Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология, 2022, № 1, стр. 30-38

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОЛИГОНА

Полигон депонирования осадка представляет собой подземное сооружение, разделенное ряжами на отдельные секции (рис. 1). Ряжи представляют собой железобетонную конструкцию коридорного типа шириной 9.0 м. Секции длиной 450 м, шириной 50 м и глубиной 7–9 м заполнены перемещенным с бывших полей фильтрации осадком. Полигон состоит из семи секций.

Рис. 1.

План полигона депонирования осадка и расположение буровых скважин.

По проекту состав технического оборудования сооружения депонирования осадка, помимо железобетонных ряжей, должен был включать в себя:

− противофильтрационную глиноцементную завесу (экран), образующую по периметру полигона замкнутый контур типа “стена в грунте” с врезкой в нижний водоупор не менее чем на 1.5 м, толщиной 0.6 м и глубиной 17–19 м;

− нижний и верхний противофильтрационные экраны, состоящие из рулонного газоводонепроницаемого материала “бентомат”;

− внутренний кольцевой горизонтальный дренаж с отводом фильтрата в насосную станцию дренажных вод;

− разделительные ряжи для посекционной закладки осадка, представляющие собой две железобетонные плиты, расположенные на расстоянии 9.0 м друг от друга, пространство между которыми заполнено насыпным минеральным грунтом, перекрытым с поверхности бетонными дорожными плитами;

− наружный водосток с отводом вод поверхностного стока в насосную станцию дренажных вод, а затем на Курьяновскую станцию аэрации;

− газодренажные скважины.

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛИГОНА

После 20 лет эксплуатации полигона депонирования илового осадка на участке площадью более 17.5 га муниципальные власти приняли решение о необходимости включения этих площадей в общую рекреационную зону городского парка, окружающего полигон, и заказали АНО “Информационный центр в проектировании” проведение полного комплекса геоэкологических исследований на территории полигона, включающего бурение 31 инженерно-геологической скважины и оборудование 27-ми из них как наблюдательных для геоэкологического мониторинга.

В процессе исследований было установлено, что полигон размещен на поверхности современной поймы Москва-реки с абсолютными отметками 120.56–123.64 м. Поверхность поймы ровная, слаборасчлененная, с небольшим уклоном в сторону русла реки, частично спланирована, окружена парково-лесным ландшафтом. Сам полигон представляет собой вытянутые секции с относительно плоской ровной поверхностью, заполненные осадком и перекрытые с поверхности 1.0–1.6-метровым слоем насыпных песков и задернованным почвенным слоем толщиной 0.2 м, разделенные трапециевидными ряжами, а в пределах проезжей части перекрытые дорожными плитами, возвышающимися над основной поверхностью секций депонирования осадков на 1.2–1.5 м (см. рис. 1). Следует иметь в виду, что абсолютные отметки поверхности тела полигона на 0.2–1.5 м превышают отметки естественной (за пределами полигона) поверхности поймы реки.

Насыпное сооружение повсеместно залегает на современных аллювиальных отложениях поймы Москвы-реки (aQ_IV), представленных песком средней крупности, в нижней части крупным, неоднородным, средней плотности, водонасыщенным, темно-коричневым, с примесью органических остатков (от 0.2 до 2.0%), с включениями до 20% гравия и гальки, с редкими прослойками и линзами песка мелкого и супеси песчанистой, пластичной. Мощность аллювиальных отложений изменяется от 4.0 (под основной площадью) до 10.2 м за границами сооружения депонирования, при этом там их кровля расположена на отметках 116.3–116.7 м (рис. 2–4). Подошва слоя этих отложений залегает на отметках 107.52–108.84 м.

Рис. 2.

Поперечный инженерно-геологический разрез полигона депонирования осадков по линии VIII–VIII (см. рис. 1).

Рис. 3.

Продольный инженерно-геологический разрез полигона депонирования осадков по линии V–V (см. рис. 1).

Рис. 4.

Колонка инженерно-геологической скважины за пределами полигона.

Четвертичные отложения подстилаются толщей верхнеюрских отложений ермолинского горизонта (J₃er), распространены на участке повсеместно и представлены в верхней части глиной тяжелой дресвяной, прослоями легкой песчанистой, слюдистой, твердой консистенции, коричневато-серой, с включениями до 20% фосфоритов и перемятых обломков морской фауны. Мощность слоя составляет 1.1–4.5 м. Ниже, до глубины 24.0 м, вскрыты отложения ермолинского горизонта, представленные суглинком легким песчанистым, полутвердым, прослоями тугопластичным, серовато-коричневым с зеленоватым оттенком, слабослюдистым, с включениями до 5% гравия и дресвы, обломков морской фауны, с прослоями (мощностью до 1.7 м), линзами и гнездами песка средней крупности и мелкого, плотного, водонасыщенного. Вскрытая общая мощность этих отложений превышает 12.1 м (см. рис. 4).

Гидрогеологические условия в пределах полигона простые и характеризуются наличием одного водоносного горизонта надъюрских грунтовых вод современных насыпных грунтов и аллювиальных песков, причем, как показано на рис. 2, уровень грунтовых вод за пределами полигона находится на глубинах 4.2–5.0 м, на отметках 118.5–117.3 м соответственно. В пределах полигона уровень подземных вод вскрывается на глубинах 0.7–1.1 м (на отметках 122.4–121.4 м), и только в крайних секциях он расположен на тех же отметках, что и за пределами полигона. Такое распределение уровней грунтовых вод свидетельствует об отсутствии дренирования подземных вод во внутренних секциях полигона.

В процессе исследований выявлено несоответствие проектной документации и фактического исполнения работ:

− отсутствуют дренажные трубы в защитном песчаном слое по коллекторам, проложенным по ряжам. Из-за этого поверхностные воды не попадают в дренажные колодцы и, соответственно, в насосную станцию;

− местами нарушен верхний защитный слой из геосинтетического материала из-за чего большая часть поверхностных вод поступает в тело депонированных осадков и часто скапливается на поверхности сооружения;

− ни одной пробуренной скважиной не вскрыты ни верхний, ни нижний слой гидроизоляционного покрытия из бентоматов;

− не найдено ни одной газодренажной скважины;

− на территории отсутствуют накопитель и откачка вод инфильтирата с карт, о чем свидетельствует высокий уровнь подземных вод в теле депонированного осадка.

УСЛОВИЯ ДЕПОНИРОВАНИЯ И ХАРАКТЕР ТРАНСФОРМАЦИИ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ТЕРРИТОРИИ

Для понимания условий депонирования осадков сточных вод рассмотрим основные особенности инженерно-геологических условий оборудованного полигона. Геологическое строение грунтовой толщи, вмещающей тело полигона депонирования осадков, приведено на рис. 2–4.

Приведенные результаты исследований в достаточной степени коррелируют с материалами ряда исследователей, в частности А.М. Дрегуло, В.М. Питулько, О.Е. Ясодиной [1, 2, 4], утверждающими, что отклонения в технологии эксплуатации полигонов депонирования и несоблюдения проектных решений при их строительстве приводят к значительному увеличению сроков эксплуатации таких объектов, накоплению экологического вреда и сопровождаются дополнительными необоснованными экономическими затратами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Целью любого депонирования отходов городского хозяйства является скорейшая ликвидация накопленного экологического ущерба и ввод отведенных под захоронение участков в дальнейшую эксплуатацию как геоэкологически чистых территорий.

2. Многочисленные разработки различных исследователей свидетельствуют, что основным фактором, препятствующим процессу разложения органических примесей в осадках сточных вод и литификации их минеральной составляющей, являются анаэробные условия их хранения. В связи с этим проектирование и строительство современных полигонов депонирования осадков сточных вод предполагает водопонижение существующих подземных вод в пределах полигона депонирования и поддержание аэробных условий в толще депонированных осадков на весь период эксплуатации сооружения депонирования.

3. Отсутствие противофильтрационных экранов и дренажной системы на исследованном полигоне депонирования осадков полей фильтрации привели к полному подтоплению и обводнению толщи захороненных грунтов за более чем 25-летний период его эксплуатации. Произошла консервация грунтов депонирования, не приведшая к изменению их физико-механических свойств в сторону их упрочнения, а наоборот, за счет обводнения и изменения состояния илистых грунтов до текучепластичного и текучего, ухудшило их прочностные и деформационные свойства по сравнению с первоначальными, сформировавшимся на полях фильтрации в инфильтрационных условиях.

4. Несмотря на вышеперечисленное, полигон не представляет бактериологической и токсикологической опасности. Почва полигона либо не опасная, либо умеренно опасная. При полном перекрытии полигона неопасным грунтом территория полигона может быть использована для целей рекреации, а геологическое строение и физико-механические свойства депонированных грунтов полигона допускают передвижение по нему легкой техники и строительство временных сооружений.