NP4-altaan maapato koostuu seuraavista materiaaleista (ylhäältä alaspäin lukien) piirroksessa 6 (Detalji 2) esitetyn mukaisesti:

Transkriptio

1 1.0 JOHDANTO Tässä liitteessä kuvataan piirroksien mukaiset NP4-rikastushiekka-altaan yleissuunnitelmaan liittyvät rakennusmateriaalit Liitteen I piirustusten mukaisesti. 2.0 RAKENNUSMATERIAALIT NP4-altaan maapato koostuu seuraavista materiaaleista (ylhäältä alaspäin lukien) piirroksessa 6 (Detalji 2) esitetyn mukaisesti: Eroosiosuojaverhous Vyöhyke 2B, suodatinkerros Suodatinkangas (geotekstiili) Bitumigeomembraani Vyöhyke 2A, moreeni/suodatinkerros Vyöhyke 2B, suodatinkerros Vyöhyke 3A, siirtymärakenne, ja Louhetäyttö. Altaan sulkemisen yhteydessä rakennetaan peittorakenne louhetäyttöpenkereen ulkoluiskaan. Peittorakenteen ainekset määritellään altaan käyttövaiheen aikana eikä niitä sen takia kuvata tässä asiakirjassa. Padon perustassa käytetään seuraavia materiaaleja (alhaalta ylöspäin) piirroksessa 6 (Detalji 3) esitetyn mukaisesti: Moreeni Bitumigeomembraani Suodatinkangas (geotekstiili) Vyöhyke 2A, moreeni/suodatinkerros (vain lähellä penkereen yläjuoksun puoleista reunaa) Vyöhyke 2B, suodatinkerros Vyöhyke 3A, siirtymärakenne, ja Louhetäyttö. Jokaisen rakennusvaiheen yhteydessä padon harjalle rakennetaan tien pintakerrokset. Rikastushiekka-altaan pohjassa käytetään seuraavia maa-aineksia (alhaalta ylös) piirroksessa 6 (Detalji 1) esitetyn mukaisesti: Pohjamoreeni, ja Report No AppV-RevB 1/10

2 Bitumigeomembraani. Vyöhykkeen 2B materiaalia käytetään myös osana altaan pohjan kuivatusjärjestelmää ja eristeen yläpuolista kuivatusjärjestelmää Liitteen I piirustusten 7 ja 8 mukaisesti. Alla olevissa kappaleissa kuvataan käytettävät materiaalit yksityiskohtaisesti. Vyöhykkeen 2A, vyöhykkeen 2B ja vyöhykkeen 3A materiaalit eivät ole potentiaalisesti happoa tuottavia ja niiden tulee noudattaa kuvassa 1 esitettäviä määriteltyjä raekokojakaumia. NP3-altaasta kerättyjen rikastushiekkanäytteiden raekokojakaumien rajakäyrät on esitetty kuvassa 1 (NP3 Tailings). On ennakoitavissa, että myös NP4-altaan rikastushiekan raekokojakauma osuu näiden rajakäyrien sisään. Vyöhykkeiden 2A, 2B ja 3A kiviainesten raekokojakaumakäyrät suunniteltiin täyttämään Fell et al (2015) ja USDA-NEH (1994) mukaiset suodatinmateriaalin yhteensopivuuskriteerit. Vyöhyke 2B suunniteltiin myös täyttämään Fell et al (2015) ja USDA- NEH (1994) mukaiset vedenläpäisevyys- ja lajittuneisuuskriteerit. Kuva 1: Rakennusmateriaalien raekokojakaumien ohjealueet Kaikki täyttöainekset tuotetaan, varastoidaan, kuljetetaan, sijoitetaan ja levitetään siten, että syntyy mahdollisimman vähän maa-ainesten lajittumista. Maa-aineksia, jotka eivät täytä määriteltyjä raekokojakaumia, ei käytetä rakentamisessa, jollei suunnittelija tarkasta ja hyväksy ne suunnitelman tarkoituksen mukaiseksi. Mikäli todetaan, että sijoitetut maa-ainekset eivät täytä vaadittuja raekokojakaumia tai ne sekoittuvat siten, etteivät raekokojakauman vaatimukset täyty, maa-aines poistetaan tai rakenne korjataan suunnittelijan hyväksymällä tavalla. Report No AppV-RevB 2/10

3 Käytettävät materiaalit eivät saa sisältää orgaanista ainesta, romua, kuonaa, tuhkaa, jätettä, lunta, jäätä eivätkä mitään muuta haitallista ainesta, jota suunnittelija ei ole hyväksynyt. Ennen jokaisen vyöhykkeen 2A, 2B, 3B tai louhetäytön korotuksen rakentamista, aikaisemmin rakennetusta pinnasta tulee poistaa tai korvata kaikki materiaalit, jotka eivät täytä rakenteen erityisvaatimuksia (raekokojakauma ja/tai tiiveys). Tämä koskee kaikkia aikaisemmin käytettyjä materiaaleja, kuten myös aikaisemmissa padon rakentamisvaiheissa käytetyt materiaalit. In-situ tiiveys- ja vesipitoisuuskokeet tehdään rakentamisen aikana tiivistämisen tehokkuuden arvioimiseksi. Vyöhykkeiden 2A, 2B ja 3A materiaalikerrokset ylävirran puoleiseen luiskaan voidaan rakentaa: Ylävirran puoleisen patoluiskan suuntaisina kerroksina Vaakasuorina kerroksina Em. koskee kaikkia rakentamisvaiheita (Vaiheen 1a pato ja sen jälkeen tehtävät korotukset). Mikäli rakentaminen ja tiivistäminen tehdään patoluiskaan nähden kohtisuoraan, vyöhykkeiden 3A, 2B ja sen jälkeen vyöhykkeen 2A täytöt tehdään padon harjalta juureen päin patoluiskan suuntaisina kerroksina. Tällöin tiivistys tehdään jyrällä, jota autetaan luiskaa ylös puskutraktorilla (tai vastaavalla työkoneella) ja vinssillä. Kuvissa 2-4 on esitetty valokuvia täyttökerrosten tekemisestä ja tiivistämisestä luiskan suuntaisesti. Kerroksen paksuus ja tiivistämisen laajuus (tiivistyskoneen koko ja ajokertojen määrä), joka tarvitaan suunnitellun tiiveyden saavuttamiseksi, määritetään kenttäkokein ennen rakentamista. Työn aikana toteutetaan jatkuvaa laaduntarkkailua ja varmistuskokeita sen osoittamiseksi, että vaadittu tiiveystaso on saavutettu. Tiiveys tarkistetaan ennen päälle tulevien materiaalikerrosten rakentamista. Jos materiaali ei täytä vaadittua tiiveyttä, asia korjataan suorittamalla jyrällä ylimääräisiä ajokertoja harjalta juureen päin vinssin ja puskutraktorin (tai vastaavan työkoneen) avulla. Tämä voidaan toistaa, kunnes materiaali täyttää vaaditun tiiviystason. Jos materiaali ei edelleenkään täytä suunniteltua tiiviystasoa, se tulee poistaa (puskutraktorilla tai kaivinkoneella), korvata uudella materiaalilla, tiivistää ja testata uudelleen. Report No AppV-RevB 3/10

4 Kuva 2: Esimerkkikuva materiaalitäytön rakentamisesta luiskaan Kuva 3: Esimerkkikuva materiaalitäytön tiivistämisestä luiskassa Report No AppV-RevB 4/10

5 Kuva 4: Esimerkkikuva materiaalitäytön tiivistämisestä luiskassa Vaihtoehtoisesti levittäminen ja tiivistäminen voidaan tehdä vaakasuorina kerroksina. Louhetäyttö rakennetaan ensiksi, jonka jälkeen rakennetaan ja tiivistetään vyöhykkeet 3A, 2B ja 2A. Kukin materiaalikerros voidaan rakentaa vaakasuorina ylävirran puolelta ylileveinä (työkoneen kokoon sopivina) kerroksina, tiivistää ja sen jälkeen leikata määriteltyyn paksuuteen. Tämä menetelmä vaatii suuremman materiaalimäärän käsittelyä ja siirtoa. Urakoitsija voi myös järjestää työn siten, että vyöhykkeiden 3A ja 2B kerrokset rakennetaan ja tiivistetään samanaikaisesti. Jos työ tehdään vaakasuorina kerroksina, vyöhykkeiden 2A, 2B ja 3A materiaalien tiivistäminen tehdään jyrällä, jota ajetaan samansuuntaisesti padon keskilinjan kanssa. On odotettavissa, että työtä suorittava urakoitsija tulee arvioimaan ja tarjoamaan sopivia laitteita, joilla työ voidaan suorittaa tehokkaasti ja vaatimusten mukaisesti. Lisäksi on ennakoitavissa, että urakoitsija tulee järjestämään rakentamistyön tehokkaalla tavalla ja esitettyjen laatuvaatimusten mukaisesti (tiiveysvaatimukset mukaan luettuina). Esimerkiksi Caterpillar D5:n puskutraktorin puskulevyn leveydet voivat vaihdella 2,7 metristä 3,2 metriin. Siten rakennettaessa 1 metrin paksuista kerrosta (luiskaan nähden kohtisuoraan mitattuna) tulee vaakasuoraksi leveydeksi vähintään 2,7 m. Tiivistämiseen käytettävällä jyrällä suoritetaan riittävän monta päällekkäistä ajokertaa, jotta saavutetaan vaadittava materiaalin tiiviystaso, joka tarkistetaan laadunvalvonta- ja laadunvarmistussuunnitelmien mukaisesti (esimerkiksi käyttäen Troxleria). Troxler-laitteita voidaan käyttää mittaamaan materiaalin kiintotiheyttä ja vesipitoisuutta. Niitä voidaan käyttää vaakasuorilla pinnoilla tai kaltevilla pinnoilla, mikäli pinnat ovat sileitä ja laitteen anturi asennetaan kohtisuoraan pintaa kohti (ASTM D6938). Vaadittu testaustiheys on esitetty laadunvalvonta- ja laadunvarmistussuunnitelmassa (liite X). Testaustiheys on sama riippumatta siitä rakennetaanko kerrokset vaakasuoraan vai patoluiskan suuntaisina. Jos täyttökerrokset rakennetaan yli 0,4 m kerroksina, kerrosten alaosan testausta varten kaivetaan pienet kuopat, jotta tiiveys voidaan mitata koko kerroksen kattavasti. Report No AppV-RevB 5/10

6 2.1 Vyöhyke 2A moreeni/suodatinkerros Vyöhykkeen 2A mukaisia maa-aineksia sijoitetaan ylävirran (rikastushiekka-altaan) puoleiseen patoluiskaan sekä padon pohjarakenteeseen lähelle ylävirran puoleisen penkereen alareunaa ja sen tarkoituksena on: Vähentää bitumigeomembraanissa olevien vikojen aiheuttamaa rikastusjätteen kulkeutumista mahdollisen suotoveden kuljettamana, Toimia toissijaisena eristekerroksena, jolla on alhainen vedenläpäisevyys, ja Toimia alusrakenteena bitumigeomembraanille. Raekokojakauman ohjealue on esitetty taulukossa 1 ja kuvassa 1. Esitetty ohjealue on suunniteltu sopivaksi rikastushiekan kanssa käytettävään suodatinkerrokseen Fell et al (2015) ja USDA-NEH (1994) mukaisesti. Vyöhyke 2A:n rakentamiseen käytettävä moreeni saadaan määritellyistä ottopaikoista NP4-altaan alueella. Ylisuuret kappaleet poistetaan kaivutyön yhteydessä (paikan päällä) ja mahdollisesti jääneet ylisuuret partikkelit poistetaan täyttötyön yhteydessä. Sijoitetun ja tiivistetyn vyöhyke 2A:n materiaalin vedenjohtavuuden tulee olla pienempi tai yhtä suuri kuin 1 x 10-7 m/s, jolloin se toimii toissijaisena eristekerroksena. Taulukko 1: Raekokojakauman rajat vyöhykkeelle 2A, moreeni/suodatinkerros Koko (mm) Läpäisyprosentti (%) , , , Vyöhyke 2A rakennetaan ja tiivistetään kerroksittain, jotta saavutetaan vähimmäistiiveys, joka on 92 % Parannetun Proctor-kokeen maksimikuivatilavuuspainosta ASTM D 1557/GLO-85 standardin/ohjeen määritelmän mukaisesti. Vyöhykkeen 2A vesipitoisuutta parannetaan tarvittaessa tiiveysvaatimuksen saavuttamiseksi. Ennen rakentamista paikan päällä suoritetaan tiivistyskokeita vyöhyke 2A:n maa-aineksen tiivistämiseen vaadittavan vesipitoisuuden määrittämiseksi. Tiiveys- ja vesipitoisuuskokeita tehdään rakentamisen aikana tiivistystyön tehokkuuden ja vesipitoisuuden mittaamiseksi. Vyöhykkeen 2A materiaalin pinnan, jonka päälle bitumigeomembraanieriste asennetaan, tulee olla tasainen. Pinta tarkistetaan sen varmistamiseksi, että suuret, teräväreunaiset rakeet on poistettu. Eristeen kanssa kosketukseen joutuvien rakeiden maksimikoko on noin 100 mm pyöreäreunaisille rakeille. Jos isoimmat rakeet ovat kulmikkaita, tulee maksimiraekokoa pienentää. Report No AppV-RevB 6/10

7 2.2 Vyöhyke 2B, suodatinkerros Vyöhyke 2B koostuu hiekasta ja sorasta, jotka tuotetaan murskaamalla sivukiviaineksesta, joka ei ole potentiaalisesti happoa tuottavaa. Raekokojakauman ohjealue on esitetty taulukossa 2 ja kuvassa 1. Vyöhyke 2B materiaali on suunniteltu suodatinominaisuuksiltaan yhteensopivaksi vyöhykkeen 2A kanssa sekä täyttämään Fell et al (2015) ja USDA-NEH (1993) mukaiset vedenläpäisevyys- ja lajittumiskriteerit. Partikkelikokoa 4,75 mm vastaava enimmäisläpäisyprosentti 40% on määritetty vyöhykkeen 2B suffuusiokriteeriksi. Suffuusiokriteerit perustuvat sisäisen eroosion kokeeseen, joka oli tehty murskatulla kiviaineksella, jonka raekokojakauma on samankaltainen kuin vyöhykkeen 2B suodatinmateriaalin rakeisuusohjealue (Eldridge ja Gilmer, 2002). Koe osoitti, että murskatun kiviaineksen eroosiota ei tapahtunut olosuhteissa, joissa hydraulinen gradientti oli paljon suurempi kuin NP4-altaassa oletetaan esiintyvän. Vyöhykkeen 2B materiaalia käytetään myös eristeen suojakerroksena padon yläjuoksun puoleisella rinteellä geotekstiilin ja suojaverhouskerroksen välillä. Eristeen vahingoittumisriskin pienentämiseksi vyöhykkeen 2B materiaalin maksimiraekooksi asetettiin 19 mm rakennettaessa suodatinkerrosta suodatinkankaan päälle. Taulukko 2: Raekokojakauman ohjealue vyöhykkeelle 2B, suodatinkerros Koko (mm) Läpäisyprosentti (%) Suodatinkerroksen (bitumigeomembraanin alajuoksun puolella ja padon pohjarakenteessa) rakentamiseen käytettävä vyöhykkeen 2B materiaali sijoitetaan kerroksittain ja tiivistetään vähintään 92 %:n Parannetun Proctor -kokeen maksimikuivatilavuuspainosta ASTM D 1557/GLO-85 mukaisesti. Materiaalin vesipitoisuutta parannetaan tarvittaessa tiiveysvaatimuksen saavuttamiseksi. Ennen rakentamista paikan päällä suoritetaan tiivistyskokeita vyöhyke 2B:n maa-aineksen tiivistämiseen vaadittavan vesipitoisuuden määrittämiseksi. Tiiveys- ja vesipitoisuuskokeita tehdään rakentamisen aikana tiivistystyön tehokkuuden mittaamiseksi. Mikäli vesipitoisuus on liian suuri tiivistämistä varten, kerroksen annetaan kuivua ennen tiivistämistä. Suodatinkerroksen liiallista tiivistämistä tulee välttää, tiivistämisestä aiheutuvan rakeiden rikkoutumisen ja hienoaineksen muodostumisen välttämiseksi. Vyöhykkeen 2B geotekstiilin yläpuolelle laitettavaa materiaalia ei tiivistetä. Report No AppV-RevB 7/10

8 Vyöhykkeen 2B materiaalia, jota käytetään altaan pohjan kuivatussalaojiin tai eristekalvon yläpuolisiin salaojiin, ei tiivistetä. 2.3 Vyöhyke 3A, siirtymäkerros Vyöhykkeen 3A materiaali sisältää ensisijaisesti hiekaksi, soraksi ja pieniksi kiviksi luokiteltavia lajitteita ja se tehdään murskaamalla ja/tai seulomalla sivukivestä, joka ei ole potentiaalisesti happoa tuottavaa. Raekokojakauman ohjealue on esitetty taulukossa 3 ja kuvassa 1. Vyöhyke 3A:n materiaali on suunniteltu sopivaksi suodatinmateriaaliksi vyöhyke 2B:n materiaalille Fell et al (2015) ja USDA-NEH (1993) mukaisesti. Taulukko 1: Raekokojakauman ohjealue vyöhykkeen 3A siirtymärakenteen materiaalille Koko (mm) Läpäisyprosentti (%) , , , , Vyöhyke 3A rakennetaan ja tiivistetään kerroksittain. Työkohteessa suoritetaan koetiivistys ennen rakentamista vyöhykkeen 3A rakentamisessa tarvittavan tiivistystyön mitoittamiseksi. Tiiveys- ja vesipitoisuuskokeet tehdään paikan päällä rakentamisen aikana tiivistystehokkuuden arvioimiseksi. 2.4 Louhetäyttö Louhetäyttö tehdään avolouhinnan ja maanalaisen louhinnan tuottamasta sivukivestä. Louhetäyttö voi olla potentiaalisesti happoa tuottavaa (PWR-kivi). Louhetäytön tulee olla lajittumatonta ja lohkareiden halkaisija saa olla enintään 1,2 m. Liian suurikokoiset lohkareet tulee poistaa täyttövaiheessa. Louhetäyttö rakennetaan enintään 2 metrin kerroksina tiivistämätöntä louhetta. Työkohteessa suoritetaan koetiivistys ennen rakentamista louhetäytön rakentamisessa tarvittavan tiivistystyön mitoittamiseksi. 2.5 Eroosiosuojaus Eroosiosuojakerroksen rakentamiseen käytetään lajittumatonta materiaalia, joka sisältää ensisijaisesti hiekaksi, soraksi ja pieniksi kiviksi luokiteltavia lajitteita ja sen enimmäispartikkelikoko on 250 mm. Materiaali tuotetaan sivukivestä ja on laadultaan samankaltaista kuin vyöhykkeen 3A materiaali. Eroosiosuojakerrosta ei tiivistetä. Report No AppV-RevB 8/10

9 2.6 Pohjamoreeni NP4-varastoaltaan pohjalla ja padon alla tulee olla pohjamoreenikerros, jonka toiminnallinen vedenjohtavuus rakenteessa on pienempi tai yhtä suuri kuin 1 x 10-7 m/s. Geobotnian vuonna 2017 varastoaltaan alueella tekemien tutkimusten perusteella, suurimmalla osalla altaan aluetta esiintyy luontainen moreenikerros. Testaustulokset osoittavat, että moreenikerros on suurimmaksi osaksi laadultaan ja paksuudeltaan tarkoitukseen sopiva. Alueille, joilla moreenin kerrospaksuus ja/tai laatu ei ole riittävä, sijoitetaan lisää moreenia, jonka vesipitoisuutta parannetaan (tarvittaessa) ja, joka tiivistetään, kunnes se täyttää vähimmäisvaatimukset. 2.7 Bitumigeomembraanieriste Bitumigeomembraanieriste asennetaan NP4-varastoaltaan pohjaan, padon perustaan ja ylävirran puoleiseen patoluiskaan. Sen ensisijainen tarkoitus on vähentää suotoveden ja rikastushiekan kulkeutumista altaasta. Bitumigeomembraanin tekniset tiedot on esitetty taulukossa 4. Taulukko 2: Bitumigeomembraanin tekniset tiedot Ominaisuus Yksikkö Standardi Arvo Minimitoleranssi Paksuus mm 4,00 3,60 EN Neliöpaino g/m Enimmäisvetolujuus (pituussuuntainen) Enimmäisvetolujuus (poikkisuuntainen) N/50 mm N/50 mm EN Murtovenymä (pitkittäinen) % Murtovenymä (poikittainen) % Staattinen puhkaisulujuus: voima kn 3,5 3 EN ISO Staattinen puhkaisulujuus: siirtymä mm Joustavuus kylmässä lämpötilassa C EN Vedenjohtavuus m/s ASTM E Kaasunjohtavuus m 3 /(m² d atm) ASTM D < 2, Geotekstiili Patopenkereen ylävirran puoleisessa luiskassa bitumieristeen päällä käytetään suojakerroksena kutomatonta neulasidottua suodatinkangasta (500 g/m 2 ). Taulukossa 5 on esitetty yhteenveto suodatinkankaan ominaisuuksista. Taulukko 3: Geotekstiilin ominaisuudet Ominaisuus Yksikkö Standardi Arvo Paksuus, 2 kpa:n kuormalla mm EN ISO ,50 Report No AppV-RevB 9/10

10 Ominaisuus Yksikkö Standardi Arvo Massa g/m 2 EN ISO Maksimimurtolujuus (pitkittäinen) kn/m 37 Maksimimurtolujuus (poikittainen) N/m 37 EN ISO Murtovenymä (pitkittäinen) % 60 Murtovenymä (poikittainen) % 65 Staattinen puhkaisulujuus kn EN ISO ,2 Dynaaminen läpäisykoe mm EN ISO ,0 Vedenjohtavuus m/s EN ISO ,045 Keskimääräinen aukkokoko mm EN ISO ,063 Tarvittaessa voidaan käyttää kutomatonta neulasidottua geotekstiiliä perustuksen kuivatussalaojien rakentamisessa. 2.9 Salaoja- ja rumpuputket Perustuksen kuivatussalaojien ja/tai eristeen yläpuolisten kuivatussalaojien rakentamisessa käytetyt putket ovat halkaisijaltaan 150 mm olevia HDPE-tuplasalaojaputkia, joiden ulkopinta on aallotettu ja sisäpinta on sileä. Eristeen yläpuolisen salaojaputkiston tarkastuskaivot esitetään detaljisuunnitelmissa Peittorakenne Peittorakenne suunnitellaan varastoaltaan operatiivisen vaiheen aikana. LÄHTEET ASTM International. ASTM D e1 Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Modified Effort (56,000 ft-lbf/ft3 (2,700 kn-m/m3)). West Conshohocken, PA: ASTM International, doi: ASTM International. ASTM D Standard Test Methods for In-Place Density and Water Content of Soil and Soil-Aggregate by Nuclear Methods (Shallow Depth). West Conshohocken, PA: ASTM International, doi: USDA-NEH The United States Department of Agriculture - National Engineering Handbook. Chapter 26 Part 633. Issued October 1994 Fell R., MacGregor P., Stapledon D., Bell G., and Foster, M Geotechnical Engineering of Dams, 2 nd Edition, CRC Press, Leiden, The Netherlands. Eldridge, T. and Gilmer, B Large Scale Laboratory Filter Tests. Geotechnical News Vol. 20. No. 3. P Report No AppV-RevB 10/10