Российские железнодорожники осваивают вечную мерзлоту
В 2021 году председательство в Арктическом совете переходит от Исландии к России. Логично, что площадкой для проведения 5-го Международного арктического саммита в Москве был выбран Российский университет транспорта (РУТ (МИИТ)). Его ученые годами проектируют в Заполярье железные дороги, удовлетворяя одновременно и стратегические интересы страны, и запросы бизнеса. В последний день саммита об участии университета в арктических проектах мы побеседовали с директором Института пути, строительства и сооружений РУТа Таисией Шепитько.
— Чем сегодня занимаются исследователи в Арктической зоне?
— Научным сопровождением проектов, на всех этапах — проектирования, строительства, эксплуатации и реконструкции транспортных объектов. Мы плотно работаем с Ямало-Ненецким автономным округом с 1986 года, когда там началось строительство линии «Обская — Бованенково — Карская». С тех пор почти каждый год мы выезжаем в экспедиции, студенты проходят практику в студенческих стройотрядах.
— А что из себя представляет эта линия?
— Это железная дорога, которая была заказана «Газпромом» для вывоза полезных ископаемых с Бованенковского месторождения. Ее длина 572 км, по классификации РЖД она проходит как подъездной путь. И это единственная в мире линия, построенная за Полярным кругом, то есть полностью на многолетних мерзлых грунтах. Помимо ископаемых по ней перевозят вахтующихся, а другие пассажиры вряд ли есть, ведь Бованенково — это закрытый для посторонних объект. Линия заработала в 2010 году, и с тех пор наша задача — находить решения для того, чтобы поддерживать ее в работоспособном состоянии.
— Часто ли приходится пересматривать эти решения в силу разных причин?
— Иногда прямо в ходе строительства. Способов строительства железной дороги на Севере всего два — с сохранением вечной мерзлоты и с допущением ее деградации, то есть оттаивания. Вначале считалось, что будет правильно сооружать насыпь из полностью оттаявших грунтов, но после сотого километра стало ясно, что это не лучшая идея.
И тогда наши ученые предложили новаторскую конструкцию земляного полотна по типу «слоеного пирога». Это обоймы из геотекстиля, высотой не более 60 см. Расстилают геотекстиль на месте будущей отсыпки земляного полотна, прямо на тундру и на него отсыпают грунт, например твердомерзлый песок. У него влажность до 25%, это и без того очень много, а если его просто отсыпать на мерзлое основание и подождать весны, то он просто растечется по тундре, как пульпа. Поэтому отсыпанный грунт уплотняют и заворачивают в обоймы из геотекстиля, прослаивают их теплоизолятором, а затем сверху отсыпают скальный грунт и им же или торфом укрепляют откосы. Это позволяет сохранять основание насыпи в замороженном состоянии и обеспечить устойчивость железнодорожного пути.
— А что касается водного транспорта, Северного морского пути?
— Северный морской путь — транспортная артерия Арктики, но у него один недостаток: замерзающие зимой порты. Российский ледокольный флот, конечно, самый большой в мире, но ученые по его поводу высказывают подчас неожиданные идеи. Например, заменить его в Арктике придонными тоннелями. До практического применения таких новаций еще далеко.
Чтобы транспортное обеспечение было круглогодичным, надо строить новые железные дороги, в первую очередь Северный широтный ход, который идет почти параллельно Северному морскому пути. Одновременно — прокладывать меридиональные автодороги и речные маршруты, в Арктической зоне много рек. Тогда получится создать высокоширотную национальную транспортную инфраструктуру, подкрепляя ее авиаперевозками. Мы занимаемся и проблемой взлетно-посадочных полос, в том числе грунтовых, без которых самолет рискует приземлиться в оттаявшее болото. Но всесезонным видом транспорта там в любом случае остается только железнодорожный.
— Северный широтный ход — еще один крупный проект с участием РУТа?
— Да, с 2019 года наши ученые вместе с Русским географическим обществом принимают участие в трансполярных экспедициях. Они исследуют возможность прокладки новых транспортных коммуникаций. А Северный широтный ход — это бывшая сталинская дорога, которую строили заключенные и строительство которой было прекращено в 1953 году по известной причине. Она по плану должна была иметь протяженность 1500 км и продолжаться до станции Игарка, что на востоке Арктической зоны. Сейчас она запроектирована по тому же маршруту, но длиной 707 км: Салехард — Надым — Пангоды — Коротчаево.
Цель экспедиций — найти оптимальное направление развития Северного широтного хода. Есть вариант прохождения дороги вдоль месторождений — а их там много, Русское, Узунское, Ванкорское и т. д. Второй вариант — все же по сталинскому плану, на восток, до Игарки, и потом резко на север, до Норильска и Дудинки. Ну и третий — нечто среднее. Ямальская железнодорожная компания уже имеет там действующую линию, поэтому надо найти наиболее рентабельное решение. Первостепенная задача — соединить две железные дороги Северного широтного хода, Северную и Свердловскую, а дальше развивать его, на север и на восток. Это вполне коммерческая история: строительство позволит осуществлять перевозки грузов с востока на запад и обратно транзитом.
— В освоении Арктики заинтересованы многие страны. Кто использует наиболее передовые методы?
— Циркумполярные страны активно осваивают Арктику. Например, в Норвегии сооружаются сврхлегкие насыпи на слабых основаниях полностью из пенополистирола. Это интересный опыт. В России Росавтодором разработаны рекомендации по проектированию легких насыпей на слабых основаниях с применением легких геокомпозиционных материалов. В ряде стран используются возобновляемые источники энергии, например солнечной, для обеспечения железных дорог энергией, особенно неэлектрифицированных в удаленных районах. Мы с коллегами из МГТУ им. Баумана в рамках гранта РФФИ тоже работаем над этой интересной проблемой, получили патент. Испытать «солнечную дорогу» пока не удалось. Китай тоже строит дороги в районах вечной мерзлоты. Например, железнодорожная линия «Цинхай — Тибет», самая ее высокая точка — 5700 м, к Лхасе она постепенно снижается до 2400 м. Понятно, что там тоже есть проблемы. Но китайская дорога проходит на скальных грунтах, наша же «Обская — Бованенково — Карская» построена на замерзшем болоте. Поэтому — разные условия, разные инновации, но во многих проектах наши решения являются пионерными, начиная, вообще-то, еще от Транссиба и БАМа.
— Какой вклад в модернизацию арктической инфраструктуры вносит федеральный бюджет, какой — регионы, какой — бизнес?
— Здесь реализуется государственно-частное партнерство. К примеру, мост через реку Обь, который является камнем преткновения при соединении Северной и Свердловской железных дорог, — там большая доля государственного участия, но вкладываются и региональное правительство (ЯНАО), и бизнес, потому что для вывоза полезных ископаемых этот мост необходим.
— Арктическая политика тем или иным образом увязывается с национальной безопасностью?
— Безусловно. Там активно работает Русское географическое общество и привлекает РУТ (МИИТ) для решения задач обеспечения национальной безопасности.
— Освоение Арктики необходимо, скорее, для укрепления геополитического статуса России или для развития ее экономики?
— Пятьдесят на пятьдесят. Как только появляется надежное транспортное сообщение, получает импульс для развития рынок труда.
— В мае ЮНЕСКО приняла Берлинскую декларацию об образовании в интересах устойчивого развития. Велика ли сегодня в образовательном процессе экологическая составляющая?
— На устойчивое развитие РУТ ориентирован больше века. С 1896 года РУТ, а тогда — Московское инженерное училище путей сообщения, утвержденное Николаем Вторым, — готовило мостовиков и строителей железных дорог для Транссиба. Эта подготовка не потеряла актуальности и сейчас. В зарубежных вузах вообще нет такой узкоспециализированной подготовки, как мостовики, локомотивщики, вагонники и т. д. Правда, нужно признать, что в Китае есть не менее уникальные мосты, чем наши, и эстакады, на которых сооружается большая часть высокоскоростных железных дорог.
Техногенное воздействие на природу при строительстве транспортных коммуникаций неизбежно, недаром моряки говорят, что самый экологичный вид транспорта — водный. Мы же считаем, что железная дорога тоже достаточно экологична. С глобальным потеплением бороться сложно, но нужно успевать за природой. Если мы вмешиваемся в естественное развитие природных систем, надо уметь планировать и грамотно применять превентивные действия, с тем чтобы не допускать таких катастроф, как с утечкой топлива в Норильске. Поэтому со следующего года мы планируем открыть набор на дополнительную специализацию — «Проектирование, строительство и эксплуатация транспортных коммуникаций в Арктической зоне», где будет сделан акцент на экологию. Наши выпускники должны уметь проектировать, строить, эксплуатировать, выполнять геотехнический мониторинг и прогнозировать состояние природных, а не только технических систем.