Сергей Никифоров: «Внедрение инновационных технологий строительства – первостепенная задача»
Сергей Никифоров, главный инженер проекта МФК «Лахта центр», о внедрении инновационных технологий в российской строительной отрасли, о том, как они влияют на рынок, и о сложностях, с которыми сталкиваются инженеры и девелоперы.
- Сергей, известно, что в начале 20 века революционными для высотного строительства оказались появление лифта и изобретение несущего стального каркаса здания. Расскажите о наиболее инновационных и актуальных современных технологиях в строительстве. С какими из них связаны самые большие ожидания инженерного сообщества?
- Мировыми инновационными технологиями в строительстве сейчас движут два фактора – сокращение выбросов парниковых газов при возведении или сносе зданий и автоматизация или унификация решений, материалов, которые смогут компенсировать затраты на первый фактор.
Понимая, что в нашей стране унификация вызывает «аллергию» у многих инженеров и архитекторов, т.к. этим мы занимались долгие годы после Второй мировой войны, а тема парниковых газов пока не конвертирована в законы или очевидные преимущества в девелопменте, то основной акцент в строительной отрасли в нашей стране сейчас сделан на постоянно возрастающую стоимость строительства. Происходит это как из-за монополизации рынка энергоносителей, так и по причине падающей квалификации рабочей силы из-за стремления экономить на оплате труда привлекаемых рабочих. Данная тенденция, конечно, непосредственно отражается на качестве возводимых зданий и сооружений. Поэтому внедрение инновационных технологий строительства, которые будут менее зависимы от квалификации рабочих, является первостепенной задачей в нашей строительной отрасли сегодня.
Международные темпы и масштабы технологического прогресса в отрасли будут зависеть от степени и скорости перехода на автоматизированные методы строительства и массового внедрения робототехники и технологий с минимальным вмешательством людей. Так, многие эксперты сегодня сходятся во мнении, что одной из ключевых тенденций ближайших десятилетий в строительной индустрии должен стать ускоренный переход от традиционных технологий возведения домов непосредственно на стройплощадках (on-site manufacturing) к сборно-модульному (внеплощадочному) домостроению и далее к практически конвейерному производству домов из унифицированных панельных или модульных компонентов, спроектированных при помощи компьютеров.
Я очень хорошо запомнил один пример, когда, занимаясь модульными конструкциями из дерева в Швейцарии, я приехал со своим руководителем на будущую площадку, где был большой яблоневый сад. И буквально через два месяца на этом месте стояло несколько трех-четырех этажных корпусов из сборных деревянных панелей, а около подъездов можно было увидеть детские велосипеды, т.е. дома были полностью заселены.
- Чем интересны эти новшества и как они способствуют усовершенствованию процесса строительства? Почему они не применялись ранее и в чем их преимущество перед более ранними технологиями, которые применялись и до сих пор используются в строительстве?
- Строительная индустрия традиционно относится к числу наиболее консервативных отраслей современной экономики, темпы внедрения в которой различных технологических инноваций, а равно и роста производительности труда существенно отстают от средних темпов, демонстрируемых мировой экономикой в целом.
Тем не менее достаточно широко распространенное представление о том, что строительная отрасль за последнее столетие практически не изменилась и продолжает по большей части использовать сильно устаревшие технологии и материалы, едва ли соответствует действительности. Практически все ключевые компоненты строительного процесса (как используемые базовые стройматериалы, так и производственные практики) претерпели за последние десятилетия весьма значительную трансформацию. Оценивая среднюю конструкционную прочность важнейших материалов, используемых в отрасли, можно отметить, что за последние 50 лет прочность конструкционной стали выросла на 40%, арматурных стержней — на 50%, а бетона — почти на 100%.
Важнейшей тенденцией, которая оказала в последнее десятилетие особенно заметное влияние на технологическое развитие стройиндустрии, является ускоренное внедрение и интеграция комплексного компьютерного моделирования на всех стадиях строительства (разработка, планирование и собственно строительный процесс). Эффективное применение компьютерного моделирования позволяет экономить в среднем 20-30% от общей себестоимости строительства.
Наиболее современные BIM-модели базируются на так называемом 5D-подходе, который включает в себя не только всесторонний учет трехмерных геометрических данных возводимых объектов и различных материальных ресурсов, необходимых для реализации строительных проектов (стройматериалов, производственного оборудования, рабочей силы и т. д.), но и детальную информацию о временном (календарном) графике выполнения работ и всех взаимосвязанных подпроцессах, в т.ч. и о последующей эксплуатации и ремонте построенных объектов (т.е. иными словами в рамках этого подхода также используются элементы долгосрочного финансово-экономического прогнозирования). Новейшие технологии строительства развиваются на стыке электроники, робототехники и машиностроения. Речь идет о роботизированных кранах (crabots), технологиях 3D-печати для панельного и модульного домостроения.
Примечание. BIM-модели (BuildingInformation Modeling) — системы информационного моделирования здания/строительных объектов на базе трехмерной визуализации физических объектов, а также параметрического учета всех архитектурно-конструкторских, технологических, финансово-экономических данных и информации о зданиях и прочих строительных объектах.
- Девелопмент не только в России, но и во всем мире является заказчиком инноваций. Можно ли сейчас говорить о готовности рынка к созданию новых технологий? Стоит ли в ближайшее время ждать новых инженерных и технических прорывов в этой сфере? Ожидаете ли вы, что через 10-20 лет технологии строительства зданий будут полностью обновлены и пересмотрены?
- Главным препятствием к распространению инновационных решений на строительном рынке является их невостребованность. Специфика строительства в целом и российская в частности заставляют дать неоптимистичный прогноз: использование инновационных решений будет медленно нарастать эволюционным путем по мере насыщения и качественного преобразования рынка. Заметную роль на российском строительном рынке инновационные технологии и материалы занять в среднесрочной перспективе (5-10 лет) не смогут. Роль государства в ускорении этого процесса потенциально может быть значительной, однако пока попыток его вмешательства в качестве регулятора, серьезно меняющего рынок, не наблюдается.
Уверен, что уже в ближайшие 5 лет появятся новые технологии, которые введут в строительство использование дерева и стекла для конструкционных элементов высотных зданий. Рынок и амбиции архитекторов уже постепенно вводят эти элементы в конструктив зданий, что дает возможность пересмотреть некоторые принципиальные подходы в планировании объектов. Вопрос только - когда эти технологии появятся на наших стройках?
- Исходя из вашего опыта, расскажите, в чем заключаются основные сложности, с которыми сталкиваются инженеры при строительстве высотных или уникальных объектов.
- При возведений уникальных сооружений (не обязательно высотных) традиционно возникает дилемма относительно нормативов, которые могли бы помочь просчитать уникальные решения, а затем их воплотить. Очевидно, что нормативы всегда будут отставать от того, что хотелось бы использовать в уникальных сооружениях. Это мировая практика и от этого, мне кажется, не уйти. Тем не менее многие государства перекладывают ответственность в таких случаях на самих девелоперов и строителей, чтобы дать им возможность создавать уникальные решения.
- Главный архитектор Москвы Сергей Кузнецов недавно заявил, что «чтобы начать проектировать и строить знаковые здания, нам многого не хватает. Если сравнивать с Западом, то там есть развитая индустрия архитектуры, современные технологии и типовые инженерные решения, новейшие оборудование и строительные материалы, более гибкая нормативная база». Каких именно технологий строительства в России недостаточно?
- Как я уже отметил ранее, существенным фактором отставания строительной отрасли России является низкая квалификация рабочей силы, серьезно сдерживающая развитие и внедрение новых материалов и технологий. Поэтому необходимо в первую очередь вводить инновационные технологии при строительстве, которые позволят не зависеть от квалификации рабочих.
Если обратиться к зарубежному опыту, то примером подобной технологии может служить система Dincel Construction System, разработанная австралийскими инженерами. Данная строительная технология основана на том, что из прочного жесткого противопожарного полимера изготавливаются полые соты, которые заполняются бетоном и служат структурным элементом колонны или стены. Эти полимерные соты (формы) легко устанавливаются вручную, с помощью оснастки, которая прилагается к материалу. Данная строительная технология может быть применена для стен любой длины и формы, а также для колонн. Полимерные формы разрезаются на заданную длину на заводе-изготовителе под конкретный строительный объект (как конструктор), что позволяет возводить несущие стены и колонны в значительно меньшие сроки и значительно дешевле, чем при использовании монолитных железобетонных конструкций.
Стоит также упомянуть инновационную систему кессонных железобетонных перекрытий Holedeck, которая благодаря технологическим отверстиям позволяет использовать на 55% меньше бетона по сравнению со стандартной железобетонной плитой. В системе Holedeck для опалубки используются сборные матрицы на основе полипропилена. Технологические отверстия дают возможность разместить часть инженерных коммуникаций (например, электричество и вентиляцию) в самой структуре перекрытия.
Если перечислять, то пока еще очень много технологий в строительстве имеют у нас ограниченное использование, например, методы преднапряжения бетона, технологии облегчения горизонтальных бетонных конструкций в условиях площадки, опалубка, высокопрочные стали в больших объемах, стали выше 600-700 МПа для несущих конструкций и т.д.
- Есть ли ограничения у девелоперов в России для применения инновационных технологий строительства? Они являются законодательными, отраслевыми или «ментальными» - в сознании инженеров или заказчиков строительства?
- Главным препятствием для развития и внедрения инновационных технологий в строительной сфере является отсутствие четкой государственной политики в области строительства. В стране практически отсутствует система экономического стимулирования инноваций в строительстве.
Наиболее запущенной, согласно международному рейтингу Doing Business, является ситуация с административными барьерами в российской строительной сфере, являющаяся основным сдерживающим фактором и для наращивания объемов строительства, и для широкого внедрения инноваций. В глобальном рейтинге DB за 2012 год Россия по показателю «получение разрешений на строительство» занимала 178-е место из 183. В последующие годы ситуация несколько улучшилась, так, в 2016 г. Россия занимала уже 119 место. При этом для получения разрешения на строительство предпринимателям необходимо пройти 19 процедур, что в среднем занимает 244 дня.
Анализ нововведений в области государственного регулирования строительной сферы показывает, что общая государственная стратегия предусматривает дальнейшую либерализацию сферы строительства и сокращение роли государства. Трудно представить, что такая стратегия, не дополненная современным инструментарием государственного стимулирования развития и внедрения инновационных технологий в строительстве, позволит кардинально нарастить объемы строительства в стране и стимулировать внедрение инноваций.
В сегодняшней ситуации девелоперы и строители не заинтересованы в новых технологиях и им не интересно вкладывать существенные затраты на их изучение и использование.
Есть вещи ментальные, которые необходимо решать на уровне законов и каждого из нас (не только заказчиков и инженеров). Они кажутся совсем не существенными, но их массовое использование даст толчок новым технологиям в строительстве и выгоду государству, например, разделение мусора, утилизация батареек и строительных отходов, экономия воды в быту, выбор материалов упаковки, качество материалов для фасадов и многое другое.
- Какие наиболее яркие решения из разряда инновационных применены в Лахта-центре? Чем могут гордиться другие российские небоскребы? Можно ли эти решения тиражировать внутри страны и даже экспортировать? Будут ли они в дальнейшем использоваться в массовом строительстве или это удел уникальных, сложных и дорогостоящих объектов? Одним словом, каков ваш прогноз?
- Говоря про строительство небоскребов вообще, стоит в первую очередь сказать об использовании высокопрочных материалов. Мы говорим как о высокопрочном бетоне (это класс бетона «B 60», «B 80»), так и о высокопрочной стали (класс стали – 355, 465). Это материалы, которые необходимы на высоте. Без них либо элементы здания получатся очень громоздкими, либо их форма не подойдет под ту геометрию, которую придумал архитектор.
Применяются также композитные конструкции, когда сталь и бетон используются одновременно. Это композитные (сталежелезобетонные) колонны и композитные перекрытия, когда на металлическую балку кладется профилированный лист и к металлической балке, через этот профлист, насквозь привариваются анкерные болты. В итоге, когда мы заливаем сверху бетон, у нас получается несъемная опалубка. Очень интересная и перспективная технология, которая эффективно и широко используется в высотном строительстве уже больше 30 лет. Что же касается сталежелезобетонных колонн, то помимо совмещения преимуществ металла (скорость, удобовозводимость сооружения в холодный период и на высоте) и бетона (устойчивость к пожарной нагрузке, схожесть ползучести и усадки внешнего периметра башни и ядра), при переходе с чистого металла на композит мы получили определенный выигрыш в сроках и в подборе оборудования для подъема на высоту.
Следует упомянуть и инновационные решения, используемые в инженерных системах зданий, такие как интеллектуальный фасад, система освещения с автоматическим изменением цвета и интенсивности в зависимости от уровня естественной освещенности, холодогенераторы, вакуумная пневматическая система мусороудаления и др. Все инженерные системы комплекса управляются из единого диспетчерского пункта. Система позволяет специалистам контролировать и управлять инженерными системами из любой точки здания. Данные мониторинга в случае нештатной ситуации автоматически поступают в МЧС (состояние конструкций здания, работа систем водо-, электро- и теплоснабжения).
В России быстрее рынок завоевывают продукты, которые прежде всего помогают снижать общие издержки строительных компаний, не всегда ориентированные на качественное, энергоэффективное строительство. Более активному применению инновационных материалов и технологий мешает устаревшая нормативная база, которая препятствует развитию строительной отрасли в инновационном направлении в целом.
- Да, я уверен, что к завершению строительства мы сможем опубликовать весь перечень оригинальных технологических элементов, которые мы использовали. Сейчас мы внедряем уникальную технологию мониторинга и наблюдения за конструкциями и грунтами, которая дает возможность уже на ранних этапах контролировать напряжения и деформации в основных несущих элементах и сравнивать их с расчетными значениями для проверки самих себя и уточнения узлов и деталей, если такая необходимость возникнет.
Поделиться
