Расчет вместимости полигона

Согласно заданию на проектирование, грунт в основании полигона представлен суглинком легким. Грунтовые воды расположены на глубине 4,8 м.

Принимаем решение - полностью удовлетворить потребность в грунте для промежуточной и окончательной изоляции за счет сооружения котлована в основании полигона.

Реальный участок складирования ТКО площадью Ф_ус=204545,5 м² в плане имеет форму квадрата, со стороной:

L_ус= B_ус= = =452 м,

где L_ус= B_ус – соответственно, длина и ширина участка складирования, м, рис.4.3.

B_ус

А А

L_ус

Рис. 4.3. Участок складирования ТКО в плане

После заполнения полигона отходами до проектных отметок участок складирования будет иметь форму усеченной пирамиды, а в поперечном сечении - трапеции (рис.4.4.).

В_п=L_п

Н_пл

В_ус=L_ус

Рис. 4.4. Поперечное сечение участка складирования (без котлована). Разрез А-А

Определим размеры верхней площадки полигона захоронения отходов, (рис.4.5.):

В_п = L_п = В_ус-2mН_пл=452-2´3´22=320 м,

Где В_п и L_п- соответственно ширина и длина верхней площадки участка складирования, м.

Площадь верхней площадки участка складирования:

Ф_п=В²_п=320²= 102400 м²=10,2 га.

Максимальная допустимая высота полигона Н_пл^max определяется из условия заложения внешних откосов не менее чем m=3 и необходимости создания верхней площадки размером обеспечивающей безаварийную работу мусоровозов и бульдозера (рис. 4.5.).

Минимальная ширина верхней площадки определяется возможностью разворота мусоровоза (R_раз) и соблюдением условия движения мусоровоза не ближе в=10 м от края откоса.

Тогда В_п^min=2R_раз+2в, а ее минимальная площадь равна:

Ф_п^min = (В_п^min)² = (2R_раз+2в)²=(2´9+2´10)² = 1444 м² =0,14 га, что значительно меньше принятой в проекте Ф_п =10,2 га.

В_п^min=L_п^min

Н_пл^max

Н_пл

B_ус=L_ус

Рис. 4.5. Схема для определения максимально возможной высоты полигона

Максимально возможную высоту полигона определяют по зависимости: Н_пл^mах= , где В_ус- ширина участка складирования, м. Н_пл^mах= = 69 м.

С целью получения грунта для послойной и окончательной изоляции ТКО, укладываемых в тело полигона, в основании полигона проектируют котлован. Среднюю глубину котлована рассчитывают из условия баланса земляных работ с учетом положения уровня грунтовых вод. Дно котлована размещают выше уровня грунтовых вод не менее чем на 2 м.

Участок складирования разбивают на очереди эксплуатации с учетом приема ТКО на каждой очереди в течение 3…5 лет

Фактическую вместимость полигона с учетом уплотнения ТКО рассчитывают по формуле для определения объема усеченной пирамиды:

Е_ф= , где Ф_ус и Ф_п - площади нижнего и верхнего оснований свалочного тела, м².

Вместимость котлована в основании полигона не учитывается, так как грунт, вынимаемый из него, расходуется на изоляцию ТКО.

В этом случае фактическая вместимость Е_ф равна объему ТКО в уплотненном состоянии, которая составит:

Е_ф= [204304 +102400+(204304+102400)^0,5]= 3297193 м³

Потребность в минеральном грунте (V_г) определяется по формуле

V_г= ,

где к₂= 1,2.

Для изоляции 3297193 м³ ТКО после их уплотнения потребуется грунт в объеме:

V_г=3297193 (1- )= 527550,88 м³,

В рассматриваемом случае весь грунт, вынимаемый из котлована, расходуется на изоляцию ТКО, поэтому потребность в изолирующем материале равна вместимости котлована.

Средняя проектная глубина котлована в основании полигона определяется по формуле:

Н_к= _,

где 1,1 - коэффициент, учитывающий откосы и картовую схему заполнения котлована,

Н_к= м. Принимаем Н_к=2,6 м.

Проверяем условие размещения полигона: Н_угв-Н_к-Н_эк ≥ 2м, где: Н_угв – глубина залегания грунтовых вод, Н_угв=4,8 м; Н_эк – толщина защитного экрана основания полигона (п. 4.5.3).

4,8-2,6-1=3,2 м > 2 м, - принятая глубина котлована удовлетворяет требуемым условиям.

Полигон ТКО разбиваем на пять очередей эксплуатации, (рис. 4.6.).

При этом сам котлован для складирования ТКО, будет разбит на четыре части.

Откосы котлована из условий работы бульдозера принимают с коэффициентом заложения не менее m=2,5.

Каждую очередь эксплуатации полигона рассчитывают из условия обеспечения приема ТКО в течение времени Т_оч = = = 4 года.

Площадь участка складирования каждой из четырех очередей эксплуатации в пределах первого яруса составит ф_оч= =51136 м².

II

I

II

I

		Y

А А

IY

III

б

а

Рис. 4.6. План и разрез высоконагруженного полигона захоронения ТКО: а – план полигона; б – разрез А-А; (I-Y) – очереди строительства и эксплуатации полигона

Объем отходов, складируемых в каждой очереди эксплуатации полигона, составит V_оч = = = 659439 м³.

Высота первого яруса (с I-IY очереди) определяется по зависимости:

Н _{оч (I-IY)} = = =14,2 м,

где 1,1 – коэффициент, учитывающий откосы и картовую схему заполнения котлована.

Учитывая послойное заполнение полигона отходами: 1,8…2,0 м – отходы и 0,2 м – минеральный грунт, количество укладываемых слоев с I по IY очереди 1-го яруса составит n_сл(I-IY)= = ≈7 слоев. Принимаем – по 7 слоев укладки ТКО в каждую очередь 1-го яруса. Тогда высота 1-го яруса над уровнем поверхности земли составит Н^I=2,0×7=14 м.

Объем котлована одной очереди составит v_г^оч = = = 131887,5 м³_.

Наращивание высоты полигона 2-го яруса с отметки 14 м до проектной – 22 м будет производиться заполнением V очереди полигона.

После заполнения 2-го яруса будет выполнено окончательное его перекрытие. Количество слоев V очереди полигона составит n_слY= = ≈6 слоев.

Тогда общее количество слоев ТКО, укладываемых в тело полигона, составит: N= n_слI-IY+ n_слY=7+6=13 слоев.

Перед производством работ снимают плодородный слой почвы со всей площади участка складирования ТКО, который отсыпают во временные кавальеры, размещаемые в стороне от участка складирования. В последствии этот грунт используют для рекультивации полигона, (рис. 4.7.). Грунт вынимаемый, из котлована 1 очереди, складируют во внешний кавальер для последующего использования при устройстве промежуточной изоляции при заполнении 4 и 5 очередей формирования полигона.

2

1

2

Рис. 4.7. Схема расположения кавальеров плодородного и минерального грунтов (начало эксплуатации 1 очереди полигона): I-IV – очереди заполнения полигона; 1 - полигон захоронения ТКО; 2 - кавальеры плодородного грунта; 3 - кавальеры минерального грунта.