Хроника обрушений каменных зданий г. Якутска

К началу нашего века сложилась современная ситуация, когда селитебные центры стали очагами масштабного поражения природной среды Севера.

Якутск расположен в области развития сплошных многолетнемерзлых пород (ММП), и это еще более усложняет его геоэкологическую ситуацию. В подобных условиях, при воздействии на поверхностные компоненты природной среды (микро- и мезорельеф, верхние горизонты горных пород, почвенно-растительный покров, поверхностные и грунтовые воды и т.д.) существенно меняются морфология мерзлых толщ, их свойства и т.д.
В результате условия строительства и эксплуатации большинства объектов городской инфраструктуры негативно трансформируются. Поэтому в последние десятилетия для большинства населенных пунктов Севера характерна очевидная тенденция развития природной среды - от сравнительного благополучия на начальных этапах до современного предкризисного, а чаще - кризисного состояния.
Одной из основных проблем при этом является обводнение поверхности г. Якутска, рост которого за последнее время принял чрезвычайный характер. Причины, масштабы и пристранственно-временные закономерности этого негативного явления освещены нами ранее [6].
Причины подобных, по сути чрезвычайных, ситуаций следующие.
Во-первых, это причины, связанные с расположением города на ровных поверхностях низких террас р. Лены, сложенных супесями и суглинками. Это обуславливает своеобразные гидрологические условия поверхностных и грунтовых вод, застойный режим большинства водоемов и широкое развитие старичных образований.
Остальные причины ухудшения геоэкологической обстановки определяются условиями в пределах конкретных участков:
- нарушение естественного режима поверхностных и грунтовых вод при гражданском, транспортном и промышленном   строительстве;
- отсутствие вертикальной планировки местности;
- нарушение технологий в процессе эксплуатации объектов городской инфраструктуры.
Подобное, по сути катастрофическое, явление, связанное с ураганными темпами роста обводнения, для криолитозоны зафиксировано впервые. В то же время необходимо отметить, что проблема надежности объектов инфраструктуры населенных пунктов в криолитозоне имеет многолетнюю историю, освященную в работах П.И.Мельникова, К.Ф.Войтковского, И.Н.Вотякова, Ю.М.Гончарова, Ф.Е.Попенко и других.
Однако ни в одной из работ не упоминаются подобные или близкие темпы данного негативного процесса.
Общая тенденция роста обводнения поверхности, хотя и с разными темпами, прослеживается во всех частях города.
Наиболее активен этот рост в интервале 1971-1989 гг. в южной части, где он составил 26%. В центральной и северной частях темпы роста обводнения несколько меньше, но достаточно отчетливы.
В период с 1988 по 1996 гг. темпы роста обводнения еще более возросли. При этом наиболее активный рост отмечен в северной и несколько меньший - в южной частях города.
После 1996 г. исследования в полном объеме не проводились в связи с отказом администрации города их финансировать. При возможности изучались лишь отдельные аспекты проблемы.
Анализ материалов за весь изучаемый период позволил установить, что максимальный рост обводнения поверхности зафиксирован в северной и южной частях города, где составил соответственно 76 и 71%. Несколько менее активная динамика наблюдается в центральной, освоенной ранее части города.
Оценка состояния обводненности города в современный период позволила установить, что наибольшее развитие техногенные болота имеют в северной и северо-восточной частях, где они занимают около 30-35% отдельных районов. Несколько меньшее развитие (15-30%) водоемы застойного типа имеют в западной части центра города, где их воздействие на различные инженерные объекты особенно активно. В юго-западной и юго-восточной частях города в целом техногенные болота пока ограничены и занимают не более 10% отдельных районов.
Наряду с обзорным изучением всей территории города состояние проблемы обводнения изучалось на уровне отдельных ключевых участков. Установлено, что свойственные им темпы роста процесса отличаются гораздо существеннее.
Обращают на себя внимание чрезвычайно высокие темпы роста обводнения в отдельных районах северной (аэропорт, Хатынг-Юрях, ГРЭС и т.п.) и южной (ДСК) частей города.
В период с 1971 по 1989 гг. обводнение возросло на 1000% (Хатынг-Юрях), на 950% (аэродромный комплекс), на 600% (район ул.Кальвица), на 300% в районе ДСК и т.д. Позднее (1989-1996 гг.) темпы роста обводнения несколько замедлились.
В целом за двадцатилетний период изучения максимально высокие темпы обводнения зафиксированы в районе аэропорта – 2300% и в районе Хатынг-Юрях – 1600%.
В результате в пределах города интенсивно происходит не только переувлажнение грунтов, но и возникают новые техногенные водоемы-болота, часто значительных размеров. Особенно активизировался этот процесс в шестидесятые годы  прошлого века, вскоре после начала массового строительства каменных благоустроенных зданий, когда в городе резко возрос объем утечек из коммуникаций, систем канализации, септиков и т.д. Технические и бытовые стоки поступали в грунты, повышая уровень и минерализацию грунтовых вод. Это приводило к уменьшению несущей способности оснований зданий и сооружений, вызывало их деформацию, а порой и частичное разрушение (Алексеева,  Балобаев, Григорьев и др., 2005) [4].
Так, уже в мае 1969 г. произошло первое частичное обрушение несущей стены крупного каменного здания по адресу: пр. Ленина, 9. По оценке специалистов, все это связано с разрушением свай.  По той же причине в июне 1971 года в 5 часов обрушилась торцовая часть двухэтажного каменного здания школы №2 по ул. Ярославского. А на 9 часов как раз в обрушившемся крыле здания было назначено контрольное сочинение за год. Обследовав это и иные здание, специалисты установили, что  около ста каменных домов Якутска уже претерпели деформации и требуют восстановления.  
1 июня 1990 г. года  вечером произошло обрушение крыла средней школы №3. Только по счастливой случайности не пострадало большое количество детей, которые утром этого дня сдавали экзамены.
Еще более проблема усугубилась с активизацией благоустройства городских территорий, появлением новых дорог и тротуаров с асфальтовым покрытием и т.д.
Все это приводило к образованию «мерзлотных завес», полностью перекрывающих сток надмерзлотных вод с городских территорий по естественным уклонам в р. Лену. В результате локализация надмерзлотных вод и техногенных водоемов приобрела «ячеистый» характер.
В то же время твердые покрытия дорог, тротуаров, площадок вблизи зданий и под ними резко сократили испарение грунтовых вод, отчетливо сократив расходную составляющую водного баланса городской территории. В результате процессы обводнения и подтопления поверхности приобрели катастрофический характер (Шепелев, Шац, 2000) [3]. При этом произошло отчетливое ухудшение инженерно-геологических свойств грунтов, в том числе их засоление, формирование криопэгов, активизация опасных экзогенных и геохимических процессов. Все это значительно ухудшило несущие способности оснований зданий и сооружений и привело к их деформациям, а в отдельных случаях и обрушению. Так, в 1993 г. произошло обрушение нескольких подъездов здания по адресу: ул. Орджоникидзе, 1 (рис. 1). В народе оно было известно как «дом с аптекой». Позднее на этом месте был построен Театр драмы (рис. 2).
Несколько позднее, в 1996 г. произошло частичное обрушение одного из старейших зданий города по адресу: ул. Дзержинского, 1 (рис. 3), а в 1997 г. -  фасада речного училища и т.д.
Наряду с жилыми и административными зданиями деформируются и выходят из строя инженерные коммуникации и иные сооружения.
В последние годы ситуация еще более усугубилась. Об этом свидетельствуют материалы в СМИ, научные публикации, наши наблюдения, а главное - многочисленные случаи серьезных и катастрофических деформаций зданий (пр. Ленина 12, 23, Кирова, 13 (рис. 4 ),  и т.д.
Раньше причиной обрушения зданий в Якутске считалось растепление грунтов оснований и их разрушение (рис. 5). Из-за безобразной эксплуатации, постоянной течи канализационных и бытовых вод происходила осадка и разрушение фундаментов, и частные решения по их усилению (рис. 6) проблему уже не решают.
Сейчас началось естественное старение материалов стен. Многие из них, особенно находящиеся в центре города, были построены почти 50 лет назад из кирпича плохого качества и в настоящее время активно разрушаются. 
По мнению специалистов, старые аварийные дома на проспекте Ленина нужно сносить и на их месте строить новые. Иначе неизбежны нерациональные траты огромных средств. Так, дом по пр. Ленина, 27 укреплялся несколько лет назад, а сейчас его фундамент вновь в плохом состоянии. То же самое происходит с домами №№ 7, 14, 23, 46. Как показывает опыт, укрепительных работ хватает только на 8-10 лет, а затем их надо повторять.
В начале апреля 2009 г. по причине  разрушения кирпичной кладки произошло обрушение несущей стены дома по пр. Ленина, 44. То же самое несколькими годами ранее произошло в домах №№ 14 и 34. Еще хуже ситуация со зданием по пр. Ленина, 46, при строительстве которого, по данным инспекции мерзлотного надзора Департамента ЖКХ, использовали просроченный цемент, низкую марку бетона и некачественный кирпич. Свою роль сыграло и плохо проветриваемое подполье, из-за которого пришел в негодность фундамент. Кстати, автор прожил в этом здании  с момента ввода  в 1962 по 1982 г.
За последние несколько лет укрепительные работы были проведены в домах пр. Ленина, 7, 14, 21, 23.
Несмотря на то, что проблема обводнения и подтопления Якутска имеет длительную историю, его руководство кардинальных мер по исправлению ситуации до последнего времени не предпринимало. Десятилетиями затягивается строительство ливневой канализации, а возводимые на некоторых улицах придорожные водоотводные лотки создаются без учета своеобразия геоморфологических и мерзлотно-гидрологических условий. В результате эти лотки за короткое время превращаются в сборники мусора и грязи и свои функции по сбору поверхностных вод не выполняют.
Не осуществляется и организованный сбор и отвод атмосферных осадков с крыш зданий и окружающих их участков.
Широко разрекламированная городскими властями идея решения проблемы путем создания городского магистрального канала в принципе здрава, но в реализуемом варианте пагубна. Не вдаваясь в подробности (кстати, не прошедшего экологической экспертизы проекта), отметим, что руководство города отбросило все наработанные учеными и практиками предложения, в т.ч. предложенную еще в середине девяностых годов прошлого века «Концепцию борьбы с подтоплением Якутска».
В результате канал прокладывается в поверхностном варианте, что в условиях нашего города проблему не решает. Более того, уже на начальном этапе строительства этого сооружения нередки случаи, когда для поддержания проточности в озера Сергелях и Сайсары закачивались огромные объемы воды, тем самым еще более усугубляя ситуацию.
Еще одной серьезной ошибкой, по нашему мнению, является решение администрации города исправить обстановку только путем укрепительных работ. Не исключая их проведение как элемент комплексной программы считаем, что без системы мероприятий по борьбе с обводнением и заболачиванием поверхности как основной  причины надвигающейся катастрофы затея обречена на провал.
Одновременно с укреплением одного дома город будет получать еще несколько находящихся в аварийной ситуации и требующих немедленного внимания.
Пока же единственным широко применяемым и даже рекомендуемым основным градостроительным документом – Генеральным планом развития Якутска методом борьбы с подтоплением является подсыпка привозным грунтом. Это, безусловно, вредное, по нашему мнению, мероприятие осуществляется в городе в огромных масштабах и объемах без всякого учета общей планировки конкретных площадок, их отметок и создаваемых уклонов для направленного стока поверхностных и грунтовых вод.
По данным Инспекции мерзлотного надзора города, в 2000 г. 311 домов признаны аварийными. Особенно тревожным является факт возникновения проблем со зданиями не только семидесятых – восьмидесятых годов, но и построенными в последние годы (жилой комплекс «Времена года», школа №13 в г.Якутске и т.д.).
Еще одним, на наш взгляд, принципиальным моментом является широко обсуждаемое потепление климата и его влияние на состояние ММП. Остановимся лишь на основных составляющих проблемы, оставив детали специалистам (Балобаев, Шепелев, 2001; Скачков, 2000) [9,10]. Собственно потепление складывается как производная теплых и холодных периодов года и выражается в повышении среднегодовой температуры воздуха. Эта величина в районе г. Якутска за последние несколько десятилетий составляет около 1,50С. Однако, проанализировав многолетние тенденции динамики температур воздуха в теплый и холодный периоды, можно обнаружить интересную закономерность. Температура лета (именно она оказывает основное влияние на состояние ММП) в среднем  многолетнем выражении за последние несколько десятилетий изменилась, за редким исключением, незначительно. Вместе с тем за тот же период температура воздуха в холодное время года отчетливо повысилась. Это и обусловило повышение среднегодовой температуры воздуха с одновременным незначительным влиянием на мерзлые толщи горных пород, ограничиваясь лишь их верхними горизонтами до глубины в несколько метров. Гораздо большее влияние на состояние инженерных объектов оказывает резко возросшее в последние несколько лет увлажнение сезонно-талого слоя грунтов. Обусловленное увеличением осадков, это явление вызвало резкую активизацию процессов пучения, уже осложнивших условия эксплуатации многих инженерных объектов. Особенно наглядно это проявляется в положении опор электрических и телефонных сетей, утративших во многих районах города устойчивое состояние.
В настоящее время руководство города надеется на выделение 1 млрд. рублей, которые должны поступить из разных источников в рамках целевой программы «Повышение сейсмобезопасности городских зданий на период 2009 –2012 гг.».
Поступление столь значительных средств при их разумном расходовании позволит несколько исправить ситуацию. Однако, считаем, что их значительную часть рациональнее направить не на укрепительные работы, а на устранение основной причины кризисной ситуации – на борьбу с обводнением. 
Разработка системы мероприятий по стабилизации существующей, по сути, близкой к катастрофической, ситуации с устойчивостью каменных зданий - безусловно, дело разных специалистов. В то же время считаем необходимым сформулировать несколько общих рекомендаций по борьбе с обрушением объектов городской  инфраструктуры:
- разработать комплексную программу по улучшению эколого-геокриологической обстановки города и начать ее реализацию;
 -  создать на территории г. Якутска систему вертикальной планировки с ливневой канализацией и элементами эффективного дренирования надмерзлотного стока;
- восстановить нормальную проточность системы  естественных и искусственных водоемов и водотоков;
- создать городскую и поквартальную системы сбора и дренажа атмосферных, поверхностных и грунтовых вод и их отвода в магистральные пути   разгрузки;
- активизировать деятельность по водоотведению в наиболее проблемных кварталах и распространить ее на всю территорию города;
- усовершенствовать технологии соответствующих производств и повысить надежность магистральных и внутриквартальных коммуникаций с целью уменьшения попадания на поверхность жидких стоков;
- усилить контроль за бессистемными течами, выбросами бытового и промышленного мусора;
 - создать комплексы по  сортировке и утилизации твердых и жидких бытовых отходов.

Литература:
1.  В.Н. Макаров, М.М. Шац, А.Я. Семенова и др. Комплексный дистанционный и геохимический мониторинг проблемных и экстремальных экологических ситуаций Якутска // Материалы научно-практической конференции «Якутск – столица северной республики: глобальные проблемы градосферы и пути их решения». – Якутск: ЯНЦ СО РАН, 1997. – ч. II.- с.39-47.
2. М.Н. Григорьев, А.Н. Курчатова, Л.П. Аносова и др. Контроль состояния геотехнической системы Якутска на основе мерзлотно-геоморфологической систематизации, там же – с.31-39.
 3. В.В. Шепелев, М.М. Шац Геоэкологические проблемы обводнения и подтопления территории г.Якутска // Наука и образование.- 2000, № 3. – с.68-71.
4.  О.И. Алексеева, В.Т. Балобаев, М.Н. Григорьев, В.Н. Макаров, Р.В. Чжан, М.М. Шац, В.В. Шепелев. О проблемах градостроительства  в криолитозоне (на примере г.Якутска) // Криосфера Земли, 2007, №2, - с.76-83.
6. М.М. Шац. Экологические проблемы северных городов (на примере г.Якутска)  //Экология и жизнь, М., 2008, №12, - с.64-69.
7. М.М. Шац, В.С. Соловьев. Дистанционный мониторинг геоэкологической обстановки Севера. Учебное пособие. Якутск, Изд-во Ин-та мерзлотоведения СО РАН, 2003, - с.63.
8. Р.В.Чжан. Проблемы инженерного мерзлотоведения. // Проблемы и перспективы комплексного освоения месторождений полезных ископаемых криолитозоны. Труды Международной научно-практической конференции (г.Якутск, 14-17 июня 2005 г.). – Якутск, Изд-во Института мерзлотоведения им. П.И.Мельникова СО РАН. – Т.1. – с. 45-49.
9. В.Т. Балобаев, В.В. Шепелев. Космопланетарные климатические циклы и их роль в развитии биосферы Земли.// ДАН, 2001, - т.379, №2. –с.3-8.
10. Ю.Б. Скачков Современные изменения климата Центральной Якутии// Климат и мерзлота: комплексные исследования в Якутии. – Якутск: Изд-во ИМЗ СО РАН, 2000. – с.158, с.55-63.