Арина Случаева: «Колокольня Петропавловского собора может повторить судьбу башни Сююмбике»

«При сравнении моих данных с его результатами выявлено, что за 10 лет крен увеличился на 9,2 сантиметра»

– Арина, почему Вы обратили внимание именно на Петропавловский Собор?

– Студенты нашей кафедры астрономии и космической геодезии Казанского федерального университета с 2014 года по 2019 год активно вели наблюдение за деформациями зданий в центре Казани, в том числе и комплексом здании Петропавловского собора, и мне показалось интересным в рамках дипломной работы возобновить и продолжить мониторинг этого уникального историко-архитектурного комплекса федерального значения. Петропавловский собор меня давно интересовал ведь там в свое время пел Фёдор Шаляпин, а в советскую эпоху там располагался планетарий, о чем мне рассказывали родители. Да и само здание прекрасный образец нарышкинского барокко, украшенное витиеватыми узорами, виноградными лозами: нарышкинский стиль и эти художественные сюжеты находят отклик в моем сердце.

– Нужны ли разрешения на проведения  работ?

– Разумеется. Все разрешения на измерения запрашивались заранее у настоятеля Петропавловского собора и главного инженера Казанской Епархии. После всех формальных процедур и согласование с Русской православной церковью, я с командой из двух преподавателей нашей кафедры и четырех студентов приступила к съемке колокольни и собору данных методом высокоточного лазерного сканирования. Перед измерениями колокольни была встреча с главным инженером Казанской Епархии. Он рассказал мне про ремонтно-реставрационные работы собора, а также показал ранее выявленные деформации. Лазерное сканирование Петропавловского собора было выполнено в течении одного дня и по времени заняло примерно три часа.

– А как происходило измерение?

– Работа производилась при помощи высокоточного сканирующего тахеометра. Преимущество данного прибора состоит в том, что он сочетает в себе высокоточный тахеометр, позволяющий проводить классические геодезические измерения с точностью угловых измерений в 1 секунду, и лазерный сканер, фиксирующий до 26 тысяч точек в секунду. Результатом лазерного сканирования является высокоточное облако точек, представляющее собой набор отдельно измеренных точек, где каждая имеет трехмерные координаты, интенсивность отображения сигнала и реальный цвет. 

– Какие результаты Вам удалось получить?

– Благодаря полученному единому высокоточному облаку точек был определен крен колокольни Петропавловского собора на шести ярусах и шпиле с точностью 1-2 сантиметра. Мы зафиксировали, что крен шпиля относительно геометрического центра первого яруса составляет 64,6 сантиметров со смещением на северо-запад. В 2016 году студент нашей кафедры Дилшот Саттаров также проводил измерения крена колокольни. При сравнении моих данных с его результатами выявлено, что за 10 лет крен увеличился на 9,2 сантиметра.

«Крен башни Сююмбике на сегодня составляет более двух метров»

– Полученный результат критичный?

– Да. 9,2 сантиметра для крена – это критично. Однако данный результат следует рассматривать как предварительный и требующий дополнительных проверок, так как точность наших определений составила пока 1-2 сантиметра. Но даже если крен увеличился, допустим, на 6 или 3 сантиметра, это очень большое отклонение для периода времени в 10 лет. Если опираться на полученные измерения крена колокольни, то видно, что она крениться почти на сантиметр каждый год. 

– А почему именно это здание крениться, а другие нет?

– Это не совсем верно. Точно утверждать, что одно здание крениться, а другое – нет, не стоит. Для этого необходимо проводить измерения и других зданий. По данным карстовых карт Казани, в данном районе до глубины 20-ти метров залегают карстовые породы, несущие опасность для строений. Карсты представляют собой размыв горных пород грунтовыми водами. Рядом с собором находится закрытый Александровский пассаж. Он недоступен не просто так: под ним происходят карстовые процессы, которые привели к разрушению одной из его стен. Также на увеличения крена колокольни Петропавловского собора может играть роль и то, что в примерно в 100 метрах от него проходит линия казанского метрополитена. Конкретных причин я назвать не могу, они требуют изучения отдельными специалистами-геологами.

– Как Ваша дипломная работа поможет решить проблему крена?

– В дипломной работе был предложен проект высокоточного геодезического мониторинга, позволяющий определить крен колокольни с точностью 1-2 миллиметра, что позволит с периодичностью раз в несколько месяцев проводить геодезические измерения для оперативного выявления малейших деформаций здания. Проект включает в себя установку на колокольне мониторинговых призм и опорных призм на близлежащих зданиях. Опорные призмы необходимы для определения положения высокоточного сканирующего тахеометра с точностью до двух миллиметров. Зная точное положение прибора, определяется положение мониторинговых призм относительно опорных на близлежащих зданиях что и позволяет проводить мониторинг комплекса зданий, Петропавловского собора.

Фактически каждый квалифицированный специалист при наличии высокоточного геодезического оборудования и разрешения на проведение работ может прийти к собору и провести высокоточные измерения по определению крена колокольни. При увеличении количества опорных призм, в первую очередь, обеспечивается надежность измерений избыточным количеством и выполняется оценка устойчивости опорной геодезической сети. 

В рамках проекта удалось визуально отобразить расположение опорных и мониторинговых призм, позволяющие создать высокоточную сеть, определяющую крен с миллиметровой точностью и за более короткий период, например, за несколько месяцев. Это позволит оперативно выявлять изменения в степени крена. Если не фиксировать крен, то здание может наклониться до критических значений, что, вероятно, будет заметно и невооруженным взглядом. Мой научный руководитель Ренат Загретдинов часто бывает в Институте геологии и нефтегазовых технологий и обратил внимание на то, что колокольня собора, вероятно, продолжает наклоняться. Наверняка, процесс крена можно будет остановить, но это уже в компетенции других специалистов. Аналогичные работы, как мне известно, проводились на знаменитой башне Сююмбике в Казанском кремле. Кстати, крен башни Сююмбике на сегодня составляет более двух метров. 

– Ваш проект подходит только для измерения Петропавловского собора или его можно применить к другим зданиям?

– Проект можно применить и для других зданий, и его методология универсальна. Также можно прийти на интересующий объект, провести его лазерное сканирование и выявить наиболее благоприятные местоположения для расположения призм и проводить затем высокоточный геодезический мониторинг. На нашей кафедре есть опыт создания и систем высокоточного спутникового ГЛОНАСС/GPS, позволяющего наблюдать за уникальными зданиями и сооружениями практически ежесуточно. Если не вести постоянный мониторинг и не предпринимать меры по укреплению фундамента, то колокольня Петропавловского собора может повторить судьбу башни Сююмбике и накрениться еще больше. 

– Как отреагировали представители Петропавловского собора на новость о таком отклонении?

– Пока данные полученные в ходе выполнения работы представлены только на кафедре и никуда не передавались. Но в ближайшее время полученные результаты будут переданы главному инженеру Казанской Епархии для ознакомления и сравнения результатами других организаций.

СПРАВКА

Арина Случаева – выпускница магистратуры кафедры астрономии и космической геодезии Казанского федерального университета.

Подготовил: Владислав Безменов