Deprecated: Function set_magic_quotes_runtime() is deprecated in /home/virtwww/w_vrukavishnik_78ac9d61/http/wp-settings.php on line 18 2. Коварство Севера и вечной мерзлоты « Валерий Рукавишников

Валерий Рукавишников

11 Апрель 2016

2. Коварство Севера и вечной мерзлоты

написано в рубрике: Новости — Valery @ 14:27

2 Коварство Севера и вечной мерзлоты…
У проектантов не было ясности, как устраивать фундаменты под большие промышленные сооружения и жилые здания, возводимые на грунтах вечной мерзлоты. По этому вопросу отсутствовали нормативные данные, какая-либо литература и опыт строительства в специфических условиях Крайнего Севера, как у нас в стране, так и за рубежом. Проведенные инженерно-геологические изыскания и мерзлотно-грунтовые исследования позволили классифицировать грунты равнинной и предгорных частей поселка Норильск. На равнинах - скальные и вечномерзлые грунты с температурой от минус 2º до минус 4º при мощности вечномерзлой толщиной 80-100 м, в предгорьях - скальные и вечномерзлые грунты с температурой минус 7º и с мощностью 200 м, а также мерзлые грунты малой мощности (до 20 м) и даже талики (талые грунты). Повсюду в грунтах встречаются ледяные включения в виде кристаллов, прожилок и прослоек, цементируя всю толщу мерзлых наносов. Иногда подземные льды достигают больших размеров: до 10 м по мощности и несколько сотен квадратных метров по площади.
Коварство вечной мерзлоты заключается в том, что талая вода не уходит вглубь грунта. На поверхности образуются «плавуны». При замерзании плавуны вспучиваются, становясь «водяной бомбой»: Фундаменты начинают «гулять», стены зданий трескаются, здания деформируются и становятся непригодными к эксплуатации. Начало строительства Норильска относится к концу тридцатых годов, когда строители не знали ещё про все коварства вечномерзлотного грунта. Был печальный опыт. В течение 1937-1940 годов было построено около тридцати малоэтажных каменных домов на мелкозаглубленных ленточных фундаментах. Почти половина из построенных домов была подвержена деформации. Разрушение отдельных зданий приняло такой характер, что дальнейшая их эксплуатация становилась небезопасной. Но и в более поздние годы, когда этот печальный опыт, казалось бы, многому научил, случались оказии. В 1942 году подверглось значительным деформациям 3-этажное здание на Октябрьской улице, что привело к прекращению его эксплуатации. И это произошло только потому, что в 10 м от угла проходил теплопровод, уложенный в земле. В 1955 году были обнаружены деформации фундаментов угольного склада ВЭС-2 и вслед за этим массовые разрушения металлических колонн. Причиной деформации явилась деградация мерзлоты в основании, вызванная потоком теплых вод от электростанции.
Был известен некоторый негативный и зарубежный опыт: в Канаде построенные на вечной мерзлоте в годы войны два города целиком вышли из строя и оставлены. Из обследованных в долине реки Макензи на севере Канады 260 домов две трети оказались деформированными.
В практике строительства сооружений и зданий в Норильске применялись различные методов фундаментостроения. В каждом случае тип фундамента выбирался в зависимости от технической характеристики здания или сооружения, конкретного грунта на строительной площадке и климатических условий района. На первых порах строительство велось преимущественно на скальных основаниях и таликах (талые грунты). Но территория со скальными и талыми грунтами в районе Норильска ограничена. Поэтому нужно было найти способы сооружать промышленные и жилые здания на вечномерзлых грунтах с учетом консервации мерзлоты. Столбовые фундаменты оказались наиболее эффективными для сохранения вечномерзлого грунта.
Столбовые Фундаменты впервые были опробованы в 1937 году при строительстве кирпичного завода, который проектировал заключенный инженер-строитель Ф.Г. Холодный. Бурили скважину, заливали глиняным раствором и вставляли железобетонный столб, который вмерзался навеки. В Норильск Федор Холодный попал после вторичного ареста в 1935 году, будучи инженером-консультантом «Моссельхозстроя». Первый раз он был арестован в 1926 году и отбывал срок на Соловках. Разработанный Ф.Г. Холодным метод возведения зданий на столбах не был запатентован. Это сделали американцы много лет спустя (в 1975 году), когда применили его при строительстве нефтепровода на Аляске.
Столбовые фундаменты были применены при строительстве в 1938-1939 годах деревянной обогатительной фабрики и Малого металлургического завода, а также многоэтажных бутовых домов на Горной улице.
Понадобилось больше десяти лет, чтобы, наконец, было признано, что технология столбовых фундаментов является единственно правильной для строительства в условиях вечной мерзлоты. В 1950 году было осуществлено строительство большого 5-этажного дома со встроенным универмагом на Гвардейской площади (нынешний универмаг «Талнах») с применением столбовых фундаментах, заглубленных на 6 м. Многолетняя эксплуатация дома подтвердила надежность выбранного метода столбового фундирования. Неверие строителей в надежность мерзлых грунтов окончательно отпало.
В настоящее время в Норильском регионе насчитываются уже тысячи благоустроенных каменных жилых и культурно-бытовых зданий, из которых сотни – многоэтажных (от 6-ти до 14-этажных), построенных по технологии столбового (свайного) фундирования. Сохранение мерзлоты под зданиями осуществляется за счет круглогодичной вентиляции подполья через продухи. Высота подполья в настоящее время делается высотой 1,2-1,4 м от низа выступающих элементов цокольного перекрытия.
Строгое соблюдение правила не допускать непосредственного контакта теплых, а тем более горячих труб, с грунтом под зданиями, построенными на мерзлых грунтах, и наличие холодного подполья создали своеобразные условия для проектирования внутренних систем водопровода, теплофикации, горячего водоснабжения и канализации жилых зданий. Опыт «материка» был совершенно неприемлем, так как обычная прокладка трубопроводов под землей повлекла бы деградацию вечной мерзлоты, и это привело бы к разрушению зданий и сооружений. Поэтому была предложена преимущественно надземная прокладка трубопроводов.
В городе с плотной застройкой, где надземные трубопроводы нежелательны, прокладка осуществляется в подземных каналах специальной конструкции - коллекторах. Коллектор, изготовленный из монолитного железобетона прямоугольного сечения, разделяется железобетонным перекрытием – диафрагмой на два яруса. В нижнем ярусе высотой 1,8 м уложены канализация и электрокабели, в верхнем – водопровод и теплофикационные трубопроводы. В основании коллектора укладывается гидроизоляционный слой из глинобетона. Обязательно предусмотрена естественная вентиляция канала, которая осуществляется через вводы с забором холодного воздуха из подполья через нижний ярус и с вытяжкой его через верхний и специальные шахты внутри домов, выведенные выше крыш зданий. Каналы городских коммуникаций максимально удаляются от фундаментов зданий, для чего они располагаются в специально выделяемой «зеленой» полосе посредине улицы.
По поверхности земли в Норильске уложены сотни километров труб разного назначения диаметром до 1600 мм: водоводы, канализация, теплофикация, паропроводы, пульпопроводы и другие технологические трубопроводы. Во многих случаях трубопроводы уложены по эстакадам и отдельным свайным или рамно-лежневым опорам. Первыми крупными трубопроводами, уложенными на поверхности земли, были две нитки напорных водоводов циркуляционного водоснабжения ТЭЦ диаметром 1200 мм. Проектом предусматривалось дорогая термоизоляция. Но было доказано (расчетами, а затем и практикой), что при минимальной температуре воды в начале водоводов +1º…+2º термоизоляция их оказывается излишней. Водоводы из стальных труб без изоляции, уложенные в 1945 году, работают безаварийно до сих пор. При сильных морозах допускается образование ледяной корки на внутренних стенках труб, которая, как показала практика, исчезает при смягчении погоды без «ледохода в трубах». Для трубопроводов малых диаметров (до 250-300 мм) образование ледяной корки представляет большую опасность, поэтому для таких труб применяется подогрев до более высокой температуры.
В 1950 году на поверхности земли был впервые уложен пульпопровод протяжением 7 км от обогатительной фабрики до никелевого завода. В 60-х года были проложены трубы, обмотанные стекловатой и защищенные деревянными рейками, по перекачке пульпы (измельченная руда, смешанная с водой) с Талнахской обогатительной фабрики на Медный завод (30 км) и на «Надежду» (45 км).
Не был изучен вопрос об устойчивости мостов, автодорог, железнодорожного полотна при сооружении их в районах вечной мерзлоты. Пришлось разрабатывать специальные способы стабилизации и укрепления земляного полотна, откосов, склонов и т.д.
При проектировании автодорог и железнодорожных путей с целью их защиты от снежных заносов и сохранения в основании полотна мерзлоты предусматриваются насыпи высотой 1,2-1,5 м. Примером неправильного сооружения автодороги явилась дорога на аэропорт на участке от ручья Купец до аэропорта протяжением 7,1 км: высота насыпи составляла 0,5 м, не были построены водоотвод и искусственные сооружения. В результате в течение первой весны и лета грунт насыпи частично из-за протаивания ушел в основание, а частично был вымыт и унесен паводковыми и ливневыми водами.
Земляное полотно железной дороги Дудинка-Норильск почти на всем протяжении имеют насыпи не ниже 1,5-2,0 м. Водоотводные канавы расположены не ближе 20 м от полевой бровки полотна.
В 1966 году большая группа проектировщиков и строителей, возглавляемая прославленным инженером-гидротехником, бывшим заключённым, Михаилом Васильевичем Кимом, была удостоена Ленинской премии.
Михаил Васильевич Ким (1907-1970) родился на Дальнем Востоке в деревне Кудровая падь Приморской области в корейской семье. Окончил рабфак при “Государственном дальневосточном университете” и Ленинградский политехнический институт (1932). В 1932—1935 гг. был аспирантом ВНИИ гидротехники и одновременно работал инженером-гидротехником Нижне-Волгопроекта. Арестован в 1935 году и обвинен в создании в 1924-25 годах на территории Приморского края «анархо-синдикалистской антипартийной контрреволюционной группировки» (цитата из следственного дела), связях с антипартийными группами в Корее и Манчжурии и т. п. Приговор - 4 года лишения свободы без поражения в правах и конфискации имущества. Отбывал наказание в Норильлаге. Работал инженером-гидротехником и старшим прорабом. Освобожден и амнистирован в 1939 году. Работал в Норильске, как вольнонаемный. В 1939-1959 годах - начальник мерзлотной станции и начальник отдела изысканий проектной конторы”Норильский горно-металлургический комбинат имени А. П. Завенягина” В 1956 году реабилитирован. В 1959—1970 годах — директор Норильского научно-исследовательского отдела Красноярского Промстройпроекта Госстроя СССР. В 1966 году удостоен Ленинской премии за участие в создании теории свайного фундирования. Похоронен в Норильске.
Норильску катастрофически не хватало стройматериалов, разных и в больших количествах. Всё доставить с материка было невозможно. Тем более, что основной путь доставки грузов по Енисею прекращался зимой. Надо было искать местное сырьё. С помощью геологов были найдены песок, глина, известняки, гипсовый и бутовый камень и т.д. Удалось наладить производство цемента, кирпича, стекла, керамической плитки, керамзита, гипса и пр. Большим достижением явилось производство собственного кирпича.
В первый год строительства Норильска кирпич привозили с материка, даже из Воронежа, так как в районах Красноярского края излишков его не было: не хватало и для собственных нужд. Из Воронежа привозили с многократными перевалками, что приводило к огромному бою кирпича, потере его качеств, баснословной стоимости.
Автором разработки собственного кирпича в Норильске стал Борис Ильич Левитанский, до ареста работавший главным инженеромзавода на Украине. Он предложил технологию производства красного кирпича из местных глин и необычного сырья – алевролита, осадочной горной породы, запасы которой на Таймыре неиссякаемы. Первый кирпичный завод, построенный в 1937 году, в какой-то мере утолил голод в строительных материалах, но не удовлетворял полных спрос ни по количеству, ни по качеству. Причина плохого качества кирпича (низкая марка и малая морозоустойчивость) заключалась в самой технологии его изготовления. Дело в том, что зимой и летом завод имел дело с мёрзлой глиной. Её приходилось оттаивать на специальных печах-жаровнях. Глина в мешалке машины превращалась в тесто и поступала транспортёрами в формовочную часть. Со стола формовочной машины кирпич-сырец поступал в камеры огневой сушки. Из-за резкого контраста температур, которые имели сырой сырец и сухой воздух в камере, кирпич-сырец уже в процессе сушки давал трещины. В кольцевой печи при температуре 950°С трещины увеличивались, и обожжённый кирпич терял свою монолитность, а значит и высокую марку.
Со временем построили второй, а затем и третий кирпичные заводы. В 1950 году технологию изготовления кирпича усовершенствовали: реконструировали сушильные камеры, огневую сушку заменили на паровую. Результаты реконструкции положительно сказались на качестве продукции. Теперь сырец, попадая в сушильную камеру, сушился строго по заданной программе и затем без каких-либо трещин и других изъянов переходил в кольцевую печь. Кирпич устойчиво заимел марку «100», редко «75» и стал обладать всеми необходимыми качествами: был прочным, лёгким, нетеплопроводным и, что очень важно, сохранял все свойства при многократном замораживании.
Б.И. Левитанского, талантливого инженера-строителя, в конце войны освободили из лагеря. Вскоре он стал главным инженером управления местных материалов. Он организовал производство минеральной ваты и гипсолита. Сырьём для минеральной ваты послужил камень, называемый габбродиабазом, а для гипсолита сырьём явилась смесь гипса и золы. Благодаря Ю.И. Левитанскому была установлена загадочная причина порчи кровельных железобетонных плит электролитного цеха Большого металлургического завода. Спецификой цеха являлось постоянное наличие пара. В плиты снизу проникал пар, а сверху на плиты действовал 30-градусный мороз. Пар, соприкасаясь с холодом, превращался в лёд. Но, как известно из элементарной физики, вода, превращаясь в лёд, в своём объёме расширяется на 10%. Вот этот лёд и рвал плиты, крошил их. Когда по предложению Левитанского дополнительно снизу установили защитные плиты из пенобетона, порча кровельных плит прекратилась: пар перестал проникать в них.
Никто, нигде и никогда не решался на кирпичную кладку в морозы. По предложению инженера-электрика С.М. Новицкого и его товарищей-электриков на комбинате впервые был введён электропрогрев бетона, а затем и кирпичной кладки. Применение электропрогрева дало возможность возводить стены крупных объектов и даже дымовых труб в лютые морозы. В частности, возведение дымовой трубы высотой 140 м Большого металлургического завода производилась зимой. На тот момент труба была самой высокой в Европе. Скептики предупреждали «труба рухнет», но она стоит до сих пор.
Бедствием в условиях Норильска всегда были снежные заносы, требующие больших трудозатрат. У домов вздымались десятиметровые сугробы, улицы становились непроезжими, почти непроходимыми. За несколько часов остановившийся поезд могло полностью занести снегом. Над паровозом и вагонами образовывалась «снежная шапка» высотой в несколько метров. Поезда порой откапывали из-под снега на протяжении многих дней. Зафиксирован случай, когда отправившийся из Дудинки состав прибыл в Норильск спустя 22 дня
В 1937 году была создана специальная служба для борьбы со снежной стихией. К работе был привлечен заключённый Норильлага Михаил Георгиевич Потапов. Потапов провёл кропотливые исследования влияния на снежные заносы рельефа местности, различных преград, направления и силы ветра, количество переносимого ветром снега и т.д. В 1940 году Потапов предложил снегозащитные щиты «активного действия» – решетчатые и наклонные со щелями у земли. Ветер с такой силой врывается в щели, что не наваливает снег на дорогу, а сметает его с дороги, как железной метлой. При установке их в определённых местах ветер сам очищал от снега нужное место. Щиты Потапова стали широко применяться в Норильске. Они сыграли решающую роль в борьбе со снегом, освободив от изнурительной работы тысячи людей, спасая от недельных остановок на железной и шоссейных дорогах, дав экономию в десятки миллионов рублей. В 1950 году М.Г. Потапов получил авторское свидетельство на снегозащитные щиты своей конструкции. В Норильске возникла целая наука борьбы со снегом, не имеющая прецедентов в мировой практике. Появились деревянные решетчатые заборы высотой 3,5-5,5 м, наклонные продуваемые заборы высотой 6 м, устанавливаемые за пределами железнодорожного габарита со стороны господствующих ветров, переносные снеговые щиты 2х2 м, крутые деревянные галереи, строящиеся в местах, где другие средства снегозащиты не применимы, деревянные эстакады на крутых склонах гор. Заборы и щиты М.Г. Потапова до сих пор успешно работают в Норильске, но уже не имеют такого первостепенного значения как раньше, так как ныне появилась современная мощная снегоуборочная техника.
Новицкий – псевдоним. Настоящая фамилия Михайлов. Человек легендарной судьбы. Член партии с 1919 года. Во время гражданской войны был нашим разведчиком в Румынии. Здесь был арестован и приговорён к смертной казни. Благодаря Советскому правительству Новицкий был спасён. В Норильск попал, имея срок тюрьмы 5 лет. В 1954 году Новицкий был реабилитирован, жил в Риге.
Михаил Георгиевич Потапов (1893-1954) – инженер путей сообщения, изобретатель. После учебы в Московском институте путей сообщения работал прорабом и консультантом по научной организации труда на восстановлении железной дороги на Урале и на Рязанской ж. д. В 1928 году, работая на Московско–Казанской ж. д., зарегистрировал первое изобретение: лопату для земляных работ. Другое изобретение «травосжигалка» заинтересовало маршала Тухачевского, и было взято в оборонную промышленность. В 1937 году Потапова арестовали, в том числе и за связь с опальным маршалом, и осудили на 10 лет. В Норильск Потапов попал в 1939 году после Соловков. Сначала был на общих работах, затем - старшим инженером по снегозащите техотдела. В 1940 году Потапову поручили организовать систему снегозащиты в Норильске. В 1943 году группа Потапова стала опытно–исследовательской станцией. В 1944 году Потапов был досрочно освобождён, в этом ему помог Завенягин. В 1945 году старший инженер техотдела комбината М.Г. Потапов был удостоен медали “За трудовое отличие”. В 1950 году при «чистке» инженерно-технических кадров Потапова сократили, он уехал в Канск. Там он был вторично арестован по старому делу и отправлен на вечную ссылку в Норильск. За два месяца до смерти М.Г. Потапову разрешили выехать из Норильска в Черногорск Хакасской области, там он и похоронен.Через четыре года после смерти Деда Снегодуя, как называли Потапова в Норильске, вышел труд Потапова по снегоборьбе отдельной книгой
В условиях вечной мерзлоты сложности возникали даже там, где их никто не ждал. Например, никто не ожидал проблем с водой, поскольку вокруг было полно озёр. Оказалось, что вода подо льдом из-за отсутствия воздуха протухает и не годится для питья. Коренные жители Таймыра пили воду, растапливая лёд. Пришлось искать воду под землёй. Оказалось там её много, причём хорошего качества. Были обеспечены как бытовые, так и промышленные нужды.
Совсем уж неожиданной оказалась проблема с устройством защитного заземления электрических сетей, электрооборудования, высоких зданий и сооружений. Все знают, что одним из проводов при передаче электрического тока при трехфазной системе является так называемый нулевой провод, который должен быть заземлён, а при сооружении высотных сооружений должен быть сооружен молниеотвод. Обычно в качестве заземлителя используется земля, грунт. Как обычно осуществляют заземление? Вбивают в землю металлическую трубу, рельс или стальные стержни, и присоединяют к ним нулевой провод или молниеотвод. В мёрзлом же состоянии земля является изолятором, плохим проводником электричества и не может служить заземлителем.
Один из заключенных Норильлага В.Н. Глазанов ещё во времена завенягинского руководства комбинатом убеждал начальство в том, что энергохозяйство нового промышленного района на Таймыре создается с чудовищными нарушениями техники безопасности. Применялась традиционная технология заземления: вбивали в вечную мерзлоту трубы, прокладывали в ледяной почве металлические шины и рельсы, присоединяли к ним электротехнические устройства и рапортовали, что электрическая безопасность обеспечена. При этом часто случались аварии при эксплуатации электросетей, высоковольтного оборудования и энергоустановок, было много смертей, и не всегда были понятны их истинные причины…
Глазанов с помощью точных промеров электрического сопротивления доказал, что ни один из применяемых ледяных заземлителей не соответствует техническим нормам. Он не ограничился тем, что поднял шум, а стал искать положительных решений. Одна из его идей была до изумления проста. На территории поселка Норильск существует озеро Долгое, которое даже в свирепые морозы не промерзают насквозь, и на его дне — нормальная почва. По проекту Глазанова в дно глубоководного озера уложили массивную свинцовую (для предохранения от коррозии) сетку и заземлили на неё все энергоустановки комбината. Так появился в мире электротехники новый тип заземления, названный Глазановым озёрным заземлителем.
Владимир Николаевич Глазанов (1898 -1964) − крупный советский ученый электрофизик, доктор технических наук, профессор. Родился в Санкт-Петербурге. В 1927 году окончил Ленинградский политехнический институт. Несколько лет работал заместителем директора по научной работе знаменитого Ленинградского физико-технического института. Директором этого института в те годы был А.Ф. Иоффе, одновременно там трудились Д.И. Блохинцев, И.В. Курчатов, А.И. Лейпунский, Н.Н. Семенов, Д.В. Скобельцын, Г.Н. Флеров и другие. В 1930 году Владимир Николаевич перешел в Ленинградский электротехнический институт, где работал начальником высоковольтного отдела, а затем заместителем директора. Был избран доцентом, постоянно занимался преподавательской работой.
В 1936 году ученого В.Н. Глазунова, широко эрудированного интеллигента, знавшего и любившего художественную литературу, владевшего английским, немецким и французским языками, прошедшего научную стажировку в Германии и США, арестовывали и осудили на 8 лет исправительно-трудовых лагерей «за участие в контрреволюционных сборищах», «подбор в институт троцкистских кадров» и т.п. Срок заключения В.Н. Глазунов отбывал сначала на Соловках, затем в Норильске. В Норильске заключенному Глазунову поручили создать и возглавить электротехническую лабораторию. Уже первая работа лаборатории по эффективному заземлению электроустановок была оценена, и Владимир Николаевич был расконвоирован. Диапазон его технических разработок, изобретений и исследований оказался очень широким, от крупных масштабных, таких как защитное заземление в условиях вечной мерзлоты, прогрев грунтов электрическим током при подготовке котлованов при строительстве крупных сооружений, разделение минералов методом сепарации до прогрева почвы в совхозных теплицах. Все идеи Глазанова нашли практическое воплощение и принесли большую реальную пользу. Они также были положены в основу будущих кандидатской (1944 год) и докторской (1948 год) диссертаций В.Н. Глазанова. По ходатайству начальника комбината В.Н. Глазанов в был досрочно (на год раньше) освобожден, но продолжал работать в Норильске начальником энергетической лаборатории. В 1946 году ему разрешили уехать из Норильска. Начинается период жизни В.Н. Глазанова в г. Обнинске: сначала работа в одной из лабораторий Института химической физики АН СССР, расположенной в Обнинске, затем (с 1950 года) в Физико-энергетическом институте (ФЭИ). Долгожданную реабилитацию В.Н. Глазанов получил только в 1955 году. В 1956-1959 годах он стал заместителем директора по науке в ФЭИ, а с 1959 года до неожиданной смерти в 1964 году директором основанного им Обнинского филиала МИФИ. Память о В.Н. Глазанове живет в городе Обнинске и воплощена в памятных мемориальных досках на здании ускорителей в ФЭИ и на главном здании ИАТЭ (ныне филиал НИЯУ МИФИ), от которого проходит туевая аллея, названная его именем.

Нет комментариев

Еще нет комментариев.

RSS лента комментариев к этой записи.

Извините, комментирование на данный момент закрыто.

Работает на WordPress