Исаакиевский собор весит 300 тысяч тонн и стоит на болоте. Что держит его почти два века

Исаакиевский собор в Санкт-Петербурге уже почти два столетия возвышается над городом. Под его основанием вода, песок и подвижные глины. Как же такое здание, вес которого оценивается примерно в 300 тысяч тонн, может столько времени устойчиво стоять на болотистых грунтах Санкт-Петербурга?

Ответ кроется не в чуде, а в инженерном решении XIX века, которое и сегодня вызывает уважение специалистов. Строительство нынешнего собора по проекту Огюста Монферрана велось с 1818 по 1858 год. На месте уже существовала предыдущая церковь, возведённая по замыслу Антонио Ринальди. Монферран сохранил часть её основания и существенно расширил конструкцию.

Грунт под будущим храмом представлял собой слабые литориновые и озёрно-ледниковые отложения. С точки зрения инженерной классификации он здесь текучий. Если объяснять на пальцах, он похож не на обычную землю, а скорее на очень густую пасту. До плотных вендских глин нужно бурить почти 46 метров. Чтобы обеспечить устойчивость массивного здания, пришлось создать особое мощное основание.

Под фундамент забили около 24 тысяч деревянных свай, преимущественно сосновых, диаметром около 26 сантиметров. Примерно 13 тысяч из них остались от прежней постройки (их длина достигала 10,5 метра под пилонами и 8,4 метра в остальных местах), а более 10 тысяч новых свай длиной 6,3-8,4 метра добавили специально. Их располагали плотно и забивали до отказа. Эти сваи не опираются на твёрдые породы и работают как висячие, передавая нагрузку за счёт трения по боковой поверхности и одновременно уплотняя слабый грунт.

Поверх свай устроили сплошную каменную плиту-ростверк толщиной около 7,5 метра из гранитных блоков и известняковой кладки. Плита заглублена примерно на пять метров, при этом более двух метров её высоты находятся выше уровня земли. Под наиболее нагруженными частями здания использовали гранит, в остальных зонах применялся известняк. Около 100 тысяч тонн из общего веса сооружения приходится именно на эту массивную кладку, которая равномерно распределяет давление на всё свайное поле и подстилающие грунты.

Благодаря большой площади основания и уплотнению слабых слоёв сваями среднее давление на грунт остаётся в пределах, которые слабые слои способны воспринимать. Деревянные сваи находятся ниже уровня грунтовых вод, что защищает их от быстрого разрушения.

При этом Исаакиевский собор никогда не пребывал в полной неподвижности. Здание медленно оседает. За время своего существования собор дал осадку, по разным оценкам достигающую 0,8-1 метра, причём наиболее заметную в купольной части. Осадка неравномерна из-за неоднородности грунтов и различий в длине свай. Тем не менее конструкция сохраняет свою целостность.

Именно сочетание плотного свайного поля и мощной каменной плиты позволило разместить одно из самых тяжёлых зданий Петербурга на болотистых грунтах и обеспечить его устойчивость на протяжении почти двух веков.