Петербургские ученые разработали уникальные сваи для устойчивого строительства на вечной мерзлоте
Инженеры Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого разработали конструкцию облегченной буроопускной сваи из стеклопластика со сниженной материалоемкостью, а также создали адаптивную цифровую модель, позволяющую прогнозировать ее поведение в многолетнемерзлых грунтах. Разработка имеет большой потенциал внедрения при строительстве инфраструктуры в Арктике. Работы осуществлялись при поддержке федеральной программы «Приоритет-2030».
Строительство на территориях распространения многолетнемерзлых грунтов (ММГ) сопряжено с высокими рисками деформаций и разрушений фундаментов из-за сложных геокриологических условий и изменения климата. Широко применяемые сегодня традиционные решения имеют высокую стоимость и при этом недостаточно надежны и адаптивны к неоднородным грунтам, что особенно критично для развития инфраструктуры в Арктической зоне.
Исследователи Научно-технологического комплекса «Новые технологии и материалы» Института машиностроения, материалов и транспорта СПбПУ создали конструкцию буроопускной сваи из стеклопластика, применив оригинальную технологию изготовления макетов. Она заключается в особом способе намотки армирующего материала. Все это позволило снизить вес конструкции сваи более чем на 6%, а материалоемкость – на 5% при одновременном росте несущей способности по сравнению с традиционными решениями.
Кроме того, инженеры разработали адаптивную цифровую модель взаимодействия сваи с многолетнемерзлыми грунтами. Такая модель способна прогнозировать поведение сваи в ММГ грунте с точностью до 95%. Технология объединяет стендовые испытания (которые проводятся в Якутске) и цифровое моделирование, позволяя оперативно подбирать оптимальные параметры свай под нестандартные и разнородные грунтовые условия.
Как отметил инженер-исследователь НТК «Новые технологии и материалы» Иван Карпов, работа над проектом потребовала нестандартного синтеза материаловедения и цифрового инжиниринга.
«Нам удалось не просто создать более легкую и прочную сваю, а сформировать целостную технологию – от виртуального проектирования до стендовых испытаний, адаптированную под экстремальные условия Арктики. Это результат, который делает строительство на вечной мерзлоте не только более надежным, но и экономически оправданным» – прокомментировал он результаты работы.
Разработка «политехников» позволяет снизить общие затраты на возведение фундаментов в условиях многолетнемерзлых грунтов до 10% за счет использования полимерных материалов, новой конструкции сваи, а также ускорения проектирования с помощью цифровой модели. Повышенная надежность фундаментов снижает риски аварий и дорогостоящих ремонтов, обеспечивая долгосрочную устойчивость объектов инфраструктуры, что особенно актуально для территорий Крайнего Севера. Новая технология может быть востребована в нефтегазовой отрасли, энергетике и жилищном строительстве, а ее масштабируемость дает большие возможности коммерциализации.
«Эта перспективная разработка является еще одним важным результатом петербургских исследователей, достигнутым в ходе реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030». Ее применение будет во многом способствовать обеспечению национальных интересов освоения и развития Арктической зоны нашей страны. Сегодня на базе петербургских вузов и научных организаций развернута масштабная работа в этом направлении. Мы и дальше будем оказывать им необходимую поддержку. Развитие науки и новых технологий – один из ключевых приоритетов для нашего города, - подчеркнул Владимир Княгинин.
В планах разработчиков до 2030 года пройти путь от стендовых и натурных испытаний до опытно-промышленной эксплуатации и промышленного освоения технологии. Планируется полная верификация цифровой модели, патентование ключевых решений и разработка регламентов серийного производства свай. В перспективе технология может быть внедрена в строительные нормы. Дальнейшее развитие проекта предполагает масштабирование производства и адаптацию решения под различные типы многолетнемерзлых грунтов.
В Пермском крае стартовали работы по проекту «Светлый край». Он обеспечит освещение участков региональных дорог, проходящих через населенные пункты. Сейчас работы ведутся в 17 территориях. Первые 23 км нового освещения появятся в шести округах Прикамья – Пермском, Бардымском, Осинском, Куединском, Чернушинском, Октябрьском.
«Обеспечим дороги стабильным и бесперебойным освещением, чтобы как можно больше жителей смогли передвигаться комфортно и безопасно даже в темное время суток. К 2027 году обеспечим региональные дороги в границах населенных пунктов уличным освещением на 100%. Новые источники света помогут снизить риск аварий и повысят безопасность пешеходов, особенно в осенне-зимний период, когда темнеет рано», – ранее заявил губернатор Пермского края Дмитрий Махонин.
В 2025 году в Пермском муниципальном округе освещение появится на автодороге Пермь – Усть-Качка – в п. Красный Восход и с. Усть – Качка. На трассе Болгары - Юго-Камский - Крылово освещение установят в границах д. Пашня. Рабочие уже завершили заливку фундаментов под опоры, в поселке Красный Восход уже установили опоры.
В Бардымском округе на автодороге Барда – Куеда освещение установят в границах сёл Краснояр 1-й, Аклуши и Тюндюк, сейчас ведутся подготовительные работы.
В Осинском округе освещение появится в деревнях Ирьяк, Язлова, Мостовой и в селе Кузнечиха. Через них пролегает региональная трасса Болгары – Юго-Камский – Крылово.
В Куединском округе свет придет в деревни Трегубовку, Кипчак и село Урталга, через которые проходит дорога Куеда – Янаул. Здесь работы уже ведутся. В селе Урталга и деревне Кипчак залиты фундаменты и установлены опоры. В деревне Трегубовке фундаменты готовы, запланирована установка опор освещения.
В Чернушинском округе освещение построят в окружном центре, г. Чернушка. Оно появится на улицах Ленина и Коммунистической – на региональной дороге Оса – Чернушка. Также свет обустроят в селе Ореховая Гора, через которое проходит трасса Чернушка – Тюш. Сейчас здесь уже проведены все необходимые работы, включая установку 14 опор, еще две опоры установят после того, как бетон наберет прочность.
На автодороге «Чернушка – Тюш» – Явгильдино опоры освещения установят в поселке Щучье Озеро и селе Алмаз. В поселке Щучье Озеро установлено уже 98 новых опор освещения, скоро здесь начнется монтаж современных светодиодных светильников.
Отметим, суммарно во всех этих населенных пунктах проживает свыше 44,5 тыс. человек.
В последующие два года работы продолжатся. Так, в 2026 году освещение появится еще в 55 населенных пунктах, в 2027 году – в 59 населенных пунктах.
Всего проект рассчитан на три года. За это время планируется построить освещение в 131 населенном пункте и охватить 34 муниципальных образования края. Суммарная длина освещения составит почти 200 км.
Проект «Светлый край» реализуется с учетом запроса от жителей территорий. Ранее его поддержал губернатор Пермского края Дмитрий Махонин.