Технологии РУП «Институт БелНИИС» в основе подземной инфраструктуры
Результаты работы строительной науки крайне редко попадают на первые полосы газет. Когда в Минске открывались станции третьей линии метрополитена, горожане обсуждали дизайн и новые поезда. Однако подлинная инженерия надежности осталась скрытой от глаз: это железобетонные виброизолирующие блоки, разработанные РУП «Институт БелНИИС». Именно они гасят низкочастотные колебания, не давая вибрации от тоннельной обделки уйти в грунты и разрушить покой жилой застройки.
Этот принцип — «незаметно, но критически важно» — заложен в основу работы научно-исследовательской лаборатории конструкций инженерных коммуникаций РУП «Институт БелНИИС». В 2027 году Институт отметит 70-летие. Сегодня мы поговорили с Николаем ШЕПЕЛЕВИЧЕМ, одним из старейших сотрудников, который более трех десятилетий руководил лабораторией. Тема разговора — эволюция строительной науки: от теории железобетона до рекордов микротоннелирования на стратегических магистралях.
Курс на прикладную науку
Фундамент белорусской строительной науки закладывался в советское время, а главную проверку на прочность она прошла на стыке эпох. Николай Шепелевич принял руководство лабораторией в феврале 1989 года — буквально накануне системного кризиса, когда рушились привычные производственные связи, а наука оказалась предоставлена сама себе.
Тем не менее, вопреки экономической турбулентности начала 1990-х годов, подразделению удалось не только сохранить кадровый костяк, но и заложить базу для будущих технологических прорывов. Николай Иосифович вспоминает этот период без излишнего драматизма, констатируя факт смены экономических реалий:
— Государственная поддержка науки оформилась с 1994 года — сначала через фонд развития строительной науки, затем через инновационный фонд. Это позволило выстоять. Но даже в самые тяжелые времена мы не простаивали: задачи были, и их требовалось решать.
Именно в тот сложный период 1994–2000 годов лаборатория провела масштабные исследования долговечности железобетонных канализационных коллекторов в условиях биологически активной среды. Результатом стали научно обоснованные
методы первичной и вторичной защиты бетона, которые легли в основу требований нормативных документов (изменений). Документ впервые строго регламентировал степень агрессивности среды и методику ее определения.
Технология микротоннелирования: от импортозамещения к собственным стандартам
Ключевой точкой технологического роста для института и всей строительной отрасли Беларуси стало освоение метода микротоннелирования. До 2005 года прокладка коллекторов велась традиционным методом — щитовой проходкой со скоростью до 3 метров в сутки и последующей заливкой монолитной железобетонной «рубашки». Это означало долгие месяцы подземных работ с колоссальной долей тяжелого ручного труда.
Первый опыт применения современной бестраншейной технологии состоялся на участке коллектора на улице Железнодорожной в Минске. Однако тогда в землю укладывали трубы немецкого производства.
— Когда в 2007 году мы приступали к разработке отечественных конструкций, соответствующей нормативной базы не существовало. Только рекламные проспекты зарубежных компаний — и более ничего, — подчеркивает Николай Иосифович.
Перед лабораторией стояла задача создать с нуля семейство труб для дождевого коллектора «Центр» с внутренним диаметром 2 400 мм и глубиной заложения до 25 метров. Инженерам потребовалось спроектировать комплекс изделий: защитовые, рядовые и станционные трубы для промежуточных домкратных станций. Каждый элемент представлял собой сложнейшую задачу по расчету геометрии стыков и восприятию колоссальных нагрузок продавливания.
Для реализации масштабного проекта Институт участвовал в выстраивании четкой производственной кооперации:
∙ ОАО «Спецжелезобетон» (г. Микашевичи) оперативно освоило выпуск мощных труб диаметром 2 400 мм;
∙ УПТК ОАО «Трест № 15 «Спецстрой» (г. Минск) наладило производство труб диаметрами от 1 000 до 2 000 мм, выдавая до восьми штук в сутки;
∙ ОАО «Кузнечный завод тяжелых штамповок» (г. Жодино) взяло на себя изготовление закладных анкеров;
∙ ОАО «Резинотехника» (г. Борисов) запустило выпуск уплотнительных манжет, которые сегодня успешно экспортируются в Российскую Федерацию.
Инженеры Института предусмотрели и сугубо технологические моменты. Чтобы снизить трение при проходке, в затрубное пространство подается бентонитовый раствор. Специально под эту задачу прямо в стенки труб внедрили разборную форсуночную систему — изящное конструктивное решение, которое позже вошло в типовые рабочие чертежи.
К 2012 году накопленный практический опыт систематизирован в СТБ 2260-2012 «Трубы железобетонные для строительства подземных тоннелей и каналов методом микротоннелирования. Технические условия».
Международное признание и «Сила Сибири»
Разработанная нормативная база и выверенные конструктивные решения Института быстро стали востребованным экспортным продуктом. За экспертизой в РУП «Институт БелНИИС» начали обращаться заказчики из крупнейших промышленных центров России: Рязани, Ростова-на-Дону, Барнаула, Нижнего Новгорода. В тандеме с московским головным институтом «ВНИИЖелезобетон» специалисты Института разработали ГОСТ Р 58323-2018 и уникальное методическое пособие по расчету трубопроводов.
— Когда с нами на равных работает главная организация России по стандартизации в этой сфере, это и есть объективное признание компетентности в конкретном деле, — отмечает ученый.
Главным экзаменом на прочность для белорусских инженеров стало участие в стратегическом проекте «Сила Сибири». По заказу компании ООО «Агат-Трейд» минские специалисты спроектировали высокопрочные железобетонные трубы диаметром 2 000 мм для сложнейшего участка магистрального газопровода — подводного перехода под рекой Леной.
Это не стандартный трубный переход, а уникальное инженерное сооружение в условиях вечной мерзлоты. Объект включает две нитки (основную и резервную) общей протяженностью 3,3 километра с рекордным перепадом высот около 185 метров. Чтобы пройти под руслом Лены, строителям пришлось зарыться вглубь более чем на 22 метра. И все это — в зоне сплошного распространения многолетнемерзлых грунтов, где температура падает до −62 °C.
В таких экстремальных условиях малейшая погрешность в геометрии стыков или прочностных характеристиках бетона грозила катастро-фой — мгновенной разгерметизацией и разрушением трубной цепи под колоссальным горным давлением. Конструкции, рожденные в стенах РУП «Институт БелНИИС», выдержали все проектные нагрузки. В итоге этот уникальный переход был внесен в книгу «Рекорды России».
— Когда трубы твоей конструкции работают в крупнейшей газотранспортной системе, обеспечивающей поставки газа на внутренний рынок России и на экспорт в страны Азиатско-Тихоокеанского региона — это не просто коммерческий заказ. Это маркер доверия к технологическому суверенитету научной школы Института, — резюмирует Николай Шепелевич.
Научная школа РУП «Институт БелНИИС»
Сегодня портфель лаборатории уже заполнен задачами завтрашнего дня. В числе перспективных разработок — железобетонные и бетонные трубы овалоидального (рационального) сечения для коллекторов глубокого заложения, уходящих под землю до 15 метров. Совместно с полиэтиленовой футеровкой такие конструкции не только лучше выдерживают нагрузку свода, но и кратно увеличивают пропускную способность самотечных сетей. Пока эти проекты реализуются под запросы российских предприятий, но специалисты Института убеждены: белорусский стройкомплекс также придет к необходимости внедрения этих технологий.
— Государственная поддержка остается необходимым условием существования науки. Вместе с тем ее эффективность в полной мере раскрывается тогда, когда финансирование направляется на исследования, результаты которых объективно востребованы строительной отраслью и обладают практической ценностью, — резюмирует Николай Шепелевич.
В этой логике и состоит феномен РУП «Институт БелНИИС». Наука здесь не архив пыльных отчетов, а живой инструмент для решения стратегических государственных задач. Генеральный директор РУП «Институт БелНИИС» Олег ЛЕШКЕВИЧ очень точно формулирует этот подход:
— Подлинная сложность нашей работы заключается в том, что ее итоги не всегда очевидны и заметны. Они скрыты под землей, растворены в нормах и расчетах, воплощены в конструкциях, которыми десятилетиями пользуются люди, не всегда осознавая объем выполненных работ. И это — высшая оценка. Когда инженерное решение работает настолько тихо и надежно, что о нем просто не вспоминают. Достижение такого результата требует времени, терпения и особой культуры: умения соединить фундаментальную науку с практическими потребностями строительной отрасли.
Под улицами Минска невидимо работают их стандарты виброзащиты метро. Под ледяным руслом Лены несут колоссальную нагрузку их трубы. И пока все это остается прочным и бесшумным основанием повседневной жизни, научный коллектив Института продолжает следовать своим принципам — не останавливаться на достигнутом и заполнять очередной белый лист.
Когда номер газеты готовился к печати, в редакцию поступило официальное письмо от поставщика труб для проекта «Сила Сибири». Генеральный директор ООО «АГАТ-Трейд» М. Н. Красиков выразил благодарность коллективу Института, особо отметив Николая Шепелевича:
«Благодарим за многолетнее сотрудничество! Ваши разработки доходят до строительства реальных проектов. Ряд из них уникальны, масштабны и крайне сложны: это футляры 2000/2500 и 1500/1780 газопроводов под Невой в Санкт-Петербурге и Финским заливом, футляры 2000/2500 теплосетей в центре Москвы, футляры под рекой Леной для «Силы Сибири» и для Восточного газового коридора в районе Биробиджана, глубоководные выпуски (в т. ч. на фланцах) и десятки километров канализации по России».
Николай Иосифович Шепелевич — ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории конструкций инженерных коммуникаций РУП «Институт БелНИИС» (руководитель лаборатории с февраля 1989 года по май 2023-го). В Институте работает с 1980 года. Кандидат технических наук, доцент. Подготовил одного кандидата технических наук. Награжден Почетной грамотой Совета Министров Республики Беларусь. Автор более 120 печатных научных работ, 17 изобретений и патентов.
Анна ЖИЛКА, фото предоставлено РУП «Институт БелНИИС»