Легенды инженерии: как строились советские высотки

Странно, что эта легенда сочинена про главное здание (ГЗ) МГУ: на таком высоком холме, как Воробьевы горы, грунт должен быть довольно надежным. И действительно, руководитель строительства высотки Александр Комаровский рассказывал, что пробы грунта показали его высокую прочность и плотность. Это позволило строителям уменьшить величину откоса котлована, а значит — сэкономить кучу денег на земляных работах. Но вот под некоторыми другими высотками основания действительно слабые — особенно под теми, что стоят у самой Москвы-реки.

"Легенда 1. Фундамент главного здания МГУ день и ночь морозят огромные холодильники. Иначе слабый грунт не выдержит, и высотка сползет вниз."

Так, при строительстве гостиницы «Украина» дно котлована пришлось заглубить на 8 м ниже уровня грунтовых вод — и это всего в 70 м от реки. Чтобы котлован не превратился в бассейн, вокруг него устроили двойную стену иглофильтров. Множество таких труб с фильтрующим наконечником забили в грунт по периметру котлована и подключили к насосам, чтобы откачивать воду и не дать ей протечь в котлован. Впрочем, замораживание грунта тоже применялось, только не для ГЗ МГУ, а для высотки у Красных Ворот. Здание строилось одновременно с вестибюлем станции метро, расположенным прямо под ним. Стенки его основания пришлось укреплять холодом — и вот как это работает.

В грунт по периметру будущего котлована забивают трубы, которые объединяются в замкнутую, герметичную систему, по которой пускают охлажденный «рассол» — раствор солей, например, хлорида кальция. Вода замерзает при нуле, а рассол можно остужать до -25 °С и гонять по трубам. Трубы замораживают грунт, превращая его в сплошную льдогрунтовую стенку вокруг будущего котлована. Под ее защитой можно спокойно вырабатывать грунт, не боясь обрушения.

Замерзая, вода увеличивается в объеме; замороженный грунт тоже. После разморозки он, соответственно, уменьшается. А теперь представьте: вы построили здание, левое крыло которого (где расположен один из вестибюлей метро «Красные Ворота») стоит на замороженном грунте. После разморозки оно осядет, и вся высотка поползет налево. Чтобы этого не произошло, строители заранее построили здание с наклоном вправо, в сторону современного проспекта Сахарова. Угол был точно рассчитан исходя из характеристик грунта, и после разморозки здание заняло строго вертикальное положение.

"Легенда 2. Главное здание МГУ уходит под землю на столько же этажей, на сколько поднимается над поверхностью сама высотка."

Одна из причин того, что Манхэттен стал «островом небоскребов», — надежные скальные породы, которые залегают здесь достаточно близко к поверхности. На них чрезвычайно удобно опирать фундаменты тяжелых высотных зданий. Москве повезло меньше. Твердые основания у нас есть, но на большой глубине, от 20 до 60 м. Устраивать такие длинные сваи по меркам середины ХХ века было крайне дорого, поэтому инженер Николай Никитин — кстати, будущий автор Останкинской башни — предложил совершенно оригинальный подход. Коробчатая плита позволила впервые в мировой практике установить высотки на упругое основание из глин и суглинков.

Железобетонные плиты, повторяющие очертания будущего здания, устроены в основании всех семи московских высоток. При высоте от 6 до 10 м такая плита имеет коробчатую структуру, которая позволяет экономить материалы практически без потерь прочности (вспомните, какой прочной бывает пустая коробка или ящик). Впоследствии пустоты нашли свое применение: насколько известно, в здании МИДа и в гостинице «Украина» они использовались как бомбоубежища, а в МГУ — как складские помещения. Сложная система подземных помещений с очень высокими потолками, должно быть, и вызвала к жизни легенду про многоэтажные подвалы ГЗ.

"Легенда 3. Московские высотки скопированы с американских небоскребов Нью-Йорка и Чикаго."

Эта легенда столь живуча, что некоторое время назад в «Википедии» даже была страница, где перечислялось, с какого конкретно американского небоскреба «слизана» каждая из высоток. На самом же деле, по воспоминаниям Дмитрия Чечулина, главного архитектора Москвы тех лет, установка была ровно обратная: сделать высотки максимально непохожими на американские небоскребы. Благо архитекторам было чем вдохновляться: башни Кремля, колокольни храмов и монастырей... Среди эскизов к проекту гостиницы «Украина» Аркадия Мордвинова можно видеть и колокольню Ивана Великого, и Спасскую башню — лишь через них он, наконец, нашел форму будущей высотки.

Впрочем, наши высотки все равно очень похожи на американские, только сходство это внутреннее, на уровне конструкций: основу их образует стальной каркас, «кристаллическая решетка» из колонн и балок. Эта технология была внедрена в гражданское строительство в Чикаго в 1880-е годы. Впрочем, наши инженеры внесли в нее некоторые новации. Например, в Америке балки и колонны каркаса соединяли клепкой, а сам процесс выглядел так. Рабочий-«повар» нагревал конец клепки до белого каления и бросал второму, который передавал ее третьему, вставлявшему клепку в отверстие. Четвертый рабочий («стрелок») разбивал ее с обратной стороны.

Как можно догадаться, этот способ довольно трудоемок, дорог и небезопасен, поэтому советские инженеры начали соединять элементы каркаса сваркой: заниматься этим мог один сварщик, спокойно устроившись в своей люльке. Это был первый в мире случай такого широкого употребления сварки в строительных работах.

Что до «упрощенной» конструкции шпиля на МИДе, то такую же металлическую решетчатую башню представляют собой шпили всех семи построенных высоток. И почти все они облицованы металлическими панелями. Исключение составляет шпиль ГЗ МГУ, облицованный стеклом и самый большой: высота его — 58 м, примерно с 16-этажный дом. Его собирали отдельно, в специальной шахте внутри уже почти завершенного здания, после чего поднимали с помощью лебедок. Как только верхушка показалась над крышей, на ней смонтировали звезду и продолжили выдвигать дальше, постоянно останавливаясь и устанавливая облицовку из желтого стекла с отражающим металлическим напылением с внутренней стороны.

"Легенда 5. Высотку МГУ строили заключенные, один из которых смастерил из подручных материалов дельтаплан и бежал, спланировав на нем с высоты."

Строительство ГЗ МГУ было впечатляющим по масштабам проектом. Специально для него было построено 30 км автомобильных дорог и 15 км железнодорожных. От линий Киевского направления была проложена ветка, по которой грузы подвозили прямо к стройплощадке. В пиковые моменты на стройке было одновременно занято 16 000 человек.

Квалифицированных кадров не хватало, поэтому рядом со стройплощадкой был создан учебный комбинат, который успел подготовить 5000 специалистов.

Воспоминания очевидцев говорят о том, что заключенные тоже работали на стройке, но только на самых ранних этапах, не требующих квалификации, — на земляных работах и устройстве фундаментов. Монтаж каркаса, кирпичная кладка, отделочные работы требовали умения, и здесь уже использовался наемный труд. Так что к тому моменту, когда здание было выведено на достаточную для дельтаплана высоту, никаких заключенных здесь уже не было.

"Легенда 6. Фонтаны перед ГЗ МГУ со стороны проспекта Ломоносова — это вентиляционные киоски подземного города."

Московские высотки стали новым словом не только в технологии строительства, но и в системах ЖКХ. Это одни из первых зданий в Москве с центральным отоплением. А чтобы поднимать холодную и горячую воду на высоту, в них — впервые в СССР — были устроены технические этажи. Например, в ГЗ МГУ вода поднимается из подвала на 11-й этаж, где стоят распределительные баки, обслуживающие нижние этажи. Отсюда насосы гонят воду до следующего технического этажа, 23-го. Одна из изюминок высоток — централизованная система пылеудаления. Мощные насосы на технических этажах втягивают воздух через систему трубопроводов в стенах здания. Достаточно подсоединить к выходу в стене шланг и открыть клапан, и этот «общий пылесос» начнет собирать пыль. К сожалению, сейчас эта система не работает.

Отдельной проблемой стала вентиляция и кондиционирование огромных зданий. Системы вентиляции в высотках принудительные, с использованием насосов на тех же технических этажах. Но вот ГЗ МГУ оказалось настолько велико, что для него пришлось построить отдельную станцию подготовки воздуха. Здесь воздух очищался, увлажнялся, при необходимости подогревался — и поступал в здание. Чтобы не портить ансамбля, этот «завод воздуха» возвели под землей, под сквером, где установлен памятник Ломоносову. Так что эта легенда — единственная, оказавшаяся правдой. Фонтаны возле ГЗ действительно играют двойную роль, служа и в качестве вентиляционных киосков. Правда, сейчас станция подготовки воздуха не работает и воздухозаборники закрыты.