Tietoa tiensuunnitteluun nro 88

Transkriptio

1 Tietoa tiensuunnitteluun nro 88 Julkaisija: Tiehallinto, Asiantuntijapalvelut GEO- JA ISO- MAALUOKITUSTEN MAALAJIMÄÄRITYSTEN VERTAILU Johdanto Tässä selvityksessä vertaillaan lähivuosina käyttöön otettavaa standardin SFS-EN ISO Geotekninen tutkimus ja koestus. Maan tunnistaminen ja luokitus. Osa 2: Luokituksen perusteet mukaista rakeisuuden perusteella tapahtuvaa maalajimääritystä (tässä selvityksessä käytetään nimitystä ISOluokitus) ja GEO -maaluokitusta. Eurooppalaisen standardisoimisjärjestön CEN:in ja kansainvälisen standardisoimisjärjestön ISO:n laatimat maa- ja kallioluokitusstandardit SFS-EN ISO , SFS-EN ISO ja SFS- EN ISO on julkaistu suomeksi ja niitä myy SFS (

2 2 Maalajien nimeäminen ISO-luokituksessa Tässä selvityksessä käytetään ISO:sta puhuttaessa englanninkielisiä lyhenteitä (lihavoituina). GEO-luokituksen maalajeista puhuttaessa käytetään suomenkielisiä lyhenteitä. Esimerkiksi Sa on ISO-luokituksessa hiekka, toisin kuin GEO-luokituksessa, jossa Sa on savi. ISO:n nimitykset tullaan kuitenkin kääntämään suomeksi. Esimerkkinä maalajin nimeämisestä on hiekkainen sorainen siltti (sagrsi). Ennen nimikkeen määrittämistä näyte jaetaan lajitteisiin: sora (Gr), hiekka (Sa) ja hienoaines (Si, Cl). ISO-luokituksessa viimeinen nimike kertoo, mitä maalajitetta on eniten (yli 40 % osuus, riippuen muiden lajitteiden osuuksista), eli tässä tapauksessa silttiä (Si). Jos mitään maalajitetta ei ole yli 40 %, on kysymyksessä maa (S), esim. sorainen hiekkainen silttinen maa (grsasis). Ennen päänimikettä luetellaan muut lajitteet, aloittaen siitä, jota on vähiten. Lajitetta ei kuitenkaan mainita, jos sitä on alle 20 %. Hienoaineksella raja on 15 %. Nimike siltti (Si) muuttuu saveksi (Cl), jos savilajitetta on yli 20 %. Tarkemmin ISO-luokituksen mukainen maalaji määritetään kuvan 1 kolmion avulla. Siinä syötetään soralajitteen osuus (kuvassa 8 %) asteikolle 1 ja vedetään nuoli vasemmalle alaviistoon. Hiekkalajitteen osuus (kuvassa 45 %) viedään asteikolle 2 ja vedetään nuoli vaakasuoraan. Hienoaineksen osuus (kuvassa 47 %) syötetään asteikolle 3 ja vedetään nuoli vasemmalle yläviistoon. Määritettävän maalajin osuus löytyy näin alueelta, jolla nuolet leikkaavat. ISO-luokituksessa kolmion yksi piste merkitsee yhtä rakeisuus-käyrää. Kolmion alapuolinen ruudukko määrää maalajin lopullisen nimityksen, jos kolmion alueella, jossa piste sijaitsee, on enemmän kuin yksi vaihtoehto. Ruudukossa määräävä tekijä (asteikko 4) on saven osuus (kuvassa 14 %) koko näytteestä eli läpäisevyys 0,002 mm kohdalla. Kuvan 1 esimerkin maalajiksi saadaan tässä tapauksessa sasicl. Asteikkojen 3 ja 4 arvot voidaan ottaa suoraan rakeisuuskäyrästä, asteikon 1 arvo saadaan vähentämällä rakeisuuskäyrän arvo 100 prosentista. Asteikon 2 arvo saadaan vähentämällä 100 prosentista asteikkojen 1 ja 3 arvot. GEO-maalajit eivät ole yhteneväiset ISO-maalajien kanssa ja GEOluokituksen moreenia ei esiinny ISO-luokituksessa. Tämän selvityksen kuvissa 2-4 on esitetty GEO-luokituksen mukaisten maalajirajojen sijoittuminen ISO-luokituksen mukaiseen maalajikolmioon (kuten kuvassa 1). Kuvassa 2 on esitetty soramaalajien, kuvassa 3 hiekkamaalajien ja kuvassa 4 hienorakeisten maalajien (siltti ja sora) alueet. Viimeisessä kappaleessa Kelpoisuusluokitus on esitetty Tiehallinnon maalajien kelpoisuusluokituksen rajojen sijoittuminen ISO-luokitukseen.

3 Kuva 1 ISO :n mukainen rakeisuuden perusteella tehtävä maalajimääritys (kolmio). Kuvaa luetaan nuolten osoittamien suuntien mukaisesti. Kuvan esimerkissä soraa (Gr) on 8 %, hiekkaa (Sa) 45 % ja hienoaineksia (Si, Cl) 47 %. Läpäisyprosentti 0,002 mm:ssä (saven osuus) on 14 % (ruudukko). Esimerkin maalajiksi määräytyy siis hiekkainen silttinen savi (sasicl). 3

4 4 Soran rakeisuusalueet (kuva 2) GEO-luokituksen SrMr:sta ja Sr:sta tulee soraa (Gr) tai hiekkaista soraa (sagr), jos hienoainesta on alle 15 %. Jos hiekkaa on alle 20 %, on maalaji soraa (Gr). SrMr:sta tulee hiekkaista silttistä soraa (sasigr), hiekkaista savista soraa (saclgr), silttistä soraa (sigr) tai savista soraa (clgr), jos hienoainesta on yli 15 %. Kuva 2 Geoteknisen maaluokituksen mukaiset soran rakeisuusalueet ISOluokituksessa. Pisteiden 1-4 mukaiset rakeisuuskäyrät näkyvät kuvaajassa 1. Hiekkaisen soran (sagr) alue on paljon suurempi ISO:n kuin GEO:n hksr:n mukaan. Samoin soran alueet poikkeavat toisistaan luokituksissa: GEO:ssa Sr saa sisältää hiekkaa alle 50 % ja hienorakeista maata alle 5 %, kun taas ISO:ssa soraa (Gr) on alle 20 % ja hienoainesta alle 15 %. Osa ISOluokituksen mukaisesta sorasta (Gr) voi siten olla lievästi routivaa.

5 Läpäisy - % ,002 0,006 0,02 0,06 0,2 0, Raekoko (mm) 1 - sagr 2 - Gr 3 - sisagr 4 - clgr Kuvaaja 1 SrMr eri ISO-maalajien alueilla. Pisteiden sijainnit näkyvät kuvassa 2. Suurimmat erot näkyvät läpäisyssä 0,06 mm seulalla. Maalaji saa lisämääritteen silttinen (si) tai savinen (cl), jos läpäisy 0,06 seulalla on yli 15 %. Lisämääre savinen (cl) saadaan, jos läpäisy 0,002 mm seulalla on yli 20 %. Lisämääre hiekkainen (sa) saadaan, jos rakeisuuskäyrä nousee 0,06 mm ja 2 mm välillä yli 20 % -yksikköä.

6 6 Hiekan rakeisuusalueet (kuva 3) HkMr kattaa suurimman osan kolmion pinta-alasta. HkMr:sta ja Hk:sta tulee hiekkaa (Sa) ja soraista hiekkaa (grsa), kun hienoainesta on alle 15 %. Jos soraa on alle 20 %, on maalaji hiekkaa (Sa). HkMr:sta ja Hk:sta tulee silttistä hiekkaa (sisa) tai savista hiekkaa (clsa), kun hienoainesta on % ja soraa alle 20 %. ISO-luokituksessa viivoitettu alue on hyvin sekarakeista maata, soraa (Gr), hiekkaa (Sa) ja hienoaineksia (Si, Cl) on suhteellisen yhtäsuuret määrät. Kuva 3 GEO-maaluokituksen mukaiset hiekan rakeisuusalueet ISO:ssa. Pisteiden 1-4 mukaiset rakeisuuskäyrät näkyvät kuvaajassa 2. Sorainen hiekka (grsa) on ISO:ssa karkearakeisempaa (soraa %, GEO: %; hienorakeista maata alle 15 %, GEO: alle 50 %) kuin GEO:n srhk. Silttinen hiekka (sisa) on ISO:n perusteella karkearakeisempaa (hienorakeista maa-ainesta %) kuin sihk (hienorakeista maata %).

7 Läpäisy - % ,002 0,006 0,02 0,06 0,2 0, Raekoko (mm) 1 - sisa 2 - sasigr 3 - sisa 4 - grcl Kuvaaja 2 HkMr eri ISO-maalajien alueilla. Pisteiden sijainnit näkyvät kuvassa 3. HkMr:n alue on laaja, joten erot rakeisuuskäyrien välillä ovat suuret. Maalaji saa lisämääreen silttinen (si) tai savinen (cl), kun läpäisy 0,06 mm seulalla on yli 15 %. Lisämääre savinen (cl) saadaan, jos läpäisy 0,002 mm seulalla on yli 20 %; silttinen (si), jos vastaava läpäisy on alle 20 %. Lisämääre sorainen (gr) saadaan, jos läpäisy 2 mm seulalla on 80 % alapuolella. Maalaji määräytyy saveksi (Cl), kun läpäisy 0,002 mm seulalla on yli 40 % Läpäisy - % ,002 0,006 0,02 0,06 0,2 0, Raekoko (mm) ISO: silttinen hiekka (sisa) GEO: sihk Kuvaaja 3 Silttisen hiekan (sisa) ja sihk:n rakeisuuskäyrien erot, kun maa ei sisällä soralajitetta. ISO:ssa silttinen hiekka (sisa) sisältää hienoainesta % ja GEO:ssa sihk sisältää hienoainesta %.

8 8 Siltin ja saven rakeisuusalueet (kuva 4) GEO-luokituksen SiMr:sta sekä Si:stä ja Sa:sta tulee hiekkaista silttiä (sasi), hiekkaista savista silttiä (saclsi), hiekkaista silttistä savea (sasicl), hiekkaista savea (sacl), silttiä (Si), savista silttiä (clsi), silttistä savea (sicl) tai savea (Cl), kun soraa (Gr) on alle 20 %. Jos hiekkaa (Sa) on alle 20 %, on maalaji silttiä (Si), savista silttiä (clsi), silttistä savea (sicl) tai savea (Cl). SiMr:sta tulee soraista silttiä (grsi), soraista savista silttiä (grclsi), soraista silttistä savea (grsicl) tai soraista savea (grcl), kun soraa on yli 20 % ja hiekkaa alle 20 %. Kuva 4 GEO-maaluokituksen mukaiset siltin ja saven rakeisuusalueet ISO:ssa. Siltin (Si) ja saven (Cl) erot näkyvät 0,002 mm -läpäisyssä (alapuolinen ruudukko, kts kuva 1). pisteiden 1-4 mukaiset rakeisuuskäyrät näkyvät kuvaajassa 4. ISO-luokituksessa maalaji määräytyy saveksi (Cl), kun 0,002 mm - läpäisyssä lajitetta on yli 40 %, silttiseksi saveksi (sicl), kun 0,002 mm materiaalia on %, saviseksi siltiksi (clsi) % osuudella sekä siltiksi (Si) alle 10 % osuudella. GEO:ssa savelle läpäisyksi vaaditaan yli 30 % (li- Sa, lasa) ja siltille vastaavasti alle 30 %. Siltin alue on ISO-luokituksessa laajempi kuin GEO-luokituksessa.

9 Läpäisy - % ,002 0,006 0,02 0,06 0,2 0, Raekoko (mm) 1 - sasi 2 - grclsi 3 - sicl 4 - sacl Kuvaaja 4 SiMr (viivat 1-3) ja Sa (viiva 4) eri ISO-maalajien alueilla. Pisteiden sijainnit näkyvät kuvassa 3. Maalaji määräytyy saveksi (Cl), kun läpäisy 0,002 mm seulalla on yli 40 %, silttiseksi saveksi (sicl), kun 0,002 mm materiaalia on %, saviseksi siltiksi (clsi) % osuudella sekä siltiksi (Si) alle 10 % osuudella. Maalaji saa lisämääreen hiekkainen (sa), jos jos rakeisuuskäyrä nousee 0,06 mm ja 2 mm välillä yli 20 % -yksikköä ja lisämääreen sorainen (gr), jos läpäisy 2 mm seulalla on 80 % alapuolella.

10 10 Kelpoisuusluokitus Kelpoisuusluokituksella kuvataan maamateriaalin soveltuvuutta tierakenteeseen tai penkereeseen. Luokat kertovat maamateriaalin mahdolliset käyttökohteen (esimerkiksi jakava kerros, suodatin, penkereen stabilointi) ja niiden routivuuden (routiva, routimaton, lievästi routiva). Tässä esitetään luokituksen rajojen sijoittuminen ISO-maaluokituksen kolmio-pohjalle. Kelpoisuusluokitus löytyy Tiehallinnon ohjeesta Tierakenteen suunnittelu (TIEH v-04) kohdasta 3.3 Alusrakenteen arviointi ja suunnittelu. Kuvasta 5 huomataan, että kelpoisuusluokitusten S ja H rajat eroavat ISOluokituksen maalajirajoista huomattavasti. Hienoaineksen 15 % osuus noudattaa samaa linjaa 2- ja 3-luokkien välillä, mutta muuten rajat eivät kelpoisuusluokituksen ja ISO-luokituksen välillä kohtaa. Luokat S1 ja H1 ovat routimattomia ja S2 ja H2 lievästi routivia, loput luokat ovat routivia. Tästä seuraa, että ISO-luokituksessa ei esiinny täysin routimattomia maalajeja. Kuva 5 Kelpoisuusluokitukset S ja H. Luokkien rajat (katkoviivat) hienorakeisen maaaineksen osuuden perusteella ovat seuraavat: 1 < 7 %, %, % ja %. Raja (yhtenäinen viiva) S- ja H-luokitusten välille tulee soran 30 % -osuudesta (S-luokassa on soraa yli 30 % ja H-luokassa alle 30 %).

11

12 12 Tietoa tiensuunnitteluun numerot: 2. Lumitilan tarve meluesteiden, välikaistojen ym. kohdalla Tieympäristön pehmentämisen turvallisuusvaikutukset Ekologinen ympäristöluokitus Töhrimisen minimointi (Teiden suunnittelu V 3. Meluesteet korvaa osittain) Jyrkkäluiskaiset meluvallit Tarkistettu versio HCM:stä Kiertoliittymien mitoitus Kasvillisuuden ja linnuston seuranta tiehankkeissa Tienpito arvoympäristöissä 30. Läpinäkyvien meluesteiden käyttö Liikennejärjestelmäsuunnittelu: kokemuksia, yhteydet maankäytön suunn Kevyttä liikennettä koskevat säädösmuutokset Ohituskaistojen turvallisuus KLOTS paikallisen liikenneturvallisuustyön tietotuki Taajamateiden suunnittelun kehittäminen Ekologinen ympäristöluokitus: Menetelmän käytön arviointi Tien häikäisysuojat Tiehankkeen vuoropuhelun suunnittelu ja arviointi Loivaluiskaisten teiden kuivatus Esimerkki ketomaisen kasvuston perustamisesta tienvarsialueelle Asiakastyytyväisyysselvitys suunnitteluprosessista: Vt 4 Kemi Ohitusnäkemät tiensuunnittelussa Perusverkon eritasoliittymien turvallisuus Raskaat ajoneuvot kiertoliittymissä Joukkoliikenteen toimintaedellytysten parantaminen Pääteiden turvallisuus Taajamien seurantaselvitys Silmukkakäännös ohituskaistan kohdalla Taajamakeskustatien poikkileikkaus ja raskas liikenne Kaksiajorataisten teiden keskikaistojen kulkuaukot Ohituskaistojen uudet suunnitteluperiaatteet A. Pakkasenkestävyysluokan 1 hyväksytyt päällysteen saumausaineet Meluesteen runkomateriaalin vaikutus kustannuksiin B. Tiekaiteiden laatuvaatimukset ja kaidetyypin valinta B. Hyväksyttyjä kaidetuotteita vuonna Kaiteiden ja valaisinpylväiden parantamisen turvallisuusvaikutuksia A. Markkinoilla olevia meluestetuotteita kesällä Hevoset ja yleiset tiet Heijastimet ja merkinantolaitteet linja-autopysäkeillä B Törmäysturvalliset opastustaulut vuonna D Uusien päällysteiden laatumittauksiin hyväksytyt mittaajat D Tien päällysrakenteen mitoituksessa käytettävät moduulit ja väsym Ohituskaistat leveiden erikoiskuljetusten reiteillä Ennakkotietoa tierakenteen uudesta mitoitusohjeesta Tilusjärjestelyt tiensuunnittelussa Hiljaisen päällysteen vaikutus tieympäristön melutasoon Tiealueen rajauksen ilmoittaminen tiesuunnitelmassa MMH360-formaatissa Eritasoliittymien linja-autopysäkkien saattoliikennejärjestelyt Kevyen liikenteen väylät liikunnassa A Suurten rumpuputkien rakennemitoitusta koskevat laatuvaatimukset Tiealuepaalu. Metallikärkinen muoviputkimerkki Vapaa oikea vastaantulijan kääntyessä samalle ajokaistalle Moottorikelkkailureitin tai -uran ja maantien risteäminen keskikaideteiden suunnitteluperiaatteet A Paikan määrittäminen GPS:n avulla Keskikaiteiden suuntaus Pääsuunnan erotettu oikealle kääntymiskaista A Työmaakaiteet Geo- ja ISO -maaluokitusten vertailu Numerot 1, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 12, 13, 14, 16, 18, 19, 21, 22, 24, 25, 26, 28, 34, 38, 42, 48, 49, 50, 65 ja 67 on poistettu vanhentuneina. Lihavoidut numerot on päivitetty julkaisuvuoden jälkeen Tietoa tiensuunnitteluun nro 88 Geo- ja ISO- maaluokitusten maalajimääritysten vertailu Jakelu Kopioimalla, (pdf) Kommentit: Kari Lehtonen, puh , kari.lehtonen@tiehallinto.fitai Pentti Salo, puh , pentti.salo@tiehallinto.fi