Maa- ja pohjarakentamisen ehdoton edellytys on tieto pohjamaasta, joka yleensä hankitaan erilaisin pohjatutkimuksin ja geologisin selvityksin.

Transkriptio

1 1 LUENTO 6: Maa- ja pohjarakennustekniikkaa 1. Mitä ovat maarakennus ja pohjarakennus? Wikipediasta muokattuna: Maarakennuksella tarkoitetaan rakentamiseen liittyviä toimenpiteitä kuten maan kaivua, siirtämistä, täyttämistä, louhintaa sekä aluskasvillisuuden poistoa ja viherrakentamista. Pohjarakennus on talonrakennukseen, infrarakentamiseen ja sillanrakennukseen liittyvien maanpinnan alapuolisten, maata tai maarakenteita vasten olevien rakenteiden ml. perustukset tekemistä ja pohjamaan ominaisuuksien parantamista erilaisin pohjanvahvistustekniikoin. Siihen liittyy läheisesti geotekniikka, joka tutkii maa- ja kallioperän teknisiä ominaisuuksia ja pohjarakenteiden mitoitusmenetelmiä. 2. Rakennettavan alueen lähtötiedon hankinta Ennen kuin mitään voidaan hallitusti rakentaa, tarvitaan suunnitelmia. Suunnitelmien oleellinen osa on lähtötietojen hankinta, pohjatutkimukset sekä mittaukset. Mittaustekniikat ovat kehittyneet huimasti viime vuosina ja tätä kautta myös mittausten työmaatekniikat ovat muuttuneet. Tällä hetkellä on käynnissä siirtyminen kaksiulotteisesta dokumenttipohjaisesta rakentamisprosessista kohti tietomallinnettua koko rakentamisen kattavaa prosessia. Tietomallinnuksesta käytetään usein lyhennystä BIM (Building Information Model). Erityisesti infrarakentamista koskevaa BIMiä kutsutaan usein InfraBIMiksi. BIM-ajattelu kattaa koko rakennusprosessin alkumittauksista, suunnitteluun, toteutukseen (ml. koneohjaus) ja ylläpitoon. Maa- ja pohjarakentamisen ehdoton edellytys on tieto pohjamaasta, joka yleensä hankitaan erilaisin pohjatutkimuksin ja geologisin selvityksin. 3. Maarakennustekniikat 3.1 Maarakennuksen vaiheita ja vaikuttavia tekijöitä Raivaus ja purkutyöt Uudisrakennuskohteessa ensimmäinen maarakennuksen työvaihe on tontin tai rakennusalueen raivaus. Jos rakennettavalla alueella on rakennuksia tai rakenteita, joita on tarvetta purkaa, myös tämä purkutyö on ensimmäisiä rakennusvaiheita. Raivauksesta ja puruista tehdään oma suunnitelman tai ne esitetään muiden suunnitelmien osana. Tärkeää on suojata säilytettävä kasvillisuus ja rakenteet ennen raivausta. Raivaukseen kuuluvat puiden kaato, niiden ja kantojen poisto sekä ns. pintamaan (n mm) kerros poiston. Pintamaata voidaan käyttää tontin tai rakennusalueen viimeistelyssä, joten se voidaan jos tilaa riittää läjittää varastokasoihin osoitettuihin paikkoihin. Mikäli purettavat materiaalit sisältävät esimerkiksi poistettavaa asfalttia (ongelmajäte), on tarpeen varautua mahdollisiin kaatopaikkamaksuihin. Ensisijassa pyritään kuitenkin minimoimaan kaatopaikalle vietävien massojen määrä. Jos alueella on saastuneita maa-aineksia, on ne otettava huomioon niiden erityiskäsittelytarpeet. 1

2 2 Yleisin ongelma on, että tonteilla on säilytys- ja varastointitilaa hyvin vähän tai ei ollenkaan. Osana raivaustöitä on tarpeen selvittää ja kaivaa esiin olemassa olevat putkijohdot, kaivot, ilmajohdot ja kaapelit rakennettavalta alueelta. Näiden rakenteiden osalta joudutaan usein valitsemaan erilaisia toimenpiteitä niiden toiminnan varmistamiseksi rakennusaikana tai sen jälkeen. Tyyppisiä toimenpiteitä ovat rakenteiden purku, suojaus, tuenta, vahvistaminen tai säilytys. Tontin tai rakennusalueen kulkureitit ja mahdolliset läjitysalueet on merkittävä maastoon. Tämä tehdään yleensä raivauksen jälkeen. Rakentaminen ei saa aiheuttaa naapureille kohtuutonta haittaa, joten on tarpeen miettiä keinoja, joiden avulla naapureiden ja ohi kulkevalle liikenteelle aiheutuva haitta voidaan minimoida tai kokonaan poistaa. Purkutöissä pyritään lajittelevaan purkuun ja materiaalien mahdollisimman suureen hyötykäyttöön Kaivaminen ja maanrakennusominaisuudet Rakennustyömaa ja jonkinasteinen kaivaminen kuuluvat yhteen. Pohjarakennustöitä on käytännössä mahdoton tehdä ilman minkäänlaista kaivamista tai täyttämistä. Kaivamisesta käytetään usein myös sanaa leikkaaminen. Kaivamisen työsuoritukseen vaikuttavat maapohjan maarakennusominaisuudet. Nämä maarakennusominaisuudet määräävät myös työkoneen tehon ja kaivusta aiheutuvat kustannukset. Maarakennusominaisuudet ovat (Jääskeläinen 2010): Kaivuvastus ja häiriintyminen Löytyminen Tiivistyminen Kuljetettavuus Läjitettävyys Kaivuvastus on se voima, jota tarvitaan maan irrottamiseen ja kauhan tai muun kaivulaitteen liikuttamiseen maassa kauhan täyttymisen yhteydessä. Ilmiössä iso merkitys on maan irrottamisvastuksella, joka puolestaan riippuu ensisijaisesti maaperän ominaisuuksista, mutta myös muut kitkavoimat ja kauhassa olevan massan paino vaikuttavat. Lohkaisen pohjamoreenin kaivuvastus on suurimmasta päästä. Kiviä sisältävien moreenien kaivuvastus on selvästi suurempi kuin kivettömien maiden. Hienorakeisten maiden leikkauslujuus määrittää niiden kaivuvastuksen. Näiden kaivuvastus on vain noin 1/10 tiiviiden, kivisten moreenien kaivuvastuksesta. Nykyään on siirrytty hydraulisiin työkoneisiin, jotka ovat niin tehokkaita, että käytännössä kaivuvastuksen osuus on pienentynyt (kuva 1). Kaivuvastus on edelleen merkittävä tekijä moreenien kaivussa. Talvella routa voi kasvattaa kaivuvastusta. (Jääskeläinen 2010, s. 16.) Suomessa on olemassa kaivuluokitus, joka noudattelee GEOluokituksen mukaisia maalajeja. Kaivuluokitus ei kuitenkaan ole kovinkaan laajassa käytössä. Erityisesti hienorakeiset materiaalit, kun niiden vesipitoisuus on suuri, ovat häiriintymisherkkiä eli ne muuttuvat juokseviksi, kun niitä käsitellään ja erityisesti kaivetaan. Sen lisäksi on olemassa olosuhdeherkkiä materiaaleja, esim. hienot moreenit, siltit, joiden kantokyky ja lujuus häviävät esim. roudan sulamisvaiheessa, rankkasateiden vaikutuksesta tai muista vastaavista syistä. Näiden juoksevien materiaalien käsittely on hankalaa, ellei mahdotonta. Usein on tarvetta odottaa materiaalien kuivumista ja lujuuden palautumista, joka onnistuukin olosuhdeherkille materiaaleille. Sen sijaan hienorakeisten materiaalien vedenläpäisevyys on niin pieni, että kuivaamisaika saattaa muodostua liian pitkäksi. 2

3 3 Kaikkiaan häiriintyneiden materiaalien kuljetus ja läjitys voivat olla myös hankalaa ja myös ympäristöä likaavaa (kuva 2). (Jääskeläinen 2010, s. 17.) Asiaa on käsitelty myös kuljetettavuuden yhteydessä. Kuva 1. Länsimetro, Urheilupuisto. Saven kaivua. Kuva 2. Juoksettuneen saven likaama työmaatie. 3

4 4 Löyhtymisellä tarkoitetaan kaivamisen tai jonkun muuan työvaiheen yhteydessä tapahtuvaa materiaalin tilavuuden kasvua. Tiivistyminen on puolestaan tilavuuden pienenemistä kun materiaali tiivistetään tai sen tiivistyy jonkun muun työvaiheen ansiosta tiiviimpään tilaan. Löyhtyminen ja tiivistyminen ovat pienimpiä (eli pienimmät tilavuuserot) löyhillä irtorakeisilla materiaaleilla, kuten hiekoilla ja sorilla. Sitä vastoin, jos materiaali on tiivistä ja kivistä tai kuivakuorisavea, on löyhtyminen suurta. Kaikkiaan tiivistäminen on tärkeä työvaihe eri rakentamisvaiheissa. Tärkeimmät tiivistettävät materiaalit ovat hiekka, sora, sepeli ja murskeet. (Jääskeläinen 2010, s. 20.) Myös kuljetettavuudella on tärkeä merkitys maarakennustöissä. Kuljetettavuudella tarkoitetaan maan käyttäytymistä, kun sitä siirretään ajoneuvolla. Kuljetettavuus on ongelma, jos maa on häiriintymis- tai olosuhdeherkkää ja sen vesipitoisuus on suuri. Häiriintymisherkkyydestä kertoo materiaalin juoksuraja suhteessa sen vesipitoisuuteen, eli jos vesipitoisuus on suurempi kuin juoksuraja. Sade voi pahentaa tilannetta. Häiriintyminen alkaa jo kaivuvaiheessa ja jatkuu siirron aikana. Materiaali voi kuljetuksen aikana muuttua täysin juoksevaksi ja se valuu lavan saumoista maahan. On myös mahdollista, että hienorakeiset materiaalit tarttuvat kylmillä säillä lavan reunoihin, jolloin niitä on vaikea saada pois kyydistä. (Jääskeläinen 2010, s. 20.) Läjitettävyyteen vaikuttavat ensisijassa materiaalin ominaisuudet ja niistä samat tekijät kuin kuljetettavuuteen ja häiriintymiseen. Käytännössä häiriintynyttä materiaalia voidaan läjittää vain altaisiin tai notkoja. Kaikkiaan isoissa kohteissa on syytä suunnitelmissa varautua erillisiin läjitysalueisiin. Monissa kaupungeissa on ylläpidetty erilaisia läjitysalueita. Koska läjitettävien massojen määrää yritetään vähentää, voidaan heikosti käsiteltäviä massoja sijoittaa sekoitus- ja stabilointialtaisiin, joissa niihin lisätään sideainetta. Lujittumisajan jälkeen ne voidaan siirtää pois lopulliseen sijoituspaikkaansa. (Jääskeläinen 2010, 20.) Täyttö- ja läjitystöissä on oleellista tunnistaa, minkälaiseen luiskakaltevuuteen eri materiaalit voidaan täyttää tai läjittää. Materiaalin lujuusominaisuuksista kitkakulma kuvaa sitä suurinta kitkakulmaa, jossa ko. materiaali voi pitkäaikaisesti luonnonolosuhteissa olla. Luiskakaltevuuteen vaikuttavat myös olosuhteet: mm. routa, materiaalin tiiviystila, vesisateet, kuivuus (kuva 3). Kuva 3. Murskeen läjityskulma löyhässä, kuivassa tilassa. 4

5 5 Veden alla tehtävää kaivamista kutsutaan ruoppaamiseksi. Yleensä ruoppausta tehdään veden syvyyden lisäämiseksi. Ruoppauksesta voi myös aiheutua arvaamatonta vahinkoa: veden samenemista, ravinteiden vapautumista pohjasedimentistä veteen ja kalojen kutualueiden tuhoutumista. Ruoppausta on tarpeen suorittaa myös esimerkiksi materiaalin kaivamiseksi veden alta. Normaalisti vesistön pohjaan kertyy materiaalia sedimentoitumalla, joten väyliä ruopataan aika ajoin saman syvyyden ylläpitämiseksi. Ruoppausta voidaan käyttää myös ravinteiden vähentämiseksi tai uimarannalla pohjan pitämiseksi miellyttävämpänä, jolloin esimerkiksi mutapohja korvataan hiekalla. Yleisimpiä ruoppausmenetelmiä ovat ruoppaaminen kaivinkoneella rannalta tai ponttonista käsin, proomuun sijoitetulla kaivinkoneen tapaisella laitteistolla tai imuruoppauksella. (wikipedia.org) 3.2 Maarakentamisessa käytettyjä kaivu- ja täyttö (pengerrys)tekniikoita Maa- ja pohjarakennuksen keskeiset tehtävät koostuvat kaivu- ja täyttötöistä. Kaikilla työmailla tehdään kaivua ja täyttöä, vähintään pintamaan poistoa. Pintamaan poisto on yleensä hyvin matalaa kaivua ja tehdään yleensä kaivurilla. Isoissa tasaisissa olosuhteissa ehkä myös puskutraktori käy. Kaivureina käytetään yleensä tela-alustaisia kaivureita. Jos on tarvetta liikkua pidempiä matkoja, eikä pohjamaa oli kovin pehmeää, pyöräalustainenkin kaivuri toimii. Käytettävän kaivurin koko riippuu kohteesta ja työn laajuudesta. Liikenneviraston (2011) Massanvaihdon suunnittelu-ohjeessa on annettu käytännön ohjeita kaivutöistä. Kuvassa 4 on esitetty erilaisia isoimmissa kaivannoissa käytettäviä kaivu- ja täyttötekniikoita erityisesti massanvaihtokohteessa, jossa kaivanto täytetään heti kaivun jälkeen. Kuvassa 4a on ns. etukäteen kaivu, jossa kaivuri kaivaa poiskaivettavan maakerroksen päältä. Kaivuri pystyy tehokkaasti kaivamaan vain massoja, jotka sijaitsevat sen alustan alapuolella. Siksi monessa tasaisessa kohteessa kaivurin on tehtävä itselleen korotusalusta. Etukäteen kaivu edellyttää suhteellisen hyvää ja kestävää kaivualustaa, jolla myös kuorma-autot pystyvät liikkumaan. Massanvaihtokaivannoissa täyttö seuraa heti kaivua. Kuvan kohteessa on käytetty päätypengerrystä täyttötekniikkana. Kuvassa 4b on kuvattu ns. penkereen päältä kaivua. Tämä tekniikka on yleisesti käytössä pehmeiköillä. Siinä kaivuri kaivaa jo täytetyn penkereen päältä. Tässä menetelmässä kuitenkin tapahtuu jonkin verran massojen sekoittumista, joten sekä kaivumassojen että täyttömassojen määrät kasvavat. Kuvan 4c kaksivaiheinen kaivu on suhteellisen harvinainen menetelmä, mutta sitä voidaan käyttää erittäin syviin kohteisiin. Myös ruoppausta voidaan pitää yhtenä kaivutekniikkana. Päätypengerryksessä (kuvat 4a ja 4b) täyttömateriaali kaadetaan yleensä olemassa olevan täytön päälle, josta kaivuri tai puskutraktori työntää massan kaivantoon. Täyte voidaan kipata myös suoraan kaivantoon, mutta silloin työturvallisuus on huonompi. Tässä täyttö tehdään kerralla suunniteltuun tasoon. Tämä tekniikka on yleinen kun täytetään syviä kaivantoja esimerkiksi massanvaihtokaivantoja tai täyttö tehdään veden alle. Tässä täyttömateriaali on yleensä suhteellisen karkea materiaalia, jopa louhetta. Jos käytetään karkeaa louhetta, on tarpeen muistaa louhetäyttöjen pinnan kiilaus. Kiilauksella tarkoitetaan noin mm paksua yleensä mursketta olevaa kerrosta. Materiaalin raekoko valitaan siten, että sen kiilautuu louhetäytön väliin, estäen päällä olevien hienompien kerrosten varisemisen louhetäytön väliin. Tämä on ainoa tekniikka, jota voidaan käyttää, jos kaivanto on veden alla. 5

6 6 Kuva 4. Erilaisia kaivu- ja täyttötekniikoita (Liikennevirasto 2011). Kerrospengerrys sopii ohuisiin kerrosmaisiin täyttöihin, kuten teiden, katujen tai ratojen rakennekerrostäytöt sekä pieniin kohteisiin. Siinä täyttö tehdään tasaisina lopullisen pinnan suuntaisina kerroksina. Jos kerros on tarpeen tiivistää kuten se yleensä aina on kerrospaksuus määräytyy käytettävän tiivistyskaluston kapasiteetista. Kerrospengerryksellä ja tiivistyksellä voidaan rakentaa kaikkien tiukimmat laatuvaatimukset täyttävät rakenteet ja siksi sitä käytetään varsin yleisesti. Kaivettavat massat luokitetaan niiden käyttökelpoisuuden mukaan. Käyttökelpoisuutta arvioidaan routivuuden ja kohteen vaatimusten mukaan. Valitettavasti kaivutyö on usein varsin suuripiirteistä ja erilaiset massat sekoittuvat helposti heikentäen niiden laatua ja jatkokäyttömahdollisuuksia. Jossain päin Suomea on olemassa erilaisia käsittelykeskuksia, jotka jalostavat maamateriaaleja uusiokäyttöön. Usein kuitenkin massat yritetään läjittää kohteeseen tai sen lähistölle, jos kohteessa on tilaa. Heikkolaatuiset, yleensä vetelät savimassat ovat usein vaikeasti sijoitettavia. Kuvassa 5 on esitetty muutama esimerkki käyttökohteista tierakennuskohteesta. Heikkolaatuisia yleensä savea tai muuta hienorakeista materiaalia voidaan sijoittaa sivuluiskien verhoiluun, melupenkereisiin tai maisemointeihin. Jos massa on juoksevaa, sen on annettava kuivua. 6

7 7 Kuva 5. Läjitysmassojen sijoittamista tien läheisyyteen (Liikennevirasto 2011). Kaivantojen täyttömateriaalin käytetään taulukon 1 mukaisia materiaaleja. Sen lisäksi kaivannon pohjalle asennetaan tilanteeseen sopiva suodatinkangas (kuitukangas). Taulukko 1. Täyttömateriaalien ominaisuuksia. 3.3 Tiivistäminen Tehtävät täytöt jäävät aina löyhään tai löyhähköön tilaan ilman tiivistämistä. Maan tiivistämisellä tavoitellaan kerroksen parempaa kantokykyä, stabilisuutta, routakestävyyttä, pienempiä muodonmuutoksia ja pitkäikäisyyttä. Tiivistämisen tulosta arvioidaan tiiviysasteen avulla. Tiiviysaste D on tunnusluku, jolla kuvataan luonnonmaalajien tai rakennekerrosmateriaalien rakenteellista tiiviyttä ja se määritellään maakerroksen (luonnontilainen tai rakennettu) kuivatilavuuspainon d ja saman maalajin maksimikuivatilavuuspainon dmax suhteena (%), (kaava 1): 100 (1) dmax määritellään parannetulla Proctor-kokeella, jossa tiivistäminen tapahtuu vakiotyömäärällä tarkan standardin mukaisella laitteella. Tiivistyksen tulos riippuu maanäytteen vesipitoisuudesta. Vesi toimii voiteluaineena rakeiden välissä. Jos vettä on liikaa, se ottaa vastaan iskuenergian, jolloin tiivistysenergia ei enää kohdistu täydellä teholla raerunkoon. 7

8 8 Kuivatilavuuspaino määritetään näytteen kuivapainon suhteena alkuperäiseen tilavuuteen (kaava 2). (2) Missä = kuivatilavuuspaino ms kuivan näytteen massa V näytteen tilavuus g maan vetovoiman kiihtyvyys, (9,81 m/s2) kuivatiheys w vesipitoisuus painoprosentteina irtotiheys Optimivesipitoisuus (kuva 6) on se vesipitoisuus, jolla maarakenne tietyllä tiivistysenergialla (yl. parannetun Proctor-kokeen mukainen) tiivistyy tiiveimpään tilaan. Optimivesipitoisuusalue saattaa jollakin materiaaleilla olla varsin kapea (esim. moreenit). Yleensä rakennekerroksia on syytä kastella optimivesipitoisuuden saavuttamiseksi. Kuva 6: Materiaalin optimivesipitoisuus. Taulukko 2. Maalajien optimivesipitoisuus- ja maksimikuivatilavuuspainoalueet 8

9 9 3.4 Tiivistyskoneet ja niiden tehokkuus Tiivistyskalustoa on runsaasti kevyistä tärylevyistä raskaisiin yli 10 tonnin täryjyriin. Tiivistettävän kerroksen materiaali ja sen paksuus ja kohteen tilavaatimukset määrittävät, millaista kalustoa voidaan käyttää. Tiivistyslaitteita on sekä itsekulkevia että vedettäviä. Staattiset tiivistysmenetelmät, jotka perustuvat vain laitteen painoon kuten valssi- ja kumipyöräjyrät soveltuvat kivettömään hienorakeiseen maahan. Tällöin kuitenkin tiivistyksen syvyysvaikutus on melko pieni (0,15 0,3 m). Täryttävät tiivistysmenetelmät esim. tärylevyt, -jyrät soveltuvat kitkamaihin ja moreeneihin; tärytys pienentää kitkaa ja laitteen paino tiivistää maata. Näillä jyrillä saadaan jo parempi syvyysvaikutus 0,3 1,0 m. Lisäksi voidaan käyttää iskeviä tiivistysmenetelmiä eli hyppy-, täry- ja ranajuntat. Hienorakeisten maalajien tai jätemateriaalien tiivistämiseen soveltuvat erilaiset sorkkajyrät, jotka ulottavat tiivistysvaikutuksen syvemmälle. Tiivistysmäärän, eli kuinka monta kertaa jokainen kerros eri kohdista tiivistetään, riippuu materiaalista, tiivistystavasta ja kerrospaksuudesta. Yleensä tavoitellaan noin 90 % tai sitä tiiviimpiä tuloksia. Kuvassa 7 on esitetty joitakin tavanomaisia tiivistyslaitteita. Kuva 7. Erilaisia tiivistyslaitteita Tiivistämistyön tulosta seurataan erilaisin tiivistystarkkailumenetelmin. Tavanomaisin menetelmä lienee ns. työtapatarkkailu, jossa seurataan, että jokainen kerros tiivistetään vaatimusten mukaisesti. Moderneissa täryjyrissä voi olla mukana myös oma jatkuva tiivistystarkkailujärjestelmä, joka kertoo jos joku alue kaipaa lisätiivistämistä vastemittausten perusteella. Maarakennuksessa on useita erilaisia laadunvalvontamenetelmiä sekä paljon ohjeistusta. Tärkeimmät ohjeet ovat InfraRYL ja TaloRYL (RYL = rakentamisen yleiset laatuvaatimukset). Nämä ohjeet ja vaatimukset on jaoteltu nimikkeistöjärjestelmän mukaisesti. Yleensä ottaen laadunvalvonta tulee tulevaisuudessa helpottumaan koneohjauksen ja jatkuvasti tallentavien mittausmenetelmien myötä. 9

10 10 4. Pohjarakennustekniikat 4.1 Perustaminen ja muuta pohjarakentamista Pohjarakentaminen liittyy rakennusten ja rakenteiden perustamiseen. Perustuksien tehtävänä on siirtää ylärakenteesta tulevat kuormat pohjamaahan tai kallioon siten, että rakenteen kantokyky on riittävä ja että muodonmuutokset erityisesti painuma eivät ylitä ko. rakenteelle sallittuja muodonmuutoksia. Perustamistavat ovat: Maan- tai kallionvarainen perustaminen, jossa perustuksen alla oleva maa tai kallio kantaa yläpuolisten rakennusten kuormituksen. Paalutus, jolla yläpuolisten rakennusten kuormitus siirretään paalutuksen välityksellä kovaan pohjaan. Maanvaraista perustamista voidaan käyttää, kun maapohjan geotekninen kantavuus riittävä. Maan- ja kallionvaraiset perustamistavat ovat: pilari-antura tai usein puhutaan vain anturasta perusmuuri tai useimmin perusmuuriantura laattaperustus antura on perustuksen levitetty osa (kuva 8). Alapohja eli alimmat lattiat voivat olla joko maanvaraisia tai ryömintätilallisia. Ryömintätila tarkoittaa, että alapohjan alla on tilaa ryömiä. Tällöin lattia on kantava. Perustukset ovat yleisimmin raudoitettuja betonirakenteita. Jonkin verran pohjarakentamisessa käytetään myös terästä ja puutavaraa. Terästä käytetään lähinnä raudoituksessa, paaluissa tai tukiseinärakenteissa. Maan sisällä puutavaraa käytetään melko vähän, koska puu lahoaa pohjavedenpinnan yläpuolella helposti. Yleisimmin käytetty paalu on teräsbetonipaalu. Paalutusta käytetään siirtämään yllä olevien rakenteiden kuormat paremmin kantaviin maakerroksiin tai kallioon. Paalutustekniikoita on lukuisa määrä. Paalut asennetaan maahan yleisimmin (Suomessa) lyömällä. Paalut voidaan asentaa myös puristamalla, poraamalla, kaivamalla, täryttämällä, ruuvaamalla tai näiden yhdistelminä. Yleisimmin käytetty paalutyyppi Suomessa on teräsbetoninen lyöntipaalu, joka ulotetaan kovaan pohjaan, eli kallioon tai kallion päällä oleviin tiivisiin maakerroksiin. 10

11 11 Kuva 8. Erilaisia maanvaraisia perustuksia. Kaivannot ja niiden stabiliteetin hallinta on tärkeä osa pohjarakentamista ja ne kuuluvat osana jokaiseen rakennusprojektiin. Kaivannot voidaan toteuttaa joko tuettuina tai luiskattuina. Kaivantojen rakentaminen ja turvallisuus on yksi tärkeimmistä pohjarakennussuunnittelijan ja rakentajan osaamisalueista. Myös veden (erityisesti pohjaveden) hallinta mukaan lukien pohjaveden virtaus kuuluu jokaisen pohjarakennustyömaan pohdittaviin asioihin. Veden hallinta on oleellista työmaan aikana, mutta myös pysyvä veden (pinta- ja pohjaveden) kuuluu pohjarakentamiseen. Omat erityiset haasteet vedenhallinnalle muodostuvat esimerkiksi patorakenteissa. 4.2 Pohjanvahvistaminen Pohjanvahvistuksella tarkoitetaan maan geoteknisten ominaisuuksien parantamista. Sillä pyritään yleensä painumien pienentämiseen, maan kantokyvyn lisäämiseen, stabiliteetin parantamiseen, maanpaineen pienentämiseen tai vedenläpäisevyyden pienentämiseen. Pohjanvahvistustekniikoita on lukuisia ja maissa käytetään eri menetelmiä. Tavallista on myös käyttää rinnan useampaa menetelmää lopputuloksen parantamiseksi. Pohjanvahvistustekniikat jaetaan erilaisiin menetelmäryhmiin perustekniikan mukaisesti. Alla olevassa listassa on mukana yleisimpiä Suomessa tai Pohjoismaissa käytettyjä menetelmiä. Näistä menetelmistä tähän asti käytetyin menetelmä on ollut massanvaihto, joka ihan tarkkaan ottaen ei ole pohjanvahvistusmenetelmä, koska siinä vaihdetaan heikkolaatuinen materiaali kokonaan toiseksi. 11

12 12 Erilaiset tiivistämismenetelmät: Yli- ja esikuormitus pystyojituksella tai ilman Dynaaminen syvätiivistys Vahvistaminen sideaineen avulla (kemiallinen menetelmä) Syvästabilointi (pilari- tai massastabilointi) Huokosten täyttäminen injektoimalla Maan tai rakenteen lujittaminen ilman sideainetta Sora- ja murskepilarit Erilaiset lujitteet, lujitemaa Jäädyttäminen Massanvaihto Kirjallisuutta aiheesta: Jääskeläinen, R., 2010, Maarakennuksen ja louhinnan perusteet, Tammertekniikka Liikennevirasto, 2011, Massanvaihdon suunnittelu Tien pohjarakenteiden suunnitteluohjeet, Liikenneviraston ohjeita 11/ Rakennustieto, RT-kortti 306-L Maarakennustöiden massamäärät talonrakennustuotannossa RIL , Kaivanto-opas, Rakennusinsinöörien Liitto Ry 12