В Восточной Сибири, там, где сегодня проходит Байкало-Амурская магистраль, есть зоны с вечной мерзлотой. И вот тут начинается самое интересное. Еще в 2009 году на одном из таких участков начали экспереминтировать со специальными солнцеосадкозащитными навесами.
Конструкция навеса включает в себя несколько ключевых элементов.
Кровля крепится к обрешётке, которая устанавливается на поперечных уголках. Эти уголки, в свою очередь, фиксируются на продольных балках.
Всё это держится на стойках с подставками, которые обеспечивают устойчивость. А для защиты от погодных условий используются теплоизоляционные экраны — они устанавливаются сверху, снизу и по торцам навеса.
Для тех, кто не в теме: вечномерзлые грунты — это такие грунты, которые находятся в замороженном состоянии тысячелетиями. И, казалось бы, что тут такого. Но на деле — это настоящий вызов для строителей.
Как вообще можно строить на такой замёрзшей земле?
Очень сложно. И Байкало-Амурская магистраль — тому подтверждение.
Вообще-то строить эту железную дорогу начали ещё в сталинское время, до Великой Отечественной войны. Начали отсыпать насыпи — и всё это прямо на вечной мерзлоте. Потом стройку бросили, а когда вернулись после войны — решили продолжить. И что увидели?
А насыпи-то… исчезли. Просто просели.
Почему так случилось?
Оказалось, дело в том, что грунт, который насыпали сверху, стал как бы "теплым одеялом". Мерзлота под ним начала постепенно оттаивать. И как следствие — насыпь ушла вниз.
То есть вся работа — насмарку. А причина — в том, что никто тогда толком не знал, как вести строительство на вечной мерзлоте.
Золотое земляное полотно
Среди железнодорожников есть такое понятие — "золотое полотно". Речь идёт об участке на Забайкальской железной дороге, где из-за постоянно оттаивающего грунта пришлось вложить колоссальные средства. Поэтому его и называют "золотым".
Что происходит там сейчас — не знаю. Но известно, что проблемы начались ещё в 1949 году и продолжались десятилетиями. Грунт в некоторых местах проваливался на 5–7 метров, а ограничения скорости действовали на этом участке больше полувека.
Попытки «вылечить» земляное полотно шли годами, но природа всё равно брала своё.
Что придумали инженеры
Чтобы эксплуатировать железную дорогу в зоне вечной мерзлоты, необходимо сохранять грунты в стабильно мёрзлом состоянии. Это ключевое условие для устойчивости земляного полотна. Стоит мерзлоте оттаять — и грунт начинает проседать, он разрушает даже идеально построенную насыпь.
Для этого существует несколько инженерных решений: от вентиляционных труб и термосифонов до каменной наброски и термоизоляции. Одним из таких решений стали солнцеосадкозащитные навесы. Они появились в результате многолетних наблюдений за факторами, вызывающими оттаивание мерзлоты.
Принцип работы навеса прост: он закрывает откосы насыпи от прямых солнечных лучей, не давая грунту нагреваться. Кроме того, под навесом не накапливается снег — а значит, зимой промерзание грунта идёт интенсивнее. В результате под навесом формируется микроклимат, способствующий охлаждению грунта. Температура грунта под такими конструкциями может быть ниже на 3–5 °C по сравнению с открытым участком.
Эффективность этого подхода подтверждена на Байкало-Амурской магистрали. Например, на участках БАМа после установки навесов просадки насыпей уменьшились — в 2,5–3,5 раза. Такой результат был достигнут без дорогостоящих земляных работ, только за счёт правильного управления климатом.
А как у других?
На Цинхай-Тибетской железной дороге в Китае тоже применяют такие навесы. Эта дорога пересекает район, где почти половина трассы проходит по вечной мерзлоте. Под навесами температура грунтов снижается на 3–5 °C, снижается риск термокарста
Поддержание температурного режима грунтов — одно из главных условий надёжной работы железной дороги в условиях вечной мерзлоты. Солнцеосадкозащитные навесы представляют собой эффективный способ стабилизации без масштабных вмешательств и высокой стоимости.
Но у каждой технологии есть альтернатива. В некоторых случаях вместо сохранения мерзлоты предлагается её полное удаление: вырезка пород и замена их на другие грунты. Это дорого, сложно и не всегда возможно в труднодоступных районах.
Что вы считаете более разумным? Сохранять мерзлоту с помощью таких решений, как солнцеосадкозащитный навес? Или проводить масштабные земляные работы с полной заменой основания? Напишите в комментариях — какой подход ближе вам.