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 Фус=204545,5 м2 в плане имеет форму квадрата, со стороной:

Lус= Bус= = =452 м,

где Lус= Bус – соответственно, длина и ширина участка складирования, м, рис.4.3.

 

 


Bус

                   
       
     
 
 
 


А А

       
   


Lус


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.).

Вп=Lп

 
 

 

 


Нпл

 

       
   
 


 

Вус=Lус

 
 


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

 

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

Вп = Lп = Вус-2mНпл=452-2´3´22=320 м,

Где Вп и Lп- соответственно ширина и длина верхней площадки участка складирования, м.

Площадь верхней площадки участка складирования:

Фп=В2п=3202= 102400 м2=10,2 га.

Максимальная допустимая высота полигона Нплmax 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 (Rраз) и соблюдением условия движения мусоровоза не ближе в=10 м от края откоса.

Тогда Впmin=2Rраз+2в, а ее минимальная площадь равна:

Фпmin = (Впmin)2 = (2Rраз+2в)2=(2´9+2´10)2 = 1444 м2 =0,14 га, что значительно меньше принятой в проекте Фп =10,2 га.

 

 
 

 

 


Впmin=Lпmin

 

Нплmax

Нпл

 

 

 
 


Bус=Lус

 
 


Рис. 4.5. Схема для определения максимально возможной высоты полигона

 

Максимально возможную высоту полигона определяют по зависимости: Нплmах= , где Вус- ширина участка складирования, м. Нплmах= = 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:

Еф= , где Фус и Фп - 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 Еф равна объему ТКО в уплотненном состоянии, которая составит:

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

Потребность в минеральном грунте (Vг) определяется по формуле

Vг= ,

где к2= 1,2.

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

Vг=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:

Нк= ,

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

Нк= м. Принимаем Нк=2,6 м.

Проверяем условие размещения полигона: Нугв-Нк-Нэк ≥ 2м, где: Нугв – глубина залегания грунтовых вод, Нугв=4,8 м; Нэк – 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 Точ = = = 4 года.

Площадь участка складирования каждой из четырех очередей эксплуатации в пределах первого яруса составит фоч= =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 Vоч = = = 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 nсл(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 НI=2,0×7=14 м.

Объем котлована одной очереди составит vгоч = = = 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 nслY= = ≈6 слоев.

Тогда общее количество слоев ТКО, укладываемых в тело полигона, составит: N= nслI-IY+ nслY=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.