Заказные поминовения
Храм Всех святых на Кулишках, г. Москва, Славянская площадь, д. 2
+7 (495) 623-75-66 hramkulishki@yandex.ru
Храм открыт ежедневно с 8.00 до 20.00 (в воскресенье с 8.00 до 18.00)
02.06.2010

Статья из журнала "Инженерные изыскания" июнь 2010

Статья из журнала "Инженерные изыскания" июнь 2010

О сохранении памятников архитекруты в условиях техногенеза

Эволюционные преобразования исто­рических территорий городских аг­ломераций и сопровождающие их про­цессы приняли за последние столетия форму и интенсивность, которые угро­жают физическому состоянию памятни­ков архитектуры. Сложности их сохра­нения обусловлены физико-химически­ми и термовлажностными взаимодей­ствиями между ними и геологической средой, возникшими из-за многовеко­вых техногенных изменений окружаю­щих территорий. Эти изменения приве­ли к нарушению архитектоники памят­ников архитектуры в связи с вертикаль­ным перемещением поверхности земли и погружением их в толщу техногенных накоплений на 1,5-4,0 м.

Здесь хотелось бы привести пред­остережение знаменитого французского архитектора-реставратора Виоле-ле-Дюка, что любое сооружение, «нару­шающее равновесие природной систе­мы, подвергается разрушению, и тем быстрее, чем оно менее рационально в данных природных условиях». Вряд ли можно считать разумными условия для дальнейшего сохранения памятника ар­хитектуры при его частичном погребе­нии в толще техногенных накоплений, в которых уже спровоцирован ряд нега­тивных процессов, способных довести конструкции памятника до окончатель­ной деструкции.

Стихийность формирования и пре­образования структуры приповерхност­ной части литосферы обусловлена раз­витием в течение жизненного цикла па­мятников архитектуры многочисленных техно-природных и техногенных про­цессов, существенно изменяющих экс­плуатационный режим этих зданий и губительно влияющих на их техниче­ское состояние в связи с переувлажне­нием и физико-химическим выветрива­нием кладки. Неопределенность и спон­танность развития этих процессов в природной составляющей системы «па­мятник — геологическая среда» не поз­воляют однозначно определить ход со­бытий, поскольку развитие системы в таких условиях иногда сопровождается скачкообразными изменениями.

Памятники архитектуры за период своего существования испытывали возрастающие по своей интенсивности, разнообразию и масштабу вековые воз­действия окружающей среды, в особен­ности геологической, которая сохра­няет следы этих воздействий. При этом дошедшие до нас памятники архитек­туры становятся своеобразными «вре­менными маркерами», которые могут позволить не только выяснить причин­но-следственные связи, но и просле­дить развитие техногенеза, вызываю­щего негативные последствия.

Рассмотрим влияние техногенеза на сохранность одного из лучших памятни­ков архитектуры исторического центра г. Москвы — храма Всех Святых на Кулишках, взаимодействие нижнего яруса которого с геологической средой никак нельзя назвать рациональным. Именно о «наведенных» негативных процессах, возникших в результате внешних воз­действий, которые разрушают этот па­мятник, и пойдет речь в данной статье.

Деревянная церковь Всех Святых на Кулишках была возведена Дмитрием Донским в 1380 году в низине Кулишки в память о погибших во время Куликов­ской битвы. Ее фрагменты были обна­ружены в результате раскопок, произве­денных в 1978-1979 годах. Церковь бы­ла полностью перестроена в камне в 1488 году и затем вновь в стиле москов­ского барокко в 1687-1689 годах. Она восстанавливалась, ремонтировалась и достраивалась также в течение XVII и XIX веков. Реставрация храма в 1970-х годах вернула ему облик XVII века.

Ретроспективный анализ формирова­ния инженерно-геологических условий рассматриваемой исторической терри­тории позволяет оценить эти условия как неудачные. Ежегодный снос выветрелых грунтов при денудации склонов ниже Ильинских ворот, а также склонов Георгиевской и Ивановской горок пото­ками талых и дождевых вод приводил к образованию толщи накоплений в их нижней части (фото. 1). Развитию процес­са плоскостной эрозии во многом спо­собствовал размыв земляных укрепле­ний с бастионами и куртинами (объемом около 420 тыс. м³), устроенных в начале XVIII века вдоль восточной стены Ки­тай-города. Эти земляные укрепления в результате ливневых дождей с мая по сентябрь 1721 года были частично размыты—грунт был смыт на террито­рию храма Всех Святых на Кулишках. В результате интерьер нижнего яруса по­следнего был более чем наполовину за­полнен грунтом. С целью исключения дальнейшего развития этого процесса при реконструкции храма в 1737 году были заложены аркады галерей.

В августе 1786 года в результате лив­невых дождей в течение пяти суток вновь возникла экстраординарная си­туация — уровень р. Москвы поднялся на 4 м. Подобные события привели к тому, что к концу XVIII века были почти полностью смыты оставшиеся в теле бастионов грунты, которые «по­грузили под землю» нижний ярус хра­ма Всех Святых на Кулишках и всю примыкавшую к нему территорию бо­лее чем на 3,0 м. К концу XX века эта цифра составила уже около 4,0 м.

Нижний ярус храма с коробовым сводом и полукружием алтаря сохра­няет образ церкви конца XVI века. При его реконструкции в 1976 году на глу­бине 5,0 м от дневной поверхности бы­ли обнаружены фрагменты деревянно­го сруба церкви, построенной в 1380 го­ду. Возведенная в конце XVII века ко­локольня, очевидно, за последнее сто­летие приобрела незначительный на клон, который в настоящее время мед­ленно увеличивается.

Четверть века назад была проведена реставрация фасадов, в 1990-х годах проводились внутренние работы, но, к сожалению, не проводилась инженер­ная реставрация фундаментов, стен и сводов нижнего яруса. По результатам проведенных в последние десятилетия исследований (Мосгоргеотрестом, ЗАО «ИГИТ», МГСУ, Мособлгеотрестом) было установлено, что в стенах и сводах храма имеются трещины, следы вывет­ривания кладки (до 0,2 м) и выщелачи­вания раствора (до полной потери проч­ности и сцепления с кладкой). Статиче­ский расчет показал, что действующие усилия от давления грунта на погружен­ные стены нижнего яруса храма превы­шают их несущую способность. Таким образом, полученные данные свиде­тельствуют о недопустимом состоянии фундамента.

Чтобы получить полное представле­ние об условиях взаимодействия между элементами храма Всех Святых на Кулишках и геологической средой, в 2009 году было проведено инженерно-геоло­гическое обследование фундаментов и грунтов в его основании. Основны­ми целями работ были: (1) описание грунтов основания, их строения и со­става; (2) определение физических свойств грунтов основания; (3) описа­ние фундаментов; (4) оценка состояния деревянных свай; (5) изучение кон­структивных особенностей кладки фун­даментов, состояния, состава и проч­ностных свойств цемента.

Фундаменты, на которых храм про­стоял в течение нескольких столетий, являлись одним из самых важных объ­ектов исследований, определяющих его сохранность. Они выкладывались на всю толщину стен (1,8-2,0 м) мощ­ностью от 0,85 до 1,3 м по периметру здания. Самые древние фундаменты представляют собой бутовую кладку в 4-5 рядов из обработанных блоков из­вестняка, сцементированных известковисто-песчаным раствором. В более поздних фундаментах (в пристройках XVII века) основные слои представле­ны крупными глыбами, обломками и щебнем известняка неровной формы, сцементированными песчано-известковистым материалом, с прослоями кир­пича, который со временем в результате выветривания превратился в рыхлую щебенку (фото. 2).

Особенным образом выглядят фунда­менты южной стены храма — они выде­ляются наличием в теле кладки продоль­но и поперечно вложенных бревен. Эти деревянные субструкции диаметром 0,2-0,3 м размещаются на одной высоте с интервалом 1,3-1,8 м для поперечно вложенных бревен. При этом продольно уложенные конструкции, расположен­ные вдоль крайней части южной стены, сохранились лучше, а от поперечно уло­женных остались лишь полости в фун­даментах, заполненные редкой щепой, древесным торфом и мелким щебнем в местах обрушения. Можно предполо­жить, что, закладывая поперечные брев­на на всю ширину фундамента, строите­ли рассчитывали на то, что дерево будет играть роль адсорбента — собирать из­лишнюю влагу.

Все фундаменты опираются на грун­ты, уплотненные деревянными сваями неплохой сохранности, с поверхности влажными, местами почерневшими от химического выветривания (фото. 2). Диаметр этих свай составляет от 0,12 до 0,25 м, длина изменяется от 1,2 до 1,9 м, а расстояние между сваями состав­ляет от 0,3 до 0,45 м. Средняя и нижняя части свай размещаются в толще водонасыщенных супесей и мелких или пылеватых песков.

Основным строительным материа­лом для фундаментов храма является известняк, присутствующий в виде крупных частично обработанных бло­ков, глыб или крупных обломков неров­ной формы. По содержанию карбона­тов в своем составе (67%) он изначаль­но относился к известнякам доломито­вым, однако процессы выветривания преобразовали его в мергель глинистый с максимальной влажностью до 89% и карбонатностью до 33%, в который без труда входит нож (фото. 3). Роль запол­нителя межобломочного пространства в фундаментах выполняет полностью деструктированный известково-песчаный раствор (фото. 4).

В цементирующих слоях фундамен­тов присутствует щебенистый заполни­тель, визуально представляющий со­бой «сплав» извести с песком, доволь­но прочный и не размокающий в воде (по 25%-ному содержанию карбонатов — доломит известковистый). Но пре­имущественно присутствует сильно трещиноватый рыхлый щебень желто­вато-серого цвета, без труда ломаю­щийся руками, имеющий значитель­ные показатели влажности (от 34,0 до 48,5%) и содержание карбонатов от 8,5 до 17,3% (значительно меньшее по сравнению с прочным известковистым доломитовым щебнем). Это свидетель­ствует о процессах выщелачивания ма­териала фундаментов в связи с посте­пенным вымыванием кальцита и об ослаблении цементирующего раствора в целом. Вымывание кальцита привело к полному замещению карбонатного раствора на песчано-глинистый запол­нитель, представленный глиной изве­стковой (иногда опесчаненной, жирной на ощупь), влажной водонасыщенной пластичной супесью и неоднородным песком средней крупности с известко­вой глиной.

Итак, оценивая состав и состояние строительных материалов, которыми сложены фундаменты храма, можно вы­делить следующие признаки, свиде­тельствующие об их малой прочности. Прежде всего, это частично или пол­ностью деструктированный известковисто-песчаный раствор и песчано-глинистая масса с очень высокой влажностью (до 111 %), значительным снижением карбонатности и соответственно нуле­вой прочностью. Не менее важным при­знаком ослабления несущей способно­сти фундамента является кирпич, пол­ностью деструктированный до состоя­ния щебенки и дресвы (см. фото. 2, 5).

Все это произошло потому, что ниж­ний ярус храма Всех Святых на Кулишках в течение двух-трех столетий переувлажнялся не только поверхностным и подземным стоком, но и в результате периодических очень крупных навод­нений.

Так, с 1660 года, когда впервые на р. Москве была организована водо­мерная служба, было зафиксировано 11 крупных наводнений во время весен­них паводков, когда уровень воды под­нимался от 7,0 до 8,5 м. Также было за­фиксировано несколько осенних павод­ков с высотой подъема воды до 4,0 м. Все это приводило к переувлажнению не только фундаментов и стен нижнего яруса храма, но и грунта, оказавшегося внутри этого объема.

Таким образом, до последнего мо­мента на разрушение фундаментов храма оказывала влияние высокая влажность в подземной части. Отраже­нием этого стало, например, появление грибов на стенах и фундаментах в ниж­нем ярусе храма (фото. 6). Существует четыре основных параметра, влияю­щих на условия и скорость роста гри­бов. Это температура воздуха, его от­носительная влажность, скорость дви­жения воздуха и содержание углекис­лого газа. На разных стадиях роста грибов значение температуры воздуха должно составлять от 16 до 19°С, от­носительная влажность воздуха — от 75 до 95%, содержание углекислого га­за — менее 0,1%. Субстрат фундамен­та, на котором растут грибы, имеет влажность более 70-75%. Необходимая скорость движения воздуха обеспечи­валась проветриванием интерьера ниж­него яруса храма.

К тому же, поскольку нижний ярус храма не отапливался, во время морозов происходило промораживание стен и фундаментов и их физическое выветри­вание изнутри. Позже, после освобож­дения интерьера нижнего яруса от грун­та и подключения отопления, эти про­цессы стали развиваться на внешней по­верхности стен и фундаментов.

Результаты рентгено-дифрактометрического анализа материала кладки фундамента показали, что известново-песчаный раствор состоит из кварца (Si02), кальцита (СаС03), доломита (CaMg(C03)2) и полевого шпата (КА1-Si3Og). Рентгено-дифрактометрический анализ грунта под подошвой фун­дамента наряду с кварцем и полевыми шпатами показал наличие гипса (СаSO4x2H20), который мог образоваться в результате взаимодействия кальцита с пиритом, появившимся при разложе­нии захоронений внутри храма.

Результаты рентгеноструктурного анализа не показали наличия большого количества водорастворимых солей в кладке фундаментов (а только в преде­лах 0,64-2,87%). И только в юго-запад­ном углу придела в известково-песчаном растворе количество водораствори­мых солей составило 9,08%.

Техногенные грунты в пределах хра­ма представляют собой культурный слой этой территории. Мощность куль­турного слоя колеблется в очень боль­шом диапазоне — от 0,2 м в западной части до 1,4 м в северной части малого придела. Глубина его залегания, считая от подошвы пола нижнего яруса, со­ставляет от 0,15 м в северо-восточном углу храма (пристройки) до 0,75-0,90 м в западной части здания.

Техногенные накопления, на которые опираются фундаменты, представлены влажными песчано-глинистыми грунта­ми, включающими органику, в редких случаях слабоизвестковистыми, с боль­шим содержанием включений строи­тельного щебня, дресвы и крошки кир­пича, а также строительного песчано-известковистого щебня. Часто встре­чаются остатки кожи, костей, кусочки керамики, захоронения и фрагменты надгробных плит.

Техногенные грунты представлены большим спектром песчано-глинистых разновидностей:

1) песками пылеватыми и средней крупности, неоднородными, очень влажными и водонасыщенными (30,3-81,2%), с примесью органических веществ (5,7-15,2%), иногда слабоизве­стковистыми (6,34-9,71%);

2)   супесями текучими с природной влажностью 99,3-114,3%, от слабо- до среднезаторфованных (20,9-25,9%);

3)   суглинками, реже глинами от ту­го- до мягкопластичных с влажностью 16,8-74,9%, со следами органики (3,8%) или среднезаторфованных (25,9%), ино­гда слабоизвестковистых (6,34-9,72%);

4)   слежавшимся торфом с влаж­ностью 167,4-299,6%, с содержанием органики 53,05-65,94%, очень похожим на остатки древних пожарищ.

Следует отметить две особенности описанных грунтов: (1) содержание карбонатов в пылеватых песках и су­глинках составляет до 9,7%, что связа­но с процессом выщелачивания изве­сткового раствора из кладки фундамен­та; (2) влажность торфов является чрез­вычайно высокой (до 299%) и посто­янно поддерживает высокую влажность фундаментов.

Проследить тенденцию присутствия техногенных разновидностей на опре­деленной глубине в целом не удалось из-за неоднородности и хаотичности их сложения и напластований в разрезе, что, в свою очередь, объясняется по­следствиями селевых смывов в истори­ческом прошлом, техногенными пере­копами и пожарами.

Под неоднородными техногенными грунтами по всему периметру здания храма залегают четвертичные отложения. Вскрытая мощность коренных пес­чано-глинистых пород составляет от 0,2 до 0,5 м. Глубина залегания от подошвы пола нижнего яруса составляет 0,9 м в западной части и 1,4 м — в других ча­стях храма.

В основании западной и юго-запад­ной стен храма, где проходило древнее русло ручья Сорочка, были встречены аллювиальные светло-коричневые пес­ки средней крупности мощностью 0,20-0,38 м, с выраженной слоистостью и разной степенью ожелезнения.

Четвертичные отложения в основном представлены:

1) серыми и темно-серыми неоднород­ными песками пылеватыми и средней крупности с влажностью 12,6-23,5%;

2) пластичными и текучими песчани­стыми супесями с влажностью 14,0-22,8%;

3) суглинками и реже мягкопластичными глинами с влажностью 17,1-26,6%.

Содержание органики в грунтах не­значительно, но ощутим характерный застойный запах из-за присутствия в них деревянных свай и многовекового на­хождения ниже уровня грунтовых вод.

По результатам химического анализа водной вытяжки грунтов было отмече­но, что среди анионов преобладает суль­фатной, а среди катионов — ионы каль­ция. Содержание сульфат-аниона в про­бах грунта изменяется от 280 до 1080 мг/кг. Его максимальное содержание было обнаружено в пробе под северной галереей. Содержание катионов каль­ция колеблется в пределах от 0,9 до 1,95 мг-экв. Степень засоленности грунта изменяется от 0,078 до 0,228%. Резуль­таты спектрального анализа показали наличие в грунтах соединений кальция (0,86 вес. %), железа (1,29 вес. %) и ка­лия (1,22 вес. %).

Грунтовые воды, вскрытые в толще четвертичных отложений, приурочены к древнеаллювиальным пескам и супе­сям. Водоупором горизонта служат верхнекаменноугольные глины, зале­гающие на глубине около 12 м от днев­ной поверхности. Грунтовые воды имеют хлоридно-карбонатно-калиево-натриево-кальпиевый состав с минера­лизацией 2,9 г/л, не агрессивны по от­ношению к бетону марки W4-W6.

Влажность строительных конструк­ций стен оказалась чрезвычайно высо­кой (более 15% у пола нижнего яруса), что ведет к образованию высолов и серьезному ослаблению расчетного со­противления кладки сжатию. По ре­зультатам рентгеноструктурного анали­за высолы представлены термонатритом, тенардитом и гипсом. В качестве примесей присутствуют кварц и каль­цит. Катионно-анионный состав высо­лов в целом согласуется с химическим составом грунтовых вод и грунтов ос­нования.

Расчет несущей способности и устойчивости конструкции стен, сде­ланный на основании обследования стен нижнего яруса храма (без учета действия динамической составляющей от наземного транспорта и метрополи­тена), показал, что несущая способ­ность и устойчивость стен нижнего яруса не обеспечена.

Результаты бурения скважины № 1 в пилоне стены северного придела ниж­него яруса храма показали очень высо­кую влажность и деструктированность известково-песчаного раствора в клад­ке, обусловленные тем, что северная стена придела барражирует грунтовый поток, идущий со стороны безрусловой ложбины стока.

Результаты бурения скважин № 2 и 3 на западной стене нижнего яруса храма показали значительные разру­шения внешней части стены из-за пе­риодического переувлажнения и про­мораживания в связи с созданием при реставрации в 1980-е годы открытого археологического раскопа в западной части придела.

Имеет место также деструктивное состояние внешней поверхности стен нижнего яруса, находящейся ниже дневной поверхности примерно «на 300 лет» и разрушающейся под воздей­ствием техногенеза.

Сложившиеся условия взаимодей­ствия между нижним ярусом храма и техногенными образованиями и резуль­таты этих взаимодействий за прошед­шие столетия свидетельствуют о невоз­можности сохранения этого яруса без принятия кардинальных мер по подъе­му его на высоту, равную нынешнему погружению.

Сохранение памятника архитекту­ры и возрождение его исторического облика с применением технологии подъема — реально выполнимый про­цесс с помощью тщательно рассчитан­ных операций. Это подтверждается ми­ровым и отечественным опытом. На­пример, в 30-е годы прошлого столетия в Москве было поднято 10 зданий. Од­но из них, пятиэтажное, на ул. Серафи­мовича было поднято на высоту 1,85 м, а затем передвинуто на несколько мет­ров. Во Франции с помощью этого метода было сохранено несколько па­мятников архитектуры — среди них та­кие, как церковь Сен-Стефан в Люневиле, церковь Сен-Жульен и здание ста­ринной мэрии Витри-сюр-Сен в Пари­же. В Румынии в 1955 году с помо­щью подъема на 3,5 м была спасена церковь XVI века в г. Ребежешть.

Для реализации принятого решения по подъему храма Всех Святых на Кулишках (на 4 м) на первом этапе извле­кался грунт из его нижнего яруса, раз­бирался старый фундамент и парал­лельно велись работы по «вывешива­нию» здания храма с помощью вдавли­ваемых железобетонных свай, устрой­ства железобетонных ростверков, ба­лок жесткости и плитного фундамента. Мощный культурный слой, скрывший нижний ярус здания и превративший его в подвал, не только создал угрозу сохранности и исказил художествен­ную выразительность первозданного облика храма, но и породил определенные трудности при его «извлечении» из недр культурного слоя. Поэтому тех­нология работ предусматривает созда­ние по периметру здания предвари­тельного технологического зазора, че­рез который будут проведены санация, укрепление и реставрация стен перед подъемом.

В заключение хотелось бы еще раз подчеркнуть своевременность приня­тия решения о сохранении рассматри­ваемого храма. Это подтверждают по­лученные данные о состоянии его фун­дамента, полной деструкции его це­ментного раствора, превращении его кирпичной кладки в дресву и щебенку, частичном преобразовании известняка кладки в глину, образовании в нем по­лостей от сгнивших деревянных субструкций, а также о чрезмерном увлаж­нении и выветривании кирпичной кладки стен нижнего яруса, восприни­мающих боковое давление грунта.

В подобном состоянии находится около 60 памятников архитектуры в центре г. Москвы. Среди них такие па­мятники, как Музей современной исто­рии, Гранатный двор, церковь Николы за Берсеневой решеткой и другие исто­рические здания, оказавшиеся в резуль­тате техногенеза заглубленными в тол­щу техногенных образований на 2-3 м.

Техногенез «поразил» ряд памятни­ков архитектуры и во многих других исторических городах России. К их числу можно отнести, например, дво­рец Меньшикова в Санкт-Петербурге, храм Николы Мокрого и Спасо-Преображенский собор в Ярославле.

Помимо восстановления первона­чальных пропорций и создания надеж­ных условий для дальнейшего сохране­ния исторических памятников хоро­шим стимулом для использования тех­нологий их подъема может оказаться также возможность получения допол­нительных площадей за счет использо­вания подземного пространства.