ЭКОЛОГИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ
Луцкий С.Я., д.т.н., профессор при участии Скотаренко А.И. (Корпорация «Трансстрой»)
Опасность нарушения природного равновесия особенно велика в основной период строительства, при массированном воздействии машинных паpков, оснащенных мощной техникой и обоpудованием для выполнения массовых объемов и реализации специфических сложных технологий. Экологический риск возрастает на обширной территории северных и восточных регионов потенциального развития отечественной экономики, особенно на объектах строительства продуктопроводов и транспортных коммуникаций в районах распространения вечной мерзлоты, горно-таежной местности, заполярной тундре. Здесь антропогенная деятельность приводит к появлению плохо прогнозируемых мерзлотных процессов, как правило, ухудшающих состояние окружающей среды. Широко распространены бугры пучения, наледи, термокарстовые явления, сейсмическая активность. Все это вызывает деформации сооружений, необходимость специальных мероприятий по обеспечению качества и устойчивости объектов, начиная с этапа транспортного освоения.
В этих условиях важен поэтапный экологический контроль на каждом технологическом переделе строительства путей сообщения, и в первую очередь в подготовительный период возведения земляного полотна. Рассмотрим особенности экологического контроля и природоохранных мероприятий на каждом переделе.
Подготовительный период
Уже в проекте дороги предусматривается природоохранный подход к организации строительства: территория, по которой проходит трасса, разбивается на природно-территориальные комплексы с учетом взаимодействия новых объектов и природы. Согласно экологической концепции о несводимости свойств целого к сумме свойств его частей, при проектировании выполняют покомпонентный анализ состояния в зонах, пересекаемых трассой, а именно воздушного и водного бассейнов, почв и недр, растительного и животного мира, а также системную оценку их изменения в результате нового строительства.
Значителен удельный вес площадей, выделенных под строительство железной дороги. Характерно, что полоса отвода под постоянное земляное полотно соизмерима по площади с отводом земель (временно, с возвратом) для обеспечения строительства временных автомобильных дорог, вахтовых поселков, карьеров. Эти земли должны быть рекультивированы. Средняя нарушаемость земель в полосе отвода дороги – более 5 га на 1 км. Уже на временных сооружениях возникает опасность нарушения естественных водотоков, подтопления, образования термокарста. В момент максимального оттаивания происходит появление зон нестабильности, которые увеличивают деформации. Но главные повреждения связаны с основными земляными работами.
Основной период сооружения земляного полотна
Строительное производство реализуется в створе технологического коридора полосой до 100 м с индивидуальным подходом к наиболее опасным для природы объектам. Так, к участкам индивидуального проектирования земляного полотна отнесены:
· насыпи и выемки в вечномёрзлых грунтах 3-4-й категорий просадочности при оттаивании и ледогрунтах;
· насыпи и выемки высотой более 12 м;
· пойменные насыпи;
· насыпи при поперечном уклоне местности круче 1:3;
· земляное полотно на участках с курумами и карстами.
Например, земляное полотно дороги Томмот – Кердем имеет 299 участков индивидуального проектирования общей длиной 122 км, что составляет 32,7% от суммарного протяжения перегонов.
Наличие вечномерзлых грунтов в сочетании с сильной льдистостью и просадочностью оснований представляет наиболее сложную в экологическом отношении характеристику северных и восточных районов. На каждом конкретном, даже небольшом участке дорог ранимая природа тысячелетиями выработала свой режим, при котором верхний, деятельный слой под защитой моходернового покрова оттаивает в период май-август на 1,5-2,5 м, а ниже на сотни метров вглубь находится многолетнемерзлая толща.
Именно в этой толще проходят негативные, порой необратимые процессы, на ход которых влияют: состав, глубина залегания и температурный режим вечномерзлых грунтов, состояние грунтов после оттаивания, наличие подземных льдов, температурный режим района, количество и период выпадения осадков. Насыпи на слабых и просадочных основаниях, в районах активного развития термокарста и на участках с наличием подземного льда проектируют на основе теплотехнических расчетов, как правило, по первому принципу (сохранение мерзлоты) и отсыпают из скальных, крупнообломочных и песчаных грунтов.
Наиболее сложные условия работ – на участках высокотемпературной мерзлоты. Чтобы предотвратить многолетние просадки оснований, избежать непрерывных ремонтов верхнего строения пути и дорожной одежды, применяют дорогостоящую вырезку и замену просадочных грунтов на скальный грунт или песок. Для недопущения опасных термопросадочных процессов в основании устраивают тепловые диоды, а по бокам насыпей – двусторонние бермы.
Для определения динамики изменения температуры грунтов выполняется математическое моделирование теплового режима и построение тепловых полей основания земляного полотна.
Мониторинг включает контроль осадок, динамики изменения прочностных свойств грунтов основания и интенсивности технологических процессов. Лабораторным путём определяют физико-технические характеристики грунтов: плотность; влажность; показатель текучести; модуль деформации; модуль осадки; угол внутреннего трения; удельное сцепление грунта; показатель сжимаемости грунта; коэффициенты пористости, консолидации и фильтрации. Этим подготавливаются превентивные меры для принятия природой нового объекта.
Регулирование интенсивности возведения насыпей в соответствии с контролируемой скоростью уплотнения основания может быть достигнуто за счет управления производительностью комплектов машин, изменения толщины отсыпаемого слоя и режимов грунтоуплотняющих машин – вибрационных катков с регулируемыми параметрами и автоматическим контролем плотности, виброударных машин. Укладка геосинтетического материала в основание будущей насыпи производится для обеспечения: дренажа в нижней части насыпи, устойчивости конструкции насыпи в строительный и эксплуатационный периоды, равномерной осадки основания.
Управление технологическими процессами после отсыпки и уплотнения каждого последующего слоя включает не только определение технологических параметров (модуля деформации; осадки), но и расчёт прогнозных значений коэффициентов безопасности и стабильности слабого основания насыпей как непременный элемент мониторинга.
Особенно опасны земляные сооружения у горных рек. Пpислоненная насыпь – одна из сложнейших констpукций, составляющие части котоpой (беpмы и pисбеpмы) возводят из фpакционного камня pазмеpом от 0,3 до 0,7 м количеством не менее 50% общего объема насыпи. На участках водоудаpов дополнительно к беpмам сооpужают буны с укладкой в тело скальных обломков pазмеpом не менее 1 м из каpьеpов. На участках с погpебенными льдами в основании насыпей пpедусматpивают устpойство теpмоpегулятоpа из теплоизоляционного пеноплекса.
Кpутокосогоpные и пpижимные полувыемки начинают pазpабатывать с устpойства пионеpной (технологической) полки шиpиной 4-6 м, достаточной для pазмещения буpовой и землеpойной техники. Для обеспечения устойчивости откосов выемок в вечномеpзлых гpунтах pазpаботку ведут зимой с пpедваpительным pыхлением их на полный пpофиль и с учетом замены слабых гpунтов пpи оттаивании основной площадки и откосов. Вслед за pазpаботкой откосы выемки укpепляют набpоской из камня слоем 0,3-0,5 м.
Для пропуска поверхностных и отжимаемых грунтовых вод предусматривают устройство сборных металлических гофрированных конструкций СМГК.
В ходе работ к мониторингу отрицательного воздействия на окружающую природную среду добавляются оперативные меры строительного производства:
· запрет на проезд всех видов транспорта вне дорог в бесснежное время;
· обеспечение естественного стока поверхностных вод, исключение подпруд и затопленных понижений для предотвращения образования термокарста;
· разработка карьеров, начиная с возвышенных мест рельефа, чтобы исключить размыв поверхностным стоком обнаженных бортов и днищ карьеров;
· добыча песчано-гравийных материалов в поймах и руслах рек с обязательным согласованием с органами рыбного и водного надзора;
· проведение взрывных работ вблизи рек и озер с обязательным согласованием с органами рыбного надзора;
· запрет на захламление остатками древесно-кустарниковой растительности территорий, прилегающих к выемкам и карьерам; удаление деревьев, пней и строительного мусора, попавших случайно в воду;
· размещение складов горюче-смазочных материалов выше возможного уровня паводковых вод, немедленный сбор пролившегося токсичного материала и вывоз загрязненного грунта;
· оборудование площадок для мойки машин отстойниками и оборотной системой водоснабжения.
Вахтовые поселки
Заpубежный опыт и пpактика стpоительства в заполяpной тундpе показали эффективность пpименения унифициpованных комплектно-блочных зданий для вахтовых поселков. Блочно-модульное исполнение позволяет пpи стpоительстве нефтепеpеpабатывающих станций сокpатить объемы земляных pабот в 5,5 pаза, пpотяженность коммуникаций и площадь занимаемой теppитоpии – втpое, стоимость стpоительства – более чем в 2 pаза. Пpогpессивным pешением является создание для пеpедвижных подpазделений (мехколонн, мостоотрядов) блочных вахтовых комплексов с пpоизводственной базой для ТО и pемонта стpоительных машин и механизмов. Этот мобильный комплекс на санном ходу включает в себя жилой блок на 40 человек с бытовыми помещениями, энеpгетический блок (электpостанция 200 кВт и котельная), блок подогpева для откpытой стоянки на 40-50 автомобилей, склад топливо-смазочных матеpиалов с механизиpованной pаздачей нефтепpодуктов, блок технического обслуживания и pемонта автомобилей и стpоительно-доpожной техники с кpаном, блок pемонтно-механических мастеpских и электpоcваpочного обоpудования, блок инстpументального, складского хозяйства и хpанения обоpотного фонда узлов, сани-тpейлеp для пеpевозки тяжелой доpожно-стpоительной техники.
Такой комплекс модулей в зимний пеpиод доставляется к месту стоянки вахтового поселка на pасстояние до 200 км. Его размещение и технологический цикл компактны, с минимальным воздействием на окружающую среду.
Восстановление (рекультивация) нарушенных земель
Основными объектами рекультивации являются отработанные притрассовые карьеры строительных материалов и грунта. Направление рекультивации нарушенных земель – противоэрозионно-озеленительное, обеспечивающее снижение или полную ликвидацию отрицательных криогенных процессов, проявляющихся при строительстве.
В зависимости от геологических, геоморфологических и мерзлотных условий нарушенных земель рекультивационные мероприятия включают:
· снятие и сохранение с территорий выемок, карьеров котлованов пригодных для биологической рекультивации вскрышных почвогрунтов (суглинки, глинистые породы, плодородный слой почв, торф);
· нанесение на спланированные поверхности нарушенных земель пригодных для биологической рекультивации мелкоземлистых почвогрунтов и создание лесопригодных грунтосмесей;
· выполаживание откосов бортов карьеров и разравнивание днищ, планировку других нарушенных территорий;
· укрепление нарушенной поверхности посевом многолетних трав или семян лесных культур.
Полный комплекс восстановительных мероприятий, включая земляные работы по вертикальной планировке, создание рекультивационного слоя, укрепительные работы, предусматривается проводить в границах зеленых зон существующих и проектируемых населенных пунктов. Указанные мероприятия создадут оптимальные условия для естественного возобновления леса.
На участках временного изъятия земель мониторинг предусматривает контроль и ограничение поступлений загрязняющих веществ. К таким строительным площадкам относятся в первую очередь разработка карьеров, складирование непригодного грунта на специально отведенной площадке. Здесь контролируются концентрации в атмосферном воздухе соединений свинца, нефтепродуктов, пыли неорганической, диоксида азота, сажи, диоксида серы, оксида углерода и др. Определяется также расчетный уровень шума при максимальном количестве одновременно работающей строительной техники. Все работы должны быть согласованы с природоохранными организациями, вестись с учетом водоохранных зон и прибрежных защитных полос водных объектов.
В проекте рассчитывают размер платы за выбросы в атмосферу всех загрязняющих веществ, а также экономическую оценку ущерба от постройки и эксплуатации дорог ресурсам наземных позвоночных животных и рыбным запасам. Важно не экономить на этой компенсации. Вопрос о том, насколько своевременна предусмотренная технологическая помощь природе и достаточно ли компенсационных денег для ее восстановления, выяснится не сразу, это узнают потомки.
Социальный аспект
Проблемы, накопившиеся в области охраны окружающей среды, требуют совершенствования работы службы экологического контроля. Ее главная задача – это профилактика экологического ущерба посредством участия в экологической экспертизе проектов, обучения и аттестации строителей по нормам и правилам охраны окружающей среды и степени техногенного воздействия применяемых технологий и машин. Известна, в частности, инициатива работников северных мехколонн – ввести в систему расчета со всеми бригадами коэффициент экологической чистоты, который применяется наряду с коэффициентом трудового участия. Таким образом, непосредственно каждый работник ощутит действие критериев экологической культуры производства.
Ставится также и другая задача – организовать комплексный экологический контроль, выполняемый в производственной сфере на всей территории строительства, в производственной, транспортной и хозяйственно-бытовой деятельности. Это контроль качества окружающей среды, воздушного и водного бассейнов, почвы, грунтов, недр, флоры и фауны. Экономические исследования выявили необходимость разработки эколого-экономических стандартов, содержащих конкретные показатели качественного уровня рекультивации в соответствии с назначением земель.
Следует отметить, что до настоящего времени почти все организации (геологические, нефтегазодобывающие, строительные) ограничиваются лишь инженерной механической рекультивацией. Сейчас же ставится задача проведения биологической рекультивации, когда восстанавливается полностью разрушенный верхний слой, растительный и животный мир.
Итак, мы обращаем внимание именно на этот период вхождения строителей в окружающую объект среду, который наиболее опасен в экстремальных условиях в связи с не всегда известными последствиями антропогенной и техногенной деятельности строительных организаций и неизвестными результатами эволюции природно-технической системы. В этот период, даже при полном соответствии проектных решений всем природоохранным законам и нормам, экология в полной мере зависит от личного отношения строителей к состоянию природы как бесценного дара человечеству.
