Профессионалы на стройке века: инженеры и грузчики.

Петербургский храм св.Исаакия планировался как храм-венец Имперского Православия и обошелся казне в 23 миллиона золотых рублей. Его внешний вид  поражает воображение, но еще более впечатляют его технические характеристики: высота более 100 метров, площадь – 4000 квадратных метров, толщина стен и перекрытий доходила до 5 метров, вес парадных дверей - 10 тонн (это вес 10 легковых автомобилей).

Вокруг барабана купола, (там, где находится смотровая площадка Исаакиевского собора) на высоте более 40 метров, установлены 24 гранитных монолитных колонны.Вес каждой колонны купола равен весу пяти больших туристических автобусов.Тогда, 150 лет назад они были подняты практически вручную на высоту двенадцатиэтажного дома.

Портики Исаакиевского собора покоятся на гранитных колоннах, высота которых больше шестиэтажного дома. Вес одной колонны равен весу девяти танков Т-34. При этом, при постройке собора на поднятие одной колонны уходило всего 45 минут!

(Макет лесов, с помощью которых устанавливались колонны)

Полный вес Исаакиевского собора составил больше 300 000 тонн. Столько весят все 5 миллионов туристов, приезжающих в Санкт-Петербург каждый год. Чтобы вся эта невероятная громада не провалилась в болотистую почву, в землю было забито больше 10 000 деревянных свай.

Автор и главный архитектор проекта О.Монферран привлекал к проектированию лучшие научные и инженерные силы России и Западной Европы. Он обращался не только к опыту А. Бетанкура, но Б. Клапейрона и Г. Ламе, в работе принимали участие инженеры Корпуса путей сообщения Опперман, Фельдман, Карбоньер, Ломновский и др.

Оценивая результаты своего труда, Монферран писал: «Мы шли в ногу с прогрессом в области чисто технической и в постройке собора доказали в некоторых случаях нашу инициативу в деле внедрения в строительство новейших открытий».

В их числе он называл применение чугуна, железных стропил, металлических связей, устройство сложных лесов и др.

Говоря о конструктивно-технических, строительных новшествах, нельзя не обратить внимания на то, как серьезно Монферран относился не только к архитектурному проектированию, но и к разработке всей технической документации — составлению смет, рабочих чертежей, графиков поставки материалов.

На строительстве такого уникального сооружения, как Исаакиевский собор, впервые в русской строительной практике сформировались отношения генерального подрядчика и субподрядчиков, разрабатывались календарные планы и графики строительных работ, т. е. оформлялись все этапы самого строительного процесса.

Для технического персонала, занятого на строительстве Исаакиевского собора, были разработаны должностные инструкции, точно определяющие права и обязанности для каждой должности, в том числе и главного архитектора. Его деятельность регламентировалась разработкой и согласованием рабочих чертежей и надзором за правильностью выполнения по ним строительных работ, что позднее получило название «авторский надзор».

Так, основные требования инструкции предполагали обязательный осмотр существующих фундаментов собора, необходимость составления подробных чертежей в соответствии с планом и фасадом, утвержденным в 1825 г., наличие смет по утвержденным чертежам и комдеций, т. е. технических условий проведения торгов, а также изложение общих правил производства работ. Эти должностные инструкции настолько всеобъемлющи и так точно определяют порядок взаимодействия должностных лиц, что многое из них актуально для строительной практики в наши дни.

Сложившиеся в процессе строительства Исаакиевского собора методы организации и ведения работ, деловых взаимоотношений с подрядчиками и заказчиком, приобщение к русской школе строительного мастерства, включая уникальные отделочные и сложные технические работы, — все это помогло Монферрану в его дальнейшей деятельности и способствовало успешному завершению строительства.

К 1841 г. все общестроительные работы в Исаакиевском соборе были завершены.

Подводя итог этому периоду строительства, необходимо напомнить, что проектирование его осуществлялось в три этапа (проекты 1818 и 1825 гг., утвержденные Александром I, и проект 1835 г., утвержденный Николаем I), а весь строительный процесс складывался из нескольких стадий:

1818–1827 гг. — разборка старого здания и укладка новых фундаментов,

1828–1830 гг. — возведение колонн четырех больших портиков,

1830–1836 гг. — стен и подкупольных пилонов,

1837–1841 гг. — сводов, барабана купола с колонным портиком, большого купола и четырех колоколен.

В последний период, с 1841 по 1858 гг., велись проектирование интерьера и все работы, связанные с окончательным воплощением этого проекта.

Такое огромное и уникальное по своим конструктивно-техническим качествам здание, каким является Исаакиевский собор, на протяжении многих лет и даже десятилетий вызывало постоянное внимание и беспокойство с точки зрения прочности и надежности его основных несущих конструкций, так как известно, с какими осложнениями продвигалось это строительство и какие чисто технические проблемы возникали на каждом его этапе.

Уже в 1841 г., когда здание было вчерне завершено, выяснилось, что произошла его неравномерная осадка. Центральная часть, наиболее тяжелая, весившая 30 тысяч тонн, осела несколько более, чем южный и северный портики, т. е. произошла их частичная деформация. При этом случилось то, чего опасался Монферран: восточная часть здания, сохранившаяся от старой ринальдиевской постройки, осела меньше, чем западная.

Неравномерность осадки была обнаружена самим Монферраном, который, стремясь выровнять слегка наклонившиеся портики и ликвидировать щели, образовавшиеся между подошвами колонн и их гранитными основаниями, заполнил их медными клиньями, скрытыми за металлическими обручами. В целях обследования и наблюдения за осадкой Монферран обратился к Николаю I с просьбой создать специальный Комитет.

По результатам обследования 1841 г. Комитет представил свои соображения: «Во всех частях собора найдено, что фундаменты, стены, пилоны находятся как и сейчас же после их возведения. Незначительные повреждения мраморной облицовки, легко исправимые, объясняются неравномерным давлением кирпичной кладки, вызванным неодинаковым всюду весом стен и надстроек».

Далее перечислялись изъяны с объяснением причин их появления с указанием «еще ряд лет продолжать наблюдения весной и осенью над явлениями, обычно сопутствующими таким крупным сооружениям». И в заключение отмечалось, что «комитет считает своим долгом заявить, что не существует здания такого масштаба, как Исаакиевский собор, которое обнаруживало так мало оседания и так много доказательств незыблемости… что своей солидностью собор обязан совершенству строительных приемов, тщательному выбору высококачественных материалов, тщательной их обработке и, наконец, продуманной последовательности всех стадий постройки».

В 1927 г., в результате измерения осадок здания с графическим изображением всех наблюдений, а также измерения наклона осей всех колонн портиков, установили, что почти все колонны в той или иной мере отклонились от вертикали в сторону стен здания, предельная величина отклонения составляла 14–15 сантиметров, все углы здания также отклонились на 13–14 сантиметров. В связи с этим в 1928 г. предпринимаются необходимые меры прежде всего по укреплению гранитных пьедесталов под теми колоннами, которые имели наибольшее отклонение.

После того как были сняты бронзовые базы колонн, оказалось, что часть пьедесталов имеет большие трещины и сколы. Для стабилизации существующего состояния было решено стянуть пьедесталы железными хомутами, а трещины заделать специальным раствором.Следующий этап исследований наступил через одиннадцать лет. В 1939 г. состоялась очередная проверка положения колонн, были проведены поверочные теодолитные работы.

Сравнение данных по наблюдению за состоянием осей колонн и углов здания, а также результаты съемок, проведенных за двенадцатилетний период (с 1927 по 1939 г.), позволили подвести итоги. Расхождения с данными 1927 г. оказались ничтожными. Следует отметить, что из 56 наблюдений (48 колонн и 8 углов) в 23 случаях величины наклона осей по данным обследования 1939 г. превысили данные 1927 г.

В 1941–1942 гг. провели еще одну нивелировку сводов верхнего перекрытия, вскрывшую причины деформации сводов, характер и направление трещин, создавшихся от неравномерной осадки. После этого своды были укреплены. Последующие наблюдения показали, что процесс деформации остановился. В дальнейшем нивелировочные исследования осуществлялись в ходе реставрационных работ послевоенного времени.

Тяжелым испытанием для здания, как и для многих архитектурных памятников города, явилась Великая Отечественная война. В период, предшествовавший наступлению ленинградской блокады, принимались неотложные меры по сохранению архитектурных и художественных ценностей Ленинграда. В июле начались маскировочные работы по укрытию высотных элементов в панораме города. Пять куполов Исаакиевского собора получили защитную окраску, под которой была надежно скрыта позолота. Собор стал местом хранения художественных ценностей и музейных экспонатов, вывезенных из пригородных дворцов-музеев в Ленинград, где они хранились до окончания войны. Поэтому задача защиты и сохранения здания становилась еще более ответственной.

Несмотря на принятые меры здание собора значительно пострадало от бомбежек, артиллерийских обстрелов, сырости и холода. Был нанесен ущерб как внешнему состоянию собора, так и его интерьеру. Первые повреждения появились уже в первые месяцы войны. 29 октября 1941 г. у северо-западного угла здания Исаакиевского собора разорвался снаряд. Осколки его повредили мраморную облицовку северного фасада и гранитные колонны портика на глубину 10–15 сантиметров, взрывной волной были выбиты стекла в окнах. 14 мая 1942 г. снаряд пробил медную кровлю и разорвался на своде малого юго-западного купола. 25 января 1943 г, у здания разорвалась авиабомба и взрывной волной выбило стекла уникального витража в алтарном окне.

Осколки бомб и снарядов повредили медную кровлю, через пробоины в кровле внутрь здания проникли атмосферные осадки. Отопительная система собора бездействовала с начала войны. От сырости и холода сохранность многих элементов декоративного убранства интерьера собора оказалась в тяжелом состоянии: на мраморной облицовке стен и пилонов образовалась сеть крупных и волосных трещин, появилось множество раковин и выбоин; зеркально полированный мрамор покрылся глубоко въевшейся грязью и копотью; от сырости и протечек погибла часть золоченой лепки на сводах собора, а на сохранившейся лепке позолота ссыпалась вместе с левкасом; разрушилась облицовка из искусственного мрамора внутри барабана купола и на стенах выше карниза.

В особенно тяжелом состоянии находились росписи на стенах и сводах, исполненные маслом по сухой штукатурке, нанесенной на кирпичную кладку: красочный слой повсеместно шелушился и осыпался; на тех участках, где были сильные протечки, штукатурка обваливалась вместе с живописью. Так погибли росписи «Иосиф Аримофейский» и «Иосиф Обручник» в парусах малого северо-восточного купола, некоторые фрагменты плафона «Страшный суд» работы Ф. А. Бруни. На стенах главного алтаря штукатурка от сырости утратила сцепление с кирпичной кладкой, отошла от стены и могла в любой момент обрушиться вместе с нанесенной на нее живописью.

В 1950 г., когда в соборе начались большие реставрационные работы, были обнаружены значительные повреждения в основных несущих конструкциях. Они были старого происхождения, но вызывали тревогу за прочность и долговечность здания. Поэтому в 1953 г. к исследованию и изучению деформаций несущих конструкций здания были привлечены научные силы Ленинградского политехнического института, с тем чтобы дать заключение о состоянии здания и методе ликвидации выявленных повреждений.

Работа несущих конструкций Исаакиевского собора — интереснейший опыт, продолжающийся уже более ста лет. Если внимательно изучить работу пилона большого сечения, можно понять таинственный механизм, удерживающий пилоны Исаакиевского собора от разрушения. Следует напомнить, что установленные современные нормы кирпичной кладки для обычных и промышленных зданий, у которых опоры имеют толщину не более трех или четырех кирпичей, конечно, непригодны для оценки пилона, сечение которого 42 квадратных метра. Необходимо примириться с полной безнадежностью попытки оценить состояние пилона с позиций современных норм и статических расчетов.

Рассмотрев отчет Политехнического института, крупнейшие московские эксперты профессора Л. Н. Онищек, А. А. Гвоздев и Г. Ф. Кузнецов пришли к осторожному заключению, что «несущие конструкции могут существовать, но долговечность их не обеспечена». Это вызвало сомнение в необходимости немедленной ликвидации аварийности здания, но не снимало окончательно вопрос о надежности конструкций.

…Утверждение о недолговечности пилонов могло быть опровергнуто только в результате исследований причин возникших внутри пилонов трещин, если трещины действительно были и если они сквозные. Впервые такая работа в период с 1965 по 1966 г. проводилась лабораторией ЛенЗНИИЭПа — были обследованы пилоны, а также осуществлен сплошной контроль за состоянием главных и пристенных пилонов с помощью неразрушающих методов. В практике испытаний материалов и конструкций таких сооружений, как Исаакиевский собор, широко применяются акустические методы, в частности импульсный и вибрационный. В основе импульсного акустического метода лежат законы распространения упругих волн в структуре неоднородной вязкопластической среды. Испытания кирпичной кладки пилонов производили в наиболее напряженных сечениях, местах опирания подкупольных арок и в нишах пилонов, при этом плотность определялась радиометрическим методом, а прочность — прозвучиванием кладки, как правило, по обе стороны прокладных рядов. В большинстве случаев глубина трещин колебалась в пределах от 28 до 100 сантиметров, причем достигала 100 сантиметров в швах прокладных рядов, где выветрился раствор.

Разрез Исаакиевского собора с реконструкцией башенной части здания. Чертеж Е. П. Москаленко. 1957 г.

На основании данных обследования и испытаний комиссия заключила, что прочность кирпичной кладки пилонов на уровне камер и ниш обеспечивает надежность дальнейшей эксплуатации здания. Прочность кладки превышала ее напряженное состояние, определенное компенсационным методом. Стабилизацию деформации подтвердило состояние старых маяков, установленных в местах расположения трещин, оно свидетельствовало об отсутствии разрушения кладки. В заключении комиссии говорилось, что «трещины, обнаруженные в кладке, в местах прозвучивания, не обладают сквозным характером и на глубине 100 сантиметров от поверхности пропадают».

Отказавшись от реконструкции, предложенной двумя институтами, специалисты-реставраторы разработали методику проведения наиболее полного и тщательного ремонта, аналогично тому, как это было осуществлено в соборе св. Павла в Лондоне в 1932 г. Прежде всего необходимо было произвести инъецирование трещин. Метод инъецирования трещин в сводах Исаакиевского собора частично применялся еще в 1939 г. и дал блестящие результаты, так же как при укреплении стен звонницы собора Богоявленского монастыря и стен в одностолпной палате трапезной Андроникова монастыря в Москве в 1946–1949 гг.

Шестнадцать колонн южного портика, поврежденных осколками снарядов, были отреставрированы. В конце 1959 г. в лаборатории реставрационных мастерских получили специальные составы нескольких новых мастик на основе синтетических смол, которые оказались гораздо прочнее и эластичнее цементных и позволяли точнее воспроизводить цвет и рисунок реставрируемого камня (до 1959 г. выбоины и трещины в камне, как правило, заделывались мастикой на высокосортном цементном растворе).

В 1960-е гг., чтобы решить другую, не менее сложную задачу — изыскать способ для восстановления сцепления между штукатуркой и кладкой стены, сотрудники кафедры строительных материалов ЛИСИ предложили вводить в полости, образовавшиеся между кирпичной кладкой и штукатурным слоем, раствор, приготовленный на молотой негашеной извести (извести-кипелке), который отличается чрезвычайной быстротой схватывания и твердения, а также большой прочностью, причем эти процессы происходят без доступа воздуха и, следовательно, могут беспрепятственно протекать под слоем штукатурки

Для выполнения большого объема реставрационных работ по камню в интерьере, где наряду с белым итальянским и искусственным мрамором использовались порфир, слоистый сланец, малахит, лазурит и другие породы, применялись индивидуально разработанные методики для каждого вида камня или каждого отдельного случая. Так, для цветных мраморов приготавливали мастики, состоящие из эпоксидных смол, пластификатора — дибутилфталата, отвердителя — полиэтиленполиамина и наполнителей — мраморной муки и пигментов. Если же реставрировалась облицовка из белого серавецкого мрамора, то использовалась более светлая мастика на основе другой синтетической смолы — полибутилметакрилата, растворенного в кенлоле, к которому добавлялась та же мраморная мука. Мастика наносилась на мрамор металлическими шпателями после первой грубой шлифовки. В интерьере Исаакиевского собора впервые для реставрации применялась мастика на основе синтетических смол

Говоря о работах, проведенных в Исаакиевском соборе в 1954–1963 гг., нельзя не упомянуть о реконструкции его отопления и освещения. Ранее полумрак скрывал живопись и скульптуру, расположенную на большой высоте. В 1957 г. в галереях стен, на карнизе главного алтаря, вокруг плафона главного купола установили люминесцентные лампы, а в углах здания софиты с мощными лампами — и все произведения искусства, украшающие стены и своды собора, стали полностью доступны для обозрения.

Большое значение имела и реконструкция отопительной системы. Огневоздушную систему отопления калориферами усовершенствовали. Питание горячей водой было подключено к городской теплосети и теперь горячий воздух, проходя через современные калориферы, расположенные в подвальных галереях, с помощью вентиляторов направляются по старым прочищенным и новым каналам в стенах внутрь собора. Реконструкция отопления позволила довести среднюю температуру воздуха до 17 градусов вместо 7 и снизить влажность до 50–60 процентов, что является очень важным условием для сохранения живописи, лепки, позолоты, искусственного и натурального мрамора,

Восстановительные работы, проведенные в Исаакиевском соборе в послевоенные годы, имеют мало себе равных по масштабу и разнообразию. Они обогатили теорию и практику реставрации рядом ценных новшеств и продемонстрировали высокое мастерство реставраторов.

Материал взят из книги О.А.Чекановой и А.Л.Ротача "Огюст Монферран"

P.S. Да-да, я в курсе, что все крупнейшие сооружения нашей планеты созданы исключительно инопланетянами, эльфами, джиннами и духами древних арийских предков. Заботливые ведуны и ведуньи уже сообщили всем заинтересованным лицам, что расчет балки и вращение шкива невозможны без магии и специальных камланий. Эльфы, гномы и зеленые человечки обеспечивают нас зданиями и мостами, инженерными сетями и предметами первой необходимости, поэтому любителям ведийской магии вовсе не обязательно знать, откуда взялись и как функционируют эти полезные вещи. Им, во избежание фрустрации, данный ролик смотреть не советую.

Для всех прочих: квалифицированный грузчик в отставке Уолли Уоллингтон в одиночку перемещает  бетонный блок весом 8 т., реально содействуя, таким образом, раскрытию секрета мегалитических памятников.