«Лего» в помощь

За годы перестройки российская строительная отрасль много потеряла: советские технологии устаревали, не развивались, так как практически не возводились промышленные объекты. Да и сегодня современные решения применяются в основном для строительства гражданского жилья.

Сейчас Росатом — лидер по зарубежным заказам на возведение АЭС (на конец 2017 года портфель таких заказов оценивался в $133,6 млрд). И в компании понимают: на успехах прошлого международные рынки не завоюешь, нужны инновационные решения как в строительных технологиях, так и в проектировании объектов, необходимо использовать лучшие современные материалы. «Мы работаем на глобальном рынке в условиях жесточайшей конкуренции, а это значит, что стоимость и сроки сооружения энергоблоков АЭС — нашего главного экспортного продукта — имеют решающее значение», — говорит первый заместитель генерального директора Росатома по операционному управлению Александр Локшин. Важно все это учитывать уже на этапе проектирования энергоблоков, поэтому отрасли нужна актуальная информация по инновационным решениям в строительстве.

Одной из первых была признана актуальной проектно-компонуемая технология скоростного монтажа большепролетных конструкций из предварительно напряженного сборного железобетона Eurocomp Ural от консорциума «ЛЕГО». На совещании у А. Локшина в феврале 2018 года было принято решение одобрить ее внедрение при сооружении эстакад на Курской АЭС‑2. Другое важное решение — к лету этого года «проработать вопрос внедрения технологии Eurocomp Ural на эстакадах АЭС „Аккую", АЭС „Пакш", АЭС „Руппур" и АЭС „Бушер‑2"». Наконец, в госкорпорации оценят целесообразность применения «Лего» для замены металлических и монолитных каркасов зданий на примерах пускорезервной котельной и насосной на Курской АЭС‑2.

По словам начальника отдела специальных проектов ОЦКС Росатома Игоря Табаева, по сути, на данный момент усилиями консорциума «ЛЕГО» и АСЭ уже практически в полном объеме проработана проектная документация по эстакадам. Сформирована дорожная карта по всем точкам принятия решения. Предполагается, что договор о строительстве эстакад с консорциумом подпишут в конце текущего года, а непосредственно к работе на стройке можно будет приступать уже в феврале-марте 2019 года.

В ОЦКС понимают, что мировые тенденции сегодня определяются новыми строительными технологиями: по данным BIBM (Международной ассоциации по сборному железобетону), на рынке промышленного строительства наблюдается устойчивая тенденция роста применения сборного железобетона. Например, в США 80 % мостов сооружается из железобетона, причем мосты с пролетом до 50 метров — только из сборных балочных пролетных конструкций. В Германии сегодня производится в 1,5 раза больше железобетонных конструкций, чем в России; в Италии — в два раза больше. В Китае работает 4600 заводов железобетонных изделий (ЖБИ).

Центр трансфера технологий на базе ОЦКС Росатома — главный «поисковик» и «внедренец» инноваций в строительной атомной отрасли.

Центр уже провел два экспертных совета по отбору разработок в Базу НДТ, в нее попали 58 технологий (28 — в 2016 году, 30 — в 2017 году). И если два года назад в Базу попадали преимущественно российские технологии, то в 2017 году на экспертном совете ЦТТ отобрали 16 зарубежных и 14 российских технологий.

Стоит отметить желание Росатома не только использовать новые технологии у себя, но и распространить наиболее перспективные из них во всей строительной отрасли России.

На Международном экономическом форуме в Санкт-Петербурге в 2017 году президент страны Владимир Путин дал поручение правительству сформировать инвестиционно-технологические партнерства, и Росатом стал первой госкомпанией, которая это реализует (проект ЦТТ получил федеральный статус).

В апреле 2017 года Росатом подписал соглашения о сотрудничестве с фондом «Сколково», Агентством по технологическому развитию (АТР) и Национальной ассоциацией инженеров-консультантов в строительстве (НАИКС).

В национальный реестр по направлению «Индустриальное строительство», технологии из которого рекомендованы к применению во всем стройкомплексе России, помимо технологии Eurocomp Ural вошли:

• технология «высокопрочный легкий бетон» (АО «ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева»);
• технология термической обработки воды на базе испарителей мгновенного вскипания (ИМВ); переработка солевых стоков АЭС на ИМВ (ЗАО «ИКС А»);
• противоаварийная защита трубопроводных систем с использованием самостабилизаторов давления (ССД) (ООО «ТехПромАрма»);
• «Русские Шпунтовые Стены (РШС)» (группа фирм «Профиль»).

И на этом ЦТТ не собирается останавливаться. Как рассказал «Стране Росатом» начальник отдела специальных проектов ОЦКС Игорь Табаев, в 2018 году на помощь сотрудникам ЦТТ придут новейшие технологии поиска. «Мы создаем систему автоматизированного поиска (big data), которая будет анализировать данные из разных источников в Интернете», — говорит И. Табаев.

Предполагается, что новая система сможет искать необходимую информацию как в открытых источниках, так и в закрытых платных базах данных, а в ОЦКС будут работать с наиболее интересной.

Новая система должна давать полную картину, интересующую ОЦКС: не только готовые технологии и материалы, но и тренды в строительстве; с ее помощью можно будет следить за деятельностью ученых, изобретателей, прогнозировать актуальные тенденции.

Все дело в преднапряжении
Представить технологию Eurocomp Ural легко каждому, кто знаком с принципом конструктора «Лего»: детали скрепляются не с помощью электросварки, они как бы нанизываются друг на друга. Только в промышленном строительстве все детали «Лего» выполнены из железобетона, а не из пластика, и используется технология скоростного монтажа: число монтажных стыков минимальное, отсутствуют трудоемкие сварные соединения в узлах несущих конструкций, исключаются контроль сварных соединений, их антикоррозийная обработка.

«В СССР подобные технологии существовали начиная с 1930-х годов, но они перестали развиваться в середине 1980-х из-за кризиса. Сегодня новая технология сборного железобетона — это в первую очередь вопрос преднапряжения, которое мы можем использовать, в отличие от принятого в России монолитного строительства или металлических конструкций, — говорит представитель компании Structurama, входящей в консорциум «ЛЕГО», Виктор Даргель. — Если вы когда-нибудь парковались в российском торговом центре, то наверняка замечали, что расстояния между колоннами маленькие — настолько, что есть риск их задеть. В Европе на парковках в торговых центрах колонны расположены на 30–40 % дальше друг от друга. В конструктиве здания не должно быть лишних, мешающих элементов — все должно быть удобно».

Технология быстровозводимых зданий из большепролетных конструкций сборного железобетона Eurocomp Ural относится к категории индустриального крупноблочного строительства с применением изделий высокой производственной готовности. Она может быть использована как в промышленном, так и в гражданском строительстве, а также для возведения мостов и прокладки путепроводов. Это симбиоз достижений в информационном моделировании сооружений (BIM — Building Information Modeling), новых материалов, стремления компаний оптимизировать расходы и время на строительство объектов.

Инновационные решения в области проектирования зданий и сооружений из сборного железобетона, его производства, монтажа современных быстровозводимых большепролетных конструкций заключаются в индивидуальном подходе к каждому зданию (сооружению). Имеется набор решений, которые применяются на каждом объекте с учетом эргономики, технологии среды и производства, требований повышения эффективности использования производственных площадей. Это позволяет уйти от типовых конструкций, используемых в России, и создать оптимальную схему несущих конструкций.

Новизна заключается и в подходе к расчетным схемам. Российская школа строительства основана на жестких узлах сопряжений строительных конструкций. В странах Европы и Северной Америки в расчетных моделях используются шарнирные узлы. Это позволяет применять упругие прокладки на опорных частях несущих конструкций зданий и полностью отказаться от жестких узлов и сварки в узлах крепления несущих элементов здания (сооружения).

По словам гендиректора ООО «Структурама» в Санкт-Петербурге Алдара Будаева, такой монтаж очень популярен в Европе. «Европейский Союз в свое время сильно ужесточил нормы использования материалов. И установил жесткие требования к рециклингу бетона: минимум 30 % бетона должно быть использовано снова. Поэтому многие наши заводы имеют систему рециклинга как воды, так и бетона. Другая причина популярности монтажа из сборных конструкций — безопасность при строительстве. По нашим оценкам, в Италии сборные конструкции позволяют сократить оснастку опалубки на 75 %, строительные леса на стройплощадке — на 90 %, монолитные работы — также на 90 %. Количество рабочих уменьшается на 80 %, мусора — на 90 %», — говорит он.

Немаловажный фактор — сейсмическая устойчивость таких сооружений. «Известно, что Италия — высокосейсмичный регион. Так вот, 99 % конструкций, не выдержавших землетрясения, были изготовлены в 1950–1960-х годах, когда не существовало жестких нормативов сейсмостойкости. Все новые конструкции, построенные после 1990-х годов, выстояли», — говорит А. Будаев. К примеру, эстакада между Болоньей и Миланом выдержала землетрясение 7,5 баллов, градирни испанских АЭС — 9,2 балла.

Еще одна особенность Европы — все заказы должны быть запроектированы с использованием технологии BIM: компания передает клиентам проекты не на бумаге, а на флешках или отправляет их по электронной почте. Технология BIM позволяет быстро рассмотреть различные варианты предэскизного проектирования, затем соединить нужные в архитектурные проекты и перенести на завод, говорит А. Будаев.

1. Институт «Гипростроймост — Санкт-Петербург» — генпроектировщик уникальных мостов, не имеющих аналогов в мире: на острове Русский, Крымского, через реку Амур; стадионов, построенных к ЧМ-2018 по футболу, и других масштабных сооружений.

2. НИЦ «Строительство» — головной институт Минстроя РФ по продвижению инновационных технологий в индустриальное строительство и сертификации.

3. Итальянская Structurama — также проектная организация, но она специализируется на сборном железобетоне. Ее специалисты имеют опыт работы в Европе, США, Южной Америке, на Ближнем Востоке, в Северной Африке.

4. DE ECCHER — мировой лидер в области производства спецоборудования для строительства мостов и путепроводов, предлагающий заказчикам полный цикл инжиниринговых услуг, включая управление проектами.

Новаторы из Челябинска
В отечественном промышленном строительстве главным инициатором внедрения технологии скоростного монтажа выступил Челябинский завод ЖБИ № 1. Он был основан в 1958 году, с 2005 года постоянно модернизируется (всего на заводе работает 1500 человек). Сегодня мощность завода позволяет в месяц изготавливать до 60 тыс. м³ как промышленных, так и гражданских объектов. Именно этот завод в 2014 году совместно с ООО «ПУ ШтриХ» впервые в России освоил технологию Eurocomp Ural для конструкций из железобетона.

По словам гендиректора завода Александра Зейферта, при модернизации и внедрении производственной линии по технологии Eurocomp Ural совпали несколько факторов. «Развитие промышленного железобетонного строительства в стране после 1984 года практически остановилось. Те промышленные серии, которые оставались на заводе со времен СССР, давно не модернизировались. Для того чтобы выжить в жестких экономических условиях, нам пришлось решиться на обновление линейки, а для этого надо было познакомиться с передовым иностранным опытом и выбрать то, что подойдет нам. Причем мы решили искать новые технологии по сборному железобетону не только в гражданском строительстве — школ, детсадов, жилья; мы поинтересовались и промышленным строительством».

На заводе создали группу, которая изучила все технологические процессы, связанные как с производством, строймонтажом, так и с применением новых технологий проектирования. Было принято решение создать полную линейку возможностей для заказчика: от разработки концепции, проектирования, научно-технического сопровождения до изготовления оборудования, ЖБИ, логистики и CMR (международных транспортных накладных). «Мы понимали, что в России, в отличие от Европы, заказчик не может ждать, пока изделия будут изготовлены на нескольких заводах, потом где-то пройдет сборка… И мы решили локализовать весь процесс у себя и приобрести в Италии комплекс сборки по технологии Eurocomp Ural», — говорит А. Зейферт.

Программа установки новой промышленной линии на заводе была сформирована в 2011 году, год ушел на подготовку, а в 2013 году уже начался первый этап модернизации предприятия. «В 2014 году мы подошли к тому этапу, который сейчас называем "Лего". За шесть месяцев на заводе собрали весь конструктив параллельно с монтажом. К концу 2014 года почти 80 % оборудования уже было установлено, и с начала 2015 года мы начали оказывать услуги по производству как современного, так и старого конструктива», — говорит А. Зейферт. Инвестиции в модернизацию составили порядка $20 млн (кредитные линии от банков и лизинг оборудования). Инвестиции пока не окупились, отмечает А. Зейферт, но и кредитная линия не выбрана до сих пор.

Одна из проблем, с которой столкнулись инженеры на челябинском заводе, — не соответствовавшая современным стандартам подготовка проектировщиков (эта проблема остро стояла не только на заводе, но и во всей области). «Мы поняли, что из-за этого не сможем оказывать клиентам комплексные услуги и показывать наши объекты заказчикам в Европе», — вспоминает гендиректор ЧелЖБИ № 1. Пришлось обратиться к опыту итальянских проектировщиков. Переобучение каждого российского специалиста занимает не более двух недель; кроме того, иностранные партнеры завода выступают консультантами в его проектах. Естественно, на платной основе.

«Безусловно, профессионально подготовленный специалист с иностранным опытом уже по-другому включается в работу. Но все равно опыта у рабочих пока не хватает. К примеру, разработка каждого крупногабаритного здания индивидуальна. Серийного производства нет. Поэтому аудит от иностранных партнеров всегда полезен», — считает А. Зейферт. Он привел пример: ЧелЖБИ № 1 выполняет проект, отсылает его итальянским коллегам и, как правило, в итоге получает 5–10 % экономии на конструктиве. «Это выгодно и нам — мы создаем лучшие условия; и нашему заказчику — его затраты сокращаются», — заключает гендиректор предприятия. В планах завода — распространение своего опыта, которым он готов делиться с другими отечественными предприятиями: А. Зейферт полагает, что вскоре уже работники ЧелЖБИ № 1 смогут оказывать консультационные услуги, приобретя ценный опыт внедрения современной технологии Eurocomp Ural.

Сообразили на консорциум
Представители ОЦКС Росатома познакомились с технологией «Лего» в 2015 году на международной конференции по техрегулированию в Челябинской области. И в ОЦКС, и в ЧелЖБИ № 1 признают, что интерес был взаимным: атомщики искали прорывные технологии в строительстве, а заводу нужно было расширять клиентуру.
В течение почти двух лет проводились различные консультации, семинары с участием представителей ОЦКС, завода и его партнеров. В итоге в декабре 2016 года было принято решение о возможности применения Eurocomp Ural как «пилотного проекта» на Курской АЭС‑2.

Однако для того, чтобы эффективно внедрять эту технологию, Росатому, ЧелЖБИ № 1 и его партнерам пришлось в апреле 2016 года создать консорциум «ЛЕГО». Дело в том, что в атомных компаниях порой бывает непросто внедрить новейшие технологии. «Процесс продвижения новых строительных технологий, инновационных решений и продукции в госкомпаниях очень сложен, особенно с учетом повышенных требований к безопасности, предъявляемых к объектам использования атомной энергии», — говорит заместитель директора по капитальным вложениям — начальник управления программ капитальных вложений госкорпорации «Росатом» Николай Виханский. Формат консорциума позволяет обойти некоторые препятствия. По российскому законодательству, сложный инвестиционный проект обычно распределяется по нескольким тендерам: отдельно финансируются изыскания, проектирование, монтаж и наладка. А в рамках консорциума каждая компания заключает договор с заказчиком — Росатомом, причем поэтапно. То есть осуществляется комплексный подход к проекту. Компании договариваются между собой об участии в проекте, оперативно принимая решения о разделении сфер ответственности.

Как говорит эксперт Росатома Валерий Тропин, технологический консорциум — это норма, три четверти ведущих предприятий развитых стран мира используют его как инструмент. Однако в России эта форма не закреплена в Гражданском кодексе, хотя и не противоречит ему. В нашей стране допускается создание юрлицами консорциума без регистрации его как отдельного юридического лица (то есть отсутствуют уставной капитал, общие юридические обязательства; участники регулируют свои взаимоотношения при помощи договоров). По словам В. Тропина, принимавшего непосредственное участие в организации консорциума в 2016 году, все его участники работают «по цепочке»: вначале к ней подключаются разработчики концепции, затем — научные организации, производители, поставщики, пуско-наладочные организации. Никто не дублирует чужие функции, так что конкуренции между участниками нет — у каждого своя ниша в проекте.

В рамках консорциума для каждого проекта определяется лидер. Вся информация обо всех проектах доступна всем участникам, они могут высказывать свои идеи, выдвигать предложения, заявлять о желании поучаствовать в проекте на каком-то этапе.

Сегодня в консорциуме «ЛЕГО» более 10 участников. В нем отмечают: все компании, даже иностранные, отличаются гибким подходом и возможностью адаптироваться к российскому и другим законодательствам, что повышает его конкурентоспособность в борьбе за проекты.

Да будет «Лего» на Курской АЭС!
В первую очередь надо понимать, что использование технологии Eurocomp Ural предусматривается только для инфраструктурных объектов, не связанных с ядерной безопасностью. То есть здания для ядерных реакторов будут строиться по-прежнему из монолитного бетона. Такая консервативная практика подхода к безопасности существует во всем мире.

Зато сборные железобетонные конструкции высокой заводской готовности можно применять при возведении других объектов энергоблока. Это вентиляционные и башенные градирни, эстакады и галереи, электрические подстанции и насосные станции. Опыт испанских АЭС говорит об их надежности даже в сейсмоопасных регионах.

В 2016 году на базе ОЦКС Росатома появился Центр трансфера технологий (ЦТТ). Основная задача этого центра — консолидировать передовой мировой опыт, находить интересные современные технологические решения и внедрять их в строительный комплекс атомной отрасли. ЦТТ не занимается собственными разработками, только поиском лучших среди существующих: работает с компаниями, корпорациями, научными центрами по всему миру.

Первой технологией, включенной в отраслевую Базу наилучших доступных технологий (Базу НДТ), стала именно технология скоростного монтажа большепролетных конструкций из предварительно напряженного сборного железобетона. Позднее Базу пополнили еще 57 разработок.

По сравнению с решениями, в которых применяются металлоконструкции и монолитный железобетон, а также с классическим сборным железобетоном технология Eurocomp Ural позволяет сократить себестоимость в диапазоне от 20 до 50%, а скорость монтажа увеличить в 3‒8 раз.

Этого удается достичь за счет следующих факторов:

• индивидуальные типоразмеры и уход от типовых шагов. На стадии ТЭО либо эскизного проектирования с использованием цифровых технологий организуется оптимальное размещение всех несущих и ограждающих элементов с максимально возможным шагом несущих элементов (колонн, балок). То есть если по расчетам оптимальная длина изделия 7,6 метра, 28,5 метра, 38,4 метра и т.д., то изделие изготавливают именно такой длины, а не подгоняют конструктив под стандартные типоразмеры: 6 метров, 9 метров, 12 метров и т.д. Это позволяет сократить объем работ нулевого цикла и количество фундаментов (для эстакады);
• индивидуальная геометрия каждого изделия обеспечивается применением опалубки трансформера и изготовлением арматурных блоков, оптимизированных для данного изделия. Преднапряженные большепролетные железобетонные конструкции изготавливаются в заводских условиях: в опалубках-трансформерах с гидравлически изменяемой по длине и сечению оснасткой, на обогреваемых поддонах, с полным отказом от ямных камер тепловлажностной обработки, что способствует повышению качества и долговечности изделий;
• расчет и подбор минимальных поперечных сечений изделий из железобетона с заданной несущей способностью за счет использования высокопрочных канатов с натяжением до 1600 тонн и высокопрочных бетонов начиная от В55 и выше позволяет увеличить длину пролетов и сократить расход арматуры и бетона;
• высокая точность изготовления изделий (отклонение на 45 см ±1мм) достигается за счет использования современного оборудования и опалубки (в том числе на мобильном заводе, в условиях строительной площадки);
• применение быстромонтируемых фундаментных опор с учетом несущей способности грунтов, всех элементов каркаса, лестничных маршей и стеновых ограждений;
• высокая скорость монтажа достигается за счет использования крупноблочных конструкций и за счет отказа от использования жестких узлов (сварки) и/или уменьшения объема сварки (принцип конструктора «Лего»: элементы скрепляются с помощью специальных узлов опирания с соответствующими металлическими стержнями);
• существенно меньшая удельная стоимость ЖБИ-конструкций по сравнению с металлоконструкциями в пересчете на погонные метры (отпускная цена бетона 3‒5 тыс. руб., ЖБ-изделия 12‒30 тыс. руб., металлоконструкций 50‒100 тыс. руб. за тонну, что даже по сравнению с большей материалоемкостью ЖБИ (тяжелее) дает на выходе существенно меньшую стоимость всей конструкции).

Для Росатома особо важным будет мультипликативный эффект от технологии, достигаемый за счет сокращения транзакционных издержек при реализации комплексного проекта командой консорциума:

• размещение мобильных заводов «Лего» в шаговой доступности от стройплощадок Росатома;
• использование новых материалов и оборудования при реализации уникальных архитектурных решений «Лего» в особых условиях.

В консорциуме подтвердили возможность подготовки ТЭО для 36 зданий каркасного типа Курской АЭС‑2. На совещании в феврале 2018 года было одобрено возведение эстакад; на рассмотрении — здания из металлических и монолитных каркасов, такие как котельная и насосная Курской АЭС‑2.

Особенность продукции «Лего» в том, что ее легко перевозить; несложно и оперативно организовать «завод» на месте стройки.

«Пока достаточно и трех-четырех объектов, чтобы показать результат и доказать: данную технологию можно использовать как референтную, — говорит гендиректор ООО «ПУ ШтриХ» Игорь Починкин. — По нашим подсчетам, ее применение на нескольких десятках объектов даст колоссальную экономию времени. О суммах общей экономии пока говорить рано».

В целом в консорциуме «ЛЕГО» уже подсчитали ожидаемую экономическую выгоду от проекта, по крайней мере по трем эстакадам. На Курской АЭС‑2 предполагается возведение двухъярусной, четырехъярусной и шестиярусной эстакад. Предлагаемый консорциумом вариант дает сокращение капитальных затрат на 104 млн руб. (19 %), операционных издержек по обслуживанию эстакад (окраске и огнезащите) на всем жизненном цикле — до 418 млн руб. (75 % от проектного).

Цель — сломать консерватизм
Многие члены консорциума отмечают, что сегодня главное для Росатома — победить консерватизм в отрасли во всех вопросах, не касающихся безопасности.

«Нужно выбирать и поддерживать активных проектировщиков, иначе госкорпорация может потерять приоритетность на зарубежных стройках, завоеванную за счет инновационных энергоблоков. Блоки-то инновационные, но возведение вспомогательных зданий увеличивает сроки стройки и ее стоимость», — говорит А. Зейферт. Он напоминает, что сегодня во всем мире осталось без работы колоссальное число специалистов атомной отрасли, в том числе из-за запрета или сокращения строительства АЭС за рубежом. «Корейцы сейчас свободны — они конкуренты сильнейшие и уже Росатому свои услуги предлагают; немцы запретили строить энергоблоки, у французов схожая ситуация. Специалисты остались без работы и вышли на рынок. Они будут ломать цены и ломать рынок», — заключает он.

«Технология быстрого строительства из легкосборных блоков „Лего" — это будущее. Нам хотелось бы не только использовать данную технологию, но и участвовать в ее разработке, — говорит руководитель проектного бюро «Уникум» Ольга Смоленская. — Технология мобильных, быстро и легко монтируемых материалов позволяет минимизировать конструктивные ошибки в процессе строительства. Нельзя неправильно собрать домик из „Лего". Но пока в России и в мире инновационные материалы не получили широкого распространения».

За рубежом есть несколько примеров как использования консорциумов для внедрения современных технологий, так и строительства по технологии «Лего». Первый: на Бродвее в Нью-Йорке построен с помощью скоростного монтажа жилой дом The Stack. Другие известные здания: стадион King Abdullah Sports в Саудовской Аравии; итальянский павильон на «Экспо‑2015» высотой 35 метров (там использован биодинамический бетон, поглощающий частицы смога, превращающий их в инертные соли и тем самым очищающий воздух); аэропорт «Королева Алия» в Аммане, Иордания; мост для высокоскоростной железной дороги Haeren Brussel (скорость поездов 320 км/ч, расстояние между опорами 34 метра). Наконец, в Москве с помощью «Лего» изготавливают трибуны на стадионе «ВТБ Арена» (бывший «Динамо»).