Геосинтетики на страже экологии

Проблема защиты окружающей среды на сегодняшний день стоит очень остро. Одна из составляющих проблемы в целом – биологическое и химическое загрязнение территорий, грунтовых и подземных вод, водных ресурсов. Важнейшей строительной конструкцией, способной предотвратить техногенную ситуацию является противофильтрационный экран. Наиболее прогрессивными, эффективными и технологичными для его устройства бесспорно признаны геосинтетические материалы.

Благодаря уникальному сочетанию своих характеристик геосинтетические материалы широко применяются в геотехнике для повышения технических характеристик грунтов, в качестве армирующих и гидроизоляционных элементов различных строительных конструкций и сооружений, в инжиниринге окружающей среды.

В мировой практике геосинтетики с успехом применяются на протяжении полувека. Развитие применения полимерных рулонных материалов было вызвано интенсификацией дорожного, гидротехнического и промышленного строительства, а также потребностью в быстром, надежном и экономичном решении задач изоляции источников загрязнения окружающей среды. В течение всего нескольких десятилетий был накоплен огромный опыт и теоретические знания по применению новых материалов. Возникла необходимость систематизации этих знаний и разработки единых стандартов производства и применения нового класса материалов. С этой целью был создан Международный Институт Геосинтетики (GRI – Geosynthetics Research Institute) при Drexel University в США, который является основным законодателем в области геосинтетиков, а в 1983 году в Париже было основано Международное Общество Геосинтетики (IGS – International Geosynthetics Society). В настоящее время это крупнейшие организации, объединяющие изготовителей, проектировщиков и монтажников геосинтетиков.

Зарождение российского рынка применения геосинтетических материалов при проектировании и строительстве гидротехнических сооружений природоохранной направленности произошло в 1995–96 гг. Впервые в России новые листовые полимерные материалы – геомембраны – для устройства противофильтрационных экранов были внедрены Санкт-Петербургской проектно-строительной компанией ГИДРОКОР. Еще на стадии реализации первых проектов специалисты компании были поставлены перед необходимостью самостоятельно разрабатывать нормативную базу, которая позволила бы проектировщикам выбрать обоснованное техническое решение. С учетом требований международных стандартов качества производства и монтажа геомембран, разработанных Geosynthetics Research Institute, Drexel University (USA), а именно GRI-GM13 для HDPE геомембран и GRI-GM17 для LLDPE геомембран были разработаны ТУ 5774-002-39504194-97 «Геомембрана гидроизоляционная полимерная рулонная». Совместно с коллегами из СПб НИИ АКХ им. К.Д. Памфилова и ВНИИГ им. Б. Е.Веденеева ГИДРОКОР в 1997 г. разработал «Рекомендации по проектированию и строительству противофильтрационных устройств из полимерных рулонных материалов». Документ выдержал два переиздания и до сих пор не потерял свою актуальность. В нем обобщены результаты многолетних исследований в области строительства и проектирования противофильтрационных экранов из полиэтиленовой пленки, а также требования международных стандартов и нормативов и, в первую очередь, «Стандартной процедуры обеспечения качества при инсталляции геомембран», разработанной Международной Ассоциацией Инстоллеров Геосинтетики (IAGI). 

Устройство противофильтрационного экрана

Конструкции устройства противофильтрационных экранов в зависимости от ряда условий и назначения могут иметь различные варианты. Основная рабочая характеристика используемых для экрана материалов прежде всего – водонепроницаемость. Сочетание важнейших эксплутационных свойств геосинтетиков, таких как устойчивость к деформациям, возможность применения в различных климатических зонах, существенные физические характеристики в сочетании с химической стойкостью позволяют считать технологию с применением геосинтетических материалов аргументированной.

Основным элементом экрана является собственно полимерная геомембрана на основе полиэтилена высокой или низкой плотности. Соединение рулонов в полотнища производится контактной или экструзионной сваркой с образованием нахлесточного или Т-образного шва. В качестве защитных элементов наибольшее распространение получили геотекстильные материалы. Подкладочный слой геотекстиля позволяет компенсировать незначительные отклонения качества бетонной подготовки, защищает геомембрану от повреждений, служит внешним фильтром, предотвращающим развитие суффозии в случае локальных протечек.

Укладываемый на геомембрану защитный слой геотекстиля предотвращает механические повреждения, служит дополнительным страховочным фильтром. Для реализации решений гидроизоляционного покрытия с устройством внутреннего страховочного дренажного слоя используются дренажные полимерные геосетки. Для уплотнения зон обрыва гидроизоляции, формирования замкнутых отсеков и локализации отдельных конструктивных элементов используется закладной полиэтиленовый профиль.

Надежная изоляция и эффективная защита

Современные геомембраны – это рулонные полимерные листы толщиной 1,0–3,0 мм на основе полиэтилена высокой (HDPE) и низкой (LDPE) плотности, полипропилена (РР), поливинилхлорида (PVC) и других материалов. Они обладают высокими антикоррозийными и гидроизоляционными показателями, стойкостью по отношению к химическим реагентам, к ультрафиолетовому излучению, прочностью в широком диапазоне температур, сопротивляемостью на прокол. Но только геомембраны HDPE и LDPE стали неотъемлемой частью всех международных стандартов, обязательных при сооружении изолирующих экранов на объектах захоронения отходов производства и потребления.

Технология применения геосинтетиков прочно вошла в актив гидротехнического строительства – для устройства надежных и эффективных противофильтрационных экранов при сооружении полигонов ТБО, шламонакопителей, хвостохранилищ, шлако- и кеко-хранилищ, золоотвалов, прудов-испарителей, площадок кучного выщелачивания, накопителей сточных вод и проч.

Для защиты заглубленных сооружений, подземных объектов сегодня используют различные технологии и материалы, целесообразность которых определяется геологическими условиями, техническими решениями. Применение современных геомембран на основе полиэтилена может являться наиболее эффективной технологией, например, при изоляции резервуарных парков хранения сырой нефти или нефтепродуктов.

Стандарты качества и надежности

 Применение геомембран, произведенных в соответствии международным стандартам, в соответствии заявленным характеристикам, обеспечивает создание надежных и долговечных конструкций. Максимальную эффективность противофильтрационного экрана обуславливает качество сварки отдельных полотнищ геомембраны в сплошной нефильтрующий экран, а оответственно, квалификация исполнителей. К монтажу геомембран – по крайней мере на особо опасных и уникальных объектах, должны допускаться подрядчики, располагающие аттестованными специалистами-сварщиками, например, прошедшие аттестацию в Национальном Агентстве Контроля и Сварки (НАКС).

Один из важнейших аспектов качественного производства работ – отлаженная «Стандартная процедура обеспечения качества при инсталляции геомембран», разработанная при участии Международной ассоциации инсталлеров геосинтетики (IAGI) (International Association of Geosynthetics Installers) и IGS (International Geosynthetics Society). Она предусматривает, в т.ч. и процедуру 100% неразрушающего контроля качества выполнения работ.

Обоснованное решение и системный подход

 Надежная изоляция источников загрязнения окружающей среды и эффективная гидроизоляция – непременные задачи при строительстве любого объекта: будь то жилой дом или хранилище любого вида отходов. Обоснование эффективных методов строительства – особенно в сложных грунтово-гидрологических и климатических условиях – является задачей, в первую очередь проектировщиков. Необходимо учитывать работоспособность, долговечность и стабильность физико-механических характеристик геосинтетиков, особенно при их совместной работе в конструкциях в реальных условиях эксплуатации объекта.

Геосинтетические материалы во всем мире получили широкое применение, доказали свою надежность, экологический и экономический эффект. Но, несмотря на это, у российских специалистов все еще возникают сомнения по их использованию. Прежде всего, отсутствует единая нормативная база и не существует единой методики выбора оптимального варианта конструкции противофильтрационного экрана с использованием геосинтетиков. Во-вторых, разнообразие материалов различных ценовых категорий зачастую обуславливает только один критерий выбора – низкую стоимость материала. Что, чаще всего, говорит о его иных качественных характеристиках. В-третьих, само по себе качество материала не гарантирует надежности готовой конструкции; логично учитывать профессионализм монтажников.

Во избежание возникновения техногенных ситуаций, возникающих не только из-за некачественного материала и недобросовестного его монтажа, но и по причине необоснованного проектно-технического решения, следует помнить о системном подходе к решению задач с применением новых материалов и технологий.