VÄLIRAPORTTI KOERAKENTEEN TAVOITE 2. RAKENTEEN KUVAUS. S14 - Vähäliikenteisten teiden taloudellinen ylläpito Koerakentaminen

Transkriptio

1 1 S14 - Vähäliikenteisten teiden taloudellinen ylläpito Koerakentaminen SEKOITUSJYRSINNÄN AVULLA TEHTÄVÄ SORATIEN HOMOGENI- SOINTI + VAHVISTAMINEN KARKEALLA LAJITTEELLA Kohde: PT VIAS STORA KYTTLANDET, Maalahti, Vaasan tiepiiri VÄLIRAPORTTI Taina Rantanen Jouni Juurikka 1. KOERAKENTEEN TAVOITE Koerakentamisella haettiin korjaustapaa sellaiselle kelirikkokohteelle, jossa on joko 1. aikaisempien korjauskertojen johdosta runsaasti liian hienorakeista (kunnossapito-) mursketta tai 2. tiellä on ajourien kohdalla runsaasti kerrosmateriaalia, mutta tien keskellä on savisilmäkkeitä/pohjamaa pursuaa rakenteesta läpi Kohteen kelirikon pitäisi kuulua keskimäärin luokkaan 2. Jos korjauksena tehdään pelkkä murskelisäys (+ suodatinkangas), ei aina voida odottaa alustan epätasalaatuisuuden vuoksi pitkää kestoikää. Toisaalta murskeenlisäyksen seurauksena luiskat jyrkkenevät eikä olemassa olevia materiaaleja saada täysimääräisesti hyödynnettyä. Varmimmin toimiva rakenne on tehdä matala massanvaihto, mutta se on kustannuksiltaan kallein ja materiaalien hyödynnettävyyden suhteen huonoin vaihtoehto. 2. RAKENTEEN KUVAUS Kohteella tehtiin sekoitusjyrsintä tavoitesyvyyteen + karkean materiaalin (nollapää poistettu) lisäys, sekä vastaava rakenne lisämurskeella (sekoitusjyrsintä + karkeutus + lisämurske) ilman suodatinkangasta ja suodatinkankaan kanssa. Referenssirakenteena käytettiin piirin esittämää toimenpidettä: suodatinkangas + 20 cm mursketta Alun perin tarkoituksena oli tehdä vertailurakenne myös matalaa massanvaih

2 2 toa käyttäen. Koekohteen pohjamaa oli kuitenkin kantavuudeltaan niin heikko, ettei massanvaihtoon uskallettu mennä, koska pelättiin tien vakavuuden heikentyvän likaa kaivutöiden seurauksena. Rakenneratkaisut on esitetty kuvassa 1. Kuva 1. Koerakenteet ja vertailurakenne

3 3 3. KOHTEEN KUVAUS Vaasan tiepiirin esityksestä koekohteeksi valittiin Maalahdella sijaitseva pt Vias stora kyttlandet (kuva 2). Kohteella oli suunniteltu tehtäväksi kelirikkokorjauksia v Koko osuudelle oli esitetty samaa toimenpidettä eli pohjan muotoilu + suodatinkangas + 20 cm:n kerros kantavan mursketta + 5 cm:n kulutuskerros. Kuva 2. Kohteen sijainti 3.1 Maastotarkastelu Oheisessa taulukossa on A-Tie Oy:n toukokuussa 2004 tekemän maastoinventoinnin tiedot. Kevät oli kelirikon suhteen helppo, mutta tien oireilu oli selvästi havaittavissa tänäkin vuonna. Tie kulkee olosuhteiltaan homogeenisessa peltomaastossa (kuva 3). Pohjamaa osoittautui tutkimusten perusteella turpeeksi.

4 4 PLV ONGELMAKUVAUS silmäkkeet, noussut keskeltä oikea kaista enemmän painunut, keskeltä koholla , pahempi jakso keskeltä noussut oikea kaista enemmän painunut, keskeltä koholla puhkeamat keskellä puhkeamat keskellä keskeltä noussut lieviä yksittäisiä puhkeamia keskeltä noussut, lieviä yksitt. puhkeamia puhkeamat keskellä yksittäisiä puhkeamia keskellä kokonaan puhjennut keskeltä yksittäisiä puhkeamia keskellä kauttaaltaan kosteampi kohta yksittäisiä puhkeamia keskellä keskeltä koholla , lievemmin vaurioitunut 5782 yleinen tie päättyy Kuva 3. Lähtötilanne.

5 5 3.2 Tutkimukset PPL-mittaus Tieliikelaitos teki kohteen paaluvälillä pudotuspainolaitemittausmittauksen 40 m välein (vuorotellen oikea-vasen). Näytteenotto Andament Oy tutki kohteen rakennetta näytteenotolla seuraavasti: Näytteet otettiin ajourien kohdalta ja tien keskeltä yhteensä 8 poikkileikkauksesta. Kolmessa kohdassa tarkistettiin myös tien reunan kerrospaksuus. Tutkimuspisteissä kirjattiin kokonaiskerrospaksuus sekä pohjamaan laatu. Koska oli oletettavissa, että pohjamaassa ei ole suurta vaihtelua, pohjamaanäytteitä otettiin vain parista pisteestä. Kaikista näytteistä tehtiin silmämääräinen määritys laboratoriossa, rakeisuusmääritys (pesuseulonta) tehtiin vain yhdelle näytteelle / poikkileikkaus. Mittaukset Andament Oy mittasi tien poikkileikkauksen 3 kohdassa. Mittauksilla selvitettiin tiepohjan leveys ja ojan syvyys sekä arvioitiin luiskakaltevuus mittaamalla ojan pohjan etäisyys tien reunasta Tutkimustulokset Kantavuuden keskiarvo oli 39 MN/m 2, SCI (d 0 -d 200 ):n keskiarvo oli 1060 ja pohjamaan kantavuutta kuvaavan d 1200 :n keskiarvo oli 487. Eli kaikkiaan koko kohteella pohjamaa on heikosti kantavaa ja SCI:stä päätellen myös käytetty kerrosmateriaali on heikkoa. Näytepisteiden perusteella kohteella oli ajourien kohdalla kerrosrakenteita cm yleensä niin, että kerrospaksuus oli vähän suurempi oikealla kaistalla. Keskimäärin kerrosvahvuus oli 21 cm. Tien keskellä kerrosvahvuus oli 4-16 cm, keskimäärin 12 cm. Kerrosmateriaali oli hienorakeista, hienoainespitoisuus (# 0.063) oli suuri, se vaihteli välillä % (keskimäärin 11.4 %). Kerrosten alla on vaihtelevan paksuinen kerros silttimoreeniksi tulkittua materiaalia. Tiepohjan leveys vaihteli 6,5 m 6,7 m, luiskakaltevuus vaihteli 1:1,4 1:2.

6 6 4. KOERAKENTAMINEN 4.1 Jaksotus Alla olevassa taulukossa on esitetty eri rakenteiden sijoittuminen koekohteella. PLV TOIMENPIDE HUOM! sekoitusjyrsintä 20 cm + karkeutus ei tietoa simr- kerroksen paksuudesta, kerrosrakenteita ajourissa17-23 cm (oik. enemmän), keskellä cm sekoitusjyrsintä 15 cm +karkeutus+ lisämurske 10 cm sekoitusjyrsintä 15 cm + karkeutus + suodatinkangas + lisämurske 10 cm ja VERTAILURAKENNE suodatink. + lisämurske 20 cm pl 3700 keskellä savi 27 cm:n syvyydessä, kerrosrakenteita ajourissa cm, keskellä cm, jakson päässä turve noin 20 cm:n syvyydessä turve tien keskellä cm:n syvyydessä, kerrosrakenteita ajourissa cm, keskellä 4-12 cm ei tietoa simr- kerroksen paksuudesta, kerrosrakenteita ajourissa18-23 cm (oik. enemmän), keskellä 16 cm turve tien keskellä n. 20 cm:n syvyydessä, kerrosrakenteita ajourissa cm, keskellä 12 cm 4.2 Suhteitus Nykyisestä kerrosmateriaalista otettujen näytteiden rakeisuuskäyrän perusteella Andament Oy määritti lisättävän karkeutusmateriaalin (sepeli #16 32) määrän. Suhteituskäyrät on esitetty kuvissa 4 ja 5.

7 Kuva 4. Suhteitus, kun jyrsintäsyvyys on 15 cm. 7

8 Kuva 5. Suhteitus, kun jyrsintäsyvyys on 20 cm 8

9 9 4.3 Rakentaminen Työn eteneminen ja työvaiheet Koerakentamiseen kuuluneet työt toteutettiin välisenä aikana. Ennen työn aloittamista työstä laadittiin työvaiheen työ- ja laatusuunnitelma (liite 1), liikenteenohjaussuunnitelma (liite 2) ja ilmoitus liikennekeskukseen. Koekohteen sivuojien perkaukset teki V4-urakan urakoitsija. Työssä käytetty kalusto: - Catepillar RC2500 stabilointijyrsin - Dynapac CA252 JTM - Vammas RG18 TH Materiaalitoimittajat: - Kiviainekset: Lohja Rudus - Suodatinkangas N3: Kaitos Työ toteutettiin seuraavissa työvaiheissa ja järjestyksessä: - karkeutusmateriaalin lisäys - sekoitusjyrsintä - esitiivistys - muotoilu ja tiivistys - suodatinkankaan asennus - kantavan kerroksen lisäys - muotoilu ja tiivistys - srt-kulutuskerroksen lisäys - muotoilu ja tiivistys Karkeutusmateriaalin lisäys Karkeutusmateriaali lisättiin ennen sekoitusjyrsintää tien koko poikkileikkausleveydelle. Sekoitusjyrsintä Sekoitusjyrsintä toteutettiin karkeutusmateriaalin lisäyksen jälkeen (kuva 6). Sekoitusjyrsintätyö toteutettiin tien poikkileikkaussuunnassa kolmella ajokerralla järjestyksessä vasen reuna, oikea reuna, tien keskikohta. Sekoitussyvyys oli määritetty ennakkotutkimusten ja suhteitusten perusteella, ja se toteutettiin suunnitelman mukaisena lukuun ottamatta tien keskikohtaa, jossa silmämääräisen tarkastelun (rungon savi/turvepitoinen maa-aines nousi tierakenteeseen) perusteella jyrsintäsyvyyttä nostettiin

10 10 25 mm. Sekoitusjyrsimällä työstetyn poikkileikkauksen leveys vaihteli koeosuudella 6,3 m:stä 6,5 m:iin. Kuva 6. Sekoitusjyrsintä Sekoitusjyrsitystä materiaalista otettiin 2 rakeisuusnäytettä: näyte 1 pl vasen kaista, näyte 2 pl oikea kaista. Näytteet otettiin kaistan neljännespisteistä. Rakeisuuskäyrät on esitetty kuvissa 7 ja 8.

11 11 OULUN GEOLAB OY Laboratoriotyönumero Kasarmintie 28 TUTKIMUSLOMAKE 04/612b OULU Laitekoodit: Tilaaja: Andament Oy Näytteenottopaikka: Pt Vias Stora Kyttlandet Näytteenottaja: tilaaja näyte 1 pl vas. SJYR Näytetunnus A = B = C = Maalaji A B C Seula Läpäisy -% Ottosyvyys # mm A B C Kantavuusluokka Routivuusluokka 63 Kapillaarisuus Lietekoe Humuspitoisuus Kosteus -% Lisäselvitykset Hydrometrikoe 8 61 A B C Raekoko Läpäisy Raekoko Läpäisy Raekoko Läpäisy 4 51 mm % mm % mm % Läpäisy - R GE 100 SAV SAV HIES HIET HIEKK SILTT HIEKK SOR SOR KIVI ,002 0, , Seulakoko Huomautuksia: Tutki P.Kantola pesuseulonta 29 / 9_ 2004 Kuva 7. Sekoitusjyrsityn materiaalin (jyrsintäsyvyys 20 cm) rakeisuuskäyrä, näyte on otettu paalulta 3300.

12 12 OULUN GEOLAB OY Laboratoriotyönumero Kasarmintie 28 TUTKIMUSLOMAKE 04/612a OULU Laitekoodit: Tilaaja: Andament Oy Näytteenottopaikka: Pt Vias Stora Kyttlandet Näytteenottaja: tilaaja näyte 2 pl oik. SJYR , Näytetunnus A = B = C = Maalaji A B C Seula Läpäisy -% Ottosyvyys # mm A B C Kantavuusluokka Routivuusluokka 63 Kapillaarisuus 50 Lietekoe 31.5 Humuspitoisuus Kosteus -% Lisäselvitykset Hydrometrikoe 8 80 A B C Raekoko Läpäisy Raekoko Läpäisy Raekoko Läpäisy 4 69 mm % mm % mm % Läpäisy - R GE 100 SAV SAV HIES HIET HIEKK SILTT HIEKK SOR SOR KIVI ,002 0, , Seulakoko Huomautuksia: Tutki P.Kantola pesuseulonta 29 / 9_ 2004 Kuva 8. Sekoitusjyrsityn materiaalin (jyrsintäsyvyys 15 cm) rakeisuuskäyrä, näyte on otettu paalulta 3700.

13 13 Esitiivistys Esitiivistys tehtiin täryjyrällä välittömästi sekoitusjyrsimen perässä. Koska tierakenteeseen oli märän kesän vuoksi sitoutunut runsaasti kosteutta, ei työvaiheen työ- ja laatusuunnitelmassa mainittua kastelua toteutettu. Muotoilu ja tiivistys Sekoitusjyrsitty rakenne muotoiltiin sivukaltevuusautomatiikalla varustetulla tiehöylällä. Rakenteen lopputiivistys tehtiin täryjyrällä tiehöylän perässä. Suodatinkankaan asennus Suodatinkangas N3 asennettiin sekoitusjyrsitylle, tasatulle ja tiivistetylle alustalle (kuva 9). Levitys tehtiin tien pituussuunnassa siten, että kankaan limitys oli vähintään 0,5 m. Suodatinkangasta asennettiin paaluvälille Kuva 9. Suodatinkangas ja kantavan kerroksen lisäys

14 14 Kantavan kerroksen lisäys, muotoilu, tiivistys ja laadunvarmistusmittaukset Kantavaa kerrosta (KaM #0 32) lisättiin paaluvälille mm:n kerros. Kerrosvahvuutta seurattiin kohteelle mitatusta korkolaputuksesta. Kerros muotoiltiin tiehöylällä ja tiivistettiin täryjyrällä. Sivukaltevuus- ja tiiviysmittaukset mitattiin kantavan kerroksen ja kulutuskerroksen välisestä rajapinnasta. Tulokset on esitetty alla olevassa taulukossa. Kohde: Pt17577 Vias Stora Kyttlandet Mittaaja: Antero Rautio / Timo Lappalainen pvm Tiiviydet / sivukaltevuudet ennen srt-kulutuskerroksen rakentamista T_osa Pl. Kaista Tiiviys Kosteus Kalt.vas Kalt.oik Vas Oik Vas Oik Vas Oik Vas Oik Vas Oik Vas Oik LV-MITTAUSTEN YHTEENVETO Tiiviys: Ka DD Minimi 1924 Maksimi 2245 Kosteus: Ka. 4.8 % Minimi 3.2 % Maksimi 7.1 % Oulu Jouni Juurikka Laatupäällikkö Andament Oy

15 15 Srt-kulutuskerroksen lisäys Srt-kulutuskerros (KaM #0 16) lisättiin tasatun ja tiivistetyn kantavan kerroksen päälle. Koska savisoraa ei ollut saatavilla, oli kulutuskerroksessa sovittu käytettäväksi kalliomursketta (J. Eskola / J. Juurikka). Kulutuskerroksen lopputiivistys on käynnissä kuvassa 10. Kuva 10. Kulutuskerroksen lopputiivistys Yhteenveto Kokonaisuudessaan työ eteni laadittujen suunnitelmien mukaisesti. Koekohteen reunat olivat todella pehmeät, reunat painuivat murskeautoliikenteen ja työkoneiden alla plv:t , , oikea reuna. Sama ilmiö oli havaittavissa kohteen Tieliikelaitoksen toteuttamalla referenssirakenteella (suodatinkangas + murskeen lisäys 20 cm + srt-kulutuskerros). Referenssirakenteessa käytetty suodatinkangas on ollut III-lk, kun koerakenteet toteutettiin suodatinkankaalla N3. Sekoitusjyrsitystä rakenteesta otettujen rakeisuusnäytteiden tulosten mukaan rakenteen hienoainespitoisuutta ei saatu pienennettyä suhteituksessa asetettuun tavoitteeseen (#0,063 läpäisevyys 7 %). Tiiviysmittaustuloksista on pääteltävissä, että toteutuneen rakenteen rakeisuus vaihtelee (vanhojen rakenteiden kerrosvahvuuksien vaihtelut tien pituusja poikkisuunnassa).

16 16 Koerakenteiden kilpailukykyyn rakennuskustannuksien osalta verrattuna urakassa käytettyyn referenssirakenteeseen vaikuttavat: kohteen koko ja sijainti - kaluston siirtokustannukset (käytettävän kaluston määrä suurempi sekoitusjyrsintämenetelmässä) käytettävien materiaalien hinta - käytettävien materiaalien määrässä saavutettava hyöty - materiaalien kuljetuskustannukset Menetelmän etuna on nopea toteutusaikataulu, jolloin työn tienkäyttäjille aiheuttama haitta on lyhytaikainen. Välillisiä säästöjä saavutetaan vanhojen rakennekerrosten hyödyntämisessä ja tätä kautta uusiutumattomien luonnonvarojen (lisäkiviainesten) käytön vähenemisessä. 5. JATKOTOIMENPITEET 5.1 Seuranta Kohteella tehdään keväällä 2005 maastotarkastelu, jossa arvioidaan toimenpiteiden vaikutuksia. Luiskien pysyvyyteen kiinnitetään huomiota (silmämääräinen arvio). Eri tavoin toteutettujen koeosuuksien, mukaan lukien referenssirakenne, kuntoa verrataan toisiinsa. Pudotuspainolaitemittauksien tekemisestä päätetään maastotarkastelun jälkeen. Maastotarkastelun jälkeen tehdään jatkoseurantasuunnitelma. Tilaajan kanssa pyritään sopimaan, että kohteelle tehtävät toimenpiteet kirjataan seurantajakson aikana (toimenpiteiden tyypit ja ajankohdat). 5.2 Taloudellisuus Kevään 2005 maastotarkastelun perusteella loppuraportissa arvioidaan toimenpiteiden kestoikää. Taloudellisuuslaskelmia tarkennetaan seurannan kuluessa toimenpiteiden todellisten vaikutusten selvittyä.