Исаакиевский собор стоит не на твёрдой земле, а на инженерном компромиссе. Под ним — вода, песок, текучие глины и 24 тысячи сосновых свай. Но, представьте, ни одна из них не достаёт до твёрдой земли!

Тем не менее храм держится почти два века. Инженеры нашли изящное решение - они не победили слабый грунт, а заставили его работать, быть частью конструкции. Давайте разберемся, как им это удалось — и почему собор всё-таки осел почти на метр.

Шведы в этих местах отказывались строить, считая, что это невозможно. Наши предки же здесь построили город - да и какой! А Исаакиевский собор, согласитесь, уникальное украшение, без которого представить Питер нельзя ну никак.

Нынешний Исаакий — четвёртый храм на этом месте: первый — деревянный был построен при Петре I, второй — каменный, утонул в болоте, третий сочли безвкусным и разобрали.

Слоёный пирог вместо твёрдого дна.

Под Исаакиевской площадью нет ни скалы, ни однородного болота. Там слоёный пирог: насыпные грунты, морские пески, супеси, озёрно-ледниковые глины, моренные суглинки.

Часть слоёв насыщена водой — естественная влажность местами доходит до 35–50 процентов, и по инженерной классификации такие грунты имеют текучую консистенцию.

Бытовым языком: это куда ближе к густой пасте, чем к нормальной земле. Твёрдые вендские глины скважины находят только на глубине около 46 метров.

На этот пирог давит один из крупнейших купольных соборов Европы: высота — 101,5 метра, нагрузка на основание — порядка 30–40 тонн на каждый квадратный метр. А дотянуться сваями до твёрдого слоя при технологиях XIX века было невозможно.

Проектировал собор Огюст Монферран — французский архитектор, приехавший в Россию в 1816 году безвестным рисовальщиком без единой крупной постройки. Царю Александру I он привёз альбом эффектных проектов и неожиданно для всего петербургского зодческого цеха получил главную стройку империи — которая растянулась на сорок лет и стала делом всей его жизни.

С фундаментом Монферран поступил иначе, чем требовала интуиция: не стал искать твёрдое дно.

Рабочие вырыли котлован глубиной около пяти метров и пять лет забивали в него просмолённые сосновые сваи чугунной «бабой» — плотно, почти вплотную друг к другу.

Новых свай было 10 762. Ещё примерно 13 тысяч остались от предыдущего собора Ринальди: их не стали выдёргивать, а включили в новую систему.

Длина свай — всего 6–10 метров, до твёрдого слоя они не достают даже близко. Но задача у них другая: тысячи плотно забитых стволов уплотнили верхнюю толщу и превратили её в жёсткий массив из дерева и грунта. Нагрузка передаётся не через нижний конец, а трением вдоль всей поверхности каждого ствола.

Промежутки у голов свай забили щебнем с раствором, а сверху возвели семиметровый массив кладки из гранита и известняка, скреплённый металлическими связями, — внутри даже оставили галереи, через которые можно попасть к подземной части. Так что собор держат сразу трое: древесина, уплотнённый грунт и камень.

Почему дерево не сгнило под водой?

Гниение — работа дереворазрушающих грибов, а им нужен кислород. Ниже устойчивого уровня грунтовых вод кислорода почти нет, поэтому самые агрессивные грибы там не работают, и сосна сохраняется столетиями — археологи регулярно достают из болот целёхонькие лодки возрастом в тысячу лет.

Правда, вечной древесину вода не делает. Исследования деревянных фундаментов показывают: медленное бактериальное разрушение идёт и без кислорода — просто в историческом темпе, а не в человеческом. Поэтому фундаменту нужна не просто вода, а стабильность. Опаснее всего длительное понижение уровня грунтовых вод, открывающее дереву доступ кислорода, а вместе с ним — загрязнение воды и изменение подземных потоков в растущем городе.

Собор начал оседать ещё на стройке.

Первые проблемы заметили в 1841 году. Восточная часть, стоящая на более длинных сваях Ринальди, оседала меньше, западная, на новых коротких, — больше. Позже наклонившиеся колонны портиков пришлось выправлять — все 48, и работы растянулись на четверть века. По оценкам инженеров, суммарно собор осел примерно на метр, а перепад между восточной и западной сторонами подкупольной части достигал 27 сантиметров.

Грунт при этом уходит не только вниз. Съёмка 1983 года обнаружила вокруг собора осадочную воронку и зоны выпора: мягкая толща выдавливается к краям, как тесто из-под тяжёлой ладони, и перепад отметок местами достигал 85 сантиметров.

Катастрофой это не считается: для гигантских зданий опасна не осадка сама по себе, а её неравномерность. Поэтому за деформациями, грунтами и подземными водами наблюдают постоянно — Исаакий не неподвижный монолит, а медленная система, которую инженеры измеряют поколение за поколением.

Монферран строил собор 40 лет и умер через месяц после освящения своего детища. Заодно успел поставить Александровскую колонну.

Исаакий вообще никогда не был неподвижен. Дерево под ним стареет, глина сжимается, камень даёт трещины, здание понемногу опускается — и всё же стоит. Возможно, в этом и заключается настоящее мастерство: не создать вещь, которая никогда не изменится, а построить её так, чтобы она выдерживала изменения на сотни лет дольше своего создателя.

Самые великие сооружения стоят не потому, что под ними нашлась вечная опора. А потому, что кто-то однажды понял: даже на слабой земле можно построить нечто долговечное — если правильно распределить тяжесть.

Источник.