Инновационные сваи для строительства в Арктике

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет (СПбГАСУ) — старейший в России вуз, готовящий научные и инженерные кадры. Сегодня он продолжает лидировать в разработке передовых решений для строительной отрасли. Одно из них принадлежит исследовательской группе кафедры геотехники. Молодые ученые создали новую конструкцию свай из композитных материалов с модифицированной поверхностью для применения в условиях вечной мерзлоты. Учитывая масштабную поддержку освоения Арктики государством, этот проект представляется актуальным и потенциально востребованным.

Первые испытания показали, что несущая способность инновационных моделей сопоставима с железобетонными аналогами, и к тому же, в отличие от металлических конструкций, им не страшна коррозия. Важно также то, что при строительстве на Крайнем Севере одну из ключевых статей расходов составляет доставка стройматериалов, и композитные сваи, которые существенно легче, позволят значительно сократить затраты на логистику.

СПбГАСУ располагает всеми необходимыми условиями для исследовательской работы по геотехнике. Вуз обновил оборудование в специальной лаборатории, которая позволяет моделировать условия отрицательных температур. В новой мерзлотной камере исследовательская группа промораживала образцы грунта с металлическими, железобетонными и композитными моделями свай. Помимо этого, в университете есть несколько современных криокамер для испытаний на морозостойкость.

Как отмечает научный руководитель исследования, доцент кафедры геотехники СПбГАСУ, к. т. н. Сергей Ланько, подходы к строительству в условиях Арктической зоны и в средней полосе России должны различаться как при проектировании жилых массивов и любых крупных объектов, так и непосредственно при строительстве каждого здания или инженерного сооружения.

Например, на Крайнем Севере часто выходят из строя опоры ЛЭП, их «выталкивает» из земли. Проблема заключается в том, что мерзлый грунт, протаивающий на поверхности в теплый период года, зимой опять промораживается, увеличиваясь в объеме. Возникает так называемое морозное пучение. В условиях Севера оно приводит к тому, что обычные железобетонные или металлические сваи выдавливаются по высоте до 1,5 м.

По словам аспиранта Андрея Бояринцева, одного из главных разработчиков, идея проекта появилась у него во время командировки на Север, где строился нефтеперерабатывающий завод. Фундаменты сооружений завода были решены в виде свай, покрытых технической смазкой и пленкой, что оказалось крайне ненадежной и трудоемкой технологией. По возвращении аспирант узнал от Сергея Ланько, что проблему строительства подобных фундаментов можно решить с помощью композитных материалов, и такие попытки уже предпринимались раньше. Анализ научных статей, монографий, диссертаций, проведенный Андреем Бояринцевым, позволил двигаться дальше в решении проблемы.

Проведенные эксперименты по воздействию свай на температурный режим и их механическому взаимодействию с мерзлым грунтом подтвердили перспективность разработки такой конструкции. Согласно предварительным расчетам, можно не только победить морозное пучение, но и уменьшить вес фундамента в два раза, а длину свай — на 1,5-2 м. Уже поданы заявки на регистрацию патента на изобретение, разработкой заинтересовались производители композитных материалов. Крупные строительные компании с интересом следят за результатами исследований.

Перспективы нового вида свай связаны не только с увеличением объемов строительства на Крайнем Севере, но и с проблемой глобального потепления. Территории, ранее скованные вечной мерзлотой, летом начинают оттаивать. Это, в свою очередь, приводит к морозному пучению зимой. В результате, по данным исследования НИИОСП им. Н. М. Герсеванова, большая часть зданий населенных пунктов, ранее построенных на вечной мерзлоте, может прийти в аварийное состояние. Следовательно, заранее нужно искать решения для усиления фундаментов зданий и инженерной инфраструктуры.

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет
190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д.4, т. (812) 575-05-34, rector@spbgasu.ru,
www.spbgasu.ru, https://www.facebook.com/SPbGASU, https://vk.com/spbgasu_vk
https://www.instagram.com/spbgasu_official

Читайте также: