Влияние деградации вечной мерзлоты на фундаменты и основания зданий и сооружений в НПР

Влияние деградации вечной мерзлоты на фундаменты и основания зданий и сооружений в НПР

Бахматов Николай Николаевич,

учитель физики

Введение

В последние годы в СМИ идут жаркие споры о глобальном потеплении. Видим фундаменты разобранных домов, трещины и просадки зданий, проведение аварийных работы, И это нас не может не волновать. Мы живем на вечной мерзлоте. Для нас очень важно решение проблемы, насколько безопасно жить в наших домах? Насколько прочны фундаменты зданий и сооружений? Что происходит сейчас с вечной мерзлотой? Что необходимо предпринять, чтобы повысить безопасность нашей жизнедеятельности? На эти и другие сопутствующие вопросы мы постарались найти ответы в нашем исследовании, выбрав тему: «Влияние деградации вечной мерзлоты на фундаменты и основания зданий и сооружений в НПР».

Целью работы является анализ влияния деградации вечной мерзлоты на фундаменты и основания зданий и сооружений в НПР.

Для достижения данной цели, определили задачи исследования:

- изучить вопрос изменения климата;

- рассмотреть, что такое вечная мерзлота, как осуществляется строительство на ней;

- проанализировать причины деградации вечной мерзлоты;

- обнаружение в НПР сооружений имеющих деформацию;

- дать рекомендации по предотвращению влияния деградации мерзлоты на сооружения.

В своей работе использовали следующие методы исследования:

- анализ сообщений СМИ, информации из Internet-ресурсов, специальной литературы, раскрывающей суть данного вопроса;

- поиск в НПР сооружений, имеющих деформацию;

- беседа по проблеме со специалистами управления надзора за состоянием оснований и фундаментов зданий и сооружений Заполярного филиала компании «Норильский никель» (Начальником УНСОФ М.В. Насальским) и директором ООО «НПО «Фундамент»(бывший Норильский отдел НИИ им. Герсеванова) А.Г. Керимовым.

Объектом нашего исследования нашего являются здания и сооружения. Предметом исследования – то на чем они стоят, т.е. это вечная мерзлота и фундаменты.

В работе над поставленной целью, сформулировали гипотезу: если происходит разрушение зданий и сооружений, то причиной являются деградация вечной мерзлоты при нарушении принципов строительства и содержания фундаментов. На нашей территории вопрос о состоянии вечной мерзлоты, ее динамики не изучается, нет перспективного плана ее сохранения. Вопрос со строительством и содержанием фундаментов хорошо изучен, но не связан с деградацией вечной мерзлоты, т.е. не работает на будущее.

Считаем, что данная работа актуальна для всех нас, т.к. от знания состояния жилья и инфраструктуры городского хозяйства зависит не только наше самочувствие безопасности, но и происходит формирование деятельностной позиции по отношению за контролем и сбережением вечной мерзлоты.

Глава I. Обзор литературы

1. Причины и прогнозы изменения климата

Потепление климата неоднократно наблюдались в прошлом, но впервые деятельность человека способна ускорить его ход. При этом в опасной ситуации окажутся территории на вечной мерзлоте, таяние многолетнемерзлых грунтов приведет к разрушению зданий и сооружений.

Климат движется от одного ледникового периода к другому. На графике (см. приложение №1) видна зависимость изменения содержания основных парниковых газов и температуры. Настоящее время в клима­тическом отношении - это очередной межледниковый период, который начался 9-10 тысяч лет назад. Наблюдаемое в наше время резкое увеличение СО₂ и метана должно привести к глобальному потеплению. Доля вклада антропогенных и естественных факторов представлена в следующей таблице (см. приложение №1), где видим влияние СО₂ и метана на прогрев атмосферы. Расчеты на будущее показывают, что радиационный прогрев атмосфе­ры будет в основном определяться ан­тропогенным усилением парникового эффекта. Роль естественных факторов в масштабе одного столетия будет относительно невелика. То, что температура у нас повышается, свидетельствуют следующие факты. В России за XX век среднегодовая температу­ра приземного слоя воздуха выросла на 1 °C. За 1990-2000 годы температура возросла на рекордные 0,4 °C. Спутниковые снимки морских льдов демонстрируют результат потепления.

Что же будет с климатом в будущем? Ученые на этот вопрос дают разный ответ: одни доказывают, что всё зависит от того, как будет себя вести че­ловек. Если мы по-прежнему будем сжигать огром­ные количества углеродного топлива, беспощадно вырубать леса, то в бли­жайшие десятилетия парниковый эффект разогреет нашу планету на несколько градусов. Если же на­править развитие экономики по более экологичному пути, этот процесс можно замедлить. Другие утверждают, что все изменения климата согласуются с цикличными закономерностям и на основании этого ожидают скорого этапа похолодания (см. приложение №2). Но все же никто точно не скажет, как долго и какими темпами будет происходить сейчас наблюдаемое потепление климата.

Исследование влияния климатических изменений на состояние вечной мерзлоты является важнейшей проблемой, которую необходимо учитывать при изучении локальных изменений, вызванных антропогенной деятельностью. Следует отметить так называемый эффект «горячих зданий», расположенных на толстом слое вечной мерзлоты, который может ошибочно связываться с потеплением климата. Такие эффекты обусловлены тем фактором, что городская и промышленная инфраструктура способствует локальному разрушению вечной мерзлоты. Но основной причиной широко распространенного повреждения инфраструктуры, безусловно, являются климатические изменения.

2. Изменения вечной мерзлоты

Вечная мерзлота занимает более 60 % территории России. Таяние вечной мерзлоты представляет большую опасность для расположенных в районах Крайнего Севера сооружений (дорог, нефте- и газопроводов, резервуаров, площадок нефтегазопромысловых объектов, зданий и др.). Многие сооружения построены на свайных фундаментах, используют многолетнемерзлый грунт в качестве оснований и рассчитаны на эксплуатацию в определенных температурных условиях.

Что будет происходить с вечной мерзлотой? Воздействие изменения климата будет про­являться прежде всего в изменении температуры и глубины сезонного таяния вечной мерзлоты, при этом все чаще будут возникать области незамерзшей почвы, кото­рые называют таликами. Но для того, чтобы полностью исчез мерзлый слой толщиной около 10 м, потребуются десятки лет, на протяжении которых под увеличивающимся в размерах таликом будет сохра­няться мерзлый грунт.

Прогнозируемые изменения вечной мерзлоты не­благоприятны для инфраструктуры районов Край­него Севера. Риски повреждения сооружений мож­но оценить, используя индекс геокриологической опасности. Этот индекс учитывает прогнозируемые изменения температуры и глубины сезонного тая­ния вечной мерзлоты, льдистость и засоленность мерзлого грунта, а также особенности изменения климата в различных регионах. С его помощью тер­риторию разделили на области с высокой, умерен­ной и низкой геокриологической опасностью. Норильск относят к умеренной зоне.

До сих пор речь шла о том, как климат может по­влиять на вечную мерзлоту. Возможно и обратное, то есть изменения вечной мерзлоты могут усилить происходящее потепление.

Открытия последних лет, выявившие тесную взаимосвязь текучести мерзлоты с процессами фильтрации и водосбросом подземных вод. Уже сейчас стало ясно, что разрушение фундаментов многих зданий и сооружений в Норильске - это воздействие не только внешних факторов загрязнения атмосферы, но и естественных природных процессов, происходящих в мерзлых грунтах.

1.2. Вечная мерзлота.

Существует несколько видов вечномерзлых грунтов: сплошная мерзлота, островная мерзлота и линзовая мерзлота.

Сплошная мерзлота

Схема существования сплошной мерзлоты с основными принятыми обозначениями представлена в приложении №3. Выделяется многолетнемёрзлые (м.м.) слой, существующий годы, десятки лет, и деятельный слой – слой сезонного оттаивания-промерзания.

Островная мерзлота

Такой вид мерзлоты с размерами в плане от десятков до нескольких сотен метров и глубиной до 10 и более метров. Часто бывает затруднительно геологическими изысканиями точно определить расположение такой мерзлоты. Неучёт данной мерзлоты может вызвать значительные трудности при возведении сооружений в этих районах. Необходимо проводить более точную геологическую разведку.

Линзовая мерзлота

Размеры такой мерзлоты могут составлять десятки метров, а толщина не превышать нескольких метров. Такие линзы на фоне талого грунта опасны тем, что их очень сложно определить. Если при постройке здания линза не была определена, и здание хотя бы частично будет накрывать линзу, то в процессе эксплуатации тепловые потоки от здания вызовут деградацию (оттаивание) линзы, что спровоцирует неравномерные осадки (как это произошло с домом Спортивная 16).

Верхний слой мерзлоты подвержен различным температурно-деформационные явлениям. Рассмотрим основные из них.

Пучение грунтов при промерзании

В процессе промерзания и оттаивания могут происходить деформации грунта, которые достигают 20…30% и более. Из курса физики известно, что вода при замерзании увеличивается в объеме, однако в природных условиях данное явление объясняется перемещение грунтовой воды из нижележащих талых слоёв к фронту промерзания, которая в большой степени проявляется в глинистых грунтах. Это явление приводит к морозному пучению грунтов.

При промерзании грунт смерзается с поверхностями фундаментов, а затем при пучении деформирует их. Это часто приводит к перемещению фундаментов. Впоследствии, при оттаивании грунта возникают просадки.

Течение склона. Явление солифлюкции

Грунт, оттаивающий летом на склонах, нередко оказывается водонасыщенным и легко сползает по поверхности мерзлого слоя. Явление солифлюкции или течение склона в результате процессов промерзания и оттаивания достаточно наглядно представлено на схеме.

Образование морозобойных трещин в деятельном и вечномёрзлом слоях

При промерзании оголённых от снега поверхностей грунта происходит его объемное уменьшение, сопровождающие часто образование клинообразных трещин. В трещины с течением времени проникает вода, которая затем превращается в лёд, а это способствует дальнейшему их росту. Такие морозобойные трещины приводят к изменению глубины промерзания. Могут нанести ущерб дорожному полотну, зданиям, инженерным сетям.

Образование «термокарста» в деятельном и вечномёрзлом слоях грунта

Термокарстом называется процесс вытаивания подземных льдов, сопровождающийся просадками земли. Чаще всего вызванного увеличением снежного покрова (снеговые отвалы возводимые посреди дворов). В области вечной мерзлоты даже небольшие нарушения естественных условий приводят к бурным проявлениям термокарста. Воздействие этого процесса на инженерные сооружения часто носит катастрофический характер и требует специальных мероприятий для его предотвращения.

Отмеченные температурно-деформационные явления в деятельном и многолетнемёрзлом слоях грунта в большой степени зависят от изменения внешних факторов, вносимых человеком при освоении данной территории.

1.3.Фундаменты на вечной мерзлоте

Одно из необходимых условий любого строительства на Севере – это тщательные геолого-почвенные изыскания возможности строительных работ на данном участке, а также поддержание грунтов в мерзлом состоянии уже после возведения сооружения. При несоблюдении определенных технологий строительства на вечной мерзлоте здания могут трескаться, деформироваться, проседать. При строительстве многоэтажных зданий в условиях вечной мерзлоты обязательное условие – поддержание определенной температуры грунта, не выше +2ºС в короткий летний период. Сам по себе мерзлый грунт – очень хорошее основание для свай, цементирующие свойства льда хорошо удерживают фундамент.

Существуют два принципа проектирования сооружений на вечномёрзлых грунтах.

Первый принцип заключается в сохранении вечномёрзлого состояния грунтов.

Данный принцип или метод целесообразно применять в тех районах, где:

• Многолетнемёрзлый грунт имеет значительную мощность;

• сооружения выделяют значительные количества тепла и не занимают больших площадей.

В настоящее же время этот метод является общепризнанным и универсальным, поскольку позволяет наилучшим образом использовать высокие строительные качества любых мёрзлых грунтов.

Сущность данного принципа заключается в том, что фундаменты здания прорезают деятельный слой и на глубину не менее метра заглубляются в слой многолетнемёрзлого грунта. С боковой поверхности (обратная засыпка) фундаменты засыпаются непучинистым грунтом, а между приподнятым над поверхностью грунта полом первого этажа (примерно на 1 м) и грунтом в конструкции фундаментах устраиваются продухи. Продухи – это проёмы, расположенные по периметру здания, предназначенные для пропуска холодного воздуха, выносящего тепловые потоки здания от помещений первого этажа.

В результате наблюдений за зданиями, фундаменты которых были возведены по принципу сохранения вечной мерзлоты, было установлено, что граница многолетней мерзлоты под зданиями со временем поднимается (отсутствие растительности, солнечной радиации). Это способствует ещё большей устойчивости зданий.

Стремясь как можно больше снизить влияние теплового выделения здания на мёрзлые грунты, прибегают к проектированию зданий на столбчатых и свайных фундаментах.

Второй принцип проектирования фундаментов на вечномёрзлых грунтах заключается в допущении протаивания грунта под зданиям. Данный принцип осуществляется двумя методами: конструктивным и методом предпостроечного оттаивания.

Конструктивный метод заключается в приспособлении конструкций фундаментов и самих строений к неравномерной осадке оттаивающих грунтовых оснований.

Данный метод применяется в следующих случаях:

• температура вечномерзлой толщи грунтов близка к «0°C»;

• мёрзлый грунт при оттаивании становится малопросадочным основанием (гравелистые, щебёночные или песчаные грунты).

Следует подчеркнуть, что в этом случае под зданием с течением времени эксплуатации в результате действия тепловых потоков здания образуется чаша оттаивания в многолетней мерзлоте. В результате построенное здание будет находиться в условиях неравномерной осадки, возникает высокая вероятность развитие деформаций с образованием трещин в надземных конструкциях. Для того, чтобы здание могло удовлетворительно эксплуатироваться в подобных условиях, должны быть выполнено повышение жёсткости здания. И если величина проектных осадок окажется больше предельных величин, то переходят ко второму методу строительства, допускающего протаивание грунтов вечной мерзлоты под зданием.

В методе предпостроечного оттаивания уменьшение осадки оттаявших грунтов осуществляется путём предварительного уплотнения под действием собственного веса.

Метод предпостроечного оттаивания применяется в следующих случаях:

• основание сооружения имеет неоднородные по сжимаемости в мёрзлом и талом состоянии грунты;

• проектируемое сооружение имеет сосредоточенные избытки тепла (неравномерность оттаивания основания).

Необходимо помнить, что применение того или другого принципа строительства зависит:

• от особенностей возводимых сооружений;

• геокриологических условий места постройки.

Следует иметь в виду, что строить сооружения надо одним из двух принципов. Нельзя сочетать эти принципы как для соседних зданий и сооружений, так и для сооружений, расположенных в одном и том же районе. И особенно это относится для отдельного сооружения. Воспринять неравномерные осадки оттаивающих оснований можно повышенной жесткостью надземных конструкций ( устраивают металлические пояса жесткости). Такое усиление является противоаварийным мероприятием, выполняется по специальному проекту и требует значительных затрат.

1.4. Мерзлотные аварии

• В целом, к началу XXI века около 250 крупных сооружений в НПР имели существенные деформации, связанные с ухудшением мерзлотных условий; около 100 объектов находились в аварийном состоянии, около пяти десятков девяти– и пятиэтажных жилых домов, возведенных в 60–80–е годы, были снесены или подлежали сносу.

• Особенно заметны негативные последствия на территориях с мощными подземными льдами или сильнольдистыми грунтами, например, по ул. Ленинградской, в Оганере, в предгорной части Горнозаводского района (Старый город) и др. Продвижение на 300–400 м. ледово–грунтового отвала “Пост–1” рудника “Медвежий ручей” с катастрофическим разрушением дорог, сооружение водоводов от реки Ергалах также явились результатом повышения температуры пород и увеличением при этом их неустойчивости.

Более 75% всех зданий и сооружений в зоне вечной мерзлоты построено и эксплуатируется по принципу сохранения мерзлого состояния грунтов оснований. Чем ниже температура мерзлоты, тем больше силы смерзания и, значит, больше несущая способность оснований. При деградации мерзлоты, повышении температуры грунтов (зачастую и протаивание) наблюдается резкое уменьшение несущей способности вмороженных фундаментов, но так как нагрузки от сооружений остаются прежними, то объекты деформируются. Трещины в конструкциях, неравномерные осадки зданий, провалы блоков подземных коллекторов — эти и другие негативные результаты повышения температуры мерзлоты можно видеть практически повсеместно в городах Норильского промрайона.

Наблюдается также увеличение глубины сезонного протаивания и расширение при этом зоны криогенного выветривания подземных конструкций, что зачастую приводит к катастрофическому обрушению объектов, как это произошло с кафе “Белый олень” в Кайеркане в 1976 г., когда погибло 100 человек или с жилым домом в пос. Алыкель в 1997 г.

Основания  заводов, стоящих  на  таликах, постоянно  переобводняются, поверхность  скалы  начинает  разрушаться. Рудник  «Заполярный»  и  объекты  промплощадки  «Надежды» - под  мощнейшими  столбами  предприятий  нет  прочного  скального  фундамента, горные породы превращаются в  щебень.

Наблюдается  это  и  в  городе. Есть  здания, под  которыми  уже образовались озера, эти  здания  сами  себя  разрушают. Более того, вода  начинает  дренировать  и  стекать  к  соседним  зданиям, вовлекая их в разрушительный процесс.

В конце 90–х в одну из зим на ТЭЦ случилась серьёзная авария — вышли из строя несколько котлов обогрева. В результате без отопления остался чуть ли не весь город. В те дни стояли сильные морозы, вода в трубах могла перемёрзнуть, трубы лопнуть, и тогда восстанавливать систему отопления пришлось бы очень долго. Коммунальники приняли единственно верное решение — произвели массовый сброс воды из системы отопления прямо под здания. Никто тогда и представить не мог, к каким последствиям приведёт это решение. Когда учёные исследовательского института провели очередные замеры, они ужаснулись — фундаменты домов, под которые утекала горячая вода, были разморожены. Причём настолько, что многие здания спасти не представлялось возможным. Битва за «талые дома» шла несколько лет. В конечном итоге город лишился почти 50 зданий. Наблюдаемые сейчас «проплешины» в городском пейзаже — результат того фатального сброса воды.

Деградация мерзлоты вызывает массовые деформации зданий и сооружений города. Если в 1992 году процент повреж­денных зданий в Норильске составлял 10 %, то сейчас число сооружений, получивших повреждения из-за просадок фундаментов, увеличилось до 42 %.

Если современные тенденции сохранятся, то опасные последствия де­градации вечной мерзлоты будут неизбежны.

Деформации нефте–, газо– и продуктопроводов, а также различных производств (особенно химических и металлургических) приведут к колоссальным выбросам загрязнителей в окружающую среду. Следует также отметить, что массовые разрушения зданий и сооружений, необходимость в связи с этим эвакуации миллионов людей усилят социально–экономическую напряженность на Севере России. Просадки и провалы полотна автомобильных и железных дорог, деформация аэродромных покрытий подорвут транспортное единство страны. К этому сценарию должно готовиться не только МЧС.

Глава II. Исследовательская часть

2.1. Результаты исследования

В ходе наших исследований выяснилось, что вопрос влияния изменения климата на основания и фундаменты для нашей территории ещё не изучен. Нет заказа на его решение, нет финансирования исследований, утрачена материальная база. Такие его проявления, как увеличение глубины сезонного промерзания-оттаивания и снижения температуры верхнего слоя вечной мерзлоты, пока не соотносятся с деформациями зданий и сооружений, но не исключается их влияние. Не рассмотрен вопрос влияния выбросов в атмосферу предприятий НПР (около 10 млн.тонн в год) и влияние загрязнения (свалок, хвостовых отвалов), солизации почвы (а как известно, растворы солей снижают температуру замерзания воды, тем самым увеличивая глубину протаивания мерзлоты и изменяют ее механические свойств).

За 50 лет существования Норильского филиала института оснований и подземных сооружений учёные установили закономерность. Среднегодовая температура вечной мерзлоты очень медленно, но постоянно повышается на территории Норильска. Когда город только строился, среднегодовая температура вечной мерзлоты на территории НПР составляла – 6 градусов, сегодня она составляет минус 3–4 градуса. В районе драмтеатра на глубине 10 метров температура фиксировалась в –4 градуса, сегодня –2 и выше. При таких температурах небольшой прорыв системы отопления может привести к гибели здания. Провалы асфальта на дорогах и деформация некоторых зданий — результат потепления грунта. Почему потепление происходит в города? Всему виной активная деятельность человека. На температуру грунта влияет множество факторов, но действительно серьёзные и необратимые последствия вызывают сбросы горячей воды под фундаменты домов. Они происходят при прорыве систем отопления или аварии. Последствия от сбросов негативные. Например, длительный сброс горячей воды или канализации в подполье здания ведёт к оттаиванию вечномёрзлых грунтов основания. Оттаивание в свою очередь приводит к потере несущей способности фундаментов и деформациям, а следовательно, и частичному разрушению здания. Если течи оперативно не устраняются и часто повторяются, то степень и масштабы потепления постепенно увеличиваются.

Выявлены основные факторы деградации вечной мерзлоты, а как результат- повреждение и разрушение фундаментов и зданий. Деградация многолетнемёрзлых пород в городе является результатом длительных техногенных влияний на вечномёрзлые основания. Понижение температур замерзания грунтов вызвано комплексом факторов, основными из которых являются:

• антропогенное загрязнение грунтов, ухудшение экологической обстановки;

• несовершенство существующих методов инженерной подготовки территорий;

• растепление грунтов в процессе устройства фундаментов;

• многочисленные нарушения в эксплуатации подполий и других охлаждающих систем;

• механизированное перераспределение снежных отложений с ежегодным складированием мощных отвалов снега во дворах;

• тепловое воздействие системы подземных коллекторов на вечномерзлые грунты;

• изменение теплопроводных свойств грунтов при их техногенном подтоплении и засолении.

Чтобы следить за состоянием мерзлоты, существуют пункты наблюдения в виде температурных скважин, по которым можно, например, определить, насколько течь повлияла на грунты, насколько это опасно для данного здания и как быстро может восстановиться их несущая способность.

По последним данным, действующими техническими пунктами наблюдения за состоянием оснований и фундаментов сейчас оборудовано лишь около 30–40 % жилищного фонда Норильска. Иными словами, температурных скважин под домами недостаточно. Восстанавливать их дорого, как и бурить новые. Много безнадзорных домов, поэтому точной картины состояния домов в НПР нет. Из Талнаха до конца 2010 года дорабатывает и уходит УНСОФ на надзор за административными зданиями. За состоянием фундаментов зданий жилых домов отвечают управляющие жилищные компании, а насколько качественно они будут выполнять эту функцию можно только догадываться. Будут ли они реагировать по факту аварии или заключать договора за наблюдением за фундаментами зданий на основе проведения конкурсов, которые могут выигрывать те организации которые меньше запросят за свои услуги, но будут ли у них специалисты соответствующего уровня и опыта работы. Похоже, ситуация с надзором за мерзлотой не улучшится.

Сложно предвидеть, насколько активно будет продолжаться потепление. А.Г.Керимов признаёт, на данный момент тенденция к постоянному потеплению действительно есть, и институт постоянно работает над разработкой комплексов мер по защите зданий от разрушения. Учёным уже удалось спасти несколько норильских зданий и строений от разрушения, в том числе и мост через Норилку. Специалисты института на аварийных участках просто вернули вечной мерзлоте её первоначальное состояние с помощью специальных холодильных установок. Эти устройства постоянно подмораживают грунт, не давая вечной мерзлоте таять. Если эти устройства поставить под каждым зданием, об угрозу растепления можно снять, но подобную модернизацию ни один городской бюджет не потянет.

2.2. Анализ ситуации с жилищным фондом города Норильска

Рассмотрим пример разрушения здания из за деформации фундамента по ул.Комсомольской д.1 (он стоит на скале, и поэтому думалось, что строится навечно). Специалисты УНСОФ выделяют комплекс причин разрушения: многочисленные воздействия на сваи воды и низких температур, стоки воды, попадавшие под здание от соседних домов, и, конечно, отсутствие надзора за основанием здания.

Что же тогда говорить о жилом фонде, который построен на сваях в менее благоприятных местах. Центр города, Ленинский проспект и ул. Мира, в наиболее плачевном состоянии. На стенах многих домов трещины, заломы на сваях. В презентации имеется карта города с нанесёнными на неё аварийными домами, составляли её несколько лет тому назад. В настоящее время ситуация с жилищным фондом в разы хуже.

Не совсем благополучная ситуация в Талнахе. Весь низ Талнаха подтоплен. Перед строительством не была проведена тщательная разведка вечной мерзлоты и гидрологический режим района. Проблемы 5 микрорайона, который находится на скалистом грунте состоит в ошибках строительно-изыскательных работ. Где-то приняли валун за основание скалы, тем самым подвесили фундамент, где-то, забив сваю, раскрошили основание, не добившись требуемой опоры. Еще очень  сложно  для  всех  свай  определить  наклон  скалы. Сваи  глубокого  заложения  имеют  свойство  при  оттаивании  и  под  нагрузкой  изгибаться. Так с  помощью  замораживания  многолетней  мерзлоты  и  отсыпки  фундамента удалось  спасти  здание пиковой  котельной  ТЭЦ – 1.

Уже потеряно около 50 жилых домов, если не принять должных мер по сохранению многолетней мерзлоты, то мы потеряем большинство здания Норильска и Талнаха. Начнут разрушаться промышленные сооружения. Трагедия, произошедшая при падении ресторана «Белый олень» в Кайеркане в 1975 году не должна повториться.

Проблема состояния наших домов с каждым годом будет ухудшаться. Так на 01.08.2010 года в НПР количество жилых строений – 1 037, в том числе жилых домов общего типа – 1 007, общежитий – 30. Из них многоквартирных домов: до 10 лет – 6 зданий, что составляет 0,6% (последнее здание было построено в 2002 г); от 11 до 30 лет – 586 зданий – 56 %; от 30 до 50 лет – 376 зданий – 36 %; более 50 лет – 70 зданий – 7 %, т.е., в большинстве, жилой фонд даже по нормам материка нуждается в капитальном ремонте

В 70–80-е годы велось массовое строительство девятиэтажных домов гостиничного типа и пятиэтажных «хрущевок» с применением стеновых панелей и блоков из газозолобетона. В экстремальных климатических условиях Норильска их максимальный срок службы составляет 25–30 лет, в настоящее время они интенсивно разрушаются. В связи с тем, что газозолобетонные панели не подлежат реконструкции, данные здания являются неперспективным жильем.

Из общего числа жилых строений муниципального образования город Норильск 45 строений относятся к неперспективному жилищному фонду: это дома и отдельные подъезды, признанные Межведомственной комиссией аварийными и подлежащие расселению и сносу; жилые здания с неудовлетворительным состоянием конструкций, прогнозируемые к выселению и сносу; дома гостиничного типа, общежития и «хрущевки» с конструкцией стен из газозолобетонных панелей. Общая площадь неперспективного жилищного фонда составляет 6 % от общей площади эксплуатируемого жилищного фонда город Норильск.

Количество аварийного жилья, признанного решением Межведомственной комиссии аварийным, подлежащим расселению и сносу, составляет 9 строений.

На 01.08.2010 на особом контроле по состоянию грунтов и несущих конструкций числятся 263 жилых здания, в том числе в Центральном районе Норильска – 159, в районе Талнах – 98, в районе Кайеркан – 6, из них: с прогрессирующими деформациями – 20 зданий, в том числе в Центральном районе Норильск – 16, в районе Талнах – 4;

с деструкцией бетона несущих конструкций – 29 зданий; с деформациями без дальнейшей прогрессии – 174 здания, в т. ч. в Центральном районе Норильск – 113, в районе Талнах – 55, в районе Кайеркан – 6. (см.Приложение 4).

Точная оценка количества и степени неблагополучия состояния зданий и сооружений нуждается в специальных исследованиях и анализе, однако уже сейчас следует отметить, что от 50–60 % (Норильск) до 10–15 % (Талнах, Оганер, Кайеркан) всех зданий и сооружений региона имеют деформации (той или иной степени), и требуется применение достаточно радикальных средств для повышения несущей способности оснований, чтобы обеспечивать длительную безаварийную эксплуатацию объектов.

Город Норильск представляет собой очаг концентрированного техногенного воздействия на природную среду. Наряду с механическими воздействиями важнейшими факторами являются также различные тепловые влияния. Отсутствие нового строительства и необходимых инвестиций на выполнение работ по модернизации жилищного фонда и коммунальной инфраструктуры приводит к повышению износа основных фондов жилищно-коммунального комплекса. Нарушения в эксплуатации подполий зданий и нерациональные способы реконструкции подземных сооружений способствуют снижению несущей способности оснований и нарастанию деформации объектов. Кроме того, развитие аварийной ситуации на объектах коммунальной инфраструктуры ведет к неизбежному подтоплению зданий и сооружений, растеплению грунтов, снижению несущей способности вмороженных свай, нарастанию деформаций объектов, что в свою очередь приведет к снижению устойчивости зданий, и, как следствие, к росту количества жилых зданий в предаварийном состоянии.

2.3. Анализ причин возникновения проблем, связанных с состоянием

коммунальной инфраструктуры и жилищного фонда.

Основными причинами возникновения проблем в коммунальной инфраструктуре и на объектах жилищного фонда города Норильска являются:

• эксплуатация коммунальной инфраструктуры и объектов жилищного фонда в суровых климатических условиях;

• техногенное подтопление и засоление грунтов, нерешенность проблем отвода ливневых и паводковых вод, изменение теплофизических свойств грунтов;

• наличие техногенных аварийных ситуаций, приведших к изменению температурного режима толщи вечномерзлых грунтов и разрушение бетона, несущих конструкций и деформациям конструкций зданий;

• деградация мерзлотных пород, несовершенство существующих методов инженерной подготовки территорий перед застройкой;

• принос тепла в грунты при фундаментостроении, нарушения в эксплуатации подполий и других охлаждающих устройств;

• механизированное перераспределение снежного покрова.

Для решения проблем, связанных с состоянием объектов коммунальной инфраструктуры и жилищного фонда, необходимо:

• увеличение объемов работ по сохранению несущей способности оснований и фундаментов зданий;

• увеличение объемов капитального ремонта строительной части магистральных коллекторов с применением современных материалов гидро- и теплоизоляции с целью исключения последующего растепления грунтов и, как следствие, просадки коллекторов;

• проведение капитального ремонта трубопроводов с применением современных материалов, имеющих большие сроки службы.

Принятая министерством жилищно-коммунального хозяйства Красноярского края долгосрочная целевая программа «Развитие объектов социальной сферы, капитальный ремонт объектов коммунальной инфраструктуры и жилищного фонда муниципальных образований город Норильск и Таймырский (Долгано-Ненецкий) муниципальный район на 2011–2020 годы» предполагает: снос 18 аварийных строений, укрепление и восстановление 478 зданий (см.Приложение 5).

Из анализа этой Программы видно, что предлагаемых мер для города недостаточно, а значит проблема с жилищным фондом будет не решаться, а усугубляться.

Заключение

Антропогенное влияние на климат и вечную мерзлоту через „парниковый эффект“, так же, как и прогноз их изменения в ближайшем будущем пока что неярко выражен, но наблюдения показывают, что  прослеживается прямая связь между изменением температуры воздуха и изменением температуры вечной мерзлоты и глубиной протаивания.

Деградация вечной мерзлоты в условиях изменения климата в будущем несет в себе серьезную угрозу сооружениям и инфраструктуре города, что требует пристального внимания к важнейшему компоненту природы — вечной мерзлоте; только получение реальной картины ее состояния, разработка прогнозов поведения и создание системы управления процессами могут предотвратить катастрофы, снизить риски и ущербы.

В своей работе мы доказали, что причиной разрушения зданий чаще всего является комплекс проблем связанных с деградацией вечной мерзлоты при строительстве и содержании фундаментов. Эти выводы показывают, что с деградацией мерзлоты можно бороться локально и глобально. Первые меры подразумевают её консервацию – создание установок, не дающих грунтам размораживаться, использование современных методов строительства. В настоящее время необходимы принятие мер по постоянному мониторингу состояния грунтов, прогнозирование поведения мерзлого основания, особенно промышленных, жилых сооружений. Принятие, финансирование и исполнение в полном объеме целевой комплексной программы по стабилизации мерзлотной обстановки в Норильске.

Другие меры направлены на сокращение выбросов парниковых газов. Необходимы действенные меры по отношению к проблемам охраны окружающей среды и изменению климата в регионе. Прежде всего, они должны относиться к металлургическим предприятиям как основным экологическим загрязнителям. Самым глобальным способом контроля температуры Земли считается введение ограничений на выбросы парниковых газов, установленное Киотским протоколом.

Считаем, что данную работу можно использовать на уроках «Основы регионального развития Красноярского края».

Лично для себя: теперь нам понятно, какой комплекс мер предстоит сделать для сохранения вечной мерзлоты и то, что без всеобщего соучастия невозможно сохранить ее состояние.

Литература:

1. 4-й Оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по проблемам изменения климата (МГЭИК). http://www.ipcc.ch.

2. Алексеев С. И. Основания и фундаменты: учебное пособие для студентов вузов. СПб.: Петербургский государственный университет путей сообщения, 2007.

3. ВЕДОМОСТИ ВЫСШИХ ОРГАНОВ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ВЛАСТИ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ. Октябрь 2010.ПОСТАНОВЛЕНИЕ ПРАВИТЕЛЬСТВА КРАЯ. Об утверждении долгосрочной целевой программы «Развитие объектов социальной сферы, капитальный ремонт объектов коммунальной инфраструктуры и жилищного фонда муниципальных образований город Норильск и Таймырский (Долгано-Ненецкий) муниципальный район на 2011–2020 годы»

4. Изменение климата. Ежемесячный информационный бюллетень. Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. №8 август 2010.

5. Климатическая сенсация. Лекция Владимира Клименко.2007: www.polit.ru

6. «Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации» подготовленный Росгидрометом с участием специалистов РАН в 2008 г. http://climate2008.igce.ru/v2008/htm/index00.htm.

7. Оценочный отчет: Основные природные и социально-экономические последствия изменения климата в районах распространения многолетнемерзлых пород: прогноз на

основе синтеза наблюдений и моделирования. 2010: www.greenpeace.ru

8. Статья «Влияние глобального потепления на геотехнические свойства вечной мерзлоты» - http://permafrost-foundations.com/webroot/shared/documents/warm_r.pdf

9. http://www.ncdc.noaa.gov/bams-state-of-the-climate/2009.php

10. http://permafrost-foundations.com/webroot/book/book.html

Приложение №1

Изменение температуры и концентраций парниковых газов

за последние 650 тысяч лет

Вклад различных естественных и антропогенных факторов

в радиационный прогрев атмосферы

Приложение №2

Различные сценарии выбросов парниковых газов и рост средней глобальной температуры Земли в XXI веке

Приложение №3

Приложение №4

Анализ жилищного фонда Норильска

Количество строений на 01.08.2010 : 1 037
Возраст	Число зданий	% от жилого фонда
До 10 лет	6	0.6
От 11 до 30 лет	586	56
От 30 до 50 лет	376	36
Более 50	69	7

	Норильск	Талнах	Кайеркан
Особый контроль	159	98	6
Прогрессирующая деформация	16	4	-
Разрушение фундаментов	30	39	-
Деформированные	113	55	6

Приложение №5

Снос 18 аварийных и ветхих строений, в том числе по годам реализации:

2011	2012	2013	2014	2015	2016	2017	2018	2019	2020
7	2	1	1	1	1	1	1	1	2

Укрепление и восстановление 478 зданий

2011	2012	2013	2014	2015	2016	2017	2018	2019	2020
28	35	34	32	36	43	60	65	70	75

18