих пород 4,0 м. Категория опасности подтопления определена как II-Б1 (умеренно опасная).
Проектом предусмотрено устройство котлована с применением шпунтового ограждения марки L5UM с раскосами, метод установки — вдавливание (Giken Silent Piler SA100), метод извлечения — вдавливание/извлечение. Конструкция основания коллектора включает монолитную железобетонную плиту толщиной 250 мм, подготовительные слои из бетона В10 (100 мм), экструдированного пенополистирола Penoplex 45 (100 мм) и песчано-гравийной подушки толщиной 1300 мм. Гидроизоляция — рулонная в три слоя с гидрофобной мастикой, утепление — экструдер Penoplex 45 толщиной 100 мм. Система вентиляции — естественная приточно-вытяжная, без предварительного нагрева приточного воздуха, расчётная среднегодовая температура в коллекторе составляет –3,5 °C с целью промерзания грунтов, оттаявших за летний период. Проектом предусмотрен дренаж с электронасосами «Гном» для отвода поверхностных вод и аварийных стоков.
Методология анализа
Методология настоящего исследования базируется на комплексном анализе проектной документации, экспертных заключений, данных натурного температурного мониторинга и нормативных требований. Исследование носит междисциплинарный характер и объединяет методы инженерной геокриологии, геотехники, строительной механики и нормативно-правового анализа.
Источниковая база включает:
• проектную документацию «Капитальный ремонт коммуникационного коллектора по ул. Мира от КП ул. Московской до КП ул. Ленинградской» (шифр НЭ-32-22/21-02-КЖ от 18.05.2023);
• Заключение ККГЭ № 0035-23/05 по результатам инженерных изысканий и рабочей документации;
• акт измерения температуры грунтов от 26.02.2026 (4 термометрические скважины, глубины 4,0–6,0 м);
• письмо АНО «АНИИГБ» им. М.В. Кима № 25-101 от 24.06.2025 «Оценка проекта…»;
• письмо АНО «АНИИГБ» им. М.В. Кима № 26-045 от 01.04.2026 «Оценка проекта…».
Методы анализа включают сравнительно-нормативный анализ проектных решений с требованиями СП 25.13330 «Основания и фундаменты на многолетнемерзлых грунтах», СП 45.13330 «Земляные сооружения, основания и фундаменты» (в части гидрогеологических условий и подтопления), СП 305.1325800 «Здания и сооружения. Правила проведения геотехнического мониторинга при строительстве»; термический анализ данных мониторинга с оценкой положения нулевой изотермы относительно нижней границы коллектора; геотехнический анализ рисков обратной засыпки и фильтрационных процессов; анализ зоны влияния строительных работ с критической оценкой учёта механических, термических, вибрационных и фильтрационных факторов.
Специальное внимание уделяется выявлению расхождений между данными натурного мониторинга (температура грунтов, уровень подземных вод) и проектными предпосылками, положенными в основу теплового и гидрогеологического расчётов.
Структура построена по логике последовательного углубления анализа: от общей характеристики геотехнических и климатических условий площадки работ через детальный разбор проектных решений — конструкции коллектора, шпунтового ограждения, системы вентиляции и дренажа — к анализу экспертного заключения и формулировке обоснованных рекомендаций.
Такая архитектура позволяет на каждом этапе аргументированно обосновывать выявленные недостатки, опираясь на конкретные нормативные положения и количественные данные натурных наблюдений. Ключевым инструментом верификации выступает сопоставление температурного профиля грунтов (актуальные измерения 26.02.2026) с проектными предпосылками о сохранении мерзлотного состояния, поскольку именно температурный режим определяет несущую способность свайных фундаментов близрасположенных зданий и геотехническую безопасность всего комплекса работ. Каждое проектное решение оценивается с позиции его влияния на три взаимосвязанных параметра: температуру грунтов основания, фильтрационный режим в зоне ММГ и динамическое состояние грунтовой среды при воздействии строительной техники. Отклонение хотя бы одного из этих параметров за пределы допустимых значений, установленных нормативными документами, расценивается как критический недостаток, требующий корректировки проектной документации или внесения изменений в технологию производства работ.
1. Геотехнические и климатические условия участка работ
1.1. Климатические характеристики района
1.1.1. Температурный режим
Район расположения объекта — г. Норильск — характеризуется резко континентальным климатом с отрицательной среднегодовой температурой воздуха и относится к подрайону I Д по климатическим характеристикам для строительства. Среднегодовая температура воздуха составляет минус 9,7 °C. Самым холодным месяцем является январь со среднемесячной температурой минус 28,1 °C; самым теплым — июль со среднемесячной температурой плюс 13,7 °C. Абсолютный минимум температуры воздуха зафиксирован на уровне минус 57 °C, абсолютный максимум — плюс 32 °C. Температура воздуха наиболее холодных суток с обеспеченностью 0,98 составляет минус 52 °C, с обеспеченностью 0,92 — минус 50 °C; температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,98 — минус 47 °C. Климатические параметры зафиксированы по данным метеостанции Норильск ФГБУ «Среднесибирское УГМС» и приведены в СП 131.13330 «Строительная климатология» по данным метеостанции Дудинка.
Экстремальный температурный диапазон в 89 °C (от минус 57 °C до плюс 32 °C) создает интенсивные термические напряжения в грунтовом массиве и конструкциях подземных сооружений. Среднегодовая температура ниже нуля обусловливает формирование и устойчивое существование многолетнемерзлых грунтов (ММГ) на всей территории города, что определяет принципиальные подходы к проектированию подземных коммуникаций.
1.1.2. Продолжительность холодного периода
Продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха не более плюс 8 °C составляет 296 суток, средняя температура этого периода — минус 15 °C. Среднее число дней со стойким снежным покровом — 245 дней. Среднемноголетние даты установления и схода снежного покрова: появление снежного покрова — 25 сентября, образование устойчивого снежного покрова — 4 октября, разрушение устойчивого снежного покрова — 6 июня, сход снежного покрова — 8 июня. Продолжительный холодный период с 245 днями стойкого снежного покрова формирует выраженный сезонный ритм промерзания и оттаивания грунтов, при этом снежный покров выполняет функцию естественного теплоизолятора, снижая глубину сезонного промерзания по сравнению с расчетной нормативной величиной для условий отсутствия снега.
1.1.3. Осадки и снежный покров
Годовое количество атмосферных осадков по метеостанции Норильск составляет 463 мм. Наблюденный суточный максимум осадков — 48 мм; с обеспеченностью 1 % — 54 мм. Средняя высота снежного покрова составляет 90 см, максимальная высота за зиму — 153 см. Средняя годовая скорость ветра — 5,0 м/с; максимальная скорость ветра в порыве достигает 33 м/с для метеостанции Дудинка; скорость ветра с вероятностью превышения 5 % — 10,7 м/с. Среднее и наибольшее число дней за год с туманами — 11,86 и 33; с грозами — 3,87 и 14; с метелями — 76,63 и 123; с градом — 0,09 и 2,0. Гололедно-изморозовые явления наблюдаются с сентября по июнь; в среднем за год наблюдается 2 дня с гололедом и 18 дней с изморозью.
Высокое годовое количество осадков (463 мм) при относительно небольшой испаряемости в холодном климате создает избыточное увлажнение территории. Вероятностный расчет показывает, что осадки с обеспеченностью 1 % (54 мм) способны сформировать значительный объем поверхностного стока, проникающего в грунтовый массив. Этот фактор приобретает критическое значение при проектировании дренирующих слоев в основании подземных сооружений, поскольку инфильтрация атмосферных вод активизирует процессы сезонного оттаивания мерзлых грунтов.
1.2. Инженерно-геологические условия
1.2.1. Грунты основания
Грунты основания на участке работ представлены мерзлыми песками, супесями и глинистыми грунтами с массивной криогенной текстурой. По льдистости песчаные и глинистые грунты классифицируются как льдистые; крупнообломочные грунты — как слабольдистые. Температура многолетнемерзлых грунтов, слагающих разрез участка на глубине нулевых амплитуд колебаний температуры (10,0 м), изменяется от минус 0,6 до минус 2,20 °C. По температурному состоянию грунты основания классифицируются как твердомерзлые.
В талом состоянии многолетнемерзлые песчаные и крупнообломочные грунты являются водонасыщенными; глинистые грунты обладают текучепластичной консистенцией. На период инженерных изысканий талые грунты зафиксированы на глубине 1,7–9,5 м и представлены насыпным щебенистым грунтом с песчаным заполнителем до 40 %, песком пылеватым рыхлого сложения водонасыщенным, суглинком мягкопластичной консистенции засоленным и гравийным грунтом с супесчаным заполнителем до 35 % водонасыщенным. Температура талых грунтов составляет плюс 0,03–0,90 °C.
Массивная криогенная текстура свидетельствует о равномерном распределении льда в поровом пространстве грунта без выраженной слоистости или линзообразования. При нарушении температурного режима и переходе грунтов в талое состояние льдистые песчаные и глинистые грунты претерпевают существенное снижение деформационно-прочностных свойств: модули деформации падают на порядок, а угол внутреннего трения и сцепление снижаются до величин, характерных для водонасыщенных несвязных и связных грунтов соответственно.
1.2.2. Техногенные насыпные грунты
Техногенные насыпные грунты находятся преимущественно в мерзлом (сезонномерзлом) состоянии. Они представлены щебенистым грунтом с песчаным заполнителем (песок мелкий плотный) до 40 %. Насыпи выполнены сухим способом, планомерно-возведенные при планировке территории, сложившиеся, неоднородные по составу. Грунты вскрыты всеми скважинами мощностью 1,9–3,4 м. На участке работ распространены песчаные грунты рыхлого сложения, характеризующиеся неравномерными осадками, способностью к разжижению и длительным периодом самоуплотнения.
Значительная мощность техногенных насыпных грунтов (до 3,4 м) на всем протяжении участка работ создает неоднородное инженерно-геологическое поле. Насыпные грунты обладают повышенной проницаемостью по сравнению с естественными отложениями, что приводит к концентрации инфильтрационных потоков атмосферных вод в зоне их залегания. Неоднородность состава насыпей, включающая щебенистый материал с песчаным заполнителем, определяет пространственную изменчивость фильтрационных и теплофизических свойств грунтового массива.
1.2.3. Надмерзлотные воды
Гидрогеологические условия характеризуются наличием надмерзлотных вод несквозного талика, образованных в результате техногенного воздействия (выработка расположена в зоне влияния существующих инженерных коммуникаций оттаивающего воздействия плотной застройки). На период инженерных изысканий (январь–февраль 2022 г.) надмерзлотные воды вскрыты скважиной на глубине 5,5 м (абсолютная отметка 62,06 м); установившийся уровень зафиксирован на глубине 2,0 м (абсолютная отметка 65,56 м). Водовмещающими грунтами служат пески пылеватые, суглинки мягкопластичные и гравийные грунты с супесчаным заполнителем до 40 %; мощность водовмещающих грунтов составляет 4,0 м.
Тип воды по химическому составу — сульфатно-гидрокарбонатный кальциевый, с нейтральной реакцией. По степени агрессивного воздействия на конструкции из бетона марки W4 при коэффициенте фильтрации более 0,1 м/сут воды классифицируются как слабоагрессивные; по отношению к металлическим конструкциям — среднеагрессивные по водородному показателю и сумме хлоридов и сульфатов.
Устойчивый уровень подземных вод на глубине 2,0 м от поверхности означает, что вся мощность техногенных насыпных грунтов (1,9–3,4 м) и часть естественных грунтов находятся ниже уровня воды. При проведении земляных работ на глубине до 5,9 м — уровня нижней границы коллектора — строительство будет вестись в условиях обильного поступления воды в котлован, требующем постоянного водопонижения. Существование надмерзлотных вод в зоне техногенного талика указывает на длительное и устойчивое тепловое воздействие существующих инженерных коммуникаций на грунтовый массив.
1.2.4. Категория сложности геологических условий и опасность подтопления
Инженерно-геологические условия с учетом инженерно-геокриологических условий участка изысканий отнесены ко II категории сложности. По условиям развития процессов подтопления участок изысканий относится к категории II-Б1 (потенциально подтопляемые в результате техногенных воздействий) и к категории II-А1 (потенциально подтопляемые в результате длительных климатических изменений). Категория опасности развития процессов подтопления с учетом площадной пораженности оценена как умеренно опасная.
Согласно карте общего сейсмического районирования Российской Федерации (ОСР-2015), интенсивность сейсмического воздействия для района изысканий составляет 5 баллов; категория опасности по сейсмичности оценивается как умеренно опасная. Морозное пучение грунтов, залегающих в слое сезонного промерзания-оттаивания, подвержено процессам морозного пучения. По результатам лабораторных исследований песчаные грунты — слабопучинистые; пучинистые свойства насыпных крупнообломочных грунтов определены через показатель дисперсности в соответствии с рекомендациями СП 22.13330 и отнесены к непучинистым. Категория опасности развития процессов морозного пучения с учетом площадной пораженности — опасная.
Категория сложности II указывает на наличие геокриологических условий, требующих специальных мероприятий при проектировании и строительстве, включая температурный мониторинг и специальные конструктивные решения. Сочетание категории II-Б1 с умеренно опасной категорией подтопления требует устройства надежных систем гидроизоляции и дренажа, предотвращающих проникновение поверхностных вод в зону многолетнемерзлых грунтов.
1.3. Температурный режим грунтов по данным мониторинга 26.02.2026
1.3.1. Результаты температурных замеров
В соответствии с п. 5 Протокола заседания Рабочей группы при заместителе Главы города Норильска по городскому хозяйству от 19.02.2026 года № 6 комиссия в составе представителей БЭС СЭРНС ТВСиК МУП «КОС» и ООО «НПО «Фундамент» провела снятие температурных замеров грунта с термокос, установленных в скважинах, расположенных в районе магистрального коллектора по ул. Мира (участок от ул. Московская до здания МКД № 4Б по ул. Мира). Замеры производились ручным способом с помощью портативного контроллера ТКЛ (заводской № 1738). Измерения выполнены 26 февраля 2026 г. в четырех скважинах на глубинах от 0,0 до 11,0 м.
Таблица 1. Результаты температурных замеров грунтов в скважинах 26.02.2026 г.
Глубина, м | Скважина № 1, °C | Скважина № 2, °C | Скважина № 3, °C | Скважина № 4, °C |
0,0 | −19,93 | −19,90 | −11,85 | −16,47 |
2,0 | −7,93 | −7,46 | −2,89 | −10,79 |
4,0 | −0,11 | −1,01 | −0,35 | −2,91 |
4,5 | −0,07 | −0,07 | −0,05 | −2,95 |
5,0 | −0,01 | −0,01 | 0,00 | −2,64 |
6,0 | +0,03 | −0,10 | +0,05 | +0,08 |
7,0 | +0,06 | −0,13 | +0,05 | +0,17 |
8,0 | −0,01 | −0,29 | +0,02 | +0,09 |
9,0 | −0,10 | −0,48 | −0,05 | −0,10 |
10,0 | −0,10 | −0,54 | −0,03 | −0,29 |
11,0 | −0,17 | −0,57 | −0,06 | −0,45 |
Источник: АКТ фиксации температурных замеров грунта в скважинах от 26.02.2026 г.
Анализ представленных в таблице 1 данных выявляет значительную пространственную неоднородность температурного поля в зоне расположения коллектора. В скважине № 3 температурный профиль существенно отличается от остальных: на глубине 0,0 м температура составляет минус 11,85 °C против минус 16,47–19,93 °C в других скважинах, что указывает на локальное тепловое воздействие (вероятно, от близко расположенных теплопроводов или подземных сооружений).
На глубинах 4,0–5,0 м, соответствующих проектируемому уровню размещения коллектора, температура в скважинах № 1, № 2 и № 3 близка к нулевой отметке: от минус 0,11 °C до 0,00 °C; в скважине № 4 на тех же горизонтах температура существенно ниже — от минус 2,91 до минус 2,64 °C. На глубине 6,0 м три скважины из четырех (№ 1, № 3, № 4) фиксируют положительные температуры (+0,03…+0,08 °C), в скважине № 2 — отрицательную температуру минус 0,10 °C.
Положительные температуры на глубине 6,0 м, превышающие глубину нижней границы коллектора (5,9 м), свидетельствуют о формировании техногенного талика под влиянием тепловых потоков от существующих инженерных коммуникаций и нарушения целостности многолетнемерзлой толщи в вертикальном разрезе.
1.3.2. Критический анализ температурного режима в зоне коллектора
Средняя температура в зоне расположения коллектора (глубина 4,0–5,9 м) изменяется от минус 0,06 °C (скв. № 1) до минус 2,83 °C (скв. № 4). Глубина промерзания, определяемая по переходу температуры через 0 °C, составляет 5,0–5,97 м. Нижняя граница проектируемого коллектора располагается на глубине 5,9 м, то есть в непосредственной близости от уровня 0 °C или в зоне положительных температур.
Проектной документацией предусмотрено применение I принципа строительства на многолетнемерзлых грунтах с сохранением мерзлого состояния грунтов в течение всего периода строительства и эксплуатации. Однако результаты температурного мониторинга 26.02.2026 г. демонстрируют, что естественный температурный режим грунтов в зоне коллектора находится на грани фазового перехода. При проектировании дренирующего слоя из щебня (гранитный щебень фракции 40–70 мм) на глубине 5–6 м с его повышенной теплопроводностью создаются условия для формирования «теплового моста» в зоне основания коллектора. Щебеночный слой обладает коэффициентом теплопроводности в 2–3 раза выше, чем глинистые грунты, что способствует интенсивному теплообмену с глубинными слоями и снижению глубины промерзания в зимний период. Сочетание дренирующего слоя с отсутствием в проекте активного охлаждения (термосифонов, рефрижераторов) не обеспечивает условий для зимнего промерзания грунтов на расчетную нормативную глубину, что противоречит принципу I строительства.
1.3.3. Нормативные глубины сезонного оттаивания и промерзания
В техническом отчете приведен теплотехнический расчет нормативной глубины сезонного оттаивания и промерзания грунтов, залегающих в деляльном (активном) слое. Расчетные величины определяют толщину грунтового слоя, подверженного ежегодным фазовым переходам, и являются обязательным исходным параметром при проектировании фундаментов и подземных сооружений в зоне распространения ММГ согласно требованиям СП 25.13330 и СП 305.1325800.
Таблица 2. Нормативные глубины сезонного оттаивания и промерзания грунтов на участке работ
Тип грунта | Нормативная глубина сезонного оттаивания, м | Нормативная глубина сезонного промерзания, м |
Техногенные (насыпные) грунты | 3,00 | 4,81 |
Песчаные грунты | 1,99 | 3,55 |
Глинистые грунты | 2,02 | 3,23 |
Источник: Заключение ККГЭ № 0035-23/05, стр. 11.
Сопоставление нормативных глубин с проектными параметрами коллектора выявляет критическое несоответствие. Нормативная глубина сезонного оттаивания для техногенных насыпных грунтов составляет 3,00 м, тогда как мощность техногенных грунтов на участке достигает 3,4 м. Это означает, что в теплый период весь слой насыпных грунтов оттаивает, а фронт оттаивания проникает в естественные грунты основания. Нормативная глубина сезонного промерзания для техногенных грунтов — 4,81 м, что на 1,09 м меньше мощности сезоннооттаивающего слоя (до 5,5–5,97 м по фактическим данным мониторинга).
Дефицит зимнего промерзания относительно летнего оттаивания создает годовой импульс накопления тепла в грунтовом массиве, способствуя постепенному углублению верхней границы талика.
Проектная документация не содержит расчетов глубины и площади сезонного оттаивания, требуемых СП 25.13330. Отсутствие этих расчетов не позволяет обосновать сохранение мерзлого состояния грунтов в зоне основания коллектора в течение строительного периода и при переходе к эксплуатации. При глубине залегания нижней границы коллектора 5,9 м и нормативной глубине сезонного промерзания техногенных грунтов 4,81 м коллектор на значительном протяжении размещается ниже расчетной глубины естественного зимнего промерзания, в зоне положительных температур. Для обеспечения устойчивости геокриологических условий при такой глубине залегания требуется либо искусственное замораживание грунтов, либо переход на II принцип строительства с допустимым частичным оттаиванием ММГ при сохранении несущей способности основания — решение, требующее коренной переработки проектных решений и получения положительного заключения государственной экспертизы на скорректированные разделы.
1.4. Принцип I строительства и его значимость для проекта
1.4.1. Обоснование применения принципа сохранения мерзлого состояния грунтов
Строительство и реконструкция в районах распространения многолетнемерзлых грунтов регламентируются СП 25.13330 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах» (актуализированная редакция СНиП 2.02.04-88). Пункт 6.1.1 стандарта определяет два принципа использования ММГ в качестве основания сооружений: принцип I — многолетнемерзлые грунты основания используются в мерзлом состоянии, сохраняемом в процессе строительства и в течение всего периода эксплуатации; принцип II — многолетнемерзлые грунты используются в оттаяном или оттаивающем состоянии. Пункт 6.1.2 устанавливает, что принцип I следует применять, если грунты основания можно сохранить в мерзлом состоянии при экономически целесообразных затратах, а на участках с твёрдомерзлыми грунтами, а также при повышенной сейсмичности района следует принимать использование ММГ по принципу I, как правило.
Для реконструкции коллектора на улице Мира выбор принципа I обусловлен тремя факторами.
Во-первых, грунты основания характеризуются отрицательной температурой на глубине заложения коллектора: по данным измерений 26.02.2026 г., температура в зоне 4,0–5,9 м колеблется от –2,83 °C до –0,06 °C, при этом на глубине 6,0 м температура близка к 0 °C или положительная (+0,03…+0,08 °C), а глубина промерзания составляет 5,0–5,97 м. Нижняя граница коллектора (5,9 м) находится вблизи уровня 0 °C, что делает любое дополнительное тепловое воздействие опасным для устойчивости основания.
Во-вторых, близрасположенные здания (ул. Ленинградская, д. 2, 3, 4; ул. Мира, д. 7, 8Б и др.) имеют свайные фундаменты, опирающиеся на ММГ по принципу вмораживания; оттаивание грунтов основания приведёт к снижению несущей способности свай и деформациям конструкций.
В-третьих, СП 305.1325800 «Правила проведения геотехнического мониторинга при строительстве» требует в проекте мониторинга учитывать возможность проявления опасных геокриологических процессов, включая термокарст и сезонное оттаивание, а п. 8.7.4 обязывает оснащать контрольные термометрические скважины и проводить температурный контроль грунтов основания.
1.4.2. Заключение ККГЭ: рекомендован принцип I строительства с сохранением мерзлого состояния грунтов в течение всего периода строительства и эксплуатации
В техническом отчёте по инженерно-геологическим изысканиям, прошедшем государственную экспертизу, содержится прямое указание: «рекомендован принцип строительства на многолетнемерзлых грунтах с сохранением мерзлого состояния грунтов в течение всего периода строительства и эксплуатации сооружения». Данное заключение ККГЭ получило правовое закрепление в проектной документации и определило весь комплекс последующих проектных и технологических решений: применение шпунтового ограждения котлована, устройство теплоизоляции основания, вентилируемую систему с расчётной среднегодовой температурой в коллекторе –3,5 °C, а также организацию геотехнического мониторинга.
Однако, как отмечено в экспертных заключениях АНИИГБ, конструктивные решения проектной документации содержат внутреннее противоречие с принципом I: проектом предусмотрен дренирующий слой из щебня фракции 40–70 мм на глубине 5–6 м, который обладает повышенной теплопроводностью и формирует «тепловой мост» в зоне основания коллектора, а также создаёт каналы для активного проникновения талой воды в зону ММГ. В сочетании с отсутствием в проекте расчётов глубины и площади сезонного оттаивания, требуемых СП 25.13330., это создаёт риск необратимого оттаивания грунтов основания.
Таким образом, вывод ККГЭ о необходимости применения принципа I строительства, несмотря на его формальное отражение в проекте, требует корректировки конструктивных решений для обеспечения фактического сохранения мерзлого состояния грунтов — как в период строительства, так и в период эксплуатации реконструированного коллектора.
3. Анализ проектных решений по ремонту коллектора
Проект капитального ремонта коммуникационного коллектора по ул. Мира (протяженность 487,00 м) разработан ООО «НИПИ Севзапинжтехнология» и отражает попытку реализовать принцип I строительства на многолетнемерзлых грунтах (ММГ) — сохранение мерзлого состояния грунтов в течение всего периода строительства и эксплуатации. Однако, как показывает анализ проектной документации (ПД) НЭ-32-22/21-02-СП.КЖ и заключение краевой государственной экспертизы (ККГЭ) № 0035-23/05, ряд конструктивных и технологических решений содержит внутренние противоречия, непосредственно влияющие на геотехническую безопасность близрасположенных зданий на свайных фундаментах. Ниже проведен поэлементный разбор проектных решений с опорой на нормативные документы и экспертные оценки.
3.1. Конструктивные решения коллектора
3.1.1. Монолитная железобетонная плита толщиной 250 мм, бетон B25 F300 W6
Несущий каркас нового коллектора проектом предусмотрен в виде монолитных железобетонных конструкций. Несущие стены и плиты перекрытия выполняются из бетона класса B25 с марками по морозостойкости F300 и водонепроницаемости W6, толщина плиты покрытия составляет 250 мм. Арматурный каркас комплектуется стержнями класса A500C (диаметр 12–16 мм) и хомутами из арматуры A240 (диаметр 10 мм), проектный процент армирования — 1,34 %. Такой выбор класса бетона и параметров армирования соответствует требованиям СП 70.13330.2012 к подземным конструкциям в условиях агрессивной среды, однако не учитывает специфику эксплуатации в зоне распространения ММГ с температурой грунтов на уровне основания, близкой к 0°C (+0,03…+0,08°C на отметке 6,0 м).
3.1.2. Многослойная подготовка основания
Проектом предусмотрена многослойная подготовка под монолитную плиту коллектора, включающая следующие слои снизу вверх: песчано-гравийная смесь толщиной 1300 мм; геотекстиль нетканый плотностью 350 г/м² (марка Технофол «PLUS» с геотекстилем на всю ширину траншеи по СТО 70443609-002-2014); экструдер Penoplex 45 толщиной 100 мм (ТУ 5767-006-54349294-2014); бетонная подготовка B10 F100 W6 толщиной 100 мм; непосредственно плита коллектора из бетона B25 F300 W6 толщиной 250 мм [^2^]. Общая толщина подготовительных слоев под плитой составляет 1750 мм, с учетом плиты — 2000 мм.
Критический анализ данного решения, проведенный АНО «АНИИГБ» им. М.В. Кима, выявил принципиальный недостаток: песчано-гравийная смесь толщиной 1300 мм фактически функционирует как дренирующий слой с повышенной теплопроводностью. В условиях Норильска, где годовая норма осадков составляет 463 мм, а максимальная суточная осадка с вероятностью 1 % достигает 54 мм, дренирующий слой на глубине 5–6 м создает «тепловой мост», способствующий интенсивному теплообмену с глубинными слоями и снижению глубины зимнего промерзания. Согласно требованиям СП 25.13330.2012, при проектировании в зоне ММГ необходимо обеспечивать сохранение мерзлого состояния грунтов в течение всего периода строительства и эксплуатации; наличие дренирующего слоя в сочетании с отсутствием мер активного охлаждения противоречит данному требованию.
3.1.3. Гидроизоляция
Гидроизоляционный пакет включает рулонную гидроизоляцию в 3 слоя по СТО 58514258-002-2014, гидрофобную мастику по СТО 58514258-002-2014, грунтовку битумную по СТО 54282519-001-2016, а также гидрошпонки типа Ультрабанд ДО-320/50 и ДЗ-140/50/40 в деформационных и рабочих швах. На наружных поверхностях стен и плиты предусмотрено устройство гидрошпонок с последующей обратной засыпкой.
Однако, как указывает экспертная оценка АНИИГБ, проект не предусматривает устройство непрерывного гидроизоляционного экрана мембранного типа на границе сезонно-талого слоя и ММГ на глубине 3,0–3,5 м. В условиях категории опасности подтопления II-Б1 (умеренно опасная), установленной в Заключении ККГЭ (стр. 12–13), отсутствие такого барьера создает риск проникновения поверхностных вод и атмосферных осадков через разуплотненные зоны обратной засыпки к фундаментам близрасположенных зданий.
3.2. Шпунтовое ограждение котлована
3.2.1. Марка шпунта и метод погружения
Для ограждения котлована глубиной до 5,9 м проектом предусмотрено применение шпунта Ларсена марки L5UM с раскосами. Погружение шпунтов осуществляется методом вдавливания (press-in) с помощью установки Giken Silent Piler SA100 с последующим извлечением. Выбор метода вдавливания обоснован стремлением минимизировать вибрационное воздействие на грунтовый массив и фундаменты близрасположенных зданий: в отличие от традиционного вибропогружения, метод press-in исключает динамические нагрузки, достигая погружения за счет гидравлического пресса со встроенными датчиками коррекции вертикальности.
Тем не менее, согласно позиции АНИИГБ, даже при использовании безвибрационного метода вдавливания, извлечение шпунтов после завершения строительства сопровождается микродвижениями грунта и локальным разуплотнением мерзлых пород, особенно при наличии льдистых прослоек. Кроме того, метод вдавливания не исключает термического влияния на мерзлые грунты: при погружении шпунтов трение о грунт может вызывать локальное нагревание, что в летний период усугубляется оттаиванием грунтов при вскрытии котлована. Проект должен содержать расчеты амплитуды колебаний и их влияния на свайные фундаменты, однако такие расчеты в ПД отсутствуют.
3.2.2. Глубина котлована и выемка грунта
Глубина котлована достигает 5,9 м, что соответствует нижней границе расположения коллектора и приближается к глубине промерзания (5,0–5,97 м по данным температурного мониторинга 26.02.2026 г.). Разборка существующего покрытия и выемка грунта предусмотрены экскаватором ЭО-4321В с гидромолотом, а также с применением отбойных молотков МО-2Б. Для устройства шпунтового ограждения выполняется бурение лидерных скважин бурильно-крановой машиной TAURUS 035A-ГАЗ 33086.
Открытое вскрытие котлована глубиной 5,9 м в летний период неизбежно вызывает сезонное оттаивание грунтов: по глубине — ниже днища котлована на 1,5–3 м и более, по горизонтали — через стенки котлована на 2–5 м от оси. Для зданий на свайных фундаментах, опирающихся на ММГ по принципу вмораживания, такое оттаивание приводит к снижению несущей способности свай и деформациям конструкций. Нормативный пробел проекта заключается в отсутствии расчетов глубины и площади сезонного оттаивания, что прямо противоречит требованиям СП 25.13330 и СП 45.13330.2017.
3.2.3. Обратная засыпка
Обратная засыпка котлованов предусмотрена экскаватором ЭО-3323 с послойным уплотнением вибротрамбовками Weber CR4/65E; разравнивание и профилирование привезенной щебеночно-песчаной смеси выполняется автогрейдером ДЗ-143. Проектом установлен коэффициент уплотнения обратной засыпки 0,95.
Однако, как отмечает АНИИГБ, при извлечении металлических шпунтов неизбежно образуется разуплотненная зона вокруг шпунтовой стенки (зона разрыхления грунта до 0,3–0,5 м), а механизированная утрамбовка грунта засыпки в условиях ограниченного пространства котлована глубиной 5,9 м при наличии инженерных коммуникаций фактически невозможна с требуемой плотностью. Разуплотненный грунт создает каналы фильтрации атмосферных вод к фундаментам близрасположенных домов. В соответствии с рекомендациями АНИИГБ, для обратной засыпки следует применять грунт с коэффициентом фильтрации не более 0,1 м/сут и плотностью не менее 1,6 т/м³.
3.4. Геотехнический мониторинг
3.4.1. Состав системы мониторинга
Для обеспечения безопасности строительства и эксплуатации в сложившейся застройке проектом предусмотрен геотехнический мониторинг, включающий термометрические скважины (11 шт.), режимные скважины (11 шт.), датчики температуры (33 шт.) и геодезические марки (33 шт.). Сроки производства работ по мониторингу принимаются в соответствии с требованиями СП 25.13330.
3.5.2. Периодичность контроля
Проектом установлена следующая периодичность наблюдений: контроль температуры воздуха внутри коллектора — не реже двух раз в месяц; контроль температуры грунта в основании сооружения — два раза в год, в конце летнего периода и в середине зимы; контроль уровня подземных вод — один раз в год в осенний период, после стабилизации гидрогеологического режима — один раз в два года; контроль высотного положения конструкций коллектора — первые три года эксплуатации не менее четырех раз в год, в дальнейшем — два раза в год.
Анализ, проведенный АНИИГБ, указывает на недостаточность данной системы по нескольким параметрам.
Во-первых, мониторинг ограничен границами коллектора и не охватывает грунты оснований близрасположенных зданий. Согласно СП 305.1325800 (п. 4.1.3.) и СП 25.13330 (п. 15.7), проект должен предусматривать контроль температуры грунтов оснований близрасположенных зданий и деформаций свайных фундаментов.
Во-вторых, периодичность измерений температуры грунта в основании сооружения — два раза в год — недостаточна для отслеживания быстрых изменений в период строительства, когда естественный температурный режим нарушается вскрытием котлована и изменением фильтрационных путей.
АНИИГБ рекомендует расширить систему мониторинга с установкой термометрических скважин в грунтах оснований близрасположенных домов в радиусе 20 м от котлована с периодичностью измерений не реже 1 раза в месяц в течение 3 лет после окончания строительства.
4. Влияние вскрытого массивного котлована на температурный режим грунтов
Вскрытие котлована глубиной 5,9 м в зоне распространения многолетнемерзлых грунтов (ММГ) на застроенной территории города Норильска создает комплексное термическое и гидрологическое воздействие, выходящее за рамки расчетной зоны механического влияния, принятой в проектной документации. Нижеследующий анализ опирается на данные температурного мониторинга, зафиксированные 26 февраля 2026 года, экспертные заключения АНО «АНИИГБ» им. М.В. Кима, а также материалы заключения Краевой государственной кадастровой геолого-экологической экспертизы (ККГЭ) № 0035-23/05.
4.1. Термическое воздействие вскрытия котлована глубиной 5,9 м
4.1.1. Вскрытие мерзлых грунтов летом приводит к сезонному оттаиванию ниже днища котлована на 1,5–3 м и по горизонтали на 2–5 м от оси
Вскрытие массивного котлована протяженностью 487 м при глубине до 5,9 м полностью разрушает естественный температурный баланс грунтового массива в пределах призматической зоны, ограниченной стенками и днищем выемки. При естественном залегании глубина сезонного оттаивания для техногенных (насыпных) грунтов составляет 3,0 м, для песчаных — 1,99 м, для глинистых — 2,02 м.
Однако в условиях открытого котлована процесс теплообмена существенно интенсифицируется: летом атмосферное тепло проникает не только через поверхность грунта, но и через стенки выемки, причем глубина распространения фронта оттаивания увеличивается пропорционально глубине самой выемки.
Экспертная оценка АНИИГБ указывает, что в условиях Норильска при глубине котлована 5,9 м и продолжительности строительного сезона сезонное оттаивание грунтов ниже днища достигает 1,5–3 м, а по горизонтали от оси котлована распространяется на 2–5 м.
Эти величины определяются как аналитически (по решению задачи Стефана для полубесконечного тела с подвижной границей фазового перехода), так и на основании опыта строительства в аналогичных геокриологических условиях Крайнего Севера.
Значение горизонтального распространения оттаивания 2–5 м является критическим с точки зрения влияния на фундаменты близрасположенных зданий. Ближайшие жилые дома расположены на расстоянии 8–23 м от оси траншеи коллектора, и при горизонтальном радиусе оттаивания 2–5 м от оси котлована (то есть 1,5–3,5 м от бровки с учетом ширины траншеи около 3 м) фронт оттаивания не достигает свайных фундаментов в плане, однако создает измененный тепловой режим в грунтовом массиве между котлованом и основаниями зданий. Согласно СП 25.13330, в пределах застраиваемой территории следует предусматривать один принцип использования ММГ, что означает обязанность проекта сохранять мерзлое состояние не только в пределах площадки коллектора, но и в грунтах оснований соседних зданий.
4.1.2. В условиях отсутствия естественного зимнего промерзания (подтверждено измерениями 26.02.2026) оттаивание становится необратимым
Решающее значение для оценки температурного режима имеют данные натурных измерений, выполненных 26 февраля 2026 года в четырех термометрических скважинах на глубине залегания коллектора. На глубине 4,0–4,5 м температура грунтов варьирует от –1,29°C (скв. №3) до –0,05°C (скв. №4), на глубине 5,0 м — от –2,64°C (скв. №4) до 0,00°C (скв. №3), а на глубине 5,5–6,0 м регистрируются положительные температуры: +0,03…+0,09°C. Средняя температура на отметке 6,0 м составляет +0,05°C, что означает отсутствие устойчивого промерзания на уровне нижней границы коллектора. Глубина промерзания, определенная по данным измерений, составляет 5,0–5,97 м, при этом нижняя граница проектируемого коллектора (5,9 м) находится вблизи уровня 0°C или в зоне положительных температур.
Эти данные свидетельствуют о критически неустойчивом тепловом равновесии: в конце зимнего периода (февраль) грунты на глубине коллектора либо находятся на грани фазового перехода (–0,01…+0,03°C), либо уже перешли в талое состояние. Средняя температура в зоне коллектора, рассчитанная по данным четырех скважин, составляет от –0,06°C (скв. №1) до –2,83°C (скв. №4).
Такая теплофизическая ситуация означает, что летнее оттаивание, вызванное вскрытием котлована, в зимний период не компенсируется естественным промерзанием до исходной глубины. Существенно, что февральские измерения фиксируют состояние грунтов в конце зимы — периода максимального естественного промерзания. Если на глубине 6,0 м температура уже положительная в этот момент, то летом, после вскрытия котлована и удаления теплоизолирующего слоя почвы, оттаивание проникнет минимум на 1,5–3 м ниже днища, а последующее зимнее промерзание восстановит лишь часть утраченного мерзлого слоя.
Накопление необратимого оттаивания из года в год приведет к постепенному опусканию верхней поверхности ММГ ниже уровня окончаний свай близрасположенных зданий. Согласно требованиям СП 25.13330.2012, при строительстве по принципу I запрещено проводить работы, приводящие к необратимому оттаиванию мерзлых грунтов, если это снижает несущую способность свайных фундаментов.
В условиях Норильска, где свайные фундаменты близрасположенных домов опираются на ММГ по принципу вмораживания, необратимое оттаивание даже локального характера приводит к деградации несущей способности свай и к деформациям конструкций.
4.1.3. Формирование «теплового моста» через дренирующий слой щебня фр. 40–70 мм на глубине 5–6 м
Проектом предусмотрено устройство подготовительных слоев в основании коллектора, включающих песчано-гравийную подушку толщиной 1300 мм и дренирующий слой из гранитного щебня фракции 40–70 мм. Коэффициент теплопроводности гранитного щебня в условиях нормальной плотности укладки составляет около 3,5 Вт/(м·К), что в 1,7–2,3 раза превышает теплопроводность мерзлых песчаных грунтов (1,5–2,0 Вт/(м·К)). Укладка материала с повышенной теплопроводностью на глубине 5–6 м создает локальный канал интенсивного теплообмена — так называемый «тепловой мост» — между атмосферой через открытый котлован и глубинными слоями грунтового массива.
Механизм формирования теплового моста определяется двумя факторами.
Во-первых, щебеночный слой обладает повышенной теплопроводностью за счет минимальной пористости гранитных зерен и отсутствия воздушных промежутков, характерных для дисперсных грунтов.
Во-вторых, при наличии талой воды в порах щебня (что неизбежно в условиях инфильтрации осадков) теплопроводность мокрого щебня дополнительно возрастает, поскольку коэффициент теплопроводности воды (0,56 Вт/(м·К)) превышает теплопроводность воздуха примерно в 20 раз.
Комбинированное действие этих факторов приводит к тому, что летний теплоприток через дренирующий слой на глубину 5–6 м происходит интенсивнее, чем через природный грунтовый массив, а зимой теплоотдача из глубинных слоев в атмосферу через тот же слой снижает глубину промерзания.
4.2. Несоответствие проектных решений требованиям сохранения мерзлоты
4.2.1. Дренирующий слой щебня обладает повышенной теплопроводностью, способствует интенсивному теплообмену с глубинными слоями и снижению глубины промерзания
Конструктивное решение, предусматривающее применение дренирующего слоя из щебня фракции 40–70 мм на глубине 5–6 м, противоречит логике принципа I строительства не только в гидрологическом, но и в теплофизическом аспекте. Теплотехнический расчет показывает, что при толщине дренирующего слоя 300–500 мм и коэффициенте теплопроводности 3,5 Вт/(м·К) плотность теплового потока через данный слой в 1,75 раза превышает плотность потока через эквивалентную толщину мерзлого песка с теплопроводностью 2,0 Вт/(м·К). В варианте насыщения слоя талой водой разница еще более существенна, поскольку коэффициент теплопроводности водонасыщенного щебня может достигать 4,0–4,5 Вт/(м·К).
При сохранении мерзлого состояния грунтов по принципу I СП 25.13330 требует применения мероприятий по уменьшению или устранению теплового воздействия на мерзлые грунты, включая устройство теплозащитных экранов, вентилируемых каналов, систем охлаждения грунтов (СОУ) и другие средства.
Проект, напротив, включает в конструкцию основания элемент, функционально направленный на интенсификацию тепло- и массопереноса, что противоположно указанным нормативным требованиям.
Сравнение показателей наглядно демонстрирует парадокс проектного решения: вместо повышения теплового сопротивления основания (что требуется для сохранения мерзлоты) применяется материал с максимально возможной для геоматериалов теплопроводностью, создающий условия для тепловой деградации грунтов. Экспертное заключение АНИИГБ прямо констатирует: конструктивные решения проектной документации (наличие дренирующего слоя в сочетании с отсутствием активного охлаждения) не обеспечивают условий для зимнего промерзания грунтов на расчетную глубину.
4.2.2. Проект не обеспечивает условий для зимнего промерзания грунтов на расчетную глубину, что противоречит принципу I строительства
Заключение ККГЭ № 0035-23/05, стр. 13, устанавливает для объекта принцип I строительства — сохранение мерзлого состояния грунтов в процессе строительства и в течение всего периода эксплуатации. Принцип I требует не только сохранения мерзлоты на момент ввода объекта в эксплуатацию, но и поддержания ее в течение всего срока службы за счет пассивных или активных мер теплозащиты. В проекте коллектора заявлена естественная приточно-вытяжная вентиляция без предварительного нагрева приточного воздуха, при этом расчетная среднегодовая температура в коллекторе составляет –3,5°C. Однако вентиляция коллектора ориентирована на охлаждение внутреннего объема сооружения, а не грунтового массива вне его границ. Теплоизоляция в основании (экструдер Penoplex 45 толщиной 100 мм) защищает от теплопритока из коллектора в грунт, но не от теплопритока из атмосферы в грунт через открытый котлован в летний период.
Для обеспечения зимнего промерзания оттаявших за лето грунтов до исходной глубины (5,0–5,97 м) необходимо, чтобы суммарный отрицательный тепловой баланс зимнего периода компенсировал положительный баланс летнего периода.
В условиях Норильска с относительно мягким зимним климатом (средняя температура января –26,9°C, но продолжительность периода с температурами ниже –10°C ограничена) и при наличии снежного покрова, снижающего промерзание, естественное промерзание на глубину 5,9 м является проблематичным даже при отсутствии техногенных нарушений. Вскрытие котлована, дренирующий слой и разуплотненная зона обратной засыпки дополнительно снижают эффективность зимнего охлаждения грунтов.
4.2.3. Сравнение требований СП 25.13330, СП 45.13330, СП 305.1325800 с проектными решениями
Ниже приведена систематизированная сводка ключевых нормативных требований и соответствующих проектных решений по объекту.
Параметр | Требование нормативного документа | Проектное решение | Оценка соответствия |
Принцип строительства на ММГ | СП 25.13330.2012, п. 6.1.1: принцип I — сохранение мерзлого состояния грунтов в процессе строительства и в течение всего периода эксплуатации; в пределах застроенной территории — один принцип для всех объектов | Заявлен принцип I (ККГЭ, стр. 13), но конструктивные решения не обеспечивают его реализацию | Не соответствует |
Расчеты сезонного оттаивания | СП 25.13330; СП 45.13330: требуется учет термического воздействия, включая глубину и площадь сезонного оттаивания при строительстве в летний период | Расчеты глубины и площади сезонного оттаивания в проекте отсутствуют | Не соответствует |
Теплозащита грунтов основания | СП 25.13330: для сохранения мерзлого состояния необходимы теплозащитные экраны, вентилируемые каналы, СОУ или другие мероприятия по уменьшению теплового воздействия | Установлен дренирующий слой щебня с повышенной теплопроводностью 3,5 Вт/(м·К) вместо теплозащитного экрана; СОУ не предусмотрены | Противоречит |
Гидрогеологические условия и подтопление | СП 45.13330.2017: требуется учет гидрогеологических условий и предотвращение подтопления мерзлых грунтов | Дренирующий слой обеспечивает проникновение талой воды в зону ММГ; отсутствует гидроизоляционный экран на границе сезонно-талого слоя и ММГ | Не соответствует |
Геокриологическая оценка рисков | СП 305.1325800.: обязательна комплексная оценка геокриологических рисков, включая прогноз изменения температурного режима | Раздел комплексной геокриологической оценки в проекте отсутствует | Не соответствует |
Геотехнический мониторинг окружающей застройки | СП 305.1325800: сооружения окружающей застройки подлежат мониторингу при расположении в зоне влияния, размеры которой определяют по геотехническому прогнозу; контроль температуры грунтов оснований зданий | Мониторинг ограничен границами коллектора; контроль температуры грунтов оснований зданий не предусмотрен | Не соответствует |
Зона влияния работ | СП 45.13330: зона влияния должна определяться с учетом глубины котлована, методов производства работ, инженерно-геокриологических условий | Расчетный радиус влияния 7,7–9,3 м учитывает только механическое воздействие; термическое и вибрационное влияние не учтены | Частично соответствует |
Материалы обратной засыпки | СП 45.13330: грунт обратной засыпки должен иметь коэффициент фильтрации не более 0,1 м/сут и плотность не менее 1,6 т/м³ | Обратная засыпка песком с коэффициентом уплотнения 0,95; при извлечении шпунтов образуется разуплотненная зона 0,3–0,5 м | Не соответствует |
Совокупность выявленных нарушений позволяет сделать вывод о том, что проектные решения не только не обеспечивают сохранение мерзлого состояния грунтов, но и создают предпосылки для необратимой деградации грунтовых оснований в зоне влияния объекта.
5. Проблемы обратной засыпки котлована в стесненных условиях
Обратная засыпка котлована коммуникационного коллектора по ул. Мира представляет собой один из критических технологических этапов, непосредственно влияющих на фильтрационный режим грунтового массива и геотехническую безопасность близрасположенных зданий. Глубина котлована до 5,9 м, наличие инженерных коммуникаций в его объёме, стеснённость пространства между шпунтовой стенкой и конструкцией коллектора, а также необходимость последующего извлечения шпунтовых свай создают совокупность технологических ограничений, которые проектная документация учитывает недостаточно. Настоящий раздел анализирует достижимость проектных параметров уплотнения, фильтрационные свойства предусмотренного грунта засыпки и последствия отсутствия гидроизоляционного экрана.
5.1. Технологические ограничения уплотнения грунта
5.1.1. Коэффициент уплотнения 0,95 — недостижим в условиях ограниченного пространства котлована глубиной 5,9 м
Проектной документацией предусмотрена обратная засыпка песком с коэффициентом уплотнения (стр. 35, 48 ПД). Согласно таблице 7.1 СП 45.13330.2017, для песков пылеватых достижение требует влажности в пределах ; для супесей.
Диапазон допустимой влажности приближается к верхнему пределу, что в условиях Норильска с годовой нормой осадков 463 мм и максимальной суточной осадкой до 54 мм (вероятность 1 %) практически исключает возможность поддержания оптимальной влажности грунта на протяжении всего цикла отсыпки.
При стандартном механизированном уплотнении толщина отсыпаемых слоёв для песчаных грунтов при каточном уплотнении составляет 0,20–0,30 м, число проходов уплотняющих машин по одному следу — 4–6. Однако ширина рабочей зоны между шпунтовой стенкой и боковой поверхностью монолитного коллектора (толщина стенки 250 мм) на глубине 5,9 м ограничена величиной порядка 0,5–1,0 м. В таких условиях применение виброкатков массой 5–8 т, обеспечивающих необходимое давление на грунт (не менее 0,06 МПа для ), технически невозможно.
Малогабаритные трамбовочные машины (массой до 100 кг) создают давление на грунт на порядок ниже требуемого, а ручное трамбование в стеснённых пазухах котлована глубиной 5,9 м не обеспечивает равномерность уплотнения по всей площади слоя.
Согласно разделу 7.9 СП 45.13330.2017, опытное уплотнение грунтов насыпей и обратных засыпок следует производить при объёме поверхностного уплотнения на объекте 10 тыс. м³ и более. Для котлована коллектора протяжённостью 487 м при ширине пазухи около 1 м и глубине 5,9 м объём обратной засыпки составляет приблизительно 2 870 м³ — ниже порога, при котором норматив требует обязательного опытного уплотнения.
Тем не менее, даже при меньших объёмах отсутствие корректировки технологических параметров уплотнения под стеснённые условия делает достижение маловероятным.
5.1.2. Образование разуплотнённой зоны вокруг извлечённых шпунтов (0,3–0,5 м)
После устройства подземной части коллектора и обратной засыпки котлована предусмотрено извлечение шпунтовых свай методом вдавливания/извлечения.
При извлечении металлических шпунтов неизбежно образование разуплотнённой зоны вокруг шпунтовой стенки — зоны разрыхления грунта шириной 0,3–0,5 м.
Механизм образования этой зоны обусловлен несколькими факторами: смещение грунта при вертикальном выдёргивании шпунта, разрушение структуры уплотнённого песка вдоль контактной поверхности, заполнение образовавшейся полости рыхлым грунтом, не подвергнутым уплотнению.
Для котлована протяжённостью 487 м с шпунтовым ограждением по обоим бортам общая длина линии контакта шпунт—грунт составляет 974 м. При ширине разуплотнённой зоны 0,3–0,5 м с каждой стороны шпунта общий объём грунта с нарушенной структурой уплотнения достигает 1 460–2 920 м³.
Этот объём сравним с объёмом самой обратной засыпки и создаёт непрерывные линейные каналы пониженной плотности вдоль всей трассы коллектора.
Таким образом, совокупность технологических ограничений (невозможность механизированного уплотнения, образование разуплотнённых зон при извлечении шпунтов), проектного просчёта в выборе грунта обратной засыпки (песок с неограниченным вместо глинистого грунта с м/сут) и отсутствия гидроизоляционного экрана формирует неуправляемую фильтрационную систему, направляющую атмосферные воды к мерзлым основаниям близрасположенных зданий. Применение дренирующих материалов в основании коллектора без гидроизоляционной защиты противоречит требованиям СП 25.13330, СП 45.13330 и СП 305.1325800, что создаёт высокий риск деградации грунтовых оснований жилых домов.
6. Комплексная оценка рисков для близрасположенных зданий
6.1. Характеристика близрасположенной застройки
6.1.1. Здания на ул. Ленинградской и ул. Мира на расстоянии 8–23 м от траншеи
В зоне строительных работ по капитальному ремонту коллектора по ул. Мира расположена плотная жилая застройка, непосредственно примыкающая к линии траншеи. Согласно Заключению Краевой государственной экспертизы (ККГЭ) № 0035-23/05, к близрасположенным зданиям отнесены объекты по ул. Ленинградской (д. 3, к. 2; д. 4, к. 1), ул. Мира (д. 7, к. 1–3; д. 8Б; д. 6; д. 6А; д. 6Г, к. 3; д. 6В; д. 6Д; д. 3; д. 4Г; д. 4Д; д. 4Б; д. 4Ас1; д. 4А; д. 4с1; д. 4; д. 2; д. 1, к. 1–к. 4; д. 5, к. 1), а также по ул. Московской (д. 3, к. 1; д. 4; д. 5) [^1030^].
Указанные здания находятся на расстоянии от 8 до 23 м от проектируемой траншеи коллектора.
Минимальное расстояние 8 м характерно для наиболее приближенных корпусов, тогда как максимальное значение 23 м зафиксировано для удаленных участков застройки. При протяженности коллектора 487 м и глубине заложения от 4,0 до 5,9 м практически на всем протяжении трассы наблюдается плотное соседство с жилыми домами, что превращает вопрос геотехнической безопасности существующей застройки в определяющий при принятии проектных решений.
7.1.2. Свайные фундаменты, опирающиеся на ММГ по принципу вмораживания
Ключевая особенность близрасположенных зданий — тип фундаментов: все указанные объекты имеют свайные фундаменты, опирающиеся на многолетнемерзлые грунты (ММГ) по принципу вмораживания. Длина свай составляет порядка 10 м, что обеспечивает их внедрение в мерзлый грунтовый массив на глубину, достаточную для восприятия нагрузок от зданий за счет силы адгезии (сцепления) боковой поверхности свай с мерзлым грунтом и за счет опирания на мерзлое основание.
Принцип вмораживания предполагает, что несущая способность свай полностью сохраняется при условии поддержания мерзлого состояния грунтов основания. При оттаивании мерзлых грунтов адгезионная составляющая несущей способности резко снижается: для песчаных грунтов снижение достигает 60–80 %, для глинистых — до 90 % и более. Таким образом, любое нарушение температурного режима грунтов в зоне сваевого основания прямо транслируется в снижение несущей способности фундаментов и, как следствие, в деформации несущих и ограждающих конструкций зданий.
Геологические условия участка характеризуются преимущественно мерзлыми песками, супесями и глинистыми грунтами с массивной криогенной текстурой. Температура ММГ на глубине нулевых амплитуд колебаний (10,0 м) изменяется от минус 0,6 до минус 2,20°C, что свидетельствует о термической нестабильности мерзлой толщи — грунты находятся в состоянии, близком к фазовому переходу, и малейшее тепловое возмущение может инициировать их оттаивание.
7.1.3. Расчетный радиус влияния работ 7,7–9,3 м — не включает термическое и вибрационное воздействие
В Заключении ККГЭ приведен расчетный радиус влияния производства работ, составивший 7,7–9,3 м.
На основании данного расчета сделан вывод о том, что близрасположенные здания, удаленные от траншеи на 8–23 м, не попадают в зону влияния строительных работ, и при качественном выполнении работ воздействие на окружающую застройку отсутствует.
Данный вывод требует дополнительного анализа. Как установлено в экспертной оценке АНО «АНИИГБ» им. М.В. Кима, приведенный в проектной документации расчет радиуса влияния учитывает исключительно механическое воздействие (вибрации от погружения шпунтов, деформации грунтового массива от выемки грунта), но не включает термическое и фильтрационное воздействие от вскрытия котлована. Согласно СП 45.13330, зона влияния строительства должна определяться с учетом глубины котлована, методов производства работ и инженерно-геокриологических условий. СП 25.13330 требует учитывать термическое воздействие на мерзлые грунты при строительстве в летний период, включая возможное сезонное оттаивание ниже днища котлована и по его стенкам. СП 305.1325800.2017 (п. 4.1) подчеркивает необходимость геотехнического прогноза для оценки влияния на окружающую застройку.
Ни в проектной документации, ни в Заключении ККГЭ не представлены расчеты глубины и площади сезонного оттаивания мерзлых грунтов, не выполнена оценка термического влияния котлована на грунтовые основания зданий в радиусе 23 м, отсутствуют расчеты амплитуды колебаний при устройстве шпунтового ограждения и их влияния на сваи.
Таким образом, утверждение о безопасности близрасположенных зданий, основанное на расчетном радиусе 7,7–9,3 м, является неполным и нарушает требования комплексной оценки геокриологических рисков, установленные действующими нормативными документами.
7.2. Термические риски
Необратимое оттаивание ММГ под фундаментами при нарушении температурного режима.
Открытие котлована глубиной до 5,9 м в летний период при естественной температуре воздуха (средняя температура июля в Норильске составляет +13,6 °C, максимальная — до +32 °C) создает условия для интенсивного теплообмена между атмосферой и грунтовым массивом. Согласно результатам температурного мониторинга от 26.02.2026 г., на глубине 6,0 м температура грунтов в зоне коллектора близка к 0 °C или положительная: скважина №1 — +0,03 °C, скважина №2 — +0,02 °C, скважина №3 — +0,09 °C, скважина №4 — +0,09 °C. Глубина промерзания на момент измерений составляла 5,0–5,97 м, при этом нижняя граница коллектора (5,9 м) находилась вблизи уровня 0 °C или в зоне положительных температур.
Проектом предусмотрено применение в основании коллектора дренирующего слоя из гранитного щебня фракции 40–70 мм на глубине 5–6 м. Щебеночный слой обладает повышенной теплопроводностью по сравнению с мерзлыми дисперсными грунтами и формирует «тепловой мост» в зоне основания коллектора. В сочетании с отсутствием условий для зимнего промерзания грунтов на расчетную глубину (вентиляционная система предусматривает естественный приток воздуха без предварительного нагрева, расчетная средняя температура в коллекторе за год — минус 3,5 °C данное конструктивное решение противоречит принципу I строительства на вечной мерзлоте (сохранение мерзлоты), установленному в Заключении ККГЭ (стр. 13).
Нормативная глубина сезонного оттаивания для техногенных (насыпных) грунтов составляет 3,0 м, для песчаных — 1,99 м, для глинистых — 2,02 м. Однако при вскрытии котлована летом, особенно с учетом притока атмосферных осадков (годовая норма 463 мм, максимальная суточная осадка до 54 мм с вероятностью 1 %), происходит ускоренное сезонное оттаивание: по глубине — ниже днища котлована на 1,5–3 м и более, по горизонтали — через стенки котлована на 2–5 м от оси.
При минимальном расстоянии от траншеи до зданий 8 м термическое воздействие неизбежно охватывает зону свайных оснований, поскольку горизонтальная зона оттаивания (2–5 м от оси котлована) суммируется с расстоянием от стенки траншеи до свайного поля (8–23 м), создавая общий радиус термического влияния, превышающий 10–15 м.
Снижение несущей способности свай вследствие размораживания грунтов основания
Для свайных фундаментов, эксплуатируемых по принципу сохранения мерзлоты, СП 25.13330 устанавливает прямой запрет на проведение работ, приводящих к необратимому оттаиванию мерзлых грунтов, если это снижает несущую способность фундаментов.
Несущая способность вмороженных свай складывается из двух составляющих: бокового сопротивления грунта (адгезии) и сопротивления грунта под наконечником. При оттаивании мерзлых грунтов адгезионная составляющая полностью утрачивается, а сопротивление под наконечником снижается в 3–5 раз для песчаных грунтов и в 5–10 раз для глинистых.
Поскольку длина свай составляет около 10 м, а глубина промерзания — 5,0–5,97 м, нижняя часть свай (порядка 4–5 м) находится в зоне положительных или околонулевых температур.
Дополнительное термическое воздействие от вскрытого котлована, усиленное дренирующим слоем и притоком талой воды, способно вызвать необратимое оттаивание грунтов вдоль всей длины свайного стержня.
При полном размораживании грунтов основания несущая способность свай снижается на величину, превышающую расчетные допуски, что приводит к превышению предельных состояний по несущей способности и деформациям.
Деформации конструкций зданий при осадках фундаментов
Снижение несущей способности свай вследствие размораживания грунтов основания прямо транслируется в осадки фундаментов.
Для свайных фундаментов, работающих по принципу вмораживания, осадки являются неравномерными: наибольшие перемещения фиксируются в зданиях, расположенных на минимальном расстоянии от траншеи (8–10 м), где интенсивность термического и фильтрационного воздействия максимальна.
Дифференциальные осадки свайных фундаментов, превышающие допустимые значения (для жилых зданий категории III — 0,002L, где L — расстояние между деформируемыми участками), приводят к возникновению трещин в несущих стенах, перекрытиях и фасадных элементах.
Предусмотренная в проекте вентиляционная система, обеспечивающая расчетную температуру минус 3,5 °C в зимний период для перезамораживания оттаявших слоев, не устраняет риск деформаций по двум причинам.
Во-первых, вентиляция обеспечивает замораживание грунтов непосредственно под днищем коллектора, но не охватывает грунтовые массивы в радиусе 8–23 м от оси траншеи, где расположены свайные фундаменты зданий.
Во-вторых, при наличии дренирующего слоя и разуплотненных зон обратной засыпки талая вода проникает в глубинные слои, и последующее промерзание не восстанавливает первоначальную структуру и прочность мерзлых грунтов — образуются льдистые линзы, вкрапленники и слоистые включения, изменяющие механические характеристики основания.
6.3. Фильтрационные риски
Дренирующий слой и разуплотненная зона как пути миграции воды к основаниям зданий
Анализ гидрогеологических условий по данным Заключения ККГЭ показывает наличие надмерзлотных вод, вскрытых на глубине 5,5 м (абсолютная отметка 62,06 м), с установившимся уровнем на глубине 2,0 м (абсолютная отметка 65,56 м). Водовмещающими грунтами служат пески пылеватые, суглинки мягкопластичные и гравийные грунты с сумесчаным заполнителем до 40 %, мощностью 4,0 м [^1043^]. Коэффициент фильтрации грунтов основания превышает 0,1 м/сут, что классифицирует их как слабоагрессивные к бетону марки W4, но одновременно свидетельствует о высокой водопроницаемости грунтового массива.
При извлечении металлических шпунтов методом вдавливания/извлечения неизбежно образуется разуплотненная зона вокруг шпунтовой стенки — зона разрыхления грунта шириной до 0,3–0,5 м. Техническая утрамбовка грунта засыпки в условиях ограниченного пространства котлована глубиной до 5,9 м при наличии инженерных коммуникаций фактически невозможна с требуемой плотностью.
Разуплотненный грунт обратной засыпки создает каналы фильтрации атмосферных вод от дневной поверхности к фундаментам близрасположенных домов.
Усиление сезонного оттаивания грунтов оснований из-за притока талой воды
Приток талой воды через дренирующий слой и разуплотненные зоны интенсифицирует процессы сезонного оттаивания грунтов оснований зданий. Согласно нормативным данным, нормативная глубина сезонного оттаивания составляет для техногенных грунтов 3,0 м, для песчаных — 1,99 м, для глинистых — 2,02 м. Однако эти значения рассчитаны для естественных условий без учета дополнительного тепло- и массопереноса от вскрытого котлована и притока талой воды.
Дренажный слой щебня, обладающий коэффициентом фильтрации на порядок выше, чем мерзлые дисперсные грунты, транспортирует талую воду непосредственно к зоне грунтов оснований. При внедрении воды в мерзлые грунты происходит фазовый переход льда в воду с поглощением скрытой теплоты плавления (333,7 кДж/кг), что ускоряет развитие фронта оттаивания.
Миграция воды вдоль свайных стержней создает локальные зоны повышенной влажности, где оттаивание протекает интенсивнее, чем в окружающем массиве. Эффект локального оттаивания вдоль свай особенно опасен, поскольку адгезия сваи с грунтом нарушается неравномерно, что приводит к концентрации напряжений и возникновению кренов.
Долгосрочные последствия: деградация грунтовых оснований, снижение жесткости свай
Комбинация периодического оттаивания и замерзания грунтов оснований (термическое циклирование) инициирует деградацию грунтовых свойств. При многократном фазовом переходе воды в лед и обратно в грунтовой массив накапливаются необратимые изменения: увеличивается пористость, снижается плотность, нарушается первоначальная криогенная структура. Мерзлые грунты, обладавшие в естественном состоянии высокими прочностными свойствами, в результате термической деградации приобретают деформационно-прочностные характеристики, сопоставимые с талыми грунтами.
Для свай длиной около 10 м, вмороженных в мерзлый массив, деградация грунтов основания приводит к снижению жесткости системы «свая — грунт». В талых глинистых грунтах с текучепластичной консистенцией свайные фундаменты работают в режиме, не предусмотренном проектными решениями, с возможным развитием прогрессирующих осадок.
Срок деградации грунтовых оснований при постоянном притоке воды и нарушении температурного режима оценивается в 3–5 лет, что значительно превышает гарантийный срок на строительные работы и требует организации многолетнего мониторинга.
6.4. Вибрационные риски
Микродвижения грунта при извлечении шпунтов — разуплотнение мерзлых пород с льдистыми прослойками
Проектом предусмотрено применение установки Giken Silent Piler SA100 для устройства и извлечения шпунтовых ограждений методом вдавливания (press-in) [^1048^]. Данный метод исключает динамические нагрузки, характерные для традиционного вибропогружения, и обеспечивает бесшумную и безвибрационную установку шпунтов. Однако извлечение шпунтов, даже при использовании метода вдавливания, сопровождается микродвижениями грунта и локальным разуплотнением мерзлых пород, особенно при наличии льдистых прослоек.
Мерзлые грунты с льдистыми прослойками и массивной криогенной текстурой обладают высокой чувствительностью к динамическим воздействиям. При микроперемещениях грунтового массива происходит разрушение льдистых связей между минеральными частицами, что приводит к мгновенному снижению прочности и модулей деформации. Ширина зоны разуплотнения при извлечении шпунтов составляет 0,3–0,5 м, и данная зона непосредственно примыкает к границе существующих зданий на расстоянии 8–23 м.
Возможное нарушение адгезии свай с мерзлым грунтом при динамических нагрузках
Несущая способность вмороженных свай полностью определяется силой адгезии (силой сцепления) между поверхностью сваи и мерзлым грунтом. Адгезионная прочность зависит от минералогического состава грунта, температуры, влажности и скорости приложения нагрузки. При динамических воздействиях, даже малой амплитуды (микродвижения 0,1–0,5 мм), происходит разрушение адгезионных связей на границе «свая — грунт» вследствие циклического сдвига.
АНИИГБ в экспертной оценке от 25.06.2025 указывает на отсутствие в проектной документации расчетов амплитуды колебаний при устройстве шпунтов и их влияния на сваи. Согласно СП 305.1325800, в условиях мерзлых грунтов, склонных к осадкам при динамических нагрузках, обязательны меры по минимизации вибрационного воздействия. Отсутствие данных расчетов для зданий на расстоянии 8–23 м, имеющих фундаменты на вмороженных сваях, создает нормативный пробел, не позволяющий оценить степень риска нарушения адгезии и спрогнозировать остаточную несущую способность фундаментов.
Кумулятивный эффект от совокупности термических, фильтрационных и вибрационных воздействий
Наибольшую опасность для геотехнической безопасности близрасположенных зданий представляет не изолированное действие отдельных факторов, а их кумулятивное (совокупное) влияние.
Термическое оттаивание снижает прочностные характеристики мерзлых грунтов и ослабляет адгезионные связи; фильтрационный приток воды ускоряет развитие фронта оттаивания и вызывает деградацию структуры грунтов; микровибрации при извлечении шпунтов разрушают остаточные льдистые связи в ослабленном грунтовом массиве.
Взаимное усиление факторов приводит к тому, что суммарный риск превышает арифметическую сумму рисков отдельных воздействий. При одновременном воздействии термического и фильтрационного факторов скорость оттаивания увеличивается в 1,5–2 раза по сравнению с чисто тепловым воздействием, поскольку приток воды компенсирует теплопотери от испарения и обеспечивает постоянное тепловое воздействие на мерзлый массив. При последующем добавлении динамических нагрузок разрушение структуры грунта протекает лавинообразно: ослабленный водой грунт теряет способность воспринимать динамические нагрузки, а динамические нагрузки, в свою очередь, способствуют проникновению воды вглубь мерзлой толщи.
Таким образом, для зданий на расстоянии 8–23 м от траншеи коллектора, имеющих сваи на вмороженных основаниях, существует комплексный геотехнический риск, не учтенный в проектной документации. Расчетный радиус влияния 7,7–9,3 м, учитывающий только механическое воздействие, не охватывает здания, находящиеся на расстоянии более 9,3 м, однако термическое и фильтрационное воздействие распространяется значительно дальше, охватывая все здания в пределах 23 м от траншеи.
Утверждение Заключения ККГЭ об отсутствии влияния на здания не имеет достаточного инженерно-геологического обоснования и противоречит требованиям СП 25.13330, СП 45.13330 и СП 305.1325800.
Кумулятивный риск, представляющий собой комбинацию всех трех факторов, является доминирующим и требует обязательного учета при корректировке проектной документации. Система геотехнического мониторинга, предусмотренная в проекте (11 термометрических скважин, 11 режимных скважин, 33 датчика температуры, 33 геодезические марки, ограничена границами коллектора и не охватывает грунты оснований близрасположенных зданий, что лишает возможности оперативного выявления начальных признаков деградации грунтов оснований и своевременного принятия мер по защите существующей застройки.
Комментарии