14. Возведение зданий и сооружений на техногенно-загрязненных территориях

1. Технологии предохранения территорий от загрязнения при создании полигонов для захоронения отходов

Сооружения, которые предназначены для захоронения различного рода отходов хозяйственной и производственной деятельности человека, являются потенциальным источником загрязнения окружающей среды, экологические последствия которого могут проявляться через несколько лет или даже несколько десятков лет. Организация таких объектов предъявляет к ним повышенные требования по безопасности, качеству проектирования, производству работ и эксплуатации, а позднее надежной консервации и закрытию или рекультивации.

Одним из массовых видов отходов являются твердые бытовые отходы (ТБО). Объем твердых бытовых отходов непрерывно возрастает как в абсолютных величинах, так и в пересчете на душу населения в России. По различным источникам он составляет 56 млн. т в год.

Участки территории, где происходит их складирование и захоронение, носят название полигонов, которые представляют собой сложные инженерные сооружения.

Наряду с полигонами, предназначенными для запланированного вывоза отходов, в городах и населенных пунктах существуют так называемые несанкционированные свалки, которые занимают большие площади. Под такими свалками понимают стихийно образовавшиеся или возникшие благодаря непродуманной деятельности человека искусственные геологические образования (площадью не менее 0,5 га при мощности отложений более 1 м).

В процессе образования свалки, формирования и эксплуатации полигона в результате перегнивания биологических остатков и попадания на поверхность отходов атмосферных осадков в свалочном теле образуется инфильтрат (жидкая фракция) и биогаз (газообразная фракция). С этих позиций одними из основных конструктивных элементов сооружения являются защитные экраны основания полигона, а при консервации - защитный экран на его поверхности, выполняющий важнейшую природоохранную функцию.

Требования, предъявляемые к организации полигонов в нашей стране, допускают охрану атмосферы за счет обеспечения изоляции поверхности полигона инертными материалами. Охрана почвы окружающих территорий достигается установкой переносных сетчатых ограждений. Охрана грунтовых вод от фильтрата, образующегося во время перегнивания отходов, обеспечивается за счет естественного испарения с поверхности полигона и поглощением влагоемкими компонентами отходов.

Основание полигона рекомендуется устраивать на плотных суглинках и глинах, расстояние от уровня грунтовых вод до дна полигона не должно быть менее 1 м. Наличие этого естественного барьера считается достаточным для защиты фунтовых вод и грунтового пространства.

Основание полигона проектируют в случаях возможности образования фильтрата строго горизонтальным, что обеспечивает его равномерное распределение. Защитные свойства грунтового экрана в основании полигона определяются коэффициентом фильтрации К_ф грунтов основания. В зависимости от коэффициента фильтрации рекомендуются следующие решения:

• для глин и тяжелых суглинков с К_ф < 10^-9 м/с - защитный слой не менее 30 см;

• для глин и тяжелых суглинков с К_ф = 10^-7...10^-8 м/с - защитный слой не менее 50 см;

• для суглинков с К_ф = 1,3-10^-7...1,5-10^-7 м/с - защитный слой не менее 50 см, дополнительно уплотненный методом укатки до К_ф > 10^-7 м/с;

• для супесей и песков с К_ф = 1,0-10^-5...1,1·10^-7 м/с - защитный слой 5...10 мм, покрытый отходами нефтеперерабатывающей промышленности (создание пленки) с верхним укрытием слоем грунта 30 см.

Существующие рекомендации по организации полигонов твердых бытовых отходов предлагают следующие защитные экраны:

• грунтовые (однослойные, двуслойные, грунтобитумные);

• бетонные и железобетонные (из железобетонных плит, полимербетонные, бетонопленочные);

• асфальтобетонные (однослойные с битумным покрытием, двуслойные с дренажной прослойкой, с покрытием битумно-латексной эмульсией);

• асфальтополимербетонные;

• пленочные с однослойной и двуслойной дренажной прослойкой (из полиэтиленовой пленки, стабилизированной сажей).

Конструкция защитных экранов представляет комбинацию изоляционных и фильтрующих элементов, позволяющих собирать и отводить в систему коллекторов фильтрат, образующийся при перегнивании органических веществ, а также обеспечить изоляцию тела полигона от подпитки грунтовыми водами и атмосферными осадками, отводя их в дренажную систему.

Защитные экраны могут быть выполнены из природных минеральных материалов (песок, гравий, щебень, глина, бентонит, песчано-бентонитовые смеси) и из геосинтетических материалов (синтетическая рулонная гидроизоляция, геотекстиль, бентонитовые маты, композиционные дренажные и изоляционные маты - геокомпозиты).

В последние годы в практике строительства полигонов для захоронения твердых бытовых отходов во многих европейских странах большое распространение при устройстве защитных экранов получили геосинтетические материалы.

Основное назначение геосинтетических материалов заключается в обеспечении полной изоляции места захоронения отходов и полной гарантии не возможности проникновения загрязняющих веществ в окружающую среду - почву, грунт, грунтовые воды и атмосферу.

При строительстве полигонов геосинтетические материалы несут пять важнейших функций:

1. разделительный слой, выполняемый из нетканых материалов, препятствует перемешиванию грунтов с разным гранулометрическим составом;

2. фильтрационный слой препятствует вымыванию мелких частиц фунтаи загрязнению дренажа;

3. дренажный слой поглощает и отводит газ, дождевые и талые воды;

4. защитный слой изоляционного материала предохраняет гидроизоляцию полигона от механических воздействий;

5. армирующий слой обеспечивает устойчивость полигона.

Геосинтетические материалы, применяемые при строительстве полигонов захоронения отходов, обладают высокими прочностными характеристиками, устойчивы к гниению и воздействию любых химических веществ и микроорганизмов, характерных для грунтов, грунтовых вод и фильтрата, так как основой всех материалов служат искусственные полимеры (полиэстер, полиэтилен). Материалы легко монтируются и долговечны (100... 150 лет).

Выбор схемы защитного экрана основания полигона зависит от инженерно-геологических условий строительной площадки, схемы формирования полигона, вида депонируемых отходов, технических требований.

В конструкциях защитных экранов принято не менее двух функционально дублирующих друг друга слоев, обеспечивающих гарантию эксплуатационной надежности. Это функциональное дублирование обусловлено тем, что комплекс геотехнических проблем, который требуется решить при устройстве полигона, весьма велик. Надежность же природных геологических барьеров нельзя гарантировать. Защита боковых поверхностей полигона от проникновения фильтрата в грунт и грунтовые воды осуществляется с помощью устройства защитных экранов, которые выполняются, как правило, по технологии «стена в грунте».