Строительству жилья и дорог — новые технологические основы

СТРОИТЕЛЬСТВУ ЖИЛЬЯ И ДОРОГ —
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

В 2007 году стройкомплексом России сдано в эксплуатацию жилплощади, как известно, 60,7 миллиона квадратных метров (около 0,4 квадратного метра на одного человека), а также проложено 495 километров магистральных автомобильных и 70 километров железных дорог. Уместно привести для сравнения, что за тот же год, по данным Госсовета КНР, в Китае построено 2170 миллионов квадратных метров жилья (около 1,5 квадратного метра на одного человека), 47 тысяч километров автомобильных дорог с твердым покрытием и 2096 километров железных дорог. Сопоставление впечатляет, особенно если учесть, что территория России в 10 раз превышает территорию Китая при населении в 10 раз меньшем. Почему в нашей стране, обладающей огромными возможностями производства энергоресурсов, металла и других материалов, большим и экономическим потенциалом, показатели в сфере строительства неудовлетворительные?

При этом стоимость жилья и дорог у нас непомерно велика. Это неудивительно, так как российская строительная отрасль сегодня — самая затратная в мире по расходу основных материалов на единицу продукции. Например, на каждый квадратный метр жилья в России используется около 0,7-0,8 кубометра бетона, 60-70 килограммов металла. Это расплата за использование устаревшей технологии производства сборного или тем более монолитного бетона для возведения жилья с несущими стенами или колоннами. При современной технологии каркасного домостроения удельный расход бетона и металла на один квадратный метр возводимого жилья можно сократить до 0,35-0,40 кубометра и 40-45 килограммов металла и построить дополнительно десятки миллионов квадратных метров жилья.

Массовое строительство жилья в России, как и в бывшем СССР, в настоящее время осуществляется в основном по архитектурно-строительной системе сборного железобетона без применения каркасов. Дома высотой до 20-25 этажей строят из панельных конструкций, выполняющих одновременно и несущую, и ограждающую функции. Возведение таких домов требует значительных затрат на изготовление, доставку и сборку железобетонных конструкций.

Сборный железобетон не позволяет возводить здания выше 23-25 этажей, а применяемые несущие конструкции существенно утяжеляют строение по мере увеличения высоты. Такие дома не сейсмостойки и подвержены прогрессирующему обрушению. К сожалению, ценой индустриализации строительства жилья в годы советской власти было радикальное снижение требований к архитектурной выразительности, комфортности и инженерной обеспеченности жилья, которое к настоящему времени в связи со значительно возросшими потребительскими запросами устарело морально и еще в большей степени физически.

В условиях экономии теплоносителей получили распространение многослойные конструкции наружных стен домов с использованием дополнительных слоев из легких утеплителей в виде стекловолокнистых матов, плит из базальтового волокна, пенополистирола, а также других полимерных материалов — пожароопасных, недолговечных и экологически небезопасных. Керамзитовый гравий — лучший теплоизоляционный материал, экологически чистый, негорючий и долговечный, все более широко осваиваемый в развитых странах — в России в настоящее время для наружных стен практически не используется, и это при том, что в СССР он производился почти на 400 предприятиях и дал возможность возвести 80 процентов массового жилья.

В стране до сих пор продолжается строительство жилья по устаревшей архитектурно-строительной системе с несущими стенами, недолговечными и экологически вредными утеплителями, максимумом новшеств которой зачастую становится лишь облицовка фасадов, что не улучшает структуру жилья, но позволяет получить более привлекательный внешний вид.

Массовое жилье, строящееся из сборного железобетона, находится практически вне архитектурной мысли и творчества в силу значительного ограничения дизайнерских возможностей. Свободная планировка в условиях традиционных четырех - или шестиметровых шагов между несущими стенами, прямолинейности ограждающих конструкций практически невозможна.

В развитых странах произошел практически полный переход на возведение многоэтажных домов без несущих стен на основе каркасных архитектурно-строительных систем. Большинство возводимых в них зданий имеет в своей основе каркас, выполненный из металла, монолитного или сборного железобетона, что позволяет исключить в конструкции зданий несущие стены, снизить материалоемкость строительства в 1,5-2 раза, ускорить сроки строительства и снизить его себестоимость.

К сожалению, проекты отечественных архитекторов отличают перестраховка и боязнь ответственности. Особенно ярко это можно проиллюстрировать на примере высоток в Москве. Так, «Эдельвейс» спроектирован и построен с монолитной несущей оболочкой из железобетона, толщина стен — почти 1 метр. При проектировании других высотных зданий используются такие устаревшие технические решения, утяжеляющие отдельные здания до веса в более 100000 тонн и вызывающие двойной перерасход бетона и металла. Высотные здания проектируются у нас организациями, давно не имеющими подпитки в плане новых конструктивных и технологических решений, передовых материалов, изделий и конструкций от научно-исследовательских технологических (отраслевых) институтов, доживающих свой век в России. Не случайно наблюдается существенное ослабление интереса инвесторов к строительству высоток в Москве. Для проектирования высотных зданий в Москве и других городах России сегодня все больше привлекаются иностранные специалисты — архитекторы и проектировщики. Иностранные специалисты пока мало поражают своими технологическими достижениями в России. Так, в строящемся в настоящее время в Москве высотном здании комплекса Федерации в Сити высотой в 89 этажей несущие конструкции спроектированы американскими проектировщиками и строятся в центральной части из густоармированных длинномерных железобетонных монолитных стен с сечением до 20х4 метра, а по периферии — из 23 железобетонных монолитных прямоугольных колонн сечением 4,0х1,4 метра и трех круглых колонн диаметром около 3 метров.

Явное нежелание использовать современные технологии строительства связано с приватизацией в 90-е годы прошлого столетия промышленной базы сборного железобетона в пользу аффилированных организаций и частных лиц, имеющих отношение к властным структурам и отдельным личностям в их руководстве. Именно поэтому в Москве и других городах и регионах России продолжается строительство массового жилья из сборного железобетона по устаревшей, малоэффективной и материалоемкой технологии, тем более жилья не хватает и стоимость его уже одна из самых высоких в мире.

Только новые технологии могут позволить радикально повысить темпы и объемы строительства жилья в России, снизить его себестоимость. Особенно это относится к строительству многоэтажных и высотных зданий. Наибольшее распространение в мире получили не несущие монолитные оболочки — простенки или колонны из железобетона, — которые мы наблюдаем в Москве, Санкт-Петербурге и некоторых других крупных городах, а комбинированная каркасно-ствольная система с несущим стволом из монолитного железобетона и каркасом в виде периферийного несущего контура колонн из трубо - или сталебетона, сочетающегося с горизонтальными аутригерами-ростверками, расположенными через каждые 15-25 этажей здания. По указанной системе построены, в частности, известные башни Petronas в столице Малайзии Куала-Лумпуре, считавшиеся до недавнего времени самыми высокими в мире, башня Sear Tawer в Чикаго, Jin Mao Tower в Шанхае и многие другие высотки.

Весьма важным является применение несущих конструкций в виде колонн из трубо - и сталебетона, не находящих пока применения в России. Такие конструкции отличаются от стальных и железобетонных колонн тем, что в экстремальных условиях значительных нагрузок они длительное время способны такие нагрузки выдерживать, тогда как стальные и железобетонные несущие конструкции теряют несущую способность мгновенно (Трансвааль-парк, Бауманский рынок и другие грустные примеры).

Помимо указанного достоинства, надо отметить и то, что трубо - и сталебетонные конструкции монтируются так же быстро, как и металлические конструкции, отличаясь при этом от последних значительно более высокой несущей способностью и огнестойкостью, возможностью строительства большепролетных помещений и свободной планировки.

Наиболее широко в последние десятилетия трубобетон начали применять в США, Японии, Великобритании, Германии, Австралии и особенно в КНР, где создана нормативная база его массового применения в строительстве. Но в России, к сожалению, ее нет, что затрудняет внедрение разработанной Московским институтом материаловедения и эффективных технологий архитектурно-строительной системы «ИМЭТ», поддержанной решением научно-технического совета Комплекса архитектуры, строительства, развития и реконструкции города Москвы в 2006 году. Эта система включает:

— несущие колонны из трубобетона;

— перекрытия из сборных железобетонных плит, собранных в пакеты стальными канатами, напрягаемыми в построенных условиях;

— ограждающие конструкции в виде теплых и легких монолитных стен из капсулированного керамзита по технологии КАПСИМЭТ, исключающих применение недолговечных и вредных «эффективных» полимерсодержащих утеплителей, включающих пенопласт, пенополистирол и различное минеральное волокно со связующим в виде реактопластов;

— средство автономной пожаробезопасности и эвакуации — «плавающий лифт», позволяющее обеспечить оперативное тушение возгораний и безопасность проживающих в высотных и многоэтажных зданиях, а в экстремальных случаях эвакуацию без привлечения пожарных расчетов с автомашинами, лестницами и прочими атрибутами, по сути бесполезными при пожарах в высотных зданиях.

Архитектурно-строительная система «ИМЭТ» может стать базовой технологической основой для продвижения национального жилищного проекта. Эта система позволит в 1,5-2 раза снизить материалоемкость зданий, радикально ускорить сроки строительства их коробок и на 25-30 процентов снизить себестоимость строительства жилья. Ее внедрение в массовое жилищное строительство позволит высвободить значительную часть мощностей заводов ЖБИ и использовать их для увеличения темпов дорожного строительства.

Для этого необходимо создать новую технологическую основу строительства автодорог, которая даст возможность строить ежегодно не 500, а не менее 30000 километров высококлассных долговечных дорог со стоимостью удельных затрат не выше сегодняшних. Это вполне реально, если на смену асфальтобетону придут цементобетонные дорожные одежды. Причем, с нашей точки зрения, строительство цементобетонных дорог наиболее эффективно по технологии «ИМЭТстрой».

В соответствии с этой технологией дорожные железобетонные преднапряженные плиты изготавливаются на заводах ЖБИ и доставляются к месту монтажа полотна дороги. Они снабжены сквозными каналами в средней части диаметром 15-25 миллиметров, ориентированными вдоль полотна при строительстве обычных и поперек — при строительстве широкополосных дорог, а также шпунтованными боковыми гранями.

Наличие сквозных каналов и шпунтованных граней позволяет стягивать такие плиты вдоль полотна в пакеты, состоящие из 10-15 плит, стыкуемые шпунтованными гранями и укладываемые на слой песка толщиной 15-20 сантиметров на грунт, покрытый полиэтиленовой пленкой. Стальные канаты, защищенные от различных климатических воздействий, натягивают с усилием от 5 до 30 тонн (в зависимости от количества плит и длины пакета), а концы этих канатов закрепляют клиновыми анкерами в специальных крепежных пустотах в плитах, которые после этого омоноличиваются быстротвердеющим бетоном. Готовое железобетонное основание автомобильной дороги может быть покрыто слоем асфальта или литого мелкозернистого асфальтобетона толщиной 40-60 миллиметров.

Такие дороги начали строить в США, при этом производительность труда по укладке дорожного полотна по новой технологии превышает аналогичную для используемого в настоящее время комплекса машин монолитного бетонирования дорог в России и в других странах в 8-10 раз. Небольшое звено рабочих, снабженных соответствующей техникой, способно в месяц смонтировать несколько километров высококлассных дорог, служащих без ремонта 40-50 лет.

По нашим расчетам, себестоимость строительства и эксплуатации дорог по новой технологии в среднем в два раза ниже, чем асфальтобетонных, так как радикально сокращаются затраты на подготовку оснований автомобильных дорог, не выкапываются, не грузятся, не перевозятся, не разравниваются, не уплотняются огромные объемы грунта, песка и щебня.

Для реализации новой технологии в России есть практически все. Россия во времена советской власти создала колоссальное богатство: построены и пока функционируют сотни заводов по производству плит и панелей из сборного железобетона, существуют карьеры песка и щебня практически во всех регионах. Эти заводы загружены на треть мощности, так как сборный железобетон для жилищного строительства, — главной технологии в СССР — сегодня устарел по всем показателям. Но на них можно за несколько месяцев организовать производство плит по подобию американских и во много раз увеличить темпы строительства дорог.

Таким образом, только новая технологическая основа, конкретное участие государства в технической политике могут позволить решить проблемы России в строительстве жилья и дорог.

Марсель БИКБАУ,

генеральный директор
ИМЭТ»,
действительный член РАЕН,
Международной академии
экологии, безопасности
человека и природы,
Санкт-Петербургской
инженерной академии,
Нью-Йоркской академии наук.