Укрепление берегов и строительство дорог: новые материалы

Как отмечается всеми экспертами, проблема сурового климата в Арктике порождает другие проблемы, которые, в свою очередь, влияют как на условия жизни населения Арктической зоны Российской Федерации (АЗРФ), так и на скорость освоения российской Арктики. Одной из таких проблем является транспортная логистика, в частности – перевалка продукции через арктические порты. Это имеет особую важность, поскольку доставка грузов водным путём является наиболее выгодной с экономической точки зрения. Более того, порты АЗРФ одновременно являются и грузоотправителями, и грузополучателями. Через морские и речные порты осуществляется «северный завоз», отгружается продукция. С учётом прогнозов касательно темпов таяния вечной мерзлоты, добыча рудных ископаемых в АЗРФ будет набирать обороты.

Уже сегодня в АЗРФ добывается почти 100% российских алмазов, сурьмы, апатитов, барита, вермикулита и редкоземельных металлов; свыше 90% платиноидов, никеля и кобальта, более 60% меди и других цветных металлов (свинец, цинк, вольфрам, молибден и т.п.), а также чёрные металлы (железо, марганец и хром).

Помимо перевалки, арктические порты являются агрегаторами и накопителями грузов, в том числе для перевалки на другие виды транспорта. Арктические морские и речные порты в навигацию имеют преимущества перед другими видами транспорта:

·         Перед железнодорожным, ввиду его отсутствия в большинстве регионов АЗРФ;

·         Перед автомобильным, ввиду неразвитостью сети дорого с твёрдым покрытием в АЗРФ;

·         Перед авиационным, ввиду его дороговизны и метеозависимости.

Но что тормозит развитие портов? Опять же, транспортная логистика. Массовый завоз стройматериалов с «материка» - недешёвое удовольствие в современной России. Абсолютное большинство портов, не связанных с перевалкой углеводородов, строилось в советские времена, в условиях плановой экономики. Сейчас такое строительство крайне дорого, в том числе и ввиду недавнего удорожания стройматериалов. По информации Национального объединения строителей (НОСТРОЙ), повышение цены, например, на металлопрокат доходило до 100% в зависимости от региона и ассортимента, а материалы, в производстве которых применяется металлопрокат, подорожали на 10–70%. Если в странах «большой семёрки» (G7), рентабельность в 3-4% является для металлопрокатчиков нормой, то в России собственники аналогичных бизнесов нацеливаются на, минимум, в два раза большие величины. Естественно, в странах G7 чуть меньше уровень инфляции. Но не в два раза. Видимо, «акулы» отечественного бизнеса до сих пор ностальгируют по стопроцентной доходности 90-х.

Несмотря на государственные меры поддержки и доступный инструментарий, такой как государственно(муниципально)-частное партнёрство (ГЧП/МЧП), в том числе, по частной концессионной инициативе (ЧКИ), специализированное общество проектного финансирования (СОПФ), создаваемое для эмиссии инфраструктурных облигаций, а также возможности со-финансирования проектов Российским фондом прямых инвестиций (РФПИ), российский частный капитал не торопиться инвестировать в строительство новых портов в АЗРФ. Исключением, пожалуй, является проект «Глубоководный район» Архангельского транспортного узла (АТУ), который выйдет на проектную мощность не ранее 2028 года:

Но грузооборот растёт, и дефицит мощностей по перевалке (кроме углеводородов) может наступить раньше ввода в эксплуатацию запланированных объектов. Поэтому важно не только строить новые объекты, но и поддерживать в рабочем состоянии уже существующие. Поддержание имеющейся портовой инфраструктуры включает, среди прочего, ремонт причальных стенок, подъездных путей, дноуглубительные и берегоукрепительные работы. Для повышения эффективности два последних вида работ можно объединить. Что необходимо для берегоукрепления? Строительные материалы. Учитывая трудности с транспортной логистикой в АЗРФ, желательно максимизировать объёмы их производства на месте. Как это осуществить? С применением инновационных технологий и доступных материалов.

Например, компания «ПОЛИПЛАСТ Северо-Запад» разработала композитное вяжущее «Полиграунд», которое может применяться при проведении берегоукрепительных работ в АЗРФ. При смешивании «Полиграунда» с молотым доменным гранулированным шлаком (МДГШ), водой и грунтом возможно производить стройматериалы, такие как балластные маты, «на месте». Причём получаемая плотность грунтобетона (свыше 2 000 кг/м³) может сравниться с «классическими» тяжёлыми бетонами:

Тип бетона	Плотность бетона, кг/м3
Особо легкий	< 500
Легкий	500 – 1800
Тяжелый	1800 – 2500
Особо тяжелый	> 2500

 

Об этом свидетельствуют испытания, проведённые компанией в начале декабря 2020 года на терминале АО «МРТС», расположенном в Архангельске на реке Северная Двина.  

Испытания проводились при температуре окружающего воздуха -3°С … -5°С. Донный грунт забирался прямо из реки. Поскольку экскаватор работал в непосредственной близости от берега, в грунте были как органические (дерево), так и техногенные (стекло, металл и т.п.) включения.  

Но это обстоятельство не помешало испытаниям, а наоборот – создало предпосылки для «консервации» нетоксичных отходов прямо на месте, без необходимости их транспортировки до места утилизации.

Грунт Северной Двины илистый, с высоким содержанием глины. Вода забиралась из реки без фильтрации.

  Испытания заняли четыре дня. Было произведено 5 балластных матов массой 500-700 кг, 4 мата массой 1200 – 2000 кг и 2 мата массой 2000 – 2200 кг. На 4-й день образцы матов были погружены в Северную Двину для оценки физико-механических свойств грунтобетона при длительном хранение его в воде при отрицательных температурах. Первые результаты были получены на 3-й и 7-й день, а основное заключение было подготовлено НИТУ «МИСиС» в мае 2021 года. Согласно его выводам, полученный грунтобетон продемонстрировал высокие показатели прочности, устойчивость к коррозии, водонепроницаемость и морозостойкость. Заключение подтвердило правильность подбора пластификаторов и специализированных добавок, что позволяет говорить о широких возможностях применения грунтобетона в АЗРФ.     

  Важным компонентом грунтобетона является модифицированный специалистами компании шлак. Поставщиками гранулированного шлака в промышленных масштабах для нужд проектов расширения портовой инфраструктуры АЗРФ могут выступить крупные металлургические комбинаты, такие как ПАО «Северсталь» (накоплено более 1 млн. тонн шлака) и/или ПАО «НЛМК». С точки зрения транспортной логистики, поставки из Череповца Вологодской области в регионы российской западной Арктики будут несколько дешевле. 

Необходимо подчеркнуть, что и ПАО «Северсталь», и ПАО «НЛМК» выгодны такие поставки, поскольку речь идет о замыкании технологического цикла, ведь МДГШ (молотый доменный гранулированный шлак) получается путём быстрого охлаждением водой жидкого горячего шлака, образованного во время выплавки чугуна в доменной печи или конвертере. То есть производство МДГШ дёшево и избавляет от необходимости платить за его утилизацию.


  Теперь о возможном практическом применении. Например, согласно «Стратегии развития Арктической зоны РФ и обеспечения национальной безопасности на период до 2035 года» предполагается комплексное развитие районов Анабарского и Ленского бассейнов, бассейнов рек Яны, Индигирки, Колымы, а также реконструкция морского порта в Тикси и развитие научного, культурно-этнографического и экспедиционного туристического кластеров в Якутии.

Как говорится в Указе президента РФ: 

Также отмечены комплексное развитие территорий в бассейне реки Яны, предусматривающее строительство объектов энергетической и транспортной инфраструктуры, и освоение минерально-сырьевой базы твёрдых полезных ископаемых Янского бассейна: золоторудного месторождения Кючус, месторождения серебра Прогноз, Депутатского оловорудного месторождения и месторождения олова Тирехтях.

Кроме того, в перечень приоритетных направлений вошли комплексное развитие территорий, расположенных в бассейне реки Индигирки, обеспечение их энергетической безопасности и диверсификация экономики путём разработки Краснореченского месторождения углей, организации производства строительных материалов на базе месторождений базальта и строительного камня, а также комплексное развитие территорий в бассейне Колымы, предусматривающее модернизацию речного порта Зелёный Мыс и развитие Зырянского угольного минерально-сырьевого центра.

Отмечена необходимость обеспечения завоза в населённые пункты в отдалённых местностях топлива, продовольствия и других жизненно необходимых товаров.

Не секрет, что большинство автомобильных дорог АЗРФ нуждаются, как минимум, в регенерации. Также необходимо строительство новых дорог.

Прокладывать дороги приходится на «ледяном панцире». В условиях вечной мерзлоты песчаники, глины, галечники и другие рыхлые грунты ведут себя непредсказуемо. Тепло, которое создаётся при движении транспорта, нагревает почву. В результате система теряет монолитность и смещается в процессе подтаивания. Поэтому, строить дороги на вечной мерзлоте можно только с применением специальных технологий, помогающих стабилизировать грунт, путём его смешивания с соответствующими добавками. 

Как в случае с берегоукреплением, так и с дорожным строительством технология может задействовать три компонента:

·         Минеральное вяжущее (МДГШ),

·         Химические добавки и полимеры, в т.ч. «Полиграунд»,  

·         Местный грунт (песок, суглинок, глина и т.п.).

С помощью этих технологий можно стабилизировать протаявшие грунты "вечной мерзлоты" и обустраивать земляные дамбы во время паводков, а также использовать донный грунт при проведении дноуглубительных работ на Крайнем Севере в качестве пригруза и каркаса для стабилизации берегов в местах дноуглублений. 

Таким образом, можно использовать техногенные отходы, шлаки и золы для строительства, ремонта и реконструкции объектов транспортной инфраструктуры.

 

Авторы: Владимир Тишак, Алексей Бычков, Светлана Маркова.