28 июня 1954 г. в печати появилось сообщение о пуске в СССР первой атомной электростанции.

«В настоящее время, — говорилось в сообщении, — в Советском Союзе усилиями советских ученых и инженеров успешно завершена работа по проектированию и строительству первой промышленной электростанции на атомной энергии полезной мощностью 5000 киловатт.

27 июня 1954 года атомная электростанция была пущена в эксплуатацию и дала электрический ток для промышленности и сельского хозяйства прилежащих районов.

Впервые промышленная турбина работает не за счет сжигания угля или других видов топлива, а за счет атомной энергии — расщепления ядра атома урана.

Вводом в действие атомной электростанции сделан реальный шаг в деле мирного использования атомной энергии.

Советскими учеными и инженерами ведутся работы по созданию промышленных электростанций на атомной энергии мощностью 50—100 тыс. киловатт».

Конечно, сейчас, спустя 17 лет, это сообщение о первой АЭС выглядит заурядным. Ведь наша атомная энергетика далеко продвинулась вперед, давно уже функционируют атомные станции мощностью в несколько сот тысяч киловатт. В девятой пятилетке согласно Директивам XXIV съезда КПСС атомные электростанции дадут 12% всего прироста мощностей электростанций СССР. Всего же за 10—12 лет будут введены в действие атомные электростанции мощностью 30 миллионов киловатт!..

Но ведь вся эта грандиозная программа начинается с той, нашей первой АЭС. И я вспоминаю о ней потому, что ее строительство в какой-то мере характеризует новые задачи, поставленные сразу же после войны перед советскими учеными, инженерами и строителями, в частности перед коллективом нашего министерства.

Атомная электростанция, ускоритель элементарных частиц (синхроциклотрон) в Дубне, синхрофазотрон в районе Серпухова и многие другие комплексы научно-исследовательских установок, о которых пойдет речь ниже, были чрезвычайно ответственными, срочными и уникальными сооружениями.

Рассказ об этом строительстве мне хотелось бы предварить некоторыми общими замечаниями и выводами.

1. Строительства, как правило, располагались весьма далеко от автомобильных, а тем более железных дорог. Практика давно уже показала, что всякая попытка начинать на площадках даже подготовительные работы, не построив предварительно капитальных подъездных путей, не ускоряла, а только задерживала и дезорганизовывала строительство. Поэтому на всех этих стройках независимо от заданных сроков был установлен железный порядок — сначала дороги, а затем уже освоение площадки.

Дороги строились в основном из завозимых с существующих заводов нашей системы железобетонных дорожных плит, которые на конечной стадии строительства использовались как основания под постоянную эксплуатационную автодорогу с асфальтовым или бетонным покрытием. После сравнения ряда вариантов мы убедились в наибольшей целесообразности, простоте изготовления и устойчивости сборных железобетонных дорог по представленной на рисунке схеме. Всякие тонкие железобетонные плиты, в том числе ребристые, многодырчатые, оказывались хрупкими и нестойкими. Для отдельных малонапряженных и временных дорог нередко практиковалась так называемая колейная прокладка железобетонных плит того же типа с обязательной связью арматурными стержнями плит одной колеи с другой и заполнением пространства между колеями щебенкой с соответствующим уплотнением.

Опыт подсказал также, что применять на строительствах для верхнего покрытия дорог асфальт нецелесообразно. При интенсивном движении грузовых машин он быстро разрушается, его трудно укладывать во время неизбежных летних дождей и практически невозможно в зимнее время.

Сборные железобетонные плиты для покрытия автодорог

2. Основания многих крупных промышленных объектов опускались в землю на десятки метров. Приходилось выбирать громадный объем грунта, заботиться о создании устойчивых откосов и транспортных берм для большегрузных автомобилей и экскаваторов. Вынутый грунт отвозился на значительные расстояния, а затем — после окончания строительных работ — приходилось везти значительную часть этого грунта обратно для засыпки пазух и уплотнять его тракторами, катками и т. д.

Следует иметь в виду, что самое тщательное уплотнение практически не исключает последующей осадки грунта. А это влечет за собой повреждение бетонных площадок, дорог и, что самое страшное, нарушение ответственных коммуникаций, пересекающих засыпанные пазухи. В конечном счете пришлось коммуникации пропускать по сборным железобетонным эстакадам (см. рисунок), опирающимся на основной грунт, и оставлять эти эстакады внутри засыпки.

Такого же типа эстакады строились и для доставки к месту монтажа сблокированных элементов оборудования большой тяжести. Без эстакад портальные краны, которые не только поднимали, но и везли эти монтажные блоки, вызывали катастрофические просадки путей и сходили с рельсов.

Опорные железобетонные конструкции для прокладки коммуникаций через пазуху котлована здания реактора

Добавьте к этому необходимость устройства мощной и надежной гидроизоляции. Абсолютно водонепроницаемых бетонов нет, равно как и нет сухих котлованов. При весеннем таянии или при ливневом стоке в зоне примыкания засыпки пазухи к сооружению создается большое гидростатическое давление фильтрационных вод, и лишь самая герметическая изоляция способна выдержать этот напор. На ответственных сооружениях приходилось строить внутри помещений сварные металлические «корабли» с небольшим зазором от стен, потолков и пола и нагнетать в этот зазор жирный цементный раствор.

Опасность осадки грунта, кроме того, заставляет всякого рода подсобные и вспомогательные здания располагать вне пределов контура котлована, что существенно растягивает коммуникации, а в ряде случаев и усложняет эксплуатационные условия.

Все это приводит к выводу, что крайне нецелесообразно излишне заглублять сооружения без особых, непреложных технологических требований и оснований. Уверен, что очень часто можно найти решение с подъемом сооружения, в крайнем случае с его наземной обсыпкой.

3. Поскольку ряд ответственных и крайне срочных сооружений необходимо было все же строить с большим заглублением, вставал вопрос: как ускорить земляные работы и всемерно сократить объемы выемки котлованов?

В то время у нас еще были свежи в памяти саперные работы по строительству оборонительных рубежей, в частности взрывы «навымет» противотанковых рвов. Мы учитывали и то, что нередко грунт на строительной площадке был достаточно плотен и позволял создавать очень крутые откосы котлована даже при глубине его до 40—50 м. Были среди нас и опытные саперы-подрывники. Решили попробовать взорвать «навымет» сначала один, а затем и второй котлован сравнительно недалеко от действующего сооружения.

Составили проект такого взрыва со всеми надлежащими расчетами, по оси котлована пробили небольшую шахту с рассечками внизу, уложили нужное по расчету количество аммонала… Взрыв, грохот, тьма, гигантский столб земли и дыма… И — полный успех! Котлован как будто вырезан по проектному контуру. Требовались лишь небольшая доборка грунта по днищу, удаление отдельных разрыхленных комьев, упавших обратно в котлован. Правда, лес вокруг лег веером во все стороны (словно в зоне падения Тунгусского метеорита, в миниатюре разумеется). Но меньше чем через год и лес «оправился». По нашим расчетам, взрывы «навымет» сократили срок строительства месяцев на десять!

Этот и последующие опыты (земляные нефтехранилища в районе Уфы, котлован для проходного тоннеля к домнам Челябинского металлургического завода и другие) убедили меня в исключительной эффективности, целесообразности и экономичности такого метода работ. Без сомнения, выемка сколь-нибудь значительных котлованов и траншей как в скальных, так и в мягких породах путем взрыва «навымет», в том числе и направленного взрыва, окажется, как правило, экономичнее (не говоря уже о темпах работ), чем любые другие виды современной механизации. Во всяком случае, этот способ земляных работ при их организации должен быть рассмотрен и подвергнут объективному сравнению с другими возможными способами.

Кстати, наши подрывники отлично освоили совершенно новый характер подрывных работ: взрывы по строго очерченному контуру в толстых железобетонных стенах внутри уже построенных зданий. Дело в том, что строительство шло параллельно с проектированием технологического оборудования, которое зачастую менялось, заставляя изменять и некоторые габариты помещений, и проемы для пропуска коммуникаций. Саперы мелкошпуровыми взрывами точно выбивали нужные нам участки стен, и строителям оставалось только вырезать остатки арматуры бензорезами. Конечно, это не метод — строить без окончательного проекта. Но совершенно необычные сроки и условия заданных нам работ в то время в какой-то мере оправдывали эти своеобразные приемы.

4. Сооружая высокие стены из монолитного бетона, мы убедились, что деревянная опалубка даже в виде инвентарных переставных щитов вызывает немало трудностей. Дело в том, что при разборке опалубки часть щитов ломается и реальная оборачиваемость их невелика (особенно при строительстве неповторяющихся сооружений). Отходы, неизбежно возникающие при устройстве такой опалубки, засоряют пазухи котлованов, в которых строится это сооружение, и очистка этих пазух весьма трудоемка. Наконец, необходимо учитывать опасность пожаров — ведь одновременно идут и сварочные работы.

Вспоминаю, как однажды ночью раздался телефонный звонок: горит важнейшее сооружение, расположенное весьма далеко от Москвы. А оно должно сдаваться под монтаж в ближайший месяц!.. Через 3 часа я уже был в воздухе и в начале следующего дня — на месте. К тому времени пожар был ликвидирован. Точнее, сгорело все, что могло сгореть: опалубка бетонных стен и леса. Пришлось заниматься восстановлением — отбивать разрушенный при пожаре слой бетона, наносить новый и т. д. Эти работы велись в 3—4 смены почти 10 дней.

После этого инцидента мы старались вообще избегать деревянных опалубок, применяя железобетонные плиты, оболочки, входившие в состав основных бетонных сооружений и учитываемые в их статических расчетах. Этот метод, кстати, по инициативе бывшего главного инженера Волгостроя профессора В. Д. Журина еще в конце 30-х годов широко применялся при строительстве гидроузлов на Верхней Волге (Угличского и Рыбинского). Теперь он получал как бы второе рождение, повышая индустриализацию строительных работ.

5. К сожалению, совсем отказаться от деревянной опалубки пока еще нельзя. Без нее не обойтись, например, при бетонировании внутренних поверхностей стен, имеющих отверстия и проходки. В связи с этим следует подчеркнуть качество опалубки. Она должна быть достаточно жесткой и безупречно гладкой, чтобы не приходилось потом «деревянные» огрехи исправлять на бетоне.

Больше того, если как следует позаботиться о гладкой поверхности опалубки (набить на нее с внутренней стороны чистые фанерные листы и заделать швы между ними известковым тестом), то после распалубки не понадобится и штукатурка. Можно, если это требуется, прямо на бетон наносить шпаклевочный слой и делать покраску.

Во всяком случае, опалубка бетонных стен (и не только стен) требует инженерного проекта. Не стоит отдавать ее на откуп плотникам, не обладающим зачастую даже необходимым опытом, а тем более возможностью рассчитать опалубку на давление вибрируемого бетона.

Безусловно, во всех случаях, когда это можно, гораздо целесообразнее устраивать стены из крупных сборных бетонных блоков. Тогда не требуется ни опалубки, ни оболочки, и резко сокращаются все строительные процессы.

6. При строительстве крупных уникальных сооружений с необычным и зачастую крупногабаритным оборудованием мне, пришлось неоднократно сталкиваться с попытками проектировщиков отойти от стандартного шага колонн и соответственно от типовых стеновых панелей, балок и плит перекрытия. Тщательное изучение этого вопроса показало, что обычно отказ от стандартных и типовых решений вызывается только нежеланием внимательно рассмотреть компоновку оборудования, увязав ее с типовыми размерами строительных конструкций. Каждый раз удавалось найти вполне удовлетворительное решение с применением этих конструкций без нарушения интересов технологии. В конечном счете мы запретили принимать к рассмотрению какие-либо проекты, решенные в нетиповых и нестандартных строительных элементах.

И последнее общее замечание. В послевоенные годы широкое применение получило панельное и крупноблочное строительство. Это вполне понятно и объяснимо. Но не следует забывать и о кирпиче. Ведь здания с кирпичными стенами, во-первых, обычно дешевле панельных стен, требующих большего количества сравнительно дорогостоящего цемента и арматурного металла. А во-вторых, по своим технико-эксплуатационным показателям и долговечности кирпичная стена нередко превосходит панельную.

Широкое распространение панельных и блочных конструкций для гражданского строительства оправдывается прежде всего двумя обстоятельствами: более короткие сроки строительства, не зависящие от сезонных условий, и значительно меньшая потребность в рабочей силе (каменщики, штукатуры) на площадке строительства, перенесение всех основных процессов на завод.

Таким образом, при выборе строительного материала для того или иного объекта нужно серьезно взвесить все обстоятельства, провести сравнительный экономический анализ.

Разумеется, для скоростного строительства промышленных объектов с площадями, измеряемыми сотнями тысяч квадратных метров, стены из кирпича нецелесообразны. Здесь уместнее применить железобетонный каркас и типовые промышленные напели. А для сооружения жилых домов, административных и культурно-бытовых зданий во многих случаях выгоднее использовать кирпич. Кстати говоря, в зарубежной практике применение панелей или крупных блоков для стен гражданских зданий носит сравнительно ограниченный характер. Промышленные же и энергетические объекты строятся, как правило, из крупноразмерных панелей.

Таковы некоторые общие выводы и замечания из опыта проектирования и сооружения многообразных крупных и сложных предприятий, о которых пойдет рассказ ниже. Сразу же оговорюсь, что рассказ этот будет весьма кратким, лишь об основных, характерных особенностях того или иного объекта.

В 1946 г. состоялось решение о строительстве исследовательского комплекса для нужд атомной энергетики. Строить надо было недалеко от научно-исследовательских институтов столицы.

Выбор пал на район у села Петякино вблизи станции Обнинская Киевской ж. д. (примерно в 110 км по шоссе от Москвы). Здесь в сравнительно малонаселенном живописном районе между железной дорогой и р. Протва можно было хорошо разместить и научно-исследовательские сооружения, и жилой поселок.

На самой площадке находилось единственное полуразрушенное здание, в котором в октябре 1941 г. размещался штаб командующего Западным фронтом генерала армии Г. К. Жукова. Это здание мы восстановили и достроили как главный корпус Физико-энергетического института.

Одновременно с научно-исследовательскими объектами строился и город, который назвали Обнинском.

Постепенно профиль всего строительства определялся все четче. После ряда экспериментов к 1950 г. под непосредственным руководством академиков Игоря Васильевича Курчатова и Николая Антоновича Доллежаля был разработай проект первой в мире атомной электростанции с энергетической мощностью 5 тыс. квт. Надо ли говорить, с каким подъемом инженеры и строители претворяли этот проект в жизнь!

Не вдаваясь в подробности сооружения АЭС, отмечу лишь, что в качестве биологической защиты после ряда исследований был принят тяжелый бетон объемным весом 3,6 т/м3 с заполнителем из криворожской железной руды (гематита), дробленной до нужных размеров. Частично использовался также бетон на гематитовой руде с добавкой обычного минерального песка. Кроме бетонной защиты реактор имел противонейтронную внешнюю защиту в виде кольцевых баков толщиной 1 м, заполняемых обычной водой.

Здание первой атомной электростанции (г. Обнинск)

К сожалению, приходится сказать, что архитектура этой первой в мире атомной станции (см. фото) не очень удачна. Форма явно не соответствует содержанию. Здание скорее напоминает старомодный административный корпус, чем современный научно-энергетический объект.

В Обнинске строились все новые и новые исследовательские объекты, в частности весьма интересные реакторы на быстрых нейтронах (БР-1, БР-2 и БР-5). В настоящее время этот комплекс, носящий название Физико-энергетический институт, является одним из крупнейших в мире исследовательских учреждений в области ядерной энергетики. В 1958—1962 гг. там же начали функционировать филиал Физико-химического института им. Л. Я. Карпова (с исследовательским реактором), филиал Института прикладной геофизики и Институт медицинской радиологии АМН СССР. Красивым благоустроенным городом стал и Обнинск. К 1970 г. здесь проживало около семидесяти тысяч человек.

Главное здание Физико-энергетического института в Обнинске

Разнообразным специальным и гражданским строительством в Обнинске до 1954 г. руководил Василий Иванович Анисков, затем (до 1957 г.) Дмитрий Семенович Захаров, при котором была пущена первая атомная станция, позднее — Иван Семенович Любый.

Почти одновременно с Обнинском рос и другой город науки — Дубна. История его началась в 1947 г. в связи с решением о строительстве первого в Советском Союзе сколь-нибудь крупного ускорителя элементарных частиц — синхроциклотрона мощностью 600—700 Мэв.

Он опять-таки должен был быть недалеко от Москвы. Но ученые поставили еще одно условие: безукоризненная стабильность параметров электроэнергии. Московское энергокольцо не обеспечивало этого. Надо было искать другой источник тока, причем длина линии электропередачи должна быть минимальной.

У меня, бывшего строителя канала Москва — Волга, сразу возникла мысль о возможности расположения этого ускорителя в непосредственной близости от Волжского гидроузла. Этот гидроузел имеет в своем составе гидроэлектростанцию вполне достаточной мощности, ток которой передавался в Московскую энергосистему, минуя местные промышленные или иные потребители. Проверка показала, что параметры тока гидростанции вполне устраивают ученых и подходят для задуманного синхроциклотрона, да и для последующих, даже более мощных установок того же назначения.

Но сам район, где предполагалось строить научный центр, вначале просто обескуражил нас. Он был почти полностью заболочен или в лучшем случае уровень стояния грунтовых вод был всего на 20—40 см ниже поверхности земли. Местное население называло этот участок змеиным островом. Действительно, были и змеи, был и остров. С севера — Волга, с востока — р. Дубна, на юге — р. Сестра, на западе — канал. По этому острову не только изыскателям, но и первым строителям приходилось передвигаться на лодках.

Геологоразведочные скважины показали, что грунты в этой зоне состоят из чистых неглинистых песков, подстилаемых водоупорным слоем глины (что и определило общую заболоченность). И совсем обрадовало то, что слой песков находился выше уровня Волги в районе нижнего бьефа Волжской (Иваньковской) плотины. Появилась надежда, что можно относительно просто осушить выбранный район.

Первый же дренажный коллектор, проложенный по направлению к Волге, превзошел все наши ожидания. Песок отлично отдавал воду даже при дождях. В конечном счете правильно спроектированная и выполненная система инженерного дренажа с трубами, заложенными в призмы обратного гравийного фильтра, позволила надежно осушить всю территорию, необходимую для строительства специальных установок и города. Осушенные мелко- и среднезернистые пески создавали плотное основание, способное воспринимать без заметных осадок сравнительно большую нагрузку. Так на месте змеиного острова появились многочисленные специальные установки, в основном по физике высоких энергий, и прекрасный благоустроенный г. Дубна, входящие в Международный объединенный институт ядерных исследований.

Строительство и монтаж самого синхроциклотрона были завершены в 1949 г. За два года в это сооружение уложили 20 тыс. куб. м бетона. Одно только верхнее защитное перекрытие толщиной 2 м весило 10 тыс. т. А на обмотку системы питания и управления было потрачено 500 км кабеля.

После большой исследовательской работы, проведенной академиком В. И. Векслером на построенной нами действующей модели в Физическом институте Академии наук СССР, в трех километрах от г. Дубна был построен синхрофазотрон на энергию 10 Гэв. Он позволил ученым провести ряд важнейших исследований в области физики высоких энергий элементарных частиц. Это уникальное сооружение (см. рисунки) выполнено в виде громадного цирка диаметром 83,5 и высотой свыше 30 метров, в котором размещено магнитное кольцо весом в 36 тыс. т и все основное оборудование ускорителя.

Синхрофазотрон на 10 Гэв (г. Дубна). Поперечный разрез: 1 — синхрофазотрон; 2 — камера

Синхрофазотрон на 10 Гэв Объединенного института ядерных исследований (г. Дубна). План цокольного этажа:

1 — пультовая; 2 — лаборатория; 3 — кабельные и другие коммуникации; 4 — вентиляционные камеры; 5 — резерв; 6 — агрегаты сушки; 7 — насосная; 8 — агрегаты временной схемы; 9 — станции перекачки конденсата; 10 — подстанция № 12; 11 — вакуумная установка; 12 — щитовая; 13 — установка приготовления дистиллята

В составе Института ядерных исследований в Дубне наряду с другими исследовательскими установками в 1957 г. построены циклотрон многозарядных ионов на 120 Мэв, лаборатории ядерных проблем, электрофизическая (ныне лаборатория высоких энергий), нейтронной физики, ядерных реакций, теоретической физики.

Весьма сложным было сооружение крупнейшего в мире кольцевого ускорителя протонов — синхрофазотрона на энергию 50—60 Гэв. Требовалось, во-первых, строить этот грандиозный научно-исследовательский комплекс в глубине страны; во-вторых, опоры кольцевого магнита практически не должны были давать осадку (ученые допускали осадку всего лишь в 0,2 мм при весе магнита около 20 тыс. т). Это требование предопределило расположение всего сооружения — а диаметр его равнялся 472 м — на прочных скальных коренных породах.

Все наши попытки подобрать площадку в районах Урала или Сибири (не говоря уже о Средней Азии) оказались безуспешными, потому что выходы коренных скальных пород оказывались в сейсмических районах (как правило, не менее 4 баллов). А это недопустимо для объекта, требующего точнейшей постоянной фиксации оси вакуумной камеры. В конце концов сложилось убеждение, что площадку надо искать не в скальных, а в районах, сложенных осадочными каменными породами, и прежде всего прочными известняками. После внимательного изучения геологической карты и сравнения ряда вариантов выбрали приокские районы, в частности окрестности Серпухова. Правда, мы не выполняли первое условие — подальше от Москвы. Но определяющим было все-таки второе — безосадочность опор.

После внимательного рассмотрения правительством всех материалов в 1958 г. был принят Серпуховский вариант. Строительство возглавил Михаил Михайлович Царевский, которого в дальнейшем (из-за болезни М. М. Царевского) заменил Станислав Филиппович Мальцев.

Одновременно с подготовительными работами — строительство железной и автомобильной дорог, производственных предприятий — мы развернули широкие геологические исследования для уточнения наивыгоднейшего положения синхрофазотрона, так как знали, что в этом районе, как, впрочем, и во всех зонах известняковых отложений, имеются поверхностные карстовые отложения. В результате удалось разместить все магнитное кольцо и его опоры на местности с минимальным числом карстовых воронок и трещин.

Правда, полностью избежать их не удалось. Закарстованность известняков была весьма неравномерной как по площади, так и в вертикальном разрезе. На площади в 4 кв. км было зафиксировано 55 карстовых воронок. Выбор первоначального местоположения кольца ускорителя производился в основном в зависимости от поверхностных форм карста: кольцо было расположено вне таких карстовых воронок. Однако при выборе проектного (окончательного) местоположения кольца ускорителя были учтены и подземные формы карста — ослабленные трещиноватые зоны в толще известняков.

Большинство таких крупных трещиноватых зон (10 из 14) было сосредоточено в южной половине кольца (см. схему). В северной же половине кольца преобладали в основном мелкие и средние трещиноватые зоны длиной от 5 до 20—25 м, шириной 5—15 м. Степень разрушенности известняков в этих зонах была вдвое меньше.

На основании карты трещиноватых зон центр кольцевого фундамента переместили к северо-западу на 28,7 м. Такое смещение позволяло более рационально расположить кольцевой фундамент основного сооружения. Всего на участки трещиноватых зон приходится 140 м, что составляет лишь 9,4% всей длины кольца.

Схема расположения оси фундамента кольцевого зала по отношению к карстовым явлениям на площадке ускорителя

Следует заметить, что проведенные геофизические исследования в связи с уточнением положения Серпуховского ускорителя являются совершенно уникальными по своей глубине и тщательности.

Закарстованные участки в основании кольцевого и экспериментального залов ускорителя не представляли собой свободных пустот в грунте, а, как правило, были заполнены теми или иными видами разборных пород. Поэтому вначале предполагалось укреплять эти участки путем их цементации. Однако при тщательной проработке связанных с этим гидрогеологических вопросов обратили внимание на то, что сама по себе цементация в конкретных условиях данной площадки вела лишь к омоноличиванию небольшого объема породы, но не улучшала практически прочность основания. Кроме того, искусственное омоноличивание сопровождалось и некоторыми отрицательными явлениями: появлялась физическая неоднородность основания, ухудшалась возможность дренажа вод по трещинам, нарушался природный температурный и гидрогеологический режим и т. д.

В результате тщательного анализа, сопровождавшегося большими натурными исследованиями, было признано целесообразным не нарушать существующего природного равновесия основания и посадить фундаменты ускорителя без ранее намечавшейся цементации трещиноватых зон известняков. Впоследствии опыт эксплуатации ускорителя подтвердил безусловную правильность такого решения.

В январе 1960 г. был вынут первый кубометр земли под котлован основного комплекса ускорителя. Кольцевой магнитный зал из сборных железобетонных элементов длиной по окружности около 1500 м располагался в среднем на 8 м ниже поверхности земли. Кольцевой туннель ускорителя сооружался открытым способом в котловане, при разработке которого выбрано 384 тыс. куб. м грунта. Объем сборных железобетонных конструкций кольцевого зала составляет 15 560 куб. м.

Общий вид строительства Серпуховского ускорителя

Учитывая весьма большой диаметр кольцевого магнитного зала и соответственно периметр его стен, правильный выбор их конструкций имел большое значение. Во-первых, стены должны принять значительное давление (до 8 т/м2) грунтовой обваловки, выполнявшей функции биологической защиты от излучения. Во-вторых, следовало думать и о стоимости этой биологической защиты. При большой протяженности магнитного зала выигрыш в стоимости вносил существенный вклад в общую экономическую эффективность конструкции зала в целом. Наконец, требовалась максимальная индустриализация работ.

Вариант монолитных железобетонных стен был отвергнут, как неиндустриальный, требующий большого количества опалубки и не обеспечивающий высокие темпы работ (тем более зимой). Варианты сборных плоских железобетонных ограждений также оказались неудачными, так как потребная по расчету толщина плоских сборных панелей была слишком велика.

В конечном счете за основной был принят вариант стенового ограждения из тонких железобетонных панелей, имеющих корытообразную, арочную форму (см. рис.). Арочная форма панели позволила избежать значительных изгибающих напряжений в ней. Панель работала преимущественно на сжатие, что позволило, несмотря на большие нагрузки, ограничить толщину панели двенадцатью сантиметрами. При такой толщине вес одного квадратного метра панели составлял около 300 килограммов (монолитное плоское ограждение было бы тяжелее вдвое).

Стеновая панель кольцевого зала ускорителя

Верхней биологической защитой магнитного кольца служит пятиметровая обваловка из грунта, общий объем которой с учетом засыпки пазух составляет 383 861 куб. м.

Из отдельных конструкций синхрофазотрона, общий вид которого представлен на схеме, мне хотелось бы отметить стальные мосты, на которых покоится магнитное кольцо, и алюминиевые фермы экспериментального зала.

Схема-генплан синхрофазотрона на 70 Гэв:

1 — кольцевой магнитный зал; 1-А — здание инжектора; 1-БВ — экспериментальный зал; 5 — вентиляционные домики; 7, 8 — лабораторные корпуса; 10 — энергокорпус; 11 — вычислительный центр; 13 — столовая; 18 — криогенное хозяйство

Мосты магнитного зала ускорителя должны были иметь минимальные габариты по высоте, так как ими в известной степени определялась высота всего зала. И вместе с тем конструкция должна иметь надлежащую жесткость. Мосты обеспечивали возможность размещения магнитов группами для облегчения регулировки их положения. Наиболее экономичной оказалась консольная схема моста. Конструкция моста представляла собой стальную балку коробчатого сечения, что в сочетании с развитой системой продольных и поперечных ребер жесткости обеспечивало требуемую малую деформативность. Вес металлоконструкции одного моста достигал 22,4 т. Всего в магнитном зале размещено 120 мостов. На них и устанавливались (с винтовыми котировочными столиками) опорные части магнитов.

Балансирная опора обеспечивала мосту необходимую подвижность вдоль его оси, давала возможность регулировать положение моста и исключала возникновение излишних продольных усилий. Общая же схема опоры балки моста (фактически на три точки) создавала условие четкой передачи нагрузки на фундаментные железобетонные устройства.

Уникальность алюминиевого арочного перекрытия экспериментального зала заслуживает хотя бы краткого описания его конструкции и приемов монтажа.

Все здание длиной 156 м и пролетом 90 м перекрыто арочными фермами из специального сплава алюминия, по которым уложена кровля из утепленных алюминиевых панелей (перекрытия спортзала стадиона в Лужниках выполнены из углеродистой стали с пролетом 78 м). Было установлено 14 арочных пространственных ферм треугольного сечения и весом в 1985 кг каждая. Чтобы исключить применение сложной оснастки и тяжелых кранов, решили монтировать фермы из пяти элементов: двух опорных, двух боковых полуарок и одной центральной замыкающей арки. Сборка и маркировка ферм производилась на специальном кондукторе. Сначала монтировались на фундаментах опорные части, затем устанавливались боковые полуарки, которые пристыковывались нижним концом к опорным частям, а верхний конец укладывался на монтажную колонну. После закрепления боковых полуарок монтировалась средняя замыкающая арка, также опирающаяся на верхнюю рабочую площадку монтажных колонн. На этих временных колоннах были закреплены домкраты для подгонки стыков при сборке. Все стыки арок соединялись болтами. Для придания фермам боковой устойчивости их попарно соединяли монтажными сваями, которые снимались по мере монтажа кровельных панелей.

Монтаж ферм перекрытия

Готовая часть перекрытия

Кровельные панели имеют длину 6 м и ширину 3 м и состоят из двух гофрированных алюминиевых листов с утеплителем между ними. Вес одной плиты 400 кг. Весь монтаж перекрытия монтировался по поточной схеме, т. е. с подъемом конструкций в проектное положение с колес бригадой монтажников из 14 человек. На монтаже было использовано весьма ограниченное количество подъемных средств: башенный кран БК-151 грузоподъемностью 15 т, кран БКСМ5-5Б грузоподъемностью 5 т и одна автомашина с вышкой ВИ-23.

14 октября 1967 г. на построенном ускорителе получен пучок протонов с энергией 70 Гэв, а в процессе эксперимента зарегистрированы протоны с энергией 76 Гэв. Научно-исследовательский комплекс с крупнейшим в мире синхрофазотроном вступил в строй.

Завершая рассказ о сооружении ускорителей, не могу не вспомнить об одной тяжелой аварии. Произошла она на строительстве синхрофазотрона Института теоретической и экспериментальной физики Академии наук СССР в Москве.

Во время укладки теплой кровли на уже готовом экспериментальном корпусе внезапно рухнуло вниз все перекрытие, сгибая верхние стойки стальных колонн и ломая смонтированные мостовые краны… Несколько суток специальная комиссия расследовала причины аварии. Однако ни журналы монтажных и строительных работ, ни акты поэлементной приемки конструкций, ни испытания качества металла не давали ответа. Наконец по моему настоянию была проведена тщательная проверка всех расчетов стальных конструкций и здания в целом, выполненных специализированным проектным институтом. При проверке обнаружилось, что молодой проектировщик, участвовавший в составлении рабочего проекта конструкций, подсчитав половинную вертикальную нагрузку на колонну, забыл потом умножить результат на два. Таким образом, колонны после укладки кровли получили двойную нагрузку против проектной. Верхние наиболее слабые части колонн, естественно, не выдержали этой перегрузки, согнулись, и все перекрытие рухнуло. Выяснилось и такое обстоятельство: если бы нагрузка была подсчитана правильно, то колонна была бы сконструирована из профилей тех же номеров, но с несколько большей толщиной стенок. Вот поэтому даже опытные инженеры, монтируя стальные конструкции корпуса, не смогли на глаз обнаружить ошибку.

Эта строительная авария была, пожалуй, самой тяжелой на протяжении всей моей строительной практики. И тогда, и сегодня, спустя много лет, вспоминая это тяжелое происшествие, я могу сделать только один вывод: проверять строго и повторно все расчеты статически ответственных элементов конструкций. Опасно и пагубно пытаться экономить на контрольно-проверочных расчетах в проектных организациях.

В шестидесятых годах на границе пустыни Кызыл-Кум, в районе ст. Керминэ Ташкентской ж. д., вырос прекрасный город Навои, город химиков, металлургов и энергетиков. Несколько фотоснимков, помещенных в этой книге, дают лишь слабое представление об этой жемчужине Узбекистана.

Коллектив его создателей заслуженно отмечен в 1969 г. Государственной премией. О городе не раз писали наши журналы, ему посвящались передачи телевидения, так что нет нужды подробно говорить о нем сейчас. Да и я принимал участие в этом строительстве лишь до 1964 г.

Но на два вопроса, связанных с Навои, мне хотелось бы обратить внимание читателя.

Навоийская ГРЭС на берегу реки Заревшан (мощностью в настоящее время 840 тыс. квт) была спроектирована Среднеазиатским отделением института Теплоэлектропроект в открытом варианте, подобно строившейся в то время Сумгаитской ТЭЦ в Азербайджане и некоторым тепловым электростанциям в США.

По первоначальному проекту заключить в отдельные кабины предполагалось только приборы и щиты управления, а котлы и турбины устанавливать на открытых площадках. Мостовые краны при этом, как обычно, опираются на подкрановые пути по балкам, уложенным на консоли металлических колонн.

По существу, создавался каркас здания, но без стен и перекрытия. Такую схему проектировщики мотивировали теплым климатом и стремлением к удешевлению станции.

Это решение у нас, у строителей, вызвало серьезные возражения. Ведь следовало принять во внимание частые в этом районе пылевые бури, несущие песок и мельчайшую лессовую пыль. Они неизбежно привели бы к крайне быстрому износу движущихся частей турбин генераторов, засорению вентилей и задвижек. Мы рекомендовали отказаться от открытого решения и закрыть здание легкими (учитывая климатические условия Узбекистана) панельными конструкциями. Проектировщики согласились закрыть в камеры и шатры только наиболее уязвимые места, которыми считались органы регулирования и парораспределения, подшипники турбин, горелки котлов и т. д.

Над цилиндрами высокого давления турбин установлены кабины со съемными крышками, системами обогрева, вентиляции и освещения. Над цилиндрами низкого давления установлены кожухи, а над котлами — шатры. Проектом предусмотрено, что ремонт оборудования должен производиться в такое время года, когда нет сильных ветров и атмосферных осадков. А температура? Ведь в зимнее время в районе Навои бывает до —24° C, а летом до +46° C! Не так-то просто производить ремонт на открытой площадке, тем более такие работы, как центровка ротора, шабровка разъемов цилиндров турбин, требующие высокой точности.

Практика эксплуатации показала, что проектом предусмотрены не все необходимые меры для обеспечения надежной работы оборудования. Пришлось делать дополнительные укрытия и утепления. И в конечном счете все эти устройства свели на нет экономию, которую сулила открытая установка.

Один раз в два-три года зимой в этом районе длительное время держатся отрицательные температуры со снегопадами. В такое время площадка обслуживания агрегатов обледеневает. Обслуживание оборудования в таких условиях очень затруднено. Кроме того, приходится тщательно утеплять импульсные трубки приборов теплового контроля, т. к. замерзание их (и отказ приборов) может привести не только к серьезным нарушениям режимов, но и к авариям… Вряд ли здания, закрытые легкими панелями, были бы в целом дороже, чем всевозможные шатры и кабины и дополнительные трудности в эксплуатации ГРЭС.

Изучение этого вопроса убеждает, что открытый вариант ГРЭС приемлем лишь в исключительно благоприятных климатических условиях. Достигаемая при этом экономия должна сопоставляться с эксплуатационными условиями. В пределах СССР я практически не вижу районов, где можно было бы рекомендовать сооружать ГРЭС в открытом исполнении. Отрадно отметить, что Теплоэлектропроект, руководствуясь техническим решением Министерства энергетики и электрификации, принятым на основе изучения опыта строительства и эксплуатации открытых электростанций в СССР, отказался от проектирования в дальнейшем электростанций с открытой установкой турбин.

Новые дома г. Навои

Навоийская теплоэлектростанция

Застройка центральной части г. Навои

Почти все здания Навои, а также ряд промышленных сооружений основаны на лессовых грунтах. Если на этот грунт попадает вода — а это может быть при обильной поливке насаждений, при неисправности водопроводной и канализационной систем, — то происходит существенная и, как правило, неравномерная его просадка. Так случилось, например, в первом микрорайоне города, где несколько панельных домов были спроектированы без учета просадочности грунтов. Вода попала под фундаменты, и начались неприятности. В процессе эксплуатации подземных коммуникаций корпуса 302 вода попала в тоннель подземных коммуникаций, оттуда просочилась под основание фундамента, что явилось причиной просадки корпуса и повреждения конструкций.

Во всех этих аварийных случаях проводилось упрочнение грунтов под фундаментами сооружений методом электросиликатизации.

В чем суть этого метода, чем он отличается от простого нагнетания под давлением в грунт жидкого стекла? Дело в том, что для ряда грунтов с малым коэффициентом фильтрации проникновение жидкого стекла в поры грунта под воздействием только одного давления крайне затруднительно, а порой и невозможно. В результате же воздействия на жидкое стекло, фильтрующееся в грунт под давлением, постоянного электрического тока проникновение в грунт возрастает в несколько раз по сравнению с обычной фильтрацией.

Для навоийских грунтов коэффициент фильтрации составлял всего 0,68—1,21 метра в сутки. Это и предопределило необходимость применения в аварийных случаях именно электросиликатизации, а не простой фильтрации жидкого стекла под давлением.

Технология этого способа изложена в приложении. Здесь же отмечу, что электросиликатизадия во всех случаях приносила успех. Относительная просадочность грунта уменьшалась с 17,5% до 0,5—0,1%. Грунт, не имевший практически никакой связности и расплывавшийся полностью при замачивании водой, в первую же минуту электросиликатизации приобретал устойчивую (даже при длительном воздействии воды) прочность на сжатие от 4,5 до 16 кг/см2.

Правда, стоимость этих работ была в Навои сравнительно высока — около 15 руб. за кубический метр уплотненного грунта. Однако бесспорная эффективность и надежность этого уплотнения заставила применять его не только для ликвидации аварийных просадок, но в отдельных случаях и для профилактики оснований строящихся зданий.

Наряду с электросиликатизацией на строительстве в Навои в опытном порядке применялся и другой способ укрепления грунта — глубинный обжиг. Эти работы проводились кафедрой оснований и фундаментов Московского инженерно-строительного института им. В. В. Куйбышева. Делалось это так.

На месте обжига грунта пробуривается скважина на проектную глубину. Вход в скважину плотно закрывает металлическая крышка с несколькими отверстиями. В одно из них вставляется оптический пирометр для замера температуры обжигаемого грунта. К другому отверстию подходит шланг, по которому от компрессора нагнетается воздух, необходимый для сгорания природного горючего газа, подаваемого по отдельному шлангу. Расход, давление воздуха и газа также фиксируются контрольно-измерительным прибором. Скважина по всей глубине должна прогреваться до температуры 800—1000° C (оплавление грунта не допускается). После завершения обжига скважину заполняют грунтом, который плотно утрамбовывается.

Таким образом, получается своеобразный столб укрепленного грунта диаметром более 3 м и глубиной до 10 м. Образцы упрочненного грунта размером 7×7×7 см имели предел прочности на сжатие от 9,6 до 25,0 кг/см2 и приобретали значительную водостойкость: после восьмимесячного пребывания в водной ванне не обнаружено каких-либо признаков разрушения образцов.

Несмотря на большую эффективность этого метода и его сравнительную экономичность (стоимость обжига 1 куб. м лессового грунта составляла в Навои всего 4 руб.), он не нашел широкого распространения и прежде всего из-за сравнительно большой опасности (возможен взрыв газа), трудностей подвода газа к скважине, необходимости ряда измерительных приборов на каждой скважине и на газовой сети.

Если бы собрать всего лишь по нескольку кинокадров о каждой стройке в нашей стране, то получился бы увлекательный многосерийный фильм! О месте строителя в нашей жизни, о том, как буквально на голом месте — в пустыне, в тундре или в тайге — по воле человека возникает жизнь, поднимаются корпуса предприятий, растут новые города…

Вот передо мной несколько фотоснимков. Пустынный берег Каспийского моря на полуострове Мангышлак. Так называемые «Камни» — причудливое нагромождение обломков скал у мыса Мелового. Редкие кусты саксаула и несколько юрт скотоводов… И первый палаточный городок изыскателей и строителей.

Здесь в 1958 г. в связи с открытием богатых нефтяных месторождений и некоторых полезных ископаемых нашему министерству поручили строить город, названный потом Шевченко. Понятно, что город — это не только жилье. Это и энергетическая база, и капитальный морской порт, и необходимые производственные предприятия.

До ближайшей железнодорожной станции Макат 360 км. Ни грамма пресной воды, ни киловатта энергии, ни удобного места для причала хотя бы небольших судов, изнуряющая жара летом и жестокие морозы с ветром зимой. В такой обстановке мы начинали организацию строительства, которое возглавлял сначала Дмитрий Семенович Захаров, а потом — многоопытный горный инженер Рубен Армаисович Григорян.

Палатки строителей будущего города Шевченко (1961 год)

Начали с того, что затопили у берега старую списанную металлическую баржу. Это был первый морской причал, позволивший принимать грузы с моря (прежде всего воду и продовольствие). Затем разыскали несколько мульд (подземные озерки) с засолоненной, но все-таки мало-мальски пригодной для питья и технических нужд водой. Пробурили скважины, протянули по поверхности первый водовод. Собрали первые щитовые бараки…

Строительство разворачивалось. Рос коллектив. Подходили все новые и новые корабли с материалами и оборудованием. Началось сооружение морского порта, первых жилых домов и новых водоводов…

Вскоре после начала строительства возник вопрос о сооружении железной дороги, которая соединила бы строительство, будущие предприятия и нефтепромыслы с существующей железнодорожной сетью от станции Макат. Мнения разделились. Проектировщики считали сооружение дороги крайне сложным и дорогим, а самое дорогу нерентабельной. Я был в числе убежденных сторонников строительства дороги. В конечном счете наша точка зрения победила. И в начале 1967 г. в Шевченко пришел первый поезд, торжественно встреченный строителями, эксплуатационниками, всем населением нового города. Дорога способствовала ускорению темпов строительства комбината и всего района в целом.

Строительство морского порта в г. Шевченко

Опреснительная установка в г. Шевченко

Первые дома г. Шевченко

Комплекс восьмиэтажных крупноблочных общежитий (г. Шевченко)

Микрорайон № 2 (г. Шевченко)

Сейчас здесь заканчивается строительство атомной электростанции. Значительная часть вырабатываемого реактором тепла пойдет на мощные высокоэффективные установки для опреснения морской воды.

Со второго года строительства началось сооружение крупной производственной базы строительства. Большим подспорьем оказались залежи плотного мелкопористого ракушечника недалеко от города. Стеновые блоки из ракушечника красивых тонов (от светло-желтого до розового) широко применялись для всех видов промышленного и гражданского строительства. Можно без преувеличения сказать, что почти весь город — жилые дома и культурно-бытовые сооружения — построен из таких блоков без какой-либо дополнительной штукатурки или иной отделки. Эти же блоки нашли широкое применение и для заполнения стен промышленных и энергетических зданий.

В 1970 г. в Шевченко — красивом, благоустроенном и зеленом городе — проживало уже около 50 тыс. человек. Работают перерабатывающие местную руду заводы, большой современный порт, теплоэлектростанция, мощные опреснительные установки, превращающие воды Каспия в кондиционную пресную воду…

В 1847 г. лейтенант Игнатий Александрович Жеребцов, производивший описание и промер берегов Каспийского моря, в своих заметках писал:

«…отмечу лишь удивительную картину берегов у полуострова Мангышлака, где Азия поднимается отвесным черным порогом из-за Уральских пустынь. Порог отходит от моря и ровной стеной удаляется на восток, где из-за марева ничего не видно, кроме глины и солнца… За многие годы скитаний не видел я берегов столь мрачных…»

А вот впечатление о тех же местах художника С. С. Целярицкого, побывавшего в Шевченко и создавшего серию замечательных картин с пейзажами полуострова Мангышлак:

«Камни» — один из красивейших уголков на побережье в районе города, своего рода достопримечательность этих мест, сказочная страна наяву, поражающая прежде всего величественным и причудливым нагромождением обломков скал. Кажется, словно античный великан-циклоп разбросал здесь в порыве гнева многотонные глыбы и, утомившись, оставил их лежать так, как они упали, забыв навести на берегу хотя бы видимость какого-нибудь порядка».

Даже природа производит совсем иное впечатление, если рядом с ней человек воздвигает прекрасные творения рук своих!

В сентябре 1958 г. мне пришлось сопровождать члена Президиума ЦК КПСС Фрола Романовича Козлова в его поездке по строительствам и предприятиям нашего министерства. На обратном пути мы оказались в Новосибирске, и Ф. Р. Козлов решил познакомиться с ходом строительства институтов и городка Сибирского отделения Академии наук СССР. Знакомство оказалось не очень впечатляющим: работы шли только на одном научном объекте — Институте гидродинамики, да сооружалось несколько кирпичных домов, расположенных по модному тогда принципу свободной планировки (неоправданному в данном случае ни рельефом, ни растительностью и вносящему только хаос в схему будущего города). Темпы работ были низкие. Рабочих — 20—30% от потребности, механизмов — почти никаких. Короче говоря, строительство крупного научного комплекса находилось в самом зачаточном состоянии…

Вскоре правительство решило поручить строительство Сибакадемгородка Главному управлению нашего министерства, накопившему уже определенный опыт в этой области.

Для быстрого разворота работ широким фронтом мы решили поручить возведение отдельных институтов и кварталов города нашим крупным строительствам, расположенным в восточной части страны. Привлекли к этому почетному делу пять строительных управлений, возложив на них комплексную ответственность за проведение всех видов работ по соответствующим объектам до сдачи их в эксплуатацию. Каждое строительное управление организовало на месте свои склады, необходимые (в основном передвижные) подсобные предприятия и временные поселки для рабочих и инженерно-технических работников. Были разработаны детальные организационно-технические мероприятия по каждому стройуправлению, составлены графики работ, организовано очень действенное социалистическое соревнование между управлениями с оценкой итогов и соответствующими формами стимулирования через министерство.

Для координации действий этих управлений мы сохранили общее управление строительства — Сибакадемстрой. Своим весьма небольшим штатом оно должно было обеспечивать строителей проектной документацией, решать вопросы привязки сооружений и коммуникаций на месте, организовывать снабжение местными строительными материалами и т. д.

Этот крупномасштабный опыт работы на одной большой строительной площадке ряда самостоятельных экспедиционных строительных управлений, опирающихся на свои мощные производственные базы, с централизованной координацией их деятельности дал ощутимый эффект. Объем производства за короткий срок увеличился в несколько раз, резко поднялось качество работ, так как и в этом отношении сыграло свою роль социалистическое соревнование между строительными управлениями.

Институт экономики (Сибакадемгородок)

Квартал жилых домов Академгородка

Институт ядерной физики

Микрорайон «В»

Пришлось решительно пересмотреть планировку города, конструкции жилых и культурно-бытовых зданий. Причем так называемая регулярная застройка исключала сколь нибудь заметное вырубание сосновых и березовых лесов на площадке строительства. Насколько удалось сохранить зелень и, так сказать, вписаться в лесные массивы, можно судить по фотографии одного из микрорайонов городской застройки.

Предвидя, что строительство будет продолжаться в течение многих лет и что система привлечения отдельных наших строительных управлений является лишь временным решением на период разворота работ, мы одновременно создавали централизованные, надлежаще механизированные предприятия строительства, в том числе крупную автобазу и кирпичный завод. Нам было предложено также завершить строительство в Новосибирске большого завода панельного домостроения мощностью свыше 100 тыс. кв. м жилья в год. Завод был достроен и передан в ведение совнархоза, но значительную часть его продукции получал Сибакадемстрой, и немалая часть Академгородка построена из этих панельных конструкций.

Примерно через два года был завершен процесс централизации управления строительством в едином Сибакадемстрое, причем все ресурсы, транспорт, механизация и большая часть кадров отдельных экспедиционных стройуправлений были переданы Сибакадемстрою.

Сибакадемстрой возглавил наш старейший работник Николай Маркелович Иванов. В 1969 г. ему за строительство Сибирского отделения Академии наук СССР было присвоено звание Героя Социалистического Труда. Главным инженером был назначен Абрам Моисеевич Вексман, внедривший в строительство много новых весьма рациональных конструктивных решений и эффективных методов производства работ.

Желающим подробно ознакомиться с характером, объемами работ и производством по «первой захватке» строительства Сибирского отделения Академии наук СССР (по 1963 г. включительно) можно порекомендовать хорошо иллюстрированную книгу «Строительство города науки», составленную непосредственными строителями и проектировщиками во главе с А. М. Вексманом и изданную Новосибирским книжным издательством в 1963 г. Я же ограничусь лишь некоторыми вопросами.

Первые здания научно-исследовательских институтов, в частности Институт гидродинамики, строились из силикатного кирпича. Но вскоре удалось перейти на сооружение стен всех зданий из силикатных многопустотных блоков с облицовкой силикатной же плиткой, что было выгоднее во многих отношениях. После ряда экспериментов был подобран оптимальный состав силикатной смеси (тонкомолотого песка — 12, тонкомолотой извести — 12, обычного песка — 76 процентов), при котором сводились до минимума усадочные напряжения при твердении и термической обработке блоков. Уплотнение силикатной массы в формах производилось на виброплощадках, а термическая обработка блоков — в автоклавах при температуре 175—200° C под давлением 8—12 атмосфер.

Прочность силикатных блоков на сжатие составляет 50—75 кг/см2.

Тщательное рассмотрение проектов зданий, составленных различными организациями (в том числе и типовых проектов), позволило сократить число типоразмеров изделий (в основном железобетонных) с 1050 до 300. Был составлен собственный каталог индустриальных изделий, обязательных для всех проектных организаций, выполнявших проекты для Сибакадемстроя. Это мероприятие, целесообразность и необходимость которого представляются очевидными, к сожалению, на многих крупных строительствах предается забвению, что крайне затрудняет работу производственных предприятий строительства.

Рациональными и несложными в производстве оказались железобетонные перекрытия пролетом 18,3 м по предварительно напряженным балкам с монолитными промежутками между ними. А применение по инициативе строителей сборных железобетонных балок позволило отказаться от устройства громоздких поддерживающих лесов и деревянной опалубки. Использование же прядевой предварительно напряженной арматуры сократило расход металла для этих перекрытий в три раза. Причем свивка прядей из гладкой пятимиллиметровой проволоки (ГОСТ 7348—55) производилась на стенде, сконструированном А. Е. Требесовым, тут же на стройке.

Заслуживает внимания и перекрытие панельных жилых домов и некоторых других зданий из армоцементных панелей. Изготовление этих панелей было быстро освоено еще в 1961 г. на комбинате производственных предприятий строительства и применено по инициативе главного инженера Сибакадемстроя. Внедрение армоцементных панелей почти втрое сократило трудоемкость изготовления кровли жилых домов.

На строительстве комплекса Сибирского отделения Академии наук вполне оправдал себя и метод заключения всех основных коммуникаций (кроме силового кабеля) в единые сборные проходные железобетонные тоннели вместо устройства многих отдельных траншей. Это гораздо удобнее при эксплуатации и проще при прокладке. Необходимо только в этих проходных каналах предусматривать дренажные и водосточные устройства.

Несмотря на то что планировка и проекты сооружения основных зданий городка выполнялись силами весьма квалифицированных институтов, практика заставила создать достаточно мощную проектную организацию на месте, которая увязывала бы отдельные проекты, вела привязку типовых проектов, составляла проекты коммуникаций и т. д. Такая организация — Сибакадемпроект — была создана к началу второго года строительства. В техническом отношении она замыкалась на наш Ленинградский проектный институт, но в сущности подчинялась управлению строительства. Думаю, что такие организации необходимы при возведении и других крупных комплексов.

Проектирование и строительство многих «ядерных» объектов, развитие в целом атомной промышленности и атомной энергетики в нашей стране поставили ряд новых задач перед строительной наукой, в частности материаловедением. Большое значение приобрела и экономика строительства ядерных установок. Поэтому в 1958 г. для подготовки квалифицированных кадров инженеров-строителей и проектировщиков ядерных установок в одном из старейших вузов страны создана кафедра строительства ядерных и специальных сооружений (СЯиСС). Руководство кафедрой Министерство высшего образования СССР поручило мне по совместительству с основной работой. Моим непосредственным заместителем стал талантливый инженер и экспериментатор Виталий Борисович Дубровский, имевший опыт строительства ядерных сооружений.

С самого начала на кафедре СЯиСС ведется значительная научно-исследовательская работа. Тематика научных исследований преподавателей, аспирантов и студентов связана с широким кругом вопросов проектирования и строительства. Исследования ведутся по заданиям промышленности в трех основных направлениях: материалы и конструкции защит ядерных реакторов, объемные и конструктивные решения зданий ядерных установок, материалы и конструкции защит ускорителей элементарных частиц.

Выводами о некоторых наиболее практически важных исследовательских работах, имеющих непосредственное отношение к объектам, о которых шла речь в начале главы, мне и хотелось бы закончить свою книгу.

Радиационная стойкость бетона. Вопрос этот долгое время оставался практически не изученным. Считалось, что для сохранности бетона защитных конструкций необходимо ограничивать интегральный поток нейтронов в бетоне величиной 1019 нейтр./см2. Такое условие приводило к существенному усложнению и удорожанию конструкции защиты. В. Б. Дубровский и Б. К. Пергаменщик совместно с сотрудниками Физико-энергетического института в 1963 г. начали экспериментальные работы по исследованию радиационных повреждений в бетоне.

Облучение образцов бетонов и цементных растворов проводилось в экспериментальных каналах и активной зоне реакторов БР-5 и 1-й атомной электростанции. Интегральные потоки нейтронов на образцы составляли от 1019 до 2·1021 нейтр./см2, температура, сопровождавшая облучение, достигала 300° C. Исследовались плотность, прочность, теплопроводность и другие характеристики.

Было обнаружено, что поведение бетона при облучении зависит главным образом от радиационных изменений в заполнителе, то есть именно заполнитель определяет радиационную стойкость бетона. Это позволило более направленно вести дальнейшие исследования.

Сегодня можно назвать бетоны, способные без заметных изменений воспринимать интегральный поток нейтронов 1—2·1021 нейтр./см2. К ним относятся бетоны на металлорудных заполнителях — хромитовой и гематитовой руде. Из обычных бетонов к наиболее радиационностойким относятся бетоны на известняке, базальте. Использование их возможно при дозе около 5·1020 нейтр./см2. Наконец, что очень важно, выделена группа малостойких бетонов с заполнителями из кварцевого песчаника, гранита, речного песка. Для них максимальная доза не должна превышать 1020 нейтр./см2.

На основании рекомендаций кафедры и при ее участии разработаны варианты защиты из радиационностойких бетонов для ряда новых реакторов, которые в ближайшие годы вступят в строй. Работы по указанной тематике продолжаются и сегодня. Изучаются вопросы о влиянии спектрального состава излучений на степень радиационных повреждений, о газовыделениях в бетонах при облучении, о радиационных напряжениях и деформациях фрагментов защиты при высоких интегральных потоках нейтронов.

Водород и защитные свойства бетона. Физики-атомщики постоянно выдвигали общий тезис, что чем больше водорода в бетоне, тем лучше из него биологическая защита. В результате появились составы специальных бетонов с повышенным содержанием водорода (практически — химически связанной воды) за счет использования гидратных заполнителей и цементов. Но применение указанных материалов, по существу, не имело конкретных технико-экономических обоснований. Аспирант кафедры строительства ядерных и специальных сооружений А. М. Туголуков провел комплексное расчетно-теоретическое и экспериментальное исследование влияния содержания воды в бетоне на толщину и стоимость биологической защиты.

Из бетонов разных составов с различным содержанием воды изготавливались защитные экраны, которые устанавливались в нише исследовательского реактора, где проводилось измерение распределения в экранах потоков быстрых, резонансных и тепловых нейтронов. Результаты экспериментов были довольно неожиданными: оказалось, что для стационарных ядерных реакторов значительное увеличение содержания воды уменьшает толщину защитного слоя бетона всего лишь на… 10%. В то время как стоимость затрат на введение воды в бетон возрастает значительно больше! То есть оказывается целесообразнее несколько увеличить толщину защиты из обычного бетона, чем повышать процент содержания воды.

Необоснованные требования к повышенному содержанию водорода (воды) в бетонной защите явились причиной того, что во всех известных защитах не допускало нагрев бетона выше 60° C. Хотя с точки зрения прочности и температурных напряжений обычный бетон выдерживает температуры до 250°—300° C, а жаростойкие бетоны — до 1000° C. Для того чтобы исключить разогрев бетонной защиты сверх 60° C за счет поглощения энергии излучения, во всех известных ядерных реакторах перед бетоном возводилась сложная и дорогостоящая тепловая защита из дефицитных материалов: нержавеющей стали, графита, металлических баков, наполненных водой и т. п. Все это помимо удорожания приводило к усложнению конструкции, увеличению габаритов и другим технологическим сложностям.

В 1965 г. В. Б. Дубровский и П. А. Лавданский провели комплексное исследование защитных свойств полностью обезвоженных жаростойких хромитовых бетонов. Экспериментальные данные хорошо совпали с расчетными. Они показали, что в обезвоженном бетоне действительно происходит накопление потоков промежуточных и резонансных нейтронов. Однако увеличение суммарной дозы за счет излучений за защитой сравнительно невелико, и утолщение бетона (по сравнению с такой же водосодержащей защитой) оказывается незначительным. Разогрев бетона происходит только с внутренней стороны на относительно небольшую глубину, основная часть защиты нагреву и высыханию не подвергается. Поэтому ослабление в ней потоков нейтронов низких энергий не уменьшается.

Результаты исследований показали технико-экономическую целесообразность выполнения внутренних слоев защиты из жаростойких бетонов. Кроме того, важны полученные достоверные данные о том, что даже полностью обезвоженный бетон благодаря наличию большого количества легких ядер кислорода обладает удовлетворительными защитными свойствами по ослаблению потоков нейтронов.

Таким образом, можно утверждать, что оптимальное содержание в бетоне водорода (химически связанной воды) должно определяться только экономическими показателями биологической защиты в целом. Бытующие в технической литературе рекомендации по содержанию воды в бетоне необоснованны и преувеличены.

Нужен ли в бетоне бор? В ранних работах (в основном американских), посвященных материалам биологической защиты ядерных реакторов, рекомендовалось использовать материалы, имеющие в своем составе бор. Это объясняется тем, что бор почти в тысячу раз лучше поглощает нейтроны низких энергий, чем большинство других элементов. Это в свою очередь приводит к уменьшению вторичного (захватного) гамма-излучения, образующегося в материалах защиты при поглощении низкоэнергетических нейтронов. Строители же, столкнувшись с необходимостью использовать боросодержащие бетоны и растворы, увидели, что помимо низких физико-механических свойств такие материалы и стоят дороже обычных более чем в 10 раз.

В 1960—1967 гг. инженер П. А. Лавданский провел детальные физические и экономические исследования в этой области. Результаты исследований, подкрепленные экономическими расчетами, показали неэффективность использования боросодержащих строительных материалов при сооружении биологических защит стационарных ядерных реакторов. Применение боросодержащих материалов может быть оправдано только в тех случаях, когда основным требованием к защите являются ее минимальные габариты и вес (например, защита транспортных ядерных установок) или защита работает в условиях радиационного разогрева. Причем и в этих случаях концентрацию бора в материалах не следует принимать более 15 кг/м3, так как увеличение концентрации бора сверх этой величины не дает заметного эффекта в улучшении их защитных свойств.

О засыпной биологической защите. В некоторых проектах и действующих реакторах, пущенных в эксплуатацию в период становления атомной техники, конструктивно защита была выполнена в виде металлических баков, заполненных различными сыпучими материалами (в том числе металлорудными, боросодержащими и гидратными) с оптимальным гранулометрическим составом. Основным доводом в пользу сыпучих материалов считалась возможность демонтажа такой защиты в процессе эксплуатации. Этот довод не убедителен, так как засыпка активируется, и до настоящего времени я не знаю примеров демонтажа существующих засыпных защит.

Начиная с 1964 г. работники нашей кафедры В. Б. Дубровский, П. А. Лавданский и В. Н. Леденев совместно с Институтом атомной энергии им. И. В. Курчатова проводили экспериментальные и теоретические исследования эффективности засыпных материалов в конструкциях защит от излучений. Результаты показали, что при прочих равных условиях засыпные защиты (рассматривалось восемь наиболее распространенных и перспективных материалов) в два — четыре раза дороже защиты из обычного бетона. А значит, как правило, и нецелесообразны.

Неоднородность бетонной защиты от гамма-излучении. Эффективность биологической защиты из бетона зависит не только от вида составляющих бетонной смеси, но и от равномерности распределения основных компонентов: заполнителя и цементного теста. Чем выше объемный вес применяемых заполнителей, тем больше опасность расслоения бетона и получения неоднородного защитного экрана. Свежеприготовленная бетонная смесь достаточно однородна. Однако при сотрясении и вибрации в процессе транспортировки и укладки в конструкцию она обладает способностью расслаиваться. При этом в бетонном массиве могут образоваться локальные неоднородности в виде каверн или прослоек из цементного теста с объемным весом, меньшим расчетного объемного веса бетона.

Опасения проектировщиков по поводу таких неоднородностей привели к выработке целого ряда повышенных требований к укладке бетонной смеси. Были разработаны специальные технические мероприятия при производстве работ: дополнительное вытапливание в поверхностный слой бетонной смеси крупного заполнителя, организация оперативного контроля за объемным весом уложенного бетона с помощью изотопных и ультразвуковых установок. Нередко применяются и методы раздельной укладки бетона.

Неясность в вопросах прохождения излучений через менее плотные прослойки в бетонной защите долгое время сдерживала применение более индустриальных сборных экранов из блоков на растворе. Если и применялись сборные элементы, то со сложными сопряжениями или увеличенной до 20% толщиной защиты.

Аспиранты кафедры А. Ф. Миренков и В. Н. Соловьев исследовали прохождение гамма-излучения через неоднородные защиты из бетонов. В экспериментальных исследованиях использовались мощные кобальтовые источники активностью 500, 6000 и 43 500 гр. экв. радия. За экранами из бетонных блоков, уложенных на растворе, определялся прострел излучения по швам шириной от 1 до 3 см. Исследования показали, что для реальной толщины защиты из обычного бетона превышение дозы излучения по швам (или зонам расслоения бетона в монолитной защите) практически не снижает эффективности защиты. Поэтому не стоит предъявлять специальные требования к укладке обычного бетона в защитные конструкции, к изготовлению сборных элементов и их сопряжений, а тем более увеличивать толщину сборной защиты.

Биологическая защита ускорителей. С 1963 г. на кафедре были начаты исследования защитных свойств строительных материалов от проникающей радиации высокой и сверхвысокой энергий, источником которой является ускоритель элементарных частиц. Надо сказать, что в СССР к этому времени были введены в эксплуатацию два мощных ускорителя протонов в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне. Благодаря этому исследователи получили экспериментальную базу, необходимую для проведения опытов по радиационной защите в реальных условиях.

Исследования проводились аспирантами кафедры В. В. Мальковым и О. А. Улитиным. Первый исследовал материалы и конструкции защиты от наиболее жесткого излучения ускорителя. Такое излучение генерируется на мишенях, камере ускорителя, транспортных каналах и обычно называется прямым излучением. О. А. Улитин занимался мягким спектром излучений ускорителей, формирующимся в результате многократного рассеяния прямого излучения на поверхностях ограждающих стен и перекрытий, а также на элементах технологического оборудования и поэтому получившим название рассеянного излучения.

Базой экспериментальных исследований был выбран синхроциклотрон в Дубне. Для исследований использовались широко применяемые бетоны и засыпки из грунта (песка). Цель экспериментальных исследований заключалась в определении параметров ослабления потоков нейтронов и установлении зависимости их от состава материала.

При исследованиях в прямом излучении ускорителя было показано, что два параметра могут достаточно полно описать ослабление потоков нейтронов в защите: длина релаксации сверхбыстрых нейтронов (толщина защиты, на которой поток ослабляется в «e» раз) и фактор накопления замедленных нейтронов (величина, показывающая, во сколько раз поток медленных нейтронов отличается от потока сверхбыстрых нейтронов). Длина релаксации может быть представлена функцией лишь одного объемного веса защиты, тогда как фактор накопления нейтронов — функцией объемного веса и водосодержания. На основе этого получена зависимость толщины защиты от объемного веса и водосодержания материалов в защите.

Исследования рассеянного излучения позволили установить параметры для расчета и проектирования защитных перекрытий, а также других защитных конструкций, ослабляющих рассеянное излучение. В частности, было установлено, что защитные перекрытия целесообразно выполнять двухслойными: из несущего слоя с использованием обычного железобетона и облегченного водосодержащего защитного слоя из обычного или гипсового бетона (или засыпки из песка). Использование тяжелых материалов оправдано в случае ограниченного пространства для размещения защиты при реконструкции ускорителей.

Из-за большего накопления нейтронов промежуточных энергий защита без водосодержащего материала вызывает перерасход стали (около 5000 кг на квадратный метр защиты при толщине ее более 2 м). Поэтому особо тяжелые защиты целесообразно делать двухслойными: со стороны падающего излучения — слой стали, за ним — слой гематитового бетона с нормальным расходом цемента.

Результаты исследований по защите ускорителей нашли практическое применение. В частности, защита экспериментального зала ускорителя в Серпухове выполнена в соответствии с рекомендациями аспирантов кафедры. Результаты работы кафедры учтены также в проекте реконструкции синхроциклотрона Объединенного института ядерных исследований и в ряде других проектов.

Рост энергии и интенсивности элементарных частиц в пучках современных ускорителей приводит к увеличению радиационных нагрузок на материалы узлов ускорителей. По поручению Академии наук СССР кафедра проводит исследование радиационной стойкости широкого круга материалов (металлы, диэлектрики, полимеры и т. д.), которые предполагается использовать в узлах проектируемых ускорителей протонов на энергии в миллиарды электронвольт. Облучение образцов исследуемых материалов производится в ядерном реакторе, синхроциклотроне и синхрофазотронах. Испытание материалов после облучения позволит получить необходимые данные об их радиационной стойкости и сделать практические выводы и рекомендации.

За 13 лет работы кафедра строительства ядерных и специальных сооружений, состоявшая вначале из трех человек, стала сложившимся научно-педагогическим коллективом, способным решать важные задачи по подготовке квалифицированных инженеров-строителей и осуществлению научных исследований в области строительства ядерных сооружений. Кафедра приобрела определенный научный авторитет как у нас в стране, так и за рубежом, поскольку выполнение заданий различных проектных, производственных и научно-исследовательских организаций позволило сделать ряд весьма важных практических выводов, отличающихся от прежних, традиционных технических установок и решений.

* * *

Вот и подошли к концу «Записки строителя». Конечно, далеко не все и не обо всех удалось сказать. Но если данная книга хоть в какой-то мере поможет читателю представить себе характер труда строителей, а сами строители почерпнут для себя какие-то полезные сведения, — автор будет считать свою задачу выполненной.

Воспоминания завершаются 1964 годом. Очень хотелось бы рассказать о самоотверженном труде военных строителей, об интересных с инженерной точки зрения сооружениях, созданных ими. Но все это еще ждет своего часа.