STABILITEETTITARKASTELU

Transkriptio

1 STABIITEETTITARKASTEU TYÖNUMERO: KUOPION KAUPUNKI HEINJOEN YIJÄÄMÄMAIDEN ÄJITYSAUE SWECO YMPÄRISTÖ OY TURKU

2 Muutoslista J.Elo J.Elo FIJOAM MUUTOS J.Elo J.Elo FIJOAM VAMIS FIJOAM UONNOS MUUTOS PÄIVÄYS HYVÄKSYNYT TARKASTANUT AATINUT HUOMAUTUS

3 Sisältö 1 YEISTÄ TARKASTEUT EIKKAUS EIKKAUS EIKKAUS POHDINTAA ÄJITYS AUEEA MATERIAAIEN OMINAISUUDET ASKEMISSA... 4 IITTEET: IITE 1: IITE 2: IITE 3: IITE 4: KUOPIO-HEINJOKI MAANÄJITYSAUE VAKAVUUSTARKASTEUT (VR-TRACK) STABIITEETTIASKEMAT EIKKAUKSET123_DETAJIT POHJATUTKIMUKSET_RADANVARSI Sweco Ympäristö Oy P 88, 521 Helsinki Mäkelininkatu 17 A, 91 Oulu P 453, 3311 Tampere P 669, 271 Turku etunimi.sukunimi@sweco.fi puh Y-tunnus _Stabiliteettitarkastelu_FIJOAM_ docx

4

5 1 YEISTÄ Kuopion kaupungin alueella Heinjoen läheisyydessä tarkastellaan ylijäämämaiden läjitysalueen läjityspenkereen stabiliteettia ehdotetulla läjityssuunnitelmalla. äjitysalueen stabiliteettia on tarkasteltu lähinnä radan puoleiselta alueelta, sillä kriittisimmät leikkaukset muodostuvat radan varrella olevaan turvealueeseen. äjityssuunnitelmassa kasattavan materiaalin luiskakaltevuus on jyrkimmillään noin 1:4 ja penkereen korkeus verrattuna rataan on noin 25 metriä. äjitettävä kokonaismäärä on noin 6 milj. kuutiota. Etäisyys rataan nähden on lyhyimmillään noin 5 metriä penkereen viereisestä sivuojasta radan keskikohtaan. Tarkasteluun otettiin kolme (3) leikkausta ennalta arvioiden kriittisimmistä kohdista. eikkaus 1 sijoittuu turvealueelle, leikkaus 2 radan alittavan rummun kohdalle ja leikkaus 3 penkereen jyrkimpään kohtaan läjityssuunnitelman mukaisesti. 2 TARKASTEUT 2.1 EIKKAUS 1-1 eikkaus 1-1 sijaitsee radanvarren kriittisimmällä osiolla, jossa turve-/suoalue sijaitsee. uiskan varmuus ei ole riittävä täysin homogeenisellä pengermateriaalilla, joten penkereen on oletettu kehittyvän kuivakuorikerros, jolla on suurempi lujuus kuin muulla penkereellä. Penkereen alapuolista turvekerrosta on myös vahvistettu, jonka oletetaan yltävän 5 kpa suljettuun leikkauslujuuteen korkean penkereen alla. Täydentävien pohjatutkimusten perusteella turpeen ominaisuuksia on arvioitu uudestaan. Turve on aikaisempien tutkimusten mukaan heikosti maatunutta raakaturvetta. Täydentävissä pohjatutkimuksissa turpeesta otettiin näyte, jossa turpeen vesipitoisuus määritettiin noin 77%. Turpeen lujuutta on arvioitu seuraavan kaavan mukaisesti: STABIITEETTITARKASTEU Pjavtshenkon maatumisprosentti on laskettu raakaturpeen ääriarvoilla, jolloin turpeen lujuus on välillä 13,38-16,58 kpa. askelmissa käytettiin arvoa 13 kpa, jolla tarkistettiin vaarallisimman liukupinnan muodostuminen penkereen alla. Koska turpeen lujittuminen on epävarmaa ja vaikeasti arvioitavissa penkereen kasvaessa, suositellaan turpeen poistamista penkereen alta noin 4 m matkalta radan ja penkereen välisellä suoalueella. 1 (4) _Stabiliteettitarkastelu_FIJOAM_ docx

6 Penkereen reunaa on laskelmissa vahvistettu tukipenkerellä, jonka dimensiot on esitetty liitteessä 3. Tukipenger on karkeasta materiaalista (moreeni/louhe) tehty maapenger, joka tehdään kuoritun turvekerroksen tilalle läjityspenkereen alareunaan. Tukipenger on mitoitettu dimensioiltaan siten, että läjityspenkereen stabiliteetti on yli 1,8. askelmassa on esitetty tukipenkereen stabiliteetti. 4 metrin levyisen turpeen kuorinnan jälkeen penkereen korkeus on noin 8 m, jossa turpeen lujuus on oletettu 5 kpa. Tukipenkereen ja sivuojan väliin suositellaan tehtävän noin 3 välein salaojitus karkeasta materiaalista, jotta tukipenger ei ala padottaa vettä. EIKKAUS 2-2 eikkaus 2-2 sijaitsee hiekka/ moreenipitoisen pohjamaan päällä. Penkereen luiskakaltevuus on vastaava leikkauksen 1-1 kanssa. Samoilla materiaaliparametreilla laskettuna leikkaus 2-2 varmuus on pienimmillään 2,17, vaikka kuivakuorikerrosta ei ole huomioitu leikkauksen 1-1 tavoin. eikkaus 2-2 ei muuttunut täydennettyjen pohjatutkimusten perusteella, joten alkuperäiset laskelmat pätevät leikkauksen 2-2 osalta. 2.3 EIKKAUS 3-3 eikkaus 3-3 sijaitsee myös hiekka/ moreenipitoisen pohjamana päällä, mutta luiskakaltevuus on hieman jyrkempi verrattuna leikkaus 1-1 ja leikkaus 2-2. eikkaus 3-3 varmuus kitkakulmalla 28 tarkasteltuna on pienimmillään tasan 1,8. Mallissa on 2 m paksuinen kuivakuorikerros ja pohjavedenpinta kulkee sen alapuolella koko penkereessä, samoin kuin leikkauksen 1-1 mallinnuksessa. eikkaus 3-3 ei muuttunut täydennettyjen pohjatutkimusten perusteella, joten alkuperäiset laskelmat pätevät leikkauksen 3-3 osalta. 3 POHDINTAA Stabiliteetin arviointia vaikeuttaa epähomogeenisen täyttömateriaalin mallinnus. Ongelmallista on kerrokset penkereen sisällä, joiden lujuus on selvästi pienempi kuin ympäröivän pengermateriaalin. Vaarallisin liukupinta tulee hakeutumaan näihin kerroksiin ja voi kulkea niitä pitkin koko penkereen halki. Pengerryksessä pitäisi keskittyä erilaatuisten materiaalin limittämiseen ja oikeaan sijoitteluun, jotta yhteneviä heikkoja kerroksia ei syntyisi penkereen sisälle. Penkereen rakenteesta tulee joka tapauksessa kerroksellinen sekä epätasainen lujuuden ja stabiliteetin osalta, joten erilaatuisten pengermateriaalien sijoittelu on ensiarvoisen tärkeää. 2 (4) STABIITEETTITARKASTEU _Stabiliteettitarkastelu_FIJOAM_ docx

7 Toinen vaikea mallinnuksen kohde on pohjaveden asettuminen penkereessä. askelmissa on oletettu, että pohjaveden pinta tulee asettumaan noin 2 metriä penkereen pinnasta. Pengerrettävä materiaali on oletettavasti huonosti vettä läpäisevää ja kosteaa, eikä välttämättä ehdi kuivua haihtumalla ennen kuin uusi kerros pengermateriaali levitetään. Täten penkereen sisälle jää hyvin todennäköisesti orsivesikerroksia. Myös pohjaveden kapillaarinen nousu voi jollain savilla olla jopa 1 metriä, joten pohjavesi ei tule asettumaan nykyiseen pohjavedenpintaan. Pohjavedenpinnan lopullinen sijoittuminen on vaikea arvioida. äjityksen edetessä PVP oletetaan kehittyvän stabiliteetin kannalta positiiviseen suuntaan. Oletettavasti PVP nousee penkereessä sen lopulliseen asemaan ajan saatossa eli penkereen kuormitus laskee nosteen ansiosta. Vastakkainen asetelma olisi hyvin vaarallinen sillä, jos PVP laskee ajan saatossa penkereessä ennen materiaalin riittävää lujittumista, kuormitus kasvaa pengertämisen sekä pohjavedenpinnan laskun myötä. äjityksessä luiskien reuna-alueet tulisi läjittää lujemmalla materiaalilla ja aloittaa tuleva maisemointi jo rakennusvaiheessa, jotta luiskaa syntyisi sitova kasvukerros jo rakennusaikana. On hyvin mahdollista, että penkereen stabiliteetin kannalta vaarallisin tilanne on rakennusaikainen. Esimerkiksi pengerryssuunnitelmassa luiskakaltevuus muuttuu loivemmaksi noin 1 metrin pengertämisen jälkeen. uiskien reuna-alueille tulisi muutenkin sijoittaa materiaalia joka lujittuu nopeasti ja toimisi heti stabiliteettia nostava tekijänä. Suoalueella ollaan lähimpänä rataa, jossa tehdään turpeen poisto 4 matkalta ja rakennetaan tukipenger karkeasta materiaalista luiskan alareunaan. eikkaus 1-1 ja 3-3 ovat kriittisimmät, sillä leikkaus 1-1 alla on turvetta ja leikkaus 3-3 penkereen luiskakaltevuus on jyrkin. Mallinnukset ovat arvioita ns. huonoimmasta tilanteesta, joissa penkereen stabiliteetti on vielä riittävä. Todellisuudessa materiaali voi lujittua ja kuivua jo pengerrysvaiheessa niin paljon, että vaarallisimmat liukupinnat syntyvät vasta pengertämisen jälkeen, kun kuormitusta ei enää lisätä ja PVP hakeutuu lopulliseen asemaan. Pengermateriaali tulee varmuudella painumaan hyvinkin paljon, sillä materiaalin tiivistyminen ja pengermateriaalin luonne (savi) on altis painumille. Epätasainen painuma ja saven hiipumisesta johtuva lujuuden heikkeneminen voi muuttaa merkittävästi luiskan stabiliteettia. askelmien tuloksia tulee arvioida niin, että ovatko ne todellisuutta vastaavia ja miten ne vastaavat pengerrettävän materiaalin ominaisuuksia. askelmien ja oletettavan pengermateriaalin ominaisuuksia arvioiden, pitäisin laskelmia oikean suuntaisina ja läjityssuunnitelmaa toteutuskelpoisena. äjityssuunnitelma vaatii tarkkaa työnaikaista seurantaa ja suunnittelua, sillä pengerkorkeus ja luiskakaltevuus ovat stabiliteetin kannalta kriittisiä. Stabiliteettitarkastelussa pengermateriaali on oletettu homogeeniseksi muiden kuin kuivakuoren osalta. Tämä on sinällään ongelma, koska materiaali levitetään löyhässä/häirityssä tilassa ja tiivistyminen tapahtuu vasta penkereen kasvaessa. STABIITEETTITARKASTEU (4) _Stabiliteettitarkastelu_FIJOAM_ docx

8 Kuitenkaan kaikki pengerrettävä materiaali ei lujitu tiivistymisen myötä samalla tavalla tai samanaikaisesti, vaan esimerkiksi savet saattavat heiketä myötäämisen johdosta ennen kuin saavuttavat lepotilaa vastaavan lujuuden. Penkereen jatkuva valvonta myös pintaeroosion ja sisäisen eroosion varalta on tärkeää. Epätasainen läjitysmateriaali voi altistaa erilaisiin suotovirtauksiin penkereen sisällä, joka voi vaihdella hyvinkin merkittävästi eri materiaaleilla. 4 ÄJITYS AUEEA äjitys suositellaan tehtäväksi kerroksittain siten, että alueella ei syntyisi erinäisiä korkeita kasoja. äjitettävä materiaali tulee levittää kerrallaan noin 1-2 metrin paksuiseksi kentäksi, jotta materiaali ehtii kuivua ja sekalaatuinen materiaali limittyy uusien ja vanhojen kasojen kesken. äjitysalueen reuna-alueille tulee sijoittaa ns. parasta materiaali eli karkeaa ja kuivaa materiaalia. Savet, liejut ja humusta sisältävät kuormat tulee sijoittaa ensisijaisesti alueen keskelle, jotta reuna-alueiden stabiliteettia ei heikennetä. Penkereen reunan saavuttaessa suunnitellun korkeuden aloitetaan heti alueen maisemointi sitovalla kasvukerroksella ja istutuksilla, jotta kasvusto ehtii sitoa penkereen pintaosia. Samalla vähennetään eroosion aiheuttamia ongelmia ja vähennetään pintavaluntaa. 5 MATERIAAIEN OMINAISUUDET ASKEMISSA äjityspenger Ratapenger Ominaisarvot Pohjamoreeni eikkauskestävyyskulma Tehokas koheesio (kpa) Suljettu leikkauslujuus (kpa) Y (kn/m3) Kasvukerros/hiekka Tukipenger Kuivakuorisavi 3/ Turve 13/5 12 äjityspenkereen kuivakuorisavi on oletettu saavuttavan 25 kpa lujuuden laskelmissa. Kasvukerros/hiekkakerros on arvioitu leikkauksessa 2-2 ja 3-3 lujemmaksi kuin leikkauksessa 1-1, sillä leikkauksessa 1-1 hiekka-/silttikerros on turpeen alla ennen pohjamoreenia. eikkauksessa 2-2 ja 3-3 kasvukerros on ohut ennen pohjamoreenia ja maan lujuus kasvaa nopeasti. Turpeen lujuus on arvioitu nykyisellään 13 kpa ja noin 8 m paksun penkereen jälkeen 5 kpa. Turku, 15. tammikuuta 218 Sweco Ympäristö Oy Jouni Marjaniemi Geotekninen suunnittelija, DI 4 (4) STABIITEETTITARKASTEU _Stabiliteettitarkastelu_FIJOAM_ docx

9 IITE 1 ausunto Nro 1 (2) Geo 28 /17 Geotekniikka ja mittaus Jukka-Pekka Salokangas Jari Elo Sweco Oy Kuopio-Heinjoki maanläjitysalue vakavuustarkastelut Aineisto askelmat o o o o o o Uudet leikkaukset_1-1_vh1_28astetta_15astetta Uudet leikkaukset_1-1_vh1_28astetta_opullinen Uudet leikkaukset_2-2_vh1_15astetta Uudet leikkaukset_2-2_vh1_28astetta_opullinen Uudet leikkaukset_3-3_vh1_15astetta Uudet leikkaukset_33_vh2_28astetta_koheesio_opullinen Heinjoki_leikkaukset_FIJOAM _stabiliteettitarkastelu_FIJOAM_87217 Yleistä Kuopion kaupunki suunnittelee uuden maanläjityspaikan käyttöönottamista radan läheisyyteen. Maanläjitysalueen käyttöönottoa varten kohteesta on tehty liukupintalaskelmia, joiden perusteella määräytyy tulevan läjitysalueen sijainti ja korkeus. Tuleva läjitysalue sijaitsee nykyisten rumpujen km ja km itäpuolella (Riitasuon kohdalla). Pohjasuhteet Pohjasuhteita on selvitetty kairauksin ja lisäksi arkistotietoa on haettu liikenneviraston arkistosta. Pääsääntöisesti pohjamaa on tehtyjen kairausten perusteella kitkamaata lähinnä moreenia. Kairauksien niukkuuden vuoksi ennen toteutusta on kuitenkin suositeltavaa tehdä muutamia varmistuskairauksia laskelmissa esitettyjen pohjamaaoletusten varmistamiseksi. Tämä suositus koskee varsinkin tiedossa olevaa pehmeikköaluetta. ausunto askelmissa on tarkasteltu eri vaihtoehtoja tulevan maanläjitysalueen toteutukseen (VE1 ja VE2). Tarkasteltavana on ollut läjitysalueen sijainti rataan nähden, läjitysalueen korkeus ja luiskakaltevuus. VE 1 on toteutettu loivalla luiskalla ja VE 2 jyrkemmillä kaltevuuksilla. Maanläjitysalueen korkeus on VE1:ssä 15m ja VE 2:ssa 25 m korkeampana kuin rata. Kummassakin vaihtoehdossa on tuleva maanläjityspenger noin 5 m etäisyydellä olemassa olevasta radasta. Etäisyys on radan kannalta laskelmien perusteella riittävä kummassakin vaihtoehdossa. asketut liukupinnat eivät aiheuta radalle sortumariskiä. äjityspenger tulee rakennusaikana ja sen jäl- VR Track Oy jukkap 488 (Vilhonkatu 13) P pekka.salokangas@vr.fi 11 Helsinki F Y-tunnus

10 ausunto Nro 2 (2) Geo 28 /17 Geotekniikka ja mittaus Jukka-Pekka Salokangas keen painumaan ja huokospaine kasvamaan hienojakoisissa maakerroksissa. Huokospaineen kasvun vaikutusalue ei kuitenkaan todennäköisesti ulotu radan läheisyyteen. Itse maanläjityspenkereen pysyvyyden kannalta huokospaineen kasvulla, pohjamaan kerrospaksuuksilla ja leikkauslujuuksilla on merkitystä. Tästä syystä on suositeltavaa tehdä lisäkairauksia pehmeikköalueelle. äjitysluiskan sortuminen ja tästä seuraava progressiivinen sortuma voi hypoteettisesti olla myös radalle haitallinen. Tämä lausunto on tehty ainoastaan radan turvallisuuden ja käytön perspektiivistä. Jukka-Pekka Salokangas pohjarakennussuunnittelija puh sähköposti: jukka-pekka.salokangas@vr.fi Tiedoksi Heikki Akkanen Jari Elo VR-Tack Oy Sweco Oy

11 IITE 2

12

13

14 NR: kn pk/.2m NR: kn pk/.2m NR: kn pk/.2m NR: NR: kn pk/.2m kn pk/.2m NR: kn pk/.2m NR: kn pk/.2m NR: kn pk/.2m NR: NR: kn pk/.2m kn pk/.2m NR: kn pk/.2m NR: kn pk/.2m NR: kn pk/.2m NR: kn pk/.2m kn pk/.2m kn pk/.2m kn pk/.2m +19 kn pk/ IITE 3 EIKKAUS EIKKAUS 3-3 DETAJI 1: RATAPENGER SIVUOJA KATEVUUS 1:4 TAI OIVEMPI KUIVAKUORI PENGER KASVUKERROS/HIEKKA/SITTI MOREENI ÄJITYSPENGER Sr SIVUOJA KATEVUUS 1:4 TAI OIVEMPI +14 KUIVAKUORI PENGER KASVUKERROS/HIEKKA/SITTI +13 MOREENI NR: EIKKAUS 2-2 EIKKAUS 2-2 DETAJI 1: RATAPENGER KUIVAKUORI ÄJITYSPENGER SIVUOJA KATEVUUS 1:4 TAI OIVEMPI PENGER KASVUKERROS/HIEKKA/SITTI MOREENI KUIVAKUORI +15 SIVUOJA Sr KATEVUUS 1:4 TAI OIVEMPI NR: PENGER KASVUKERROS/HIEKKA/SITTI MOREENI EIKKAUS RATAPENGER SIVUOJA TURVE TURVEKERROS KUORITAAN NOIN 4 m MATKATA TUKIPENKEREEN JA MAAPENKEREEN ATA SUOAUEA.TUKIPENKEREEN MATERIAAI ON KARKEAA MAAAINESTA ESIM. MOREENIA/OUHETTA.TUKIPENKEREESTÄ TEHDÄÄN SAAOJITUS KAKEAA MATERIAAIA SIVUOJAAN NOIN 3 METRIN VÄEIN KATEVUUS 1:4 TAI OIVEMPI TUKIPENGER SITTI/HIEKKA MOREENI KUIVAKUORI PENGER ÄJITYSPENGER TURVE Sr 7 EIKKAUS 1-1 DETAJI 1:5 SIVUOJA TUKIPENGER NR: TURVE SITTI/HIEKKA 4. TURVEKERROS KUORITAAN NOIN 4 m MATKATA TUKIPENKEREEN JA MAAPENKEREEN ATA SUOAUEA.TUKIPENKEREEN MATERIAAI ON KARKEAA MAAAINESTA ESIM. MOREENIA/OUHETTA.TUKIPENKEREESTÄ TEHDÄÄN SAAOJITUS KAKEAA MATERIAAIA SIVUOJAAN NOIN 3 METRIN VÄEIN KATEVUUS 1:4 TAI OIVEMPI MOREENI KUIVAKUORI PENGER NR: TURVE KOORDINAATTIJÄRJESTEMÄ ETRS-GK27 Kohde MUUTOS/TÄYDENNYS PÄIVÄYS NIMI HEINJOKI HEINJOKI MAANÄJITYSAUE KUOPION KAUPUNKI KAUPUNKISUUNNITTEUPAVEUT KUNNAISTEKNIIKKA P 197 (SUOKATU 42) 7111 KUOPIO Puhelin (17) , GEOTEKNIIKKA Tark. Piirustuksen sisältö EIKKAUKSET 1-1, 2-2 JA 3-3 1:1 DETAJIT 1-1, 2-2 JA 3-3 1:5 Piirustuslaji YEISSUUNNITEMA Päiväys Hyv. Tark. Suunn. Piirt Suunn. alue As.nro Piir. nro Tark. J. Elo Suunn. FIJOAM

15 NR: 7 NR: NR: NR: NR: NR: NR: NR: NR: NR: NR: NR: NR: NR: NR: NR: IITE : Nyk. rumpu 2* nyk. rumpu : MP684 op X X M K162/ : K162/ Kasa : op op MP Tasaus 1:1 / 1:2 Ratapenger Ratapenger Tasaus 1:1 / 1:2 5 OIK 1. OIK 2.5 'eikkaus 1-1' Sivuoja Sivuoja OIK.2 'eikkaus 2-2' OIK uiska 1:4 tai loivempi VAS.2 uiska 1:4 tai loivempi OIK 3.9 OIK 18. OIK 16.1 VAS 26.4 VAS 12.7 Kasa 1 Kasa OIK KOORDINAATTIJÄRJESTEMÄ ETRS-GK27 C B A Kohde Tasaus 1:1 / 1:2 Ratapenger VAS. 'eikkaus 3-3' Sivuoja OIK.1 uiska 1:4 tai loivempi OIK 11.5 Kasa MUUTOS/TÄYDENNYS PÄIVÄYS NIMI HEINJOKI HEINJOKI MAANÄJITYSAUE KUOPION KAUPUNKI KAUPUNKISUUNNITTEUPAVEUT KUNNAISTEKNIIKKA P 197 (SUOKATU 42) 7111 KUOPIO Puhelin (17) , GEOTEKNIIKKA Tark. Piirustuksen sisältö OIK POHJATUTKIMUKSET JA EIKKAUKSET 1:2 RADANVARRESSA Piirustuslaji YEISSUUNNITEMA Päiväys Hyv. Tark. Suunn. Piirt Suunn. alue As.nro Piir. nro Tark. J. Elo Suunn. FIJOAM