Арктический город будущего: как строятся фантастические дома на Крайнем Севере

На рисунках начала 1960-х годов цилиндрические дома соединены закрытыми переходами и стоят на трехметровых «ножках» – это позволяет избежать снежных заносов у стен и передачи тепла от зданий в грунт. Почти все фантастические арктические проекты рождались в стенах сектора Севера Ленинградского филиала Академии строительства и архитектуры СССР. Страна твердо решила осваивать северные месторождения, и ей требовались новые города. Никто из молодых архитекторов сектора изначально не был знаком с арктическими условиями, а основным источником знаний о Крайнем Севере являлись немногочисленные командировки.

За исключением нескольких крупных городов, подавляющее большинство индустриальных поселений Севера до 1960-х годов застраивалось деревянными домами барачного типа, иногда в качестве жилья использовались палатки. Планировка улиц была хаотичной, поэтому во время сильных метелей часть домов полностью засыпало снегом – проходы к подъездам соседям приходилось выпиливать ножовкой в утрамбованном ураганом снегу, а сами здания быстро деформировались в результате таяния вечной мерзлоты. Реальные технологии строительства в Арктике приходили не из Ленинграда, а из Норильска – самого северного мегаполиса в мире. Этот город сам совершал ошибки и сам же их исправлял.

Первым зданием в Норильске, рухнувшим из-за растаявшего основания летом 1936 года, стал деревянный цех электролиза никеля. Из 30 малоэтажных каменных домов, построенных с 1937 по 1940 год на неглубоких фундаментах, половина почти сразу деформировалась. Так горожане узнали, что любая отапливаемая постройка воздействует на мерзлоту под собой. В итоге до середины 1950-х здания строили на столбчатых фундаментах и исключительно с опорой на скалу. Хорошо, если камень подходил близко к поверхности; иногда, чтобы добраться до скалы, приходилось рыть котлованы глубиной 20 м, и здание уходило вниз на столько же, на сколько потом поднималось вверх. Поэтому исторически Норильск получил причудливую планировку: большие сооружения возводились только там, где был выход скальных пород. Однако постепенно таких мест становилось все меньше, и возник закономерный вопрос: а что делать дальше?

В некотором смысле Норильску повезло: в 1935 году ленинградского инженера-гидротехника Михаила Кима арестовали по обвинению в организации корейской контрреволюционной группировки. Обвинение показалось абсурдным даже следователю, поэтому Михаилу дали всего четыре года без поражения в правах и сослали в Норильск работать по специальности. Через три года его реабилитировали, но Ким, занявший пост начальника мерзлотной станции и отдела изысканий проектной конторы Норильского комбината, решил остаться в городе. Именно этому человеку предстояло найти ответ на вопрос, как строить на вечной мерзлоте.

Идея возводить арктические дома на сваях не нова. В Якутии легкие постройки давно уже устанавливали на деревянных чурбанах, да и в фантастических проектах северных городов применялись сваи. Но там дома приподнимали для того, чтобы мерзлота не вымораживала жилье. Использовать же мерзлоту как опору впервые попробовали именно в Норильске: в 1937 году здание кирпичного завода построили на деревянных сваях, заглубленных в мерзлый грунт на 3 м. Однако применяли эту технологию нечасто, поскольку метод был весьма трудоемким: сначала грунт оттаивали паровой иглой, потом забивали сваю, а затем долго ждали, когда все снова замерзнет. Мало того, сваи здесь опирались на мерзлоту, а значит, тяжелым производственным цехам и многоэтажным домам такой вариант вообще не подходил.

В конце 1940-х Михаил Ким предложил революционную технологию свайного фундирования, позволяющую снизить трудоемкость закладки фундаментов в десять раз, а стоимость – в два раза. В итоге стройка стала занимать намного меньше времени: свайный фундамент делался в пять-шесть раз быстрее любого другого и на порядок проще.

В готовую скважину на треть заливался жидкий шлам (вода, смешанная с выбуренным грунтом), подогретый до 30–40 °С, потом туда опускалась свая, после чего шлам замерзал, надежно фиксируя конструкцию. Через шесть-семь дней она уже могла выдержать нагрузку до 100 т, что позволяло пройти нулевой цикл 100-квартирного пятиэтажного дома за один месяц. Иностранцы же, по словам соратника Кима Михаила Битадзе, действовали по старинке: сначала устанавливали сваю, а потом сверху заливали цементный раствор. Естественно, в большинстве случаев раствор схватывался, не успев достичь дна скважины, поэтому устойчивость конструкции оставляла желать лучшего.

Новый метод приняли не сразу: сказывалось неверие в надежность мерзлых грунтов. Но скальные площадки в городе заканчивались, и деваться было некуда. Если бы инженеры не придумали технологию строительства на мерзлоте, Норильск просто перестал бы расти. Первым опытом стал большой пятиэтажный жилой дом с универмагом на Гвардейской площади, появившийся в 1950 году, после него идею подхватили по всей Арктике. Предложенный Кимом метод свайного фундирования оказался единственным способом построить полноценный многоэтажный город на мерзлоте. В 1966 году коллектив из 11 норильчан получил Ленинскую премию, высшую награду СССР, за внедрение прогрессивных индустриальных методов.

Но был у технологии и недостаток: требовалось постоянно следить за состоянием мерзлых грунтов под постройками – дома на сваях могут стоять прочно, как на скале, только при правильной эксплуатации. Главное условие надежности конструкции – сохранение вечной мерзлоты. Для этого и зимой, и летом под домом должно быть холодно, поэтому основная часть жилых домов в Норильске приподнята над землей. Расстояние в 1,5–2 м от первого этажа до грунта – так называемое проветриваемое подполье – гарантия того, что в почву не проникнет тепло отапливаемого дома, мерзлота не оттает и не осядет и здание не деформируется.

12 июля 1976 года в 15 часов 10 минут обрушился ресторан «Белый олень» в Кайеркане: здание сложилось, как карточный домик, погибло 10 человек. Это событие отрезвило увлекшихся новым методом строителей. «Мерзлотники» стали вести постоянное наблюдение за жилым сектором: отслеживали температуру почвы и состояние фундаментов домов. На вмороженных висячих сваях под зданиями оборудовали наблюдательные пункты, устанавливали геодезические марки, бурили температурные скважины. Мониторингом состояния грунтов, а также расположенных на них зданий и сооружений стала заниматься Центральная мерзлотная лаборатория, работавшая в структуре Норильского комбината. Главным инструментом контролеров были температурные трубки, которые закладывали при строительстве и после сдачи объекта передавали в ведение лаборатории – они и служили индикаторами состояния мерзлых грунтов и фундаментов. В качестве термотрубок использовались стальные трубы диаметром, как правило, два дюйма, устанавливаемые как вместе со сваями, так и в специально пробуренные скважины.

Этот принцип был нарушен только в «эпоху перемен», в итоге в постсоветский период из-за растепления грунтов в Норильске рухнули десятки зданий. Одни пришлось снести, другие стоят в трещинах, но уже без жильцов. Еще в 2009 году в городе появился список жилых зданий, взятых на особый контроль по состоянию грунтов и несущих конструкций. В перечень входило более 250 домов – четверть жилищного фонда. До сих пор ежегодно один-два дома признают непригодными для жизни из-за деформации фундамента.

Цель проекта – обеспечить постоянное автоматизированное наблюдение за температурой мерзлых грунтов оснований и деформационным поведением фундаментов. В термотрубки помещают термометрические косы – последовательно соединенные цифровые термодатчики, данные с которых поступают в локальный центр сбора информации, где оператор в режиме реального времени контролирует состояние основных параметров безопасности объекта. В дополнение к температурным устанавливают сейсмодатчики, позволяющие фиксировать продольные и поперечные колебания строительных конструкций объектов, и инклинометры, которые реагируют на отклонения железобетонных конструкций фундаментов.

В дальнейшем программу планируется интегрировать в общий комплекс сбора и анализа параметров состояния всех объектов Норильска и Дудинки. Работа уже кипит: в прошлом году пробурили 375 новых температурных скважин, восстановили ранее существовавшие, установили 470 термокос и 750 инклинометрических датчиков, что поможет минимизировать риск аварийных ситуаций.

Одновременно в Норильске завершился конкурс на лучшую архитектурную концепцию города до 2035 года, в которой получили развитие фантастические идеи 1960-х – только на новом технологическом уровне. В городе планируются кварталы из современных экологичных материалов – деревянных клееных CLT-панелей, которые в 5 раз легче железобетонных конструкций. Производить такие панели предполагается на предприятиях Красноярского края. Благодаря их прочности и жесткости в Арктике можно будет возводить многоэтажные здания, в том числе в условиях деградации мерзлоты, причем строиться новые объекты станут в 2–3 раза быстрее. Сегодня подобная технология с успехом применяется в Западной Европе и Северной Америке. Согласно концепции, новые дома предлагается соединить единым общественным этажом, фактически теплой улицей, куда будут выходить все подъезды и где разместятся помещения различного назначения – от небольших магазинов, сервисов, общепита до музыкальной школы. Рассматривается также возможность строительства длинного супердома для защиты внутреннего пространства от постоянных ветров.

Суровый климат накладывает свои ограничения: большую часть жизни люди проводят в крытых помещениях, дворы почти не используются. Поэтому получила признание идея создания в будущем «полярных гостиных» – сети отапливаемых общественных пространств, встроенных в первые этажи жилых домов и отдельно стоящих во дворах. Запланированы и современные здания образовательного кластера. В центре предлагается разместить городской холл – защищенную и круглогодично прогреваемую до +12 °С площадку для проведения культурных мероприятий. Обсуждается также строительство большого общественного пространства – Центра поколений, где под одной крышей разместятся кинотеатр, кафе, библиотека, коворкинги и амфитеатр. Не забыт и проект гигантского купола: его архитекторы расположили в жилом квартале «Новый Оганер», а под ним планируется собрать зимний сад, туристический центр, лекторий и библиотеку. Реновация призвана изменить подход горожан к жизни на Севере. Для постоянных и временных жителей Норильск должен стать привлекательным местом. Людям нужно жить здесь и сейчас, а не ждать перемен. Вот о таком городе я мечтал в детстве.