Чтобы понять, откуда растут ноги у науки о строительстве на мерзлоте, нужно совершить путешествие в 1827 год, в славный город Якутск. Именно тогда туда занесло купца из Великого Устюга Федора Шергина, который рулил местным филиалом Русско-Американской компании. Федор не был ученым, но обладал полезным навыком - здоровым любопытством и желанием докопаться до сути (в прямом смысле слова).

Раньше Шергин обитал в селе Качуге, где мерзлота была так себе, слабенькая. Там народ спокойно копал колодцы, пробивая тонкий слой льда до воды. Федор решил провернуть тот же трюк у себя во дворе в Якутске. Но не тут-то было: на глубине 15 метров он уперся в совершенно мощную и прочную мерзлоту.

Но Шергин был не из тех, кто сдается после первой неудачи. Вместо того чтобы забить и закопать яму, он превратил свой колодец в первую в мире научную лабораторию по изучению мерзлых грунтов. Шахта, расположенная на будущей улице Ярославского, стала точкой сборки для исследователей. Позже на ее базе запилили научно-исследовательскую мерзлотную станцию, а потом и целый Институт мерзлотоведения. Так, благодаря упрямству одного купца, родилась наука, без которой освоение северных богатств СССР (а их на севере полно, как вы знаете!) шло бы куда тяжелее.

Когда в 30-е годы Союз решил, что Якутию пора осваивать всерьез, перед строителями встал логичный вопрос: а как, собственно, строить, если под ногами вечный лед? Инженеры придумали первый метод, логичный, но трудоёмкий - пропаривание мерзлоты.

Суть технологии заключалась в следующем: грунт сначала разогревали паром или специальными "иглами", превращая его в жижу. Получался так называемый "талый мешок" (куча размороженного грунта), куда втыкали сваю. А потом начиналось самое веселое - нужно было ждать от трех до шести месяцев (!), пока вся эта каша снова замерзнет и схватит сваю намертво.

Представьте себе масштаб трагедии: городу нужны тысячи свай, а каждая из них требует полгода на "созревание". Темпы строительства ползли со скоростью улитки, а бюджет улетал в космос. К тому же метод был ненадежным: малейшая оттепель и грунт замерзал криво, сваи "гуляли", а дома перекашивало. Норильск переболел этим методом ещё в 1930-1940-х годах, накопив горькие уроки.

В Якутске ситуация усугублялась тем, что никто толком не знал, что там под землей. С 1935 года начали строить дома на железобетонных столбах, закапывая их на 4-5 метров. Но без нормальной разведки это привело к фейлу: более 500 зданий пошли трещинами, проседали и вообще вели себя неприлично, периодически напоминая дом Фландерса. Стало очевидно, что так дело не пойдет, и нужен принципиально новый подход, иначе город просто развалится.

А пока мы перенесёмся в нынешний Красноярский край, на самый его север. В 1935 году, когда в Норильск (точнее то место, где он должен был быть) пешком из Дудинки пришла партия изыскателей под руководством Бориса Дроздова, цивилизацией там и не пахло. Предстояло не просто воткнуть пару бараков и возвести небольшой посёлок, а запилить полноценный город с заводами и полноценным жилым фондом.

Норильск выбрали не от хорошей жизни, а потому что стране позарез нужны были медь и никель, которыми местные недра были набиты под завязку. В условиях индустриализации вариант не строить не рассматривался - рассматривался лишь вопрос как строить.

Главным архитектором назначили Витольда Непокойчицкого, который в 1940-м разработал генеральный план города. Сначала думали обойтись малоэтажками в 3-4 этажа, но к 60-м аппетиты выросли: стране нужен был высотный город-сад за полярным кругом. В условиях суровой климатической реальности строители возводили первые здания, часто применяя методом проб и ошибок те же технологии пропаривания.

Была, к слову, еще одна жесткая проблема: любую тропинку заметало снегом быстрее, чем успевали ее протоптать. Недавно весь интернет облетели фото и видео из Петропавловска-Камчатского, где всё было в снегу - вот такие условия в строящемся Норильске были примерно всегда:

Настоящая революция в мерзлотном строительстве случилась в 1959 году, когда инженер Михаил Ким разработал метод, перевернувший игру. Ким был сам из бывших заключенных Норильлага (с 1936 по 1939), он изучал вечную мерзлоту и довольно много наблюдал, как строители мучаются с пропариванием. Это помогло ему разработать принципиально новую идею. Вместо того чтобы бороться с мерзлотой и греть ее, Ким предложил использовать ее как союзника. Суть метода была проста, как все гениальное:

• бурим скважину прямо в мерзлом грунте, не размораживая его;

• втыкаем туда сваю;

• заливаем все это дело шламом (вязкой жижей), который намертво склеивает сваю с грунтом.

• ?????

• PROFIT!

Из доклада Михаила Кима в 1956 году:

Нами предлагается фундирование гражданских зданий. Вместо котлована, габариты которого всегда значительно больше объема фундамента, пробуривается цилиндрическая скважина, а в нее опускается железобетонная свая чуть меньшего диаметра. Еще в 1946 году Норильская партийно-техническая конференция строителей принципиально одобрила применение железобетонных свайных фундаментов при строительстве на вечномерзлых грунтах. Необходимо срочно организовать работы по освоению этого нового, быстрого и экономичного способа фундирования

Благодаря использованию этого метода мерзлота, которая раньше была головной болью, превратилась в бесплатный и суперпрочный цемент. Лёд действительно фиксировал сваю намертво! Сроки "созревания" фундамента сократились с полугода до пары недель, а ценник строительства упал в разы. Технология оказалась настолько крутой и надежной, что к 1969 году Норильск официально стал лидером по темпам строительства во всем Союзе, обогнав даже теплые регионы. Именно за это открытие Ким и еще десять норильчан получили в 1966 году Ленинскую премию.

Принцип свайного фундамента сегодня кажется очевидным, как дважды два, но тогда это был настоящий прорыв. Суть такова: нельзя позволить мерзлоте растаять. Для этого дома ставят на "курьи ножки" - оставляют между первым этажом и землей зазор в полтора-два метра. Зимой в этом просвете гуляет ледяной ветер, не давая теплу от дома греть землю, а летом дом создает тень, и грунт под ним не успевает растаять от солнца.

В итоге мерзлота остается твердой, как характер сибиряка, и спокойно держит на себе многоэтажку. Местами такой фундамент выходит даже дешевле, чем обычный в средней полосе!

Если Норильск был первопроходцем свайного строительства, то Якутск стал тем местом, где технологию довели до ума. Первая девятиэтажка здесь выросла в 1976 году на улице Ярославского (символично, рядом с тем самым колодцем Шергина). Дом был упакован по полной: мусоропровод, лифт - даже в обычных советских городах такая комплектация встречалась нечасто. Внутри квартир полы были выложены паркетной доской. С балконов открывался панорамный вид на Зеленый луг и центр города, благо загораживать обзор было просто некому - эта девятиэтажка возвышалась над морем небольших деревянных "бараков" как одинокий маяк.

Для местных аборигенов и гостей столицы дом стал культовым благодаря магазину "Ткани", который прописался на первом этаже и в 80-е был центром притяжения модниц. Даже когда позже рядом воткнули еще две высотки-близнеца, народная навигация работала безотказно: адрес уточняли просто - "Первый дом, где Ткани".

С 70-80-х годов свайный метод стал градообразующим фактором. Почти весь современный Якутск стоит на сваях, отчего прогулка по некоторым районам города напоминает экскурсию по лесу из бетонных опор. Где-то сваи прикрыты декоративными панелями ("юбками"), где-то торчат наружу во всей красе, но суть одна: под домом всегда гуляет ветер, сохраняя мерзлоту в тонусе.

Тем не менее, к концу 80-х в Якутске квартирный вопрос всех испортил стал стоять остро. Город рос, молодежи негде было жить, а места под классическую застройку на сваях становилось все меньше. Начальство положило глаз на Зеленый луг - культовую зону отдыха на берегу Лены, где местные любили жарить шашлыки. Но была одна загвоздка: грунты там были талые, с прослойками незамерзшей жижи ("талаков") толщиной до 30 метров. Втыкать туда сваи по старой схеме было бы нерентабельно.

Инженеры подумали и выдали смелое решение: не бороться с талыми грунтами, а менять их. Так родилась идея намывных песков. Начиная с 202-го квартала, уровень земли просто подняли на несколько метров, намыв песок из реки. Получилась такая искусственная подушка безопасности. Перед тем как строить, естественно, провели бета-тест: Институт мерзлотоведения и Якутский проектный институт строительства запилили экспериментальную площадку, намыли песок, построили панельку и стали смотреть, не уплывет ли она в Лену. Дом устоял, и методу дали зеленый свет.

Апофеозом этой технологии стал 203-й микрорайон. Проектировщики решили построить нечто, не имеющее аналогов. Вместо привычных домов на сваях с проветриваемым подпольем, здесь возвели здания с подземными парковками, подвалами и входами прямо с земли. Это стало возможно потому, что намывной песок не требовал сохранения вечного холода внизу.

Но не всё так гладко: идея строительства новых микрорайонов Якутска подвергалась и критике. Один авторитетный инженер даже окрестил происходящее в 203-м микрорайоне "мерзлотным кавардаком", намекая на то, что застройщики положили болт на базовые принципы строительства на вечной мерзлоте. Список претензий был внушительным:

Во-первых, тепловое загрязнение. Дома с отоплением, подземные парковки и теплые подвалы фонят теплом как печки, грея грунт вокруг себя. Если песок под ними разморозится сильнее расчетного, дома могут начать косплеить Пизанскую башню. А в Пизанских башнях жители Якутска толк знают, я гарантирую это!

Во-вторых, при циклах заморозки-разморозки в намывных песках могут образоваться слои с дикой концентрацией солей (криопэги), которые сожрут подземные конструкции весьма быстро

В-третьих, сейсмика. Якутия хоть и не Камчатка (где в том году было мощнейшее землетрясение), но тряхнуть на 3-4 балла тут вполне может. И как поведет себя тяжелая высотка на подушке из намывного песка при землетрясении - это вопрос, на который никто не хотел бы знать ответ на практике.

Ну и четвертое - вода. Намывные пески имеют свойство набирать влагу, превращаясь в болото, что для подземных конструкций смерти подобно.

Несмотря на критику, строительство продолжалось. Администрация Якутска и застройщики считали, что риски приемлемы, и рассчитывали на постоянный мониторинг состояния грунтов. По крайней мере, новые коммуникации и трубопроводы в 203-м микрорайоне могли быть проложены подземно, что отличало его от других районов Якутска, где трубопроводы идут над землей:

Ну а пока что 203 мкрн выглядит так и всё ещё твёрдо стоит на востоке Якутска:

Итак, история строительства на вечной мерзлоте в Советском Союзе - это в первую очередь история о том, как из невозможного сделали повседневное. Метод Кима со сваями и проветриваемым подпольем стал настоящим прорывом, который позволил застроить Север масштабными темпами. Советская инженерная школа, превозмогая трудности и климат, одержала чистую победу. Что будет дальше с градостроительством на ледяном панцире и не поплывет ли все это дело из-за глобального потепления - покажет время и дальнейшие смелые эксперименты. Такие дела!