Hüdrotõkete rajamise tehnilis-majanduslikud võimalused Eesti geoloogilistes tingimustes ning nende rakendamine karjäärides [Magistritöö. Juhendaja: E. Lüütre]

Käesolevas magistritöös käsitleti kümmet erinevat hüdrotõkke rajamise tehnoloogiat eesmärgiga hinnata nende rakendatavust Eesti geoloogilistes tingimustes paiknevates karjäärides. Sealjuures käsitleti kahte erinevat geoloogilist situatsiooni - hüdrotõkke rajamine lubja- ja dolokivimitesse ning tõkke rajamine turbalasundisse, kui see asub kaevandatava maavara katendis. Viimane situatsioon on omane Narva põlevkivikarjääri lõunaosale, kus mäetöödega liigutakse looduskaitse all oleva Puhatu soostiku suunas. Sobiliku tehnoloogia valik tehti lähtuvalt selle rakendamise võimalikkusest ning maksumusest. Tehnoloogiate rakendatavuse analüüsimisel lähtuti maailmas, peamiselt USA-s, Kanadas ning Austraalias, rajatud hüdrotõkete rajamise kogemusest ning nende kohta koostatud eel- ja teostusuuringutest.

Töö tulemustest selgus, et Eesti geoloogilistes tingimustes sobib turbalasundi (keskmine lasundi sügavus 4,0m, maksimaalne 10,6m) isoleerimiseks geomembraantõkke rajamine vertikaalkettsoonuriga. Nimetatud tehnoloogia korral maksab 1m sügavuse tõkkeseina jooksva meetri rajamine 66,4eur/m² ning 4m sügavuse tõkke jooksva meetri rajamine 82,9eur/m², tingimusel, et teenindustee rajamiseks vajalik materjal transpordikase 15km kauguselt. Sealjuures moodustab teenindustee rajamise maksumus ~45% tõkkeseina maksumusest. Samuti selgus analüüsist, et kuni 1m sügavuse tõkkeseina rajamine on odavam pinnase ekskaveerimise meetodil, sellisel juhul kujuneb tõkkeseina maksumuseks 59,5eur/m². Geomembraantõkke rajamise eelis seisneb asjaolus, et tõke rajatakse ühe korraga kogu sügavuse ulatuses.

Lubja- ja dolokivikarjääride korral on otstarbekas, lähtuvalt töö tulemustest, kasutada killustiku tootmisjääkidest, s.o sõelmetest rajatud hüdrotõket. Sõelmetest karjääri vertikaalseinale rajatud tõkke maksumus on 32,1eur/m².

Töö edasiarendusena tuleb uurida võimalusi geomembraan hüdrotõkke rajamiseks kasutava masinapargi kogumassi ning selle pinnasele avaldatava erisurve vähendamiseks, et optimeerida geomembraan tõkkeseina maksumust. Sõelmetest tõkke rajamiseks tuleb täiendavalt uurida selle tihendamise vajadust iga 0,5m paksuse täitematerjali kihi lisamisel. Lähtuvalt tulemustest on võimalik vähendada tõkkeseina maksumust.

Abstract

Techno-economical analysis of groundwater cut-off walls construction possibilities in Estonian geological conditions and exploitation in quarries.

The current master thesis studied ten different groundwater cut-off wall construction technologies. The aim of this study was to analyse the exploitation possibilities of these technologies in quarries under Estonian geological conditions. Two different geological conditions were analysed – cut-off wall construction in lime- and dolostone deposit, and in a peat layer located in the overburden of a mineable mineral resource. The latter is related to the southern area of Narva opencast where the direction of extraction is moving towards the Puhatu bog which, is under nature protection. The choice of groundwater cut-off wall construction technology for Estonian conditions was based on its exploitation possibility and cost. The analysis on different technologies was based on several case studies of already built and planned cut-off walls mainly located in USA, Canada and Australia. Results show that the best cut-off wall construction technology in peat soil (average peat layer thickness 4,0 m, max 10,6 m) is geomembrane installed with vertical chain trencher. The cost of construction is 66,4 eur/m² (one meter deep cut-off wall) and 82,9 eur/m² (four meter deep wall). The cost calculation is based on the assumption that the transportation length for the needed aggregates to build a service road is 15 km. 45% of the total cut-off wall construction cost is the cost of service road construction. In addition, the results show that it is cheaper to construct one meter deep cut-off wall using slurry wall technology and trench digging excavator rather than geomembrane. The cost of slurry wall technology is 59,5 eur/m². The advantage of
geomembrane cut-off wall technology is the fact that wall construction and trench excavation is simultaneous. The possibilities to decrease total mass and ground pressure of machinery for geomembrane cut-off wall construction in order to optimize construction cost should be studied for further development in the current subject.

Results show that in lime- and dolostone quarries it is efficient to construct groundwater cut-off walls using tailings from aggregate production. The cost of cut-off wall constructed on the quarry’s vertical slope from tailings is 32,1 eur/m². The need for compaction after every 0,5 m thick layer should be studied in order to reduce the cost of construction.