Suihkuinjektointiohje. Liikenneviraston ohjeita 16/2018

Transkriptio

1

2

3 Liikenneviraston ohjeita 16/2018 Liikennevirasto Helsinki 2018

4 Kannen kuva: Ramboll Finland Oy 2015 Verkkojulkaisu pdf ( ISSN-L X ISSN ISBN Liikennevirasto PL HELSINKI Puhelin

5 OHJE LIVI/2891/ /2018 Vastaanottaja Liikennevirasto, ELY-keskukset / liikenneja infrastruktuuri Säädösperusta Korvaa Maantielaki, Ratalaki - Kohdistuvuus Liikenneväylien suunnittelu ja toteutus Voimassa alkaen Asiasanat Geotekniikka, pohjarakennus, suunnittelu, tiet, rautatiet, vesirakennus, ohjeet Liikenneviraston ohjeita 16/2018 Tätä ohjetta noudatetaan teiden, ratojen ja vesirakenteiden ja niihin liittyvien taitorakenteiden suihkuinjektoinnin suunnittelussa. Suunnittelu tehdään Eurokoodien mukaisesti. Ohje on laadittu erityisesti geoteknistä suunnittelua varten. Tässä ohjeessa esitetään yleiset vaatimukset pohjanvahvistuksena, pohjarakenteena tai eristys- tai suojausrakenteena käytettävän suihkuinjektoinnin suunnittelulle ja mitoitukselle. Yksityiskohtaiset vaatimukset suihkuinjektoinnin suunnittelulle ja toteutukselle määritetään hankekohtaisesti. Ohjeessa on selostettu suihkuinjektoinnin soveltuvuusalueita, työn toteuttamisen periaatteita, käyttökohteita, tuotantotekniikkaa ja laadunvalvontaa, joka on tarkoitettu taustatiedoksi ja opastavaksi tekstiksi, suunnitelmaa ja hankekohtaisia laatuvaatimuksia laadittaessa. Opastava teksti on esitetty kapealla palstaleveydellä. Tekninen johtaja Geoasiantuntija Markku Nummelin Veli-Matti Uotinen Ohje hyväksytään sähköisellä allekirjoituksella. Sähköisen allekirjoituksen merkitä on viimeisellä sivulla. LISÄTIETOJA Veli-Matti Uotinen Liikennevirasto puh Liikennevirasto PL 33 puh kirjaamo@liikennevirasto.fi HELSINKI faksi etunimi.sukunimi@liikennevirasto.fi

6 4 Liikenneviraston ohjeita 16/2018 Esipuhe Pohjanvahvistuksena, pohjarakenteena ja eristys- tai suojausrakenteena käytettävästä suihkuinjektoinnista ei ole toistaiseksi Suomessa ollut olemassa yleisiä suunnitteluohjeita vaan suihkuinjektoinnin suunnittelu ja toteutus on tehty hankekohtaisesti. Tämän ohjeen tarkoituksena on yhtenäistää suunnittelukäytäntöjä ja asettaa yleiset vaatimukset suunnittelulle, mitoitusmenetelmille kuin myös täsmentää työn toteutukseen ja laadunvalvontaan liittyviä tekijöitä. Ohjeen on laatinut Liikenneviraston toimeksiannosta Ramboll Finland Oy. Ohjeen pääkirjoittajana on toiminut Ville Lehtonen (Ramboll Finland Oy). Työryhmää on johtanut Veli-Matti Uotinen (Liikennevirasto). Kirjoitustyössä urakoitsijan asiantuntemusta on edustanut Kimmo Perkiö (Lemminkäinen Infra Oy). Kommentteja ovat antaneet myös Panu Tolla ja Jaakko Heikkilä (Liikennevirasto), Leena Korkiala-Tanttu (Aalto-yliopisto), Tim Länsivaara (TTY) sekä Juho Mansikkamäki (Ramboll Finland Oy). Ohjeluonnos oli syksyllä 2017 lausuntokierroksella ja saadut lausunnot ja kommentit on otettu huomioon ohjeen viimeistelyssä. Helsingissä huhtikuussa 2018 Liikennevirasto Tekniikka ja ympäristö -osasto

7 Liikenneviraston ohjeita 16/ Sisällysluettelo 1 JOHDANTO MENETELMÄN KUVAUS Menetelmän periaate ja käyttökohteet Tekniikat ja kalusto Soveltuvuus ja odotettavat tulokset Side- ja seosaineet, seossuhteet Erityisnäkökohtia ja riskejä MITOITUS JA SUUNNITELMAT Lähtökohdat ja vaatimukset Pohjatutkimukset Toiminta rakenteena Suihkuinjektoidun rakenteen mitoitus DIN 4093 mukaan Suunnitelman sisältö TYÖN TOTEUTUS Yleistä Valmistelevat työt Työn suoritus LAADUNVARMISTUS Koerakenne ja laboratoriotutkimukset Työnaikainen laaduntarkkailu Työn jälkeinen laadunvarmistus LÄHTEET LIITTEET Liite 1 Suihkuinjektoidun rakenteen lujuus Mohr-Coulombin murtokriteerillä

8 6 Liikenneviraston ohjeita 16/ Johdanto Suihkuinjektointi on menetelmä, jossa maaperään suihkutetaan osittain maata syrjäyttävällä korkealla paineella veden, sementin ja mahdollisesti muiden side- ja seosaineiden muodostamaa suspensiota. Kovettuessaan sideaine ja maa muodostavat yhdessä heikkoa ja raudoittamatonta betonia muistuttavan rakenteen. Suihkuinjektointia käytetään pohjarakenteena, pohjanvahvistuksena tai eristys- ja suojausrakenteena tai edellämainittujen yhdistelmänä. Suihkuinjektoinnista on olemassa eurooppalainen pohjarakennustöiden toteutusstandardi SFS-EN 12716:2001, joka on osittain ollut tämän ohjeen perustana. Kyseinen standardi oli tätä kirjoitettaessa päivitettävänä, ja työn alla olleen esiversion (pren 12716:2016) sisältö on huomioitu tämän ohjeen sisällössä. Suihkuinjektoinnin suunnittelu ja mitoitus on perinteisesti tehty Suomessa hyvin pitkälle kokemusperäisesti. Liikenneviraston kohteissa pohjarakenteiden ja pohjanvahvistusten mitoitus tehdään Eurokoodijärjestelmän mukaisesti, mutta Eurokoodeissa suihkuinjektointia on käsitelty vain yleisellä tasolla. Tässä ohjeessa suihkuinjektoinnin suunnittelulle ja mitoitukselle on asetettu yleiset vaatimukset. Pilarin rajatilamitoituksesta on laadittu saksalainen standardi DIN 4093, jota on käytetty lähteenä mitoitusta koskevassa osiossa.

9 Liikenneviraston ohjeita 16/ Menetelmän kuvaus 2.1 Menetelmän periaate ja käyttökohteet Suihkuinjektointi on menetelmä, jossa maaperään suihkutetaan kovalla paineella veden, sementin ja mahdollisesti muiden side- ja seosaineiden muodostamaa suspensiota. Kovettuessaan sideaine ja maa muodostavat yhdessä heikkoa ja raudoittamatonta betonia muistuttavan rakenteen. Pyörittämällä injektointisuutinta maassa voidaan muodostaa poikkileikkaukseltaan pyöreitä pilareita (kuva 1). Yksittäisen pilarin läpimitta on tyypillisesti noin mm. Suotuisissa olosuhteissa jopa halkaisijaltaan yli 3000 mm pilarit ovat mahdollisia. Pilarin läpimittaan vaikuttavat mm. maan ominaisuudet (esim. raekoko ja tiiveys), sekä suihkuinjektointikalusto ja -parametrit. Pilarin sijasta voidaan myös muodostaa esim. paneelimaisia tai osasektorin muotoisia rakenteita (suihkulamelliseinät). Tällöin suutinta ei pyöritetä, tai sitä pyöritetään vain kapealla osasektorilla. Toisiaan leikkaavista pilareista voidaan muodostaa yhtenäisiä, massiivisia rakenteita. Kuva 1. Suihkuinjektoitu pilari ja suihkuinjektoituja paneeleja (muok. lähteestä SFS-EN12716:2001) Suihkuinjektoinnin mahdollisia käyttötarkoituksia ovat mm.: Pohjanvahvistus ja eristävät tai suojaavat rakenteet (suihkuinjektoinnilla parannetaan maan ominaisuuksia): - Maaperän kantavuuden parantaminen (lujittaminen) - Kitkamaan vedenläpäisevyyden pienentäminen (tiivistyslaatat, suihkulamelliseinät) - Tukiseinän alapään vedenpitävyyden parantaminen (esim. kallioon ulottuvat ponttiseinät) - Pohjalaattana esim. tukiseinien välissä tukitasona ja/tai vesitiiviinä pohjalaattana - Vedenpitävyyden parantaminen tukiseinien epäjatkuvuuskohdissa

10 8 Liikenneviraston ohjeita 16/ Aktiivimaanpaineen vähentäminen tukiseinien takana - Tukiseinien passiivipuolen maanpainekapasiteetin lisääminen - Paalutuksen suojaseinärakenteet (esim. olevan paalutuksen suojaaminen kaivannon lähellä, voi toimia myös perustuksen rakenteellisena osana tai suojataan ympäristöä paalujen asentamisen aiheuttamalta häiriintymiseltä) - Löyhän kitkamaan nesteytymisen estäminen syklisessä dynaamisessa kuormituksessa (ei tyypillistä Suomen olosuhteissa) Pohjarakenteet (suihkuinjektointia käytetään kantavana rakenteena tai sen osana): - Perustusten vahvistaminen, kuten esimerkiksi maanvaraisen anturan kantokestävyyden lisääminen tai puupaalujen korvaaminen - Kaivantojen tukiseinät (suihkupilariseinät tai yhdistelmäseinärakenteet) Edellä esitetty jaottelu on vain suuntaa-antava. Mahdollisia käyttötarkoituksia voi olla kerrallaan useita. Liikennevirasto määrittelee hankkeittain ja tarvittaessa rakenneosittain sen käsitelläänkö suihkuinjektointia kantavana rakenteena vai vahvistettuna maana. Suihkuinjektoidut rakenteet voidaan jakaa myös esim. seuraavasti SFS-EN mukaan: - kaivantoseinä, seinämärakenne - laatta, vaakasuora rakenne, joka on muodostettu pääasiassa pystysuoralla suihkuinjektoinnilla - kansi, vaakasuoralla suihkuinjektoinnilla muodostettu rakenne - lohko, kolmiulotteinen rakenne Suihkuinjektointi on monipuolinen pohjanvahvistusmenetelmä, joka soveltuu laajasti käytettäväksi erilaisissa maaperäolosuhteissa. Erityisesti perustusten vahvistamisessa suihkuinjektointi on usein käyttökelpoinen rakennetussa ympäristössä ja ahtaissa tiloissa, joissa muiden menetelmien käyttö voi olla vaikeaa. Suihkuinjektoinnin työnaikaiset ympäristövaikutukset ovat suhteellisen vähäisiä, jos tarpeellisista varotoimista huolehditaan ja suihkuinjektoinnin toteutumista monitoroidaan riittävästi. Menetelmää on myös mahdollista mukauttaa työn edetessä, jos maaperäolosuhteissa tapahtuu odottamattomia muutoksia. Suihkuinjektointi vaatii huomattavaa kokemusta sekä vuoropuhelua suunnittelijan, rakennuttajan ja urakoitsijan välillä. Suihkuinjektoinnin suunnittelu on tyypillisesti huomattavan kokemusperäinen ja projektin edetessä tarkentuva prosessi. Teknisiä haasteita voi olla esimerkiksi paluulietteen työnaikaisessa käsittelyssä ja sideainesuspension kulkeutumisen hallinnassa. Kaluston mobilisaatiokustannukset saattavat olla suhteellisen korkeat.

11 Liikenneviraston ohjeita 16/ Tekniikat ja kalusto Suihkuinjektointipilarin tekeminen Suihkuinjektoinnissa maahan porataan ensin määräsyvyinen reikä. Tyypillisesti porakruunu on suihkuinjektointijohteen alapäässä, jolloin injektointi voidaan tehdä heti perään samalla kalustolla (joskus voidaan käyttää erillistä porauskalustoa). Porausta voidaan tehostaa vesi- tai sementtisuspensiohuuhtelulla tai poravasaralla. Vedellä poratessa on pidettävä riittävä varoetäisyys viereisiin tuoreisiin pilareihin, jotta porausvedellä ei huuhdella rakennettuja pilareita. Poravasara voi olla päältä lyövä tai uppovasara. Porauskärjen yläpuolella injektointijohteessa on injektointijohteen mukana pyörivä suihkuinjektointisuutin, josta maahan kohdistetaan korkeapaineinen sideainesuspension (ja mahdollisen seosaineen) muodostama suihku. Varsinainen injektointi tehdään alhaalta ylöspäin nostamalla ja pyörittämällä suutinta (suihkuinjektointijohdetta) tasaisesti. Suihkutusta voidaan tehostaa ympäröivällä tai erillisellä paineilma- ja/tai vesisuihkulla. Pyörivä korkeapainesuihku (paine luokkaa bar) rikkoo maan rakenteen ja samalla side- ja seosaineet tunkeutuvat maan huokostilaan. Lähellä injektointisuutinta sideainesuspensio saattaa syrjäyttää täysin luonnontilaisen maan, kauempana muodostuu maan ja sideaineen muodostama rakenne. Suihkutus lopetetaan määrätasoon tai tuettavan rakenteen alapinnan tasoon. Injektointijohteen tyypilliset nostonopeudet ovat luokkaa mm/min ja pyöritysnopeus luokkaa 5-15 kierrosta/min. Kovettuessaan sideaine ja maa muodostavat yhdessä heikkoa ja raudoittamatonta betonia muistuttavan rakenteen. Joissakin tapauksissa pilarit voidaan myös raudoittaa painamalla raudoitus juuri suihkutettuun pilariin. Erityisesti pilareiden ollessa pitkiä tai maaperän kivistä, raudoituksen käytännön toteutettavuuteen ko. menetelmällä voi suhtautua varauksellisesti. Raudoitus voidaan myös toteuttaa jälkiporauksella ja tartuntojen juottamisella pilariin. Pyörivää injektointikärkeä nostettaessa muodostuu ympyrän (tai osasektorin) muotoinen pilari. Pilarit voidaan tehdä toisiaan leikkaavina, jolloin muodostuu yhtenäinen rakenne. Työtapa voi olla ns. tuore-tuore tai primaari-sekundaaripilarointi (kuva 2). Tuore-tuore-tavalla toisiaan leikkaavat pilarit tehdään ennen kuin edellinen on kovettunut. Primaari-sekundaaripilaroinnissa tehdään ensin joka toinen pilari, joiden annetaan kovettua n. vuorokauden ajan ennen kuin näiden väliin tehdään toiset, sekundaaripilarit. Tuore-tuore-menetelmää voidaan käyttää silloin, kun olevien rakenteiden painumisesta tai siirtymisestä ei ole riskiä. Tuore-tuore-menetelmällä saavutetaan potentiaalisesti suuremmat pilarin halkaisijat ja tiiviimpi rakenne, sillä toisiaan leikkaavat pilarit muodostuvat yhtenäisiksi. Primaari-sekundaarimenetelmää käytettäessä koko maamassaa ei häiritä kerralla, jolloin riski rakenteiden siirtymille ennen sideaineen kovettumista on pienempi. Lisäksi vältytään sideaineen huuhtoutumisriskistä, joka voi tulla kyseeseen, jos viereistä pilaria porataan vesihuuhtelun avulla. Perustusten vahvistamisessa työjärjestys on aina tapauskohtainen.

12 10 Liikenneviraston ohjeita 16/2018 a) b) Kuva 2. a) Tuore-tuore-pilarointi, b) Primaari-sekundaaripilarointi (muok. lähteestä SFS-EN12716:2001) Toisiaan leikkaavia suihkuinjektointipilareita voidaan käyttää myös muiden pohjarakenteiden, kuten raudoitettujen kaivinpaalujen tai porapaalujen sekundaarirakenteena. Tyypillisesti suihkuinjektointi tapahtuu pystysuorassa, mutta on myös mahdollista käyttää vaakasuoria porareikiä (vaakainjektointi, kuva 3). Vaakasuoraa injektointia käytetään usein tunnelirakenteiden lujittamiseen ja vedenpitävyyden lisäämiseen. Vaakasuorassa suihkuinjektoinnissa on omia erityispiirteitään, joita käsitellään kohdassa 2.5. Kuva 3. Vaakainjektoitu tunnelirakenne. (muok. lähteestä SFS-EN12716:2001) Paluuliete ja sen käsittely Työn edetessä maan pinnalle johdetaan paluuvirtauksena suihkuinjektointilietettä, joka koostuu vesi-sementtisuspensiosta, maa-aineksesta sekä mahdollisista seosaineista. Lietettä syntyy tyypillisesti noin 0,3 2 m 3 /pilarimetri, riippuen maahan johdettavan sideaineen määrästä ja syrjäytyvän maamassan tilavuudesta. Lietteen käsittely saattaa olla ongelmallista, sillä sen loppusijoituksesta tai uudelleenkäytöstä tulee sopia erikseen mahdollisten vastaanottajien (esim. jätteenkäsittelylaitokset, betonijätettä uudelleenhyödyntävät yhtiöt) kanssa. Työn aikana tulee erityisesti huolehtia, että maan pinnalle nouseva liete ei pääse valumaan hallitsemattomasti hulevesiviemäreihin, kaapelikanaaleihin tai väylien tai taitorakenteiden maarakenteisiin, sillä myös liete sitoutuu hydraulisesti. Liete on voimakkaasti emäksistä, joten sitä ei tule johtaa luontoon. Tarvittaessa läheisen vesistön vedenlaatua tulee työnaikaisesti seurata.

13 Liikenneviraston ohjeita 16/ Suihkuinjektoinnin paluulietteen käsittelystä ja hyödyntämisestä lisätietoja löytyy esim. lähteestä Möttönen Suihkutuksen aikana paluulietteen virtauksen tulee tapahtua vapaasti poratangon vierustaa pitkin maanpinnalle. Jos tämä virtausreitti tukkeutuu, lietteen paine maapohjassa kasvaa ja liete voi purkautua hallitsemattomasti ympäristöön ja aiheuttaa maan nousua työkohteen läheisyydessä tai esimerkiksi rakenteiden nousua rakennetuilla alueilla. Suihkuinjektointitekniikat Suihkuinjektointitekniikat voidaan karkeasti jakaa seuraavasti (kuvat 4 ja 5): 1-vaihemenetelmät (yksittäisjärjestelmä, single fluid): injektointi vesi-sideainesuspensiolla, joka myös rikkoo maan rakenteen. (Kuva 4a) 2-vaihemenetelmät (kaksoisjärjestelmä, double fluid): injektointi vesisideainesuspensiolla, maan rikkoutumista ja syrjäyttämistä tehostetaan paineilma- tai vesisuihkulla. Voidaan puhua erikseen ilma-kaksoisjärjestelmästä (kuva 4b) tai vesi-kaksoisjärjestelmästä (kuva 5a). 3-vaihemenetelmät (kolmoisjärjestelmä, triple fluid): injektointi vesisideainesuspensiolla, maan rakenne rikotaan vesisuihkulla, jota tehostetaan paineilmasuihkulla. (Kuva 5b) Monivaihemenetelmien käyttö tehostaa maan syrjäytymistä sideaineen tieltä ja parantaa lopputulosta (kasvattaa paalun läpimittaa) haastavissa olosuhteissa verrattuna 1-vaihemenetelmään. Tarvittava kalusto on kuitenkin monimutkaisempi monivaihemenetelmissä, ja injektointiparametrien hallinta vaatii enemmän kokemusta.

14 12 Liikenneviraston ohjeita 16/2018 Kuva 4. a) 1-vaihemenetelmä b) 2-vaihemenetelmä, ilma. (muok. lähteestä SFS- EN12716:2001)

15 Liikenneviraston ohjeita 16/ Kuva 5. a) 2-vaihemenetelmä, vesi b) 3-vaihemenetelmä. (muok. lähteestä SFS- EN12716:2001) Kalusto Kalustona on poraus- ja injektointikone (voivat olla myös erilliset koneet), jolla varsinainen suihkuinjektointityö tehdään (esimerkkejä kuvissa 6 8). Lisäksi työmaalle tarvitaan pumppu- ja sekoitusyksiköitä sekä työssä tarvittavien aineiden säilytykseen siiloja ja säiliöitä. Paluulietteelle tarvitaan myös oma säilytys- ja kuljetusjärjestelmä säiliöineen tai altaineen ja pumppuineen.

16 14 Liikenneviraston ohjeita 16/2018 Kuva 6. Kevyt suihkuinjektointikone, "kellarikone". (Kuva: Ramboll Finland Oy) Kuva 7. Perustusten vahvistamista keskikokoisella suihkuinjektointilaitteistolla. (Kuva: Lemminkäinen Infra Oy)

17 Liikenneviraston ohjeita 16/ Kuva 8. Suurikokoinen suihkuinjektointikone (Kuva: KFS Finland Oy) Suihkuinjektointikaluston ja työmenetelmän määrittely Suihkuinjektointityön parametreja ovat SFS-EN mukaan: - Nesteen/nesteiden paine suihkuinjektointijohteessa - Nesteen/nesteiden virtausnopeus suihkuinjektointijohteessa - Injektointiaineen koostumus - Suihkuinjektointijohteen (-suuttimen) pyörimisnopeus - Suihkuinjektointijohteen ulosveto- tai sisäänpanonopeus (nostotai alasmenonopeus) Suihkuinjektoinnin työparametrit ja käytetyn tekniikan (1-, 2- tai 3-vaihemenetelmä) valitsee tyypillisesti urakoitsija, sillä ne ovat kokemusperäisiä sekä suurelta osin kalustosta riippuvia. Lähtökohtaisesti työparametrit valitaan ennen varsinaisen tuotannon aloitusta. Ennen työn aloitusta

18 16 Liikenneviraston ohjeita 16/2018 on suotavaa tehdä koepilarointi, jonka perusteella parametrit säädetään kohdalleen. Parametreja seurataan ja tarvittaessa säädetään työn edetessä, riippuen maaperäolosuhteista ja työn aikana tehtävistä havainnoista (lietteen paluuvirtaus, havaittu pilarihalkaisija jne). 2.3 Soveltuvuus ja odotettavat tulokset Suihkuinjektointi soveltuu parhaiten käytettäviksi sellaisissa pohjamaissa, joiden rakenne rikkoutuu helposti ja maarakeet voidaan syrjäyttää sideainesuihkun tieltä. Tätä edesauttaa suuri raekoko (ei kuitenkaan kivinen tai lohkareinen maa), löyhä rakenne (suuri huokostila) sekä alhainen plastisuus. Paras tulos voidaan saavuttaa sora-, hiekka- ja silttimaissa. Lohkareet tai kivet (tai muu suuri kiintoaines) estävät suihkun tunkeutumista maahan ja aiheuttavat katveita, joiden taakse ei muodostu pilaria. Hyvin plastiset koheesiomaat eivät välttämättä rikkoudu tavoitellulla tavalla eikä sideainesuspensio pääse tunkeutumaan tarpeeksi laajalle alueelle. Ilmalla tai vedellä tehtävällä esileikkauksella voidaan kuitenkin parantaa pilarin tasalaatuisuutta. Suihkuinjektoidun maan odotettavissa olevat ominaisuudet voivat vaihdella esim. kuvassa 9 ja taulukossa 1 esitellyllä tavalla. Esitetyt arvot ovat vain suuntaa-antavia esimerkkejä, eikä niitä tule suoraan käyttää suunnittelussa. Puristuslujuus f [MPa] 8 8 Se e tti äärä rake etilavuutta kohti [kg/ 3 ] Savi Silttinen savi Siltti Hiekka ja sora Kuva 9. Suuntaa-antava esimerkki suihkuinjektoidun maan saavutettavissa olevasta puristuslujuudesta eri sementtimäärillä eri pohjamailla. (muokattu lähteestä Blumfalk 2015)

19 Liikenneviraston ohjeita 16/ Taulukko 1. Suuntaa-antavia suihkuinjektoidun maa-aineksen ominaisuuksien vaihteluvälejä. (muokattu lähteestä Blumfalk 2015) Maalaji Siltti, (silttinen) savi Silttinen hiekka/ hiekkainen siltti Hiekka, sora Menetelmä 1-vaihe 2-vaihe 3-vaihe 1-vaihe 2-vaihe 3-vaihe 1-vaihe 2-vaihe 3-vaihe Pilarin halkaisija D [m] Puristuslujuus fm [MPa] Kimmomoduuli E [MPa] Vedenläpäisevyys k [m/s] 0,4-0,8 0,8-1,2 1,8-2,0 0,6-1,0 1,2-1,6 2,0-2,5 0,8-1,2 1,4-2,0 2,5-3,0 0,5-3,5 0,4-2,8 0,5-3,5 0,5-7,5 0,4-6,0 0,5-7, <10-6 <10-6 <10-6 <10-5 <10-5 <10-5 <10-5 <10-5 <10-5 Pilarin lujuus voidaan käytännössä todentaa koerakenteesta tai valmiista pilareista otettavista puristuskoenäytteistä. Mitoituslujuus on materiaaliin ja työmenetelmiin liittyvien epävarmuustekijöiden ja hajonnan takia vain osa oletettavasta lujuuden ominaisarvosta. Ominaisarvo puolestaan määritetään tilastollisin menetelmin useasta näytteestä mitatuista lujuuden arvoista (katso luku 3.4). On myös huomattava, että lopullisen lujuuden kehittymisessä kestää aikaa useita viikkoja, mikä johtuu hydraulisen sideaineen sitoutumiseen tarvittavasta ajasta. Suihkuinjektoitu maa-aines ei ole pakkasenkestävää. Tämä tulee ottaa huomioon pakkaselle alttiissa rakenteissa, kuten avoimissa kaivannoissa. Puristuslujuuteen vaikuttavat mm. käytetyn sementin ominaisuudet ja sementin ja maan keskinäinen suhde valmiissa rakenteessa, ja työn yleinen onnistuminen. Sideainereseptiikka ja suihkuinjektointiparametrit ovat yleensä urakoitsijan osittain kokemusperäisesti määrittelemiä. Suihkuinjektoidun maan vedenläpäisevyyttä on vaikea arvioida etukäteen (tähän vaikuttaa sekä yksittäisen pilarin että koko yhtenäisen rakenteen vedenläpäisevyys kokonaisuutena). Voidaan kuitenkin arvioida, että karkearakeisen maan vedenläpäisevyyskerroin voi pienentyä usean kertaluokan verran (parhaimmillaan noin suuruusluokkaan k = m/s). Yksittäisen näytteen tasolla vedenläpäisevyyttä voidaan arvioida laboratoriokokeilla. Valmiin rakenteen vedenläpäisevyyttä voidaan arvioida porareiästä tai erillisistä pohjaveden havaintoputkista tehtävillä pumppauskokeilla (EN ISO sarjan kokeet). Rakenteen vedenläpäisevyyttä voidaan pienentää käyttämällä bentoniittia injektoinnin seosaineena. Saavutettavaa vedenläpäisevyyden pienennystä on vaikea arvioida, mutta voidaan olettaa, että vaikutus on suurin karkearakeisilla pohjamailla, joiden luontainen vedenläpäisevyys on suuri. Bentoniitin lisääminen pienentää materiaalin puristuslujuutta ja jäykkyyttä, mikä pitää huomioida mitoituksessa. Bentoniitilla käsitellyn suihkuinjektoidun materiaalin lujuus saattaa olla jopa kymmeniä prosentteja pienempi verrattuna tilanteeseen, jossa bentoniittia ei käytetä

20 18 Liikenneviraston ohjeita 16/2018 (Laefer et al 2009). Suomessa bentoniitin käytöstä suihkuinjektoinnissa ei juuri ole kokemusta. 2.4 Side- ja seosaineet, seossuhteet Sideaineena käytetään tyypillisesti portland-sementtiä tai vastaavaa, myös muita hydraulisia sideaineita (esim. kuonaa tai lentotuhkaa) voidaan käyttää. Myös muita tavanomaisia betonin lisäaineita on mahdollista käyttää tarpeen mukaan. Tarkka reseptiikka on yleensä suihkuinjektointiurakoitsijan vastuulla. Käytettävä sementti on standardinmukaista (SFS-EN 197-1) ja CE-merkittyä. "Kun suihkuinjektoidaan pilaantunutta maata, tutkitaan sideaineen ja maan epäpuhtauksien reaktiovaikutus. Käytettävät sideaineet ovat sellaisia, että ne eivät sellaisinaan, tai keskenään tai maaperässä olevien ainesten kanssa reagoidessaan aiheuta rakennuspaikalla tai sen ympäristössä pohjaveden tai maapohjan pilaantumista." (InfraRYL 2009 kohta ) Vedenläpäisevyyden pienentämiseksi voidaan käyttää bentoniittia (paisuvahilaista savea) injektoinnin seosaineena. Käytettävän veden tulee olla puhdasta ja juomakelpoista. Muita vaatimuksia ei yleensä tarvitse vedelle asettaa. Sideainesuspension tyypilliset vesi/sementtisuhteet ovat välillä 0,5-1,5 (tyypillisesti noin 1,0), mikä on huomattavasti suurempi suhde kuin betonilla. Käytettävää vesi-sementtisuhdetta saattaa rajoittaa myös käytettävä pumppukalusto. Rakenteen toteutuva vesi/sementtisuhde riippuu myös maan vedenläpäisevyydestä ja vesipitoisuudesta. Tarvittavat sideainemäärät riippuvat mm. maan rakeisuudesta ja tiiveydestä sekä humuspitoisuudesta. Tyypillisiä sideainemäärien vaihteluvälejä on esitetty taulukossa 2. Taulukko 2. Tyypillisiä sideainemääriä rakennetilavuutta kohti (Burke 2004) Maalaji Sideainemäärä (kg/m 3 ) Hiekka Siltti Savi Liejuiset siltit ja savet Erityisnäkökohtia ja riskejä Menetelmässä maahan suihkutetaan sideainetta korkealla paineella. Tällöin on olemassa mahdollisuus, että sideainetta kulkeutuu ympäristöön laajallekin alalle. Tämä on mahdollista erityisesti, jos lähiympäristössä on karkearakeisia täyttöjä (erityisesti louhepenkereet), salaojia, putkijohtoja yms. Sideaineen epätoivottua kulkeutumista tulee välttää. Tähän voidaan varautua selvittämällä ennen työn suoritusta mahdolliset kulkureitit ja ryhtymällä riittäviin rakenteiden suojaus- ja siirtotoimenpiteisiin. Työn aikana on seurattava sideaineen menekkiä ja erityisesti sen muutoksia.

21 Liikenneviraston ohjeita 16/ Suihkuinjektoinnissa maan raerakenne rikotaan injektoinnin yhteydessä. Tämän jälkeen maan rakenne tiivistyy uudelleen rakeiden asettuessa side- ja seosaineen sekaan. Tätä vajoamista saattaa tapahtua jo työn aikana. Maan uudelleentiivistymisen vaikutuksesta pilarit saattavat kokoonpuristua sideaineen kovettumisaikana (ns. jälkivajoaminen). Jos jälkivajoamista tapahtuu, tulee pilarin yläpään korkeusasemaa korjata tuoreeseen pilariin tehtävillä jälkitäytöillä. Jälkivajoamista voidaan osaltaan ehkäistä sillä, että suihkuinjektoitua rakennetta ei kuormiteta ennen riittävän lujuuden saavuttamista. Erityisesti maanpinnan läheisyydessä tehtävässä vaakasuorassa suihkuinjektoinnissa saattaa esiintyä injektointipaineen aiheuttamaa maanpinnan nousua tai ääritapauksissa suihkun tunkeutumista maan pinnalle. Toisaalta liian suuri paluuvirtaama saattaa aiheuttaa maanpinnan painumista. Työn edetessä on seurattava takaisin virtaavan lietteen määrää sekä maanpinnan muodonmuutoksia. Vaakasuorassa injektoinnissa porauskaulukset on tukittava heti injektoinnin jälkeen injektointi- ja maa-aineksen poisvalumisen estämiseksi. Jos sideaine pääsee jäätymään ennen riittävän lujuuden saavuttamista, ei rakenne myöhemminkään saavuta tavoitelujuutta. Lujittunut suihkuinjektoitu maa-aines ei myöskään ole pakkasenkestävää. Tästä syystä rakenne on tarvittaessa suojattava talviolosuhteissa. Riittävillä varotoimilla noin C pakkasessa työskentely on mahdollista. Sideaineen hydrataatioreaktiossa syntyy huomattavasti lämpöä. Liian korkea lämpötila (yli C sementin laadusta riippuen) hydrataation (sideaineen sitoutumisen) alkuvaiheessa saattaa aiheuttaa ettringiitin muodostumista sementissä. Ettringiittireaktiot aiheuttavat sementin halkeilua ja osittaista paisumista, mikä saattaa olla suihkupilarin rakenteelle sekä yläpuolisille rakenteille hyvin haitallista. Ettringiitin muodostuminen saattaa pahimmillaan aiheuttaa yläpuolisen rakenteen rikkovia muodonmuutoksia tai suihkupilarirakenteen lujuuden menetyksen. Tästä syystä on hyvin tärkeää, että lämpötilan hallinta huomioidaan jokaisessa suunnittelun ja työn vaiheessa. Erityisesti tilavuudeltaan suuret, massamaiset rakenteet ovat alttiita liiallisen lämpötilan muodostumiselle, sillä lämpö ei pääse johtumaan ympäröivään maaperään paksun rakenteen keskeltä. Tällöin suositellaan, että työ tehdään riittävän pienissä osissa, jolloin lämpöä syntyy kerralla vähemmän eikä lämpötila rakenteessa nouse liian korkeaksi. Lämmönkehitystä voidaan kontrolloida myös käyttämällä vähän lämpöä tuottavaa sementtiä. Pohjaveden virtaus suihkuinjektoinnin yhteydessä on epätoivottavaa, sillä se saattaa aiheuttaa pilarin eroosiota erityisesti ennen sideaineen sitoutumista. Pohjaveden pinta on mahdollisuuksien mukaan pidettävä työtä edeltäneessä tasossa injektoinnin aikana (avointen kaivantojen pohjalla tehtävissä injektoinneissa saatetaan hetkellisesti joutua laskemaan pohjavettä kaivannon taustalla virtauksen vähentämiseksi). Pohjavettä ei saa pumpata, koska tällöin on vaarana, että sementtisuspensio lähtee pohjaveden virtauksen mukana kulkeutumaan, eikä pilariin muodostu suunniteltua lujuutta.

22 20 Liikenneviraston ohjeita 16/ Mitoitus ja suunnitelmat 3.1 Lähtökohdat ja vaatimukset Suihkuinjektointisuunnitelma tulee laatia tiiviissä yhteistyössä urakoitsijan kanssa, jotta voidaan varmistua sen toteuttamiskelpoisuudesta. Tilaaja tai suunnittelija esittää rakenteelta vaadittavat ominaisuudet (pilarien sijainti, koko, lujuus) sekä mahdollisesti esittää käytettävän työmenetelmän. Suihkuinjektointiurakoitsija valitsee käytettävät parametrit ja työtavat siten että lopputulos vastaa suunnitelmissa vaadittua (työ/toteutussuunnittelu). Suihkuinjektoinnin erityispiirteiden takia suunnittelu ja mitoitus on iteratiivinen prosessi, jossa suunnitelmia ja mitoituslaskelmia päivitetään mm. ennakkokokeiden perusteella ja jopa työn suorituksen edetessä. Jotta suihkuinjektointityö voidaan suunnitella ja toteuttaa, tarvitaan lähtötiedoiksi vähintään: - Tiedot kaikista toteutettavista rakenteista ja niiden aiheuttamista kuormista (pysty- ja vaakakuormat, maanpaineet jne) - Suihkuinjektoidulta rakenteelta vaadittavat ominaisuudet, myös kovettumisaikana (dimensiot ja sijainti, lujuus, jäykkyys (moduuli), tarvittaessa vedenläpäisevyys) - Tiedot viereisistä rakenteista ja arvio niiden vaurioitumisherkkyydestä (hyväksyttävät muodonmuutokset) - Yksityiskohtaiset pohjatutkimukset - Arvio mahdollisista sideainesuspension kulkeutumisreiteistä (erityisesti karkearakeiset maakerrokset, täytöt, louhepenkereet, putkijohdot, rummut ja toimenpiteet kulkeutumisen estämiseksi) EN mukaisessa suihkuinjektoidun rakenteen mitoituksessa otetaan huomioon kaikki normaalit murtorajatilan (ULS) mekanismit sekä käyttörajatilamitoitus (SLS). Liikenneviraston töissä noudatetaan voimassa olevaa Eurokoodi 7:n soveltamisohjetta (NCCI 7). Suihkuinjektoidun rakenteen mitoitus tehdään kohdassa 3.4 esitettävän saksalaisen mitoitusstandardin mukaisesti, ellei tilaajan kanssa muuta hankekohtaisesti sovita. Suihkuinjektoidun rakenteen lujuus ja muut asiaankuuluvat mekaaniset ominaisuudet tulee verifioida erillisen koerakenteen avulla, kun kyseessä on jokin seuraavista: - Pysyvä rakenne - Kantava rakenne - Patorakenteen toiminnan kannalta primaarinen rakenne Muissakin tapauksissa koerakenteen käyttö on suositeltavaa. Mitoitus voidaan tehdä analyyttisesti tai käyttäen numeerisia menetelmiä (elementtimenetelmä FEM). Elementtimenetelmän käyttö on suositeltavaa, kun rakenne on geometrialtaan tai muilta ominaisuuksiltaan monimutkainen tai vaativa. Suihkuinjektoidun rakenteen toteutuksessa noudatetaan voimassa olevaa toteutusstandardia SFS-EN ja InfraRYL luku

23 Liikenneviraston ohjeita 16/ Pohjatutkimukset Tarkat pohjatutkimukset ovat välttämättömiä suihkuinjektoinnin suunnittelulle ja toteutukselle. Maaperän ominaisuuksista tulee selvittää ainakin: - Maakerrosrajat - Pohjavesiolosuhteet (pohjavedenpinta, orsivesi, hydrauliset gradientit, paineellisen pohjaveden esiintyminen) - Raekokojakauma, vesipitoisuus, plastisuusominaisuudet (Atterbergin rajat) - Humuspitoisuus - Tiheys ja sen vaihtelurajat - Leikkauslujuus tai tehokkaat lujuusparametrit Erityistä huomiota on kiinnitettävä mm. seuraaviin asioihin: - Kivien tai lohkareiden esiintyminen (haittaavat sideaineen leviämistä) - Onkalot, täyttökerrokset, kerrokset tai linssit joissa on suuri vedenläpäisevyys (vaikuttavat sideaineen leviämiseen) - Huonosti vettäläpäisevät ja tiiviit karkearakeiset maakerrokset ja hienorakeiset maakerrokset, jotka heikentävät sideaineen leviämistä - Häiriintymisherkät maakerrokset, esim. sensitiivinen savi (maan lujuuden menetys työn aikana) - Aggressiivinen maa-aines tai vesi, esim. sulfidipitoinen maa (vaikuttaa sementin kestävyyteen, huomioitava sementin laadussa) - Pilaantunut maa-aines, jätteet ja muu kiintoaines Lisäksi on selvitettävä tarkasti kaikki suunnittelualueella ja sen läheisyydessä olevat rakenteet, jotka voivat vaikuttaa suihkuinjektointiin tai jotka saattavat häiriintyä siitä.

24 22 Liikenneviraston ohjeita 16/ Toiminta rakenteena Suihkuinjektoinnin mitoituksessa määritellään pilarien dimensiot ja sijainti, tavoitelujuus kovettumisajan funktiona ja tarvittaessa syvyyden funktiona, ja joissakin tapauksissa vedenläpäisevyys. Suihkuinjektoitu rakenne voidaan periaatteen tasolla yksinkertaistaa yhtenäiseksi, massamaiseksi rakenteeksi, jolla on tietyt fysikaaliset ominaisuudet. Tämä massamainen rakenne puolestaan muodostuu useista yksittäisistä, toisiaan leikkaavista pilareista, joiden koko ja sijainti valitaan siten, että muodostuva rakenne on yhtenäinen. Joissakin sovelluksissa voidaan myös käyttää yksittäisiä, erillisiä pilareita (esimerkiksi anturoiden tai kitkapaalujen alapään kantavuutta parantamaan). Tyypillisesti pilarien koon määräävät käytettävissä oleva kalusto ja maan ominaisuudet. Suihkuinjektoidut rakenteet toteutetaan pääasiallisesti siten, että lopullinen rakenne on mahdollisimman yhtenäinen. Tämän takia pilarien k/k-välin on oltava selkeästi pienempi kuin pilarin suunniteltu läpimitta. Vedenpitävyyden varmistamiseksi pilarien sijainnit on suunniteltava siten, että pilarit peittävät koko poikkileikkauksen, ts. niiden väliin ei jää luonnontilaisesta pohjamaasta muodostuvia katveita (kuva 10). Kuva 10. Esimerkki väärin tehdystä, ei vesitiiviistä rakenteesta vasemmalla. Oikeanpuoleinen rakenne on vesitiivis. (Viitala 1993) Suihkuinjektoidun rakenteen mitoittamisen haaste on, että rakenteen ominaisuudet voidaan todentaa vasta työmaalla tehtävän koerakenteen avulla. Suunnittelussa määritetään rakenteelta vaadittava ominaislujuus, ja koerakenteen perusteella voidaan tutkia, voidaanko tätä lujuutta saavuttaa. Jos lujuutta ei koerakenteen perusteella voida saavuttaa, tulee joko muuttaa työtapoja lujuuden kasvattamiseksi (esim. injektointipaineen ja/tai sideainemäärän lisääminen), tai päivittää suunnitelmia siten, että saavutettavissa oleva lujuus on riittävä (esim. suihkuinjektoidun rakenteen paksuuden kasvattaminen). Rakennetta voidaan myös vahvistaa siihen ennen massan kovettumista asennettavilla raudoitteilla, palkeilla yms. Käytännössä tämä voi tulla kyseeseen lähinnä hienorakeisilla mailla (siltit ja savet). Rakenteen raudoittaminen jälkikäteen poraamalla ja injektoimalla on myös mahdollista.

25 Liikenneviraston ohjeita 16/ Koerakenteesta voidaan ottaa laboratoriossa tutkittavia näytteitä, mutta maan ja injektoidun rakenteen väistämättömän epähomogeenisuuden takia näytteiden ominaisuuksia (lujuus, jäykkyys, vedenläpäisevyys) ei kuitenkaan voida yleistää koskemaan rakennetta kokonaisuutena. Tästä syystä laadunvalvonta mm. mitta- ja sijaintipoikkeamien havaitsemisen suhteen on hyvin tärkeää rakenteen toimivuuden kannalta. Suihkuinjektoidun maan lujuus ja jäykkyys saattavat ennen sideaineen lujittumista laskea edeltävään tilanteeseen verrattuna. Tästä syystä tulee huolehtia, että suihkuinjektoidun maan ja sen ympäristön stabiliteetti ja muodonmuutokset ovat hyväksyttävällä tasolla myös ennen lujittumista. 3.4 Suihkuinjektoidun rakenteen mitoitus DIN 4093 mukaan Saksalainen standardi DIN 4093 (Bemessung von verfestigten Bodenkörpern Hergestellt mit Düsenstrahl-, Deep-Mixing- oder Injektions-Verfahren) koskee suihkuinjektoidun tai syvästabiloidun rakenteen mitoitusta EN mukaisesti. Koska kyseessä on saksalainen kansallinen standardi, ei sillä ole virallista asemaa Suomessa. Tässä sen sisältöä esitellään kuitenkin esimerkinomaisesti, sillä kirjoitushetkellä muutakaan suihkuinjektoidun rakenteen mitoitusstandardia ei Suomessa ole käytössä. Suihkuinjektoidun rakenteen mitoituksessa noudatetaan standardia DIN 4093, jos siitä ei perustellusti ole syytä poiketa. Poikkeaminen edellyttää korvaavan, vastaavissa olosuhteissa käytetyn, dokumentoidun ja toimivaksi todennetun mitoitustavan esittämistä sekä Liikenneviraston hankekohtaisen hyväksynnän. Silloin, kun suihkuinjektoitu rakenne vastaa toiminnallisesti vahvistettua maata eikä toimi varsinaisena kantavana rakenteena, käytetään mitoituksessa Eurokoodin mitoitustapaa DA3. Kun suihkuinjektoitu rakenne toimii kantavana rakenteena tai sen osana (esimerkiksi suihkupilariseinä, katso kohta 2.1), on suositeltavaa tehdä mitoitustarkastelu sekä mitoitustavalla DA2/DA2* että mitoitustavalla DA3. Mitoitusperusteet tulee aina sopia tilaajan kanssa. Liikenneviraston projekteissa noudatetaan voimassa olevaa Eurokoodin soveltamisohjetta NCCI 7. Seuraavassa on esitetty poimintoja standardin versiosta DIN 4093:2012. Lisäksi on esitetty ohjeita, jotka eivät sisälly standardiin tai poikkeavat siitä. Teksti, joka ei sisälly standardiin DIN 4093 tai poikkeaa siitä, on esitetty kursiivilla ja taustavärillä. Yleisiä ohjeita Suihkuinjektoidut rakenteet kuuluvat pääsääntöisesti geotekniseen luokkaan 3. Jos olosuhteet ovat helpot (eli vaadittava puristuslujuuden ominaisarvo fm,k 4 MPa, matalat rakenteet, ei hydraulisia gradientteja, ei muuttuvia kuormia, ei kemiallista rasitusta), voidaan rakenne olettaa kuuluvaksi geotekniseen luokkaan 2.

26 24 Liikenneviraston ohjeita 16/2018 Vetojännityksiä rakenteessa ei lähtökohtaisesti sallita. Esimerkiksi suihkupilariseinässä tämä tulee estää esim. riittävän pystykuorman ja/tai vinoankkureiden aiheuttaman puristusjännityksen avulla. Jos paikallisia vetojännityksiä esiintyy, tulee olettaa halkeama ainakin toiselta reunalta rakenteen keskilinjalle (neutraaliakselille) asti. Halkeamien kohdalla rakenne ei voi välittää leikkausjännityksiä. Suurin sallittu vetojännitys on 0,1*fm,d. Suihkuinjektoiduissa tukiseinä- ja laattarakenteissa käytettävien ankkureiden koestamisessa noudatetaan Liikenneviraston tilapäistä ohjetta "Esijännitettyjen maa- ja kallioankkureiden koestus" (Liikenneviraston ohjeita 30/2015). Tilapäinen ohje korvataan vastaavalla standardilla EN , kun se on valmistunut ja vahvistettu. Maan painosta aiheutuvien vaikutusten laskennassa käytetään käsittelemättömän maan luonnontilaista tilavuuspainoa, jos muuta arvoa ei perustellusti voida määrittää. Suihkuinjektoituun rakenteeseen vaikuttavan maanpaineen laskennassa käytetään käsittelemättömän maan leikkauskestävyyskulmaa. Negatiivinen vaippahankaus huomioidaan kuten paaluperustuksille. Tältä osin suihkupaalun ominaisuuksien voi olettaa vastaavan paikalla valettua paalua. Suihkupaalun pintarakenne on tyypillisesti huomattavan epätasainen ("lamellimainen"), jolloin paalun ja maan kontaktipinnassa vaikuttaa suuri kitka. Vaippahankauksen määrittämisessä käytettäväksi leikkauskestävyyskulmaksi kontaktipinnalla arvioidaan vähintään luonnontilaisen maan leikkauskestävyyskulma. Suihkuinjektoitu rakenne voidaan mitoituksessa olettaa lineaarielastiseksi. Rakenteen kimmomoduuli voidaan määrittää samalla yksiaksiaalisella puristuskokeella, jota käytetään lujuusominaisuuksien määritykseen. Käytettävä kimmomoduulin ominaisarvo on yksiaksiaalisista puristuskokeista määritetty sekanttimoduulin varovainen keskiarvo sillä jännitysalueella, joka oletetaan mobilisoituvan rakenteeseen. Pilareiden mitat tulee pääosin varmistaa kokeellisesti koerakenteesta. Pilarien läpimitta voidaan arvioida myös kokemusperäisesti täysin vastaavissa olosuhteissa ja työtavoilla tehtyjen rakenteiden perusteella. Koerakenteesta määritettyjä läpimittoja redusoidaan mitoituksessa 5 % tai vähintään 50 mm. Lujuus ja sen määrittäminen DIN 4093 mukaan suihkuinjektoidun rakenteen lujuus fm määritetään yksiaksiaalisesti puristetun koekappaleen avulla. Lujuuden määritys tehdään ennen töiden suoritusta tehtävissä hyväksymiskokeissa, sekä työn aikana tehtävissä laadunvarmistuskokeissa. Koekappaleet ovat lähtökohtaisesti ympyrälieriöitä, H/D = 2. Näytteen halkaisija on vähintään 80 mm tai 6 kertaa suurin raekoko. Kuution muotoisen näytteen sivumitta on vähintään 150 mm tai 6 kertaa suurin raekoko. Käytettäessä kuution muotoista tai mitoiltaan H/D = 1 ympyrälieriötä, koestettua lujuutta redusoidaan kertoimella 0,8 (voidaan interpoloida lineaarisesti välillä 0,8 1,0, kun H/D = 1 2) Tarvittava puristuslujuuden ominaisarvo fm,k määritetään suunnittelussa. Ennen työn toteutusta tehdään koerakenne, josta otettavien näytteiden (sekä työn edetessä tehtävien laadunvarmistuskokeiden) perusteella varmistetaan, että rakenteen puristuslujuus on riittävä suhteessa ominaisarvoon.

27 Liikenneviraston ohjeita 16/ Suihkuinjektoitu maamassa jaetaan ominaisuuksiltaan (rakeisuus, pohjavesiolosuhteet jne) homogeenisiin osioihin. Lujuusominaisuudet määritetään erikseen jokaiselle erilaiselle osiolle. Näytteen ikä koestettaessa ei saa olla suurempi kuin se aika, mikä varsinaisen suihkuinjektointityön ja lopullisen rakenteen suunnitelmien mukaisen kuormituksen välillä kestää. Tämä pätee sekä soveltuvuuskokeille (koerakenne) että valmiista rakenteesta tehtäville laadunvalvontakokeille. Näytteitä otetaan rakenteen homogeeniselta osalta aina vähintään neljä jokaista 1000 m 3 tilavuutta kohti (koesarjan koko aina vähintään neljä näytettä). Kun pohjamaa on savea tai saven sekaista tai humuspitoista, näytemäärä tulee kaksinkertaistaa. Näytteet otetaan pääsääntöisesti niistä kohdista, joissa odotettavissa oleva lujuus on pienimmillään. Tämä voidaan päätellä esim. maaperäolosuhteiden perusteella tai injektointilietteen takaisinvirtausta tarkkailemalla. Näytteenotossa ja testaamisessa noudatetaan voimassa olevaa toteutusstandardia SFS-EN Vaihtoehtoiset lujuuskriteerit (A tai B), joista jommankumman tulee täyttyä, ovat: A) Yhdessä koesarjassa (sis. vähintään neljä yksittäistä näytettä) pätee: fm,min fm,k (1) missä fm,min on sarjan pienin mitattu puristuslujuus. Lisäksi tulee päteä ehto: α fm,mean fm,k (2) missä f m,mean on sarjan keskimääräinen puristuslujuus. Kerroin α määritetään seuraavasti: α = 0,6, kun fm,k 4 MPa. Suuremmilla puristuslujuuden ominaisarvoilla kerrointa α interpoloidaan (kuva 10) lineaarisesti kohti arvoa: α = 0,75, kun fm,k = 10 MPa kerroin α 0,8 0,75 0,7 0,65 0,6 0,55 0, f m,k [MPa] Kuva 11. Kertoimen α arvot (kaavat 1 ja 2)

28 26 Liikenneviraston ohjeita 16/2018 B) Tilastollinen ehto vähintään 10 yksittäiselle näytteelle: e μ-k σ fm,k (3) missä μ lujuuden luonnollisen logaritmin keskiarvo σ lujuuden luonnollisen logaritmin keskihajonta k hyväksymiskerroin, k = 1,28 (vastaa 10 % alapersentiiliä) Puristuslujuuden ominaisarvon maksimiarvo on fm,k = 10 MPa. Tätä suurempia arvoja ei suunnittelussa käytetä. Puristuslujuuden mitoitusarvo fm,d määritetään seuraavasti: fm,d = 0,85 fm,k / γm (4) missä γm on materiaalin puristuslujuuden osavarmuusluku (liikenne- ja viestintäministeriön EN kansallisen liitteen mukaisesti γm =1,40 käytettäessä mitoitustapaa DA3). Kertoimella 0,85 on tarkoitus huomioida lujuuden pitkäaikainen arvo. Suihkuinjektoidun materiaalin oletetaan usein noudattavan Mohr-Coulombin murtokriteeriä. Mitoitus voidaan kuitenkin riittävällä tarkkuudella tehdä siten, että rakenteen suurin sallittu pääjännitys (usein pystyjännitys) on: ' = σ (5) 1,d f m, d ja rakenteessa sallittu suurin leikkausjännitys: fm, d τ max, d = (6) 2 Esimerkiksi suihkupilariseinällä (pienin pääjännitys σ'3 = σ'h = 0, suurin pääjännitys σ'1 = σ'v) yksiaksiaalinen puristuslujuus fm,d vastaa suurinta seinälle sallittua pystyjännityksen mitoitusarvoa. Jos suihkuinjektoidun rakenteen mitoitus tehdään mitoitusohjelmalla, missä lujuus mallinnetaan tehokkailla lujuusparametreilla, voidaan rakenteen lujuus mallintaa Mohr-Coulombin murtokriteerillä. Tällöin jännitystilan kasvaessa myös rakenteen lujuus kasvaa vastaavasti. Tehokkaiden lujuusparametrien käyttö mitoitusohjelmissa on selostettu Liitteessä 1. Savimaassa lujuudeltaan heikoille näytteille (fm,mean 4 MPa) tulee tehdä virumakoe silloin, kun muodonmuutokset voivat olla rakenteen toiminnan kannalta merkittäviä. Virumakokeita tehdään tällöin vähintään yksi jokaista lujuuden määritystä varten tehtävää koesarjaa kohti. Kun näytettä kuormitetaan yksiaksiaalisesti 50 % fm,k vakiopuristusjännityksellä, viruman tulee olla alle 0,02 % viimeisen 6 h aikana, jos kokonaiskuormitusaika on alle 30 h. Jos kuormitusaika on yli 30 h, virumatarkastelu tehdään viimeisen 24 h aikana. (Kuva 12)

29 Liikenneviraston ohjeita 16/ Kuva 12. Viruman koestaminen yksiaksiaalisesti pysyvällä kuormalla σa = fm,k /2. Kuva muokattu lähteestä DIN 4093: Suunnitelman sisältö Suunnitelma-asiakirjat Suihkuinjektointityön suunnitelma-asiakirjat koostuvat minimissään suunnitelmapiirustuksista ja geoteknisestä suunnitteluraportista sekä työselityksestä, jossa on määritelty kohteen ominaisuudet, vaadittavat toimenpiteet (mm. rakenteiden suojaukseen liittyen), materiaaliominaisuudet, työtavat ja laadunvalvontatoimenpiteet. Lisäksi laaditaan normaalit turvallisuusasiakirjat yms. Suunnitelmassa määritellään ainakin: - Yksittäisten pilareiden läpimitta, k/k-väli ja toleranssit (ellei muuta suunnitelmassa esitetä, kaikilla pilareilla koko pilaripituudella tulee täyttyä suunnitelmassa esitetty pilarin minimiläpimitta) - Pilareiden tunnukset, sijainti (toleranssi 50 mm), kaltevuuskulma (toleranssi 2 %) ja tavoitesyvyys - Pilareiden tekojärjestys ja vaiheistus (esim. sekanttipilareiden teko primaaripilareiden riittävän lujittumisajan jälkeen) - Sideaineen ominaisuudet - Tavoitelujuus fm,k ja lujuus, jonka saavuttamista ennen rakennetta ei saa kuormittaa - Tavoitevedenläpäisevyys (jos tarpeen) - Työmenetelmä (viimeistään urakoitsijan lopullisessa toteutussuunnitelmassa) - Ympäröivien rakenteiden huomiointi ja suojaus - Työn aikainen tarkkailu ja monitorointi - Laadunvarmistus - Maassa olevat rakenteet, putket, yms

30 28 Liikenneviraston ohjeita 16/2018 Suihkuinjektoinnin toteutustandardin SFS-EN 12716mukaan suihkuinjektointitöistä tulee laatia menetelmäkuvaus, josta tulee käydä ilmi vähintään seuraavat tiedot: - suihkuinjektointitöiden tunnistetiedot, tarkoitus ja käytön laajuus - maaperän kuvaus - vaadittu suihkuinjektoidun rakenneosan muoto - suihkuinjektointijärjestelmä - suihkuinjektointikäsittelyn suunnitelma - työmenettely (poraus, suihkutus, työjärjestys) - suihkuinjektointiparametrit - materiaalit (porausta ja suihkutusta varten) - varotoimenpiteet, joiden avulla vältetään haitallista painumista ja nousua, erityisesti silttisissä ja savisissa maaperissä - rakennuspaikan laitteistolle varatut alueet ja työalueet - koneet ja laitteisto - kaivujätteen hallinta - laadunvalvontamenettelyt, joita urakkasopimus edellyttää - porauksen tarkkuuden varmistavat toimenpiteet - mahdollisia suihkutustoimintojen aikana tapahtuvia keskeytyksiä koskevat menettelyt - toimenpiteet, joilla varmistetaan injektoinnin lopullisen tason säilyminen suihkuinjektoidun materiaalin alkusitoutumisenaikana (jälkivajoaman huomiointi) - mahdolliset suihkuinjektointiparametrien muutokset työn aikana - koestusmenetelmät - työasiakirjat (piirustukset, raportit). Sopimusasiakirjoissa huomioitavaa Sopimusasiakirjoissa tulee määritellä yksiselitteisesti osapuolten välinen vastuiden jako kaikkien suunnitteluun, urakointiin ja valvontaan liittyvien toimintojen suhteen. Suihkuinjektointityössä lisätöiden tarve saattaa olla suuri, joten lisätöiden teettämismallista on hyvä sopia mahdollisimman tarkasti jo etukäteen. Koepilaroinnin ja rakenteesta otettavien näytteiden koestamiseen vaadittava aika ja kustannukset on suositeltavaa huomioida suunnittelussa ja sopimusasiakirjoissa mahdollisimman selkeästi.

31 Liikenneviraston ohjeita 16/ Työn toteutus 4.1 Yleistä Suihkuinjektoinnin toteuttamista ohjaavat mm. toteutusstandardi SFS-EN sekä InfraRYL kohta Suihkuinjektoidut maarakenteet. 4.2 Valmistelevat työt Suihkuinjektointirakenteiden suunnittelu- ja toteutustavasta johtuen ennen valmistelevia töitä pidetään työn aloituskokous, jossa käydään läpi mm. urakka- ja suunnitelma-asiakirjat, laatuvaatimukset, aikataulutus, työn suoritukseen liittyvät asiat, työturvallisuusjärjestelyt sekä työmaan eri erityispiirteet. Suunnittelun aikana tulee selvittää urakka-alueella ja sen läheisyydessä olevat rakenteet, joihin suihkuinjektointi saattaa vaikuttaa tai joita pitkin suihkuinjektointisuspensio tai paluuliete voi levitä ympäristöön. Tällaisia ovat esimerkiksi: - Olevat rakennukset - Tiet, kadut ja muu liikenne- yms. infrastruktuuri - Vesijohdot, viemärit, maanalaiset johdot - Hulevesiojat ja rummut - Louhepenkereet, tai muut raekooltaan suuret maakerrokset, penkereet tai täytöt (mm. rakennusten ja johtojen vierus- ja ympärystäytöt) Kunkin suihkuinjektoinnin vaikutusalueella sijaitsevan rakenteen osalta on tehtävä riskiarvio ja tarvittaessa ryhdyttävä toimenpiteisiin vaurioiden välttämiseksi. Rakenteet tulee tarvittaessa kaivaa auki, suojata tai siirtää. Joissakin tapauksissa saattaa olla mahdollista käyttää läheisten rakenteiden suojaamiseen ja injektointiaineen kulkeutumista estämään esim. väliaikaisia ponttiseiniä, joskin niiden asentamisesta ja poistamisesta mahdollisesti aiheutuvat haitat (tärinä ja siirtymät) tulee myös ottaa huomioon. Injektointiaineen ja paluulietteen potentiaaliset kulkeutumiskanavat tulee selvittää ja tarvittaessa tukkia mahdollisuuksien mukaan. Esimerkiksi maassa olevat putket voidaan tukkia työn ajaksi uretaanimassalla, joka poistetaan työn jälkeen. Paluulietteen talteenotto, keruu ja loppusijoitus tulee suunnitella huolellisesti. Liete pumpataan tyypillisesti erillisiin altaisiin tai säiliöihin, jolloin sen loppusijoitus voidaan tehdä hallitusti. Silloin kun suihkuinjektointilaitteistossa on korkea puomi, tulee työskentelyalueella sijaitsevat ilmajohdot siirtää. Tämä ei ole välttämättä tarpeellista käytettäessä matalia, ns. kellarikoneita. Suihkuinjektoinnin vaikutusalueella sijaitsevien rakennusten tai muiden siirtymille herkkien rakenteiden siirtymiä tulee seurata työn aikana. Ennen työn aloittamista otetaan tarkat sijaintitarkkeet rakenteista. Rakennusten kunto tulee dokumentoida ennen töiden aloittamista ja niiden jälkeen. Vaakasuuntaisessa suihkuinjektoinnissa tulee ryhtyä toimenpiteisiin, joilla varmistetaan pintamaan stabiilius ja estetään suihkun tunkeutuminen maan pinnalle.

32 30 Liikenneviraston ohjeita 16/2018 Kalustolle (suihkuinjektointivaunu sekoitin, säiliöt, pumput jne.) tulee varata työmaalta riittävät työskentely- ja varastointitilat. Työskentelyalustan tulee olla riittävän kantava, tasainen ja kuiva. Pohjamaan riittävä kokonaisstabiliteetti työkoneiden ja varastosäiliöiden läheisyydessä tulee varmistaa. Paineellisen injektointimassan pumppauslinja suojataan ja sijoitetaan siten, että se ei pääse vaurioitumaan eikä sen rikkoutuminen aiheuta sivullisille vaaraa. (InfraRYL 2009 kohta ) Suihkuinjektointireiät tulee mitata etukäteen paikalleen ja merkitä selkeästi sekä sijainnin että suunnan osalta. Mittaus- ja merkintätarkkuuden tulee olla vähintään 20 mm. Työssä käytettävän veden saanti tulee järjestää ja tarvittaessa sopia paikallisen vesilaitoksen kanssa vesijohtoveden ottamisesta ja sen kulutuksen mittaamisesta. Suihkuinjektointiaine sekoitetaan valmiiksi työmaalla tai toimitetaan etukäteen valmiina. Koska kyseessä on hydraulinen sideaine, tulee työ suorittaa asianmukaisessa aikataulussa sideaineen valmistamisen jälkeen. Työmaan henkilökuntaa tulee ohjeistaa työn suorituksen yksityiskohdista. Henkilöturvallisuudesta tulee huolehtia normaaliin tapaan (mm. kuulon ja silmien suojaus, työkoneturvallisuus). Suihkuinjektointiaineet ovat voimakkaan emäksisiä, ja niiden joutumista iholle tai silmiin tulee välttää. Maa saattaa paikallisesti menettää kantavuutensa suihkuinjektoinnin yhteydessä, mikä tulee huomioida myös jalkaisin työalueella liikuttaessa. Suihkuinjektointilaitteiston suuri työpaine on tiedostettava työmaalla ja toimittava siten, ettei ympäristölle aiheudu vaaraa. 4.3 Työn suoritus Varsinainen suihkuinjektointityö tehdään suunnitelmien mukaisesti, kuitenkin jatkuvasti tarkkaillen. Tarvittaessa voidaan suihkuinjektoinnin työparametreja ja työtapoja säätää työn aikana urakoitsijan tekemien havaintojen perusteella. Tämä vaatii huomattavaa kokemusta, ja työn aikaisten muutosten tulee perustua konkreettisiin havaintoihin esim. siitä, että pilarit eivät täytäkään asetettuja vaatimuksia. Lähtökohtaisesti parametreja ei kuitenkaan säädetä työn aikana ilman painavaa syytä. Yksittäisen pilarin tekeminen aloitetaan reiän poraamisella. Reiän pysyvyydestä tulee varmistua. Jos reikä on epävakaa, voidaan tarvittaessa käyttää suojaputkea reiän yläosassa. Reiän seinämän ja suihkuinjektointijohteen väliin tulee jäädä riittävä tila paluulietteen takaisinvirtaukselle. Reikä porataan siten, että suuttimet asettuvat annettuun määräsyvyyteen, minkä jälkeen aloitetaan injektointi. Injektoinnin aikana seurataan suihkuinjektointijohteen nosto- ja pyöritysnopeutta, injektointisuspension painetta ja virtaamaa, huuhteluun käytettävän aineen painetta sekä takaisin virtaavan lietteen määrää. Suihkuinjektointiin soveltuvissa poravaunuissa on laitteisto, jolla suihkuinjektointiprosessi on automatisoitu ja suihkuinjektointiparametrit tallennetaan automaattisesti. Jos takaisin virtaavan lietteen määrä vähenee äkillisesti, on työ hetkellisesti keskeytettävä. Syy virtaaman muutokselle on selvitettävä tapauskohtaisesti ja ryhdyttävä asianmukaisiin toimenpiteisiin.

33 Liikenneviraston ohjeita 16/ Syynä voi olla esim. lietteen hallitsematon kulkeutuminen maassa oleviin tyhjätiloihin tai kunnallistekniikan kanaviin, porareiän tukkeutuminen tai suuttimien tukkeutuminen (tämä laukaisee tyypillisesti myös painejärjestelmän varokytkimen). Tehtäessä paneelimaisia rakenteita on valvottava suuttimien asentoa ja varmistuttava niiden oikeasta suuntauksesta. Työn edetessä on mahdollisuuksien mukaan seurattava pilarin muodostuvaa läpimittaa. Tämä voidaan tehdä työn aikana esimerkiksi maahan asennettavilla geofoneilla (erityisesti koepilaroinnin yhteydessä). Suihkuinjektointi lopetetaan määräsyvyydessä, joka jättää riittävän turvaetäisyyden maanpinnan hydraulisen murtuman välttämiseksi. Turvaetäisyys maanpintaan riippuu mm. käytetyistä paineista ja nousunopeudesta, ja on tyypillisesti vähintään 0,5 m, vaakasuuntaisessa suihkuinjektoinnissa suurempi. Työn päätyttyä pääsy käsitellylle alueelle tulee estää esim. aitaamalla, sillä heti injektointityön jälkeen maan kantavuus on hyvin heikko.

34 32 Liikenneviraston ohjeita 16/ Laadunvarmistus 5.1 Koerakenne ja laboratoriotutkimukset Riittävän kattavilla ja tarkoilla pohjatutkimuksilla voidaan osaltaan ennakoida työn onnistumista ja varautua riittävällä tavalla pohjamaan olosuhteisiin. Ennen varsinaisen työn suoritusta tulee suihkuinjektoinnin lopputulos varmistaa koerakenteella. Koerakenne tehdään itse työmaalla tai vähintään pohjaolosuhteiltaan vastaavassa kohteessa, suunnitelmien mukaisella kalustolla ja työtavoilla. Koerakenteella voidaan varmistaa kaluston, materiaalien ja työtapojen soveltuvuus kohteessa sekä lopputuloksen suunnitelmanmukaisuus. Lisäksi koerakenteesta saatavalla kokemuksella voidaan tarvittaessa säätää työtapoja optimaalisen lopputuloksen saavuttamiseksi. Ilman koerakenteen tekemistä suihkuinjektointityön onnistumista on vaikea ennakoida. Jos menetelmästä on kokemusta täysin vastaavista rakenteista vastaavissa olosuhteissa, voidaan koerakenne mahdollisesti jättää tekemättä. Koerakenne vaaditaan kuitenkin aina, jos kyseessä on kantava rakenne, tai patorakenteen primaarinen osa. Koerakenteen onnistuminen on suotavaa varmistaa kaivamalla pilarit tai muut suihkuinjektoidut rakenteet esiin mahdollisuuksien mukaan (kuva 13). Tällä voidaan luotettavasti varmistaa pilarien toteutunut läpimitta. Lisäksi pilareista otetaan koekappaleita lujuuden testaamista varten (katso kohta 3.4). Koerakennetta on myös mahdollista koekuormittaa staattisesti, jolloin voidaan yksiselitteisesti varmistaa rakenteen kuorma-siirtymäkäyttäytyminen.

35 Liikenneviraston ohjeita 16/ Kuva 13. Esiin kaivettu suihkuinjektoidun pilarin osa. Koepilari tehtiin silttiseen pohjamaahan. Huomaa pilarin halkaisijan vaihtelu ja kerroksellinen rakenne. (Kuva: Ramboll Finland Oy)

36 34 Liikenneviraston ohjeita 16/ Työnaikainen laaduntarkkailu Työnaikainen laaduntarkkailu on suihkuinjektointityössä erityisen tärkeää, sillä esimerkiksi maaperän epähomogeenisuuden vaikutusta lopputulokseen on vaikea arvioida etukäteen. Työnaikainen laaduntarkkailu sisältää: sideaineista tehtävät laadunvalvontakokeet suihkuinjektointityön toteuman ja poikkeamien dokumentointi suihkuinjektointipöytäkirjaan ympäristönseuranta ja tarkkailumittaukset Käytettävästä sideaineesta on tehtävä laadunvalvontakokeet (esim. leviämäkoe, Marsh-kartio) työmaalla, jotta voidaan varmistua sen laadusta (suunnitelmanmukaisuudesta). Kokeet voidaan tehdä sekoittimesta otetulle sideaineelle. Työn aikana pidetään kunkin pilarin osalta suihkuinjektointipöytäkirjaa, johon merkitään toteutuneet parametrit, niiden muutokset sekä työn aikana ilmenneet poikkeamat ja havainnot. Porausvaiheessa havainnoidaan porakruunun syvyyttä ja suuntaa pilarin sijaintitarkkuuden varmistamiseksi. Mahdolliset poikkeamat ja erikoishavainnot merkitään pöytäkirjaan. Suihkuinjektointityön aikana seurataan injektoinnin työparametreja (nosto- ja pyöritysnopeus, sideaineen sekä huuhtelunesteiden virtaama ja paine) sekä havainnoidaan paluulietteen virtausta. Koneohjauksen hyödyntäminen mahdollisuuksien mukaan on suositeltavaa pilaroinnin sijaintitarkkuuden varmistamiseksi ja toteumien tallentamiseksi. Työn aikana on myös seurattava ympäristössä mahdollisesti esiintyviä poikkeamia, kuten injektointiaineen tai paluulietteen hallitsematonta kulkeutumista ympäristöön. Myös olevien rakenteiden muodonmuutoksia on seurattava reaaliaikaisesti ja tarvittaessa ryhdyttävä toimenpiteisiin joilla estetään vaurioiden syntyminen.

37 Liikenneviraston ohjeita 16/ Työn jälkeinen laadunvarmistus Suihkuinjektointityön jälkeen rakenteen painumia on seurattava mahdollisen jälkipainuman takia. Maaperä saavuttaa kantavuuden vasta sideaineen riittävän sitoutumisen jälkeen. Suihkuinjektointia lähellä olevien rakenteiden muodonmuutoksia ja liikkeitä tulee myös seurata, kunnes suihkuinjektoitu maa on stabiloitunut. Tehtyä rakennetta ei tule kuormittaa ennen kuin riittävä lujuus on saavutettu. Rakenteen onnistumista tulee arvioida käytettävissä olevin keinoin. Näitä ovat esimerkiksi: - Sijainnin tarkemittaukset, koneohjaustietojen tarkistus ja vertailu suunnitelmiin - Suihkuinjektointipöytäkirjojen tarkistus ja vertailu suunnitelmiin - Porareikien suoruuden tarkistus inklinometreillä - CPTU-kairaukset pilarin läpi sitoutumisvaiheessa läpimitan varmistamiseksi - Lämpötilan seuranta sitoutumisvaiheessa (ettringiittireaktion mahdollisuuden tunnistaminen) - Osittaiset esiinkaivut pilarien läpimitan varmistamiseksi - Rakenteesta porattavien näytteiden koestus - Seismiset mittaukset rakenteen kantavuuden ja yhtenäisyyden arvioimiseksi - Sähköinen tomografiakuvaus ja muut geofysikaaliset menetelmät - Kairaukset rakenteen vierestä vaikutusalueen ja viereisen maan ominaisuuksien arvioimiseksi, esim. CPTU - Koepumppaukset vedenläpäisevyyden määrittämiseksi

38 36 Liikenneviraston ohjeita 16/2018 Lähteet Standardit, ohjeet ja muut viitedokumentit: DIN 4093:2012. Bemessung von verfestigten Bodenkörpern Hergestellt mit Düsenstrahl-, Deep-Mixing- oder Injektions-Verfahren Esijännitettyjen maa- ja kallioankkureiden koestus. Tilapäinen ohje. Liikenneviraston ohjeita 30/2015 Eurokoodin soveltamisohje, Geotekninen suunnittelu NCCI 7. Liikenneviraston ohjeita 13/2017 Kansallinen liite (LVM), SFS-EN Geotekninen suunnittelu, Yleiset säännöt: Soveltaminen Infrarakenteisiin SFS-EN 12716:2001. Pohjarakennustyöt. Suihkuinjektointi SFS-EN Geotekninen suunnittelu. Yleiset säännöt. Muut lähteet: Blumfalk, J Jetinjektering - användningsområden och utförande. Hercules Trevi Foundations. SGF Dagen, Burke, G.K Jet Grouting Systems: Advantages and Disadvantages. Proc. Conf. Geosupport 2004 (January 29-31, Orlando, Florida). Geotechnical Special Publication No. 124, American Society of Civil Engineers. Laefer, D. F., O'Neill, D., O'Mahony, C Impact of clay on early jet grouting strength. DFI Proceedings of the 34th Annual Conference on Deep Foundations (October , Kansas City). Möttönen, M Suihkuinjektoinnissa syntyvän paluuvirtauslietteen jatkokäsittelymahdollisuudet. Diplomityö, Aalto-yliopisto. Viitala, J Suihkupaalut pohjarakentamisessa. Diplomityö, Teknillinen korkeakoulu.

39 Liikenneviraston ohjeita 16/2018 Liite 1 Suihkuinjektoidun rakenteen lujuus Mohr-Coulombin murtokriteerillä Suihkuinjektoitu rakenne voidaan mitoittaa siten, että sen lujuus määritetään Mohr- Coulombin murtokriteerillä. Esimerkiksi FEM-analyyseissä suihkuinjektoitu rakenne voidaan mallintaa Mohr-Coulomb-mallilla, jossa rakenteen lujuus riippuu tehokkaasta jännitystilasta ja tehokkaista lujuusparametreista. Tällöin käytettävät leikkauskestävyyskulman φ d ja koheesion c d arvot voidaan johtaa kuvan L1.1 ja kaavan L1 mukaisesti. Kuva L1.1. Puristuslujuuden mitoitusarvoon fm,d perustuva Mohr-Coulombin murtokriteeri. Mohrin ympyrä kuvaa murtotilan jännitystä yksiaksiaalisessa puristuskokeessa. Murtosuoran alle jäävät jännitystilat (kuormien aiheuttamien vaikutusten mitoitusarvot) ovat sallittuja. Suurin sallittu vetojännityksen arvo on 0,1*fm,d. Suihkuinjektoidun rakenteen leikkauskestävyyskulmana φ' käytetään käsittelemättömän maan leikkauskestävyyskulmaa. Koska maan luonnontilainen rakenne löyhtyy suihkuinjektointityössä, on suositeltavaa käyttää löyhän tilan leikkauskestävyyskulmaa. Kuvan L1.1 mukaisen geometrian avulla johdettu tehokkaan koheesion mitoitusarvo on: c' d fm, d = (sin(90 + ϕ ' d ) tan( ϕ' d ) cos(90 + ϕ' d ) tan( ϕ' d )) (L1) 2 Kaavassa L1 esiintyvä yksiaksiaalisen puristuslujuuden mitoitusarvo on määritetty kohdassa 3.4 esitetyllä tavalla (kyseessä ei siis ole yksittäisen puristuskokeen tulos). Huomaa, että kaavalla L1 laskettuun tehokkaan koheesion arvoon ei enää kohdisteta erikseen osavarmuuksia, sillä osavarmuusluvut kohdistetaan yksiaksiaaliseen puristuslujuuteen ja leikkauskestävyyskulmaan.

40

41

42