где Kst - коэффициент устойчивости откоса.
Нормативное значение [KST] принимается в этом случае равным не менее 1,2 с учетом требований СниП 2.01.07-85 « Нагрузки и воздействия» и других нормативных документов.
Свалочный материал полигонов ТКО, необорудованных инженерными сетями, закрытых 20 и более лет назад независимо от их геометрической формы, можно рассматривать как техногенный грунт, к которому предъявляются требования, как к грунтовому основанию в соответствии со СНиП 11-102-97 Инженерно-экологические изыскания для строительства. Устойчивость откосов обеспечивается выбором уклонов поверхности, соответствующих направлению рекультивации, согласно из условия (16).
При освоении рекультивированной территории под строительство зданий и сооружений предельные значения совместной деформации основания и сооружения устанавливаются исходя из необходимости соблюдения технологических или архитектурных требований к деформации сооружения и требований к прочности, устойчивости и трещиностойкости конструкций, включая общую устойчивость сооружения. [СНиП 2.02.01-83] Большую роль в предупреждении и регулировании оседания поверхности полигонов играют различные методы управления метаногенезом [5].
4. Примеры использования полигонов
Захоронение -- самый распространенный сегодня в России способ ликвидации отходов, поэтому рано или поздно территории, где скапливается мусор, начинают превращаться в серьезную проблему.
Между тем зарубежный опыт свидетельствует, что при помощи специальных технологий экологическую обстановку на территориях бывших свалок можно успешно восстановить. Сведя к нулю негативное воздействие захороненного мусора, их можно успешно превращать, например, в зеленые парки или спортивные объекты. Этот способ рекультивации мусорных полигонов в последнее время набирает популярность во всем мире.
Один из самых известных проектов -- создание парка Freshkills на острове Статен-Айленд в Нью-Йорке. Когда-то здесь располагалась самая крупная в мире свалка. Она функционировала больше 50 лет -- с 1948 по 2001 год, когда сюда в последний раз вывезли отходы. Сегодня ее превращают в крупнейший в мегаполисе парк с многочисленными детскими и спортивными площадками, а также разнообразными возможностями для прогулок, катания на велосипеде, верховой езды и даже каякинга. Работы по рекультивации пока продолжаются, окончательно завершить их планируется в 30-х годах. В окончательном виде Freshkills будет в три раза больше Центрального парка Нью-Йорка. А пока территория открывается для посетителей поэтапно. Например, уже завершены работы в парке с полями для гандбола и баскетбола, а также красочной детской площадкой с оборудованием для подвижных игр. Позже посетителей приняли футбольные поля. В 2015 году вдоль восточной окраины парка открылась велосипедная дорога. Поскольку Freshkills -- бывшая свалка, главное для руководства парка -- обеспечить здоровье и безопасность его посетителей. Слой мусора покрывает непроницаемая пластиковая прокладка и восемь дополнительных слоев барьерного материала. Все это разделяет землю, по которой ходят люди, и находящийся под ней полигон. Внутри установлены системы для отвода свалочного газа и побочных продуктов. Некоторые из них видны, но большая часть обширной сети трубопроводов и дренажных каналов незаметна для посетителей. На территории парка действует строгий экологический контроль -- качество воздуха, воды и почвы постоянно проверяется. За этим следят как федеральные, так и местные власти.
Еще одним примером удачной рекультивации бывшей свалки стал парк Kumparepuisto в городе Котка в Финляндии. Сегодня это зеленый парк для отдыха площадью около 6 га, а некогда -- мусорный полигон.
После проведения необходимых работ его превратили в благоустроенную зону, где созданы условия для отдыха на свежем воздухе в любое время года. Зимой здесь можно покататься на лыжах или санках, а летом погулять, поиграть в активные игры с детьми или устроить пикник. Превратить свалку в благоустроенный парк удалось после проведения работ по формированию ландшафта, для которых потребовалось около миллиона кубометров грунта.
На мусорном кургане расположился и знаменитый парк Mount Trashmore в американской Вирджинии. Две его горы созданы путем уплотнения слоев мусора и покрытия их чистым грунтом. Сегодня здесь есть два озера, игровые площадки и скейтпарк. Mount Trashmore привлекает более миллиона посетителей в год.
На месте бывшей свалки находится и нью-йоркский парк Flushing Meadows, где проходят соревнования по теннису US Open. А остров Пулау Семакау в Сингапуре и сейчас -- мусорный полигон, что не мешает ему функционировать в качестве заповедника коралловых рифов и мангровых зарослей.
Подобные проекты реализуются и в России. Например, на месте бывшей московской свалки в пойме реки Сетунь разместилось первое в России поле для гольфа.
Сейчас превращение в зеленую зону уже ждет полигон твердых бытовых отходов Саларьево. Столичные власти приняли решение о его рекультивации в прошлом году. Пока что полигон площадью 59 га законсервирован. В 2009 году его спрятали под специальное полотно, которое исключает выход продуктов разложения на поверхность. Затем его заново обследуют, укрепят склоны и почистят, а в будущем разобьют зеленый парк. Разработчики уверяют, что при качественной рекультивации "волнующий многих холм, с которого открываются прекрасные виды на Москву, перестанет быть источником нелестных отзывов и обретет новую, экологически чистую жизнь".
Ранее сообщалось, что крупная парковая зона должна появиться и на месте другого полигона ТБО -- в Некрасовке. А на территории того же Балашихинского округа, где расположена кучинская свалка, уже действует горнолыжный спуск. Комплекс "Лисья гора" тоже создан из бывшего полигона ТБО, работавшего в 1980-х годах [9].
5. Мероприятия по управлению оседанием свалочного тела и уменьшению его влияния на устойчивость зданий и сооружений
Проблема неравномерного оседания территории полигона относительно нова, так как опыт застройки старых свалок пока невелик. При строительстве Westport Office Park для предотвращения подобной проблемы свалочное тело «прорезали» сваями до несущих прочных пород [5]. В Австрии использовали метод SOLFRAK, который заключается в обработке грунта различными упрочняющими материалами: цементом, бентонитом, наполнителем типа известняковой муки. Такая техника позволила компенсировать неравномерное оседание основания под зданиями, расположенными на старом полигоне в Филдбахе.
Из теории фильтрационной консолидации известно, что при наличии дренирующего слоя консолидация происходит за счет отжатия поровой воды в дренирующий слой. В качестве дренирующего слоя используются среднезернистые и крупнозернистые пески, щебень, гравий. Под действием внешней нагрузки происходит отжатие поровой воды и процесс консолидации водонасыщенных слабых грунтов значительно ускоряется. В этой связи наличие в основании полигона противофильтрационного экрана, элементом которого является дренирующий слой из песка толщиной 0,4- 0,5м, играет важную роль не только в снижении воздействия фильтрата на объекты гидросферы, но и в управлении оседанием полигона [7] и дальнейшим его народно-хозяйственным использованием.
Для старых закрытых обводненных полигонов, не имеющих конструктивных элементов в основании и непроницаемого изолирующего верхнего покрытия для сокращения времени уплотнения могут применяться вертикальные дрены, а для полигонов глубиной 6-7м - дренажные траншеи. Эту функцию могут выполнять соответствующие системы пассивной дегазации.
Для проектируемых полигонов наличие системы активной дегазации в виде вертикальных и горизонтальных газодренажных систем гарантирует ускорение процессов консолидации, способствует равномерному оседанию тела полигона.
Снижение массы биоразлагемого углерода способствует значительному уменьшению вторичного сжатия тела отходов, что позволяет пренебречь этой величиной в расчетах и рассматривать процесс оседания свалочных новообразований на модели фильтрационной консолидации. Это имеет большое значение, так как позволяет использовать хорошо известные методы расчета оснований и фундаментов и расширяет возможности широкого строительного освоения таких территорий.
В период стабильного затухающего метаногенеза отходов, не подвергнутых претритменту, когда процессы консолидации завершены, влияние вторичного сжатия и неравномерного оседания можно уменьшить путем планировочных и конструктивных мероприятий. В первую очередь необходимо провести инженерно-геологические изыскания, определить стадию метаногенеза, а затем, если это экономически целесообразно, провести мероприятия по преобразованию свалочных грунтов в надежное основание.
Преобразование массива ТКО в грунтовое основание достигается:
- уплотнением грунтов (трамбованием тяжелыми трамбовками, устройством грунтовых свай, вытрамбовыванием котлованов под фундаменты.)
- устройством под ленточными фундаментами подушек из песка, гравия, щебня и т.п.;
- закреплением грунтов (химическим, электрохимическим, буросмесительным, термическим и другими способами);
- армированием грунта (введением специальных пленок, сеток и т.п.). При строительстве на территориях старых свалок и полигонов гражданских зданий, если расчетная осадка зданий и сооружений превышает предельную, должны применяться меры архитектурно-строительного характера и конструктивные мероприятия, уменьшающие чувствительность сооружений к деформациям основания [2].
К ним относятся:
? рациональная компоновка сооружения в плане и по высоте;
? повышение прочности и пространственной жесткости сооружений, путем усиления конструкций фундаментно-подвальной части, в соответствии с результатами расчета сооружения во взаимодействии с основанием, введением дополнительных связей в каркасных конструкциях, устройством железобетонных или армокаменных поясов, разрезкой сооружений на отсеки и т.п.;
? увеличение податливости сооружений (если это позволяют технологические требования) за счет применения гибких или разрезных конструкций. Основным мероприятием, уменьшающим влияние неравномерности оседания поверхности и обеспечивающим общую устойчивость зданий, является разделение крупного объема на самостоятельные в строительной части сравнительно небольшие отсеки. Из экономических соображений автономные отсеки здания должны быть простой прямоугольной формы без уступов в плане и по высоте.
Таким образом, мероприятия по управлению оседанием свалочного тела можно разделить на две взаимосвязанные группы :
1) мероприятия, связанные с регулированием свойств массива депонированных ТКО: снижение количества биоразлагаемого углерода путем МБО, сбор и отвод фильтрата, дегазация полигона;
2) меры архитектурно-строительного характера, предупреждающие осадку и уменьшающие усилия в зданиях при взаимодействии с основанием из насыпных техногенных грунтов.
Проведение мероприятий, регулирующих свойства массива ТКО, позволяет значительно сократить стоимость и сложность требуемых архитектурно-строительных мероприятий при строительном освоении этих территорий и наоборот.
В Российской литературе способы укрепления свалочных грунтов не описаны, однако широко известен огромный вклад русских ученых Герсеванова Н.М., Флорина. В.А., Соколовского В.В., Цытовича Н.А., Крылова А.Н., Васильева Б.Д., Долматова Б.И. и др. в становление механики грунтов, исследования совместной работы сооружений и сжимаемых грунтов, теорию и практику строительства и эксплуатации зданий и сооружений на просадочных, лессовых, неравномерно-сжимаемых слабых глинистых грунтах. Так известковые сваи применяют для уплотнения слабых водонасыщенных и заторфованых грунтов. Для закрепления грунтов, обладающих значительной водопроницаемостью (несвязные, макропористые лессовые и трещиновато-скальные грунты) используются инъекционные химические методы: силикатизация, цементация, смолизация. Глинистые водонасыщенные грунты со степенью влажности близкой или равной 1 укрепляются с помощью электрического тока (электроосмос и электрофорез, электрохимическое закрепление). При закреплении глинистых грунтов с коэффициентом фильтрации менее 6*10-6 см/с и числом пластичности Ip > 5 электрохимический способ применяется без каких-либо добавок. При больших коэффициентах фильтрации применяется электросиликатизация. Грунты с коэффициентом фильтрации менее 1*10-5 см/с рекомендуется закреплять с использованием электролитов (например, СаСl2), вводимых в грунт через аноды.
Таким образом, проблема выбора метода укрепления свалочных грунтов есть проблема идентификации свалочного грунта, достоверности определения его физико-механических свойств и соотнесения их с 15 имеющимися классификациями. Все эти вопросы могут решаться на основе диагностики свалочного тела.
Таким образом, на основе анализа литературы, мирового опыта эксплуатации полигонов ТКО и проведенных исследований определена взаимосвязь потенциала полигона по биогазу, методов управления метаногенезом и направлений рекультивации. Разработаны основные принципы и критерии выбора систем дегазации.
Комплекс технико-экологических мероприятий, включающий научно-методические основы диагностики свалочных тел, принципы управления метаногенезом и оседанием свалочного тела, позволяет реализовать соответствующую стратегию развития полигона, осуществить рациональный выбор направлений рекультивации и хозяйственного освоения, определить мероприятия по обеспечению безопасности [5].
Заключение
полигон окружающий вредный среда
Инженерно-техническая опасность связана с процессами оседания поверхности свалки и дифференцированной просадки отдельных участков тела полигона, возникающей вследствие нарушений устойчивости откосов полигона, обвалов, пустотообразований и т.п. Это приводит к развитию эрозии почвенного покрова, нарушению работы систем сбора фильтрата и дегазации.
Оседание полигона начинается в период эксплуатации в процессе ежедневного уплотнения ТКО, и продолжается после его закрытия под действием собственного веса и развивающихся биологических процессов разложения отходов. Скорость и масштаб оседания неоднородны и зависят от морфологии ТКО, степени их уплотнения в период укладки, типа грунтов, используемых для ежедневной засыпки и устройства окончательного покрытия, веса и конструктивных особенностей покрытия.
В результате процессов разложения в условиях оптимального метаногенеза возможно оседание на 40%, в промышленно развитых странах оно варьирует от 1 до 20%, составляя в большинстве случаев 10 - 15%.
Наибольшее оседание свалочного тела происходит в течение первых 12 лет после закрытия свалки. Сокращение массы полигона, сопровождающееся оседанием, происходит в течение нескольких десятилетий. Имеется сообщение о том, что скорость просадки некоторых полигонов была наивысшей в течение первых трех месяцев после закрытия, а затем низкой и относительно равномерной, при этом 90% оседания произошло в течение первого года.