Изменения климатических условий в зоне вечной мерзлоты вносят коррективы в работу специалистов дорожного хозяйства.

Значительная доля дорог международного логистического коридора «Север — Юг» проходит через зоны вечной мерзлоты. И сейчас, когда наблюдается повышение среднегодовых температур, природный фактор начинает оказывать существенное влияние на транспортно-­эксплуатационные показатели. При оттаивании мерзлых грунтов все чаще встречаются просадки как дорожного полотна вместе с основанием, так и опор искусственных сооружений. В некоторых местах фиксируется сползание откосов, из-за чего на проезжей части появляются трещины шириной до 15 сантиметров и глубиной порядка трех метров.

Работа на опережение

По большей части явлениям подвержены федеральные автомобильные трассы Р‑297 «Амур», Р‑258 «Байкал», А‑360 «Лена», А‑331 «Вилюй» и Р‑504 «Колыма». Чтобы адаптировать дорожный каркас под изменения, происходящие в криолитозоне, вместе с научным сообществом дорожники работают на опережение: отслеживают процессы, которые могут повлиять на целостность федеральных, региональных и местных трасс. Так, четыре года назад по заданию Федерального дорожного агентства были организованы посты наблюдения с датчиками влажности и теплового потока в знаковых точках первой дорожно-­климатической зоны, и сегодня ученые продолжают собирать данные (в 2024 году количество точек мониторинга расширилось — новые появились на трассе «Амур»).

«Ни в советское, ни в постсоветское время исследования такого рода никем не проводились», — подчеркивает научный сотрудник Института мерзлотоведения им. Мельникова Андрей Литовко, добавляя, что с 1980-х годов температура изменилась примерно на 2,7 градуса по Цельсию.

Параллельно с этим идет работа над развитием нормативной базы для дорог в криолитозоне. Накопленные с помощью мониторинга данные должны лечь в основу новых документов в части проектирования, строительства и содержания магистралей в условиях вечной мерзлоты. Ожидается, что в будущем их можно будет применять и для работ в Арктической зоне.

Напомним, что в марте 2022 года утвердили дорожную карту «мерзлых» федеральных трасс, которая вошла в отраслевой план адаптации к изменениям климата в области транспорта. Тогда руководитель Росавтодора Роман Новиков указывал на необходимость актуализации технических решений и поиска новых подходов в зависимости от меняющихся природно-­климатических условий. В качестве первостепенной задачи были обозначены мероприятия, направленные на обеспечение надежности сооружений, их долговечности уже с момента проектирования.

С подобным подходом соглашаются и представители строительной отрасли, которые также говорят о необходимости корректировки нормативной базы и выработке рекомендаций еще на стадии проектирования. В идеале, по мнению руководителя направления «Норникеля» Алихана Аварского, нужно стремиться к тому, чтобы при проектировании учитывались прогнозируемые будущие изменения. Например, уже в проекте можно учитывать оснащение объектов, строящихся на мерзлоте, системой мониторинга фундаментов.

Нестандартные решения в ремонте

В настоящее время видно, что изменение климата в Дальневосточном федеральном округе оказывает большое влияние на дорожную деятельность, так как увеличивается динамика пучения грунта и развиваются термокарстовые процессы. Как рассказывает начальник отдела ОКК АО «Труд» Николай Полонов, подрядным организациям, занимающимся эксплуатацией данных трасс, приходится не только устранять повреждения в рамках гарантийных обязательств, но и за свой счет проводить мероприятия по замедлению процессов таяния грунтов. В общей сложности с 2018 года компания потратила на ремонт подобных участков 133 млн руб­лей на трассе «Амур» и 69 млн руб­лей на автодороге «Лена». «Надо искать пути решения. Мы всегда выступаем за диалог, привлечение научно-­исследовательского сообщества, и я уверен, что при консолидации сил заказчиков, подрядчиков и науки найдем решение данной проблемы», — говорит Николай Полонов.

Тем не менее специалисты работают на опережение. В качестве предупреждающих и защитных мероприятий дорожники используют два метода: устройство охлаждающих берм или солнцезащитных экранов. Вот только эффективность данных подходов составляет всего 60–70%.

Появление дефектов на фоне изменения климатической обстановки отмечают и в ФКУ ДСД «Дальний Восток». На одном из последних мероприятий дорожной отрасли заместитель главного инженера ФКУ ДСД «Дальний Восток» Виктор Банин отметил, что особого подхода требует участок автомобильной дороги Р‑504 «Колыма» между Якутском и Магаданом, где в рамках мероприятий, направленных на увеличение к 2030 году доли автомобильных дорог федерального значения, соответствующих нормативным требованиям на уровне не менее 85 процентов, будет выполнено устройство теплоизоляционных слоев из плит «Пеноплэкс» для сохранения многолетнемерзлых грунтов в основании насыпи земляного полотна.

А вот на отрезке автомобильной дороги Р‑297 «Амур» км 937+692 — км 938+492 будет применен другой подход. Здесь запланированы мероприятия по стабилизации высокотемпературных многолетнемерзлых грунтов основания насыпи земляного полотна по технологии струйной цементации (инъектирования). Данный участок трассы Чита — Невер — Свободный — Архара — Биробиджан — Хабаровск уже приводили к нормативу в 2020 году путем устройства асфальтобетонного покрытия, однако дефекты появились вновь. Для наглядности аудитории представили фотографии объекта до проведения ремонтных работ и после.

Отметим, что на участках «Амура» дорожники также устраивают охлаждающие и водоотжимные бермы, чтобы защитить грунт от таяния вечной мерзлоты и продлить срок службы дорожной одежды.

Проблемы наледей

На федеральной трассе «Лена» проблемы создают наледи. Активное освоение Якутии началось около века назад, и уже тогда — в 1920-х годах — при строительстве дороги стало известно о появлении наледеобразования вдоль проезжей части «Лены», когда подземные воды в результате разгрузки и выхода на поверхность начинают намерзать и послойно образуют огромные массивы льда.

Заведующий лабораторией подземных вод и геохимии криолитозоны Института им. Мельникова Леонид Гагарин обращает внимание, что в 1927–1928 годах было зафиксировано наличие 117 единиц наледей, из которых больше половины находились в долинах рек, а остальные развивались на склонах. В качестве методов борьбы тогда были созданы мерзлотные пояса в виде валов или траншей. Они собирали грунтовые воды в нужных местах — подальше от проезжей части. Однако сегодня метод не работает и, как следствие, возникают проблемы с состоянием трассы. В результате дорожникам приходится проводить большое количество ямочных ремонтов, скалывать наледи и устанавливать противоналедные заборы. Однако это работа лишь со следствием, а не с причиной. Тем более что за сто лет количество наледей так и осталось на прежнем уровне. «Как было 117 наледей на этой дороге, так они и остаются. Каждый год мы выезжаем, проводим измерения, смотрим, как они взаимодействуют с дорогой. Среди типичных проблем: выпучивание опор мостов, просадки, забивание водопропускных сооружений и выход наледей на проезжую часть», — говорит ученый.

Чтобы добраться до данных о причинах образования наледей, специалисты Института им. Мельникова определили 16 ключевых точек и пробурили скважины для наблюдений за поведением мерзлых грунтов и вод под основанием дороги. Как поясняет Леонид Гагарин, уже определено, что не везде причины явления идентичны. Так, в одном случае наледь образуют грунтовые воды, а в другом — глубинные, поэтому требуются различные подходы и инженерно-­технические решения для устранения последствий. В идеале ученые хотят добиться успехов в прогнозировании, чтобы сразу знать, где могут начаться процессы наледеобразования, если трассировать дорогу по указанной траектории.

Также изучаются грунты под трассами «Амур», «Колыма» и «Вилюй».

Рекомендации по инженерно-­геокриологическому мониторингу

В конце марта 2025 года рекомендации по инженерно-­геокриологическому мониторингу дал начальник управления методов проектирования автомобильных дорог ФАУ «РОСДОРНИИ» Александр Кулижников. Отметим, что специалисты ФАУ «РОСДОРНИИ» имеют многолетний опыт выполнения подобных работ в Арктическом регионе (Архангельская, Мурманская и Магаданская области, Ямало-­Ненецкий автономный округ, республики Коми и Бурятия). Речь идет об инженерно-­геологических изысканиях при строительстве новых автомобильных дорог, разведке запасов дорожно-­строительных материалов в притрассовых карьерах, обследовании дорожных конструкций, а также изысканиях, строительстве и эксплуатации ледовых переправ и ледовых дорог.

Эксперт отметил, что при выполнении инженерных изысканий на многолетнемерзлых грунтах необходимо соблюдать СП 493.1325800.2020 «Инженерные изыскания для строительства в районах распространения многолетнемерзлых грунтов. Общие требования», чтобы не допустить нарушения сложившихся инженерно-­геокриологических условий и сохранить экологическое равновесие. Так, количество инженерно-­геологических выработок зависит от инженерно-­геокриологических условий и составляет до 1600 штук на 1 кв. км на площадных объектах и до 100 штук на 1 пог. км — на линейных. При этом при выполнении буровых работ в Арктическом регионе следует опасаться образования вертикальных протаивающих поверхностей в верхней части выработок, которые способствуют разрушению крупных массивов протаивающих грунтов.

Таким образом, при проведении инженерных изысканий предпочтение стоит отдавать неразрушающим и бесконтактным технологиям, заменяя ими традиционные подходы. В их числе — лазерное сканирование и георадиолокационные исследования, которые можно проводить как стационарно с земли, так и бесконтактно с применением квадрокоптеров. Кроме того, георадары позволяют проводить изучение грунтов на большой глубине, а также дают возможность выполнять работы в темное время суток и при отрицательных температурах. «Георадарные работы являются неразрушающими и высокопроизводительными. За сутки можно записать более 500 км георадиолокационного профиля автомобильных дорог при помощи передвижных лабораторий, оснащенных необходимым оборудованием. Они позволяют значительно снизить количество инженерно-­геологических выработок на однотипной местности, тем самым сохраняя уникальную экологическую систему Арктической зоны», — отмечает Александр Кулижников.

Кроме того, начальник управления методов проектирования автомобильных дорог ФАУ «РОСДОРНИИ» указал, что недопустимое транспортно-­эксплуатационное состояние отдельных участков дорог чаще всего является результатом инженерно-­геокриологических процессов.

Светлана Лянгасова