HEIKKOKUNTOISEN PÄÄLLYSTETYN ALEMMAN TIEVERKON YLLÄPIDON VAIHTOEHDOT

Transkriptio

1 Vähäliikenteisten teiden taloudellinen ylläpito -tutkimusohjelma Tiehallinnon strateginen projekti S14 Esiselvitys HEIKKOKUNTOISEN PÄÄLLYSTETYN ALEMMAN TIEVERKON YLLÄPIDON VAIHTOEHDOT (moniongelmaisten teiden taloudellinen ylläpito) Veli Pekka Lämsä, Jouko Belt, Esko Ehrola RAKENTAMISTEKNOLOGIAN TUTKIMUSRYHMÄ

2 SISÄLTÖ 1 JOHDANTO 3 2 TIESTÖN KUNTOA KUVAAVAT TEKIJÄT Kuntotietorekisteri KURRE Muut tekijät 5 3 TYYPILLISET RAKENTEET ALEMMALLA TIEVERKOLLA Tiestö alemmalla tieverkolla Kelirikkoinen tiestö Tierakenteiden käyttäytyminen ja kunnon kehittyminen 10 4 KORJAUSMAHDOLLISUUDET Lähtökohdat Korjaustavan valinnan periaatteet Korjaussuunnittelun lähtötietojen hankinta 18 5 YLLÄPITOVAIHTOEHDOT JA OPTIMISTANDARDI Lähtökohdat Nykyinen ylläpitomenettely Peruspalvelutaso Ylläpidon vaihtoehtojen periaatteet Kunnostustoimenpiteiden rankkuus Optimistandardi 23 6 HEIKKOKUNTOISEN ALEMMAN TIEN MÄÄRITTELY JA SEN LAAJUUS Tutkimusaineisto Heikkokuntoisen tiestön määrittelyn periaatteet Heikkokuntoisen tiestön laajuus tutkimusaineistossa 27 7 VARSINAINEN TUTKIMUSSUUNNITELMA Lähtökohdat Tavoitteet Tutkimuksen sisältö Aikataulu ja arvioidut kustannukset 37 8 YHTEENVETO 38 LÄHDELUETTELO LIITTEET

3 Heikkokuntoisen päällystetyn alemman tieverkon ylläpidon vaihtoehdot, esiselvitys. 3 JOHDANTO 1 JOHDANTO Tiehallinnon toimesta on vuonna 2002 käynnistetty tutkimusohjelma Vähäliikenteisten teiden taloudellinen ylläpito (Strateginen projekti S14). Tutkimusohjelma käynnistyi marraskuussa ja se päättyy vuoden 2005 loppuun mennessä. Sen tavoitteena on löytää tehokkaita sekä nykyisiä edullisempia ja ympäristön kannalta kestäviä ratkaisuja vähäliikenteisten teiden ylläpitoon ja sen yksittäisiin keskeisiin kysymyksiin. Vähäliikenteisistä teistä käytettiin tutkimusprojektin alussa myös nimitystä alempiasteiset yleiset tiet. Vähäliikenteisillä teillä tarkoitetaan tässä yhteydessä yhdysteitä ja sellaisia vähäliikenteisiä seututeitä, joiden liikennemäärä on alle 200 ajon/vrk. Näitä teitä on yhteensä noin km eli noin 68 % yleisistä teistä. Noin 47 % niistä on päällystettyjä (AB, PAB, SOP) ja 53 % sorapäällysteisiä. [Perälä & Valkeisenmäki, 2002] Yhtenä tutkimusprojektina ohjelmassa on Heikkokuntoisen päällystetyn alemman tieverkon ylläpidon vaihtoehdot, missä tarkastellaan moniongelmaisten teiden taloudellista ylläpitoa. Tutkimusprojektissa selvitettäväksi määriteltyjä asioita ovat : Verkon laajuus Rakenteet, käyttäytyminen, kunto Korjausmahdollisuudet, edellytykset ja niiden vaikutukset mukaan lukien parantaminen soratieksi Ylläpidon vaihtoehdot ja niiden vaikutukset (verkollinen tarkastelu) Optimistandardi Tämä raportti sisältää ennen varsinaisen tutkimusprojektin käynnistämistä aiheesta tehtävän esiselvityksen. Esiselvityksen tavoitteena on läpikäydä edellä esitetysti tutkimusprojektissa selvitettäväksi määriteltyjä asioita siinä laajuudessa, että projektille voidaan laatia toteuttamiskelpoinen tutkimussuunnitelma perusteluineen. Perusedellytyksenä tutkimussuunnitelman laatimiseksi on pystyä yksiselitteisesti ja riittävän tarkasti määrittelemään heikkokuntoinen päällystetty alempi tiestö. Esiselvitys ja sen sisältämä päällystetyn tiestön heikkokuntoisuuden raja-arvojen määrittely perustuu kirjallisuuden lisäksi otosluonteiseen Tiehallinnon kuntotietorekisterin PVI- ja PTM-aineistojen tarkasteluun vuodelta 2000.

4 Heikkokuntoisen päällystetyn alemman tieverkon ylläpidon vaihtoehdot, esiselvitys. 4 TIESTÖN KUNTOA KUVAAVAT TEKIJÄT 2 TIESTÖN KUNTOA KUVAAVAT TEKIJÄT 2.1 Kuntotietorekisteri KURRE Yleisen päällystetyn tieverkon pintakuntoa seurataan säännöllisesti tehtävin päällystevaurioinventoinnein PVI, palvelutasomittauksin PTM ja pudotuspainolaitteella PPL tehtävin kantavuusmittauksin. Päällystevauriot inventoidaan kolmen vuoden kierrolla. PTMmittauksia tehdään pääteillä joka vuosi ja muilla teillä joka toinen vuosi. Kantavuusmittauksia suoritetaan 4-5 vuoden välein. PVI-, PTM- ja PPL-mittausten tiedot sisältävää tietokantaa nimitetään kuntotietorekisteriksi KURRE. Mittaukset suoritetaan ja tiedot tallennetaan rekisteriin 100 m tiejaksoilta. Kuntotietorekisteri on sidoksissa tierekisteriin, mikä sisältää tiedot mm. 100 m osuuksien tieosoitteista ja -luokittelusta, päällystetyypistä ja -iästä sekä liikennemääristä ja liikennekuormituksesta. PVI toteutetaan visuaalisena päällysteessä esiintyvien vaurioiden havainnointina, tallentaen tiedot vaurioinventointilaitteella. Yksittäiset vauriot inventoidaan erikseen metreinä, neliömetreinä tai kappaleina. Joitakin vauriotyyppejä luokitellaan vakavuusasteen perusteella kahteen luokkaan : Verkkohalkeamat (m 2 ) Kapeat 20 mm ja leveät > 20 mm saumahalkeamat (m) Kapeat 20 mm ja leveät > 20 mm pituushalkeamat (m) Kapeat 20 mm ja leveät > 20 mm poikkihalkeamat (kpl) Reiät (m 2 ) Purkaumat (m 2 ) Pakkaskatkot (kpl) Reunapainumat (m) Inventoinnin tuloksista lasketaan painotettu vauriosumma VS (m 2 /100 m), mikä kuvaa rikkinäisen päällysteen pinta-alaa kullakin 100 m jaksolla. PTM-ajoneuvolla mitataan tien pituus- ja poikkisuuntaista tasaisuutta. Mittauksissa eritellään kevät- ja kesäolosuhteissa suoritetut mittaukset ja pääpaino on kesän mittauksissa. Tien pituussuuntainen tasaisuusprofiili määritetään yhdeltä tien pituussuuntaiselta linjalta (yleensä uloin pyöräura) lasermittarin ja pystykiihtyvyysanturin avulla, mittaamalla päällysteen pinnan asemaa 4 cm välein. Tasaisuusprofiilista lasketaan erilaisia tasaisuuden tunnuslukuja, kuten IRI, 5mIRI, IRI4, mega- ja makrokarkeus (mm/m) sekä laaduttomat tunnusluvut DRI ja PI. Tasaisuusprofiili ei ole todellinen tien pituusprofiili. [Onninen, 2001] Kuntotietorekisterissä esitettävä tunnusluku on IRI, minkä arvo määritetään 100 m tieosuutta kohden. Tien poikkisuuntaista muotoa mitataan ns. uramittauspalkkiin sijoitettujen ultraääniantureiden avulla. Uramittauksissa käytetään leveydeltään säädettävissä (mittausleveys m) olevaa palkkia, jossa on 15 anturia. Tien pinnan asema tallennetaan kahden metrin välein ja tuloksista lasketaan keskiarvot 10 ja 100 metrille. Tunnuslukuina saadaan mm.

5 Heikkokuntoisen päällystetyn alemman tieverkon ylläpidon vaihtoehdot, esiselvitys. 5 TIESTÖN KUNTOA KUVAAVAT TEKIJÄT poikittainen epätasaisuus PETA, ajourien syvyydet maxura sekä keskimääräinen urasyvyys URA millimetreinä. [Onninen, 2001] PPL-tiedot käsittävät mitattuja tien pinnan taipumia (d0 d1200) sekä niistä määritettyjä parametreja, kuten SCI, BCI, (kevät)kantavuus ja kantavuusaste. Taipumamittauksia suoritetaan pisteessä tieosaa kohti tai vähintään 500 m välein, joten mittaustiheys vaihtelee hieman tieosien pituuden mukaisesti. Mittauskohtien väliarvot interpoloidaan 100 m osuuksille, mikä ei ainakaan paranna tulosten hyödynnettävyyttä. 2.2 Muut tekijät Päällystetyn tiestön kunnon arvioimiseksi esiteltiin Kevytpäällyste -projektin [Belt, 2000] yhteydessä uusi tien poikkisuuntaista tasaisuutta kuvaava suure, ns. harjanne, missä harjanteen korkeuden arvoja mitattiin tutkimuskäyttöön myös VTT:n PTM-mittausautolla (kuva 1). Harjanne tullee sisältymään uusimpaan PTM-mittausten käytäntöön. Kaistan ulkoreuna painunut (ei ulkouraa) harjanne vakio mittausleveys (2.2 m) Kaistan ulkoreuna urautunut harjanne vakio mittausleveys (2.2 m) Kuva 1. Harjanteen korkeuden määrittämisperiaate. Poikkisuuntaista epätasaisuutta on yleisesti kuvattu PTM-autolla määritetyllä ajokaistan ulkouran syvyydellä, mutta sen on havaittu olevan epäluotettava tunnusluku kapeilla teillä, kuten vähäliikenteiset tiet tyypillisesti ovat (poikkileikkauksen reunaosan painumisen seurauksena ulkoura saa pieniä tai negatiivisia arvoja siitä huolimatta, että tie on selvästi urautunut => kupera poikkileikkaus). Toinen poikkisuuntaisen epätasaisuuden tunnusluku kuntotietorekisterissä on PETA, mitä on hyödynnetty varsinkin PAB-teiden kunnon arvioinnissa. PETA-arvoihin liittyy kuitenkin epävarmuustekijä, koska mittauksissa ei eri levyisillä teillä ja toisaalta samalla tiellä ole eri vuosina välttämättä käytetty saman levyistä mittauspalkkia. Tästä syystä tulokset eivät varmuudella ole täysin yhteismitallisia. Harjanne on kapeilla teillä ulkouran syvyyttä ja PETA:a parempi poikkisuuntaisen epätasaisuuden tunnusluku. Määrittämällä harjanteen korkeus vakioleveydellä (esim. leveydellä 2.2 m), ei tien reunan painumisesta aiheudu vääristymää mittaustuloksiin ja harjanteen korkeuden arvo on aina positiivinen, jolloin mittaustulokset ovat keskenään vertailukelpoisia siitä huolimatta, onko kaistalla selvä ulkoura tai ei.

6 Heikkokuntoisen päällystetyn alemman tieverkon ylläpidon vaihtoehdot, esiselvitys. 6 TIESTÖN KUNTOA KUVAAVAT TEKIJÄT Tiestön kuntoon vaikuttavia rakenteellisia tekijöitä voidaan arvioida myös maatutkaluotauksella suoritettavien mittausten perusteella. Jatkuvalla luotauksella saadaan pitkä, yhtenäinen mittauslinjan pituusprofiili. Tietoa saadaan kuitenkin vain mittauslinjan välittömästä lähiympäristöstä, ei koko tien leveydeltä. Maatutkaa voidaan käyttää täydentämään kuntotietoja pitkillä parantamissuunnittelun kohteena olevilla kohteilla (kuva 2) Kulutuskerros + stabilointi Sitomattomat päällysrakennekerrokset Turve Soratäyttö Etäisyys koeosuuden alusta, m Etäisyys koeosuuden alusta, m, µ D5- taipuma Etäisyys ko eosuuden alusta, m Kuva 2. Maatutkatulosten tarkastelu yhdessä 5m IRI:n ja PPL-mittausten (d5 on d1200-taipuma) kanssa Mt 9552 :lla. Maatutkaus soveltuu tierakenteen kerrosrajojen ja alusrakenteen pinnan (mm. kalliopinta, turve) määritykseen. Maatutkan tulosten tulkkauksessa voidaan selvittää materiaaliltaan eroavien kerrosrajojen lisäksi mm. rakentamisen aikana syntyneitä tiivistyksen rajapintoja, päällysteen halkeamia, rakenteiden kosteuseroja tai -muutoksia, rumpuputkia, lohkareita sekä tiehen asennettuja teräsverkkoja tai muita vieraita esineitä. Tulosten tulkinnan laadun takaamiseksi tarvitaan myös referenssitietoa (näytteenotto), jonka avulla kerrospaksuustiedot voidaan tarkistaa ja tarvittaessa muuttaa tulkintaoletuksia. Referenssitutkimusten määrä vaikuttaa maatutkaluotausten luotettavuuteen, eli tulosten tarkkuus määräytyy käytettävissä olevien taloudellisten panostusten perusteella. [Korkiala-Tanttu, 2001]

7 Heikkokuntoisen päällystetyn alemman tieverkon ylläpidon vaihtoehdot, esiselvitys. 7 TYYPILLISET RAKENTEET ALEMMALLA TIEVERKOLLA 3 TYYPILLISET RAKENTEET ALEMMALLA TIEVERKOLLA 3.1 Tiestö alemmalla tieverkolla Alempiasteisiksi maanteiksi luokiteltavia teitä oli yhteensä km, josta km oli yhdysteitä ja km seututeitä (taulukko 1). Päällystetyn tiestön osuus yhdysteistä oli 47 % eli km ja seututeistä 76 % eli km. Vähäliikenteisten seututeiden (KVL 200 ajon/vrk) osuus alempiasteisesta tieverkosta on siis suhteellisen vähäinen. Kestopäällysteet ovat AB:n tyyppisiä päällysteitä ja Ös tai vast. sarake sisältää PAB:n ja SOP:n tyyppiset päällysteet. Alempiasteisten teiden osuus yleisistä teistä oli kestopäällysteisistä teistä 22 % ja kevytpäällysteisistä teistä 67 %. [Perälä & Valkeisenmäki, 2002] Taulukko 1. Alempiasteisten teiden liikennemääräluokat päällysteittäin ja teittäin [Perälä & Valkeisenmäki, 2002] Seututiet (km) Yhdystiet (km) KVL 200 majon/vrk KVL Kestopääll. vast. pääll. vast. Ös tai Kesto- Ös tai Sr Yht. Sr Yht KVL puuttuu Yhteensä Hieman tarkemmin tarkasteltuna vuoden 2000 tierekisterin perusteella liikennemäärät poikkeavat selvästi toisistaan eri päällystetyypeillä (kuva 3). AB päällysteillä KVL oli selvästi suurin, kun SOP teiden liikennemäärä jäi selvästi alhaisimmaksi. Esim. 80 %:lla AB teistä KVL oli yli 500 ajon/vrk, kun vastaava liikennemäärä ylittyi PAB-B teillä 45 %:lla ja PAB-V teillä enää 20 %:lla. SOP teillä osuus oli noin 1 %. Päällysteen ikä vuoden 2000 tierekisterin perusteella oli AB ja SOP teistä 25 %:lla, PAB-V teistä 30 %:lla ja PAB-B teistä 35 %:lla alle 5 vuotta (kuva 4). Toisaalta yli 10 vuotta vanhoja oli PAB-V ja SOP päällysteistä 30 %, AB päällysteistä 25 % ja PAB-B päällysteistä 15 %. Keskimääräinen päällysteen ikä (50 %-piste) oli AB, PAB-V ja SOP teillä 7 vuotta sekä PAB-B teillä 6 vuotta. Päällysteen ikä on tien pintakunnon lisäksi toinen merkittävä tekijä rakenteellisen kunnon ja ylläpidon toimenpiteiden arvioimiseksi. Yksinomaan pintakuntoa kuvaavat kuntorekisteritiedot eivät anna riittävän hyvää kuvaa tien rakenteellisesta kunnosta, sillä kunto heikkenee iän myötä.

8 Heikkokuntoisen päällystetyn alemman tieverkon ylläpidon vaihtoehdot, esiselvitys. 8 TYYPILLISET RAKENTEET ALEMMALLA TIEVERKOLLA KVL [ajon/vrk] AB PAB-B PAB-V SOP %-osuus Kuva 3. KVL jakauma yhdysteillä v Päällysteen ikä [vuotta] AB PAB-B PAB-V SOP %-osuus Kuva 4. Päällysteen iän jakauma yhdysteillä v Keskimäärin (50 %-piste) päällysteen leveys oli vuoden 2000 tierekisterin perusteella AB teillä 6.8 m, PAB-B teillä 6.5 m sekä PAB-V ja SOP teillä 6.0 m (kuva 5). Toisella tapaa ilmaistuna päällysteen leveys oli yli 6.5 m AB teistä 55 %:lla, PAB teistä noin 10 %:lla ja SOP teistä alle 5 %:lla. Jakaumakuvat osoittivat, että PAB-V ja SOP teillä poikkileikkaus on useimmiten hyvin kapea ja toisaalta liikennemäärä alhainen. Paitsi, että AB teiden liikennemäärä on selvästi suurempi, niin päällysteen leveys on jakauman kaikissa %-pisteissä vähintään luokkaa m suurempi kuin PAB-V ja SOP teillä. Päällysteiden ikäjakaumat ovat suhteellisen samanlaisia ja voidaankin sanoa, että ne poikkeavat toisistaan verrattain vähäisesti KVL:n ja leveyden erot huomioon ottaen.

9 Heikkokuntoisen päällystetyn alemman tieverkon ylläpidon vaihtoehdot, esiselvitys. 9 TYYPILLISET RAKENTEET ALEMMALLA TIEVERKOLLA Päällysteen leveys [m] %-osuus AB PAB-B PAB-V SOP Kuva 5. Päällysteen leveyden jakauma yhdysteillä v Kelirikkoinen tiestö Kelirikko on merkittävin yksittäinen tekijä, mikä rajoittaa alempiasteisen tieverkon käyttöä. Kelirikon haitallisia vaikutuksia pyritään välttämään asettamalla päällystetylle ja soratiestölle painorajoituksia. Kelirikkouhan aiheuttamien liikennerajoitusten määrä on vaihdellut viime vuosina km välillä. [Perälä & Valkeisenmäki, 2002] Kelirikon ja painorajoitusten aiheuttamat haitat kohdistuvat lähes yksinomaan alemmalle tieverkolle (kuva 6). Pääosa, arviolta % painorajoitetusta tiestöstä on sorateitä. Tiepituus [km] km 963 km 179 km 45 km 9 km 10 km KVL [ajon/vrk] Kuva 6. Kelirikkorajoitusten pituus vuonna 2001 liikennemääräluokittain. [Yleiset tiet ]

10 Heikkokuntoisen päällystetyn alemman tieverkon ylläpidon vaihtoehdot, esiselvitys. 10 TYYPILLISET RAKENTEET ALEMMALLA TIEVERKOLLA 3.3 Tierakenteiden käyttäytyminen ja kunnon kehittyminen Kevytpäällyste-projektin yhteydessä on VTT:n [Spoof, 2000] toimesta tarkasteltu mm. tyypillisesti alempiasteiseen tieverkkoon kuuluvien PAB teiden rakenteen käyttäytymistä tilastollisia menetelmiä käyttäen kuntotietorekisterin avulla. Tarkastelussa oli mukana tien kuntoa ja rakennetta kuvaavia tekijöitä. Tutkimuksessa havaittiin muun muassa, että pituussuuntaisen epätasaisuuden IRI, poikkisuuntaisen epätasaisuuden PETA (ja harjanne) sekä vauriosumman VS kasvunopeus suurenee, kun Päällysrakenteen yläosan / tien pinnan taipuma (SCI450 / d0) suurenee (kuva 7) Tien / päällysteen leveys pienenee (kuva 8) Luiskan kaltevuus jyrkkenee (kuva 9) Kuva 7. Vaurioitumisnopeus tien pinnan taipuman suhteen PAB teillä. [Spoof, 2000]

11 Heikkokuntoisen päällystetyn alemman tieverkon ylläpidon vaihtoehdot, esiselvitys. 11 TYYPILLISET RAKENTEET ALEMMALLA TIEVERKOLLA Kuva 8. Vaurioitumisnopeus päällysteen leveyden suhteen PAB teillä. [Spoof, 2000] Kuva 9. Vaurioitumisnopeus luiskan kaltevuuden suhteen PAB teillä. [Spoof, 2000]

12 Heikkokuntoisen päällystetyn alemman tieverkon ylläpidon vaihtoehdot, esiselvitys. 12 TYYPILLISET RAKENTEET ALEMMALLA TIEVERKOLLA Lisäksi havaittiin, että vaurioituminen hidastuu, kun liikennemäärä KVL / kuormituskertaluku KKL kasvaa (kuva 10). Tämä ilmiö johtuu siitä, että tieverkolla, missä liikennemäärät ovat suuria, tiet ovat leveämpiä, päällysrakenteet ovat paksumpia ja rakentaminen on muutoinkin toteutettu paremman standardin mukaan kuin tiestöllä, missä liikennemäärät ovat vähäisiä. Kuva 10. IRI, PETA ja VS kasvunopeus KVL-luokittain PAB teillä. [Spoof, 2000] Pituushalkeamien (kasvunopeuden) kehittyminen tapahtuu em. vaurioista poikkeavalla tavalla, eikä se korreloinut tien taipumien ja leveyden tai liikennekuormituksen määrän kanssa. Ainoastaan luiskan kaltevuuden jyrkkeneminen suurensi pituushalkeamien kasvunopeutta. Syynä voitaneen pitää sitä, että pituushalkeamat ovat lähes puhtaasti roudan aiheuttamia vaurioita. Toisessa Tiehallinnon tilaamassa tutkimuksessa [Järvinen, 2001] on tarkasteltu yleisten päällystettyjen teiden vaurioitumisnopeutta kuntotietorekisterin pohjalta, tarkoituksena tuottaa vaurioitumismalleja tierakenteiden suunnitteluohjeen, laatuvaatimusten ja arvonmuutosperusteiden kehittämiseen. Yhtenä tutkimuksen aihekokonaisuutena oli rakentamattomien ja rakennettujen teiden välisten erojen vertailu VS:n ja IRI:n kasvunopeuden avulla, käyttäen aineiston luokitteluperusteena päällysteen lajia, ilmastoaluejakoa ja tien pinnan taipumaa. Tutkimusaineistossa rakennettujen ja sellaiseksi rinnastettavien muiden teiden osuus oli 70 % ja rakentamattomien teiden 30 %. Rakennetietojen luokittelu on tehty hallinnollisen ja teknisen toimenpiteen avulla seuraavasti [Järvinen, 2001] : 1) Tie on rakentamaton, jos sen hallinnollinen toimenpide on Yksityistien muuttaminen maantieksi Yksityistien muuttaminen paikallistieksi sekä teknisenä toimenpiteenä ainoastaan kevyt parantaminen 2) Tie on rakennettu, jos sen teknisenä toimenpiteenä on ainoastaan rakentaminen (uusi tieyhteys) 3) Tie luokitellaan rakennetyypiltään muu-luokkaan, jos sen hallinnollista toimenpidettä Ei tunneta

13 Heikkokuntoisen päällystetyn alemman tieverkon ylläpidon vaihtoehdot, esiselvitys. 13 TYYPILLISET RAKENTEET ALEMMALLA TIEVERKOLLA Tai se on jokin muu kuin rakentamattoman tien määrittelyissä on esitetty JA SAMANAIKAISESTI tien tekniselle toimenpiteelle pätee, että Toimenpidettä ei tunneta Toimenpiteenä on suuntauksen parantaminen tai raskas rakenteen parantaminen. Tutkimuksen perusteella tien pinnan taipuma d0 oli rakentamattomaksi luokitelluilla PAB teillä suurempi eli rakenteellinen kunto heikompi kuin rakennetuilla teillä, mistä suorana päätelmänä on, että myös niiden vaurioiden ja IRI:n kasvunopeus on suurempi. Toisaalta luokitellussa aineistossa, missä tien pinnan taipuma d0 oli samaa suuruusluokkaa, VS:n ja IRI:n kasvunopeus oli rakentamattomilla teillä suurempi kuin rakennetuilla teillä. Tien leveys vaikutti VS kasvunopeuteen siten, että kasvunopeus pieneni tien poikkileikkauksen leventyessä. Rakentamattoman ja rakennetun tien vaurioitumisnopeuden eroa havainnollistaa kuva 11, minkä perusteella tieverkon keskimääräinen VS rakentamattomilla PAB teillä olisi yli 2- kertainen rakennettuihin teihin verrattuna. AB teillä keskimääräisissä VS määrissä ei ollut eroja aineiston perusteella. VS:n kasvunopeutta kuvataan mallissa ikäpotenssia b=2.0 käyttäen, minkä mukaisesti VS lisääntyminen on sitä voimakkaampaa mitä vanhempi päällyste on. VS [m 2 /100m] PAB-V Rakentamaton PAB-V Rakennettu PAB-B Rakentamaton PAB-B Rakennettu AB Rakentamaton AB Rakennettu Päällysteen ikä [vuotta] Kuva 11. Keskimääräinen vauriosumma kasvunopeuden yhtälöllä VS=a IKÄ 2 määritettynä; lähteenä Tiehallinnon selvitys 79/2001, taulukko 29. Vastaavan aineiston perusteella keskimääräinen IRI:n arvo rakentamattomilla PAB teillä olisi % suurempi kuin rakennetuiksi luokitelluilla PAB teillä (kuva 12). AB teillä ero olisi vain muutaman %-yksikön suuruinen eli käytännössä olematon. IRI:n suureneminen on mallin mukaisesti lähes lineaarista eli vakion suuruista päällysteen iästä huolimatta, koska ikäpotenssi b on mallissa PAB-V:lla 0.8, PAB-B:lla 0.7 ja AB:lla 0.5. Täysin lineaarisella kasvunopeudella potenssi saisi arvon 1.0.

14 Heikkokuntoisen päällystetyn alemman tieverkon ylläpidon vaihtoehdot, esiselvitys. 14 TYYPILLISET RAKENTEET ALEMMALLA TIEVERKOLLA IRI [mm/m] PAB-V Rakentamaton PAB-V Rakennettu PAB-B Rakentamaton PAB-B Rakennettu AB Rakentamaton AB Rakennettu Päällysteen ikä [vuotta] Kuva 12. Keskimääräinen IRI kasvunopeuden yhtälöllä (IRI-1.5)=a IKÄ b määritettynä; lähteenä Tiehallinnon selvitys 79/2001, taulukko 38. Tietyyppien rakennettu/rakentamaton vaurioitumisnopeuden tarkastelu tukeutuu läheisesti alempiasteisten teiden kunnon kehittymisen tarkasteluihin, koska vielä tälläkin hetkellä huomattava osa käytössä olevasta päätiestön ulkopuolisesta tieverkosta on aikoinaan toteutettu päällystämällä vanha soratie tai kärrypolku suhteellisen vähäisen sora- tai murskelisäyksen jälkeen eli ilman sen kummempia tierakentamisen standardeja. Kerrosrajojen vaihtelu, varsinkin rakentamattomilla teillä, voi olla poikkileikkauksessa huomattavaa, minkä vuoksi kerrosten paksuuden määrittäminen on vaikeaa (kuva 13). Esimerkiksi tien pituussuuntaisen maatutkauksen antama tulos riippuu siitä, missä kohti poikkileikkausta mittaus on suoritettu Pt pl 1179 Päällyste ÖS KaM SrM Hk Pohjamaa Etäisyys tien keskilinjasta [m] Kuva 13. Esimerkki rakentamattoman tien kerrosrajoista tien poikkisuunnassa.

15 Heikkokuntoisen päällystetyn alemman tieverkon ylläpidon vaihtoehdot, esiselvitys. 15 KORJAUSMAHDOLLISUUDET 4 KORJAUSMAHDOLLISUUDET 4.1 Lähtökohdat Vähäliikenteisten päällystettyjen teiden korjauksen/parantamisen tarpeellisuuden arviointi tulee tehdä nykyisen tien kunnon, liikennekuormituksen, rakennetietojen, iän ja ilmastoalueen sekä tiettyjen toiminnallisten rajojen (mm. ohjenopeus, KVL, toiminnallinen luokka) perusteella. Lisäksi huomioon tulee ottaa liikennetekniset asiat. Korjauskohteista tulisi pyrkiä selvittämään myös niiden vaurioitumisnopeus. Parhaiten vähäliikenteisen tien rakenteellista kuntoa kuvaavia tekijöitä ovat : IRI Pituushalkeamat Harjanne / PETA Verkkohalkeamat IRI:n suuruus riippuu pääasiallisesti routanousuista ja varsinkin niiden epätasaisuudesta. IRI on usein suuri myös alusrakenteen ollessa heikko (turve, savi), jolloin ajan myötä syntyy painumia. Toinen rakenteellinen syy on päällysrakenteen paksuuden vaihtelu esim. siirtymä- ja erityisrakenteiden kohdalla. Kevään ja kesän IRI-arvojen on AB ja PAB teillä havaittu tutkimuksissa käyttäytyvän toisistaan poikkeavalla tavalla. AB teille tyypillisesti IRI-arvot ovat suurimmillaan keväällä ja routanousujen aiheuttamat epätasaisuudet tasoittuvat tierakenteen sulaessa ja tiivistyessä. PAB teillä, joita suurin osa vähäliikenteistä teistä on, kevään ja kesän IRI-arvot eivät huomattavasti eroa toisistaan. [Belt, 1999] Pituushalkeamat ovat routanousun aiheuttamia halkeamia. Selvimpänä edellytyksenä pituushalkeamien muodostumiselle on riittävä routanousuero tien keski- ja reunaosien välillä. Halkeamia esiintyy tyypillisesti kohdissa, missä tierakenne sisältää jonkinlaisen epäjatkuvuuskohdan, jossa routivuuserot ovat paikallisesti huomattavia. Epäjatkuvuuskohtana voi olla jokin rakenteen osa, kuten rumpu, salaoja, putkijohto tai päällysrakennepaksuuden muutos, jotka sinänsä usein sisältävät routanousueroja tasoittavan siirtymäkiilarakenteen. Pituushalkeamat ovat yleisimmin tien keskellä, kun tie on leveydeltään luokkaa 7-9 m. Reunahalkeamat ovat puolestaan yleisimpiä kapeilla 5-6 m teillä ja toisaalta hyvin leveillä m teillä [Routavaurio- ja kuivatustutkimus, Pituushalkeamat osa II, 1991]. Pääasiallisia harjanteen/peta:n suuruuteen vaikuttavia tekijöitä yhdessä liikennekuormituksen kanssa ovat tien leveys (kapeus), luiskan jyrkkyys sekä tierakenteen, varsinkin sitomattomien kerrosten, ja alusrakenteen ominaisuudet vastustaa pysyviä muodonmuutoksia. Urasyvyys ei ole toimiva tunnusluku vähäliikenteisillä teillä ja varsinkaan PAB/SOP teillä, koska se kuvaa lähinnä päällysteen plastista deformoitumista ja nastarenkaista aiheutuvaa urautumista, joilla puolestaan ei ole juurikaan merkitystä alempiasteisella tieverkolla. Vähäliikenteisillä teillä verkkohalkeamat johtuvat pääasiassa sitomattoman rakenteen osan pysyvistä muodonmuutoksista, joissa aiheuttajana on liikennekuormitus. Osittain ne ovat kuitenkin myös päällysteen iästä ja päällystevirheistä johtuvia. Päällysteen väsymisen merkitys verkkohalkeamiin on vähäinen.

16 Heikkokuntoisen päällystetyn alemman tieverkon ylläpidon vaihtoehdot, esiselvitys. 16 KORJAUSMAHDOLLISUUDET Päällysteen vaurioitumista kuvataan yleisesti myös vauriosummalla VS, mikä tarkoittaa rikkinäisen päällysteen pinta-alaa 100 m:n tiejaksolla. Koska se johtuu eri syistä (mm. routanousut, liikennekuormitus, painumat, työvirheet, vanheneminen), se ei sovellu korjaustavan ja -suunnittelun lähtökohdaksi. Sen sijaan VS voidaan käyttää korjauksen tarpeellisuuden arviointiin eli VS kuvaa tien kuntoa. Huom! Vaikka iäkäs tie olisi pinnalta havaittavien vaurioiden perusteella heikossa kunnossa, se voi olla rakenteelliselta kunnoltaan hyvä. 4.2 Korjaustavan valinnan periaatteet Vähäliikenteisillä päällystetyillä teillä korjaustavan valinnassa voidaan hyödyntää seuraavan kaavion mukaista järjestystä ja periaatteita (kuva 14) : IRI:n kasvunopeus suuri ON Muutoin tasainen, mutta suuria yksittäisiä heittoja ON Tarkistetaan / korjataan - kivet - rummut - siirtymäkiilarakenteet EI EI Routanousujen pienentäminen * Pituushalkeamien määrä suuri ON Teräsverkko EI Harjanteen kasvunopeus suuri ON Päällysrakenteen yläosan vahvistaminen EI Verkkohalkeamat Purkaumat Reiät ON Uusi kulutuskerros EI Ei korjaustoimenpiteitä * Huolehdittava, että pituushalkeamien määrä ja harjanteen kasvunopeus tulee pysymään sallituissa rajoissa. (vrt. Kevytpäällyste-projekti TIEL 18/2000) Kuva 14. Korjaustavan valinnan periaate vähäliikenteisillä päällystetyillä teillä. Pituussuuntaisen epätasaisuuden suhteen parantamisvaihtoehdot ovat periaatteessa seuraavat :

17 Heikkokuntoisen päällystetyn alemman tieverkon ylläpidon vaihtoehdot, esiselvitys. 17 KORJAUSMAHDOLLISUUDET Ensisijaisesti Routanousujen pienentäminen Kerrosten lisääminen Massanvaihto Lämpöeriste Toissijaisesti Päällysrakenteen yläosan jäykkyyden lisääminen Stabiloinnit Kerrosten lisääminen Vahvisteet Routanousuerojen ja routivuuden vähentäminen Alusrakenteen homogenisointi Pituushalkeamakohtien suhteen parantamisvaihtoehdot ovat periaatteessa seuraavat : Ensisijaisesti Päällysrakenteen lujittaminen Teräsverkko Toissijaisesti Routanousujen pienentäminen Routimattomien kerrosten lisääminen Massanvaihto Lämpöeriste Poikkisuuntaisen epätasaisuuden suhteen parantamisvaihtoehdot ovat periaatteessa seuraavat: Ensisijaisesti Kuormituskestävyyden lisääminen Stabiloinnit Kerrosten lisääminen Vahvisteet Toissijaisesti Reunatuen lisääminen Tien leventäminen ja luiskan loiventaminen liikenneteknisistä syistä Routanousujen pienentäminen Kerrosten lisääminen Massanvaihto Lämpöeriste Oleellisena osana korjaustavan valinnassa on myös kustannustietous. Korjauskustannusten muodostuminen yleisellä tasolla riippuu mm. olosuhteista. Esimerkiksi jos korjaustoimenpiteiden tarkoituksena on vähentää routanousun aiheuttamia vaurioita, tulisi tietää, kuinka voimakkailla toimenpiteillä routanousujen haittoja pienennetään (taulukko 2). Taulukko 2. Routavaurioita pienentävien korjaustoimenpiteiden kustannuksia. Korjaustoimenpide Työvaiheet Yksikkö- Keskimääräinen kustannus / 100 m ** hinta * Sitomattomien kerrosten lisääminen Vanhan päällysteen jyrsintä ja tasaus Sitomattoman kerroksen lisäys 400 mm Uusi kulutuskerros PAB-V 2.52 /m /m 3 rtr 2.86 /m Yht / 100 m Teräsverkko-rakenne Vanhan päällysteen jyrsintä ja tasaus Teräsverkko Sitomattoman kerroksen lisäys 200 mm 2.52 /m /m /m 3 rtr Uusi kulutuskerros PAB-V 2.86 /m Yht / 100 m Stabilointi-rakenne Bitumistabilointi Uusi kulutuskerros PAB-V 5.55 /m /m Yht / 100 m * Lähde TIEH 40/2001 ** Oletuksena työleveys 6 metriä, kuljetusmatka alle 5 km.

18 Heikkokuntoisen päällystetyn alemman tieverkon ylläpidon vaihtoehdot, esiselvitys. 18 KORJAUSMAHDOLLISUUDET Routanousun selvä pienentäminen routimattomia kerroksia käyttäen (400 mm) olisi taulukossa 2 esitetyn esimerkin mukaisesti noin 20 % kalliimpi vaihtoehto kuin suhteellisen vähän routaongelmia vähentävä stabilointi korjaustoimenpide. Hyvin voimakkaasti routanousun aiheuttamia vaurioita vähentävää teräsverkko rakennetta käyttämällä kustannukset olisivat puolestaan noin kaksinkertaiset stabiloituun rakenteeseen verrattuna. Korjaustavan valinnassa on otettava huomioon se, että yleensä tasausviivan merkittävä nostaminen ei ole mahdollista. Tästä syystä routanousujen pienentämisessä joudutaan käyttämään usein massanvaihtoa sitomattomien kerrosten lisäämisen sijasta, mikä lisää kustannuksia merkittävästi. Korjaustoimenpiteisiin sisältyy myös aina kuivatuksen saattaminen kuntoon, mistä aiheutuu tiettyjä kustannuseriä. 4.3 Korjaussuunnittelun lähtötietojen hankinta Hyvän perustan korjaussuunnittelulle muodostavat ainetta rikkomattomin menetelmin hankitut lähtötiedot : PTM-mittaukset Tarkka vauriokartoitus PPL-mittaukset Kuivatuksen toimivuuden arviointi (huom! sivukaltevuus ja sivukalteva maasto) PTM-mittauksia tulee suorittaa korjauskohteella kuntorekisteritietojen lisäksi ajan tasalla olevien tietojen hankkimiseksi. Tällöin mittaukset voidaan kohdentaa ja hyödyntää havainnollisempia tunnuslukuja, kuten 5 m IRI. PTM-tuloksista tulisi tarkastella myös aikaisempia mittauksia jolloin pystyttäisiin määrittämään kohteen vaurioitumisnopeus. Tarkalla vauriokartoituksella tarkoitetaan yksityiskohtaista pintavaurioiden kartoitusta PVImittaustulosten täydentämiseksi. PPL-mittaukset tulisi tehdä riittävän tiheään, esim. 50 m välein kohteella. Kuivatuksen toimivuuden tarkka arviointi edellyttää maastokäyntiä. Muita menetelmiä hankkia korjaussuunnittelun lähtötietoja ovat : Ylimmän sitomattoman kerroksen rakeisuuden määrittäminen Routanousumääritykset (nykyisin mittauksia ei suoriteta) Maastokäynti (tasaus, kuivatus, luiskan kaltevuus, jako osuuksiin) Maatutkaus (jatkuvaa profiilia tierakenteesta kuntotietoja täydentämään) Pohjatutkimukset Huom! Lisäksi on otettava huomioon liikennetekniset vaatimukset. Kustannus- ja aikataulusyistä parantaminen pohjautuu usein vähäisiin lähtötietoihin.

19 Heikkokuntoisen päällystetyn alemman tieverkon ylläpidon vaihtoehdot, esiselvitys. 19 YLLÄPITOVAIHTOEHDOT JA OPTIMISTANDARDI 5 YLLÄPITOVAIHTOEHDOT JA OPTIMISTANDARDI 5.1 Lähtökohdat Nykyinen ylläpitomenettely Tienpitoa päällystetyillä teillä ohjataan Tiehallinnossa käyttämällä apuna HIPS- ja PMSjärjestelmiä. Näiden asiantuntijajärjestelmien keskeisen tausta-aineiston muodostavat tierekisteri ja kunto(tieto)rekisteri. Rekisterit kattavat kaikki yleiset tiet ja ovat jatkuvan päivitys- ja tarkistustyön kohteena. Päällystettyjen teiden kuntorekisteriä vastaavat järjestelmät on kehitetty myös sorateille ja silloille. Tiehallinnon käytössä ovat mm. siltojen ylläpidon järjestelmät Verkko-Siha ja Hanke-Siha, Siltarekisteri (SR) ja yksinkertainen sorateiden ylläpitomalli [LVM, 2001]. Vähäliikenteisten teiden taloudellinen ylläpito- tutkimusohjelmassa on erillinen kokonaisuus, missä käsitellään siltoihin liittyviä asioita. HIPS Strategisen tason tienpidon suunnittelu- ja ohjausjärjestelmä HIPS käsittelee tiestöä liikennemääräluokkien ja päällystetyyppien mukaan homogeenisiin ositteisiin jaettuna. Kunkin ositteen kehitystä (kuntoa) seurataan sille ominaisen kulumisen ja luokan tiestölle kohdistettavien toimenpiteiden (rahoitus) funktiona. Toimenpiteitä ei siis yksilöidä kohteisiin eikä tiestön kuvaus liity suoraan yksittäisiin tieosuuksiin. Järjestelmän pääasiallinen käyttäjä on keskushallinto, mutta myös tiepiirit hyödyntävät sen tuloksia. Tiestön kuntoa kuvataan 4 muuttujalla (urat, kantavuus, vauriot ja tasaisuus), joista muodostuu 135 mahdollista kuntoluokkaa. Väylät on jaettu 10 luokkaan (kolme päällystetyyppiä, neljä liikennemääräluokkaa sekä mo/mol-tiet). Kunnon kehitys kuvataan todennäköisyyksinä, joilla tiestöä siirtyy luokasta toiseen vuosittain. [LVM, 2001] Pitkän tähtäimen optimoinnissa lasketaan kullekin tiestön ositteelle tavoitteellinen (optimaalinen) kuntotaso (väylänpitäjän ja käyttäjien kustannukset huomioon ottaen, tunnuslukuina hyöty-kustannussuhde ja nettonykyarvo). Lyhyen tähtäimen optimoinnissa verrataan tiestön nykyistä kuntotilaa em. tavoitteelliseen jakaumaan ja maksimoidaan siirtyminen kohti tavoitetta budjettirajoituksen puitteissa. Eri toimenpiteille on määritetty niiden tiestön kuntoa parantava vaikutus. HIPS käsittelee tiestöön kohdistettavia toimenpiteitä kahdeksassa Tiehallinnon järjestelmiin perustuvassa toimenpideluokassa (taulukko 3), joille on määritelty yksikkökustannukset. [LVM, 2001] Taulukko 3. HIPS:n päällystystoimenpideluokat [Männistö et al, 2000]. Kestopäällysteet Kevytpäällysteet SOP-päällysteet 0 Rutiinikunnossapito (rappeutumismalli) Rutiinikunnossapito (rappeutumismalli) Rutiinikunnossapito (rappeutumismalli) 1 Koneelliset paikkaukset Koneelliset paikkaukset Koneelliset paikkaukset 2 Remixer Jyrsintä ja massan takaisin levitys Jyrsintä ja massan takaisin levitys 3 Ohut uudelleenpäällystys - Paikkaus + uusi SOP 4 Paksu uudelleenpäällystys Uudelleenpäällystys - 5 Stabilointi + päällystys Stabilointi + päällystys - 6 Kevyt rakenteen parantaminen - Rakenteen parantaminen 7 Raskas rakenteen parantaminen Rakenteen parantaminen -

20 Heikkokuntoisen päällystetyn alemman tieverkon ylläpidon vaihtoehdot, esiselvitys. 20 YLLÄPITOVAIHTOEHDOT JA OPTIMISTANDARDI HIPS päätulosteet ovat : tiestön nykyinen kunto, pitkän tähtäimen optimaalinen kuntotaso ja rahoitustarve, lyhyen tähtäimen optimaalinen rahoitustaso sekä rahoituksen allokointi tiepiirien kesken. HIPS-malleilla laskettujen toimenpidekustannusten kohdistaminen yksittäisille tieosuuksille vaatisi lukuisia lisäoletuksia ja mallien jatkokehittelyä. HIPS:in ja siltoja tarkastelevan Verkko-Sihan korvaava järjestelmä, HIBRIS, on parastaikaa tekeillä ja tulossa käyttöön myöhemmin. [LVM, 2001] PMSpro PMSpro on erityisesti tiepiireissä käytettävä toimenpideohjelmien suunnittelutyökalu, joka kohdistaa tiestön ylläpitoon osoitettavan rahoituksen yksittäisille tiejaksoille. Järjestelmän päätulosteena on tienpidon 1 3 vuoden työohjelma. [LVM, 2001] PMSpro saa lähtötietonsa kolmesta lähteestä, Tierekisteristä, Kuntorekisteristä ja HIPStulosteista. Tiestö on kuvattu 100 metrin pätkissä, jotka on linkitetty homogeenisiksi (ominaisuuksiltaan yhteneviksi) 1 12 kilometrin pituisiksi jaksoiksi. Tämän yhdistelyn pohjana ovat päällystetyyppi ja -historia, tien kunto sekä HIPS:n antamat toimenpidesuositukset. Käyttäjä määrittelee kuntomuuttujille tavoitetasot ja toimenpidepäätöksille valintaehdot. Tämän jälkeen malli arvioi teiden kunnon kehityksen ja vertaa tulosta kuntotavoitteisiin. Jos jokin jakso joutuu ennusteessa liian huonoon kuntoluokkaan, sille ehdotetaan annettujen ehtojen pohjalta sopivaa toimenpidettä. Lopullinen päällysteohjelma laaditaan näiden ehdotusten pohjalta käytännön reunaehdot huomioon ottaen. [LVM, 2001] HIPS- ja PMSpro järjestelmät perustuvat siis puhtaasti tiestön kuntoon (kesäaikana) ja taloudellisten resurssien optimointiin, eikä se ota huomioon liikenneväylien palvelutasoajattelun mukaisia tarpeita. Järjestelmillä ei luonnollisestikaan voida ottaa huomioon liikenneja ilmasto-olosuhteiden vaihtelua, esim. vuosittain vaihtelevaa kelirikkoa. Kelirikkoa ja siihen liittyviä ongelmia käsitellään tarkemmin tämän tutkimusohjelman muun asiakokonaisuuden yhteydessä Peruspalvelutaso Liikenneväylien toisistaan poikkeavat ominaisuudet määrittävät niiden palvelutason. Tieverkon käyttäjien kokema palvelutaso heikkenee ajan myötä, minkä vuoksi tietyn tason säilyttämiseksi on tehtävä ylläpitotoimenpiteitä. Aluekehitys vaikuttaa osaltaan tienpidon tarpeisiin; väestöltään kasvavilla ja vähenevillä alueilla on erilaiset tarpeet väylänpidon suhteen. Liikenne- ja viestintäministeriön asettama työryhmä on julkaisussaan Liikkumisen ja kuljetusten peruspalvelutaso tie- ja rataverkolla [LVM, 2003] jaotellut liikenneväylien palvelutasot minimitasoon, peruspalvelutasoon, tavoitetasoon ja erityispalvelutasoon. Palvelutasot kuvataan julkaisussa seuraavasti :

21 Heikkokuntoisen päällystetyn alemman tieverkon ylläpidon vaihtoehdot, esiselvitys. 21 YLLÄPITOVAIHTOEHDOT JA OPTIMISTANDARDI Minimipalvelutaso mahdollistaa yhteiskunnan perusturvallisuuden edellyttämän välttämättömän liikkumisen ja kuljetukset (esim. palo- ja pelastustoimi, poliisitoimi, sairaskuljetukset, maanpuolustus). Minimipalvelutaso on turvattava aina. Peruspalvelutaso mahdollistaa alueiden ja yhdyskuntien kehityksen tyydyttämällä väestön, elinkeinoelämän ja alueiden toimintojen edellyttämät tavanomaiset liikkumis- ja kuljetustarpeet kestävällä tavalla. Tavoitetaso tukee eri alueiden omien vahvuuksien kehittämistä. Tavoitetaso on tavoiteltava palvelutaso, jossa väestön, elinkeinoelämän ja alueiden toimintojen edellyttämät liikkumis- ja kuljetustarpeet tyydytetään kattavammin kuin peruspalvelutasossa. Erityispalvelutasoa voidaan tarvita tietyn asiakasryhmän tai tiettyjen erityisolosuhteiden edellyttämiä liikenteellisiä palveluja varten. Erityispalvelutason tarjoamisesta päätetään erikseen. Julkaisun mukaisesti liikkumisen ja kuljetusten peruspalvelutason mahdollistavat väyläpalvelut voidaan jakaa perusväylänpitoon eli päivittäisen peruspalvelutason ylläpitoon (väylien hoito, ylläpito, liikenteen hallinta, korvausinvestoinnit ja akuutit laajennusinvestoinnit) ja liikenneverkon kehittämiseen (peruspalvelutason varmistamiseen pitkällä aikavälillä). Liikenne kytkee yhteiskunnan eri toiminnot yhteen, jolloin väylätoiminnan taso vaikuttaa suoraan yhteiskunnan hyvinvointiin ja talouden kehitykseen. Liian huonotasoiset väyläpalvelut haittaavat perustoimintojen (esim. työssäkäynti, tavarakuljetukset, palvelut jne.) suorittamista ja lisäävät yhteiskunnan kustannuksia. Liian hyvätasoiset väyläpalvelut puolestaan lisäävät kansalaisten ja yritysten verorasitusta tai resurssit eivät ole käytettävissä muihin yhteiskunnan tarjoamien palvelujen tuottamiseen. [LVM, 2003] Vähäliikenteisten teiden osalta peruspalvelutaso tulee valita sellaiseksi tienpidon tasoksi, jota ei saa alittaa. Tällöin peruspalvelutason yläpuolella ylläpitotoimenpiteiden ajoitus ja käytettävät toimenpiteet määräytyvät kustannustekijöiden perusteella. Ongelmallisin tekijä peruspalvelutason käyttöönotossa tulee olemaan palvelutason arvottaminen. Sanallisessa muodossa esitetty peruspalvelutason käsite tulee pystyä muuttamaan numeeriseksi arvoksi, mikä mahdollistaa kunkin kohteen palvelutason suuruuden arvioimisen. 5.2 Ylläpidon vaihtoehtojen periaatteet Vähäliikenteisten teiden ylläpidolla voidaan periaatteellisesti ajatella olevan viisi erilaista kehityssuuntaa, joista nollavaihtoehtona on nykyisen ylläpitokäytännön jatkaminen (taulukko 4). Nykyisten menettelytapojen jatkaminen tarkoittaa sitä, että varsinkin vähäliikenteisen tiestön kunnon heikentyminen jatkuu. Ylläpitotoimenpiteiden määrä ja laatutaso (suhteellisen keveitä toimenpiteitä) edustaa tällä hetkellä lyhyen aikajänteen huomioon ottavia korjaustoimia. Taulukko 4. Vähäliikenteisten teiden ylläpidon vaihtoehtojen periaatteet. Ylläpidon vaihtoehdot Kustannukset / nykyinen Palvelutason muutos / nykyinen 0 Nykyisen käytännön jatkaminen 1 Tasapainoinen menettely Kustannukset minimoiva menettely 3 Peruspalvelutason huomioon ottava menettely Tavoitetason huomioon ottava menettely

22 Heikkokuntoisen päällystetyn alemman tieverkon ylläpidon vaihtoehdot, esiselvitys. 22 YLLÄPITOVAIHTOEHDOT JA OPTIMISTANDARDI Tasapainoisessa menettelyssä ylläpitotoimenpiteiden määrä ja laatutaso on sellainen, että tieluokittain tarkasteltuna tiestön kunto pysyy keskimäärin tämän hetkisellä tasolla. Menettely kasvattaa hieman ylläpidon kustannuksia, mutta samalla saavutetaan hieman korkeampi palvelutaso nykyiseen käytäntöön verrattuna. Kustannukset minimoivaan menettelyyn siirtyminen tarkoittaisi ylläpitotoimenpiteiden valintaa ja ajoittamista pelkästään taloudellisten kriteerien perusteella. Tällaisen menettelyn seurauksena tietty tieverkon osa; kaikista vähäliikenteisimmät tiet, jäisivät oman onnensa nojaan, vaille ylläpitotoimenpiteitä. Realistinen vähäliikenteisten teiden ylläpidon vaihtoehto nykyisellään on myös päällystettyjen teiden (lähinnä SOP) muuttaminen sorateiksi (tai päinvastoin soratien muuttaminen päällystetyksi tieksi). Kyseeseen voi tulla myös päällystetyypin muutos ylläpitotoimien yhteydessä. Joissakin tapauksissa tulisi harkita heikon itsekorjaantumiskyvyn (routa- ja pakkasvauriot) omaavan AB-päällysteen korvaamista PAB:lla, jos kustannuslaskelmin voidaan osoittaa, että ylläpidon kustannukset olisivat alhaisempia käyttämällä pehmeitä asfalttipäällysteitä ABpäällysteiden sijaan. Toisin päin pitkällä aikavälillä edullisempi vaihtoehto voi tietyissä kohteissa olla PAB:n tai SOP:n sijaan AB-päällyste. Päällystetyypin muutoksiin voi syynä olla siten tien merkityksen muuttuminen, mikä ilmenee liikenteen yleensä ja varsinkin raskaan kaluston määrän muuttumisen muodossa. Peruspalvelu- ja tavoitetason huomioon ottavissa menettelyissä ylläpitotoimenpiteiden valinnan lähtökohtana on taloudellisten seikkojen lisäksi väestön, elinkeinoelämän ja muiden toimintojen asettamat tarpeet. Alueen toimintojen vaatimuksista ja sen asukkaiden tarpeista lähtevä menettely nostaa ylläpidon kustannuksia nykyiseen menettelyyn verrattuna, jos tiestön kuntoa halutaan ylläpitää halutulla palvelutasolla. Oma kysymyksensä on yleisen tieverkon laajuus tulevaisuudessa, koska yhtenä vaihtoehtona on esitetty, että osa yleisistä teistä muutetaan hallinnollisesti yksityisteiksi. Hallinnollisten muutosten edellytyksenä on kohteen kattavat laadukkaat korjaustoimenpiteet, mitkä jo sinällään vaativat erillistä rahoitusta. 5.3 Kunnostustoimenpiteiden rankkuus Vähäliikenteiselle tieverkolle on ominaista, että rappeutumisen ja vaurioitumisen seurauksena tiestö on hyvin suurelta osin ns. moniongelmaisia teitä. Siksi kohteiden pääasiallisia kunnostustoimenpiteitä tulisi olla kevyt tai raskas rakenteen parantaminen, eikä niinkään pelkät uudelleenpäällystämis- ja stabilointitoimenpiteet. Kunnostustoimenpiteiden rankkuus tulisi valita seuraavien periaatteiden mukaisesti : Pituussuuntainen epätasaisuus => Raskas rakenteen parantaminen Pituushalkeamat => Teräsverkolla lujittaminen Poikittainen epätasaisuus => Kevyt rakenteen parantaminen Vauriosumma => Kevyt rakenteen parantaminen / stabilointi / uudelleenpäällystys

23 Heikkokuntoisen päällystetyn alemman tieverkon ylläpidon vaihtoehdot, esiselvitys. 23 YLLÄPITOVAIHTOEHDOT JA OPTIMISTANDARDI Lisäksi vielä jokakeväisen riesan eli kelirikon asettamat vaatimukset tulisi pystyä ottamaan huomioon parhaalla mahdollisella tavalla kunnostustoimenpiteiden valinnan yhteydessä. 5.4 Optimistandardi Vähäliikenteisille teille määriteltävä optimistandardi on väyläpidolle asetettava vaatimustaso ihannetilanteessa, missä otetaan huomioon sekä tiestön kuntotilalle asetetut rajat että peruspalvelutason mukaiset tien käyttäjien tarpeet. Vähäliikenteisten teiden ylläpitoa ei voida tarkastella pelkästään kuntotilan ja taloudellisten kriteerien perusteella, koska tällä menettelytavalla tietty osa vähäliikenteisistä teistä jäisi kokonaan vaille korjaustoimenpiteitä. Pienillä liikennemäärillä tienomistajan ja käyttäjien kokonaiskustannusten minimi jää alle peruspalvelutason (vrt. kustannusten minimoinnin malli edellä). Sen vuoksi kuntotilan alaraja tulee määrittää peruspalvelutason avulla. Näin ollen vähäliikenteisten teiden optimistandardi määrittyy näiden kahden tekijän yhteisvaikutuksena. Peruspalvelutason mukaisten kuntorajojen soveltaminen edellyttää peruspalvelutason luokittelemista samojen periaatteiden mukaan kuin kuntomuuttujien osalta on vallitsevana käytäntönä. Kuntorajat tulisi kuvata käyttäen ainakin keskimääräistä ja yläraja-arvoa. Luokitteleviksi, eri peruspalvelutason sisältäviksi tekijöiksi soveltuvat esim. päällystetyyppi (kesto- ja kevytpäällysteet sekä SOP) ja liikennemäärä.

24 Heikkokuntoisen päällystetyn alemman tieverkon ylläpidon vaihtoehdot, esiselvitys. 24 HEIKKOKUNTOISEN ALEMMAN TIEN MÄÄRITTELY JA SEN LAAJUUS 6 HEIKKOKUNTOISEN ALEMMAN TIEN MÄÄRITTELY JA SEN LAAJUUS 6.1 Tutkimusaineisto Esiselvitysvaiheessa kehitetään alustava menetelmä heikkokuntoisen päällystetyn tiestön laajuuden selvittämiseksi ja arvioidaan heikkokuntoisuuden raja-arvoja käyttäen tutkimusaineiston lähteenä PTM- ja PVI-tuloksia vuoden 2000 kuntotietorekisteristä. Vuoden 2000 PTM-tulokset kattoivat 38 % ja PVI-tulokset 27 % Suomen päällystetystä tiestöstä [Lämsä, 2001]. Tutkimusaineistoksi valittiin päällystetyt yhdystiet, koska vähäliikenteisten teiden osuus yhdysteillä on hyvin suuri ja toisaalta otoskoko saatiin tällä valinnalla pysymään tarvittavan suurena aineiston kattavuuden kannalta. PTM-tuloksista tarkasteltiin pituus- ja poikkisuuntaista epätasaisuutta IRI ja PETA. PVI-tuloksista tarkastelun kohteeksi valittiin pituushalkeamat PITH ja vauriosumma VS. Aineistoa luokiteltiin päällystetyypin lisäksi liikennemäärän ja päällysteen iän perusteella. Yhdystiet käsittävän otoksen koko on PTM-tulosten osalta lähes km ja PVI-tulosten osalta yli km (taulukko 5). Taulukko 5. Tutkimusaineiston pituus kilometreinä. Päällystelaji PTM-aineisto [km] PVI-aineisto [km] AB PAB-B PAB-V SOP Päällystetyt yhdystiet yht Otoksen kuntotilaa tarkasteltiin ensi vaiheessa määrittämällä kuntotavoitetta huonompikuntoisen tiestön osuus julkaisun Päällystettyjen teiden kuntotavoitteiden tarkistus [Tielaitos, 2000] mukaisten kuntotavoiterajojen perusteella. Vauriosumman kuntotavoiterajat ovat julkaisussa määritelty liikennemäärän suhteen muuttuviksi seuraavasti : Raja = 160 KVL/15,kun KVL < 1500 Raja = 60,kun KVL 1500 Vauriosummaltaan kuntotavoitetta heikompien teiden osuus oli otoksen AB ja PAB-B teillä noin 3 % sekä PAB-V ja SOP teillä noin 11 % (taulukko 6). Taulukko 6. Vauriosumman kuntotavoitteen alitukset tutkimusaineistossa (päällystetyt yhdystiet). Päällystelaji VS rajan alitukset VS rajan alitukset liikennemäärän mukaan luokiteltuna KVL < KVL< KVL 6000 KVL > 6000 AB 2.7 % 2.0 % 2.5 % 3.0 % 1.5 % PAB-B 3.2 % 1.1 % 4.1 % 8.5 % - PAB-V 11.0 % 11.0 % 10.9 % 21.0 % 0.0 % SOP 11.5 % 11.0 % 18.8 % - - Päällystetyt yhdystiet yht. 8.8 % 10.0 % 7.9 % 4.0 % 1.4 %

25 Heikkokuntoisen päällystetyn alemman tieverkon ylläpidon vaihtoehdot, esiselvitys. 25 HEIKKOKUNTOISEN ALEMMAN TIEN MÄÄRITTELY JA SEN LAAJUUS Pituussuuntaisen epätasaisuuden IRI kuntotavoiterajoina käytettiin nopeusrajoitusalueen km/h arvoja (pitänee hyvin pitkälle paikkansa päällystetyillä yhdysteillä), jolloin rajat määräytyvät liikennemäärän suhteen seuraavasti : Raja = 5.5 KVL/750,kun KVL 1500 Raja = 3.5,kun KVL > 1500 IRI:n osalta kuntotavoiterajat alittavien teiden osuus on myös suuri otoksessa, SOP teillä jopa huomattavan suuri 20 % (taulukko 7). Taulukko 7. IRI:n kuntotavoitteen alitukset tutkimusaineistossa (päällystetyt yhdystiet). Päällystelaji IRI rajan alitukset IRI rajan alitukset liikennemäärän mukaan luokiteltuna KVL < KVL< KVL 6000 KVL > 6000 AB 6.4 % 7.3 % 4.3 % 7.7 % 10.8 % PAB-B 3.1 % 1.6 % 3.0 % 7.6 % - PAB-V 6.5 % 6.8 % 5.6 % 31.5 % 0 % SOP 19.9 % 19.9 % 19.8 % - - Päällystetyt yhdystiet yht. 9.7 % 12.8 % 5.6 % 8.3 % 10.8 % Alitusten osuudet ovat suuria, kun vertailukohteena käyttää päällystettyjen teiden kuntotavoitteiden tarkistuksen [Tielaitos, 2000; taulukko 6] yhteydessä ennustedatan testiaineistona käytettyä vuoden 1998 kuntotietorekisteriä. Pintavaurioiden määrä päällystetyn yhdystiestön käsittävässä otoksessa on siis suurempi kuin tieverkolla keskimäärin. Päällystettyjen teiden kuntotavoitteiden tarkistus raportissa ei ole erikseen esitetty rajaarvoja PETA:lle (harjanteelle) tai pituushalkeamille, vaikka niillä on tärkeä rooli korjaustoimenpiteen suunnittelussa. Myöskään ikää ei ole otettu huomioon. 6.2 Heikkokuntoisen tiestön määrittelyn periaatteet Heikkokuntoisen tiestön määrittelyssä lähtökohtana oli peruspalvelutaso. Tässä yhteydessä esitetyt heikkokuntoisuuden raja-arvot voidaan siten käsittää ensimmäiseksi versioksi tien pintakunnolle asetettavista kuntorajoista. Kuntomuuttujat ja korjaustoimenpiteet kunkin vauriotyypin korjaamiseksi poikkeavat nykyisistä HIPS ja PMSpro sisältämistä oletusarvoista. Tämän ehdotuksen taustalla on ajatus korjausten rankkuuden huomioon ottamisesta jo hyvin varhaisessa vaiheessa vähäliikenteisten teiden ylläpidon suunnittelussa. Pääkohteena on tässä vaiheessa ollut heikkokuntoisuuden raja-arvojen määrittämisperiaatteet, eikä niinkään numeeriset raja-arvot. Heikkokuntoisuuden määrittelyssä pituus- ja poikkisuuntaisen epätasaisuuden sekä vauriosumman osalta pyritään ottamaan huomioon sekä päällysteen ikä että liikennemäärä (kuva 15). Päällysteen ikä jaettiin kolmeen luokkaan seuraavasti : Välillä 0 4 vuotta heikkokuntoisuuden raja-arvo on vakio Välillä 4 10 vuotta raja-arvo suurenee lineaarisesti Kun päällysteen ikä yli 10 vuotta, raja-arvo on vakio.