Ледяная хватка: как проектировать и строить в условиях вечной мерзлоты

В регионах с экстремальным климатом архитектура — это не только про эстетику, но и про выживание. Зимой в Якутске температура опускается ниже – 50° C, и привычные решения зачастую здесь просто не работают. На основе кейса креативного кластера «Квартал труда» и других знаковых проектов основатель и руководитель архитектурного бюро «База 14» Мария Скрябина рассказывает, какие строительные и инженерные приемы используются для проектов в условиях вечной мерзлоты (ее сейчас правильно называть «многолетними мерзлыми грунтами»), а также раскрывает секреты «арктического архитектурного кода».

Невечная «вечная мерзлота»

Одна из особенностей климата Якутии — вечная мерзлота, которая начинается через 3-4 метра от поверхности. Сейчас по всему миру идет глобальное потепление, и в буквально стоящей на льду Якутии этот процесс особенно заметен. В таких районах как, к примеру, Чурапчинский и Таттинский улусы, а также в Арктической зоне Якутии происходит масштабная оттайка грунта. Спутниковые снимки этих территорий наглядно демонстрируют процесс: вода разливается, появляются новые озера, и ландшафт постепенно меняется.

Для архитекторов это означает необходимость просчитывать возможные изменения на десятки лет вперед, что добавляет проектированию дополнительный уровень сложности.

Представьте, что вы стоите на льду, который со временем начинает подтаивать из-за тепла от здания. Для решения этой задачи практически повсеместно используются типы фундаментов, позволяющие предотвращать оттайку грунта, такие как сваи и столбчатые фундаменты. Также в качестве дополнительной меры применяются сезонно-действующие охлаждающие устройства (СОУ), или термостабилизаторы грунта. Такие термостабилизаторы и охлаждающие системы в Якутии используются во многих жилых и коммерческих объектах, где есть сваи. Они помогают зданию не просесть и сохраняют «вечную мерзлоту» в стабильном состоянии.

Охлаждающие установки применяются уже на начальном этапе строительства, когда температура грунта ещё положительная. Затем оборудование остается под землей и при необходимости работает до полного стабилизирования температуры.

Однако использование СОУ не всегда оправдано: такие системы очень дорогостоящие. Перед разработкой мастер-плана села Чурапча мы консультировались с Институтом мерзлотоведения им. академика П.И. Мельникова и заранее заложили комплексные решения, позволяющие сохранять мерзлоту без применения СОУ. В частности, специалисты рекомендовали предусмотреть посадку лесных массивов — это один из немногих способов замедлить таяние. Деревья создают тень, укрепляют грунт корневой системой и тем самым помогают сдерживать процессы деградации почвы. Поэтому в нашем проекте мы предложили увеличить объем озеленения.

Вечная мерзлота — это настоящий вызов для любого строителя. Она держит ледяной хваткой до 80% территории Якутии, и каждое здание здесь — это своего рода победа над природой. В северных районах, где температура опускается до −50° C и −70° C, строительство становится особенно сложным. Но даже в тех районах, где строительство возможно, приходится применять северные технологии. На примере нашего проекта — первого в Якутии креативного кластера «Квартала труда» — можно увидеть, как мы адаптируем инфраструктуру к местным условиям: например, при монтаже уличного освещения опоры фонарей углубляем почти на метр в вечную мерзлоту, чтобы они не смещались при ежегодном оттаивании верхнего слоя грунта. Кроме того, используем специальные светильники, способные выдерживать экстремальные температуры, и двухкамерные окна с пятикамерными стеклопакетами, обеспечивающие необходимую тепло- и шумоизоляцию.

Способов замедлить таяние вечной мерзлоты немного. Один из уже упомянутых выше — высадка лесных массивов. Однако и здесь климатические условия Якутии накладывают серьезные ограничения. В северных районах в основном растут карликовые породы, которые не достигают большой высоты. Высаживать крупномерные деревья, как это делают в южных или центральных регионах, невозможно: их корни не могут проникать в ледяной грунт, а распространяются по поверхности. Чтобы пересадить крупномер, пришлось бы выкорчевывать огромную площадь, повреждая соседние деревья.

На территории распространения вечной мерзлоты мы можем лишь сажать местные небольшие деревья и ждать около 20 лет, пока они вырастут до максимальных 10 метров.

Привозить саженцы из других регионов проблематично — часто они просто не переносят сурового климата региона. Поэтому мы стараемся высаживать местные породы: сосны, березы, ивы, кустарники боярышника. При этом регулярно консультируемся с Ботаническим садом Якутска, чтобы подобрать сорта, которые лучше всего приживутся в условиях региона.

Главное — креатив!

Существует стереотип, что из-за сурового климата Якутии архитекторы и строители используют какие-то особенные материалы. На самом деле мы чаще всего работаем с теми же металлом, деревом и бетоном, что и в Центральной России, просто подходим к их использованию более креативно и адаптируем под местные условия.

Основная сложность кроется как раз не в необходимости использовать экзотические материалы, а в логистике и доступности самых привычных строительных ресурсов. В межсезонье дороги к объектам часто отсутствуют, добраться можно только вертолетом, и доставка даже одной тонны материалов или оборудования становится крайне дорогой. Мы шутим, что пока скамейка доберется до Верхоянска, она будет стоить как крыло самолета.

Бывает и так, что привычные материалы просто невозможно привезти. Например, в одном из проектов ближайший город, откуда можно было доставить асфальт, находился за сотни километров, а щебня и ряда других материалов поблизости не оказалось вовсе. В таких условиях мы работаем с тем, что есть: ПГС, бетон или локальные материалы, и стараемся сделать из них выразительное и качественное решение.

Например, мы используем более плотный бетон, который можно отшлифовать и придать ему узор, или подбираем местные доступные материалы с подходящими свойствами.

Кроме того, чтобы оптимизировать расходы и обеспечить надежность, мы сотрудничаем с производителями из Сибири, Дальнего Востока, Красноярска и Владивостока — подходящие им решения хорошо работают и у нас, а транспортировка обходится значительно дешевле. В прошлом мы, например, часто использовали якутский «Кильдямский песок» ярко-оранжевого цвета, который идеально подходит для наших условий: он плотный, не сыпучий и хорошо держит форму в условиях, когда грунт буквально «ходит ходуном».

Ограничения по логистике и материалам, с одной стороны, сдерживают фантазию, а с другой — мотивируют искать нестандартные и креативные решения, чтобы создавать современные и удобные пространства в рамках реального бюджета.

 «Зима близко»

Одной из характерных особенностей северного строительства является короткий строительный сезон. Формирование бюджетов на объекты социального значения происходит преимущественно во втором квартале года, когда администрации получают необходимое финансирование и объявляют тендеры. В результате на реализацию проекта остается всего около трех месяцев.

Активная стадия строительства на Севере возможна до сентября. Если к этому времени здание не готово и к нему не подведено отопление, то стройка замораживается до мая, даже если мы говорим про открытые объекты благоустройства. То есть можно строить только в теплый период, а он у нас очень короткий. И здесь мы опять сталкиваемся с логистикой.

Такая сезонность создает дополнительные сложности в транспортировке материалов. Например, производство и доставка элементов благоустройства могут занимать долгие месяцы, поэтому при заказе комплектующих из центральных регионов России необходимо учитывать производственный цикл и время транспортировки, чтобы они пришли точно в срок и основной этап строительства был завершен до наступления холодов.

Можно сказать, что в условиях северного строительства каждый проект — это как прохождение сложного квеста, где нужно учесть мириад деталей и быть готовым к любым неожиданностям. Представьте: вы разрабатываете проект, а в голове постоянно крутятся мысли о том, как доставить материалы, когда начнется оттепель, и не застрянут ли грузовики на бездорожье.

Арктическая «норма»

Действующие территориально-сметные нормативы были разработаны в 2000-х годах и сегодня могут нуждаться в актуализации с учетом новых условий и требований. При этом необходимость разработки арктических стандартов, безусловно, не вызывает сомнений.

К примеру, создание доступной среды в условиях Севера — это особая задача, которой нужны нестандартные решения. Возьмем требования по установке пандусов. В средней полосе все просто: конструкция на три ступеньки или полметра подъема. Но в Якутске, где дома стоят на сваях, а первый этаж поднят на трехметровую высоту, обычный пандус превращается в настоящий марафон.

Там, где южные города обходятся 3–4 метрами пандуса, нам приходится проектировать конструкции длиной 40 — 60 метров. И это не просто длинная дорожка — это сложный инженерный объект, который должен выдерживать экстремальные температуры и нагрузки.

Дополнительные сложности создают уличные подъемники. Казалось бы, простое решение, но и здесь свои нюансы: механизмы замерзают при низких температурах, а требования к фундаментам не позволяют установить теплый лифт. Кроме того, есть обязательный отступ от уровня земли на 60–90 см.

Но жесткий климат — не повод опустить руки. Как и любые прогрессивные архитекторы, мы изучаем мировой опыт, только пропускаем его через призму местных условий. Например, если проект предусматривает перголы (как в южных городах), мы добавляем к ним крышу для защиты от осадков. Визуально привлекательные решения адаптируем под наши реалии и не ограничиваемся только опытом схожих климатических зон.

Мы готовы черпать вдохновение где угодно — и в Дубае, и в тропиках. Главное — грамотно адаптировать идеи под суровый климат, вечную мерзлоту и особенности местного строительства. Ведь у нас есть не только зима: лето в регионе хоть и короткое, но достаточно жаркое, и город должен быть комфортным в любой сезон.