из описания директивы fastcgi_cache_bypass

###
Директива задаёт условия, при которых ответ не будет браться из кэша. Если значение хотя бы одной из строк переменных не пустое и не равно "0", то ответ не берётся из кэша:


fastcgi_cache_bypass $cookie_nocache $arg_nocache$arg_comment;
fastcgi_cache_bypass $http_pragma $http_authorization;

Можно использовать совместно с директивой fastcgi_no_cache.
###

то есть если я пишу

fastcgi_cache_bypass $cookie_PHPSESSID $arg_nocache;
fastcgi_no_cache $cookie_PHPSESSID;

Добавив к урлу ?nocache=1 я ожидаю, что страница не будет братся из кеша, но после запроса к бекенду пападёт в кеш. Страница действительно не берётся из кеша, но и не попадает в него.