Материалы инженерных изысканий должны отвечать требованиям СНиП И-02-96 [14] и содержать:
-топографические планы района строительства полигона в отведенных границах и масштабах, устанавливаемых проектной организацией;
-инженерно-геологическую характеристику грунтов (в основании карт захоронения) до водоупора с заглублением в него на 3 м. При залегании водоупора на глубине более 25 м глубина геологических выработок должна быть не менее чем на 6 м ниже дна карт, а при необходимости устройства дренажа глубина выработок должна уточняться согласно прилагаемой схе ме дренажа;
-данные о карьерах глин или наличии глин с рекомендациями по их об работке с целью доведения до требуемой водонепроницаемости, а также данные о карьерах других материалов (песка, гравия, камня);
-гидрогеологическую характеристику, включающую описание режима уровней грунтовых вод, коэффициенты фильтрации грунтов, области пита ния и области разгрузки грунтового потока, прогноз повышения уровня грунтового потока и его химический состав;
-метеорологическую характеристику в объеме климатического очерка
суказанием температурного и ветрового режимов, снегового покрова, про мерзания почвы, испаряемости с водной поверхности и данные по атмо сферным осадкам. При наличии оврагов, проходящих через площадку, уста навливается их водосборная площадь, определяются максимальные расхо ды дождевых и талых вод.
Для проектирования полигона разрабатывается план участка в мас штабе 1:1000 с горизонталями через 1 м. План участка хозяйственной зоны, инженерных сооружений и внешних коммуникаций составляется в мас штабе 1:500 с горизонталями через 0,5 м (внешние сети большой протяжен ности выполняются в масштабе 1:1000).
Целями геологических и гидрологических изысканий являются опре деление состава, мощности и типа напластований геологических пород на площадке проектирования полигона, выявление опасных геологических процессов и явлений, а также определение вида грунтовых вод, глубины их залегания и прогноза подъема их уровня в процессе длительной эксплуата ции полигона.
2.2. Определение вместимости полигона
Для обоснования требуемой площади участка складирования отходов необходимо на стадии проектных работ определить общую вместимость по лигона. Расчет должен выполняться с учетом удельной обобщенной годовой нормы накопления отходов, количества обслуживаемого полигоном населе ния (для полигонов твердых бытовых отходов), расчетного срока эксплуата ции, степени уплотнения отходов. Требуемая для отвода площадь участка
17
складирования определяется делением проектируемой вместимости (в м3) на среднюю высоту складирования с учетом уплотнения (в м). Проектиро вание полигона выполняется на основе плана отведенного земельного уча стка. Фактическая вместимость полигонов определяется на основе техноло гических планов и разрезов. В качестве примера рассмотрим вариант опре деления вместимости полигона в г.Чайковский, выполненный сотрудниками кафедры ОФиМ ПГТУ и специалистами АО “Уралэнергострой” на стадии технико-экономического обоснования [19].
Пример 1.
Участок складирования ТБО имеет прямоугольную форму длиной 393 м, шириной 185 м и разделен на две чаши захоронения 195x185 м.
Высота складирования определяется из условия заложения внешних откосов 1:4 и необходимости иметь размеры верхней площадки не менее 40x80 м, обеспечивающие надежную работу мусоровозов и бульдозеров.
Рассчитываем фактическую вместимость полигона с учетом коэффици ента увеличения грунта изоляции равным 1,25 по схеме усеченной призмы. Объем усеченной призмы котлована чаши захоронения с учетом угла зало жения откосов 1:3 составит
К , F 2 ) H \ (2. 1)
где Fx- площадь сечения в уровне бровки откосов (площадь складиро вания), Fx= 185x393 = 72705 м2;
F2 - площадь сечения в уровне дна котлована, F2= 170x378 = 64260 м2. Нх- глубина котлована, Нх= 2,5 м;
Ущ = j (72705 + 64260 + V72705 • 64260 ) 2,5 = 171097 м3.
Объем усеченной призмы кургана захоронения
(2.2)
где Fx- площадь сечения в уровне бровки откосов, Fx= 72705 м2; F3 - площадь в уровне верхней площадки, F3= 41x249 = 10209 м2; Н2- высота кургана захоронения, Н2= 18,0 м;
Ущ = ^(72705 +10209 + V72705 • 10209 ) 18.0 = 660949 м3.
Общая вместимость полигона
У = УЩ+Vll2 =171097 + 660949 = 832047 м3.(2.3)
При необходимости размещения участка захоронения отходов на тер ритории с высоким стоянием уровня грунтовых вод (менее 2 м от дна карт
сучетом ожидаемого повышения уровня при эксплуатации) с коэффициен том фильтрации грунта не менее 10-3 см/с следует предусматривать дренаж
сотводом воды в контрольно-регулирующие пруды дренажных вод. При водопритоке дренажных вод более 0,1 мЗ/с и наличии водоупора от поверхно сти земли на расстоянии до 25 м по контуру участка под кольцевым обвало ванием следует предусматривать противофильтрационную завесу - глиня ную диафрагму толщиной не менее 0,6 м с градиентом напора / не более 15. Допускается устройство головной диафрагмы с трех сторон, когда необхо димо изолировать зону питания, при этом может быть обеспечено снижение уровня грунтовых вод без дополнительного дренажа, что должно быть обос новано гидрогеологическими расчетами. При грунтах основания с коэффи циентом фильтрации Kf< 10-3 см/с и переслаивающемся литологическом строении (суглинках, супесях, мелких песках), когда горизонтальный или вертикальный трубчатые дренажи неэффективны, под экранами у дна карт необходимо устройство пластового дренажа с отводом воды из него в кон трольно-регулирующие пруды дренажных вод. Сооружения для чистки, мойки и обезвреживания спецмашин и контейнеров должны быть располо жены на выезде из производственной зоны полигона на расстоянии не ме нее 50 м от административно-бытовых зданий.
Подъездная дорога разрабатывается либо отдельной частью проекта, либо представляет собой самостоятельный проект. Она служит для обеспе чения беспрепятственного подвоза отходов на полигон и должна иметь твердое усовершенствованное покрытие.
Подъездная дорога и зона участка захоронения отходов должны иметь искусственное освещение. Освещенность рабочих карт и подъездной доро ги принимают 5 лк.
При проектировании объектов полигона принимают вторую категорию надежности электроснабжения.
Объекты полигона должны иметь телефонную связь между собой и с предприятиями поставщиками отходов, либо коммунальными муници пальными службами.
Внеплощадочное водоснабжение и канализация объектов полигона ре шаются в соответствии с требованиями СНиП 2.04.02-84 и СНиП 2.04.03-85.
Гидротехнические сооружения в составе полигона следует относить ко
IIклассу капитальности.
Вкачестве примера по размещению основных инженерных объектов полигона предлагается рассмотреть схему полигона ТБО в г.Чусовой, разра ботанную сотрудниками кафедры ОФиМ ПГТУ и специалистами АО “Уралэнергострой” на стадии инвестиционного проекта [4]. Полигон предложе но устроить на месте бывшего каменного карьера (рис.2.14).
Рис.2.14. Схема полигона: 1 - въезд на площадку складирования; 2 - ограждение пло щадки; 3 - ворота со шлагбаумом; 4 - трансформатор; 5 - административно-бытовой корпус с КПП; 6 - ванна для обмывки колес; 7 - навес для механизмов; 8 - уборная; 9 - площадка для мойки контейнеров; 10 - грязеотстойник; 11 - противопожарный ре зервуар; I, II, III - поля складирования ТБО
2.4. Карты депонирования отходов
Проектирование участка депонирования отходов является наиболее от ветственной задачей, которую приходится решать проектировщику при раз работке рабочей документации полигона. Это связано с тем, что от приня того технического решения зависит общая устойчивость полигона в целом как искусственного сооружения, соответствующего определенному классу ответственности, а также сопряжено с гарантированным обеспечением эко логической безопасности для населения и окружающей среды района буду щего строительства.
Захоронение отходов осуществляется раздельно в специальные карты (чаши), расположенные на участке депонирования. Чаши депонирования являются наиболее ответственным сооружением полигона и представляют собой котлован с изолирующим экраном для надежной защиты окружаю щей среды от складируемых отходов (рис.2.15). Размеры чаш и их количе ство не нормируются и зависят от количества поступающих отходов и рас четного срока эксплуатации полигона. Рекомендуется устраивать карты вы тянутыми в плане при соотношении сторон от 1:1,5 до 1:4 с целью сокраще ния открытой поверхности отходов при захоронении. Захоронение в одной карте разноименных отходов допускается, если при совместном захороне-
25
вания отходов необходимо предусмотреть участки для резерва фунта. Ниж няя отметка траншей (днище) должна быть заглублена в глинистые грунты не менее чем на 0,5 м. Длина траншеи рассчитывается с учетом обеспечения приема отходов. Размер участка складирования должен обеспечить прием отходов в одном ярусе захоронения в течение не менее 5 лет.
Важным вопросом при проектировании чаш депонирования отходов является выбор угла заложения откосов котлованов. Данное решение долж но приниматься на основе индивидуальных расчетов, выполняемых соглас но СНиП 2.02.01-83* [16] с целью обеспечения устойчивости откосов как в процессе строительства, так и на этапе эксплуатации. Кроме этого, заклады ваемая в проекте крутизна откосов должна обеспечивать возможность меха низированной планировки и уплотнения откосов, а также возможность заез да машин на карту для разгрузки отходов.
Использование выработанных карьеров под полигоны отходов являет ся наиболее экономичным методом их рекультивации. Складирование отхо дов в карьерах осуществляется по двум схемам: по схеме выравнивания (до уровня бровки карьера), по высотной схеме (со значительным превышени ем уровня бровки карьера).
Складирование отходов на болотистых и заливаемых паводковыми во дами участках не допускается.
В качестве примера рассмотрим технологическую схему эксплуатации полигона [19].
Пример 2.
Дневная норма приема ТБО 340 м3/сутки. ТБО доставляется контейне ровозами, вмещающими 12 м3, каждому контейнеровозу требуется площад ка 50 м2 для разгрузки.
Объем ТБО, разгружаемых в течение 1 часа при работе в одну смену,
составит |
|
а = 0 , 1 2 5 . = 0,125-340 = 42,5 м3, |
(2.5) |
где Qcym- дневная норма приема ТБО. |
|
На участке площадки одновременно будут разгружаться 42,5 12 = 3,54 (принимаем 4) контейнеровоза.
Площадь участка разгрузки составит 50 х 4 = 200 м2.
Примем, что участок разгрузки должен одновременно обеспечивать и разгрузку машин, и разравнивание, и уплотнение отходов, тогда для обеспе чения бесперебойной работы общая площадь участка разгрузки должна быть увеличена вдвое, что составит 2x200 = 400 м2.
Плотность поступающих на полигон ТБО р —250 кг/м3, плотность ТБО после уплотнения бульдозерами р "= 750 кг/м3, высота уплотненного слоя ТБО на карте 2 м.
gP, р1 |
340-250 |
(2.6) |
2р" |
= 57 м2. |
|
2-750 |
|
Принимается рабочая карта шириной 5 и длиной 30 м, площадью 150 м2. Участок перед рабочей картой, где осуществляется разгрузка, принима ем той же длины 30 м и шириной 400:30 = 14 м.
Расчет потребности в бульдозерах
При сдвигании разгруженных мусоровозами ТБО на рабочую карту ра ботает бульдозер ДЗ-18 на базе трактора мощностью 100 л.с. Перемещение ТБО осуществляется на расстояние 5+14=19 м, с учетом дополнительных маневров тракторов принимаем 25 м.
Производительность бульдозеров по сдвиганию ТБО на рабочую карту соответствует показателям грунта I группы ЕНиР, сб.2.
Норма времени на сдвигание 100 м3 ТБО 1,45 ч. Производительность бульдозера 100 1,45 = 69 м3/ч.
На сдвигание доставленных за сутки ТБО потребуется рабочее время 340 69 ~ 5 ч.
При фактическом времени работы за сутки Тс= 11,54 ч (двухсменный график работы согласно ЕНиР) потребность в бульдозерах 5 11,5 = 0,45 шт.
На технологической операции по уплотнению ТБО на рабочей карте работает бульдозер массой 14 т, шириной гусениц 0,5 м, с эксплуатацион ной скоростью с=3000 м/ч. Уплотнение осуществляется 4-кратным проез дом по ТБО y j = (0,5+0,5)/4 = 0,25 м. Длина рабочей карты Д=30 м, шири на Шр=5 м, ширина откоса Ш0=4 м, толщина уплотненного слоя а=0,25 м.
Фактическая продолжительность работы бульдозеров Тс=11,54; коэф фициент, учитывающий потери рабочего времени за смену, равен 0,65.
Потребность в бульдозерах на одной технологической операции уплот
нения определяется по формуле: |
|
|
|
Д (Ш р+Ш 0)-с"-2 |
30(5 + 4)-750-2 |
|
|
у ~ С • 0,65-У, -с'-а-Тс ~ 3000• 0,65• 0,25• 250• 0,25• 11,5 " |
|||
405000 |
1,15 шт. |
(2.7) |
|
350390,6 |
|||
|
|
||
Общее количество бульдозеров, учитывая работы по технологическим операциям, составит 2 шт.
Расчет необходимого количества скреперов для подачи грунта изолирующих слоев
Количество грунта изолирующего слоя на одну захватку (рабочую карту) 29
коэффициент фильтрации - не более 10-5 см/с; класс бетона по прочности на сжатие - В30; сопротивление бетона на осевое сжатие - 17 МПа; марка бетона по морозостойкости (не ниже) - F100;
марка бетона по водопроницаемости (не менее) - W8; модуль упругости бетона - 32500 МПа.
1
X I
Рис.2.22. Конструкция экрана из железобетонных плит: 1 (снизу вверх) - протрав ленное и уплотненное основание; песок - 15 см; щебень или гравий - 15 см; асфальтополимербетон - 6 см; битумно-латексная эмульсия - 0,4-0,6 см; песчано-це ментная стяжка - 4 см; плиты сборные железобетонные; 2 (сверху вниз) - песок - 15 см; щебень - 20 см; плиты сборные железобетонные - 12 см
2.5.5. Экран из полимербетона
Полимербетоны обладают повышенной плотностью (Kj- < 0,001 м/сут), трещиностойкостью, морозостойкостью и устойчивостью к воздействию агрессивных сред. В отличие от обычного бетона в полимербетонах в каче стве связующего вместо цемента используются и эпоксидные смолы.
2.5.6. Экран бетонопленочный
Бетонопленочные экраны представляют собой “сэндвич”, в котором бе тон выполняет защитные функции, а пленка - противофильтрационные. Мо нолитные или сборные железобетонные плиты толщиной 8-15 см укладыва ются на защищенную от повреждений пленку. Основание под пленку устра ивается как для пленочного экрана.
2.5.7. Экран асфальтобетонный однослойный с битумным покрытием
Асфальтобетонные экраны выполняются из гидротехнического мелко зернистого асфальта. Основанием однослойного экрана могут быть практи чески любые грунты, поддающиеся обработке грейдером, с модулем дефор33
мации после уплотнения не менее 10 МПа (100 кгс/см2). После планировки грунты подвергаются обработке (протравливанию) гербицидами на глубину 20 см. Затем производится поверхностная обработка грунта на глубину 1015 см с внесением битума или сырой нефти из расчета 1,5-2,0 кг/м2. После чего основание уплотняется 5-тонными катками до полного устранения де формации. При сравнительно слабых пылеватых супесях и суглинках перед розливом нефти или битума рекомендуется вносить активные добавки. На подготовленное основание укладывается мелкозернистый асфальтобетон слоем 40-60 мм. Поверхность асфальтобетона покрывается слоем жидкого битума толщиной 2-4 мм с последующей подсыпкой слоя песка толщиной 5-10 мм. При напорах до 5-10 м экран считается нефильтрующим (рис.2.23).
Рис.2.23. Конструкция асфальтобетонного экрана: снизу вверх - песок - 15 см; щебень - 15 см; асфальт - 0,2-0,4 см
Характеристики экрана:
толщина (минимальная) - 40-60 мм; плотность - 2,35 г/см3; тип бетонной смеси - Г.Д.;
прочность при сжатии - 1,65 МПа; статический модуль упругости - 3600 МПа;
среднее сопротивление сжатию при изгибе - 2,4 МПа; динамический модуль упругости - 2400 МПа.
2.5.8. Экран асфальтобетонный двухслойный с дренажной прослойкой
При двухслойном экране промежуточный слой устраивается из сорти рованного гравия или щебня слоем 15-20 см с крупностью фракции 10-40 мм, покрытых битумом (черный гравий). В остальном технология устройст ва и конструкция экрана такая же, как у однослойного экрана.
2.5.9. Экран асфальтобетонный с покрытием битумно-латексной эмульсией
Технология устройства данного экрана предусматривает розлив битум но-латексной эмульсии слоем 4-6 мм, состоящей из 20 % латекса и 80 % би тума по массе. Битумно-латексная эмульсия наносится на горизонтальную поверхность 1-2 слоями, а на откосы - 2-3 слоями толщиной 2 мм. Ввиду
чувствительности экрана к свету поверхность его засыпается защитным слоем из однородного грунта или промышленных отходов фракцией не бо лее 3 мм. Толщина защитного слоя не менее 0,5 м. Работы выполняются при температуре не ниже 10 °С. Битумно-латексная эмульсия приготовляется в специальном битумном котле, где битум разогревается до 140-150 °С и при непрерывном перемешивании в него вводится латекс. Время приготовления 5-10 ч (уточняется в процессе испытания перед началом работ). Охлажден ная до 120°С битумно-латексная эмульсия наносится на асфальт автогудро натором с гладилкой или с помощью распылителя набрызгом.
2.5.10. Экран асфалътополимербетонный
Конструктивно асфальтополимербетонные экраны почти не отличают ся от обычных асфальтобетонных. Различие лишь в том, что асфальтобето ны выполняются на вяжущем из битума, а асфальтополимербетоны - на мо дифицированном вяжущем, состоящем из битума с добавлением каучука или других полимеров в количестве 10-20 % массы битума. Это придает асфальтополимербетону повышенную морозостойкость и эластичность и сни жает его водопроницаемость, что обусловливает целесообразность его при менения при строительстве противофильтрационных экранов. Асфальтопо лимербетонные экраны могут выполняться монолитными и сборно-моно литными (рис.2.24).
Рис.2.24. Конструкция экра на из асфальтополимербетона: снизу вверх - протрав ленное и уплотненное осно вание; песок - 15 см; щебень или гравий - 15 см; асфальтополимербетон - 6 см; би тумно-латексная эмульсия - 0,4-0,6 см;
, П ^ Г " 7 |
--------------- |
|
* 2 % о |
||
|
||
|
А -А |
|
1()% о |
ЮУоо |
2.5.11. Экраны из полиэтиленовой пленки
Однослойный. Проектирование пленочных экранов производится со гласно СН 551-82 [13]. Экран состоит из спланированного и протравленно го гербицидами основания из однородного грунта на глубине 15-20 см фрак циями не крупнее 3 мм, уплотненного гладкими катками, и полиэтиленовой пленки (рис.2.25). При наличии в грунтах более крупных фракций в основа нии устраивается песчаная подготовка слоем не менее 10 см. На пленку ук ладывается защитный слой из мелкозернистого грунта толщиной 0,5 м по дну и 0,8 м на откосах. Заложение откосов должно быть не круче 1:3,5. За
