Kunnostusmenetelmän valinnan problematiikka

Transkriptio

1 Jouko Belt, Veli Pekka Lämsä Kunnostusmenetelmän valinnan problematiikka Vähäliikenteisten teiden taloudellinen ylläpito - tutkimusohjelma Sisäisiä julkaisuja 38/2005 Vaurioitumisnopeus Harkittava soratieksi palauttamista Vahvistamistarve lisääntyy Rakenteen vahvistaminen Kunnon palauttaminen Liikenteellinen merkitys (KVL)

2

3 Jouko Belt, Veli Pekka Lämsä Kunnostusmenetelmän valinnan problematiikka Vähäliikenteisten teiden taloudellinen ylläpito tutkimusohjelma Sisäisiä julkaisuja 38/2005 TIEHALLINTO Helsinki 2005

4 Verkkojulkaisu pdf ( ISSN TIEH v TIEHALLINTO Opastinsilta 12 A PL HELSINKI Puhelinvaihde

5 Jouko Belt, Veli Pekka Lämsä. Kunnostusmenetelmän valinnan problematiikka. Helsinki Tiehallinto. Tiehallinnon sisäisiä julkaisuja 38/2005, 41 s. ISSN , TIEH v. Asiasanat: ajettavuus, palvelutaso, tien kunto, toimenpiteet, vähäliikenteiset tiet, ylläpito Aiheluokka: 32, 33, 70 TIIVISTELMÄ Vähäliikenteiset päällystetyt tiet ovat usein ns. rakentamattomia teitä. Routimattoman päällysrakenteen ja päällysteen paksuus on yleensä pieni, mistä syystä rakenteet toimivat ja osittain vaurioituvat erilailla kuin paksupäällysteiset vahvat tierakenteet. Tiet ovat tyypillisesti kapeita ja mutkaisia sekä usein jyrkkäluiskaisia. Myös kuivatuksessa esiintyy puutteita. Parantamistoimenpiteiden toteuttamista hankaloittaa yleensä myös tiealueen kapeus. Vähäliikenteisen tien heikkokuntoisuus tulee arvioida pituussuuntaisen epätasaisuuden (IRI), ajourien välisen harjanteen korkeuden ja tienkäyttäjän vauriosumman perusteella. Palvelutason kannalta tien pituussuuntainen epätasaisuus on tärkein tekijä. Poikkisuuntaista epätasaisuutta kuvaava harjanteen korkeus vaikuttaa liikenneturvallisuuteen, jos ajonopeutta ei alenneta. Tienkäyttäjän vauriosummalla kuvataan vaurioiden merkitystä ajomukavuuteen. Arvioitaessa tiestön heikkokuntoisuutta pintakunnon perusteella ei tulla toimeen yhdellä tunnusluvulla, vaan tarvitaan kaikkia kolmea edellä mainittua tunnuslukua. Lähes 15 % kaikista vähäliikenteisistä teistä on heikkokuntoisia vähintään yhden alustavan tunnuslukurajan perusteella. Vähäliikenteisten teiden ylläpitotoimenpiteiden soveltuvuuden kannalta tärkein tekijä on kunnostettavan kohteen kunto eli korjattavat puutteet ja osittain rakenne sekä toimenpiteiden elinkaarikustannukset. Periaatteessa elinkaarikustannusten tulisi määrittää milloin ja mitä ylläpitotoimenpiteitä voidaan ja tulee tehdä vähäliikenteisillä päällystetyillä teillä. Tiealueen leveys ja tien poikkileikkausmitat rajoittavat tietyissä tilanteissa tasausviivan nostamis- tai luiskien loiventamismahdollisuutta kunnostamisen yhteydessä ilman tiealueen leventämistä. Käytännössä kunnostustoimenpiteiden valinta määräytyy hyvin pitkälle tien liikenteellisen merkityksen perusteella. Tien liikenteellinen merkitys vaikuttaa sekä tienkäyttäjän odotuksiin palvelutasosta että tienomistajan rahallisiin panostuksiin. Merkityksen ollessa vähäinen keveillä kunnostustoimenpiteillä palautetaan palvelutaso hyväksyttävälle tasolle siten, että se myös säilyy vähintään tietyn minimi ajan. Yksittäisten epätasaisesta routimisesta johtuvien huonokuntoisten kohtien korjaaminen harkitaan erikseen. Kaikkein vähäliikenteisimmillä päällystetyillä teillä yhtenä kunnostustoimenpidevaihtoehtona on myös tien palauttaminen soratieksi. Kunnostustoimenpiteen valinta tulee tehdä siten, että aluksi arvioidaan kohteet, missä palvelutaso alittuu jonkin pintakuntoa kuvaavan tunnusluvun perusteella. Tämän jälkeen arvioidaan tien liikenteellinen merkitys huomioon ottaen, kuinka paljon on perusteltua käyttää tien palvelutason parantamiseen ja vaurioitumisnopeuden hidastamiseen. Toimenpiteen valinta riippuu vaurioitumisnopeudesta ja vaurioitumisen syystä. Vaurioitumisnopeuden ollessa hidas ei tarvita syyn selvittämistä. Vaurioitumisen ollessa nopeaa vaurioitumisen syyn selvittäminen on edellytys oikean toimenpiteen valinnalle. Usein vaurioituminen johtuu useasta eri syystä, mikä hankaloittaa toimenpiteen valintaa.

6 ALKUSANAT Tiehallinnossa käynnistettiin loppuvuonna 2002 "Vähäliikenteisten teiden taloudellinen ylläpito" -tutkimusohjelma S14. Tutkimusohjelman tavoitteena on löytää tehokkaita, nykyistä edullisempia sekä ympäristön kannalta kestäviä ratkaisuja vähäliikenteisten teiden ylläpitoon ja sen yksittäisiin keskeisiin kysymyksiin. Tarpeen mukaan osaprojektien pohjalta laaditaan myös ohjeita ja suosituksia käytännön töiden toteuttamiseen sekä menettelytapojen kehittämiseen. Kyseisen tutkimusohjelman osaprojekti on nimeltään Heikkokuntoisen päällystetyn alemman tieverkon ylläpito ja siinä käsitellään mm. tässä selvityksessä tarkasteltuja asioita liittyen kunnostusmenetelmien valinnan problematiikkaan. Työtä on ohjannut projektiryhmä, johon kuuluvat Lasse Weckström Janne Lintilä Kari Lehtonen Kalevi Luiro Pertti Virtala Tuomas Toivonen Aarno Valkeisenmäki Jouko Belt Tiehallinto / Hämeen tiepiiri (puheenjohtaja) Tiehallinto / keskushallinto Tiehallinto / Lapin tiepiiri Tiehallinto / keskushallinto Tiehallinto / keskushallinto Tieliikelaitos Oulun yliopisto (sihteeri) Oulun yliopiston Rakentamisteknologian tutkimusryhmässä työhön ovat osallistuneet Jouko Belt ja Veli Pekka Lämsä. Oulussa elokuu 2005

7 SISÄLTÖ 1 JOHDANTO 9 2 KUNNOSTETTAVAN TIEN NYKYTILA Tien toiminnallinen ja rakenteellinen kunto Pintakunto Lähtökohdat Pituussuuntainen epätasaisuus Poikkisuuntainen epätasaisuus Tienkäyttäjän vauriosumma Tunnuslukujen riippuvuudet ja heikkokuntoisen tiestön laajuus Maastokäynti ja kunnostustarve Rakenne Liikennetekniset seikat 24 3 YLLÄPITOTOIMENPITEET Ylläpidon tuoteryhmän tuotteiden sisältö Ylläpitotoimenpiteiden soveltuvuus Lähtökohdat Kuntopuutteiden poistaminen 27 4 YLLÄPIDON TOIMENPITEIDEN VALINTA Vaikuttavat tekijät Ylläpidon toimintalinja Toimenpiteiden valintakriteerien periaatteet Kunnostustoimenpiteen valinta 36 5 YHTEENVETO 39 KIRJALLISUUSLUETTELO

8

9 Kunnostusmenetelmän valinnan problematiikka 9 JOHDANTO 1 JOHDANTO Vähäliikenteisillä teillä tarkoitetaan tässä yhteydessä kaikkia yhdysteitä sekä sellaisia seututeitä, joiden liikennemäärä on alle 200 ajon/vrk. Päällystettyjä vähäliikenteisiä teitä on yli km, mikä käsittää noin 32 % kaikista yleisistä teistä. Yleisin päällystetyyppi on PAB-V, mitä on runsaat km. AB ja PAB-B teitä on noin km kumpaakin tyyppiä sekä SOP teitä vajaat km. Liikennemäärät ovat pääosin vähäisiä. Tästä huolimatta vähäliikenteisillä päällystetyillä teillä on paikallisesti suuri merkitys, koska ne ovat kriittinen osa matkaketjua eriluokkaisilla teillä. Vähäliikenteiset päällystetyt tiet ovat tyypillisesti kapeita ja mutkaisia, mistä syystä geometriapuutteet ovat yleisiä. Luiskat saattavat olla hyvinkin jyrkkiä. Myös kuivatuksessa esiintyy usein puutteita. Vähäliikenteisten päällystettyjen teiden kunto on yleensä korkealuokkaisempia väyliä alhaisempi. Vähäliikenteiset päällystetyt tiet ovat usein ns. rakentamattomia teitä eli niitä ei ole rakennettu suunnitteluohjeiden mukaisesti. Ongelma on suurin vanhoilla sorateillä, joihin on vähäisten resurssien vuoksi ennen päällystämistä lisätty ainoastaan hieman luonnonsoraa tai mursketta. Teiden leventämisessä on puolestaan menetelty usein siten, että on ainoastaan lisätty materiaalia parannettavan tien reunoille, jolloin tierakenne on muodostunut poikkileikkaukseltaan epähomogeeniseksi. Yleistä on ollut myös se, että parantamistoimenpiteiden yhteydessä on lisätty sitomatonta materiaalia vanhan käsittelemättömän päällysteen päälle. Jos vanha päällyste jätetään murskekerroksen alle, rakenne vaurioituu nopeasti. Parantamistoimenpiteiden toteuttamista hankaloittaa yleensä myös tiealueen kapeus. Ilman muutoksia tiealueeseen luiskien loiventaminen saattaa jopa estyä samoin kuin tasausviivan nostaminen. Myös sivuojien kuntoon saattaminen vaikeutuu kapealla tiealueella. Vähäliikenteisillä teillä routimattoman päällysrakenteen ja päällysteen paksuus on pieni, mistä syystä rakenteet toimivat ja osittain vaurioituvat erilailla kuin paksupäällysteiset vahvat tierakenteet. Kuormituskestävyyden kannalta sitomattoman rakenteen osan pysyvät muodonmuutokset muodostuvat yleensä kriittiseksi tekijäksi, mitä edesauttaa teiden kapeus. Päällysrakenteen vähäisestä paksuudesta johtuen myös routanousujen aiheuttamia vauriot ovat yleisiä ja tiet epätasaisia. Taloudellisista syistä johtuen vähäliikenteisten teiden kunnostaminen pyritään toteuttamaan mahdollisimman edullisesti, mikä rajoittaa merkittävästi kunnostusmenetelmien valintaa. Samasta syystä johtuen ei myöskään panosteta merkittävästi lähtötietojen hankintaan.

10 10 Kunnostusmenetelmän valinnan problematiikka KUNNOSTETTAVAN TIEN NYKYTILA 2 KUNNOSTETTAVAN TIEN NYKYTILA 2.1 Tien toiminnallinen ja rakenteellinen kunto Vaurioitumisen merkitystä voidaan arvioida tien toiminnan perusteella joko itse tierakenteen tai liikenteen eli tienkäyttäjän kannalta. Tarkasteltaessa tien toimintaa käyttäjän kannalta puhutaan tien toiminnallisesta kunnosta, mikä liittyy läheisesti tien käyttöominaisuuksiin kuten ajomukavuuteen, -kustannuksiin ja -turvallisuuteen. Ajomukavuus riippuu pääasiassa pituussuuntaisesta epätasaisuudesta ja ajoturvallisuus Suomen olosuhteissa poikkisuuntaisesta epätasaisuudesta. Erilaiset halkeamat ja paikkaukset ovat toiminnallisen kunnon kannalta lähinnä esteettisiä tekijöitä, jos ne eivät aiheuta ajoneuvoon äkillisiä liikkeitä. Vähäliikenteisillä teillä esiintyy yleisesti ns. hakkaavia halkeamia, heikkokuntoisia paikkauksia ja reikiä, jotka aiheuttavat ajoneuvon pystysuuntaisia kiihtyvyyksiä ja sitä kautta alentavat merkittävästi ajomukavuutta. Tien toimintaa rakenteelliselta kannalta tarkasteltaessa puhutaan tien rakenteellisesta kunnosta, mikä kuvaa tierakenteen kykyä kestää liikennekuormituksesta ja ilmastoolosuhteista aiheutuvia rasituksia. Rakenteellisen kunnon perusteella pyritään arvioimaan, kuinka kauan tien toiminnallinen kunto eli palvelutaso pysyy halutulla tasolla [Ullidtz, 1987]. Tien rakenteellinen kunto (kestävyys) vaikuttaa merkittävästi toiminnallisen kunnon kehittymiseen (kuva 1). Tierakenteen kestävyys liikennekuormituksen suhteen voi olla hyvä, vaikka tien pinta ei olisikaan erityisen tasainen tai siinä esiintyisi esim. nastarenkaiden aiheuttamaa kulumista. Toisaalta tierakenteen kuormituskestävyys voi olla heikko, vaikka tien pinnassa ei ole vielä näkyviä vaurioita. Hyvän kuormituskestävyyden omaavan rakenteen kuntotila pysyy suhteellisen vakiona pitkän ajanjakso, kun taas huono rakenteellinen kunto merkitsee nopeaa tierakenteen vaurioitumista. Huono rakenteellinen kunto Palvelutaso Hyvä rakenteellinen kunto Kuva 1. Aika Tien rakenteellisen kunnon (kestävyyden) vaikutus toiminnalliseen kuntoon [Belt ym., 2002]. Tien rakenteellisen kestävyyden ennustamis- eli mitoitusmenetelmien käyttökelpoisuutta kuvaa se, kuinka hyvin ne pystyvät ennustamaan tien toiminnallista kuntoa. Rakenteellinen kunto on kiinnostava vain siinä suhteessa, kuinka se vaikuttaa toiminnalliseen kuntoon tulevaisuudessa. Käytännössä tierakenteen toiminnallista ja rakenteellista kuntoa ei voida yhdistää yhdeksi tekijäksi.

11 Kunnostusmenetelmän valinnan problematiikka 11 KUNNOSTETTAVAN TIEN NYKYTILA 2.2 Pintakunto 2.21 Lähtökohdat Vähäliikenteisen kunnostettavan tien pintakunto tulee arvioida pituussuuntaisen epätasaisuuden (IRI), ajourien välisen harjanteen korkeuden ja tienkäyttäjän vauriosumman perusteella. Palvelutason kannalta tien pituussuuntainen epätasaisuus on tärkein tekijä. Poikkisuuntaista epätasaisuutta kuvaava harjanteen korkeus vaikuttaa liikenneturvallisuuteen. Harjanteen korkeutta voidaan käyttää myös vähäliikenteisen tien kuormituskestävyyden mittana. Tienkäyttäjän vauriosummalla kuvataan vaurioiden merkitystä ajomukavuuteen. PTM mittausten tai PVI inventointien perusteella ei voida luotettavasti päätellä vaurioitumiseen johtaneita syitä eikä sitä kautta kunnostustoimenpidettä, vaan ne tulee varmentaa muilla tavoin. PTM mittaukset ovat suhteellisen tarkkoja, mutta ne saattavat olla muutaman vuoden vanhoja ja rekisteritiedot sisältävät aina jonkin verran virheitä. PVI inventoinnit tapahtuvat subjektiivisesti ja riippuvat inventointihetken olosuhteista, mistä syystä niiden tarkkuus on puutteellinen. Lisäksi 100 m tiedon perusteella ei voida määrittää vaurion tarkkaa sijaintia. Tästä huolimatta em. rekisteritiedoilla saadaan hyvä lähtökohta tien pintakunnon arviointiin Pituussuuntainen epätasaisuus Arvioitaessa kunnostettavan tien pituussuuntaista epätasaisuutta lähtökohtana voidaan käyttää 100 m IRI:lle määritettyjä kuntotavoiterajoja, jotka on asetettu vallitsevasta ohjenopeudesta riippuvaksi ja alhaisimmilla liikennemäärillä ajon/vrk lineaarisesti muuttuviksi (kuva 2). Tierekisterin perusteella 30 %:lla vähäliikenteistä teistä ohjenopeus on km/h ja yli kahdella kolmasosalla km/h. Vuosien 2003 ja 2004 PTM mittauksiin perustuen tasaisuuden kuntotavoiterajan ylittää 3.8 % vähäliikenteisistä teistä kesällä [Vähäliikenteisten teiden heikkokuntoisuuden arviointi]. 8 IRI (mm/m) %-pisteen käyrä KVL suhteen -60 km/h km /h KVL (ajon/vrk) Kuva 2. Vähäliikenteisille teille tyypillinen IRI jakauma KVL suhteen. Katkoviivalla on esitetty ohjenopeuden mukaiset kuntotavoiterajat.

12 12 Kunnostusmenetelmän valinnan problematiikka KUNNOSTETTAVAN TIEN NYKYTILA Jakaumakäyrien perusteella kuvan 2 taitepisteiden tulisi sijaita noin KVL ajon/vrk kohdalla 1500 ajon/vrk sijasta. Tällöin heikkokuntoisen tiestön suhteellinen määrä olisi lähes liikennemäärästä riippumaton. Nykyisen käytännön perusteella suhteellisesti eniten heikkokuntoista tiestöä on silloin, kun KVL on suurempi kuin 1500 ajon/vrk tai KVL on alle 200 ajon/vrk. Lähinnä kustannussyistä johtuen teoreettista KVL 0 ajon/vrk rajaa voisi myös hieman nostaa, jolloin kaikkein vähäliikenteisimmän tiestön osuus heikkokuntoisessa tiestössä vähenisi eli sallittaisiin nykykäytännön mukaisesti kaikkein vähäliikenteisimmän tiestön olevan ohjeellisten raja-arvojenkin perusteella heikohkossa kunnossa ennen kunnostamista. Edellä mainituilla muutoksilla IRI:n suhteen heikkokuntoisen tiestön kokonaismäärä ei muuttuisi merkittävästi nykyiseen menettelyyn verrattuna. Sadalle metrille "keskimääräisenä" arvona esitettävä tasaisuusarvo voi muodostua yksittäisestä poikkeuksellisen suuresta epätasaisuudesta tai arvo voi "kertyä" 100 m matkalla olevista suhteellisen vähän ajomukavuutta haittaavista epätasaisuuksista. Kunnostusmenetelmää valittaessa IRI arvolle tulee käyttää lyhyttä tulostusväliä (esim. 10 m IRI). Tällöin yksittäiset epätasaisuudet voidaan myös paikantaa tarkasti. Routaheittotutkimuksen perusteella on ehdotettu yksittäisille heitoille kahta erillistä raja-arvoa; suurempi kuvaamaan heittokohtia, jotka yksittäisinäkin olisivat potentiaalisia korjauskohteita ja alhaisempi kuvaamaan tilannetta, missä tieverkolle sallitaan tietty pienehkö määrä kyseisen suuruisia heittoja. Yksittäinen suuri heitto 100 m:llä: 10m IRI > 14 mm/m Haitallisia heittoja / 100 m: 3 kpl heittoja 10m IRI > 10 mm/m KURRE-rekisteriin ehdotetaan lisättäväksi maksimi 10m IRI arvo 100 metrillä ja yli 10 mm/m 10m IRI arvojen lukumäärä 100 metrillä. Vähäliikenteisillä teillä PTM mittaukset suoritetaan yleensä kesällä. Tästä johtuen epätasaisesta routimisesta johtuvat heitot eivät välttämättä ilmene rekisteritiedoista. Jos halutaan, että kaikki routaheitot olisivat mitattu, tarvitaan myös keväällä tehtyjä PTM mittauksia Poikkisuuntainen epätasaisuus Paksupäällysteisillä vahvoilla tierakenteilla urasyvyys kuvaa hyvin poikkisuuntaista epätasaisuutta. Vähäliikenteiset tiet ovat kapeita, mistä syystä liikennekuormitus välittyy rakenteeseen lähellä tien reunaa aiheuttaen reunan painumista. Tämän seurauksena pysyvät muodonmuutokset eivät ilmene kokonaisuudessaan leveistä teistä poiketen ajolinjojen kohdalle syntyvänä urautumisena (kuva 3). Ajourien välinen harjanteen korkeus on kapeilla teillä osoittautunut selvästi paremmaksi poikkisuuntaisen epätasaisuuden tunnusluvuksi kuin ulkouran syvyys [Belt ym., 2002]. Reunan painuminen heikentää myös PETA:n käyttökelpoisuutta. Vähäliikenteiset tiet ovat yleensä mutkaisia. Sisäkaarteissa ajolinjat ovat hyvin lähellä tien reunaa, mistä syystä ei esiinny välttämättä selvää ulkouraa reunan painumisen takia. Ulkokaarteissa ja osittain suoralla ajolinjat ovat etäämpänä tien reunasta. Tällöin myös kapeilla teillä esiintyy selvää ulkouraa. Pistekohtaisten kenttämittausten perusteella harjanteen korkeus on yleensä vähintään ulkouran syvyyden suuruinen. Harjanteen korkeuden kehittyminen ja reunapainumapituuden muutokset

13 Kunnostusmenetelmän valinnan problematiikka 13 KUNNOSTETTAVAN TIEN NYKYTILA ovat myös hyvin samantapaisia eli harjanteen korkeudessa tulee huomioon otetuksi välillisesti myös reunapainumat. Urasyvyyden mää ääritysongelma Kuva 3. Urasyvyyden määritysongelma kapeilla teillä [Ryynänen ja Belt, 2005]. Mikä tahansa poikkisuuntainen epätasaisuus heikentää liikenneturvallisuutta väistämis- ja ohitustilanteissa. Varsinkin talvella tien pinnan ollessa jäässä paikallisesti lyhyellä matkalla tien poikkisuunnassa esiintyvä jyrkkä kaltevuuden muutos saattaa aiheuttaa ajoneuvon hallinnan menetyksen. Talvella poikkisuuntainen epätasaisuus vaikeuttaa myös polanteen poistoa höyläämällä. Kesällä myös kapeilla teillä esiintyy paikoitellen vesiliirtoriskiä kohdissa, missä reunapalle estää veden poispääsyn tieltä. Verkkohalkeilua on perinteellisesti pidetty tierakenteen kuormituskestävyyden tunnuslukuna. Vähäliikenteisillä teillä päällyste on yleensä ohut. Ohutpäällysteisillä tierakenteilla verkkohalkeamien muodostuminen poikkeaa paksujen päällysteiden väsymisvaurioitumismekanismista. Ohutpäällysteisillä tierakenteilla sitomattomien kerrosten pysyvät muodonmuutokset muodostuvat suuriksi. Päällysteen mukautuessa pysyviin muodonmuutoksiin siihen syntyvät poikkisuuntaiset vetomuodonmuutokset ajourissa voivat ylittää päällysteen siirtymiensietokyvyn. Tällöin päällyste voi ikään kuin revetä synnyttäen pituushalkeamaa ajouran keskelle. Tämän seurauksena liikennekuormituksen aiheuttamat rasitukset kasvavat aiheuttaen päällysteen lisävaurioitumista kuten verkkohalkeamia [Belt ym., 2002]. Vähäliikenteisten teiden verkkohalkeilun syntymekanismista johtuen pysyvien muodonmuutosten seurauksena syntyvä harjanteen korkeus kuvaa osittain myös verkkohalkeilutaipumusta. Ajourien välinen harjanteen korkeus kuvaa rakenteellisen kunnon kannalta tien kuormituskestävyyttä. Kuormituskestävyyden mitoittaminen voitaisiin tehdä myös harjanteen kasvunopeuden perusteella [Belt ym., 2001]. Ongelmana on se, että harjanteen korkeuksia on määritetty PTM autolla vasta vuodesta 2003 lähtien. Tästä syystä harjanteen kasvunopeus joudutaan toistaiseksi arvioimaan yhden mittauksen perusteella. Kapeille teille on tyypillistä merkittävä alkuharjanne heti päällystämisen jälkeen, mikä selittyy vähäisestä reunatuesta johtuvana reunan painumisena sitomattomia kerroksia ja päällystettä tiivistettäessä. Kestoikä-tutkimuksen koealueilla manuaalisesti tehtyjen profilometrimittausten perusteella alkuharjanne on keskimäärin luokkaa 5-7 mm kapeilla PAB-V teillä (kuva 4). Kahtena ensimmäisenä vuotena harjanteen kasvunopeus on tyypillisesti suurempaa kuin myöhemmin. Tämän jälkeen harjanteen kasvunopeus on lähes lineaarista. Koealueen I esimerkkipisteessä harjanteen kasvunopeus lievästi kiihtyy tien ikääntyessä ja koealueella VIII lievästi hidastuu. Koealueella I pohjavesi on lähellä tien pintaa ja

14 14 Kunnostusmenetelmän valinnan problematiikka KUNNOSTETTAVAN TIEN NYKYTILA koealueella VIII syvällä rakenteiden ollessa muutoin pääosin samankaltaisia. Koealueiden I ja VII harjanteen kasvunopeuksien suora vertailu ei ole mahdollista, koska liikennemäärät ja tien leveydet ovat erilaisia Harjanteen korkeus [mm] I VIII Ikä [v] Kuva 4. Esimerkkejä harjanteen korkeuden kehittymisestä Kestoikä-tutkimuksen koealueilla I ja VIII. Vähäliikenteisillä iäkkäillä ja kapeilla päällystetyillä teillä harjanteen kasvunopeus voidaan karkeasti määrittää tässä vaiheessa vähentämällä mitatusta harjanteen korkeudesta oletettu alkuharjanne ja jakamalla erotus mittausajankohtaa vastaavalla päällysteen iällä määritettynä edellisestä toimenpiteestä. Alustavissa laskelmissa alkuharjanteen korkeuden voidaan olettaa olevan 5 mm PAB-V teillä. Harjanteen korkeuden alustavana raja-arvona voidaan pitää 16 mm lukuun ottamatta alhaisimpien liikennemäärien tiestöä (kuva 5). 16 mm raja-arvo on valittu samaksi kuin urasyvyyden kuntotavoiteraja nopeudella km/h. Kapeilla teillä harjanteen korkeus on yleensä vähintään yhtä suuri kuin urasyvyys. Vähäliikenteisimmälle tieverkon osalle raja-arvo on asetettu lineaarisesti liikennemäärän suhteen muuttuvaksi. KVL suhteen määritettyjen jakaumakäyrien muotoa noudattelee raja, missä raja-arvo muuttuu lineaariseksi KVL 500 ajon/vrk kohdalla. Vähäliikenteisillä teillä raja-arvon ylittävien 100-metristen osuus on 4.9 % [Vähäliikenteisten teiden heikkokuntoisuuden arviointi]. Kaikkein vähäliikenteisimmän tiestön osuus heikkokuntoisesta tiestöstä muodostuu edellä esitetyllä menettelyllä merkittäväksi, mistä syystä kannattaisi harkita Tiehallinnon asiantuntijoiden näkemyksen perusteella sitä, että menettelyä ei sovellettaisi ainakaan suoraan KVL ollessa alle 200 ajon/vrk.

15 Kunnostusmenetelmän valinnan problematiikka 15 KUNNOSTETTAVAN TIEN NYKYTILA Harjanne_ka (mm) kvl/ %-pisteen käyrä KVL suhteen kvl (ajon/vrk) Kuva 5. Harjanteen korkeuden raja-arvo vähäliikenteisillä teillä Tienkäyttäjän vauriosumma Perinteinen vauriosumma kuvaa huonohkosti tienkäyttäjän palvelutasoa vähäliikenteisillä teillä. Pahimmin vaurioituneilla tieosuuksilla, jotka ovat potentiaalisimpia korjaus kohteita, VS:n arvosta % määräytyy verkkohalkeamien ja noin 12 % reunapainumien perusteella. Reunapainumia lukuun ottamatta tienkäyttäjän kokeman palvelutason kannalta tärkeimpien tekijöiden, kuten reikien ja erilaisten leveiden halkeamien, osuus VS arvosta on lähes olematon [Vähäliikenteisten teiden heikkokuntoisuuden arviointi]. Tienkäyttäjä vauriosumma (VSt) määritetään taulukon 1 painokertoimia käyttäen. VSt vastaa kohtuullisesti autoilijoiden näkemyksiä ajomukavuudesta. Ongelmana on se, että PVI inventoinneissa ei määritetä halkeamien pykälällä oloa, epätasaisia paikkauksia tai verkkohalkeamien vakavuutta. Purkaumat puolestaan eivät käytännössä vaikuta ajomukavuuteen vähäliikenteisillä teillä. Taulukko 1. VS:n ja VSt:n painokertoimet eri vaurioilla. Vauriotyyppi VS (nykyinen) VSt (kyselyn ja kuntorekisteri tarkastelujen perusteella) Reunapainuma 1 2 Purkauma 1 Reikä 1 10 Verkkohalkeamat Kapeat pituushalkeamat Leveät pituushalkeamat 1 2 Kapeat saumahalkeamat Leveät saumahalkeamat Kapeat poikkihalkeamat Leveät poikkihalkeamat 5 16 VSt alustavat raja-arvot on valittu siten, että rajan ylittävien 100 m tieosuuksien määrä pysyy samalla tasolla kuin VS tapauksessa (kuva 6). Perinteisen tai tienkäyttäjän vauriosumman perusteella ei voida luotettavasti päätellä vaurioitumiseen johtaneita syitä eikä sitä kautta kunnostustoimenpidettä. Yksittäisten vauriotyyppien perusteella voidaan karkeasti arvioida vaurioitumiseen vaikuttavia tekijöitä. Esim. le-

16 16 Kunnostusmenetelmän valinnan problematiikka KUNNOSTETTAVAN TIEN NYKYTILA veät halkeamat johtuvat todennäköisesti epätasaisista routanousuista (suurista routanousueroista). Vauriosumma VSt %-pisteen käyrä KVL VSt alustavat raja-arvot 210-kvl/12.5, kun kvl , kun kvl > Kuva 6. VSt:lle alustavasti määritetyt raja-arvot vähäliikenteisillä teillä. Myös tienkäyttäjän vauriosumman osalta kaikkein vähäliikenteisimmän tiestön osuus muodostuu esitetyllä menettelyllä merkittäväksi, mistä syystä kannattaa harkita sitä, että menettelyä ei sovellettaisi suoraan KVL ollessa alle 200 ajon/vrk. Vaurioiden määrittämisessä aloitetaan automaattinen mittaus vuoden 2006 aikana. Automatisoidun menettelyn tuottamat tulokset tulevat olemaan uusia tunnuslukuja, jotka tarvitsevat oman luokittelunsa ja raja-arvonsa, eivätkä ne ole suoraan vertailukelpoisia nykyisten PVI tunnuslukujen kanssa, vaikkakin uuden systematiikan käyttöönottovaiheessa uusia ja vanhoja menetelmiä tullaan tarkastelemaan rinnan, ainakin tulosten skaalausta silmällä pitäen Tunnuslukujen riippuvuudet ja heikkokuntoisen tiestön laajuus Tien pintakuntoa kuvaavien tunnuslukujen keskinäisiä riippuvuuksien tarkastelussa lähtöaineistoina ovat Kuntotietorekisterin kaikki vähäliikenteisten teiden vuosien 2003 ja 2004 PTM mittaustiedot sekä uusimmat PVI tiedot. Regressioanalyysin perusteella tunnusluvut eivät juuri korreloi keskenään. Paras korrelaatio on harjanteen korkeuden ja IRI:n välillä (r = 0.40). Luokittelun perusteella tunnusluvut käyttäytyvät toki loogisesti siten, että yhden tekijän kasvaessa myös muut tekijät kasvavat. Kuvassa 7 vaaka-akselilla on esitetty IRI ja kuvassa 8 harjanteen korkeus jaoteltuna 5 luokkaan sekä pystyakselilla ko. luokkien tienkäyttäjän vauriosumman ja harjanteen korkeuden / IRI:n mediaanit.

17 Kunnostusmenetelmän valinnan problematiikka 17 KUNNOSTETTAVAN TIEN NYKYTILA mediaani VSt VSt Harjanne_ka Harjanne_ka alle yli 8 IRI 0 Kuva 7. VSt:n ja harjanne_ka:n mediaanit eri IRI luokissa mediaani VSt 60 3 IRI 40 VSt 2 20 IRI 1 0 alle yli 32 Harjanne_ka 0 Kuva 8. VSt:n ja IRI:n mediaanit eri harjanne_ka luokissa. Selvästi heikkokuntoisuuden raja-arvon ylittävän heikoimman luokan (IRI > 8 mm/m tai harjanne_ka > 32 mm) tienkäyttäjän vauriosumman ja harjanteen korkeuden / IRI:n mediaanit ovat suhteellisen pieniä ja huomattavasti alle ko. tunnuslukujen heikkokuntoisuuden raja-arvoja. Toisin sanoen yhdellä tunnusluvulla heikkokuntoiseksi arvioitu 100 m ei useinkaan ole heikkokuntoinen toisella tunnusluvulla arvioituna. Lähes 15 % kaikista vähäliikenteisistä teistä on heikkokuntoisia vähintään yhden tunnusluvun perusteella. IRI:n heikkokuntoisuuden raja-arvon ylitysprosentti on 4, harjanteen korkeuden 5 ja tienkäyttäjän vauriosumman 6. Pääosin ainoastaan yksi

18 18 Kunnostusmenetelmän valinnan problematiikka KUNNOSTETTAVAN TIEN NYKYTILA tunnusluku ylittää samalla 100 m osuudella heikkokuntoisuuden raja-arvon. Esimerkiksi IRI ja harjanteen korkeuden raja-arvot ylittyvät samanaikaisesti alle yhdellä prosentilla kaikista 100 m osuuksista. Taulukko 2. Vähäliikenteisen heikkokuntoisen tiestön laajuus. Kaikki vähäliikenteiset tiet N merkintä yliriri ylirh ylirvst otos % merkintä yliriri ylirh ylirvst yht % 4.8 % 6.3 % 14.9 % % % merkintä 1 kannassa tarkoittaa, että raja ylittyy, kun edelliset on poistettu aineistosta merkintä 2, missä IRI ja harjanne ylittää rajan yhtä aikaa merkintä 3, missä IRI, harjanne JA VSt ylittää rajan yhtä aikaa Suurimmat heikkokuntoisuuden raja-arvon ylitykset ovat kaikkein vähäliikenteisimmillä teillä (taulukko 3). Liikennemäärän lisääntyessä heikkokuntoisten 100 m osuuksien suhteellinen määrä pienenee. Poikkeuksen muodostavat vilkkaat yhdystiet, joilla heikkokuntoisia 100 m osuuksia on suhteellisen paljon. Taulukko 3. Heikkokuntoisen tiestön laajuus eri liikennemääräluokissa. KVL Yhdys- ja seututiet merkintä yliriri ylirh ylirvst yht % 5.2 % 7.3 % 17.9 % % % KVL Yhdystiet merkintä yliriri ylirh ylirvst yht % 4.2 % 5.8 % 13.6 % % % KVL Yhdystiet merkintä yliriri ylirh ylirvst yht % 4.5 % 5.3 % 12.2 % % % KVL yli 1500 Yhdystiet merkintä yliriri ylirh ylirvst yht % 5.5 % 8.1 % 17.5 % % % Päällystetyypeittäin tarkasteltuna selvästi eniten heikkokuntoisia osuuksia on SOP teillä, missä raja-arvo ylittyy yli 30 % tiestöstä. Muilla teillä raja-arvo ylittyy 9 13 % tiestöstä. SOP tiet poikkeavat muista teistä myös siinä suhteessa, että IRI:n ja har-

19 Kunnostusmenetelmän valinnan problematiikka 19 KUNNOSTETTAVAN TIEN NYKYTILA janteen raja-arvojen ylityksiä on enemmän kuin tienkäyttäjän vauriosumman rajaarvon ylityksiä. Taulukko 4. Heikkokuntoisen tiestön laajuus eri päällystetyypeillä. AB merkintä yliriri ylirh ylirvst yht % 3.3 % 5.9 % 13.2 % % % PAB-B merkintä yliriri ylirh ylirvst yht % 3.3 % 3.9 % 8.9 % % % PAB-V merkintä yliriri ylirh ylirvst yht % 3.9 % 6.8 % 13.4 % % % SOP merkintä yliriri ylirh ylirvst yht % 12.2 % 7.6 % 30.8 % % % 2.26 Maastokäynti ja kunnostustarve Maastokäynti on vähäliikenteisillä teillä kaikkein tärkein vaihe arvioitaessa kohteen kunnostamista, koska taloudellisista syistä ei ole juurikaan mahdollisuuksia täydentää olemassa olevia rekisteritietoja jatkotutkimuksilla tai -mittauksilla ja rekisteritiedot sisältävät myös virheitä. Lisäksi pelkkien rekisteritietojen pohjalta saattaa muodostua virheellinen käsitys tien kunnosta. 100 m IRI voi muodostua yksittäisestä suuresta epätasaisuudesta tai koostua useasta pienehköstä epätasaisuudesta. Vaurioiden vakavuus ei käy ilmi rekisteritiedoista. Lisäongelmaa aiheuttaa myös se, että (huonoja) paikkauksia ei ole rekisteröity. Maastokäynnin avulla voidaan määrittää myös vaurioiden tarkka sijainti, mikä on tärkeää kunnostustoimenpiteiden kohdistamisen kannalta. Paras ajankohta maastokäynnille on kevät lumen sulamisen aikaan. Tällöin pintavauriot ovat hyvin nähtävissä ja routanousut eivät ole vielä pienentyneet. Kevätajankohdan merkitystä korostaa myös se, että vähäliikenteisillä teillä PTM mittaukset on suoritettu yleensä kesällä, mistä syystä ainoastaan talvella ilmenevät heitot eivät ole mukana rekisteritiedoissa. Vähäliikenteisillä teillä kuivatuksen toimivuus on usein ongelma, mistä syystä sen kartoittaminen on tärkeää. Paras ajankohta kuivatuksen toimivuuden arvioinnissa olisi siinä vaiheessa, kun lumi on sulanut ojista kokonaan tai kesällä runsaiden sateiden jälkeen. Tällöin pystytään helposti havaitsemaan mahdolliset rumpujen toimintaan liittyvät puutteet sekä kohdat, missä vesi seisoo sivuojissa.

20 20 Kunnostusmenetelmän valinnan problematiikka KUNNOSTETTAVAN TIEN NYKYTILA Ennen maastokäyntiä kannattaa selvittää kohdetta koskevat rekisteritiedot, vanhat suunnitelmat ja olemassa olevat kartta-aineistot, joiden avulla saadaan karkea käsitys kohteesta. Rekisteritietojen yksinkertainen visualisointi asettamalla tunnusluvut päällekkäin graafiseen muotoon helpottaa kunnon arviointia merkittävästi. Eri päällystevauriotyypit kannattaa esittää myös erikseen vauriosumman lisäksi, koska tällöin voidaan tarkemmin arvioida vaurioista tienkäyttäjälle muodostuvaa haittaa. Maastokäynnillä tavallaan tarkistetaan pelkkien rekisteritietojen antama käsitys kohteen kunnosta. Maastokäynnin päätarkoituksena on arvioida, kuinka rankka kunnostustoimenpide kohteella tulisi tehdä tarvittaessa jaoteltuna osuuksiin, ja kartoittaa yksittäiset korjausta edellyttävät kohdat sekä arvioida jatkotutkimus- ja mittaustarve [Rakenteen parantamisen Suunnitteluohjeluonnos]. Lähtökohtana arvioitaessa kohteen kunnostustoimenpiteiden rankkuutta ja mahdollista jaottelua osuuksiin on se, kuinka tasaisesti yksittäisiä poikkeuksellisia kohtia lukuunottamatta pituus- ja poikkisuuntaista epätasaisuutta sekä pintavaurioita esiintyy ja minkä asteisia ne ovat eli pyritään määrittämään kunnostuksen pääasiallisin tekijä. Pintavaurioiden määrää arvioitaessa on otettava huomioon myös paikkaukset. Toinen tärkeä tekijä arvioitaessa kunnostustoimenpiteiden rankkuutta on vaurioitumisnopeus. Periaatteessa, jos vaurioituminen on tapahtunut nopeasti viimeisen päällystystoimenpiteen jälkeen, tarvitaan rankempaa toimenpidettä kuin, jos vaurioituminen on tapahtunut hitaasti. Yksittäisten korjausta edellyttävien kohtien arvioinnissa on oleellista selvittää vaurioitumisen syy, koska se vaikuttaa merkittävästi kunnostustoimenpiteen valintaan ja kustannuksiin. Routanousujen epätasaisuudesta johtuvien vaurioiden kuten routaheittojen ja porrastuneiden halkeamien korjaaminen vaativat rankkoja ja kalliita toimenpiteitä, mistä syystä routanousuihin ja niiden epätasaisuuteen johtaneet syyt tulee selvittää. Routaepätasaisuuksien aiheuttavat mm. maakivet, kallion läheisyys, siirtymäkiilojen puute, veden virtaus sivulta (sivukalteva maasto) jne. Ongelmana on erottaa routavauriokohdat esim. painumisesta aiheutuvasta vaurioitumisesta. Suuri poikkisuuntainen epätasaisuus aiheutuu tierakenteen puutteellisesta kuormituskestävyydestä. Kunnostamisen kannalta on tärkeää tietää, aiheutuuko epätasaisuus pääosin ylimmästä sitomattomasta kerroksesta vai esim. heikosta alusrakenteesta. Vähäliikenteisten teiden kapeus ja jyrkät luiskat edesauttavat myös poikkisuuntaisen epätasaisuuden ja reunapainumien muodostumista. Maastokäynnillä selvitetään myös sivukaltevuuksien korjaustarpeet. Kunnostustoimenpiteitä arvioitaessa on otettava vähäliikenteisillä teillä huomioon se, että tiealue on yleensä kapea, mikä rajoittaa mm. tasausviivan nostoa tai luiskien loiventamista (reunapainumat) ilman aikaa vievää tiesuunnitelmaa. Vähäliikenteisillä teillä on usein paljon kapeita pituus- ja verkkohalkeamia sekä reikiä. Taloudelliset realiteetit huomioon ottaen näiden vaurioiden estäminen rakennetta vahvistamalla ovat hyvin rajalliset, jos tie on muutoin kohtuullisen tasainen pi-

21 Kunnostusmenetelmän valinnan problematiikka 21 KUNNOSTETTAVAN TIEN NYKYTILA tuus- ja poikkisuuntaan. Tällöin tulee kyseeseen lähinnä sekoitusjyrsintä ja/tai uudelleen päällystäminen. Taloudellisista syistä johtuen vähäliikenteisillä teillä tulee aina tapauskohtaisesti arvioida, tarvitaanko ja missä laajuudessa rankempia toimenpiteitä kuin sekoitusjyrsintä ja/tai uudelleen päällystäminen, milloin tietty yksittäinen kohta vaatii erityistä korjausta. Yleensä poikkeuksellisen nopeasti vaurioituneet kohdat tulisi kunnostaa tavanomaista rankemmin. Käytännössä tulee ottaa huomioon myös tien liikenteellinen merkitys ja liikennemäärä sekä niissä mahdollisesti tapahtuvat muutokset. Jos yhteysvälin liikenteellinen merkitys ei muutu, kunnon palauttaminen on kunnostuksen ensisijainen tehtävä. Kaikkein vähäliikenteisimmillä päällystetyillä teillä voidaan sallia suurempia puutteita kuin vilkkaammilla teillä. Toimenpiteiden alustavassa valinnassa on oleellista se, että sekoitusjyrsinnällä ja/tai uudelleen päällystämisellä ei yleensä merkittävästi pystytä vähäliikenteisillä teillä pienentämään vaurioitumisnopeutta tai estämään routavaurioiden nopeaa uudelleen muodostumista. Maastokäynnin merkitystä korostaa myös se, että ylläpidon yhteydessä kunnostustoimenpiteitä ei yleensä mitoiteta, vaan ne arvioidaan rekisteritietojen ja maastokäynnin perusteella kokemuksen avulla. Routavaurioiden osalta mitoitus ei olisi mahdollistakaan, koska routanousuja ei käytännössä mitata. Kantavuusmittauksia puolestaan ei ole usein tehty riittävän tiheästi mitoituksen kannalta. 2.3 Rakenne Merkittävä osa vähäliikenteisistä päällystetyistä teistä on ns. rakentamattomia teitä (kuva 9). Ongelma on suurin vanhoilla sorateillä, joihin on vähäisten resurssien vuoksi ennen päällystämistä lisätty ainoastaan hieman luonnonsoraa tai murskattua materiaalia. Teiden leventämisessä on puolestaan menetelty usein siten, että on ainoastaan lisätty materiaalia parannettavan tien reunoille, jolloin tierakenne on muodostunut poikkileikkaukseltaan epähomogeeniseksi. Yleistä on ollut myös se, että parantamistoimenpiteiden yhteydessä on lisätty sitomatonta materiaalia vanhan käsittelemättömän päällysteen päälle. Jos vanha päällyste jätetään murskekerroksen alle, rakenne vaurioituu nopeasti. Tierekisterin tietojen pohjalta voidaan päätellä, että tie on rakentamaton, jos sen hallinnollisena toimenpiteenä on ollut yksityistien muuttaminen maantieksi tai paikallistieksi sekä teknisenä toimenpiteenä ainoastaan kevyt rakenteen parantaminen [Järvinen, 2001]. Tie on puolestaan rakennettu, jos sen teknisenä toimenpiteenä on ainoastaan rakentaminen. Ongelmana on se, että merkittävä osa tiestöstä jää edellä mainitulla luokituksella luokkaan muu. Vähäliikenteisillä päällystetyillä teillä voidaan olettaa ilman suurempaa virhettä, että tie on rakentamaton, ellei teknisenä toimenpiteenä ole ainoastaan rakentaminen.

22 22 Kunnostusmenetelmän valinnan problematiikka KUNNOSTETTAVAN TIEN NYKYTILA 10.2 Pt pl 1179 Päällyste ÖS 10.0 Korkeus [m] KaM Hk SrM 9.2 Pohjamaa Etäisyys tien keskilinjasta [m] Kuva 9. Esimerkki rakentamattoman tien kerrosrajoista tien poikkisuunnassa [Lämsä, 1999]. Rakentamattomilla teillä päällystevauriot ja pituussuuntainen epätasaisuus lisääntyvät nopeammin kuin rakennetuilla teillä, vaikka kantavuudet olisivat samat [Järvinen, 2001]. Jos kunnostamisessa käytetään pelkästään uudelleen päällystämistä, erot rakentamattoman ja rakennetun tien välillä pysynevät samoina. Sekoitusjyrsinnällä voidaan homogenisoida rakennetta, mutta tästä huolimatta rakentamaton tie vaurioitunee nopeammin kuin rakennettu tie. Maatutkauksella voidaan selvittää kunnostettavan tien kerrospaksuuksia ja pohjamaan vaihteluita (turve, kallio) sekä rakenteeseen jäänyt vanha päällystekerros. Varsinkin rakentamattomilla teillä maatutkauksia tulisi tehdä myös tien poikkisuuntaan rakenteen vaihteluista johtuen. Maatutkaus edellyttää aina kerrosrajojen varmentamista kairauksien tai koekuoppien avulla. Maatutkaus on yleensä tarpeellista, jos kunnostettava kohde on monivaurioinen, pintakunnoltaan voimakkaasti vaihteleva ja vaurioitumisnopeudeltaan suuri sekä liikenteelliseltä merkitykseltään tärkeä. Maatutkauksen tarpeellisuutta lisää se, jos kohteelle on tarkoitus panostaa enemmän kuin tehdä pelkkä pinnan tasaisuuden palauttaminen. Vähäliikenteisillä päällystetyillä teillä, missä päällyste on yleensä ohut, sitomaton kantava kerros on kuormituskestävyyden kannalta tärkein tien rakenteellinen osa. Kunnostamisessa sitomattoman kantavan kerroksen laatu tulisi aina varmistaa vähintään rakeisuusmäärityksillä pesuseulonnan avulla. Maatutkauksella voidaan toki arvioida kantavan kerroksen kosteutta, mikä osaltaan riippuu hienoainespitoisuudesta. Ongelmana on se, että päällystevauriokohdissa kantavan kerroksen kosteus on suurempi kuin ehyissä päällystekohdissa hienoainespitoisuudesta riippumatta eli pelkän kosteuden perusteella ei voida päätellä kantavan kerroksen materiaalin kelpoisuutta.

23 Kunnostusmenetelmän valinnan problematiikka 23 KUNNOSTETTAVAN TIEN NYKYTILA Vähäliikenteisten teiden kuormituskäyttäytymiseen vaikuttavat oleellisesti myös teiden kapeus ja mutkaisuus sekä usein jyrkät luiskat. Varsinkin sisäkaarteissa ajoneuvot ajavat hyvin lähellä tien reunaa. Tällöin tapahtuu reunan painumista varsinkin, jos sisäluiska on jyrkkä, vähäisestä reunatuesta johtuen. Tällaisissa tapauksissa kunnostustoimenpidettä harkittaessa on myös arvioitava kunnostustoimenpiteen merkitys reunan painumiseen. Vähäliikenteisillä teillä rummut aiheuttavat usein suurta pituussuuntaista epätasaisuutta. Myös kuivatuksen kannalta rummut mukaan lukien sivuojarummut ovat kriittisiä tekijöitä. Edellä mainituista syistä johtuen kaikkien rumpujen toiminta tulee selvittää ja arvioida kunnostustarve. Tien rakenteellisen toiminnan ja kunnostustarpeen arviointi pohjautuu perinteellisesti pudotuspainolaitteella tehtyihin kantavuusmittauksiin. Mittausten ajankohdalla on merkittävä vaikutus PPL-tuloksiin ja niiden käytettävyyteen. Kantavuusmittaukset vähäliikenteisillä ohutpäällysteisillä teillä tierakenteen kannalta kriittisimpänä ajankohtana eli osittain sulaneen tierakenteen päältä ovat ongelmallisia, koska tierakenteen sulamiseen vaikuttavat mittauskohdan valoisuus/varjoisuus ja itse tierakenne. Varjopaikat sulavat myöhemmin kuin aukeat paikat. Myös heikoimmilla pahimmin vaurioituneilla kohdilla sulaminen etenee hitaammin kuin muualla johtuen tierakenteessa olevista routalinsseistä, joiden sulaminen vaatii runsaasti lämpöenergiaa. Osittain sulaneen tierakenteen päältä määritettyjä kantavuusarvoja (E 2 ) tai maksimi taipumia ei voida hyödyntää rakenteen toiminnan arvioinnissa tai kunnostamisen mitoittamisessa. Sen sijaan taipumien erotuksia (vähäliikenteisillä teillä D0-D450) voidaan käyttää karkealla tasolla arvioitaessa vähäliikenteisten teiden kuormituskestävyyden kannalta tärkeimmän kerroksen eli sitomattoman kantavan kerroksen ominaisuuksia kevätolosuhteissa. Mitä suurempi taipumien erotus on, sitä heikompi on kantava kerros. Taipumien erotuksen käytön ongelmana on se, että päällysteen laatu (jäykkyys) ja varsinkin päällysteen paksuus vaikuttavat merkittävästi taipumien erotuksen suuruuteen. Myös kosteusolosuhteet (vuodenaika) sekä päällystevauriot kuten verkkohalkeamat ja tien reunan vaikutus vaikeuttavat taipumien erotuksen käytettävyyttä. Paras ajankohta kantavuusarvojen tai maksimi taipuman käytettävyyden kannalta on siinä vaiheessa, kun tierakenne on juuri sulanut. Kesällä selvästi sulamisen jälkeen tehdyt kantavuusmittaukset ovat ongelmallisia, koska kantavuudet riippuvat erityisesti silttisillä alusrakenteilla kosteusolosuhteista ja kevätkantavuuskerroin saattaa vaihdella lyhyelläkin matkalla huomattavasti. Periaatteessa vähäliikenteisillä teillä kunnostettavan kohteen kuormituskestävyys ja sen lisäämistarve silloin, kun käytetään uudelleen päällystämistä tai kantavan kerroksen materiaalin lisäystä, voidaan arvioida kesällä kaistan keskeltä mitattujen taipumien ja sitomattoman kantavan kerroksen rakeisuuden perusteella Kevytpäällysteprojektissa esitetyllä tavalla ajourien väliseen harjanteen kasvunopeuteen pohjautuen [Belt ym., 2001]. Kohteen laskennallisessa harjanteen kasvunopeuden määrittämisessä hyödynnetään PPL-taipumia. Kunnostamisen jälkeinen harjanteen kasvunopeus vuotta kohti kalibroidaan kertomalla kohteelta mitattu todellinen harjanteen kasvunopeus parannetulle ja parannettavalle rakenteelle laskennallisesti määritettyjen harjanteen kasvunopeuksien suhteella. Suhteellisesta menettelystä johtuen

24 24 Kunnostusmenetelmän valinnan problematiikka KUNNOSTETTAVAN TIEN NYKYTILA kantavuusmittaustuloksiin vaikuttavien olosuhteiden merkitys lopputulokseen on varsin vähäinen. Taloudellisista syistä johtuen tien liikenteellinen merkitys (KVL) vaikuttaa siihen, mihin rakennetta kuvaaviin mittauksiin ja määrityksiin kunnostuksen tarve ja kunnostusmenetelmän valinta perustuu. Kaikkein vähäliikenteisimmillä teillä kunnostaminen suunnitellaan pelkästään pintakunnon ja maastokäynnin perusteella. 2.4 Liikennetekniset seikat Vaikka rakenteen parantaminen olisi kohteen ensisijainen tavoite, pitää aina tarkistaa liikenneturvallisuuteen vaikuttavien puutteiden korjausmahdollisuudet sekä muut liikennöintiin vaikuttavat tekijät. Tarkasteltavia asioita ovat mm. liittymien toimivuus ja tien poikkileikkaus [Rakenteen parantamisen Suunnitteluohjeluonnos]. Jos liikennemäärissä on tapahtunut tai tulee tapahtumaan maankäytön tai muun seikan takia oleellisia muutoksia, tarvitaan uusi liikennelaskenta tai liikenne-ennuste. Kunnostustoimenpiteet tulee sovittaa tuleviin tarpeisiin.

25 Kunnostusmenetelmän valinnan problematiikka 25 YLLÄPITOTOIMENPITEET 3 YLLÄPITOTOIMENPITEET 3.1 Ylläpidon tuoteryhmän tuotteiden sisältö Tiehallinnon tienpidon toimintalinjojen mukaiset ylläpidon tuoteryhmän sisältämät tuotteet ovat päällysteiden ylläpito, rakenteiden ja laitteiden ylläpito sekä peruskorjaukset (eli entinen korvausinvestoinnit). Tienpidon tuotteiden määrittelyssä [TIEH sisäisiä julkaisuja 2/2004] ylläpidon toimenpiteet kohdistuvat olemassa olevaan tieverkkoon ja oleellisena seikkana on, että toimenpiteet ovat pitkävaikutteisia ja niillä säilytetään tiestön käyttökelpoisuus sekä rakenteellinen kunto. Näiden lähinnä periaatteellisten tavoitteiden täyttäminen edellyttää mahdollisimman pitkälle vietyä kulloinkin vallitsevaan tilanteeseen sopivien toimenpiteiden valintaa. Päällysteiden ylläpito -tuote sisältää uudelleenpäällystystoimenpiteitä, missä kohteelle levitetään noin 4-5 cm paksuinen päällyste ( kg/m 2 ) vakion paksuisena laattana tai massapintauksena tasatulle tai tasaamattomalle alustalle sekä suhteellisen vähän uutta materiaalia kuluttavia erilaisia uusiopintausmenetelmiä (taulukko 5). Peruskorjaukset -tuotteen sisältö koostuu rakenteen parantamiseen tähtääviä menetelmiä, missä rakenteen vahvistamisen keinoina ovat sitomattoman murskeen lisäys, erilaiset paikalla tai asemasekoitteisen sidotun kerroksen lisäys sekä lujittaminen teräsverkolla. Taulukko 5. Ylläpito tuoteryhmän pääsisältö päällystetyillä vähäliikenteisillä teillä.[kuusisto, 2004] Päällysteiden ylläpito Päällysteen reunan täyttö Piennarpalteen poisto Avo-ojitus Rumpujen korjaaminen ja uusiminen AB kg/m2 UREM AB kg/m2 REM/MPKJ/ART AB kg/m2 MP AB kg/m2 MP/LTA AB 100 kg/m2 MP + TASK AB 100 kg/m2 MP + TAS PAB kg/m2 UREMO PAB kg/m2 REMO/MPKJ PAB kg/m2 MP/LTA SIP / SOP Rakenteiden ja laitteiden ylläpito Kokonaishintaperusteinen osa (sis. pumppaamojen, putkistojen, rumpujen, kaiteiden yms. hoito) Päällysteiden paikkaus; kuumapäällyste Päällysteiden paikkaus; kylmäpäällyste Päällysteiden paikkaus; saumojen juottaminen bitumilla Päällysteiden paikkaus; saumojen juottaminen mastiksilla Peruskorjaukset (entinen korvausinvestoinnit) AB kg/m2 + MS cm PAB 100 kg/m2 + MS < 10 cm PAB 100 kg/m2 + MS cm PAB 100 kg/m2 + MS > 20 cm PAB 100 kg/m2 + MHST cm PAB kg/m2 + VBST cm PAB 100 kg/m2 + REST 8-15 cm PAB kg/m2 + ABK kg/m2 PAB kg/m2 + ABK 100 kg/m2 + teräsverkko PAB 100 kg/m2 + TAS kg/m2 + teräsverkko SIP/SOP + MS cm Varsinaisesti päällysteen ylläpidon tuotteiden piennarpalteen poisto sekä avoojituksen ja rumpujen toimintakunnosta huolehtiminen kuuluu hoidon alueurakoiden sisältöön, kuten myös rakenteiden ja laitteiden ylläpidon tuotteet, mikä vähäliikenteisillä teillä tarkoittaa pääasiassa päällysteiden paikkauksia/juottamisia ts. turvallisuutta vaarantavien ja ajomukavuutta olennaisesti haittaavien päällystevaurioiden korjausta ja routaheittojen tasausta materiaaleineen [Kuusisto, 2004]. Peruskorjausten yhteydessä lähtökohtana on, että päällysteen uusimisen ja rakenteen parantamistoimenpiteiden lisäksi laitetaan kohteen kuivatus kuntoon. Ylläpidon toimenpiteillä pyritään, tilanteesta riippuen, vaikuttamaan tien pinnan kuntoon (termeinä mm. vauriosumma, halkeamat, reiät, purkaumat) pituussuuntai-

26 26 Kunnostusmenetelmän valinnan problematiikka YLLÄPITOTOIMENPITEET seen epätasaisuuteen (termeinä mm. tasaisuus, IRI, yksittäiset heitot, painumat), poikkisuuntaiseen epätasaisuuteen (termeinä mm. uraisuus, harjanne, sivukaltevuuspuutteet, reunapainumat) ja kuormituskestävyyteen (termeinä mm. kantavuus, rakenteen vahvistaminen). 3.2 Ylläpitotoimenpiteiden soveltuvuus 3.21 Lähtökohdat Tiealuevaraus ja tien geometria Vähäliikenteisten teiden ylläpitotoimenpiteiden soveltuvuus riippuu useasta eri tekijästä (kuva 10). Soveltuvuuden kannalta tärkein tekijä on kunnostettavan kohteen kunto eli korjattavat puutteet ja osittain rakenne. Esim. uusiopintausmenetelmiä ei voida käyttää, jos kohteella esiintyy merkittäviä sivukaltevuuspuutteita tai kohteella on vain yksi päällystekerros. Myös sillä, kuinka pitkäaikaista vaikutusta kunnostamisella tavoitellaan, on merkitystä ylläpitotoimenpiteen soveltuvuuteen. Esim. uusiopintausmenetelmillä voidaan soveltuvissa kohteissa palauttaa kunto uraisuuden osalta hyvälle tasolle, mutta niillä ei pystytä lisäämään kuormituskestävyyttä merkittävästi. Kunnostettavan kohteen kunto ja rakenne Ylläpito toimenpide Pitkäikäisyys - kunnon palauttaminen - vaurioitumisnopeuden hidastaminen Kustannukset Kuva 10. Ylläpitotoimenpiteiden soveltuvuuteen vaikuttavia tekijöitä. Tiealueen leveys ja tien poikkileikkausmitat rajoittavat tietyissä tilanteissa tasausviivan nostamis- tai luiskien loiventamismahdollisuutta kunnostamisen yhteydessä ilman tiealueen leventämistä (tiesuunnitelmaa). Tämä rajoittaa mm. murskeen käyttöä vahvistamistoimenpiteenä pyrittäessä vaurioitumisnopeuden hidastamiseen. Hyvin usein ylläpitotoimenpiteiden kustannukset määräävät sen, milloin ja mitä ylläpitotoimenpiteitä voidaan tehdä vähäliikenteisillä päällystetyillä teillä. Ylläpitotoimenpiteiden soveltuvuutta voidaan tarkastella usealla tavalla. Yksi mahdollisuus on tarkastella, mitä kuntopuutteita niillä pyritään poistamaan tai pienentämään esim. seuraavasti: Urat Poikkisuuntainen epätasaisuus ja sivukaltevuuspuutteet Vaurioitumisnopeus Routavauriot ja muut yksittäiset huonokuntoiset kohdat

27 Kunnostusmenetelmän valinnan problematiikka 27 YLLÄPITOTOIMENPITEET 3.22 Kuntopuutteiden poistaminen Urat Vähäliikenteisen tieverkon ylläpitokohteilla, missä keveillä päällystetoimenpiteillä on tarkoitus poistaa liikenneturvallisuutta vaarantava liian suuri uraisuus, käyttökelpoisia menetelmiä ovat urapaikkaukset ja uusiopintaukset. Menetelmillä lähinnä tasataan kulutuskerros poistamalla tien pinnan vauriot ja kulumisurat. Niillä ei voi korjata suurta pituus- ja poikkisuuntaista epätasaisuutta, reunapainumia, merkittäviä sivukaltevuuspuutteita, yksittäisiä heittoja tai routavaurioita. Urapaikkausmenetelmien (UREM, UREMO) ainoana käyttämisen perusteena on liikenneturvallisuusriskin alentaminen. Urapaikkauksilla voidaan järeämpiä korjaustoimenpiteitä siirtää muutamalla vuodella eteenpäin. Uusiopintausmenetelmissä (REM, REMO, MPKJ, ART) massapintaus tehdään kuumennetulle ja tasatulle alustalle, hyödyntäen vanhan päällysteen ominaisuuksia. Menetelmät soveltuvat uraisuuden poistamiseen, kun kohteen kuormituskestävyys on riittävä. Uusiopintausten toistaminen useita kertoja ilman välillä tapahtuvaa päällystelaatan lisäämistä ei ole mahdollista. Käsitykset toistojen lukumäärästä vaihtelevat. Poikkisuuntainen epätasaisuus ja sivukaltevuuspuutteet Kun vähäliikenteiselle tieverkon osalle kohdistettavien ylläpitotoimenpiteiden pääasiallisena tarkoituksena on korjata poikkisuuntaisen epätasaisuuden ja sivukaltevuuden puutteet, ts. kunnon palauttaminen, soveltuvia menetelmiä ovat uudelleenpäällystys tasatulle alustalle ja RP-menetelmä, missä uuden kulutuskerroksen levittämistä edeltää vanhan rakenteen yläosan sekoitusjyrsintä. Menetelmät soveltuvat myös pelkän uraisuuden poistamiseen. Menetelmille on yhteistä, että tasausviivan asema nousee vain siinä määrin, että toimenpiteissä pysytään nykyisen tiealuevarauksen sisällä. Menetelmillä pystytään korjaamaan myös pituussuuntaista epätasaisuutta. Paksu tasatulle alustalle tehtävä uudelleenpäällystys on kallis ylläpidon vaihtoehto, minkä vuoksi sen käyttö vähäliikenteisillä teillä harvoin tulee kyseeseen. Sekoitusjyrsinnällä homogenisoidaan päällyste ja sitomaton kantava kerros halutulta syvyydeltä. Sekoitusjyrsinnän jälkeen pinta muotoillaan ja tiivistetään, mistä syystä menetelmällä poistetaan olemassa olevat pituus- ja poikkisuuntaiset epätasaisuudet, päällystevauriot ja sivukaltevuuspuutteet. Sekoitusjyrsinnässä sekoittuu myös ylimmän sitomattoman kerroksen pintaosan hienoainespitoinen materiaali karkeampaan materiaaliin, mikä parantaa jonkin verran kuormituskestävyyttä. Rakeisuutta voidaan parantaa myös lisämurskeella. Sekoitusjyrsinnällä poistetaan myös ongelmallinen rakenteen sisällä oleva päällystekerros. Sekoitusjyrsintä ja päällystäminen on hyvin yleinen menetelmä vähäliikenteisillä teillä. Menetelmässä materiaalilisäykset ovat vähäisiä, mistä syystä sillä ei juurikaan voida hidastaa vaurioitumiskehitystä. Menetelmä ei sovellu routaheittojen tai routavaurioiden pysyvään kunnostamiseen. Vaurioitumisnopeus