Изложены основные принципы проектирования и строительства хранилищ промышленных и бытовых отходов на основе действующих нормативных документов в области строительства и охраны окружающей среды. Ввиду отсутствия в настоящее время опыта крупномасштабного строительства хранилищ и полигонов отходов в России в предлагаемом пособии представлены материалы исследований и примеры удачного строительства и эксплуатации полигонов захоронения отходов в Австрийской Республике. Указанные материалы были представлены автором настоящего пособия Хансом Брандлем — профессором Венского технического университета. В книге рассмотрены методы расчета несущей способности и деформативности фунтовых оснований хранилищ, выполнен прогноз устойчивости высоконагруженных откосных полигонов, приведены практические примеры. Предназначено для аспирантов, студентов вузов и научных, инженерно-технических работников строительно-проектных организаций.

Введение

1. Виды складируемых отходов. Свойства

2. Проектирование полигонов
2.1. Размещение полигонов. Инженерно-геологические изыскания
2.2. Определение вместимости полигона
2.3. Состав инженерных объектов полигонов
2.4. Карты депонирования отходов
2.5. Устройство защитных экранов полигонов
2.5.1. Экран глиняный однослойный
2.5.2. Экран глиняный двухслойный
2.5.3. Экран грунтобитумный
2.5.4. Экран из железобетонных плит
2.5.5. Экран из полимербетона
2.5.6. Экран бетонопленочный
2.5.7. Экран асфальтобетонный однослойный с битумным покрытием
2.5.8. Экран асфальтобетонный двухслойный с дренажной системой
2.5.9. Экран асфальтобетонный с покрытием битумно-латексной эмульсией
2.5.10. Экран асфальтополимербетонный
2.5.11. Экран из полиэтиленовой пленки
2.5.12. Противофильтрационная завеса
2.6. Расчет грунтовых оснований хранилищ отходов
2.6.1. Метод линейно-деформированного слоя конечной величины
2.6.2. Метод эквивалентного слоя
2.6.3. Метод послойного суммирования
2.6.4. Определение расчетного сопротивления грунтового основания хранилища
2.6.5. Расчет устойчивости хранилищ
2.6.6. Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения
2.6.7. Метод прислоненного откоса
2.7. Расчет устойчивости складируемых отходов

3. Зарубежный опыт устройства полигонов и хранилищ
3.1. Нормативные требования к устройству полигонов в Австрии
3.2. Опыт использования шпунтовых барьерных стен для локализации отходов и герметизации загрязненных участков на территории Австрии
3.3. Методы обеспечения безопасности и санации захоронений отходов в Австрии
3.3.1. Способы санации участков, подверженных заражению
3.3.2. Перемещение и обработка отходов
3.3.3. Вертикальные ограждающие стены
3.3.4. Правовые аспекты вопросов по захоронению отходов
3.4. Опыт эксплуатации хранилища радиоактивных отходов во Франции
3.4.1. Цель и основные требования к устройству покрытия купола хранилища
3.4.2. Описание покрытия
3.4.3. Проблемы эксплуатации хранилища и пути их решения
3.5. Геотехнические и строительные аспекты при сооружении хранилищ для отходов в Западной Европе
3.5.1. Виды захоронений. Основные понятия
3.5.2. Обычные насыпные захоронения
3.5.3. Изоляция основания
3.5.4. Откосы и устойчивость хранилища
3.5.5. Создание купола изоляции захоронения отходов
3.5.6. Дегазация
3.5.7. Монозахоронения для промышленных отходов
3.5.8. Резервуарные хранилища
3.5.9. Подземные хранилища
3.5.10. Высоконадежные захоронения

4. Эксплуатация полигонов и рекультивация земель
4.1. У кладка отходов
4.2. Образование биогаза. Расчет потенциальной газоносной способности полигона
4.3. Оценка сточных вод полигона
4.4. Рекультивация полигонов

5. Санитарные правила устройства и содержания полигонов. Оценка воздействия на окружающую среду

Библиографический список

Посвящается памяти член-корр. РАН, профессора A.A. Бартоломея

Введение

Проблема складирования и хранения бытовых и промышленных отходов в настоящее время представляет собой одну из самых актуальных и жизненно важных для России экономических и экологических проблем. Сегодня только в одной Пермской области на учете находится более 400 свалок общей площадью свыше 2000 га. Из них только 160 свалок и ведомственных полигонов складирования отходов разрешены органами природы и администрациями территорий области. В это число входят: 49 мест складирования бытовых отходов, 50 полигонов складирования неопасных промышленных отходов, 6 полигонов токсичных промышленных отходов, 55 мест захоронения смешанного складирования отходов. Примерно 240 свалок являются несанкционированными. В большинстве случаев санитарное состояние свалок неудовлетворительное по причине отсутствия подъездных дорог к полигонам, отвечающим требованиям СНиП; разрушены либо полностью отсутствуют ограждения полигонов; на свалках не предусмотрены изолирующие защитные экраны чаш складирования отходов, что противоречит всем действующим нормативным документам и наносит непоправимый ущерб окружающей среде; нарушается технология складирования отходов; отсутствуют мероприятия но очистке сточных вод и фильтрата; нарушены нормы охранных санитарно-защитных зон и т.д. В городах количество свалок, не отвечающих санитарным нормам, составляет 40 %, а в сельской местности — 30%,

С нашей точки зрения, выход из создавшейся ситуации возможен лишь в результате комплексною подхода к поставленной проблеме. Такой подход, во-первых, должен включать в себя выполнение всех нормативных требований по устройству и хранению бытовых отходов и, во-вторых, быть экономически обоснован с точки зрения затрат на возведение и эксплуатацию. 

До недавнего времени в России, несмотря на имеющиеся нормативные документы, регламентирующие вопросы проектирования, строительства полигонов отходов и условий их эксплуатации, к проблеме строительства таких сооружений подходили достаточно упрощенно, понимая, как правило, под полигонами складирования отходов места под свалки мусора, что привело, по нашему мнению, к плачевным результатам в области охраны окружающей среды. Однако в настоящий момент в связи с возросшими экологическими требованиями и появлением государственных органов, осуществляющих надзор и контроль за состоянием окружающей среды, требования к строительству и эксплуатации полигонов резко возросли. Сегодня полигон складирования и захоронения отходов — это сложный инженерный комплекс геотехнических сооружений, обеспечивающий высокую степень экологической безопасности, а также самостоятельно функционирующее хозрасчетное предприятие, приносящее прибыль органам местного самоуправления. Имеющийся мировой опыт строительства таких объектов в зарубежных странах заставляет инженеров-строителей использовать современные подходы к решению данной проблемы.

Основным сооружением полигона твердых бытовых и промышленных отходов является чаша складирования, которая представляет собой котлован или ограждающую насыпь с изолирующим экраном для надежной защиты окружающей среды от складируемых отходов. Обычно глубина котлована рассчитывается из условия баланса земляных работ, объемов хранения и уровня грунтовых вод. При этом уровень грунтовых вод должен быть минимум на 1 м ниже днища котлована. Поэтому особо важным моментом при размещении полигонов является правильный выбор площадки будущего строительства с учетом инженерно-геологических, гидрологических и геодинамических условий и явлений, происходящих в районе проектирования. С учетом местных условий необходимо уметь рассчитывать устойчивость полигонов складирования отходов в сложных инженерно-геологических условиях. Очевидно, что особые требования с точки зрения окружающей среды должны предъявляться к противофильтрационным (защитным) экранам свалок, так как охрана почвы и грунтовых вод требует надежного защитного экрана для создания барьера против распространения загрязнения. Необходимо также учесть влияние антропогенного фактора, правильно обеспечить санитарную защиту территории полигона. Устройство полигонов по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов является важнейшим мероприятием по охране окружающей среды и сохранению природных ресурсов.

В настоящем пособии авторами предпринята попытка обобщить существующие на сегодняшний день нормативные требования по вопросам проектирования, строительства и эксплуатации полигонов захоронения отходов, сославшись на наиболее удачный опыт строительства таких объектов за рубежом. Данное учебное пособие должно быть полезно студентам строительных специальностей, занимающихся вопросами устройства инженерных сооружений и геоэкологии. Вопросы, касающиеся устройства и проектирования хранилищ отходов, рассматриваются в данном учебном пособии в развитие обязательных специальных дисциплин “Механика грунтов" и “Основания и фундаменты" для студентов строительных специальностей. Они рассматривают несущую способность, устойчивость и прогноз напряженно-деформированного состояния грунтовых оснований и толщи складируемых отходов на стадии строительства и эксплуатации сооружений.

При написании данного пособия авторы опирались на имеющийся опыт исследований и длительных наблюдений за хранилищами отходов, полученный специалистами Венского технического университета (Австрия), а также использовали следующие отечественные и зарубежные нормативные документы:

• СНиП 2.01.28-85. Полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. Основные положения по проектированию. М.: Стройиздат, 1985, 16 с.
• Пособие по проектированию полигонов захоронения токсичных промышленных отходов (к СНиП 2.01.28-85). М.: Стройиздат, 1990, 48 с.
• Санитарные правила устройства и содержания полигонов для твердых бытовых отходов. № 2811-83 от 16.05.83 г М., 1983, 13 с.
• Инструкция по проектированию и эксплуатации полигонов для твердых бытовых отходов / АКХ им. К.Д.Памфилова. М., Академия коммун. хоз-ва, 1996, 47 с.
• СанПиН 2.2.1\2.1.1-98. Проектирование, строительство, реконструкция и эксплуатация предприятий. Планировка и застройка населенных мест: Санитарные правила и нормы Пермской области / Минздрав России. Пермь, 1998, 41 с.
• ÖNORM S2070 Свалки; гидрогеологическая и геотехническая классификация местоположений.
• ÖNORM S2074 Часть 1. Геотехника в строительстве свалок. Разведка местоположений.
• BMfUIF; BMfLUF: Директивы для хранения отходов (1990).
• Труды профессора Х.Брандля [27-29].

Авторы выражают глубокую благодарность сотрудникам кафедры механики грунтов и фундаментов Венского технического университета д-ру Дитмору Адамсу и ассистенту Томасу Махо за оказанную помощь в подборе материалов, а также аспиранту кафедры оснований, фундаментов и мостов Пермского государственного технического университета Дмитрию Золотозубову за оформление и компьютерную верстку материалов, кафедре иностранных языков ПГТУ за помощь в переводе технической литературы.