18 Ноября 2020

«Строительный брак в процессе эксплуатации трудно обнаружить»

Известный мерзлотовед Али Керимов – об итогах расследования технических причин разгерметизации топливного резервуара на Норильской ТЭЦ-3, строительных ошибках и человеческом факторе.
Поделиться в социальных сетях

В понедельник, 16 ноября, Ростехнадзор сообщил об итогах расследования технических причин известного инцидента на Норильской ТЭЦ-3 АО «Норильско-Таймырская энергетическая компания» (НТЭК). Напомним, 29 мая этого года в результате неожиданной разгерметизации резервуара №5 в окружающую среду вытекло более 20 тыс. тонн хранившегося там запаса резервного для газовых электростанций дизельного топлива (по расчетам ведомства, 21 163,3 тонны – при плотности 812,5 кг/кубометр), большая часть которого попала в реки Амбарная и Далдыкан. В качестве причин звучали версии о растеплении вечной мерзлоты, ошибках, допущенных еще при проектировании свайного основания фундамента, техническом состоянии самой цистерны и т.д.

Свои выводы комиссия Ростехнадзора сделала на основании «изучения проектной и технической документации, осмотра места происшествия, опроса очевидцев и должностных лиц, а также заключения экспертной группы», выделив три группы причин – технические, организационные и прочие. Вертикальный стальной сварной резервуар РВС-30000 (технический №5) треснул из-за недостаточной несущей способности «плитного ростверка основания и железобетонных свай, что вызвало превышение допустимых усилий с последующим цепным разрушением 33 свай-стоек, расположенных по контуру и внутри свайного пространства, а также разрушение монолитного железобетонного основания и его просадку до 1,5 метров под днищем резервуара».

В ходе инженерно-геологических исследований грунтового основания в зоне обрушения были «выявлены упущения в проектировании и недостатки при строительстве свайного основания резервуара, вследствие чего часть свай не опиралась на скальный грунт». Это привело к неравномерному распределению нагрузки: «непроектные эксцентриситеты передачи нагрузки с ростверков на сваи, отсутствие поперечной арматуры в монолитных обоймах оголовков свай, наличие сухого шлама на дне скважины под концом сваи, опирание до 30% свай не на скальное основание значительно ухудшили напряженно-деформированное состояние железобетонного свайного основания». А наличие «слабых» грунтов под концом свай «вызвало перераспределение усилий в конструкциях свайного основания, и на ряде свай-стоек нагрузка значительно превысила их несущую способность». 

Все это неоднократно за прошедшие несколько месяцев можно было увидеть своими глазами в теленовостях и фотосюжетах в СМИ – хотя саму емкость спилили до фундамента еще в августе. «Кислород.ЛАЙФ» позвонил самому титулованному и опытному мерзлотоведу Норильска, директору НПО «Фундамент» Али Керимову, чтобы обсудить выводы комиссии Ростехнадзора.

Резервуар №5, из которого 29 мая и вытекло дизельное топливо, снесли до фундамента в начале августа.

- Али Гасанович, основной причиной разгерметизация резервуара №5 названы «недостатки проектирования при конструировании железобетонного свайного основания, обусловленные низким уровнем проектных работ», а также целый ряд «дефектов строительного производства». Фундамент под резервуаром просто был изначально неправильно построен?

- Да, скорее всего, именно так все и было. На самом деле, это довольно часто встречающаяся техническая проблема, или строительная ошибка. Лет 15 назад я составлял шкалу надежности фундаментов, и т.н. сваи-стойки уже тогда оказались у меня в группе риска именно по этим причинам. Дело в том, что сама технология обустройства таких свай сильно зависит от глубины расположения скального горизонта, или опорного слоя, как мы еще его называем.

В исторической части Норильска, где представлены в основном жилые здания, близкое расположение скалы, и там вообще изначально были другие типы фундаментов, в том числе не свайные. А там, где использовались сваи с опиранием на скальное основание, проектировщики все равно использовали комбинированный способ: частично – «вмораживание» в мерзлоту, частично – опора на скалу. На промышленных объектах всегда старались мерзлотный фактор минимизировать, потому что было понятно – техногенного влияния избежать не удастся. И несущую способность самих свай реализовывали за счет скального основания.

Однако в процессе бурения самих скважин, к сожалению, далеко не всегда получалось правильно оценить, уперлись ли в скальный горизонт, или промахнулись? Первичные геологические изыскания, на основе нескольких скважин, давали, к примеру, одну оценку расположения скалы, а фактически же по площади расположения здания глубина залегания опорного слоя могла быть разной, с перепадами как в меньшую сторону, так и в большую. При «приземлении» расчетов на местности картина же меняется. Поэтому проектировщики всегда стремились всю ответственность в этом плане переложить на строителей. И те уже должны были непосредственно в момент самого строительства, в момент бурения самой скважины, подтверждать наличие и глубину расположения скального основания. 

- И вот этого в 1980-х, когда строили фундаменты под топливные резервуары на Норильской ТЭЦ-3 в Кайеркане, получается, не сделали?

- Не берусь это утверждать прямо, для этого нужно изучать документы. А вряд ли до нашего времени сохранились технические акты, например, приемки скальных стаканов, все-таки лет с тех пор прошло много. Но я могу судить по технологии. Тогда для бурения применяли станок ударно-канатного действия, в результате чего грунтовый массив просто разрушался. То, что извлекалось из самой скважины – это был буровой шлам и мелкие раздробленные куски. И не всегда строители или геологи, особенно если опыта у них не хватало, могли корректно дать оценку, действительно ли они раздробили камешек небольшого размера, либо же вытащили кусок скалы. Такие ошибки вкрадывались постоянно.

При проектировании всегда делали расчетную схему самой сваи-стойки, но в нормативных документах существовали (и сохранились до сих пор!) некоторые разночтения, четко не обозначены принципы определения свободной (расчетной) длины сваи, которая обеспечивает ее устойчивость. И когда делается расчет по бетону самих свай, и при их армировании. Второй момент – уже при строительстве, когда фактического опирания на скалу в итоге не происходит. А третий момент – извлечение бурового шлама. На 100 процентов из скважины его вытащить – вообще технологически сложная затея, и зачастую строители, скажем так, «закрывали на это глаза». 

- В пресс-релизе Ростехнадзора прямо написано, что на дне скважины под концом сваи было обнаружено «наличие сухого шлама»…

- Это очевидная ошибка стройки. Даже если гипотетически допустить, что строители добурились, как и нужно было, до самой скалы, и что устроили потом по всем правилам скальный стакан, бетон сваи-то должен был опереться не на буровой шлам, который остался там в виде «мусора», он должен был опереться на природный грунт. Там должно быть идеально сухо, практически зеркальная поверхность. Иногда прибегали и к способу предварительной заливки в стакан небольшого количества бетона, чтобы сохранить равнопрочность основания. Но в сообщении Ростехнадзора мы увидели, что до 30% свай опирались «не на скальное основание», что значительно и «ухудшило напряженно-деформированное состояние железобетонного свайного основания». 

- Енисейское управление Ростехнадзора в своем пресс-релизе на прошлой неделе сообщило, что не обнаружило «признаки деградации мерзлоты под фундаментом и на примыкающей территории». СМИ сразу раструбили, что, дескать, таяние вечной мерзлоты, что называли в числе основных версий, вообще ни в чем не виновато. Но стоит ли отвергать влияние этого фактора?

- Я бы перефразировал: только благодаря наличию там вечной мерзлоты эти сваи-стойки столько лет и простояли. Но поскольку с мерзлотой что-то все-таки действительно случилось, то и строительный брак взял и вылез наружу. Влияние растепления грунтов, конечно, косвенное. Тем более что при проектировании, напомню, мерзлотный фактор под такими объектами старались вообще не учитывать. Но по факту-то мерзлота там была и есть. Нельзя забывать и про такой нюанс – деградация вечной мерзлоты зачастую происходит непосредственно в околосвайном пространстве, вокруг самой сваи. Потепление или повышение температуры мерзлых грунтов фиксируется именно там, за счет чего и снижается устойчивость конкретного свайного фундамента. По факту, когда мы что-то строим на многолетнемерзлых грунтах, мы уже этим мерзлоту разрушаем. Если бы я проектировал фундамент для этого резервуара, диаметр свай заложил бы раза в два больше. Это как минимум. 

- Среди прочих причин Ростехнадзор выделил, например, «некачественный контроль за надежной и безопасной эксплуатацией свайного основания» под резервуаром. А при проведении экспертизы промбезопасности в 2018 году ООО «Безопасность в промышленности» не провело оценку фактического состояния свайного фундамента «с определением соответствия строительных конструкций проектной документации и требованиям нормативных документов сооружений». Вина доказана и обжалованию не подлежит?

- Нет. То, о чем мы с вами говорили, – то есть про проектную ошибку, т.н. «недобур», - в процессе эксплуатации любого объекта в НПР обнаружить в принципе невозможно. Особенно в ходе экспертизы технической документации. В любом акте скрытых работ вы прочитаете, что все было сделано по технологии, что был устроен «скальный стакан». Я в своей профессиональной деятельности очень часто сталкивался с этим – по документам все хорошо, но понятно, что опираться только на них и на 100 процентов быть уверенным, что все было в реальности сделано правильно и как надо, нельзя, полной гарантии нет никакой.

Существует и недостаток законодательного регулирования. В настоящее время в отчетах о промбезопасноти нет требований к оценке состояния именно свайных фундаментов в условиях многолетнемерзлых грунтов. И методики таких оценок не предлагаются. Если действовать по классике, то рекомендация одна – нужно бурить шурфы до опорного слоя. Вы представляете, что такое под каждой сваей пробурить скважины по 16 метров глубиной? Ну, в процессе обследования вы просто разрушите здание или объект, и все. Очевидно, что для проведения подобных обследований нужно использовать неразрушающие технологии. Они есть, мы много лет над ними работаем и результаты получаем хорошие. И можем оценить уровень залегания скалы, фактическую длину сваи, ее целостность в грунте, есть ли там скрытые и невидимые глазу дефекты и повреждения. Но такие методики пока не узаконены, и не обязательны к применению, особенно если нет иных косвенных признаков, что с объектом что-то не так. И ими не пользуются – требований же нет. И при оценке промышленной безопасности максимум, что могут указать в отчете, это что данный объект был построен по такому-то проекту, что у него в основании такие-то типы грунтов, и что тип фундамента такой-то. Перепроверить это все – это уже совершенно другая техническая задача.

Сейчас в «Норникеле» прорабатывают новые методики геотехнического мониторинга. Зная характерные проблемы на тех или иных объектах, можно уже сейчас разделить их по группам риска, и с наиболее опасными более тщательно поработать. 

- Наивный вопрос: а другие топливные резервуары, в том числе в том же топливном хозяйстве ТЭЦ-3, – они не в группе риска?

- Если вы про фактор близости, то он не играет никакой роли. Мы же говорим про «недобур», про строительный брак – и в этом плане рядом стоящий резервуар могли, в отличие от разрушившегося, устроить идеально. Просто не повезло, что на этом конкретном фундаменте стоял именно резервуар с дизельным топливом. Если бы на нем стояло что-то другое – например, кирпичное здание – то есть такая конструкция, возникновение трещин в которой не привело бы к таким вот печальным последствиям, тем более одномоментно, - ничего бы и не произошло. Ну, появились бы трещины, их бы заметили, начали разбор полетов и все равно докопались бы до истинных причин. А в случае с резервуаром №5 этого времени не было. Но на цистерне не было и преддеформационных трещин силового характера, которые бы косвенно указывали на эту проблему, да и не могло их быть...

Вообще, все как и везде упирается в человеческий фактор. Знаете, приходится обращать внимание даже на такие детали, как, например, дата устройства скважины. Если ее пробурили в середине месяца, то с ней зачастую все нормально, а если в конце, то ее уже под подозрение можно ставить – ведь для выполнения плана бригада строителей могла, так сказать, ускориться, премию то всем хотелось получить. И это не лирическое отступление, такие случаи реально имели на практике.

Другой косвенный признак – год строительства объекта. Есть хорошая аналитика по этой теме: все увязывалось с периодами соцсоревнований. Очень многое зависело и от опыта строителей. В 1970-х годах к каждой свае относились очень тщательно, а потом научились, освоились, и на некоторые вещи стали вообще не обращать внимание. Глаз, как говорится, «замылился». Появлялись даже строители, которые по 20 лет возводили фундаменты и стали верить в то, что чуть ли не на глаз могут определить состояние грунтов. Это прозвучит как шутка, но надо иногда боятся тех строителей на Севере, у кого 25 лет стажа – такая вот особенность. Скорее это исключение, чем правило. В основной массе, конечно, опыт норильских строителей уникальный. Тем не менее, пришло время для пересмотра некоторых подходов фундаментостроения в экстремальных климатических условиях. 

Директор НПО «Фундамент» Али Керимов: «Только благодаря наличию там вечной мерзлоты эти сваи-стойки столько лет и простояли».
Александр Попов Учредитель и шеф-редактор «Кислород.ЛАЙФ»
Если вам понравилась статья, поддержите проект