Потепление заставит менять технологии строительства дорог в Арктике

По наблюдениям ученых, с 1980-го по 2010 год в северной зоне ЯНАО среднегодовая температура грунтов на двухметровой глубине повысилась на два градуса. К середине столетия ожидается примерно такая же добавка. Прямо-таки тепловой удар. Грунты теряют былую устойчивость, рельсовые дороги "пляшут". Как бы то ни было, подготовлен к реализации в ближайшее время амбициозный для арктического региона проект строительства Северного широтного хода, вынашиваются планы выхода магистрали к порту Сабетта, к Игарке и Норильску.

Строящиеся в северных регионах УрФО инфраструктурные объекты нужно сразу проектировать с учетом глобального потепления. Мало кто помнит, что в этом году исполнилось 35 лет с момента старта строительства самой северной на планете железной дороги от станции Обская, то есть от города Лабытнанги, спутника Салехарда, до Бованенковского - гигантского нефтегазоконденсатного месторождения посреди полуострова Ямал. Стройка начиналась как всесоюзная комсомольская, предполагала ударные темпы, но затянулась на долгие годы, став в итоге дорогостоящим корпоративным проектом Газпрома. Сквозное движение составов удалось запустить только в 2010-м. До Карской, конечной станции, "всего ничего" - 572 километра. То был рискованный эксперимент: до сих пор в мире не предпринимали попыток проложить в столь высоких широтах протяженный рельсовый путь - тут ведь чуть ли не арктическая пустыня. А когда наступает короткое лето, огромные пространства заливает водой. Если в разгар половодья взглянуть в иллюминатор самолета на железнодорожное полотно в районе реки Юрибей, то кажется, будто его окружает настоящее море. Пойму Юрибея поезда пересекают по четырехкилометровому эстакадно-мостовому сооружению, покоящемуся на мощных опорах. Они уходят далеко в глубь вечной мерзлоты. В инженерном плане конструкция хорошо продумана, сомнений в ее устойчивости до сих пор не возникало. Но говорить о незыблемой прочности всей дороги в условиях деградации грунтов не приходится. Тоннажная нагрузка, кстати сказать, сразу была ограничена, как и скоростной режим. По дороге перевозят вахтовые бригады, "попутных" пассажиров-тундровиков, но главное - доставляют все необходимое для эксплуатации Бованенковского месторождения и примыкающего к нему на западном побережье Ямала Харасавэйского, разработка которого началась в позапрошлом году. К последнему в свое время хотели протянуть ветку от Карской, однако инвестор предпочел ей традиционный зимник. Вместе с тем существует давний красивый замысел "дотянуть" газпромовскую дорогу до восточного берега, состыковав с портом Сабетта, дабы отправлять Северным морским путем, помимо углеводородного сырья, другие товары, пшеницу к примеру, или руду. Теоретически это возможно после соединения станции Обской со станцией Коротчаево Северным широтным ходом (СШХ) и закольцовкой Северной и Свердловской железных дорог. Только СШХ все еще в проекте, пусть и утвержденном "во всех высоких кабинетах". И неясно, как поступят с линией Обская-Бованенково, должной, очевидно, потерять корпоративный статус при включении в федеральную железнодорожную сеть. Специалисты говорят, что значительно увеличить ее несущую способность, создать запас прочности, исходя из прогнозируемого существенного повышения температур, без капитальной реконструкции вряд ли удастся. Во сколько же обойдется обновление сотен километров полотна вкупе со строительством ветки до Сабетты? Последнюю, к слову, давненько спроектировали. О сметной стоимости всех работ не известно - их, похоже, и не обсчитывали. Пока они в туманной перспективе.

До строительства ветки Обская-Бованенково в мире не предпринимали попыток проложить в столь высоких широтах протяженный рельсовый путь - тут ведь чуть ли не арктическая пустыня

Нагапет Устян, ныне старший научный сотрудник проектно-изыскательского института в Санкт-Петербурге, в прошлом жил на Ямале и проектировал земляное полотно однопутки к Бованенково на втором этапе ее строительства.

- Дорогу вглубь полуострова в 80-х годах ХХ века стали прокладывать "на ощупь", методом проб и ошибок, ведь раньше так далеко со шпалами не заходили. Без применения инновационных инженерных решений и материалов, той же геосинтетики, дорога скоро пришла бы в инвалидное состояние, - рассуждает ученый. - Сильнейшие ветра: на одном из участков насыпь за год на две трети сдуло. На другом, довольно обширном, в 2013 году на склоне у озерца вдруг обнажился ледовый грунт - оползень. Чрезвычайно опасный для основания дороги процесс удалось оперативно остановить, а он лишний раз напомнил о необходимости максимально осторожного и вдумчивого отношения к работам на полуострове, где мерзлоту защищает от тепла и света тончайший плодородный слой.

Да, сковырнуть эту защиту ничего не стоит. Ее роль в сохранении холода действительно очень важна. По наблюдениям мерзлотоведов, там, где развитый мохово-торфяной слой, земля оттаивает значительно меньше. Другой дестабилизирующий фактор - обводненность, способствующая растеплению грунтов близ транспортных и иных инфраструктурных объектов. "Пылеватые суглинки при малейшем обводнении сразу плывут", - констатирует Устян. Бованенковская однопутка извивается, как змея, что негативно сказывается на подвижном составе. Однако траекторию диктовали бесчисленные озера, болота - их по возможности огибали.

Но и мостов через водные преграды, преимущественно малые реки, переброшено изрядно. Состоянием одного из них эксплуатант озаботился после обследования основания центрального пролета. Недавно он предложил группе ученых из Тюмени, Москвы, других городов составить для "не совсем здорового" объекта технологический "рецепт" в ходе мозговой атаки.

- Обыкновенный мост, приблизительно 100-метровый. Под ним - речушка, считай, ручей, однако он и создал проблему - растеплил грунт вокруг опоры пролета, спровоцировал вертикальные и горизонтальные деформации. Восстановить мерзлотную прочность без остановки движения реально. Для этого надо смонтировать так называемое сезонное охлаждающее устройство, изолировать опору и постараться ручей обезвредить, сместив его, перенаправив русло. Затем отслеживать состояние сооружения через датчики геомониторинговых скважин, - предлагает сотрудник МГУ кандидат геолого-минералогических наук Владислав Исаев.

По его сведениям, в свое время заказчик отказался от дорогих проектных решений по мостовым переходам в пользу простых и дешевых, сэкономил многие миллиарды рублей, но повышение температур, увеличение объема дождевых и снежных осадков потребовали дополнительных капиталовложений в содержание дороги. Судя по всему, в последующем раскошеливаться придется еще больше. Южнее, на Северной и Свердловской железных дорогах, тоже не без волнений: на отдельных участках, находящихся в зоне многолетних мерзлых грунтов (их совокупная протяженность 46 километров), скорость составов ограничена до 18 километров в час, а где-то и до шести - пешком быстрее.

В эстакадную дорогу придется вложить несравнимо больше, чем в обычную. Но она окупит себя за счет низких эксплуатационных затрат

Может быть, в противостоянии с разрушительным теплом уже найдены какие-то новые, революционные технологические решения? Ответ на этот вопрос профессора кафедры геотехники Санкт-Петербургского архитектурно-строительного университета Игоря Сахарова удивил:

- Полагаю, дороги надо поднимать. На эстакады. Способ вовсе не нов, зато у него масса преимуществ.

- Но его ни разу не применяли в условиях Арктики. К тому же он, видимо, очень дорог. Не опасаетесь провала эксперимента? - спрашиваю Сахарова.

- Не применяли, потому что жизнь не заставляла. Да, в эстакадную дорогу придется вложить несравнимо больше, чем в обычную. Но она окупит себя за счет низких эксплуатационных затрат. Скорость движения будет в два-три раза выше. Дорогу не придется постоянно "штопать" из-за подвижек грунтов. Свайные опоры уйдут в них максимально глубоко, они выдержат нагрузку при движении тяжелых составов на приблизительно четырехметровой высоте над землей. Экологична, не препятствует передвижению животных, - перечисляет достоинства профессор.

Нагапет Устян с ним в целом согласен, хотя предпочел бы гибридный вариант - сочетание насыпной дороги с эстакадной, со "взлетом" поездов на геологически сложных, обводненных участках. Слабая сторона эстакад - деформационные швы, довольно быстро изнашивающиеся при интенсивном движении. Впрочем, такого рода проектов для высоких широт даже в сыром виде нет. Кто возьмется?