RIL Kaivanto-ohje

Transkriptio

1 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO

2 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Sisällysluettelo 1. JOHDANTO Ohjeen tarkoitus Termit ja määritelmät Käytetyt merkinnät KAIVANTOJEN VAATIVUUSLUOKITUS JA SUUNNITTELUJÄRJESTELMÄ Yleistä Kaivantojen vaativuusluokitus Suunnittelijan ja työnjohtajan kelpoisuusvaatimukset Suunnittelujärjestelmä Kaivannon suunnittelu- ja rakentamisprosessi POHJATUTKIMUKSET JA YMPÄRISTÖSELVITYKSET Pohjatutkimustietojen tarve Pohjatutkimusohjelma Pohjatutkimusten vaiheistus Pohjatutkimukset kaivannon vaativuusluokittain Ympäristöselvitys KUORMAT Yleistä Maanpaine Maanpaine siirtymätöntä rakennetta vastaan Maanpaine siirtyvää rakennetta vastaan Vedenpaine Pintakuormien aiheuttama maanpaine Tiivistyksen aiheuttama maanpaine Rakennustöiden, liikenteen ja louhinnan aiheuttama maanpaine Kaivannon ulkopuolella tehtävien rakennustöiden aiheuttamat pakkosiirtymät KAIVANNON TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU Yleistä Kaivannon tilantarve Kaivannon yleiskaivutaso Tukiseinän sijainti Tilantarve kaivannon ulkopuolella Kaivannon ympäristövaikutusten hallinta Yleistä... 48

3 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Maapohjan muodonmuutos Rakenteisiin ja laitteisiin kohdistuva tärinä Pohjavesitason aleneminen Kaivannon ja ympäristön tarkkailu Rakennustyön huomioonottaminen suunnittelussa Kaivantosuunnittelun painotus Pohjatutkimustiedot Ympäristöselvitystiedot Kaivantoalueella oleva kunnallistekniikka Työmaan logistiikka Kaivantotyypin (luiskattu/tuettu) valinta Tukiseinät Tukiseinätyypin valinta Teräsponttiseinä Settiseinä Porapaaluseinä Suihkuinjektoitu seinä Porapaalu-suihkuinjektoitu seinä Kaivinpaaluseinä Kaivantoseinä Pysyvät tukiseinät Tukiseinän routasuojaus ja palosuojaus Tukiseinän vaakatuenta Yleistä Ulkopuolinen tuenta Sisäpuolinen tuenta Tukiseinän alapään tuenta Vesitiiviin kaivannon suunnittelu Yleistä Pohjatutkimukset Veden virtausyhteyden katkaiseminen kaivantoon Tukiseinärakenteen vesitiiviys Teräsponttiseinän alapään liitos kallioon Kallion verhoinjektointi Kaivannon kuivanapidon suunnittelu... 79

4 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Sadevesien kuivatus Pohjaveden alennustarve Pohjaveden alennusmenetelmät Putkikaivannon erityispiirteet Putkikaivannon tilantarve Rakennustyöstä putkikaivantoon kohdistuvat kuormat Luiskattu putkikaivanto Tuettu putkikaivanto TUETUN KAIVANNON MITOITUS Yleistä Ratakaivannon erityispiirteet Eurokoodien mukainen mitoitus Mitoitustapa ja laskentamenetelmä Seuraamusluokat, luotettavuusluokat ja kuormakerroin Kuormien tai kuorman vaikutusten osavarmuusluvut (A1) Tukirakenteiden osavarmuusluvut (R2) Mitoitus eurokoodilla Kuorman mallikerroin Vetoankkuri Vetoankkurin kalliojuotos Kalliokartion paino Injektoitu maa-ankkuri Passiiviankkuri Juuripultti Vaakapalkki Seinärakenne Settiseinä Suihkuinjektoitu seinä Puristussauva Mitoitus laskentaohjelmalla Mitoitus käsin laskentana Menetelmä DA Menetelmä DA2* Lyöntisyvyyden ja pohjan vakavuuden tarkistaminen Mitoitus kokonaisvarmuusmenetelmällä

5 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Hydraulinen murtuminen Nosteen aiheuttama murtuma Kaivannon pohjan hydraulinen murtuma eurokoodin mukaan Kaivannon pohjan hydraulinen murtuma karkearakeisissa maissa perinteisellä laskentatavalla Kaivannon pohjan hydraulinen murtuma hienorakeisissa maissa perinteisellä laskentatavalla Toteutettavuuden tarkistus LUISKATUN KAIVANNON MITOITUS Yleistä Lskentamenetelmät Luiskatun kaivannon vakavuus Yleistä Eurokoodin mukainen mitoitus Kokonaisvarmuuslukumenetelmä Kaivannon luiskan vakavuuden parantaminen Luiskan suojaus Nosteen aiheuttama kaivannon pohjan murtuminen Yleistä Eurokoodin mukainen mitoitus Putkikaivannon erityispiirteet Yleistä Suunnittelussa huomioitavat erityispiirteet Putkijohtokaivannon luiskakaltevuudet Esimerkki putkijohtokaivannon luiskan vakavuuslaskelmasta KAIVANTOSUUNNITELMAN SISÄLTÖ JA ESITYSTAPA Yleistä Lähtötiedot Geotekniset mitoitusarvot Mitoituslaskelmien esittäminen Pohjarakennuspiirustukset Pohjaveden hallintasuunnitelma Tarkkailusuunnitelma Rakennusselostus KAIVANNON RAKENTAMINEN Yleistä Rakentamisen valmistelu

6 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Tarvittavat luvat Esityöt rakennuspaikalla ja ympäristössä Suunnitelmakatselmus Yhteydenpito rakennuttajan, suunnittelijan ja urakoitsijan välillä Työntekijöiden perehdyttäminen Tukiseinien rakentaminen Yleistä Teräsponttiseinä Settiseinä Porapaaluseinä Suihkuinjektoitu tukiseinä Kaivinpaaluseinä Kaivantoseinä Vaakatuennan rakentaminen Vetoankkurit Vaakapalkit ja ankkurien kiinnitys tukiseinään Sisäpuolinen tuenta puristussauvoin Tukiseinän alapään tuenta Kaivannon kaivutyöt Vesitiiviin kaivannon rakentaminen Kaivannon kuivanapito Putkikaivannon erityispiirteet Kaivantotyön laadunvarmistus Työmaan laadunvarmistussuunnitelma Laadunvarmistustulosten dokumentointi ja raportointi Työturvallisuus kaivantotöissä Yleistä Suunnittelun ohjaus Kaivantotyöntyön valmistelu Kaivantotyömaan turvallisuuskäytännöt Kaivannon rakentaminen Kirjallisuutta

7 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO JOHDANTO 1.1 Ohjeen tarkoitus Kaivanto-ohjeen tarkoituksena on esittää kaivantojen hyvä suunnittelutapa ja hyvä rakennustapa. Ohjeistus koskee suunnittelun ja rakentamisen toimintatapoja, menetelmiä ja teknisiä ratkaisuja. Ohje kattaa kaivannon suunnittelu- ja rakennusprosessin kokonaisuudessaan. Kaivanto-ohje on tarkoitettu kaikille kaivantojen toteutukseen osallistuville tahoille kuten rakennuttajille, konsulteille, pohjarakennesuunnittelijoille, urakoitsijoille, tuotetoimittajille ja valvoville viranomaisille. Ohje soveltuu tietolähteeksi myös pohjarakentamisen opiskelijoille. 1.2 Termit ja määritelmät 1.3 Käytetyt merkinnät

8 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO KAIVANTOJEN VAATIVUUSLUOKITUS JA SUUNNITTELUJÄRJESTELMÄ 2.1 Yleistä Tässä luvussa esitetään kaivantojen ohjeellinen vaativuusluokitus, suunnittelijan ja työnjohtajan pätevyysvaatimuksia sekä ohjeita käytettävistä suunnittelujärjestelmistä. Suunnitteluprosessin ja rakentamisprosessin osapuolien tehtävänkuvat perustuvat rakentamismääräyksiin ja eurokoodiin. Pääperiaatteena on, että urakoitsija rakentaa kaivannot suunnittelijan laatimien/hyväksymien suunnitelmien mukaisesti. Rakennusluvan alaisessa rakentamisessa kaivantojen suunnitelmat on pääsääntöisesti hyväksytettävä rakennusvalvonnassa ennen kuin rakenteet on lupa toteuttaa Kaivantojen vaativuusluokituksen tarkoituksena on ohjata kaivannon rakentamisprosessia kokonaisuudessaan eli vaikuttaen pohjatutkimuksiin, suunnitteluun, toteutukseen ja valvontaan. 2.2 Kaivantojen vaativuusluokitus Vaativuusluokitus tukeutuu eurokoodijärjestelmään mutta on siitä erillinen, tarkentava luokitus. Kaivantoluokituksessa täsmennetään eurokoodin geoteknisen luokan (GL, käsittäen luokat GL1, GL2 ja GL3) ja Seuraamusluokan (CC, käsittäen luokat CC1, CC2 ja CC3) määritelmiä kaivantojen osalta. Ympäristöministeriön asetuksissa määräämät velvoitteet esimerkiksi suunnittelutehtävän vaativuudesta, toteutuseritelmästä ja laadunvarmistuksesta perustuvat edellä mainittuihin geotekniseen luokkaan ja seuraamusluokkaan. Tässä esitettävän kaivantoluokituksen tarkoituksena on esittää hyvän rakentamistavan mukainen luokitus GL ja CC luokituksia täsmentäen. Luokitus ja tämä kaivanto-ohje on tehty siten, että hyvän rakentamistavan mukainen kaivanto voidaan toteuttaa tukeutuen pelkästään kaivanto-ohjeeseen. Kaivannon vaativuusluokituksen tekee vastaava pohjarakennesuunnittelija. Pohjarakennussuunnittelija määrittää myös kohteen geoteknisen luokan, ja kohteen seuraamusluokan kaivannon osalta. Rakennustarkastaja tai vastaava viranomainen hyväksyy vastaavan pohjarakennesuunnittelijan esityksen geoteknisen suunnittelun luokituksesta silloin, kun kaivantotyö kuuluu heidän valvomaansa rakentamiseen. Rakentamiseen ryhtyvän tahon tai hänen valtuuttamansa henkilön on hyväksyttävä esitetty kaivannon luokitus ja sen perusteella esitetty geoteknisen suunnittelun luokitus. Vastaavan pohjarakennesuunnittelijan tulee harkita kaivannon vaativuutta kokonaisuutena. Kaivannot luokitellaan seuraaviin kolmeen luokaan: tavanomainen, vaativa ja erittäin vaativa. Luokitusta määrittäessään vastaava pohjarakennesuunnittelija käyttää hyväkseen Taulukkoa 2.2.1, johon on koottu em. luokkien yleisimpiä tunnuspiirteitä. Taulukossa on myös esitetty luokituksen yhteys GL ja CC luokkiin, sekä täsmentäviä määrityksiä niiden osalta. Näiden luokitusten eurokoodin mukaiset yleiset määritelmän on esitetty mm. ohjeessa RIL Kaivannon vaativuusluokka ja sen perustelut sekä niiden avulla valittu geoteknisen suunnittelun vaativuusluokka esitetään suunnitelma-asiakirjoissa.

9 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Taulukko 2.1. Kaivannon vaativuusluokitus Luokituskriteerit Tavanomainen Vaativa Erittäin vaativa 1 Pohjaolosuhteiden vaihtelu GL1 GL2 GL3 1.1 Maapohjan kerrosrakenteen vaihtelu pientä keskimääräistä suurta 1.2 Geoteknisten mitoitusarvojen vaihtelu pientä keskimääräistä suurta 1.3 Maapohjan kivisyys, lohkareisuus ja tiiviys ei haittaa teräsponttien maahan- haittaa jossain määrin teräsponttien estää teräsponttien maahansaattamisen saattamista maahansaattamista normaalimenetelmin 2 Kaivannon syvyys GL1 GL2 GL3 2.1 Rakennuskaivannon syvyys Su > 25 kn/m2 Ø Ø > 32 º < 5m 5 10m > 10m Su = kn/m2 Ø = º < 4m 4 8m > 8m Su < 10 kn/m2 < 3m 3 6m > 6m 2.2Putkikaivannon syvyys Su > 25 kn/m2 Ø > 32 º < 3m 3 6m > 6m Su = kn/m2 Ø = º < 2m 2 4m > 4m Su < 10 kn/m2 < 1,5m 1,5...3m > 3m 2.3 Tukiseinän korkeus, rakennuskaivanto < 10m 10 15m > 15m 2.4 Tukiseinän korkeus, putkikaivanto tukematon/tuentaelementit < 12m > 12m 2.5 Maapohjan lujuus tukiseinän alapäässä Su < 10 kn/m2 3 Pohjavesiolosuhteet ja pohjaveden hallinta GL1 GL2 GL3 3.1 Pohjaveden virtausyhteys kaivantoon maapohjan kautta on on on 3.2 Pohjaveden virtausyhteys kaivantoon kalliopohjan kautta ei ei on 3.3 Kaivannon pohjan hydraulisen murtuman riski ei ei on 3.4 Ympäristön pohjavesitason aleneminen sallitaan ei sallita ei sallita 3.5 Pohjaveden alennustarve kaivannossa < 0,5m kaivun jälkeen 0,5..3m ennen kaivua > 3m ennen kaivua 3.6 Kaivannon vesitiiviysvaatimus ei vesitiiviysvaatimusta osittainen vesitiiviys hyvä vesitiiviys 3.7 Tukiseinän alapään kallioliitoksen tiivistys ei tarvetta kaivun jälkeen kalliopinnalta ennen kaivua maanpinnalta 3.8 Kalliopohjan verhoinjektointi ei tarvetta kaivun jälkeen kalliopinnalta ennen kaivua maanpinnalta 4 Ympäristöolosuhteet ja ympäristävaikutusten hallinta CC1 CC2 CC3 4.1 Kaivannon vaikutusalueella olevat rakenteeet Perustusten sijainti ei maapohjan muodonmuutosalueella maapohjan muodonmuutosalueella maapohjan muodonmuutosalueella (kaivannon pohjatason yläpuolella) (kaivannon pohjatason yläpuolella) Perustamistapa paalutus tai kallionvarainen maanvarainen 4.2 Rakenteiden lujitus-, tiivistys- ja tuentatarve ei tarvetta vaatii lujitusta-ja/tai tiivistystä vaatii tuentaa (pystykuormien siirtoa) tai jäykkää siirtymätöntä tukiseinää 4.3 Louhinnan vaikutus ympäristöön CC1 CC2 CC3 Louhinnan etäisyys säilytettävästä rakenteesta > 25 m 25 5 m < 5 m louhinnan etäisyys tärinäherkästä laitteesta > 50 m m < 15 m 4.5 Tärinän vaikutuksesta tiivistyvät löyhät kitkamaakerrokset ei ei on 4.6 Rakennuspaikan ahtaus väljä ahdas hyvin ahdas (rakennuksen sisätila, sisäpiha tai vastaava) 5 kaivantorakenteisiin kohdistuvia kuormia GL1 GL2 GL3 5.1 Maanpaine maanpaine maanpaine maanpaine siirtymätöntä rakennetta vastaan 5.2 Vedenpaine ei vedenpaine vedenpaine 5.3 Liikennekuormat ei tieliikennekuorm tai vastaava junakuorma tai vastaava 5.4 Tärinä tiivistystärinä paalutus- ja louhintatärinä paalutus- ja louhintatärinä 6 Muut kriteerit Taulukossa 2.1 on esitetty kunkin kaivantoluokan tunnusomaisia piirteitä. Kaivantoluokan valinta perustuu kuitenkin vastaavan pohjarakennesuunnittelijan kokonaisvaltaiseen harkintaan. Mikäli kohteessa toteutuu yksi taulukossa esitetty GL3 luokan kriteeri, ei tämä vielä välttämättä johda erittäin vaativan kaivannon luokkaan. Yleisohjeena voidaan kuitenkin antaa, että mikäli kohteessa toteutuu joko yksi GL3 luokan tai CC3 luokan kriteeri, tulee kaivantoluokan olla vähintään vaativa, ja mikäli joko GL3 tai CC3 luokan kriteereitä on kaksi tai enemmän, johtaa tämä erittäin vaativan kaivannon luokkaan. Kaivannon geoteknistä luokkaa ja seuraamusluokkaa valittaessa tulee lisäksi ottaa huomioon eurokoodeissa niistä esitetyt asiat, katso esimerkiksi RIL / /. Putkikaivannot Putkikaivannot luokitellaan kuten muutkin kaivannot. Kaivannon syvyyden osalta putkikaivantojen luokitus poikkeaa kuitenkin rakennuskaivantojen luokituksesta, ks. taulukko 2.1. Putkikaivannoilla on erityispiirteitä, joita pohjarakennesuunnittelija harkitsee arvioidessaan kaivannon vaativuusluokkaa. Vaativuus tulee pääosin kaivannon syvyydestä, pohjavedenpinnan korkeusasemasta sekä lähellä sijaitsevista rakennuksista, katu- ja muista rakenteista.

10 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Suunnittelijan ja työnjohtajan kelpoisuusvaatimukset (Huom: Alla oleva teksti perustuu asetus- ja lakiluonnoksiin. Valmistunevat syksyllä 2013) Suunnittelija Kaivannon suunnittelijalla tulee olla suunnittelutehtävän edellyttämä kelpoisuus eli riittävä pohjarakennesuunnittelun koulutus ja kokemus. Maankäyttö- ja rakennuslain (MRL) ja asetusten määrittelemää - pohjarakenne/geoteknisen suunnittelun suunnittelutehtävän vaativuusluokitusta ja - erityissuunnittelijan (mm. pohjarakennesuunnittelijan ) kelpoisuusluokitusta sovelletaan kaivannon suunnittelijan kelpoisuuden määrittämiseksi taulukon 2.2 mukaisesti. Taulukko 2.2. Kaivannon suunnittelijan kelpoisuusmäärittely riippuen kaivannon vaativuudesta. Kaivannon vaativuusluokka (taulukko 2.1) Pohjarakennesuunnittelutehtävän vaativuus asetuksen (1 taulukon 1.5 mukaisesti Kaivannon suunnittelijalle asetetut kelpoisuusvaatimukset MRL:n (2 suunnittelijoiden kelpoisuusluokittelua noudattaen Erittäin vaativa AA (erittäin vaativa) AA (erittäin vaativa) Vaativa A (vaativa) A (vaativa) Tavanomainen B (tavanomainen) B (tavanomainen) 1) Ympäristöministeriön asetus rakentamisen suunnittelutehtävän vaativuusluokan määräytymisestä 2) Maankäyttö- ja rakennuslaki MRL 120e, erityissuunnittelijoiden kelpoisuusvaatimukset Suunnittelijoiden kelpoisuusvaatimukset ovat (MRL): 1) erittäin vaativassa (AA) suunnittelutehtävässä kyseiseen suunnittelutehtävään soveltuva rakennusalan ylempi korkeakoulututkinto sekä vähintään kuuden vuoden kokemus vaativista suunnittelutehtävistä ja vähintään kolmen vuoden kokemus avustamisesta erittäin vaativissa suunnittelutehtävissä. 2) vaativassa suunnittelutehtävässä (A) kyseiseen suunnittelutehtävään soveltuva rakennusalan korkeakoulututkinto sekä vähintään neljän vuoden kokemus tavanomaisista suunnittelutehtävistä ja vähintään kahden vuoden kokemus avustamisesta vaativissa suunnittelutehtävissä 3) tavanomaisessa suunnittelutehtävässä (B) kyseiseen suunnittelutehtävään soveltuva rakennusalan tutkinto sekä vähintään kahden vuoden kokemus vähäisistä suunnittelutehtävistä ja vähintään vuoden kokemus avustamisesta vähintään tavanomaisissa suunnittelutehtävissä Suunnittelijan kelpoisuutta arvioitaessa voidaan ottaa huomioon FISE:n MRL:n kelpoisuusvaatimuksiin perustuva pohjarakennesuunnittelijan pätevyystodistus, ks. Vastaava työnjohtaja, erityisalan työnjohtaja Kaivantotyön työnjohtajalla tulee olla työnjohtotehtävän vaativuuden edellyttämä kelpoisuus. Työnjohtajan tehtäviä hoitaa joko vastaava työnjohtaja tai erillinen pohjarakennustöiden työnjohtaja (MRL:n erityisalan työnjohtaja). MRL:n ja asetusten määrittelemää

11 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO pohjarakenne-/geoteknisen pohjarakennustöiden vaativuusluokitusta ja - erityisalan (mm. pohjarakennustöiden) työnjohtajan kelpoisuusluokitusta sovelletaan kaivannon työnjohtajan kelpoisuuden määrittämiseksi taulukon 2.3 mukaisesti. Taulukko 2.3. Kaivantotöiden työnjohtajan kelpoisuusmäärittely riippuen kaivannon vaativuudesta. Kaivannon vaativuusluokka (taulukko 2.1) Pohjarakennustöiden työnjohtotehtävän vaativuus asetuksen (1 taulukon 2 mukaisesti Kaivantotyön työnjohtajalle asetetut kelpoisuusvaatimukset MRL:n (2 luokittelua noudattaen Erittäin vaativa AA (erittäin vaativa) AA (erittäin vaativa) Vaativa A (vaativa) A (vaativa) 1) Ympäristöministeriön asetus rakennustyönjohtotehtävän vaativuusluokan määräytymisestä 2) Maankäyttö- ja rakennuslaki MRL 122c, erityisalan työnjohtajan kelpoisuusvaatimukset Kaivantotöiden työnjohtajan kelpoisuusvaatimukset ovat (MRL): 1) erittäin vaativassa työnjohtotehtävässä (AA) tehtävään soveltuva rakennusalan korkeakoulututkinto ja vähintään kahden vuoden kokemus kyseisen erityisalan vaativista työnjohto-tehtävistä 2) vaativassa työnjohtotehtävässä (A) tehtävään soveltuva rakennusalan tutkinto ja riittävä kokemus työnjohtotehtävistä. Tavanomaisessa (B) työnjohtotehtävässä voidaan soveltaa vastaavaa työnjohtajaa koskevaa määräystä: 3) tavanomaisessa työnjohtotehtävässä (B) rakennuskohteen ja työnjohtotehtävän laatu ja laajuus huomioon ottaen riittävä osaaminen. Työnjohtajan kelpoisuutta arvioitaessa voidaan ottaa huomioon FISE:n MRL:n kelpoisuusvaatimuksiin perustuva pohjarakennustöiden työnjohtajan pätevyystodistus, ks Suunnittelujärjestelmä Ohje perustuu talonrakentamisessa ympäristöministeriön kantavien rakenteiden ja pohjarakenteiden asetukseen, joissa ensisijainen suunnittelujärjestelmä on eurokoodit täydennettynä ympäristöministeriön asetuksina julkaistuilla kansallisilla liitteillä. Muiden suunnittelujärjestelmien käyttö on sallittua, jos suunnittelija osoittaa luotettavasti, että vähintään sama varmuustaso kuin eurokoodeissa saavutetaan niissä rajatiloissa, jotka ovat määrääviä suunnittelun kohteena olevissa kaivannoissa. Eri suunnittelujärjestelmiä ei saa keskenään yhdistellä. Liikenneviraston alaisissa infra-kohteissa noudatetaan eurokoodi-suunnittelujärjestelmää ja niihin liittyviä liikenneviraston suunnitteluohjeita (NCCI). Kaivantojen toteutuksessa ja laadunvalvonnassa noudatetaan eurooppalaisia toteutus-, tuote- ja materiaalistandardeja sekä kansallisia ohjeita. Rakenteiden mitoituksessa käytetyt varmuuskertoimet on esitetty luvussa 6. Poikkeuksena Eurokoodin mukaiseen varmuustarkasteluun tulee kaivannon tukiseinän tukirakenteiden rakenteellisessa mitoituksessa esijännitettyjä ankkureita lukuun ottamatta kaikilla rakenteilla käyttää rasitusten laskemisessa kuormien osavarmuuslukujen lisäksi mallikerrointa. Mallikertoimen arvo on pysyvillä rakenteille 1,35 ja työnaikaisilla

12 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO rakenteilla 1,15. Esijännitettyjen ankkureiden mitoituksessa käytetään kansallisen liitteen mukaisesti niille tarkoitettuja osavarmuuslukuja 1,5 pysyville rakenteille ja 1,25 työnaikaisille rakenteille. 2.5 Kaivannon suunnittelu- ja rakentamisprosessi Rakennushankkeeseen ryhtyvän käytettävissä on oltava riittävän ajoissa rakennushankkeen vaativuutta vastaavat kelpoisuusvaatimukset täyttävä kaivannon pohjarakennesuunnittelija. Pääsuunnittelija huolehtii siitä, että hankkeelle nimetään riittävän pätevyyden omaavat osapuolet. Kaivannon vastaavan pohjarakennesuunnittelijan sekä muiden osapuolten keskeiset tehtävät rakennushankkeen eri vaiheissa on esitetty kuvassa 2.1. Vastaava pohjarakennesuunnittelija huolehtii pohjarakennesuunnitelman laatimisesta. Kun kaivannot ovat osa rakennusten tai rakenteiden kantavia rakenteita, voidaan pohjarakennesuunnittelua ja rakennesuunnittelua jakaa geoteknisen suunnittelijan ja kantavien rakenteiden rakennesuunnittelijan kesken, jotta riittävä geotekniikan ja pohjarakenteiden asiantuntemus tulee varmistettua. Kaivannon suunnittelu on tarkoituksenmukaista tehdä yhdessä muun suunnittelun kuten rakenne- tai kalliosuunnittelun kanssa. Toteutusvaiheessa vastaava pohjarakennesuunnittelija huolehtii kaivannon rakentamisen asiantuntijavalvonnasta.

13 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kaivannon suunnittelun ja rakentamisen prosessikaavio Vaihe Rakennushankkeeseen ryhtyvä/ Pohjarakennesuunnittelija Rakentaja/ urakoitsija rakennuttaja suunnittelun vaativuusluokan määritys RakMk A2 hankkeen käynnistys vastaavan pohjarakennesuunnittelijan valinta pohjatutkimusohjelma suunnittelun ohjaus pohjatutkimus kaivannon suunnittelu kaivannon vaativuusluokan määritys kaivannon toiminnallinen suunnittelu kaivannon mitoitus työpiirustukset ja muut suunnitelma-asiakirjat urakoitsijan valinta urakoitsijan riskianalyysi työnsuunnittelu rakentamisen valmistelu suunnitelmakatselmus, yhteistoimintapalaveri mahdollinen täydentävä pohjatutkimus ja kaivantosuunnittelu rakennusaikaiset urakoitsijan laadunvarmistusrakennuttajatehtävät suunnitelma rakentaminen laadunvarmistus, dokumentointi ja rakentaminen raportointi valvonta Asiantuntijavalvonta Kuva 2.1. Kaivannon suunnittelun ja rakentamisen prosessikaavio.

14 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO POHJATUTKIMUKSET JA YMPÄRISTÖSELVITYKSET 3.1 Pohjatutkimustietojen tarve Kaivannon asiantunteva suunnittelu ja rakentaminen edellyttävät luotettavaa ja kattavaa pohjatutkimustietoutta. Sitä tarvitaan mm. seuraavissa suunnittelu- ja rakennusvaiheissa: Kaivannon toiminnallinen suunnittelu Kaivannon mitoitus Kaivannon ympäristövaikutusten hallinta Kaivantotyön riskienhallinta, työnsuunnittelu ja laadunvarmistus Maa- ja kalliopohjasta ja ympäristöolosuhteista tarvitaan mm. seuraavia pohjatutkimustietoja: Maapohja Maanpinnan kartoitus kaivantoalueella ja lähiympäristössä Maapohjan kerrosrakenne ja kerrospaksuudet Kerrosten maalajit ja niiden ominaisuudet o Rakeisuus, tiiviys, vesipitoisuus o Kivisyys ja lohkareisuus o Vedenjohtavuus o Kokoonpuristuvuus Maakerrosten geotekniset mitoitusarvot Suljettu leikkauslujuus, tehokkaat leikkauslujuusparametrit Kalliopohja Kalliopinnan sijainti Kallion ehjyys/rikkonaisuus ja vedenjohtavuus Pohjavesi Pohjaveden korkeustaso (painetaso) vaihtelurajoineen kaivantoalueella ja sen ympäristössä Pohjaveden virtausolosuhteet sekä maapohjassa että kalliopohjassa Ympäristöolosuhteet Lähialueen rakennusten ja rakenteiden perustamistavat ja perustamistasot Rakenteiden kunto ja tuenta-, vahvistus- ja tiivistystarve Kaivantoon rajoittuvien maanalaisten rakenteiden tarkka sijainti ja koko Ympäristön tärinäherkät rakenteet ja laitteet ja niille sallittavat tärinäarvot Tärinästä tiivistyvät maakerrokset ympäristössä (löyhässä tilassa olevat kitkamaakerrokset) Pohjaveden alenemisesta häiriintyvät rakenteet ja maakerrokset ympäristössä Kaivantoalueella ja lähiympäristössä oleva kunnallistekniikka ja kaapelit Kartoitus ja tarkemittaus 3.2 Pohjatutkimusohjelma Pohjatutkimusohjelmalla tarkoitetaan suunnitelmaa pohjatutkimusten sisällöstä, tutkimusmenetelmistä, tutkimusmääristä ja tutkimuspisteiden sijainnista.

15 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Pohjatutkimusohjelman sisällöstä vastaa vastaava pohjarakennesuunnittelija. Hän vastaa myös mitoituksessa käytettävien maaparametrien määrittämisestä ja siitä, mitkä parametrit määritetään laboratoriokokein. Maaparametrit tulee esittää pohjatutkimusraportissa. Kaivannon pohjatutkimusohjelma on yleensä osa rakennushankkeen koko pohjatutkimusohjelmaa. Kaivannon pohjatutkimusohjelman sisältö ja laajuus tulee suunnitella ottaen huomioon pohjaolosuhteiden, ympäristön ja kaivantorakenteiden vaativuus. Tutkimusohjelmaan tulee sisällyttää rakentamisen riskienhallintaa, työnsuunnittelua ja laadunvarmistusta palvelevat pohjatutkimukset. Tutkimuspisteiden sijainnin tulee vastata mahdollisimman hyvin kaivantorakenteiden lopullista sijaintia. Tukiseinän tavoitetason määrittelyä palvelevien tutkimuspisteiden tulee sijaita tukiseinälinjalla. Taulukossa 3.1 on suositus kaivannon pohjatutkimusohjelmaksi kaivannon vaativuusluokittain. Taulukko on tarkoitettu apuvälineeksi vastaavalle pohjarakennesuunnittelijalle pohjatutkimusohjelman suunnittelussa. Lisäksi taulukko määrittelee pohjatutkimuksilta edellytettävän laajuustason kun pohjatutkimusten tekeminen kilpailutetaan.

16 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Taulukko 3.1. Pohjatutkimusohjelman suositeltava peruslaajuus TUTKIMUSKOHDE TUTKIMUSMENETELMÄ TUTKIMUSMÄÄRÄ / KAIVANNON VAATIVUUSLUOKKA TAVANOMAINEN VAATIVA ERITTÄIN VAATIVA Maanpinta Kartoitus Maapohjan kerrosrakenne ja maalajit Kerrosrakenne, kerrospaksuudet Painokairaus tai puristinheijarikairaus kaivantoalueelta 1/400m2 1/400m2 1/ m2 Maalajit, tiiviydet Painokairaus tai puristinheijarikairaus tukiseinälinjalta 1/20m 1/10m 1/10m Kivisyys,lohkareisuus Näytteenotto, rakeisuusmääritys 1/1600m2 1/1200m2 1/8oom2 Geotekniset mitoitusarvot Hienorakeiset maakerrokset, lyhytaikainen mitoitustilanne Siipikairaus kaivantoalueelta - 1/2400m2, väh 3kpl 1/1600m2, väh 3kpl Hienorakeiset maakerrokset, pitkäaikainen mitoitustilanne Häiriintymätön maanäyte kaivantoalueelta - 1/2400m2, väh 2kpl 1/1600m2, väh 2kpl Maanäytteistä kolmiaksiaalikoesarja (väh. 3 leikkausta) 1/maakerros 1/maakerros Kalliopohja Kalliopinnan sijainti Porakonekairaus kallioon 3m kaivantoalueelta, kun kaivanto ulottuu kallioon - 1/800m2 1/400m2 tukiseinälinjalta, kun tukiseinä ulottuu kallioon 1/20m 1) 1/10m 1) 1/10m 1) kallioankkurilinjalta 1/20m 1/20m Kalliopohjan rikkonaisuus Vesipainekoe porakonekairausrei`istä kaivantoalueella - - väh 2kpl 2) Vesipainekoe porakonekairausrei`istä tukiseinälinjalla - - väh 2kpl 2) Kallioreiän videokuvaus 6) Pohjavesi Pohjaveden taso kaivantoalueella Koekuoppa 1..2 kpl - - Havaintoputket kaivantoalueella - väh 2kpl väh 2kpl Pohjaveden taso kaivannon ympäristössä Havaintoputket kaivannon ympäristössä _ väh 2kpl väh 2kpl Pohjaveden virtausolosuhteet maapohjassa ja kallion pinnalla Koepumppaus putkista ja seuranta havaintoputkista - väh 2kpl 4) väh 2kpl 4) Pohjaveden virtausolosuhteet kalliossa Koepumppaus kalliosta kaivantoalueella - - 3) Koepumppaus kalliosta tukiseinälinjalla - - 3) Kaivantotyön toteutusedellytykset Teräsponttien tunkeutuminen tavoitetasoon Tunkeutumisen varmistaminen koepontituksella 5) 5) Ympäristöolosuhteet Rakenteiden perustamistavat ja perustamistasot maapohjan muodonmuutosalueella Ao. rakennepiirustukset, koekuopat - 6) 6) Perustusrakenteiden kunto ja tuenta-, lujitus- ja tiivistystarve Koekuopat, rakennekatselmukset - 6) 6) Kaivantoon rajoittuvien rakenteiden tarkka sijainti ja koko Koekuopat, tarkemittaukset - 6) 6) Tärinäherkät rakenteet ja laitteet tärinän vaikutusalueella Kiinteistökatselmukset, rakennekatselmukset - 6) 6) Tiivistyvät pohjamaakerrokset tärinän vaikutusalueella Puristinheijarikairaus - 6) 6) Pohjavesitason alenemisen vaikutus ympäristössä Puupaalut ja -arinat Rakennusvalvonnan titiedostojen tarkastelu - 6) 6) Painuvat maakerrokset Ympäristön pohjatutkimustietojen tarkastelu, lisätutkimus - 6) 6) Alueella oleva kunnallistekniikka ja muut putket ja kaapelit Olemassaolon ja sijainnin selvitys Kunnalliset johtokartat, koekuopat ja tarkemittaus ) tehdään painokairaus- ja puristinheijarikairauspisteistä 2) porakonekairaus vähintään 5m kallioon 3) tehdään niistä porakonekairausrei`istä, joissa vesipainekokeen tulos on >xxx 4) tehdään kun pohjavesitasoa kaivannossa tullaan alentamaan 5) tehdään, kun teräsponttiseinän alapään tavoitetaso suunnitellaan alemmaksi kuin puristinheijarikairauksen päättymistaso, tai kun pohjamaa on hyvin tiivistä karkeaa hiekkaa tai soraa tai kun pohjamaa on kivistä 6) harkinnan mukaan 3.3 Pohjatutkimusten vaiheistus Pohjatutkimusten tarpeellinen sisältö ja tutkimusmäärät sekä tutkimuspisteiden optimaalinen sijainti täsmentyvät yleensä vaiheittain suunnittelun edistyessä. Pohjatutkimukset on tarkoituksenmukaista tehdä vastaavasti vaiheittain. Luonnossuunnitelmavaiheessa tehdään yleensä suppea pohjatutkimus eri luonnosvaihtoehtojen vertailemiseksi. Rakennuspaikan ympäristössä tehtyjä pohjatutkimuksia voidaan myös käyttää harkiten hyväksi. Pääpiirustusvaiheessa tehdään varsinainen suunnittelua palveleva pohjatutkimus. Työpiirustusvaiheessa pohjatutkimuksia yleensä tulee ja kannattaa täydentää erityisesti vaativissa kaivannoissa, jolloin toteutuksen hallittavuus paranee ja riskit vähenevät. 3.4 Pohjatutkimukset kaivannon vaativuusluokittain Tavanomaiset kaivannot

17 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Maapohjan kerrosrakenne selvitetään painokairauksin ja (tai) puristinheijarikairauksin. Kairauspisteiden määrä on kaivantoalueella 1 kpl/400m2 ja tukiseinälinjalla 1 kpl/20m. Maalajit varmistetaan maanäyttein ja rakeisuusmäärityksin, 1kpl/1600m2, vähintään kuitenkin 2kpl. Kallion pinnan sijainti tukiseinälinjalla selvitetään porakonekairauksin 20m:n välein, kun tukiseinän tavoitetasona on kallion pinta. Porakonekairaukset tehdään tukiseinälinjan paino-ja puristinheijarikairausten jälkeen ko. kairauspisteistä. Pohjaveden taso selvitetään koekuopin tai pohjaveden havaintoputkin, 1..2kpl. Vaativat kaivannot Maapohjan kerrosrakenne selvitetään painokairauksin ja (tai) puristinheijarikairauksin. Kairauspisteiden määrä on kaivantoalueella 1kpl/400 m2 ja tukiseinälinjalla 1 kpl/10m. Maalajit varmistetaan maanäyttein ja rakeisuusmäärityksin, 1kpl/1200m2, vähintään kuitenkin 3kpl. Maanäytteitä otetaan yleensä 1 metrin syvyysvälein. Lyhytaikaisessa mitoitustilanteessa hienorakeisten maakerrosten geotekniset mitoitusarvot määritetään siipikairauksella. Siipikairausten tulokset on aina redusoitava. Siipikairauspisteitä tulee tehdä 1 kpl/2400m 2, kuitenkin vähintään 3 kpl (leikkauksia tehdään yleensä 1 metrin välein). Pitkäaikaisessa mitoitustilanteessa hienorakeisten maakerrosten geotekniset ominaisuudet määritetään häiriintymättömistä maanäytteistä. Häiriintymättömiä maanäytteitä otetaan 1 kpl/2400m 2, kuitenkin vähintään 2 kpl. Häiriintymättömien maanäytteiden ottosyvyydet ja paikat määritetään tehtyjen kairausten perusteella. Tehokkaiden lujuusparametrien määrittämiseksi tehdään vähintään yksi kolmiaksiaalikoesarja (vähintään 3 leikkausta) maakerrosta kohden. Muodonmuutosparametrien määrittämiseksi voidaan tehdä myös ödometrikokeita. Karkearakeisten maalajien ja moreenimaalajien leikkauslujuusparametrit voidaan määrittää kairausvastuksen perusteella. Tällöin lujuusparametrinä käytetään pelkkää kitkakulmaa. Karkearakeisten maalajien ja moreenimaalajien leikkauslujuusparametrit on mahdollista määrittää myös laboratoriossa häiriintyneistä maanäytteistä. Kun kaivanto ulottuu kallioon, kalliopinnan sijainti selvitetään kaivantoalueella porakonekairauksin 1kpl/800m2 ja tukiseinälinjalla porakonekairauksin 1kpl/10m. Porakonekairaukset tukiseinälinjalla tehdään myös aina, kun tukiseinän tavoitetaso on kallionpinta. Porakonekairaukset tehdään paino- ja puristinheijarikairausten jälkeen ao. kairauspisteistä. Kalliopinnan sivukaltevuuden selvittämiseksi porakonekairauksia tehdään lisäksi tukiseinälinjan takaa (arvioidulta linjalta, missä kallioankkurit kohtaavat kallion) 1kpl/20m. Pohjaveden taso selvitetään pohjaveden havaintoputkin, joita tulee olla kaivantoalueella vähintään 2 kpl ja ympäristössä vähintään 2 kpl. Jos kaivannossa tullaan alentamaan pohjavettä, tehdään koepumppaus pumppausputkista (vähintään 2kpl). Koepumppauksen aikana seurataan pohjavesitasoa muista pohjaveden havaintoputkista.

18 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kun teräsponttiseinän alapään tavoitetaso suunnitellaan alemmaksi kuin puristinheijarikairausten päättymistaso, teräsponttien tunkeutuminen tavoitetasoon tulee varmistaa koepontituksella. Vaihtoehtoisesti tukiseinälinjalle voidaan suunnitella tehtäväksi tavoitetasoon ulottuva massanvaihto, jos se on käytännössä mahdollista toteuttaa. Kaivannon lähiympäristön maapohjan tiiviys tulee selvittää esimerkiksi puristinheijarikairauksin, jos on olemassa riski ympäristön maapohjan haitallisesta tiivistymisestä tärinän vaikutuksesta. Erittäin vaativat kaivannot Maapohjan kerrosrakenne selvitetään painokairauksin tai (sekä) puristinheijarikairauksin. Kairauspisteiden määrä on kaivantoalueella 1kpl/ m2 ja tukiseinälinjalla 1kpl/10m. Maalajit varmistetaan maanäyttein ja rakeisuusmäärityksin 1kpl/800m2, vähintään kuitenkin 3kpl. Maanäytteitä otetaan yleensä 1 metrin syvyysvälein. Lyhytaikaisessa mitoitustilanteessa hienorakeisten maakerrosten geotekniset mitoitusarvot määritetään siipikairauksella. Siipikairausten tulokset on aina redusoitava. Siipikairauksia tulee tehdä 1 kpl/1600m 2, kuitenkin vähintään 3 kpl. Pitkäaikaisessa mitoitustilanteessa hienorakeisten maakerrosten geotekniset ominaisuudet määritetään häiriintymättömistä maanäytteistä. Häiriintymättömiä maanäytteitä otetaan 1 näytteenottopiste/1600m 2, kuitenkin vähintään 2 kpl. Häiriintymättömien maanäytteiden ottosyvyydet ja paikat määritetään tehtyjen kairausten perusteella. Tehokkaiden lujuusparametrien määrittämiseksi tehdään vähintään yksi kolmiaksiaalikoesarja (vähintään 3 leikkausta) maakerrosta kohden. Muodonmuutosparametrien määrittämiseksi voidaan tehdä myös ödometrikokeita. Karkearakeisten maalajien ja moreenimaalajien leikkauslujuusparametrit voidaan määrittää kairausvastuksen perusteella. Tällöin lujuusparametrinä käytetään pelkkää kitkakulmaa. Karkearakeisten maalajien ja moreenimaalajien leikkauslujuusparametrit on mahdollista määrittää myös laboratoriossa häiriintyneistä maanäytteistä. Kun kaivanto ulottuu kallioon, kalliopinnan sijainti selvitetään kaivantoalueella porakonekairauksin 1kpl/400m2 ja tukiseinälinjalla porakonekairauksin 1kpl/10m. Porakonekairaukset tukiseinälinjalta tehdään myös aina,kun tukiseinän tavoitetaso on kallionpinta. Porapaaluseinälinjalta porakonekairaukset on syytä tehdä 5m:n välein, kun kalliopinnan taso vaihtelee voimakkaasti. Porakonekairaukset tehdään paino- ja heijarikairausten jälkeen ao. kairauspisteistä. Kalliopinnan sivukaltevuuden selvittämiseksi tehdään porakonekairauksia lisäksi tukiseinälinjan takaa (arvioidulta linjalta, missä kallioankkurit kohtaavat kallion) 1kpl/20m. Pohjaveden taso selvitetään pohjaveden havaintoputkin, joita tulee olla kaivantoalueella vähintään 2kpl ja ympäristössä vähintään 2kpl. Jos kaivannossa tullaan alentamamaan pohjavettä, tehdään koepumppaus pumppausputkista (vähintään 2kpl). Koepumppauksen aikana seurataan pohjavesitasoa muista pohjaveden havaintoputkista. Kalliopohjan rikkonaisuuden ja vedenjohtavuuden selvittämiseksi vähintään 2kpl porakonekairausta kaivantoalueella ja 2kpl tukiseinälinjalla tehdään maaputkiporauksena kallionpintaan ja sen jälkeen

19 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO kallioporauksena vähintään 5m kallioon. Kalliorei`istä tehdään vesipainekokeet. Niistä kalliorei istä, joissa vesipainekokeen tulos on > xxx, tehdään koepumppaus. Lisäksi kallioreiät voidaan harkinnan mukaan videokuvata Kun teräsponttiseinän alapään tavoitetaso suunnitellaan alemmaksi kuin puristinheijarikairausten päättymistaso, teräsponttien tunkeutuminen tavoitetasoon tulee varmistaa koepontituksella. Vaihtoehtoisesti tukiseinälinjalle voidaan suunnitella tehtäväksi tavoitetasoon ulottuva massanvaihto, jos se on käytännössä mahdollista toteuttaa. Kaivannon lähiympäristön maapohjan tiiviys tulee selvittää esimerkiksi puristinheijarikairauksin, jos on olemassa riski ympäristön maapohjan haitallisesta tiivistymisestä tärinän vaikutuksesta. 3.5 Ympäristöselvitys Kaivannon suunnittelu edellyttää selvitystä kaivannon ympäristössä olevista rakenteista, laitteista ja teknisistä järjestelmistä, joihin kaivannon rakentaminen voi vaikuttaa haitallisesti. Ympäristöselvitysalueen laajuus riippuu mm. pohjaolosuhteista, kaivannon syvyydestä ja kaivannon rakenneratkaisuista. Selvitysalueen tulee varmuudella kattaa kaivannon tuleva vaikutusalue. Selvitysalue voidaan jakaa kaivannon vaikutustavan mukaan seuraaviin osa-alueisiin: maapohjan muodonmuutosalue, paalutus- ja pontitustärinän vaikutusalue, louhintatärinän vaikutusalue ja pohjavedenalennuksen vaikutusalue (ks. luku 5.3). Maapohjan muodonmuutosalue ja paalutus- ja pontitustärinän vaikutusalue ovat yleensä samaa kokoluokkaa ulottuen enintään m:n päähän kaivannon reunasta. Maapohjan muodonmuutosalueella tulee selvittää olemassa olevat rakenteet, niiden perustamistavat ja perustamistasot sekä rakenteiden kunto. Kaivantoon rajoittuvien rakenteiden tarkka sijainti ja koko on myös selvitettävä. Tiedot hankitaan yleensä tarkastelemalla vanhoja rakennepiirustuksia ja tekemällä rakennekatselmuksia, koekuoppakaivuja ja tarkemittauksia. Lisäksi tulee selvittää maapohjan muodonmuutosalueella olevat maarakenteet (esim. katurakenteet) ja kunnallistekniikka perustamistapoineen. Erityisen tärkeää on selvittää paineputket, esimerkiksi runkovesijohdot, joiden vaurioituminen voi vaarantaa kaivannon vakavuuden. Ympäristöselvityksessä tulee esittää rakenteille sallittavat paalutustärinän ja pontitustärinän arvot. Louhintatärinän vaikutusalue on yleensä huomattavasti laajempi kuin maapohjan muodonmuutosalue. Louhintatärinän vaikutusalueella tulee selvittää rakenteet, niiden perustamistavat ja rakenteiden kunto. Lisäksi on kartoitettava tärinäherkät laitteet ja tärinälle arka kunnallistekniikka. Ympäristöselvityksessä tulee esittää rakenteille ja laitteille sallittavat louhintatärinäarvot. Pohjavedenalennuksen vaikutussäde on yleensä suuruusluokkaa m. Vaikutusalueella tulee selvittää puupaaluilla tai puuarinalla perustetut rakenteet sekä kokoonpuristuvien maakerrosten varaiset rakenteet. Lisäksi on selvitettävä pohjavedenpinnan sijainti ja vaihtelurajat sekä taso, jonka alapuolelle pohjavesipinta ei saa laskea. Jos hankkeen aloitus siirtyy useita kuukausia, ympäristöselvitys tulee päivittää.

20 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO KUORMAT 4.1 Yleistä Kaivannon mitoituksessa on otettava huomioon kaikki kaivantoon ja tukiseiniin vaikuttavat kuormitukset, joita ovat esim. maanpaine, vedenpaine, maanpinnalla tai kaivannossa olevat pintakuormat, tärinäkuormat, törmäyskuormat ja jäätymiskuormat. Kaivu- ja tuentavaiheessa voidaan kaivannon pintakuormaa rajoittaa mahdollisuuksien mukaan. Mikäli kaivannon tukiseiniin voi tulla törmäyskuormaa, on tämä otettava huomioon kaivannon mitoituksessa. 4.2 Maanpaine Yleistä Maanpaine lasketaan ottamalla huomioon maanpinnan kaltevuus, pohjasuhteet, pohjaveden taso ja sen virtaustila sekä tukiseinärakenteen muoto, asento, jäykkyys ja liikkumismahdollisuudet. Maanpaineen suuruuteen ja jakautumiseen vaikuttaa myös tukiseinän tuentatapa. Mikäli maakerrokset tukiseinän takana pääsevät pakkaskaudella routimaan, on routimisen aiheuttamat kuormitukset ja siirtymät otettava huomioon tukiseinien mitoituksessa. Erityisesti on otettava huomioon jäätyneen maan / roudan sulamisen vaikutukset maakerrosten mitoitusparametreihin. Riittävän luotettavia menetelmiä maakerrosten jäätymisen / routimisen vaikutuksista mitoitusparametreihin ja siirtymiin ei ole olemassa ja onkin turvallisinta suojata tukiseinien taustat jäätymiseltä, mikäli taustan jäätymisellä on vaikutusta tukiseinien toimintaan. Maanpaineen laskentaan tarvittavat maasta riippuvat mitoitusparametrit määritetään maakerroksittain pohjatutkimuksilla. Maakerrosten lujuus- ja muodonmuutosparametrit on suositeltavaa määrittää laboratoriokokeilla, mikäli rakenteen ja maan yhteistoiminta on mallinnettava siirtymien laskemiseksi Maanpaine siirtymätöntä rakennetta vastaan Siirtymätön rakenne mitoitetaan aina lepopaineelle. Lepopaine on aina suurempi kuin aktiivinen maanpaine. Lepopaineen oletetaan vaikuttavan rakenteeseen vaakasuoraan. Siirtymättömänä rakenteena pidetään jäykkää rakennetta, jolla ei ole liikkumismahdollisuuksia. Siirtymättömänä ja lepopaineelle mitoitettavia rakenteita ovat myös pitkäaikaisen kaivannon tukiseinät, joihin tukiseinien käyttöaikana voi kehittyä lepopaine. Lepopaineen suuruus lasketaan kaavasta P 0 = K 0 h (4.1)

21 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Mikäli maanpinnalla on tasainen pintakuorma p ja / tai maanpinnan kaltevuuskulma tukiseinän takana on β, lepopaineen suuruus lasketaan kaavasta P 0 = K 0 (1 + sinβ) (h + q) (4.2) Lepopaineluvun suuruus saadaan likimääräisesti maan kitkakulman avulla K 0 = (1-sinϕˊ) x (4.3) yhtälöä ei tule käyttää erittäin korkeilla OCR-arvoilla. Kaltevaan seinään kohdistuva paine muodostuu sekä lepopaineesta että maamassan aiheuttamasta painosta (kuva 4.1) ja se lasketaan kaavasta Pα= P 0 cos 2 α + h sin 2 α (4.4) Kuva 4.1 Kaltevaa seinää kuormittava maanpaine Maanpaine siirtyvää rakennetta vastaan Maanpaine siirtyvää jäykkää tai taipuvaa rakennetta vastaan lasketaan klassisen maanpaineteorian mukaan. Maanpaineen suuruudessa ja jakautumisessa on otettava huomioon tukiseinän tuentatapa. Klassisella maanpaineteorialla tarkoitetaan maanpaineen laskentamenetelmää, joka perustuu Coulombin maanpaineteoriaan. Teorian lähtöoletuksena on, että tukirakenne siirtyy suuntansa säilyttäen, tai kiertyy alareunansa ympäri. Tyypillisiä aktiivisen ja passiivisen maanpaineiden kehittymiseen tarvittavia siirtymäarvoja on esitetty taulukossa 4.1. Vastaavia arvoa löytyy myös eurokoodeista, katso esim. RIL

22 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Taulukko 4.1. Manpaineen kehittymiseksi tarvittava tukirakenteen siirtymä H a on sen seinän osan korkeus, johon aktiivinen maanpaine kohdistuu. H p on sen seinänosan korkeus, johon passiivinen maanpaine kohdistuu (RIL ). Maalaji Aktiivisen maanpaineen Passiivisen maanpaineen kehittymiseksi tarvittava kehittymiseksi tarvittava Siirtymä siirtymä Tiivis hiekka 0,0005 H a 0,002H p Löyhä hiekka 0,002 H a 0,006H p Kiinteä savi 0,01 H a 0,02H p Pehmeä savi 0,02 H a 0,04H p Aktiivinen maanpaine lasketaan kaavasta P a =( h +q)k a -2c K a (4.5) ja passiivinen kaavasta P p =( h + q)k p -2c K p (4.6) Maanpainekertoimien K a ja K p arvot voidaan määrittää liitteen A käyrästöjen avulla. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää myös Coulombin tai Rankinen maanpaineteorioita. Käytettäessä Coulombin maanpaineteoriaa on kuitenkin syytä huomata, että koska se perustuu suoraan murtopintaoletukseen, tulee seinäkitkakulma arvioida varovaisesti. Passiivipuolella seinäkitkan arvo saisi ehdottomasti olla enintään ½ mikä vastaa käytännössä täyttä kitkan arvoa. Suurilla kitkakulman ja seinäkitkan arvoilla passiivipaineen suuruus kasvaa merkittävästi todellisuutta suuremmaksi. Taulukossa 4.2 on esitetty suositeltavia seinäkitkan arvoja. Coulombin maanpaineteorian mukaan maanpainekertoimet K a ja K p saadaan kaavasta K a,k p = (4.7) Maanpainekertoimien laskemiseksi tarvittavien kulmien α, β, a ja p merkitys ja merkit selviävät kuvasta 4.2.

23 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuva 4.2. Maanpainekertoimien laskemiseksi tarvittavat kulmat a) aktiiviselle maanpaineelle ja b) passiiviselle maanpaineelle. Kerroksellisessa maassa kunkin maakerroksen yläpinnassa vaikuttava pintakuorma q muodostuu ko. maakerroksen päällä olevien maakerrosten tehokkaasta painosta ja maanpinnalla vaikuttavasta pintakuormasta. Karkearakenteisessa maassa ja moreenimaissa seinän ja maan välinen kitka pienentää aktiivipainetta ja suurentaa passiivipainetta. Aktiivinen maanpaine suuntautuu yleensä vinosti alaspäin ja passiivinen maanpaine vinosti ylöspäin. Lepopaine suuntautuu aina vaakasuoraan tukiseinään vastaan. Tukirakenteen ja maan välisen kitkakulman suuruus riippuu maan sisäisestä kitkakulmasta ja tukiseinämateriaalista. Taulukossa 4.2 on esitetty seinäkitkakulman arvoja aktiivi- ja passiivipaineelle. Hienorakenteisessa tai eloperäisessä maassa maanpaineen oletetaan vaikuttavan vaakasuoraan. Taulukko 4.2. Seinäkitkakulman arvoja riippuen tukiseinämateriaalista. Tukiseinämateriaali Seinäkitkakulma a p pcoulomb Betoni 3/4 1/2 0,4 Teräs 2/3 1/2 0,4 Hienorakenteisessa maassa on maanpinnan läheisyydessä maanpaineen otaksuttava olevan vähintään yhtä suuri kuin maanpinnan tasoon ulottuvan vesikerroksen aiheuttama paine (kuva 4.2a). Maanpaine siirtyvää jäykkää rakennetta vastaan Siirtyvään jäykkään rakenteeseen kohdistuva maanpaine lasketaan klassisen maanpaineteorian perusteella ottaen huomioon rakenteen liikkumismahdollisuudet. Siirtyväksi jäykäksi rakenteeksi katsotaan sellainen jäykkä rakenne, joka voi siirtyä niin paljon ja siten, että aktiivinen ja passiivinen maanpaine voivat kehittyä. Tällaisia rakenteita ovat esimerkiksi maanvaraan perustetut tukimuurit ja ankkurilaatat. Pysyvät tukimuurit tulee kuitenkin aina mitoittaa lepopaineelle.

24 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kun jäykkä tukirakenne siirtyy maamassasta poispäin joko vaakasuoraan, tai kiertymällä alapäänsä ympäri, lasketaan rakenteeseen kohdistuva maanpaine klassisen maanpaineteorian mukaan (kuva 4.3a). Kun jäykkä tukirakenne kiertyy yläpäänsä ympäri ja kaivanto sijaitsee kitkamaassa pohjavedenpinnan yläpuolella, eikä tukirakenteeseen kohdistu huomattavaa tärinää, lasketaan rakenteeseen kohdistuva maanpaine klassisesta maanpaineteoriasta poiketen (kuva 4.3b). Mikäli mainitut olosuhteet eivät toteudu, lasketaan maanpaine myös tässä tapauksessa klassisen maanpaineteorian mukaan. Kuva 4.3. Aktiivinen maanpaine siirtyvää jäykkää rakennetta vastaan. a) Tukiseinän vaakasuora siirtyminen ja tukiseinän kiertyminen alapäänsä ympäri, b) tukiseinän kiertyminen alapäänsä ympäri. Maanpaine redusoidaan vaakasuoraksi. Kun jäykkä tukirakenne siirtyy maamassaa kohden joko vaakasuoraan tai kiertymällä yläpäänsä ympäri, lasketaan rakenteeseen kohdistuva maanpaine klassisen maanpaineteorian mukaan. (kuva 4.4 a). Kun jäykkä tukirakenne kiertyy alapäänsä ympäri, lasketaan siihen kohdistuva maanpaine klassisesta maanpaineteoriasta poiketen (kuva 4.4b). Kuva 4.4. Passiivinen maanpaine siirtyvää jäykkää rakennetta vastaan. a) Tukiseinän vaakasuora siirtyminen ja tukiseinän kiertyminen yläpäänsä ympäri, b) tukiseinän kiertyminen alapäänsä ympäri. Maanpaine redusoidaan vaakasuoraksi. Maanpaine siirtyvää taipuvaa rakennetta vastaan Siirtyvään taipuvaan rakenteeseen kohdistuva maanpaine lasketaan joko klassisella maanpaineteorialla ottaen huomioon rakenteen tuentatapa tai maanpaineen siirtymäriippuvuuden huomioon ottavalla jousi-

25 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO tai kontinuumimallilla. Tässä luvussa käsitellään klassiseen maanpaineteoriaan perustuvaa laskentatapaa. Laskentaohjelmilla tehtävä jousi- tai kontinuumimalleihin perustuvaa laskentaa käsitellään luvussa 6. Siirtyviä taipuvia rakenteita ovat esimerkiksi tuetut ja ankkuroidut tukiseinät. Ulokkeena toimiva tai yhdeltä tasolta esijännittämättömillä tuilla tuettu tukiseinä Ulokkeena toimivaan tai yhdeltä tasolta tuettuun tukiseinään kohdistuva maanpaine lasketaan klassisen maanpaineteorian mukaan (kuvat 4.5, 4.6 ja 4.7) Työnaikaista ulokkeena toimivaa sekä työnaikaista tai pysyvää yhdeltä tasolta tuettua tukiseinää ei suositella käytettäväksi hienorakeisissa tai eloperäisissä maakerroksissa, mikäli kaivutason alapuolisen maan suljettu leikkauslujuus on 50 kn/m 2. Tukiseinä ei saa tällaisissa olosuhteissa riittävästi tukea ja ulokkeena toimivat tukiseinän yläpään liikkeet voivat tulla suuriksi ja yhdeltä tasolta tuettu tukiseinä alapään liikkeet voivat olla liian suuria. Pysyvää ulokkeena toimivaa tukiseinää ei saa käyttää hienorakenteisiin tai eloperäisiin maakerroksiin tehdyissä syvissä (syvyys >2m) kaivannoissa tukiseinien suurten sivusiirtymien johdosta. Pysyvää ulokkeena toimivaa tukiseinää voidaan käyttää matalissa (syvyys < 2m ) kaivannoissa kun hienorakeinen tai eloperäinen maa kaivannon pohjan alapuolella on kovaa, fu >50 kn/m 2. Kuva 4.5. Ulokkeena toimivaan tukiseinään kohdistuva maanpaine. Kuva 4.6. Yhdeltä tasolta tuettuun maahan vapaasti tuettuun tukiseinään kohdistuva maanpaine.

26 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuva 4.7. Yhdeltä tasolta tuettuun maahan kimmoisesti tuettuun tukiseinään kohdistuva maanpaine. Kahdelta tai useammalta tasolta esijännitetyillä tuilla tuettu tukiseinä Kahdelta tai useammalta tasolta tuettuun tukiseinään kohdistuva maanpaine lasketaan klassisesta maanpaineteoriasta poiketen. Usealta tasolta tuettuun tukiseinään kohdistuva maanpaine tasoitetaan kuvan 4.8 mukaisesti. Tällöin maanpaine seinän yläosassa on suurempi ja alaosassa pienempi kuin klassisen maanpaineteorian mukaan laskettu maanpaine. Kuva 4.8. Usealta tasolta tuettuun tukiseinään kohdistuva maanpaine. Settiseinän pystypalkkiin kaivutason alapuolella kohdistuva maanpaine Settiseinän pystypalkkiin kaivutason alapuolella kohdistuvan maanpaineen laskemisessa voidaan ottaa huomioon liukupinnan kolmiulotteisuus. Settiseinän pystypalkkiin kaivutason alapuolella kohdistuva aktiivinen maanpaine lasketaan kaavasta

27 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO P a = ( h + p)μ a K a -2c K a (4.8) Korjauskertoimen μ a arvot saadaan taulukosta 7. Väliarvot interpoloidaan lineaarisesti. Aktiivinen maanpaineresultantti lasketaan maakerroksittain kaavasta (kuva 4.9) = b h Kuva 4.9. Settiseinä Taulukko 4.3. Korjauskerroin μ a (DIN-normit) h/b μ a 1 0,82 0,7 0,59 0,5 0,44 0,37 0,34 0,3 0,27 0,25 Laskettaessa settiseinän pystypalkkiin kaivutason alapuolella kohdistuvaa maanpainetta, pidetään kaivutason yläpuolista maata kaivutasossa tasaisena pintakuormana p ja laskenta aloitetaan kaivannon pohjan tasolta. (kuva 4.9). Settiseinän pystypalkkiin kaivutason alapuolella kohdistuva passiivinen maanpaine lasketaan kaavasta P p = (0,5 D 2 + q)bμ p K p -2cDbμ c K p (4.9) missä q = kaivannon pohjalla vaikuttava tasainen pintakuorma. Korjauskertoimet μ p ja μ c saadaan taulukosta 4.4. Taulukko 4.4. Korjauskertoimet μ p ja μ c (vanha DIN-normit) D/b 3,33 μ p = 1+0,3D/b μ c = 1+0,9D/b D/b > 3,33 μ p = 1,095 D/b μ c = 2,191D /b

28 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Esijännitetyillä ankkureilla tuettu tukiseinä Kun tukiseinä on tuettu esijännitetyillä maa- tai kallioankkureilla, lasketaan ankkuriin vaikuttava lopullinen mitoittava kokonaisvoima aktiivisen maanpaineresultantin ja ankkurin / ankkurien esijännitysvoimanperusteella. Tukiseinään kohdistuva lopullinen maanpaine lasketaan ankkurin / ankkurien lopullisen kokonaisvoiman perusteella. 4.3 Vedenpaine Kaivannon tukiseinät on mitoitettava niille vedenpinnan tasoille, jotka tukiseinien käyttöaikana voivat olla sekä tukiseinien kaivannon puolella että tukiseinien ulkopuolella. Mikäli on mahdollista, että tukiseinien liikkeiden ja maan rakoilun vuoksi veden pinta voi esim. rankkasateiden aikana nousta mitattuja vedenpinnan tasoja ylemmäksi, on tukiseinät mitoitettava suuremmalle vedenpaineelle. Korkeimmillaan vedenpinnan taso mitoituksessa voi olla tukiseinän yläreunan taso. Mikäli tukiseinän takana on avovettä, on tukiseinän mitoituksessa huomioitava aaltovaikutus. Mikäli kaivannon pohjalla on vettä läpäisemättömiä tai huonosti läpäiseviä kerroksia, on tutkittava nosteen vaikutus ja varmistettava, että pohjan nousua ei pääse tapahtumaan. Maanpaine pohjavedenpinnan alapuolella lasketaan maan tehokasta tilavuuspainoa käyttäen ja vedenpaine-ero otetaan erikseen huomioon. Pohjavedenpinnan alapuolella maan tehokas tilavuuspaino on ` = sat - w (4.10) Maanpainelaskelmissa on otettava huomioon maan tehokkaan tilavuuspainon kasvaminen tai väheneminen pohjaveden virtauksen johdosta. Hienorakeisessa maassa pohjavedenpinnan alapuolella on sama, lasketaanko maan ja veden aiheuttama paine erikseen vai käytetäänkö laskelmissa vedellä kyllästetyn maan tilavuuspainoa sat Jos pohjavedenpinnat tukiseinän molemmilla puolilla ovat samassa tasossa, ei vedenpaine-eroa esiinny. Karkearakenteisessa maassa ja moreenimaissa on tällöin kuitenkin otettava huomioon pohjaveden vaikutus maanpaineeseen tehokkaan tilavuuspainon kautta (kuva 4.10).

29 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuva Pohjaveden vaikutus maanpaineeseen karkearakeisessa maassa ja moreenimaissa. Jos pohjavedenpinnat tukiseinän eri puolilla ovat eri tasoissa ja pohjaveden virtausta ei esiinny, tukiseinään kohdistuu tällöin hydrostaattisesta vedenpaineesta johtuva paine-ero (kuva 4.11) Kuva Hydrostaattinen vedenpaine-ero Vedenpainetta laskettaessa on myös otettava huomioon maassa mahdollisesti esiintyvä orsivesi (kuva 4.12). Orsivesi lisää vedenpainetta ja aiheuttaa huonosti vettä läpäisevä maakerroksen alapuolisille maakerroksille kuormituslisän. Mikäli huonosti vettä läpäisevän maakerroksen alapuolella on hyvin vettä läpäisevä maakerros, josta pumpataan pohjavettä, niin hyvin vettä läpäisevässä maakerroksessa ei ole vedenpaine-eroa ( kuva 4.13)

30 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuva a) Orsiveden vaikutus tukiseinään kohdistuvaan vedenpaine-eroon ja b) orsiveden aiheuttama kuormituslisäys orsiveden alaisille maakerroksille. Kuva Vedenpaine-ero pumpattaessa pohjavettä hyvin vettä läpäisevästä maakerroksesta. Jos pohjavedenpinnat tukiseinän eri puolilla ovat eri tasoissa ja suotovirtausta tapahtuu, on vedenpaineero otettava huomioon virtaustilan mukaisesti (kuva 4.14). Virtauspainetta laskettaessa on myös aina tarkistettava, ettei kaivannon pohjalla tapahdu hydraulista murtumista.

31 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuva Tukiseinään kohdistuva vedenpaine-ero virtaustilassa. a) virtausviivaverkosto ja b) laskelmissa käytettävä vedenpaine-ero. Pohjaveden virtauksen vaikutus maan tehokkaaseen tilavuuspainoon lasketaan hydraulisen gradientin avulla seuraavasti a` = ` + i a w ( 4.11) p` = ` + i p w ( 4.12) Hydrauliset gradientit i a ja i p lasketaan kaavoista (kuva4.14) i a = (4.13) i p = (4.14) 4.4 Pintakuormien aiheuttama maanpaine Tukiseinien mitoituksessa on otettava huomioon kaivannon ulkopuolella olevat pintakuormat. Pintakuormia ovat kaikki maanpaineen vaikutusalueella sijaitsevat rakenteet ja kaivannon reunalle nostettavat kaivumaat. Rakennustöiden ja liikenteen aiheuttamat pintakuormat on käsitelty kohdassa 4.5

32 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Viivakuorman tai keskitetyn kuormituksen aiheuttama maanpaine Viivakuorman tai keskitetyn kuormituksen aiheuttama tukiseinään kohdistuva maanpaine lasketaan ottaen huomioon tukiseinän liikkumismahdollisuudet. Viivakuorman tai keskitetyn kuormituksen aiheuttama maanpaine siirtymätöntä rakennetta vastaan lasketaan kimmoteoriaa aproksimoivalla laskentatavalla. Keskitetyn kuormituksen Q tai viivakuorman q aiheuttama siirtymättömään rakenteeseen kohdistuva maanpaineresultantti lasketaan kaavasta P = Q(q)tan(45 o -ϕ/2) ( 4.15) Kuva Viivakuorman tai keskitetyn kuormituksen aiheuttama maanpaine siirtymätöntä rakennetta vastaan (RIL ) Viivakuorman tai keskitetyn kuormituksen aiheuttama maanpaine siirtyvää rakennetta vastaan lasketaan murtotilaan perustuvalla laskentatavalla. Keskitetyn kuormituksen Q tai viivakuorman q aiheuttama siirtyvään rakenteeseen kohdistuva maanpaine lasketaan kaavasta 4.15 (kuva 4.16) Kuva Viivakuorman tai keskitetyn kuormituksen aiheuttama maanpaine siirtyvää rakennetta vastaan (RIL )

33 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Tiivistyksen aiheuttama maanpaine Tiivistyksen aiheuttama maanpaine riippuu maan tilavuuspainosta, tiivistimen painosta ja tärytiivistimen epäkeskon pyörimisestä aiheutuvasta keskipakovoimasta. Tukirakenteen liikkuminen ei vaikuta tiivistyksen aiheuttamaan maanpaineeseen Tiivistyksen aiheuttama maanpaine vaikuttaa aina vaakasuoraan. Tiivistysalueen leveydellä ei ole vaikutusta tiivistyksen aiheuttaman maanpaineen suuruuteen. Tiivistyksen aiheuttama maanpaine ei voi olla passiivipainetta suurempi. Tiivistyksestä aiheutuvan maanpaineen ja maan omasta painosta aiheutuvan maanpaineen leikkauskohdan alapuolella maanpainelaskelmissa käytetään joko lepopainetta, tai aktiivista maanpainetta. Riippuen tukiseinän liikkumismahdollisuuksista (kuva 4.17). Kun tiedetään tiivistimen aiheuttaman viivakuorman q (kn/m) suuruus, johon staattisella täryttimellä vaikuttaa tiivistimen paino ja tärytiivistimellä tiivistimen paino sekä sen epäkeskon pyörimisestä aiheutuva keskipakovoima, voidaan tiivistyksen aiheuttama maanpaine laskea seuraavasti: (kuva 4.17). Tiivistyksen aiheuttama maanpaine p t on p t = (4.16) Tiivistyksen vaikutuksen syvyys z on z = K ah (4.17) kun tukirakenteen sallitaan myötäävän ja z = K o (4.18) kun tukirakenne on myötäämätön. K ah on vaakasuoraksi redusoitu aktiivipainekerroin. Syvyys, missä tiivistyksen aiheuttama maanpaine on yhtä suuri kuin aktiivinen maanpaine tai lepopaine saadaan kaavasta h k = tai (4.19) h k = (4.20)

34 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuva Tukirakenteen takana tehtävän tiivistyksen aiheuttama maanpaine. Taulukkoon 4.5 on koottu eri kokoisilla tiivistimillä suoritetun tiivistyksen aiheuttama tukirakenteeseen kohdistuva maanpaine. Koska eri valmistajien ja lähes samanpainoisten tärytiivistimien viivakuormat q eivät olennaisesti poikkea toisistaan, voidaan mitoituslaskelmissa olettaa tärytiivistyksen aiheuttaman maanpaineen riippuvan yksistään tärytiivistimen painosta. Maan tilavuuspainon vaikutusta tiivistyksen aiheuttamaan maanpaineeseen voidaan pitää vakiona ( = 20 kn/m 3 ). Taulukko 4.5. Eri kokoisilla tärytiivistimillä suoritetun kerroksellisentiivistyksen aiheuttama tukirakenteeseen kohdistuva maanpaine. Tiivistyskone Kerroksellisen tiivistyksen aiheuttama maanpaine p t (kn/m 2 ) Tärylevy, 1kN 12 Tärylevy, 4kN 16 Täryjyrä, 30kN 19 Täryjyrä, 60kN 28 Täryjyrä, 80kN 32 Täryjyrä, 100kN 38 Täryjyrä, 120kN Rakennustöiden, liikenteen ja louhinnan aiheuttama maanpaine Kaivannon mitoituksessa on huomioitava maakasojen ja rakennustarvikkeiden aiheuttamat varastointikuormitukset sekä kaivannon rakentamiseen tarvittavien työkoneiden aiheuttamat kuormitukset. Tukiseinät mitoitetaan myös törmäyskuormille, mikäli on mahdollista, että työkoneista tai viereisestä liikenteestä voi kohdistua törmäyskuormia tukiseiniin. Jos tukiseinää kuormittavaan tai tukevaan maahan kohdistuu tärinää, on tärinän vaikutus otettava huomioon tukiseinään kohdistuvassa maanpaineessa.

35 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Voimakas tärinä aiheuttaa maanpaineeseen pysyvän muutoksen. Yleisimmät rakennustöiden aiheuttamat kuormitukset: työkoneiden pintakuormat kaivannon ulkopuolella työkoneiden aiheuttamat kuormitukset kaivannossa tiivistyksen aiheuttamat kuormitukset paalutus syvätiivistys liikenteen aiheuttamat kuormitukset törmäyskuormitukset tukiseinään louhinnan aiheuttamat tärinät kaivannon ulkopuolella tapahtuva kaivutyö maan jäätyminen ja routiminen Tärinän vaikutus aktiivipaineeseen Aktiivipuolella tärinä aiheuttaa pysyvän maanpaineen kasvun. Kun kaivannon ulkopuolella tai kaivannon pohjalla lähellä tukiseinää suoritetaan paalutusta tai tärytiivistystä, lasketaan tukiseinää kuormittava maanpaine lepopaineena, mikäli paalutuksen aiheuttaman pystysuuntaisen värähtelynopeuden arvo maakiilassa on 20mm/s tai tärytiivistyksen aiheuttaman pystysuuntaisen värähtelynopeuden arvo maakiilassa on 10 mm/s. Taulukkoihin 4.6 ja 4.7 on koottu etäisyydet, jota kauempana maakiilassa suoritettu paalutus tai tärytiivistys ei enää vaikuta maanpaineeseen. Dynaamisen kuormituksen aikana vaikuttavia painehuippuja ei mitoituksessa tarvitse ottaa huomioon niiden paikallisuuden ja lyhytaikaisuuden ( 2-30ms) vuoksi. Taulukko 4.6. Etäisyys, jota kauempana maakiilasta suoritettu paalutus ei enää vaikuta aktiiviseen tai passiiviseen maanpaineeseen. Pudotuskorkeus Järkäleen paino Etäisyys 0,3-0,4m 30 kn 15m 0,3-0,4m 40 kn 18m Taulukko 4.7. Etäisyys, jota kauempana maakiilasta suoritettu tärytiivistys ei enää vaikuta aktiiviseen tai passiiviseen maanpaineeseen. Tärytiivistin Etäisyys Täryjyrä, -levy 4-6kN 6m Täryjyrä 30kN 10m Täryjyrä 60kN 12m Täryjyrä 80kN 15m Täryjyrä 100kN 18m Täryjyrä 120kN tai isompi 22m

36 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Mikäli maa tiivistetään tukiseinää vasten, lasketaan tiivistyksen aiheuttama maanpaine kuten kappaleessa 4.4 on esitetty. Liikenteen aiheuttamaan tukiseinää kuormittavaan maanpaineeseen vaikutta tien etäisyys tukiseinästä, tien epätasaisuus, ajoneuvon akselipaino sekä ajoneuvon jousitukset ja iskunvaimentimet. Liikenteen aiheuttama tukiseinää kuormittava maanpaine lasketaan keskitetyn kuormituksen aiheuttamana maanpaineena (kappale 4.3). Dynaamisesta kuormituksesta aiheutuva lisä staattiseen kuormitukseen eli pyörä- tai akselipainoon ilmaistaan ns. sysäysluvulla K. K = = (4.21) P st = staattinen pyörä- tai akselipaino P dyn = dynaaminen pyörä- tai akselipaino P kok = kokonaispyörä- tai akselipaino Sysäysluvulle K käytetään tien epätasaisuudesta riippuen seuraavia arvoja; melko tasainen tie K=1,05-1,5, epätasainen tie K= 1,5-2,0 ja erittäin epätasainen tie K=2,0-2,5. Mikäli tien päällysteessä on reikiä tai kuoppia tukiseinän läheisyydessä ja tiellä kulkee raskasta ajoneuvoliikennettä, lasketaan siirtyvään tukiseinään kohdistuva maanpaine lepopaineena ellei tietä tasoiteta. Kun tien pinta on tasainen, lasketaan siirtyvään tukiseinään kohdistuva maanpaine aktiivipaineena liikenteestä huolimatta. Räjäytyksen aiheuttamaan tukiseinää kuormittavaan maanpaineeseen vaikuttaa maakiilan etäisyys lähimmästä kalliopinnasta, räjäytysten etäisyys maakiilaa lähimpänä olevasta kallion pinnasta ja momentaanisesti räjähtävä panos. Kun kaivannon ulkopuolella tai kaivannon pohjalla suoritetaan räjäytyksiä, lasketaan tukiseinää kuormittava maanpaine lepopaineena mikäli ei pystytä osoittamaan, että tärinä jää maakiilassa < 10 mm/s. Momentaanisesti räjähtävän panoksen aiheuttaa pystysuuntainen värähtelynopeus kalliossa lasketaan kaavasta V k = k (4.22) missä V k = pystysuorainen värähtelynopeus kalliossa, mm/s k = kallion tärinänjohtavuusluku Q = momentaanisesti räjähtävä panos, kg r = räjäytysetäisyys, m

37 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Maassa värähtelyn oletetaan vaimenevan kuvan 38 mukaisesti. Ilman tarkempia selvityksiä on oletettava, että kallion tärinänjohtavuusluku k=400 ja että pystysuuntainen värähtely siirtyy vaimentumatta kalliosta maahan. Kuva Värähtelyn vaimeneminen maassa. Mikäli tukiseinää ei mitoiteta lepopaineelle, määrätään urakka-asiakirjoissa maakiilan suurin sallittu värähtelynopeus mm/s ja mittauksilla valvotaan värähtelynopeutta louhinnan aikana. Räjäytystyön aikana tukiseinää kuormittava maanpaine lasketaan lepopaineena, mikäli räjäytysten aiheuttaman pystysuuntaisen värähtelynopeuden arvo on 10 mm/s. Tärinän vaikutus passiivipaineeseen Passiivipainepuolella tärinä aiheuttaa pysyvän maanpaineen pienenemisen. Kun kaivannon ulkopuolella tai sen pohjalla suoritetaan paalutusta, tärytiivistystä tai räjäytyksiä, lasketaan tukiseinää tukeva maanpaine siten että staattisesta passiivipaineesta vähennetään 25 % mikäli paalutuksen aiheuttaman pystysuuntaisen värähtelynopeuden arvo on 20 mm/s, tärytiivistyksen aiheuttaman pystysuuntaisen värähtelynopeuden arvo on 10 mm/s tai räjäytysten aiheuttaman pystysuuntaisen värähtelynopeuden arvo 10 mm/s. Taulukkoihin 4.6 ja 4.7 on laskettu etäisyydet, jota kauempana tukiseinästä suoritettu paalutus tai tärytiivistys ei enää vaikuta maanpaineeseen. Räjäytysten aiheuttaman pystysuoran värähtelynopeuden arvo saadaan kaavasta (4.22) ja kuvasta Passiivipuolella paalutuksen, tärytiivistyksen tai räjäytysten aikana lyhytaikaisesti vaikuttavat pienemmät painearvot eivät yleensä alita edellä mainitulla tavalla laskettua maanpaineen arvoa.

38 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kaivannon ulkopuolella tehtävien rakennustöiden aiheuttamat pakkosiirtymät Tukiseinien mitoituksessa on otettava huomioon kaivannon ulkopuolella tehtävien töiden aiheuttamat pakkosiirtymät. Tällaisia töitä ovat mm. paalutus syvätiivistys kaivannon ulkopuolella tapahtuva kaivutyö työkoneiden liikkuminen kaivannon ulkopuolella maan jäätyminen ja routiminen LIITE A Maanpainekertoimien K a ja K p arvojen määrittäminen käyrästöjen avulla (RIL ) Kuva A.1.1. Kertoimet K a tehokkaalle aktiiviselle maanpaineelle (vaakasuora komponentti): tuettu pinta vaakasuora (β=0).

39 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuva A.1.2. Kertoimet K a tehokkaalle aktiiviselle maanpaineelle (vaakasuora komponentti): tuettu pinta kalteva (δ/ϕ =0 ja δ=0)

40 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuva A.1.3. Kertoimet K a tehokkaalle aktiiviselle maanpaineelle (vaakasuora komponentti): tuettu pinta kalteva (δ/ϕ =0,66)

41 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuva A.1.4. Kertoimet K a tehokkaalle aktiiviselle maanpaineelle (vaakasuora komponentti): tuettu pinta kalteva (δ/ϕ =1)

42 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuva A.2.1. Kertoimet K p tehokkaalle passiiviselle maanpaineelle (vaakasuora komponentti): tuettu pinta vaakasuora (β=0)

43 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuva A.2.2. Kertoimet K p tehokkaalle passiiviselle maanpaineelle (vaakasuora komponentti): tuettu pinta kalteva (δ/ϕ =0 ja δ=0)

44 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuva A.2.3. Kertoimet K p tehokkaalle passiiviselle maanpaineelle (vaakasuora komponentti): tuettu pinta kalteva (δ/ϕ =0,66)

45 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuva A.2.4. Kertoimet K p tehokkaalle passiiviselle maanpaineelle (vaakasuora komponentti): tuettu pinta kalteva (δ/ϕ =1)

46 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO KAIVANNON TOIMINNALLINEN SUUNNITTELU 5.1 Yleistä Kaivannon toiminnalliseen suunnitteluun kuuluu mm: Kaivannon toiminnalle asetettavien vaatimusten täsmentäminen Kaivannon ympäristövaikutusten hallinnan suunnittelu Kaivantotyypin (luiskattu/ tuettu) valinta Tuetussa kaivannossa tukiseinätyypin ja vaakatuentaratkaisun valinta Kaivannon vesitiiviyden tarveharkinta ja suunnittelu Kaivannon kuivanapidon suunnittelu Kaivannon toiminnan tarkkailun suunnittelu 5.2 Kaivannon tilantarve Kaivannon yleiskaivutaso Kun kaivannon pohjalla tarvitaan kantava työalusta, kaivannon yleiskaivu joudutaan yleensä tekemään syvemmälle kuin mitä pysyvät rakenteet edellyttävät. Yleiskaivutaso on tällöin yleensä työalustan alapinta. Jos erillistä työalustaa ei tarvita, yleiskaivutaso on yleensä lattianalustäytön alapinta. Jos kaivannon pohjalla tullaan paaluttamaan, tulee arvioida riski kaivannon pohjan nousemisesta paalujen syrjäyttämän maan liikkeiden seurauksena. Pohjan tuleva nousu on yleensä syytä ennakoida yleiskaivutasoa syventämällä. Maapohjan mahdollinen tiivistyminen ja painuminen rakennustöiden aiheuttaman tärinän vuoksi voidaan vastaavasti ennakoida yleiskaivutasoa nostamalla Tukiseinän sijainti Tukiseinän minimietäisyys kaivantoon tulevasta rakenteesta määräytyy yleensä seuraavien tekijöiden summana, ks. kuva 5.1 Tarvittava vapaa työskentelytila rakenteen ja tukiseinän välillä Tukiseinälle sallittavat sijainti- ja kaltevuuspoikkemat Vapaan työskentelytilan vähimmäisleveyden ohjearvoja: Seinärakenteen muottityö mm Seinärakenteen vesi- ja lämpöeristys 1000 mm Seinärakenteen vierustäyttö 1000 mm Jos tukiseinän puoleinen muottipinta voidaan tehdä ensin ns. ykköspuolena, tilantarve on pienempi kuin jos tämä muottipinta joudutaan tekemään viimeiseksi ns. kakkospuolena. Kun muotit tehdään kappaletavarasta, tilantarve on yleensä pienempi kuin käytettäessä muottikalustoa.

47 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuva 5.1. Tukiseinän minimietäisyys kaivantoon tulevasta rakenteesta. Tukiseinien sallittu yläpään sijaintipoikkeama vaakatasossa tavanomaisissa pohjaolosuhteissa normaaleilla työmenetelmillä: Teräsponttiseinä 200 mm Porapaaluseinä (RIL ) 50 mm Suihkuinjektoitu seinä 50 mm Tukiseinien sallittu kaltevuuspoikkeama tavanomaisissa pohjaolosuhteissa: Teräsponttiseinä 5 % Porapaaluseinä (RIL ) 2 % Suihkuinjektoitu seinä 2 % Vaikeissa pohjaolosuhteissa, esimerkiksi kivisessä maaperässä tai tukiseinän alapään tukeutuessa vinoon kalliopintaan, tulee sijainti- ja kaltevuuspoikkeamat harkita erikseen ja sallia yllämainittuja suuremmat poikkeamat. Poikkeamille sallittavat arvot tulee määritellä piirustuksissa. Tukiseinän minimietäisyys kaivantopohjan louhintareunasta määräytyy yleensä seuraavien tekijöiden summana, ks. kuva 5.2 Porauslaitteen vaatima vapaa tila reunareikärivin ulkopuolella Tukiseinän juuripalkin vaatima tila Tukiseinälle sallittavat sijainti- ja kaltevuuspoikkeamat Tukiseinän minimietäisyyden (vapaan tilan) kaivannon ulkopuolella olevaan sivuesteeseen tulee yleensä olla vähintään 500 mm

48 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuva 5.2. Tukiseinän minimietäisyys louhintareunasta Tilantarve kaivannon ulkopuolella Rakennustyömaa vaatii yleensä tilaa kaivannon reunan ulkopuolelta mm. seuraavia tarkoituksia varten : Kaivantosuunnitelmaan sisältyvät toimenpiteet kaivannon reunan ulkopuolella, esim. uramassanvaihto tukiseinälinjalla, kevennyskaivu tukiseinän taustalla ja pohjaveden syöttöjärjestelmä Myöhemmät työvaiheet kaivannon reunalla, kuten perusmuurin vierustäyttö ja tukiseinän purku Työturvallisuuden ja ympäristön turvallisuuden varmistaminen. Huomioon otettavia asioita ovat mm. työkoneiden ja työmenetelmien vaatimat varoalueet, suojarakenteet ja työmaa-aidat Työmaalogistiikan järjestelyt, kuten työmaatiet, purku- ja kuormauspaikat, nosturipaikat ja varastoalueet Säilytettävään kunnallistekniikkaan liittyvät putki- ja johtosiirrot kaivantoalueelta kaivannon ulkopuolelle Kaivantosuunnittelijan tulee arvioida rakennustyömaan tilantarve ja käytettävissä olevan tilan riittävyys. 5.3 Kaivannon ympäristövaikutusten hallinta Yleistä Kaivannon rakentaminen vaikuttaa ympäristöön seuraavin tavoin: Ympäristön maapohjaan syntyy muodonmuutos Maapohjan muodonmuutosalueella oleviin rakenteisiin syntyy painumia ja sivusiirtymiä Ympäristön rakenteisiin ja laitteisiin kohdistuu tärinää Ympäristön pohjavesitaso laskee, jos kaivannossa alennetaan pohjavettä ja kaivanto ei ole vesitiivis Kaivanto tulee suunnitella ja rakentaa siten, että siitä ei aiheudu haittaa tai vaaraa ympäristölle Maapohjan muodonmuutos Muodonmuutoksen synty

49 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Maapohjan muodonmuutos kaivannon ympäristöön syntyy vaiheittain monen eri tekijän summana. Tärkeimpiä vaikuttavia tekijöitä ovat: Tukiseinän (seinärakenteen) rakentamien Tärinä (esim. pontitustärinä) tiivistää erityisesti löyhässä tilassa olevia kitka- ja silttimaakerroksia josta seuraa kerrosten kokoonpuristuminen (teräsponttiseinä, settiseinä, kaivinpaaluseinä). Maahan syntyy tyhjätilaa (settiseinä, porapaaluseinä). Maahan voi purkautua haitallisesti paineilmaa ja painevettä (porapaaluseinä, ankkuriporaukset) tai paluulietettä (suihkuinjektoitu seinä) Maan kaivu ja tukiseinän muodonmuutos Luiskatussa kaivannossa kaivu muuttaa maapohjan jännitystilaa luiskan reunoilla, josta seuraa sivusiirtymää ja painumaa. Tuetussa kaivannossa kaivu mobilisoi maanpaineen tukiseinää vastaan aiheuttaen tukiseinään muodonmuutoksen ja tukiseinään nojaavaan maakerrokseen sivusiirtymää ja painumaa. Vaakatuenta Ankkuriporausten yhteydessä maahan voi purkautua haitallisesti paineilmaa tai painevettä. Esijännittämättömissä tukirakenteissa tukivoiman mobilisoituminen edellyttää rakenteiden kokoonpuristumista. Tukiseinän purkaminen Tukiseinän purkaminen aiheuttaa tärinää ja tyhjätilaa pohjamaahan. Pohjaveden alentaminen Jos kaivanto ei ole vesitiivis, pohjaveden alentamista kaivannossa seuraa pohjavesipinnan aleneminen ympäristössä. Aikaa myöten tämä aiheuttaa hienorakeisissa maakerroksissa kokoonpuristumista ja painumaa. Kaivannon rakentamisen jälkeiset rakennustyöt Esimerkiksi kaivannon pohjalla tai kaivannon ympäristössä tehtävä paalutus aiheuttaa tärinää. Paalutus voi aiheuttaa myös paalujen syrjäyttämän maan pakkoliikkeitä kaivannon ja ympäristön maapohjassa. Kaivannon pohja voi nousta maan pakkoliikkeiden seurauksena, mikä on syytä ennakoida kaivannon kaivutasossa.

50 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuva 5.3. Periaatepiirustus maapohjan muodonmuutoksesta tukiseinän ympäristössä. Tukiseinän rakentaminen aiheuttaa muodonmuutoksen. Kaivannon kaivu kasvattaa muodonmuutosta ja muodonmuutosaluetta. Alue I: Karkearakeinen kitkamaakerros tai kova savikerros ( s u 30 kpa) Alue II: Löyhä hiekkakerros tai savikerros ( s u = kpa) Alue III: Pehmeä savikerros s u < 10 kpa Kuva 5.4. Maanpinnan painuman karkea suuruusluokka teräsponttiseinäisen kaivannon ympäristössä. Vaakasiirtymät ovat 1/4..1/3 maanpinnan painumista. Tärinän vaikutus maapohjan tiivistymiseen Tiivistymistä voi tapahtua erityisesti löyhissä tai keskitiiviissä hiekkamaissa pohjaveden pinnan alapuolella. Tiivistymisen ja painuman riskiä voidaan arvioida suhdeluvun ɣ avulla ɣ = v/c v = tärinän heilahdusnopeus m/s c = leikkausaallon nopeus maassa m/s Painuman riski on olemassa kun ɣ on suurempi kuin 0,01 % ja riski kasvaa lukuarvon kasvaessa. Kuvassa 5.5 painumariskin arviointi on esitetty graafisessa muodossa. Rakennustöistä syntyvän tärinän heilahdusnopeutta pystytään arvioimaan vain karkeasti. Lyömällä (pudotusjärkäleellä) tehtävän paalutuksen ja pontituksen aiheuttamaa tärinää voidaan arvioida kaavalla 5.4 (5.4) v max = heilahdusnopeuden maksimiarvo (mm/s) k = kerroin, joka riippuu mm. maapohjan tiiviydestä W = nimellinen iskuenergia (järkäleen potentiaalienergia) (Nm) r = vaakasuuntainen etäisyys työkohteesta (m)

51 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuva 5.5 Painumariskin arviointi tärinän heilahdusnopeuden v ja leikkausaallon avulla. Viivan yläpuolella v/c on > 0,01 % ja painumariski on olemassa. nopeuden c Lyöntipaalutuksessa kertoimen k arvo vaihtelee pehmeiden savien arvosta 0,2..0,3 tiiviiden karkearakeisten kitkamaakerrosten arvoon 0,8..1,0. Lyömällä tehtävässä pontituksessa kerroin k on yleensä suurempi kuin paalutuksessa ja voi tiiviissä karkearakeisissa kitkamaakerroksissa olla jopa yli 1,5. Täryttämällä tehtävässä pontituksessa tärinä jää yleensä yllämainittua pienemmäksi. Täryttimissä voi käynnistyksen ja sammutuksen aikana esiintyä resonanssia, jolloin tärinä voi hetkellisesti kasvaa huomattavasti. Ns. resonanssivapaissa täryttimissä tätä ei tapahdu. Esimerkiksi pontituksesta syntyvän tärinän todellinen voimakkuus ja vaikutus maapohjan tiivistymiseen voidaan selvittää luotettavasti pohjatutkimusten yhteydessä tehtävällä koepontituksella ja samanaikaisella tärinä- ja painumamittauksella. Leikkausaallon nopeus hiekkamaissa voidaan karkeasti arvioida puristinkairauksen kärkivastuksen perusteella, ks. kuva 5.6 Kuva 5.6 Leikkausaallon nopeuden ja puristinkairauksen kärkivastuksen välinen yhteys hiekkamaissa. Leikkausaallon nopeus savimaissa, joiden vesipitoisuus on %, voidaan karkeasti arvioida kaavalla

52 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO C = 135 0,75 w (m/s) w = vesipitoisuus % Muodonmuutoksen hallinta Maapohjan muodonmuutoksen suuruus ja muodonmuutosalueen laajuus riippuvat lähinnä pohjaolosuhteista, kaivannon syvyydestä, kaivantoon kohdistuvista kuormituksista sekä kaivannon suunnitteluratkaisuista ja kaivannon rakennustyön laatutasosta. Yleensä maapohjan muodonmuutosalue ulottuu enintään m:n päähän kaivannon reunasta. Kaivanto tulee suunnitella ja rakentaa siten, että ympäristössä: Rakennusten perustukset, alapohjat, maanpaineseinät ja muut rakenteet eivät liiku Paaluille ei aiheuteta negatiivista vaippahankausta tai sivukuormaa Rakennusten tekniset järjestelmät eivät vaurioidu Kunnallistekniikka ja maarakenteet eivät vaurioidu Pohjarakennesuunnittelija voi tarvittaessa määritellä näitä periaatteita koskevia kaivantokohtaisia täsmennyksiä ja muodonmuutosten tarkkailussa noudatettavia lukuarvoja. Maapohjan muodonmuutosta voidaan rajoittaa tehokkaasti asiantuntevalla suunnittelulla. Lisäksi kaivannon rakentamisen tulee olla ammattitaitoista ja huolellista, jotta muodonmuutokset pysyvät rakennusvaiheessa kurissa. Ensisijaisena tavoitteena suunnittelussa on rajoittaa maapohjan muodonmuutosaluetta suunnitteluratkaisuin siten, että häiriintyvät kohteet jäävät sen ulkopuolelle. Jos maapohjan muodonmuutosalueelle jää maanvaraisia rakenteita, pystykuormat on yleensä siirrettävä kantavaan pohjaan. Paalutettujen rakenteiden osalta toimenpiteet tulee harkita tapauksittain erikseen. Ympäristöltään vaativissa ja erittäin vaativissa kaivannoissa maapohjan muodonmuutoksia tulee tarkkailla mittauksin kaivantotyön aikana, ks. luku Kaivannon suunnittelu Kun tavoitteena on minimoida maapohjan muodonmuutokset, suunnittelussa tulee kiinnittää huomiota mm. seuraaviin asioihin: Tukiseinätyypin valinta Tukiseinätyypin tulee soveltua kaivannon pohjaolosuhteisiin, sen rakentamisen tulee häiritä maapohjaa mahdollisimman vähän ja seinän tulee olla riittävän jäykkä. Eri tukiseinätyyppien vaikutusta maapohjan muodonmuutokseen on käsitelty luvussa 5.6. Tukiseinän mitoitus ja vaakatuennan suunnittelu Maapohjan muodonmuutosten kannalta tavanomaisessa ympäristössä voidaan yleensä sallia maan aktiivipaineen muodostumisen edellyttämä tukiseinän siirtymä ja tukiseinä mitoittaa aktiivipaineelle. Tällöin kaivannon ulkopuolisessa tuennassa vetoankkurien jättövoima on pienempi

53 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO kuin ankkurin mitoitusvoima. Kaivannon sisäpuolisessa tuennassa tukirakenteet voidaan jättää esikuormittamatta, jos tukiseinälle sallitaan tuennan kimmoisen kokoonpuristumisen suuruinen liike. Maapohjan muodonmuutosten kannalta erittäin vaativassa ympäristössä tukiseinän siirtymä ja muodonmuutos tulee minimoida. Tukiseinä tulee mitoittaa maan lepopaineelle. Vetoankkurien jättövoiman tulee olla yleensä vähintään ankkurin mitoitusvoiman suuruinen. Kaivannon sisäpuolisessa tuennassa puristussauvat tulee esikuormittaa tunkaten. Kaivannon sisäpuolisella tuennalla vältetään ulkopuolisten ankkurien porauksen aiheuttama maapohjan häiriintyminen. Tukiseinä ei saa taipua, kun kaivetaan ensimmäisen tukitason rakentamisen edellyttämään syvyyteen. Tämä merkitsee yleensä sitä, että ensimmäinen tukitaso on lähellä maanpintaa. Vaakapalkkien, ankkureiden ja puristussauvojen kiinnitykset seinään ja keskenään tulee pyrkiä suunnittelemaan siten, että kaikki rakenteet hitsauksineen voidaan tehdä vaakapalkin päältä. Tällöin tukitasoa rakennettaessa kaivutaso voi jäädä mahdollisimman lähelle vaakapalkkia. Tukiseinän tulevat siirtymät tulee arvioida mitoituslaskelmin. Laskelmissa tulee ottaa huomioon myös tukiseinän vaakasuuntainen taipuma tukipisteiden välillä ja pystysuuntainen taipuma tukitasojen välillä. Kuvassa 5.7 on esimerkki tukiseinästä, jonka suunnittelussa on pyritty minimoimaan maapohjan muodonmuutos vaativan ympäristön vuoksi. Tukiseinätyyppi on porapaalu-suihkuinjektoitu tukiseinä ja vaakatuenta on toteutettu kaivannon sisäpuolisesti puristussauvoin. Tukiseinän jäykkyyttä on lisätty porapaalun sisään asennetulla teräspalkilla ja betonoinnilla.

54 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuva 5.7. Esimerkki tukiseinästä, jonka suunnittelussa on pyritty minimoimaan maapohjan muodonmuutos. Kaivannon rakentaminen Jotta ympäristön maapohjan muodonmuutokset jäisivät sille tasolle, jonka valittu suunnitteluratkaisu ja mitoitus mahdollistavat, kaivannon rakentamisen tulee olla ammattitaitoista ja huolellista. Työnsuunnitteluun ja laadunvarmistukseen tulee kiinnittää erityistä huomiota. Työmenetelmien ja työkoneiden tulee soveltua kunnolla rakennuspaikan olosuhteisiin. Varsinainen työohjeistus on esitetty luvussa Rakenteisiin ja laitteisiin kohdistuva tärinä Pohjarakennustöiden synnyttämän tärinän suuruutta ja tärinän vaikutusta rakenteisiin ja laitteisiin voidaan arvioida julkaisussa RIL esitetyin menetelmin Pohjavesitason aleneminen Ympäristön pohjavesitaso laskee, jos kaivannossa alennetaan pohjavettä ja kaivanto ei ole vesitiivis. Tällöin on riskinä mm. hienorakeisten maakerrosten ja niiden varaan perustettujen rakenteiden painuminen, paalukuormien kasvu negatiivisen vaippahankauksen vuoksi ja puisten perustusrakenteiden lahoaminen. Pohjaveden alennuksen vaikutussäde r (m) voidaan karkeasti arvioida kaavalla

55 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO r = 3000 s jossa s = suunniteltu pohjaveden alennus (m) k = maapohjan vedenläpäisevyyskerroin (m/s) Jos pohjavesi pääsee virtaamaan kaivantoon kalliopohjan kautta, pohjaveden alennuksen vaikutusalue voi olla olennaisesti suurempi. Vaativissa ja erittäin vaativissa kaivannoissa pohjaveden virtausolosuhteet ja pohjaveden alennuksen vaikutusalue tulee yleensä selvittää koepumppauksin. Kun kaivannossa tullaan alentamaan pohjavettä ja ympäristössä pohjavedenpinta ei saa laskea, kaivanto tulee tarvittaessa suunnitella vesitiiviiksi (vettä pidättäväksi). Lisäksi kaivannon ympäristö on yleensä varustettava korvausveden syöttöjärjestelmällä. Pohjaveden tasoa tulee tarkkailla mittauksin kaivantotyön aikana, ks. luku Kaivannon ja ympäristön tarkkailu Tarkkailun tarkoituksena on varmistua siitä, että kaivanto toimii suunnitellulla tavalla ja kaivannon vaikutus ympäristöön pysyy hyväksyttävänä. Tarkkailtavat kohteet, tarkkailumenetelmät ja mittaustiheydet tulee suunnitella yksilöllisesti kaivannon ja ympäristön vaativuus huomioon ottaen. Tarkkailussa tulee suosia automaattisia mittauslaitteita, jolloin mittausvirheiden määrä vähenee. Yleisimmät tarkkailukohteet ja tarkkailumenetelmät ovat seuraavat: Tarkkailukohde Tarkkailumenetelmä Kaivannon ympäristön maapohjan painumat Painumamittauspisteiden (painumalevy tai painumamittausnasta) tarkkavaakitus Ankkurivoima Jännitysanturi (Loadcell) Tukiseinän rakenteiden jännitykset Venymäliuskat ja anturit Tukiseinän siirtymät Inklinometrimittaus Takymetrimittaus tukiseinän mittauspisteistä Ympäristön rakenteiden painuma- ja siirtymätarkkailu Tarkkavaaitus (painumat*) Takymetrimittaus (siirtymät*, painumat**) Ympäristön rakenteiden tärinämittaukset Rakennuskatselmukset ja jatkuva tärinämittaus 3- komponenttisella tärinämittarilla Pohjaveden tason ja huokosvedenpaineen muutokset Jäätyminen * ensisijainen vaihtoehto ** suuntaa-antava menetelmä Pohjavedenpinnan mittaus tarkkailukaivoista ja havaintoputkista Huokospainemittarit Lämpötilan mittaus soveltuvilla lämpötila-antureilla

56 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Pohjarakennesuunnittelijan tulee tehdä vaativista ja erittäin vaativista kaivannoista kaivannon ja ympäristön tarkkailusuunnitelma. Tarkkailusuunnitelman sisältö on tarkemmin esitetty luvussa Rakennustyön huomioonottaminen suunnittelussa Kaivantosuunnittelun painotus Pohjarakennesuunnittelijan tulee arvioida, mitkä työvaiheet tai laatutavoitteet tulevat olemaan haasteellisimpia kaivannon rakentamisessa. Pohjatutkimus- ja suunnittelupanosta tulee riittävästi keskittää näihin asioihin Pohjatutkimustiedot Vaativan kaivantotyön työnsuunnittelu, riskienhallinta ja laadunvarmistus edellyttävät kattavaa ja täsmällistä pohjatutkimustietoutta. Vastaavan pohjarakennesuunnittelijan tulee ottaa tämä tiedontarve huomioon pohjatutkimusohjelmassa Ympäristöselvitystiedot Ympäristöselvityksen tulosteena tulee yksilöidä seuraavat asiat: Ympäristön tuettavat tai vahvistettavat rakenteet Ympäristön asettamat muut rajoitteet ja velvoitteet kaivantotyölle Rajoitteiden ja velvoitteiden tarkkailusuunnitelma Tarkkailusuunnitelmassa tulee esittää yksikäsitteisesti mitattavat suureet, mittauspisteet, sallitut arvot ja mittausajankohdat. Kaivannon sijoittuessa lähietäisyydelle olemassa olevasta rakenteesta tulee ottaa huomioon, että esimerkiksi vanhojen perustusten sijainti ja koko saattavat poiketa rakennepiirustuksista. Siten vanhojen perustusten sijainti ja mitat tulee mahdollisimman kattavasti varmistaa koekuoppakaivuin Kaivantoalueella oleva kunnallistekniikka Työmaatoteutuksen sujuvuuden kannalta on oleellista, että kaivantoalueella mahdollisesti oleva kunnallistekniikka selvitetään ja sen vaatimat toimenpiteet suunnitellaan kunnolla etukäteen. Olemassa olevasta kunnallistekniikasta tarvitaan seuraava informaatio: Kunnallistekniikan asemapiirustus (tarkepiirustus) Toimenpidesuunnitelma eriteltynä purettaviin linjoihin, siirrettäviin linjoihin ja paikalleen jätettäviin linjoihin Työmaan logistiikka Työmaan logistiikan tehokas hoitaminen edellyttää tätä varten toteutettavia järjestelyjä, joita voivat olla mm: Kantava työalusta kaivantopohjalla Työmaatiestö ajoluiskineen kaivantopohjalla

57 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Työmaatie tai työkoneiden työskentelyalue kaivannon reunalla Lastaus ja purkupaikka kaivannon reunalla Nosturiperustus tai nosturipaikka kaivannon pohjalla tai kaivannon reunalla Pohjarakennesuunnittelijan tulee tiedostaa näiden tarpeiden olemassaolo. Järjestelyjen lopullinen suunnittelu on tarkoituksenmukaista tehdä pohjarakennesuunnittelijan ja urakoitsijan yhteistyönä siten, että urakoitsija vastaa järjestelyjen layoutista ja pohjarakennesuunnittelija järjestelyjen huomioonottamisesta kaivannon mitoituksesta. 5.5 Kaivantotyypin (luiskattu/tuettu) valinta Valinta luiskatun ja tuetun kaivannon välillä perustuu yleensä seuraaviin tekijöihin. Kaivannon vakavuus Kaivannon varmuuden sortumista vastaan tulee olla riittävä. Tarve kaivannon tukemiseen kasvaa kun kaivannon syvyys kasvaa ja kun maapohjan lujuusominaisuudet heikkenevät. Kaivannon vakavuus määritetään aina laskennallisesti mitoituksen yhteydessä. Vakavuustarkastelussa tulee ottaa huomioon kaikki kaivantoon sen käyttöaikana kohdistuvat kuormitukset. Käytettävissä oleva tila Kaivannon luiskaus vaatii enemmän tilaa kuin kaivannon tuenta. Jos kaivannon luiskat eivät mahdu käytettävissä olevaan tilaan, kaivanto joudutaan tekemään tuettuna. Kaivannon vieressä oleva säilytettävä kunnallistekniikka joudutaan joskus siirtämään uuteen paikkaan, jos kaivanto tehdään luiskattuna mutta voidaan jättää paikoilleen, jos kaivanto tehdään tuettuna. Tällöin kannattaa harkita kaivannon tuentaa säilytettävän kunnallistekniikan pituudelta. Kaivannon ympäristö Kaivannon rakentaminen ei saa vaurioittaa ympäristön rakenteita ja järjestelmiä. Tästä seuraa käytännössä mm. se, että kaivannon aiheuttama maapohjan muodonmuutosalue ei saa ulottua ympäristössä maanvaraisten perustusten alla. Tämä voi rajoittaa luiskatun kaivannon käyttöä ja samoin usean tukiseinätyypin käyttöä. Kaivannon vesitiiviys Kaivantoon maapohjan kautta tulevaa vuotovesimäärää voidaan joutua rajoittamaan ympäristön pohjavesitason säilyttämiseksi tai kaivannon kuivanapidon mahdollistamiseksi. Tällöin on toimiva ratkaisu tehdä kaivanto tuettuna riittävän vesitiivistä tukiseinätyyppiä käyttäen. Rakennuskustannukset Kaivannon luiskaus on yleensä tuentaa halvempi ratkaisu, kun molemmat ovat kaivannon vakavuuden ja ympäristön kannalta hyväksyttäviä vaihtoehtoja. Kaivannon luiskaus lisää kuitenkin mm. kaivu-, täyttö- ja pintarakennetöitä maansiirtoineen. Siten olosuhteista riippuen kaivannon tuenta voi joskus olla halvempi ratkaisu kuin luiskaus. Työmaan toimintaympäristö Kun kaivanto tuetaan luiskauksen sijasta, kaivannon viereen jää enemmän toimintatilaa. Tämä tehostaa työmaan logistiikkaa (kuljetukset, nostot, varastointi) ja parantaa työjärjestelymahdollisuuksia sekä

58 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO kaivantovaiheessa että myöhemmissä rakennusvaiheissa. Vaativissa olosuhteissa tällä voi olla ratkaiseva vaikutus kaivantotyypin valintaan. 5.6 Tukiseinät Tukiseinätyypin valinta Tukiseinätyypin valinta perustuu lähinnä seuraaviin tekijöihin: kaivannon pohjaolosuhteet kaivannon ympäristöolosuhteet eri tukiseinätyyppien toiminnalliset ominaisuudet eri tukiseinätyyppien rakennuskustannukset ja tarvittava rakennusaika Kaikki tukiseinätyypit ovat yleensä teknisesti käyttökelpoisia helpoissa pohja- ja ympäristöolosuhteissa. Tällöin tukiseinätyypin valinnassa painottuvat rakennuskustannukset ja tarvittava rakennusaika. Olosuhteiden vaativuuden kasvaessa tukiseinältä vaadittavien ominaisuuksien merkitys kasvaa ja käyttökelpoisten tukiseinätyyppien määrä vähenee. Hyvin vaativissa kaivannoissa tukiseinätyypin valinta perustuu yleensä lähes yksinomaan tukiseinältä vaadittaviin erityisominaisuuksiin. Eri tukiseinätyyppien ominaisuuksia ja käyttökohteita on yleispiirteisesti esitetty taulukossa 5.8 ja yksityiskohtaisemmin kohdissa Taulukko 5.8. Eri tukiseinätyyppien käyttöalueet. Teräsponttiseinä Settiseinä Porapaaluseinä Porapaalu/suihku Suihkuinjektoitu Kaivinpaaluseinä injektoitu seinä seinä Käyttötarkoitus Työnaikainen tukiseinä X X X X X ei Pysyvä tukiseinä X X X X X X Pysyvä kantava rakenne X ei X X X X Pystykuormien siirtorakenne olemassaolevien perustusten alle ei ei ei ei X ei Soveltuvat pohjaolosuhteet Pehmeä tai vetelä pohjamaa X ei X X X X Kiinteä ja kivetön pohjamaa X X X X X X Hyvin tiivis tai kivinen pohjamaa ei ei 1) X X X X 2) Tukiseinän vesitiiviys Seinärakenne on vesitiivis on 3) ei on 3) on on on Seinän ja kallion liitos on vesitiivis ei 4) ei on 5) on on on Maapohjan muodonmuutosta ympäristöön aiheuttaa Rakennustärinä X X ei ei ei X Maahan syntyvä tyhjätila ei X X ei ei ei Tukiseinän muodonmuutos X X ei 6) ei 6) ei 6) ei 6) Rakennuskustannukset Teräsponttiseinään verrattuna ) Pystypalkit voidaan poraamalla asentaa myös hyvin tiiviiseen tai kiviseen pohjamaahan 2) Kivet hidastavat työtä ja nostavat kustannuksia huomattavasti 3) Lukkourat on tiivistettävä 4) Liitos tiivistettävä erikseen 5) Liitos on vettäpidättävä. Voidaan tiivistää vesitiiviiksi injektoimalla lukkoprofiilin injektointikanavan kautta 6) Tukiseinä on yleensä niin jäykkä, että se ei sanottavast taivu. Vaakatuennan muodonmuutos voi aiheuttaa tukiseinän kallistumaa Teräsponttiseinä Teräsponttiseinä muodostuu maahan upotettavista teräponttilankuista, jotka lukkiintuvat toisiinsa ponttiurin muodostaen yhtenäisenä toimivan seinärakenteen (kuva 5.9). Ponttilankut voidaan asentaa

59 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO myös limittäin lukitsematta niitä toisiinsa (kuva 5.9), jolloin seinän jäykkyys (taivutusvastus) pienenee oleellisesti ja seinä on vettäläpäisevä. Poikkileikkausprofiililtaan erilaisia teräspontteja on käytössä suuri määrä. Yleisimmät profiilit ovat U-profiili ja Z-profiili (kuva 5.9). U-profiilit liittyvät toisiinsa seinän neutraaliakselilla, z-profiilit seinän ulkosivuilla. Hyvin pehmeässä savessa tai bentoniittivellissä U-profiilit taipuessaan luistavat toistensa suhteen, jolloin seinän jäykkyys (taivutusvastus) pienenee. Näissä olosuhteissa voidaan käyttää tehtaalla valmiiksi kiinnistanssattuja kaksois- tai kolmoispontteja. Kolmoispontteja käytettäessä seinän taivutusvastus pienenee noin 20 %. Suurta jäykkyyttä vaativissa tukiseinissä teräspontteihin voidaan liittää erilaisia kotelo- ja palkkiprofiileja. Kuva 5.9 Eri tukiseinätyyppejä. Pohjaolosuhteet Teräsponttiseinä soveltuu useimpiin pohjaolosuhteisiin. Pontteja ei kuitenkaan saada tunkeutumaan kiviseen tai lohkareiseen maakerrokseen, eikä hyvin tiiviiseen karkeaan kitkamaakerrokseen. Ponttien tunkeutumistason karkeana arviona voidaan pitää heijarikairauksen päättymistasoa. Hyvin tiiviiseen moreeniin ponttien upotus onnistuu usein täryttämällä, moreenin häiriintyessä tärytyksestä. Ponttien upotus karkeaan, löyhään kitkamaahan voi tiivistää maata siten, että asennus

60 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO tavoitetasoon ei onnistu maakerroksen näennäisestä löyhyydestä huolimatta. Ponttien tunkeutumista kiviseen tai hyvin tiiviiseen maakerrokseen voidaan paikallisesti parantaa löyhdyttämällä maakerrosta poraamalla, mikä on kuitenkin varsin kallis toimenpide. Vesitiiviys Teräsponttien uraliitokset eivät ole sellaisenaan vesitiiviitä. Hienoainespitoisessa maassa vuotoveden mukana kulkeutuva hienoaines tukkii kuitenkin ponttiurat yleensä nopeasti. Siten teräsponttiseinä on yleensä työnaikaisena tukiseinänä riittävän vesitiivis. Vähän hienoainesta sisältävässä maassa tai avovesiolosuhteissa ponttiurien tukkeutumista ei tapahdu ja vesivuoto ponttiurien läpi kaivantoon voi olla runsasta. Ponttiurien vesitiiviyttä voidaan parantaa täyttämällä urat tiivistysmassalla ennen ponttien asentamista. Pysyvässä ponttiseinässä vesitiiviys voidaan varmistaa lisäksi hitsaamalla ponttiliitokset umpeen. Vuotavissa ponttiliitoksissa voidaan hitsata teräslevy liitoksen eteen ja tarvittaessa injektoida teräslevyn ja pontin väli (kuva 5.10). Kallioon ulottuvan teräsponttiseinän alapään vesitiiviyttä käsitellään kohdassa

61 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuva Teräsponttiseinän vesitiiviyden varmistaminen. 1) Ponttiliitos hitsattu umpeen tehtaalla (kaksoispontti) 2) Ponttiliitos hitsataan umpeen kaivannossa A) kuiva liitos B) vuotava liitos

62 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Ympäristövaikutukset Pontituksen tärinävaikutus on pudotusjärkälettä käytettäessä paalutustärinän suuruusluokkaa ja täryvasaraa käytettäessä tätä pienempi. Pontitustärinällä on tiivistävä vaikutus erityisesti löyhässä tilassa pohjaveden pinnan alapuolella oleviin kitkamaakerroksiin. Tiivistyminen ja painuma on voimakkainta tukiseinän välittömässä ympäristössä. Painuma ulottuu yleensä enimmillään noin pontin pituuden etäisyydelle tukiseinästä, mutta voi olosuhteista riippuen ulottua kauemmaksikin. Maanpaine tukiseinää vastaan aiheuttaa tukiseinään muodonmuutoksen ja tukiseinään nojaavaan maakerrokseen vastaavan sivusiirtymän ja maapohjan painuman. Vetoankkurein ankkuroidun tukiseinän kokonaismuodonmuutos koostuu ankkurien venymästä (joka ei riipu tukiseinätyypistä) ja seinärakenteen taipumista. Teräsponttiseinä taipuu ja taustan maapohja painuu yleensä suhteellisen paljon, kun seinän mitoituksessa hyödynnetään ponttien ja palkkien taivutusvastus täysimääräisenä. Muodonmuutosta voidaan vähentää mitoittamalla tukiseinä jäykemmäksi ja vähemmän siirtyväksi. Käyttökohteet Teräsponttiseinä on yleisimmin käytössä oleva tukiseinätyyppi lähinnä kustannustehokkuutensa ja nopean rakennettavuutensa ansiosta. Sitä käytetään sekä työnaikaisena että pysyvänä tukiseinänä. Pysyvän tukiseinän mitoituksessa tulee korroosion vaikutus ottaa huomioon Settiseinä Settiseinän runkona toimii maahan 1..4 m:n välein asennettavat pystypalkit, joina käytetään yleisimmin H- profiilin teräspalkkia tai rinnakkain kahta [-profiilin teräspalkkia (kuva 5.9). Seinärakenne muodostuu pystypalkkeihin tukeutuvista vaakasuorista settilankuista, jotka ovat yleensä kevyitä teräspalkkeja tai puulankkuja. Settiseinän pystypalkkeina voidaan käyttää myös porapaaluja ja seinärakenteena teräslevyjä, jotka hitsataan kiinni porapaaluihin. Pohjaolosuhteet Settiseinän pystypalkit saadaan paalutuskoneella tai hydraulisella täryvasaralla yleensä tunkeutumaan jossain määrin teräspontteja syvemmälle kiviseen, lohkareiseen tai hyvin tiiviiseen kitkamaakerrokseen. Pystypalkit saadaan varmasti asennetuksi tavoitetasoon, kun asennuksessa käytetään porattavaa työputkea tai kun pystypalkkeina käytetään porapaaluja. Settilankkujen asennusvaiheessa kaivanto on voitava kaivaa vähintään noin 0,5..1,0 m:n korkuisina kerroksina mahdollisimman pystysuorin luiskin. Siten settiseinä ei sovellu hyvin pehmeään ja vetelään pohjamaahan. Settiseinää ei voida käyttää pohjavedenpinnan alapuolella vettäjohtavassa maakerroksessa, jos pohjaveden alentaminen ei ole mahdollista teknisesti tai ympäristövaikutusten vuoksi. Vesitiiviys Settiseinä ei ole vesitiivis Ympäristövaikutukset Pystypalkkien asennuksen tärinävaikutus on pudotusjärkälettä käytettäessä paalutustärinän suuruusluokkaa ja hydraulista iskuvasaraa käytettäessä tätä pienempi. Kun pystypalkit asennetaan

63 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO porattavaa työputkea käyttäen tai kun pystypalkkeina käytetään porapaaluja, ei yleensä synny ympäristölle haitallista tärinää. Pystypalkkien asennustärinällä on tiivistävä vaikutus kitkamaakerroksiin. Jos maapohjassa on löyhässä tilassa olevia kitkamaakerroksia, lähialue painuu tärinän vaikutuksesta. Settilankkujen asennusvaiheessa tukiseinän taustalle jää tyhjätilaa ja tausta löyhtyy aiheuttaen maapohjaan muodonmuutosalueen ja maanpintaan painuman. Taustan täyttötyön ajoitus ja huolellisuus vaikuttavat merkittävästi muodonmuutoksen suuruuteen. Settiseinän taivutusjäykkyys on yleensä teräsponttiseinää pienempi, josta syystä tukitasojen väli mitoitetaan settiseinässä yleensä pienemmäksi kuin ponttiseinässä. Siten voidaan arvioida, että seinän muodonmuutoksen aiheuttama maapohjan muodonmuutos settiseinän taustalla on samaa suuruusluokkaa kuin teräsponttiseinällä. Käyttökohteet Settiseinää käytetään nykyään varsin harvoin koska sen rakentaminen on yleensä työlästä ja hidasta. Se tulee kysymykseen lähinnä teräsponttiseinää korvaavana työaikaisena tukiseinänä kun pontteja ei pystytä upottamaan tavoitetasoon maapohjan tiiveyden tai kivisyyden vuoksi tai kun pontitustärinää ei voida sallia häiriintyvän ympäristön vuoksi. Tällöin settiseinän pystypalkkeina käytetään porapaaluja tai pystypalkit asennetaan porattavaa työputkea käyttäen. Jos ympäristössä on esimerkiksi maanvaraisia perustuksia, tulee settiseinän asiantuntevalla mitoituksella ja huolellisella työsuorituksella rajoittaa maapohjan muodonmuutosaluetta siten, että maanvaraiset perustukset jäävät sen ulkopuolelle Porapaaluseinä Porapaaluseinä muodostuu teräspaaluputkista, jotka liittyvät toisiinsa putkien sivuihin hitsatuin lukkoprofiilein (kuva 5.11). Paaluputkien asentaminen tapahtuu poraamalla käyttäen avarrinkruunua, jonka halkaisija on lukkoprofiilien verran paaluputken halkaisijaa suurempi. Kuva 5.11 Porapaaluseinän periaate.

64 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Teräspaaluseinän jäykkyys ja kantavuus voidaan suunnitella laajoissa rajoissa varioimalla paaluputken halkaisijaa, seinämäpaksuutta ja teräslaatua. Paaluputki voidaan lisäksi raudoittaa ja betonoida sisäpuolelta, mikä edelleen parantaa seinän jäykkyyttä ja kantavuutta. Hyvä taivutusjäykkyys mahdollistaa tukitasojen sijainnin ja määrän optimoinnin. Kallioon ulottuvassa tukiseinässä porapaalut upotetaan yleensä ehjään kallioon noin 0,5..1,5 m. Porapaaluseinä voi toimia samanaikaisesti tukiseinänä ja kantavana pystyrakenteena. Jotta porauksen aikaiset rasitukset eivät missään pohjaolosuhteissa aiheuta muodonmuutosta paaluputkiin, suositellaan paaluputkien D < 500 mm seinämäpaksuudeksi vähintään 10mm ja paaluputkien D mm seinämäpaksuudeksi vähintään 12,5 mm. Pohjaolosuhteet Porapaaluseinää voidaan käyttää lähes kaikissa pohjaolosuhteissa. Porapaaluseinä pystytään asentamaan kiviseen ja lohkareiseen maakerrokseen ja tällaisten kerrosten läpi kallioon. Vesitiiviys Porapaalujen lukkoliitos ei ole sellaisenaan vesitiivis. Hienoainespitoisessa maassa vuotoveden mukana kulkeutuva hienoaines tukkii kuitenkin lukkoliitokset yleensä nopeasti. Siten porapaaluseinä on yleensä työnaikaisena tukiseinänä riittävän vesitiivis. Vähän hienoainesta sisältävässä maassa tai avovesiolosuhteissa lukkoliitosten tukkeutumista ei tapahdu. Lukkourien vesitiiviyttä voidaan parantaa täyttämällä urat tiivistysmassalla ennen paaluputkien asentamista (kuva 5.12). Lukkoliitosten vesitiiviys voidaan lisäksi varmistaa hitsaamalla lukkoliitos umpeen. Vuotavissa lukkoliitoksissa voidaan hitsata teräslevy lukkoliitoksen eteen paaluputkien väliin ja tarvittaessa injektoida ko. väli (kuva 5.12). Kun porapaaluseinän alapää upotetaan kallioon, alapään kallioliitos on useimmiten varsin hyvin vettäpidättävä, mutta ei varmuudella vesitiivis. Vesitiiviyden varmistamiseksi voidaan paaluvaipan ulkopuolinen kallioreikätila injektoida lukkoprofiilissa olevan injektointikanavan kautta. Porapaaluseinän alapuolinen kallio voidaan tarvittaessa verhoinjektoida kustannustehokkaasti paaluputkien sisälle asennettavan injektointiputken kautta. Kuva Porapaaluseinän vesitiiviyden parantaminen tiivisteaineella (kuva a) tai injektoimalla (kuva b) ja vesitiiviyden varmistaminen hitsaamalla (kuvat c ja d).

65 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Ympäristövaikutukset Paaluputkien poraus ei yleensä aiheuta ympäristölle haitallista tärinää. Porauksessa käytetään putkien halkaisijaa suurempaa avarrinkruunua, jolloin putkien ympärille jää tyhjätilaa. Tyhjätila täyttyy sekä porasoijalla että ympäröivällä maalla, joka aiheuttaa maapohjan muodonmuutosta seinän vierustoilla. Tyhjätilaa voidaan myös täyttää sementtilaastilla, jolloin maapohjan muodonmuutos jää pienemmäksi Porapaalujen asennuksessa käytetään pääasiassa paineilmatoimista uppovasaraa. Kun paaluputkea porataan hienorakeiseen maahan pohjavedenpinnan alapuolella, ilman paluuvirtauksen mukana maasta voi kulkeutua hienoainesta aiheuttaen maapohjaan muodonmuutoksen. Porapaaluseinän jäykkyys riippuu paaluputkien halkaisijasta ja seinämäpaksuudesta. Yleensä seinä on siinä määrin jäykkä, että seinän taipuma ja sen aiheuttama maapohjan muodonmuutos jäävät pieniksi. Käyttökohteet Porapaaluseinää käytetään yleensä erittäin vaativissa kohteissa, kun rakennuskustannuksiltaan edullisemmat tukiseinätyypit eivät tule kysymykseen. Porapaaluseinää voidaan käyttää mm. seuraavissa olosuhteissa: maapohjassa on kivisiä ja lohkareisia kerroksia tai hyvin tiiviitä karkearakeisia kitkamaakerroksia Tukiseinältä edellytetään suurta taivutusjäykkyyttä Tukiseinän sallitut sijainti- ja kaltevuuspoikkeamat ovat pienet Tukiseinän tulee toimia myös pysyvänä pystykuormia kantavana rakenteena Tukiseinään liittyvien riskien tulee olla mahdollisimman pieniä Suunnittelu Suunnittelun tulee kattaa myös tarvittavat työtapamäärittelyt ja detaljipiirustukset, mm: Porapaaluseinän liitokset Seinän kallistuman oikaisu Putken ympärillä olevan tyhjätilan täyttö ja tiivistys Seinän alapään kallioliitoksen tiivistys Lukkourien tiivistys Seinän vaakatuennan ja ankkuroinnin detaljit kuten ankkurireikien teko ja tiivistys ja ankkurien ja palkkien kiinnitys seinään Suihkuinjektoitu seinä Suihkuinjektoitu seinä muodostuu maahan injektoiduista toisiinsa limittyvistä pilareista. Pilarin injektointi aloitetaan poraamalla maahan injektointiputki seinän alapään tavoitetasolle. Sen jälkeen putki nostetaan ylös määränopeudella pyörittäen samanaikaisesti putkea pystyakselin ympäri ja suihkuttaen maahan suuttimen kautta sementti-vesiseosta hyvin suurella paineella. Korkeapainesuihku rikkoo maan rakenteen ja maan hienoaines purkautuu lietteenä maanpinnalle ja korvautuu sementillä. Suihkuinjektoitu seinä on vetojännitystä kestämätön rakenne, joka toimii tukitasojen välisenä holvina. Seinän tulee olla lähes siirtymätön rakenne ja rakenteesta tulee yleensä varsin paksu.

66 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Suihkuinjektoitu seinä ei kestä jäätymistä eikä se saa olla olosuhteissa, joissa se voi jäätyä. Jos suihkuinjektoidun seinän läpi virtaa vuotovettä, siihen liukenee seinästä kalkkia. Vuotoveden pääsy salaojaverkostoon tulee estää, koska kalkki saostuu salaojaverkostoon ja tukkii sen. Suihkuinjektoitu seinä voi olla myös pysyvä rakenne. Pohjaolosuhteet Suihkuinjektoitu seinä soveltuu useimpiin pohjaolosuhteisiin. Sitä ei voida käyttää eloperäisissä maalajeissa eikä hyvin pehmeässä savessa. Runsaasti suuria lohkareita sisältävässä maassa seinästä tulee epähomogeeninen. Maapohjan ja erityisesti saven laatu vaikuttaa merkittävästi suihkuinjektoidun pilarin luujuudenkehitykseen ja saavutettavaan loppulujuuteen. Maapohjan laatu tulee selvittää huolellisesti riittävin maanäyttein. Sulfaattipitoisessa maassa tulee käyttää SR -sementtiä. Vesitiiviys Suihkuinjektoitu seinä on huolellisesti suunniteltuna ja tehtynä vesitiivis. Ympäristövaikutukset Jos suihkuinjektoinnin aikana hienoainesliete ei pääse vapaasti purkautumaan maanpinnalle, se voi purkautua hallitsemattomasti ympäristöön ja aiheuttaa esimerkiksi maan tai maanvaraisten laattojen nousua tai putkistojen tukkeutumista. Jos pora tai suihku rikkoo putken tai vieressä on tulppaamaton putkiliitos, liete pääsee tunkeutumaan putkeen tukkien sen. Koska suihkuinjektoitu seinä on jäykkä ja lähes siirtymätön rakenne, tukiseinän muodonmuutosta ja siitä johtuvaa maapohjan muodonmuutosta ja painumaa ei juuri tapahdu. Käyttökohteet Suihkuinjektoitua seinää käytetään kaivannon tukiseinänä tai sen osana lähinnä seuraavissa erikoistapauksissa: Teräsponttiseinän alapään ja kallion välin tiivistämisessä vesitiiviiksi. Tukiseinänä teräsponttiseinän alapään ja kalliopinnan välissä kun teräspontteja ei saada upotetuksi kalliopintaan. Yhdistelmärakenteena porapaalutuksen kanssa (kohta 5.6.6) Kun kaivanto pyritään sijoittamaan mahdollisimman lähelle olemassa olevaa rakennusta, jonka perustukset on tuettava. Tällöin suihkuinjektoitu seinä voidaan sijoittaa tuettavien perustusten alle toimimaan samanaikaisesti pystykuormia siirtävänä rakenteena. Menetelmään sisältyy jossain määrin perustusten painumariskiä, koska maapohjan kantavuus häviää suihkuinjektoitavan pilarin kohdalta kunnes pilari on ehtinyt lujittua. Riskiä voidaan minimoida huolellisella työnsuunnittelulla.

67 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Suunnittelu Pilarien sijoittelun, limityksen ja halkaisijamitan suunnittelussa tulee ottaa huomioon pilareille sallitut sijainti- ja kaltevuuspoikkemat. Pilarien tulee leikata toisensa tukiseinän koko korkeudella, kun pilarien sijainti ja kaltevuus ovat sallituissa rajoissa. Tämä on erityisen tärkeää silloin, kun seinän tulee olla vesitiivis. Maassa olevat kivet, lohkareet ja vastaavat esteet muodostavat katveen, jonka taakse pilaria ei muodostu. Näissä olosuhteissa tulee käyttää rinnakkaisia lisäpilareita. Suihkuinjektoidun pilarin maksimilämpötila saa olla 60 C käytettäessä yleissementtiä (CEM II/A-M) ja 70 C käytettäessä SR -sementtiä (CEM I 42,5 SR). Mikäli lämpötila nousee korkeammaksi on vaara, että pilariin muodostuu haitallista ettringiittiä. Rapid- sementillä lämpötila nousee herkästi liian korkeaksi ja sen käytössä tulee olla varovainen Porapaalu-suihkuinjektoitu seinä Porapaalu-suihkuinjektoitu seinä muodostuu porapaaluista ja niiden välissä olevista suihkuinjektoiduista pilareista( kuva 5.7). Porapaalut toimivat seinän kantavana rakenteena ja suihkuinjektoidut pilarit vesitiiviinä holvina porapaalujen välissä. Seinän työjärjestys on se, että porapaalut porataan ensin ja sen jälkeen suihkuinjektoidaan pilarit porapaalujen väliin. Porapaalu-suihkuinjektoidun seinän tulee olla suhteellisen jäykkä ja siirtymätön rakenne, koska suihkuinjektoitu pilari ei kestä vetojännitystä. Suihkuinjektoitujen pilarien lievä halkeilu voidaan kuitenkin yleensä sallia. Seinän jäykkyyden parantamiseksi porapaalut voidaan raudoittaa ja betonoida sisäpuolelta. Kallioon ulottuvassa tukiseinässä porapaalut porataan ehjään kallioon yleensä 0,5..1,5 m, jolloin seinän alapään liitos kallioon on luotettava vaakakuormia ajatellen. Tukiseinän alapuolinen kallio voidaan tarvittaessa verhoinjektoida paaluputkien kautta. Seinän suunnittelussa tulee ottaa huomioon porapaaluille ja suihkuinjektoiduille pilareille sallitut sijainti- ja kaltevuuspoikkeamat. Suihkuinjektoitujen pilarien tulee leikata viereiset porapaalut tukiseinän koko korkeudella, kun porapaalujen ja pilarien sijainti ja kaltevuus ovat sallituissa rajoissa. Tämä on erityisen tärkeää silloin, kun seinän tulee olla vesitiivis. Pohjaolosuhteet Porapaalu-suikuinjektoitu seinä soveltuu useimpiin pohjaolosuhteisiin. Sitä ei voida käyttää eloperäisissä maalajeissa ja hyvin pehmeässä savessa. Vesitiiviys Huolellisesti tehtynä porapaalu-suihkuinjektoitu seinä on vesitiivis. Suihkuinjektoitujen pilarien kallioliitos on vesitiivis. Porapaalujen kallioliitoksen vesitiiviys on yleensä riittävä ja voidaan erikoistapauksessa varmistaa esimerkiksi siten, että porapaalun pohjalle valetaan betonitulppa, porataan siihen kallioon ulottuva injektointireikä ja injektoidaan liitos tätä kautta.

68 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Ympäristövaikutukset Porapaalujen asennuksessa käytetään paalukoon mukaista porakruunua, jolloin paaluputken ympärille ei jää tyhjätilaa eikä maapohja löyhdy mainittavasti. Jos suihkuinjektoinnin aikana hienoainesliete ei pääse vapaasti purkautumaan maanpinnalle, se voi purkautua hallitsemattomasti ympäristöön ja aiheuttaa esimerkiksi maanvaraisten laattojen nousua tai putkistojen tukkeutumista. Koska porapaalu-suihkuinjektoidun seinän tulee suhteellisen olla jäykkä ja siirtymätön rakenne, tukiseinän muodonmuutosta ja siitä johtuvaa maapohjan muodonmuutos jäävät pieniksi. Käyttökohteet Kun kaivanto sijoittuu lähietäisyydelle säilytettävästä maanvaraisesta rakenteesta (perustusten alapuoliselle paineenjakaantumisalueelle), tukiseinältä edellytetään erityisominaisuuksia. Tukiseinän rakentamisesta ei saa aiheutua ympäristöön häiritsevää tärinää eikä maapohjan muodonmuutosta. Lisäksi tukiseinän tulee olla riittävän jäykkä ja siirtymätön, jotta tukiseinän ja maapohjan muodonmuutokset pysyvät kurissa. Siten tukitasojen tulee olla käytännössä siirtymättömiä. Porapaalu-suihkuinjektoitu tukiseinä on käyttökelpoinen ja riskittömin tukiseinävaihtoehto ylläkuvattuun tarkoitukseen Kaivinpaaluseinä Kaivinpaaluseinä on vesitiivis patoseinä, joka muodostuu toisiaan leikkaavista kaivinpaaluista. Paaluista joka toinen on raudoitettu ja joka toinen raudoittamaton. Seinän tekeminen aloitetaan rakentamalla paaluille teräsbetoniset ohjuripalkit. Ensin tehdään raudoittamattomat paalut ja näiden väliin tehdään raudoitetut paalut. Seinä mitoitetaan taivutukselle teräsbetonirakenteena siten, että raudoitetut paalut ottavat vastaan taivutuksen. Seinän vaakatuenta voidaan tehdä vastaavilla menetelmillä kuin muidenkin tukiseinätyyppien, ulkopuolista ankkurointia käyttäen tai vastakkaistuentaa käyttäen. Kaivinpaaluseinää käytetään ratkaisuna erittäin syvien ja vaativien kaivantojen tuennassa. Kaivinpaaluseinä etuina ovat, että se saadaan varmuudella ulotettua kallioon ja seinä toimii myös lopullisena rakenteena. Haittapuolena on seinän melko korkea hinta ja pitkä rakentamisaika. Kaivinpaaluseiniä käytettäessä voidaan käyttää ns. Top down menetelmää, jossa tuenta tehdään käyttäen välipohjia vastakkaistukina. Tällöin rakennuksen rungon rakentaminen maanpinnasta ylöspäin voidaan aloittaa kaivutöiden kanssa samanaikaisesti Kaivantoseinä Kaivantoseinä on teräsbetoninen patoseinä, joka rakennetaan kaivamalla seinäpaneelien kaivannot bentoniittilietteellä tuetussa kaivannossa paneeli kerrallaan. Bentoniittilietteen pinnan tulee olla pohjavesipinnan yläpuolella siten, että se estää veden virtauksen kaivantoon ja kaivannon sortumisen. Kerralla kaivettavan paneelin leveys on yleensä 2,5 7 metriä. Paneelien saumoihin on mahdollista asentaa tiivistysnauhat joilla seinän vesitiiviyttä saadaan parannettua. Seinän paksuus on 0,6 1,0 metriä. Kaivantoseinä soveltuu parhaiten kivettömiin hiekka- ja silttimaihin. Kaivantoseinä on hyvin yleisesti käytetty patoseinätyyppi Keski- ja Itä Euroopassa, joihin olosuhteisiin se soveltuu hyvin.

69 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Pysyvät tukiseinät Tukiseinä katsotaan tilapäiseksi kun sen käyttöikä on alle 2 vuotta ja pysyväksi kun sen käyttöikä on yli 2 vuotta. Pysyvien tukiseinien suunnittelussa tulee ottaa huomioon seuraavaa: Tukiseinä mitoitetaan maan lepopaineelle Ankkurien tulee olla ns. kaksinkertaisesti korroosiosuojattuja. Teräksisissä tukiseinissä korroosio otetaan huomioon ainepaksuutta lisäämällä tai pintakäsittelyllä (kuumasinkitys, suojamaalaus) tai näiden yhdistelmällä. Näkyviin jäävät seinäpinnat voidaan vaihtoehtoisesti myös betonoida tai ruiskubetonoida. Tällöin teräsponttiseinässä ponttiliitokset tulee hitsata umpeen, jotta pontin ja betonin väliin ei muodostuisi vesipainetta. Tukiseinä tulee routasuojata kun sen tausta on routiva. Tukiseinän palosuojauksen tarve tulee selvittää erikseen. Yllä oleva ei koske kaikilta osin sellaisia työnaikaisia tukiseiniä, joiden käyttöikä on yli 2 vuotta. Näiden suunnittelussa tulee ottaa huomioon seuraavaa: Tukiseinä mitoitetaan maan lepopaineelle Ankkurien korroosiosuojauksen riittävyys ja seinän routasuojauksen ja palosuojauksen tarve tulee selvittää erikseen Tukiseinän routasuojaus ja palosuojaus Pysyvän tukiseinä tulee routasuojata kun sen tausta on routiva. Routasuojaus tulee tehdä hyvissä ajoin ennen pakkaskauden alkua. Työnaikainen tukiseinä voidaan jättää routasuojaamatta, jos seinä ankkureineen kestää vähintään suuruusluokkaa mm olevan routaliikkeen ja seinän siirtymiä tarkkaillaan pakkaskaudella jatkuvasti. Pohjarakennesuunnittelijan tulee määrittää sallitut siirtymät ja siirtymien tarkkailutoimenpiteet. Jos seinää ei routasuojata ja sallitut siirtymät ylitetään, pelkkä routasuojaus ei yleensä enää riitä, vaan seinä on eristettävä ja lämmitettävä. Puristussauvoin tuetussa tukiseinässä routaliike voi aiheuttaa puristussauvojen nurjahtamisen. Siten erityisesti leveissä vastakkain tuetuissa kaivannoissa ei voida sallia tukiseinien siirtymiä, vaan tukiseinät tulee routasuojata. Työnaikaisia tukiseiniä ei yleensä ole tarvetta palosuojata. Jos kaivannossa tulee olemaan palovaarallisia alueita ja tulipalon vaara on todellinen, palosuojauksen tarve ja laajuus tulee harkita erikseen. Palotilanteessa kriittisimpiä ovat tukiseinän teräksiset tukirakenteet kuten vaakapalkit, ankkurien kiinnitykset ja puristussauvat, joiden suojaus on tärkeintä. Esimerkiksi maata vasten olevat teräspontit kuumenevat ja niiden pettäminen tapahtuu hitaammin. 5.7 Tukiseinän vaakatuenta Yleistä Tukiseinä voidaan tukea vaakakuormia vastaan joko kaivannon ulkopuolisin vetoankkurein (kuva 5.13) tai kaivannon sisäpuolisin puristusrakentein (kuva 5.14) tai näiden yhdistelmin.

70 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO a) b) c) Kuva 5.13 Kaivannon ulkopuolinen tuenta vetoankkurein, a) kallioankkuri, b) maa-ankkuri, c) passiiviankkuri a) b) Kuva Kaivannon sisäpuolinen tuenta puristussauvoin, a) vastakkaintuenta, b) tuenta kaivannon sisäpuoliseen rakenteeseen. Ulkopuolisen tuennan etuja ovat: kaivantoon ei tule rakentamista haittaavia tukirakenteita se on laajoissa kaivannoissa teknisesti yksinkertaisempi ratkaisu kuin sisäpuolinen tuenta Ulkopuolisen tuennan tyypillisiä käyttökohteita ovat: laajat kaivannot Syvät, monelta tasolta tuettavat kaivannot Jos tukiseinän alapää ei tukeudu kantavaan pohjaan, ankkurien pystykuormat tulee siirtää kantavaan pohjaan paaluilla tai pitkillä ponteilla. Muutoin ulkopuolisena tuentana voidaan käyttää vain vaakasuoria passiiviankkureita tai loivassa kulmassa olevia maa-ankkureita. Sisäpuolisen tuennan etuja ovat: tuennan rakennuskustannukset ovat yleensä pienemmät kuin ulkopuolisen tuennan vaakasuora sisäpuolinen tuenta ei aiheuta tukiseinään pystykuormaa Sisäpuolisen tuennan tyypillisiä käyttökohteita ovat:

71 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO putkikaivannot ja kuilukaivannot (kuilukaivantojen tuenta seiniä sivuavin vaakapalkein) laajemmat kaivannot silloin, kun tukirakenteet ja työvaiheistus kyetään suunnittelemaan siten, että tukirakenteiden aiheuttama haitta rakentamiselle jää kohtuulliseksi kaivannot, joita ympäristöolosuhteiden vuoksi ei voida tukea ulkopuolisesti kaivannot, joissa tukiseinän alapää ei tukeudu kantavaan pohjaan Ulkopuolinen tuenta Ankkurit Ulkopuolisessa tuennassa tukiseinä ankkuroidaan ulkopuolisin vetoankkurein. Ankkurointitavan mukaan erotetaan seuraavat ankkurityypit (kuva 5.13): Kallioankkuri, ankkuroidaan kallioon Maa-ankkuri, ankkuroidaan maakerrokseen Passiiviankkuri, ankkuroidaan ankkuripontteihin, ankkurilaattaan tai vastaavaan Kallioankkurin kaltevuuskulma on yleensä 45. Maa-ankkurin kaltevuuskulma on myös 45 tai loivempi siten, että ankkuri tavoittaa ankkuroitumiseen soveltuvan tiiviin kitkamaakerroksen. Kallioankkurin alapää injektoidaan sementtilaastilla tartuntapituuden verran kiinni kallioreikään ja maa-ankkurin tartuntapituus kiinni ympäröivään maakerrokseen. Ankkuroinnin suunnittelussa tulee ottaa huomioon seuraavaa: Ankkuri on tilapäinen, jos sen käyttöikä on korkeintaan 2 vuotta ja pysyvä, jos sen käyttöikä on yli 2 vuotta. Pysyvän ankkurin tulee olla kaksinkertaisesti korroosiosuojattu, kts. kohta Kallioankkurin koevetovoima voi käytännössä olla enintään noin 3000 kn ja maa-ankkurin koevetovoima tiiviissä kitkamaassa enintään noin 700 kn. Jos tilapäinen kallioankkuri asennetaan käyttäen ylösnostettavia maaporausputkia, joka on edullista, sen koevetovoima voi olla yleensä enintään 1400 kn. Kallioankkuria kannattaa yleensä käyttää aina kun ankkurin maaporauspituus on alle m. Naapurikiinteistön puolelle ulottuvalle ankkurille tulee saada kiinteistön omistajan suostumus. Lisäksi pysyvä ankkuri edellyttää rasitteen muodostamista naapurikiinteistölle. Maa- ja kalliopohjassa mahdollisesti olevat rakenteet ja kunnallistekniikka tulee selvittää ankkurien ulottuma-alueella. Ankkurien sijoittelu ja suuntaus tulee suunnitella siten, että vahingonvaaraa ei ole. Tulee myös varmistaa, ettei ankkurien injektointilaasti kulkeudu ympäristöön aiheuttaen vaurioita. Ankkurien kiinnitys tukiseinään Ankkurien kiinnitysrakenne tukiseinään tulee suunnitella huolellisesti ja yksityiskohtaisesti, jotta siitä ei tule tukiseinän heikointa osaa. Suunnittelussa tulee ottaa huomioon seuraavaa: Ankkuri ja seinää jäykistävä ja kuormia siirtävä vaakapalkki on usein edullista kiinnittää samalla rakenteella seinään. Rakenteen tulee olla sellainen, että se sallii esimerkiksi teräsponttiseinissä vähintään mm:n välyksen palkin ja pontin välissä. Kuva 5.15 esittää erästä yleisesti käytössä olevaa periaateratkaisua kiinnittää ankkuri ja vaakapalkki teräsponttiseinään. Tässä vaakapalkki on sijoitettu välittömästi ankkurin alapuolelle kuitenkin siten, että palkin laippaa ei kolota. Kuvan 5.15 tapauksessa syntyy taivutusmomenttia kiinnitysrakenteen yläreunan suhteen. Tämä tulee ottaa mitoituksessa huomioon esimerkiksi siten, että vaakapalkki hitsataan kiinni tukiseinään (kuva 5.15).

72 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Hitsaussaumojen tulee sijaita siten, että hitsauksille on riittävästi työtilaa ja että hitsaukset voidaan tehdä yläkautta palkin päältä. Ankkuriporausta varten tukiseinään tehtävä reikä heikentää ankkurin kiinnityskohtaa. Kuva Eräs periaateratkaisu ankkurin kiinnittämisestä teräsponttiseinään. Vaakapalkki Vaakapalkki jäykistää tukiseinää vaakatasossa ja siirtää kuormia tukipisteille. Se suunnitellaan yleensä jatkuvaksi palkiksi. Vaakapalkkina käytetään useimmiten HEB-teräspalkkia, mutta se voi olla myös putkipalkki, teräspontti tai betonirakenne. Vaakapalkin kiinnitys seinään ja momenttijatkos tulee suunnitella. Jatkossuunnitelmassa tulee esittää jatkoksen paikka seinän pituussuunnassa ja teräspalkin osalta sallittu porrastus yhteen liitettävien palkkien välillä sekä pysty-, että vaakasuunnassa. Jatkos on edullista sijoittaa lähelle taivutusmomentin nollakohtaa, joka on noin ¼ ankkurivälin etäisyydellä ankkurista. Tavallinen tapa on hitsata jatkettavien palkkien päiden väliin teräslevy. Jos jatkos on lähellä momentin nollakohtaa, ei taivutus ole määräävä sen mitoituksessa. Jos jatkokselle tulee merkittävä taivutusmomentti, tulee jatkokseen tehdä jäykisteet. Teräspalkin jatkoksen hitsaussaumat tulee pyrkiä sijoittamaan siten, että hitsaukset voidaan tehdä yläkautta palkin päältä Sisäpuolinen tuenta Sisäpuolisessa tuennassa käytetään mm. seuraavia periaateratkaisuja (kuva 5.14): tukiseinät tuetaan vastakkain puristussauvoin tukiseinät tuetaan vastakkain seinien välisellä betonilaatalla, joka on lopullinen rakenne tukiseinä tuetaan kaivannon sisäpuoliseen rakenteeseen puristussauvoin porrastetut vaiheittaiset kaivut ja sisäpuoliset passiiviankkurit, menetelmä tulee kyseeseen yleensä vain kitkamaahan tehtävissä laajoissa kaivannoissa. Puristussauvoina käytetään kapeissa kaivannoissa yleensä HEB-teräspalkkia ja leveämmissä kaivannoissa teräsputkea D mm.

73 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Suunnittelussa tulee ottaa huomioon seuraavaa: Puristussauva taipuu oman painon vaikutuksesta joten nurjahdus on leveissä kaivannoissa mitoittava tilanne. Nurjahduksen estämiseksi puristussauva voidaan mahdollisesti tukea kaivannon keskellä esimerkiksi teräspaalun avulla. Puristusvoiman tulee kohdistua sauvaan keskeisesti. Tämä tulee ottaa huomioon puristussauvan ja vaakapalkin liitoksen suunnittelussa. Suunnittelussa tulee yhtenä tavoitteena olla se, että kaivannon kaivu, kaivumassojen poissiirto ja rakenteiden rakentaminen voidaan tehdä järkevästi siten, että tukirakenteet eivät haittaa kohtuuttomasti rakentamista. Leveissä kaivannoissa on yleensä edullista käyttää järeitä vaakapalkkeja ja puristussauvoja jotta puristussauvojen väli saadaan suureksi. Puristussauvoilla toteutettu tuentarakenne ei ole yleensä esijännitetty jolloin kaivannon rakenteissa voi tapahtua merkittäviä muodonmuutoksia ennen kuin tukivoimat mobilisoituvat. Vaativissa kohteissa tuentarakenne tulee tarvittaessa esijännittää tunkkaamalla. Kuvat 5.16 ja 5.17 esittävät kaivannon sisäpuolisia tuentaratkaisuja, joissa hyödynnetään kaivantoon tulevan rakenteen betonilaattoja. Kuvassa 5.16 kaivanto tuetaan kaivuvaiheessa kahdelta tasolta vastakkain puristussauvoin. Kun rakenteen pohjalaatta on valettu, se toimii tukitasona ja alempi puristussauvatuenta voidaan purkaa. Kuva 5.17 esittää maanalaisen pysäköintihallin yhdeltä tasolta tuettua kaivantoa. Kaivannon teräsponttiseinät toimivat pysyvinä maanpaineseininä. Hallin kattoholvi toimii tukitasona ja se rakennetaan ennen kaivannon kaivua. Kaivu ja kaivumaiden poissiirto tapahtuvat holvin alla vaakasuunnassa edeten. Kuva Kahdelta tasolta sisäpuolisesti puristussauvoin tuettu kaivanto.pohjalaatan lujittumisen jälkeen alempi tukitaso voidaan purkaa.

74 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO (kuva puuttuu) Kuva 5.17 Maanalaisen pysäköintihallin yhdeltä tasolta sisäpuolisesti tuettu kaivanto. Tukiseinä voidaan erikoistapauksessa tukea puristussauvoin kaivannon sisäpuoliseen rakenteeseen (kuva 5.14). Tämä edellyttää, että rakenteen ja mahdollisten perustuspaalujen suunnittelussa on puristussauvan kuormitus otettu huomioon Tukiseinän alapään tuenta Tuenta pystykuormia vastaan Tukiseinän alapään tavoitetaso suunnitellaan yleensä siten, että ankkurivoimista syntyvä pystykuorma siirtyy tukiseinän alapäässä riittävän kantavaan maakerrokseen tai kallioon. Jos pystykuormia kantava maakerros on hyvin syvällä, tukiseinään voidaan tehdä pystykuormien siirtorakenne ankkurien kohdalle. Esimerkiksi teräsponttiseinässä ankkurien kohdilla olevat pontit upotetaan kantavaan pohjaan ankkuriväleillä olevien ponttien jäädessä ylemmälle tasolle. Tuenta vaakakuormia vastaan Tukiseinän alapää voi tukeutua vaakakuormia vastaan seuraavasti: Alapää tukeutuu maan passiivipaineeseen kaivutason alapuolella Alapää toimii ulokkeena ja tukeutuu ylempään tukitasoon Alapää tuetaan kallioon Porapaaluseinän alapää voidaan luotettavasti tukea kallioon upottamalla porapaalut ehjään kallioon noin 0,5..1,5 m. Sama pätee settiseinään, kun seinän pystypalkkeina käytetään porapaaluja. Teräsponttiseinän alapää tuetaan kallioon juuripultein, jotka yleisimmin ovat pyöröterästä d mm (kuva 5.18) Kuva Teräsponttiseinän alapään tuenta juuripultein. Juuripulttituennan suunnittelussa tulee ottaa huomioon seuraavaa: Jotta liitos toimisi kunnolla, olosuhteiden tulee olla sellaiset, että pontit saadaan upotetuksi kalliopintaan.

75 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Juuripultit voidaan asentaa teräspontteihin kiinnihitsattujen asennusputkien avulla. Asennusputkien kautta porataan pulteille kallioreiät h mm ja juotetaan pultit kallioreikiin. Pultin pituuden tulee asennusputkessa olla vähintään 1,5 m. Näin tehty juuripultti voidaan mitoittaa leikkautumista vastaan, jolloin sen tukikapasiteetti on suuri. Teräspontteihin kiinnihitsatut asennusputket haittaavat teräsponttien maahansaattamista, joten tämä pulttiratkaisu soveltuu vain teräsponttien upottamisen kannalta helppoihin olosuhteisiin. Juuripultit voidaan asentaa myös erikseen maahan porattavien ja ylösnostettavien työputkien avulla, joka on tavallisin menetelmä. Näin asennettu juuripultti ei kiinnity tukiseinään ja pultin ja tukiseinän väli on huolellisesti kiilattava kaivannon loppukaivun yhteydessä. Pultti tulee mitoittaa taivutusta vastaan, jolloin sen tukikapasiteetti jää pieneksi. Tukiseinän myöhempiä kuormitustilanteita ajatellen pulttien kapasiteettia voidaan parantaa hitsaamalla ne kiinni pontteihin kallion paljastamisen yhteydessä. Jos pontteja ei jätetä maahan, pulttien hitsaukset on poltettava auki ennen tukiseinän vierustäyttöjen aloittamista. Tällöin pultit toimivat taas taivutettuna rakenteena ja niiden kapasiteetti on sen mukainen. Juuripulttien asennusputki voidaan settiseinässä kiinnittää pystypalkkiin ja kaivinpaaluseinässä raudoituselementtiin. Juuripultit voidaan edullisissa olosuhteissa porata myös suoraan kallioon paljastamalla kallion pinta ja poraamalla ja asentamalla juuripultti yksi kerrallaan. Tällöin juuripultti saadaan kiinni ponttiin ja se toimii tehokkaasti. Menetelmän riskinä on ylikaivu jolloin tukiseinän alapää on tukemattomana pitkän matkan. Lisäksi mitoituksessa on otettava huomioon, että työtavasta johtuen kuhunkin pulttiin kohdistuu asennusvaiheessa huomattava ylikuorma. Jos kallioon ulottuvan kaivannon pohjalla louhitaan, tukiseinän alapää tuetaan yleensä juuripulttien lisäksi teräsbetonisella juuripalkilla (kuva 5.19). Juuripalkkia käytetään myös tiivistämään tukiseinän alapään ja kallion väli. Louhintatärinästä aiheutuvat lisäkuormat otetaan huomioon juuripalkin mitoituksessa, mutta ei juuripulttien mitoituksessa. Juuripalkki valetaan kiinni tukiseinään ja sidotaan kallioon esipultituksena tehdyin kallion lujituspultein. Lujituspulttien yläpää taivutetaan tartuntapituuden verran betonivaluun. Kuva Teräsponttiseinän juuripalkki

76 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Vesitiiviin kaivannon suunnittelu Yleistä Kaivannolta ei yleensä vaadita täydellistä vesitiiviyttä. Seuraavassa vesitiiviillä kaivannolla tarkoitetaan vettäpidättävää kaivantoa, jossa sallittu vuotovesimäärä on rajoitettu pieneksi. Vesitiivis kaivanto on vaativuusluokaltaan joko vaativa tai erittäin vaativa. Kaivannon tulee olla vesitiivis seuraavissa tapauksissa: Kaivantoon tulevaa vuotovesimäärää on rajoitettava ympäristön pohjavesitason säilyttämiseksi Kaivantoon tulevaa vuotovesimäärää on rajoitettava kaivannon kuivanapidon mahdollistamiseksi. Kaivantorakenteet toimivat osana pysyvää patorakennetta Pohjatutkimukset Kaivannon vesitiiviys asettaa pohjatutkimuksille erityisvaatimuksia. Pohjaveden virtausyhteys ympäristöstä kaivantoon ja virtausolosuhteet maapohjassa ja kalliopohjassa tulee tutkia ja selvittää luotettavasti. Myös virtausvesimäärät maapohjassa ja kalliossa tulee selvittää. Kun kaivannon tukiseinän tulee ulottua kallioon, kalliopinnan sijainti tukiseinälinjalla tulee tutkia riittävän tihein kairauksin. Suositeltava kairausväli on yleensä <10 m. Lisäksi tarvittaessa on koepontituksella varmistettava, että teräsponttiseinä saadaan upotetuksi kalliopintaan Veden virtausyhteyden katkaiseminen kaivantoon Veden virtausyhteys kaivantoon maakerrosten kautta katkaistaan patoseinällä (vesitiiviillä tukiseinällä), jonka alapää upotetaan vettä läpäisemättömään pohjakerrokseen tai kallion pintaan. Virtausyhteys kaivantoon kalliopohjan kautta katkaistaan verhoinjektoimalla kallio patoseinän alta. Kuva 5.20 esittää vesitiiviin kaivannon periaateratkaisuja erilaisissa pohjaolosuhteissa. Kuvassa 5.20 A patoseinä (vesitiivis tukiseinä) on upotettu vesitiiviiseen maakerrokseen. Maakerroksen paksuuden tulee olla riittävä, jos sen alla on vettä johtava maakerros tai vettä johtava kallio. Maakerroksen painon/m2 tulee olla vähintään 1,2 x pohjaveden paine kerroksen alapinnassa.

77 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuva Vesitiiviin kaivannon periaateratkaisuja erilaisissa pohjaolosuhteissa. Kuvassa 5.20 B patoseinä liittyy vesitiiviisti tiiviiseen kallioon ja kuvassa 5.20 C vettä johtavaan kallioon. Jälkimmäisessä tapauksessa kallio verhoinjektoidaan patoseinän alta. Lisäksi kalliopohjan ruhjekohdat injektoidaan tarvittaessa. Kuva 5.20 D esittää erikoistapausta, jossa kaivannon pohjan vesitiiveys toteutetaan kallioon ankkuroidulla betonilaatalla. Kaivannon kaivu, betonilaatta ja sen ankkurointi tehdään vedenalaisena työnä. Kaivannon pohjan hydraulisen murtuman riski tulee arvioida aina, kun kaivutaso alittaa pohjaveden painetason. On huomattava, että kaivannon pohjan hydraulinen murtuma voi tapahtua myös kalliossa olevan hyvin vettä johtavan vyöhykkeen kautta eikä siis edellytä vettä johtavaa maakerrosta pohjan alla Tukiseinärakenteen vesitiiviys

78 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Porapaaluseinän, suihkuinjektoidun seinän, porapaalu-suihkuinjektoidun seinän, kaivinpaaluseinän ja kaivantoseinän rakenne ja alapään kallioliitos ovat huolellisesti tehtyinä vesitiiviitä. Samoin teräsponttiseinän seinärakenne on oikein tehtynä vesitiivis, ks. kohta Teräsponttiseinän alapään liitos kallioon Teräsponttiseinän alapään liitos kallioon ei ole sellaisenaan vesitiivis. Teräsponttien alitse tulevan vesivuodon rajoittamiseksi on olennaisen tärkeää, että pontit saadaan upotetuksi kalliopintaan kiinni. Tällöinkin pääosa pontin leveydestä on irti kalliosta kalliopinnan epätasaisuuden vuoksi. Ponttien tunkeutumista kiinni kallioon voidaan paikallisesti parantaa löyhdyttämällä maakerrosta poraamalla. Kun teräsponttiseinä on pystytty upottamaan kiinni kallioon ja kalliokontakti on luotettavasti todettu, alapään kallioliitoksen tiivistäminen on usein mahdollista tehdä kaivun jälkeen kaivannon pohjalta. Jälkitiivistyksen onnistuminen riippuu mm. kalliopintaa peittävän maakerroksen vedenjohtavuudesta ja vedenpaineesta. Työmenetelmän käyttökelpoisuus on aina harkittava huolellisesti etukäteen pohjatutkimustietojen ja pontituksen toteutumatietojen perusteella. Jälkitiivistys kannattaa usein aloittaa hitsaamalla ponttien alapäihin rakojen kohdille teräslevykappaleita ja sen jälkeen tiivistämällä taustoja nopeasti reagoivalla polyuretaanilla. Jäljellejäävät pienehköt vesivuodot voidaan tiivistää betonisella juuripalkilla. Palkin valu edellyttää, että seinän juureen asennetaan palkin pituussuuntainen salaoja, jolla vuotovedet kootaan ja johdetaan pois valettavasta palkkiosasta. Betonin lujittumisen jälkeen salaoja injektoidaan umpeen. Juuripalkin tehoa voidaan parantaa asentamalla kalliopinnalle ja tukiseinäpinnalle bentoniittinauhat ja injektointiletkut. Injektointiletkujen avulla rajapinnat voidaan tarvittaessa jälkikäteen injektoida tiiviiksi. Erittäin vaativissa olosuhteissa teräsponttiseinän alapään kallioliitoksen vesitiiviys ja pystykuormien siirtyminen kallioon on varmistettava ennen pohjaveden alennuksen ja kaivutöiden aloittamista. Tämä voidaan tehdä luotettavasti suihkuinjektoimalla teräsponttiseinän juuri. Suihkuinjektointi tehdään maanpinnalta teräsponttiseinän ulkosivun vierestä. Pilarit injektoidaan kalliopinnasta ylöspäin siten, että ne limittyvät teräsponttien alapäiden kanssa vähintään 1m. Joissakin tapauksissa teräsponttiseinän alapään ja kallion väli voidaan tiivistää myös maainjektoinnilla. Se edellyttää, että menetelmän toimivuus selvitetään etukäteen. Kalliopintaa peittävän maakerroksen injektoituvuus ja soveltuva injektointiaine tulee selvittää maanäyttein (rakeisuusmäärityksin). Jos maakerros on rakeisuudeltaan injektoituvaa, tehdään koeinjektointi. Lopuksi koeinjektointikohdasta otetaan poranäytteet, joista injektointitulos tarkastetaan. Kun tukiseinän alapään kallioliitos suunnitellaan tiivistettäväksi maainjektoinnilla, työmenetelmä tulee määritellä yksityiskohtaisesti suunnitelma-asiakirjoissa Kallion verhoinjektointi Kallion verhoinjektointi tehdään ennen kaivua maanpinnalta (esi-injektointi) tai kaivun jälkeen kaivannon pohjalta (jälki-injektointi). Työmenetelmän valinnan tulee perustua riittävään pohjatutkimustietouteen mm. seuraavista olosuhteista:

79 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kallion vedenjohtavuus Pohjaveden painetaso Pohjavesialueen laajuus, johon kaivanto on virtausyhteydessä kallion kautta Vaativissa olosuhteissa verhoinjektointi tulee tehdä esi-injektointina maanpinnalta, jolloin seuraavat jälkiinjektointiin liittyvät riskit vähenevät: Injektointi epäonnistuu veden virtaustilan vuoksi Kaivantoa ei pystytä pitämään kuivana suuren vuotovesimäärän vuoksi Ympäristön pohjavesitaso laskee alle sallitun tason Kaivannossa tapahtuu hydraulinen murtuma kaivuvaiheessa 5.9 Kaivannon kuivanapidon suunnittelu Sadevesien kuivatus Kaivannon pohja tulee pitää kuivana, kun rakennustyöt kaivannossa tehdään kuivatyönä. Siten kaivantoon tulee yleensä järjestää vähintään sadevesien ja sulamisvesien kuivatus. Sadevedet kerätään kaivannon pohjalta kaivupohjan kallistuksin pumppauskuoppiin tai pumppauskaivoihin (kuvat 5.21 ja 5.22)), joista vesi pumpataan pois kaivannosta. Veden kerääntymistä pumppauskaivoihin voidaan tehostaa kaivantopohjalle sijoitettavin työnaikaisin salaojin. Kaivannon pysyvä kuivanapitojärjestelmä on joskus mahdollista rakentaa heti työn alussa ja hoitaa sillä myös kaivannon työnaikainen kuivatus Pumppauskuoppa Pumppauskaivo.

80 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Pohjaveden alennustarve Sadevesien kuivatus riittää, kun kaivannon alin kaivutaso on vähintään n. 0,5 1,0 m pohjavesitason yläpuolella. Kun kaivutaso on tätä alempana, tulee selvittää pohjaveden alennustarve ja suunnitella sen toteutus. Kaivupohjan tulee pysyä mahdollisimman häiriintymättömänä ja säilyttää kantavuutensa. Kaivupohjan tulee kestää häiriintymättömänä myös alustäyttöjen koneellisen tiivistyksen aiheuttama tärinä. Pohjaveden alennus ennen kaivua Pohjavesi tulee alentaa ennen kaivua vähintään n. 0,5 1,0 m kaivutason alapuolelle, kun: Kaivannon maapohja on herkästi häiriintyvää, jolloin pohjaveden virtausta kaivantopohjalle ei voida sallia. Näitä maalajeja ovat siltit ja moreenit, paitsi hyvin tiivis moreeni. Kaivannossa on hydraulisen murtuman riski. Talviolosuhteissa pohjaveden alennus on tarvittaessa tehtävä ennen kaivua, jotta kaivantopohjalle virtaava pohjavesi ei pääse jäätymään. Lisäksi kaivutyön ja kaivumassojen käsittelyn kannalta voi olla edullista tehdä pohjaveden alennus joka tapauksessa ennen kaivua. Pohjaveden alennus kaivuvaiheessa kaivantopohjalta Pohjaveden alennus vähintään 0,5 1,0 m kaivutason alapuolelle voidaan tehdä kaivuvaiheessa kaivantopohjalta, kun kaivannon maapohja ei ole herkästi häiriintyvää ja kaivannossa ei ole hydraulisen murtuman riskiä. Kysymykseen tulevia maalajeja ovat hiekka ja sora. Pohjaveden virtaus kaivantopohjalle pienentää pohjamaan tehokasta tilavuuspainoa, mikä tulee ottaa tukiseinän mitoituksessa huomioon. Pohjaveden alennusta ei tarvita Pohjaveden alennusta ei tarvita, kun kaivannon maapohja on riittävän paksulti vesitiivistä, homogeenista maalajia, jolloin pohjavesi ei pääse suotautumaan kaivantopohjalle ja kun mitoituslaskelmin todetaan, että kaivannossa ei ole hydraulisen murtuman riskiä. Kysymykseen tulevia maalajeja ovat savi ja hyvin tiivis moreeni Pohjaveden alennusmenetelmät Pumppauskuopat ja pumppauskaivot Kun pohjaveden lyhytaikainen virtaus kaivantopohjalle voidaan sallia ja pohjamaan vedenläpäisykerroin on > 10-3 m/s, pohjaveden alennus voidaan tehdä kaivannon pohjalle rakennettavin pumppauskuopin ja pumppauskaivoin (kuvat 5.21 ja 5.22 ). Ne rakennetaan ja pumppaus aloitetaan mahdollisimman pian kaivun etenemistä seuraten. Pumppauskuoppien ja kaivojen pohjalle ja reunoille rakennetaan suodatinkerros suodatinkankaasta ja salaojasorasta tai sepelistä. Veden pumppaus näistä tehdään uppopumpuin, joita siirretään tarpeen mukaan. Veden kerääntymistä pumppauskaivoihin voidaan tarvittaessa tehostaa rakentamalla kaivantopohjalle työnaikaisia salaojia. Pumppauskaivot sijoitetaan kaivantopohjalle siten, että ne palvelevat mahdollisimman tehokkaasti yleiskaivutason alapuolisten anturayms. kaivantojen kuivatusta, mutta eivät kuitenkaan haittaa rakenteiden tekemistä. Yleiskaivutason

81 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO alapuolisten kaivantojen pohjavedenalennusta jatketaan, kunnes kaivantoihin tulevat rakenteet ja niihin liittyvät täytöt on tehty yleiskaivutasoon saakka. Pumppausputket (syvät pumppauskaivot) Pumppausputket soveltuvat ennen kaivua tehtävään pohjavedenalennukseen maalajeissa, joiden vedenläpäisevyyskerroin on > m/s. Kysymykseen tulevia maalajeja ovat lähinnä sora, hiekka ja soramoreeni, sekä mahdollisesti myös karkea siltti ja hiekkamoreeni. Yksinkertaisimmillaan pumppausputki on alapäästään rei itetty teräsputki. Se asennetaan maahan esimerkiksi paalutuskoneella (jolloin putken alapää varustetaan paalukärjellä) tai poraamalla siten, että putken rei`itys sijoittuu parhaiten vettä johtavaan maakerrokseen. Pumppaustason tulee olla suuruusluokkaa 2,0..5,0 m kaivannon pohjatason alapuolella, ei kuitenkaan yleensä tukiseinän alapään alapuolella. Putkeen painovoimaisesti virtaava pohjavesi pumpataan putken pohjalle laskettavalla uppopumpulla tai keskipakopumpulla. Rei`itetty pumppausputki on tehokas vain hyvin vettä johtavassa maassa. Se myös liettyy tukkoon helposti. Tehokkaampi ja toimivampi ratkaisu on suodattimella varustettu pumppausputki (kuva 5.23). Se rakennetaan teräksisen työputken avulla, joka porataan tai paalutetaan suunniteltuun syvyyteen. Työputkeen asennetaan pumppausputkeksi rei`itetty muoviputki tai suuriläpimittainen salaojaputki. Pumppausputki voidaan verhota suodatinkankaalla. Pumppausputken ja työputken väli täytetään salaojasoralla, jonka jälkeen työputki nostetaan ylös. Kun kaivannon kaivu tehdään kerroksittain (esim. tukitasoittain), voidaan pumppausputket vastaavasti katkaista kulloiseltakin kaivutasolta, mikä helpottaa pumppausjärjestelyjä. Pohjavedenpinta Pumppausputket Kaivannon pohja Tukiseinä Pohjaveden taso Pumput Kuva Suodattimella varustettu pumppausputki (syvä pumppauskaivo) Tyhjiöpumppausmenetelmä Tyhjiöpumppaus on yleensä tehokkain pohjavedenalennusmenetelmä hienoainesta ( raekoko < 0,06 mm ) sisältävissä maalajeissa, joiden vedenläpäisevyyskerroin on > m/s. Kysymykseen tulevia maalajeja ovat lähinnä hieno hiekka, karkea siltti, soramoreeni ja hiekkamoreeni. Menetelmän periaate on esitetty kuvassa Tyhjiöpumput imevät järjestelmään alipaineen, jolloin pohjavesi imeytyy siiviläkärkisten

82 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO imuputkien kautta kokoojaputkiin ja edelleen pumppujen vesisäiliöihin. Tyhjiöpumppauksen teho on kääntäen verrannollinen tyhjiöpumpun ja pohjavesipinnan väliseen korkeuseroon. Siksi pumput sijoitetaan kaivannossa niin alas kuin mahdollista. Suurin mahdollinen korkeusero on järjestelmän tehohäviöt huomioon ottaen noin 6m. Jos pohjaveden alennustarve on tätä suurempi, tyhjiöpumppaus on toteutettava kaksivaiheisena (kuva 5.25) Kokoojaputki Liittyy tyhjiöpumppuun Imuputki Suodatin Siiviläkärki Pohjaveden taso Kuva Tyhjiöpumppausmenetelmä. 1. vaihe 2. vaihe Kaivannon pohja Pohjaveden taso Kuva Kaksivaiheinen pohjavedenalennus tyhjiöpumppausmenetelmällä. Imuputket sijoitetaan yleensä 2..5 m:n välein kaivannon reunoille. Laajoissa kaivannoissa imuputkia on sijoitettava myös kaivannon keskiosalle. Imuputkilinjat pyritään sijoittamaan siten, että ne häiritsevät rakennustöitä mahdollisimman vähän. Siiviläkärkien tulee sijoittua parhaiten vettä johtavaan maakerrokseen siten, että siivilän yläpää on vähintään n. 1 m pohjaveden suunnitellun alennustason alapuolella. Imuputken rakenneperiaate on esitetty kuvassa Suodatinkerros imuputken ympärillä parantaa huomattavasti menetelmän tehoa. Maapohjan tiivistäminen ilmatiiviiksi imuputken ympäristössä on olennaisen tärkeää.

83 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Savi-/ bentoniittitiivistys Liittyy tyhjiöpumppuun Imuputki Suodatin Siiviläkärki Kuva Imuputken rakenneperiaate. Kaikkien putkiliitosten tulee olla ilmatiiviitä. Kokoojaputket ja kaikki putkiliitokset pyritään sijoittamaa huoltotöiden kannalta tarkoituksenmukaisesti. Talviolosuhteissa järjestelmän kaikki maanpäälliset osat lämpöeristetään. Yhden tyhjiöpumpun teho riittää korkeintaan n. 30 imuputkelle. Toimintavarmuuden vuoksi kokoojaputkistoon liitetään aina vähintään kaksi tyhjiöpumppua. Imuputket siiviläkärkineen asennetaan maahan pohjaolosuhteista riippuen joko vesipainehuuhtelun tai teräksisen työputken avulla. Työputken upottamiseen käytetään iskuvasaraa tai pudotusjärkälettä. Tällöin työputki varustetaan irtoavalla kärkikappaleella, joka jää maahan työputken ylösnoston yhteydessä. Kivisessä maapohjassa työputki joudutaan asentamaan poraamalla. Kun imuputki asennetaan maahan työputkea käyttäen, voidaan imuputki ja siiviläkärki sijoittaa salaojaputken sisään. Tällöin tukkoon liettynyt siiviläkärki voidaan tarvittaessa nostaa ylös puhdistusta varten. Tästä on hyötyä kun pohjamaa sisältää paljon hienoainesta, jolloin siiviläkärjet pyrkivät liettymään tukkoon. Vaiheittainen pohjavedenalennus Syvissä kaivannoissa pohjavedenalennus voi olla tarkoituksenmukaista tehdä vaiheittain kaivutöiden vaiheistukseen koordinoituna. Pohjaveden alennus aloitetaan pumppausputkilla yhden tai kahden kaivuvaiheen ajan. Kun pumppausputkien teho ei enää riitä, asennetaan tyhjiöpumppausjärjestelmä ja jatketaan pohjavedenalennusta molemmilla menetelmillä tai vain tyhjiöpumppauksella. Tällöin tyhjiöpumput ja kokoojaputket saadaan sijoitetuksi mahdollisimman alas, mikä on parantaa järjestelmän tehoa ja helpottaa olennaisesti järjestelmän huoltoa. Vaiheittainen pohjavedenalennus voidaan tehdä myös kahdelle tasolle sijoitettavilla tyhjiöpumppausjärjestelmillä Putkikaivannon erityispiirteet Putkikaivannon tilantarve Käytettävissä olevan tilan leveys vaikuttaa oleellisesti työmaajärjestelyihin ja rakennuskustannuksiin. Kun tilaa on käytettävissä vähintään noin m, työjärjestelyt voidaan toteuttaa optimaalisesti, ks. kuva Tilan kaventuessa tästä, rakennuskustannukset kasvavat. Työmaan läpiajettavuus vaatii leveystilaa

84 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO vähintään noin m. Jos läpiajettavuutta ei voida järjestää, rakennuskustannukset kasvavat huomattavasti. Minimissään kaivantotyö vaatii leveystilaa noin 6 m. Kuva 5.27 Putkikaivannon tilantarve Rakennustyöstä putkikaivantoon kohdistuvat kuormat Rakennustyöstä putkikaivantoon kohdistuvat kuormat riippuvat mm. seuraavista tekijöistä: Millaiset työmaajärjestelyt käytettävissä oleva tila mahdollistaa Kaivannon mitoista, joista määräytyy työkoneilta vaadittava ulottuma (paino) Jos putkilinjalle voidaan ajaa molemmista päistä, työjärjestelyt voidaan yleensä hoitaa siten, että raskaimmat kuormitukset eivät kohdistu kokonaan auki olevaan kaivantoon. Tällöin kokonaan auki olevaan kaivantoon kohdistuu työjärjestelyistä riippuen esim. seuraavat kuormitukset: Putkiarinan ja tasauskerroksen teko, putkiasennus ja alkutäyttö. Kuormituksena kaivinkone, työpaino yleensä kn (ulottuman riittävyys tarkistettava) Kaivumaiden mahdollinen välivarastointi täyttöjä varten Jos putkikaivanto mitoitetaan siten, että sen reunoilla ei sallita kuormia lainkaan, tulee työtapapiirustuksessa esittää suositeltava työtapa ja mitoituksessa huomioonotetut kuormat kaivannon päädyissä. Lisäksi on syytä esittää myös aitausratkaisu, jolla estetään kaivannon reunojen kuormittaminen vahingossa. Hyvin raskaat putkielementit (mm. suuret betoniputket) joudutaan yleensä nostamaan kaivantoon autonosturilla, ja tästä aiheutuva kuorma tulee tutkia erikseen.

85 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Luiskattu putkikaivanto Kaivantotyyppi (luiskattu/tuettu) valitaan kohdassa esitetyin perustein. Putkikaivannossa ei tule käyttää jyrkempää luiskaa kuin 2: Tuettu putkikaivanto Putkikaivannon tavallisimmat tuentatavat ovat teräsponttiseinä ja tuentaelementit. Stabilointi on käyttökelpoinen menetelmä kaivannon maapohjan lujittamiseen. Teräsponttiseinän tukitasojen suunnittelussa on otettava huomioon, että putkielementit tulee pystyä nostamaan kaivannon pohjalle puristussauvojen välistä. Alimman tukitason alapuolella tulee olla korkeussuunnassa tilaa arinalle, tasauskerrokselle ja putkelle. Joskus käyttökelpoinen ratkaisu työtilan parantamiseksi on betoniarina/työbetoni kaivannon pohjalla, joka toimii tukitasona. Putkiasennuksen tiellä olevan tukitaso puretaan kun betoniarina on lujittunut. Sivusuunnassa tulee olla tilaa riittävästi siten, että putken vierustäyttö pystytään tiivistämään kunnolla. Kaivantotuentaelementeillä voidaan tukea alle 4 m syvä kaivanto. Tuentaelementit soveltuvat parhaiten maalajeihin, joissa noin 6..8 m pitkä aukikaivettu kaivanto-osuus kestää sortumatta lyhytaikaisesti lähes pystysuorin luiskin. Tuentaelementit eivät sovellu pehmeisiin saviin eivätkä ne estä pohjan nousua tai kaivannon pohjan hydraulista murtumista. Pilari- tai massastabiloinnilla voidaan lujittaa maapohjaa, jolloin kaivu voidaan tehdä huomattavasti jyrkemmin luiskin kuin ilman stabilointia. Kaivannon reunojen lisäksi lujitetaan yleensä myös kaivannon pohja. Sideaineena käytetään sementin ja kalkin seosta tai pelkkää sementtiä. Kuva 5.28 Putkikaivannon maapohjan lujittaminen stabiloimalla.

86 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO TUETUN KAIVANNON MITOITUS 6.1 Yleistä Kaivanto mitoitetaan siten, että maapohja ja/tai tukirakenne kestävät niille kaikissa eri työvaiheissa tulevat kuormitukset riittävällä varmuudella, ja että ympäristössä syntyvät siirtymät ja painumat pysyvät sallituissa rajoissa. Kaivannon ympäristössä tapahtuvia muodonmuutoksia käsitellään luvussa 5.3. Kaivanto tai sen osa tulee suunnitella siten, että - se sietää varmuudella kuormat tai siirtymät, jotka kohdistuvat siihen normaalikäytössä käyttöaikana - tuetun kaivannon tukirakenne kestää riittävällä varmuudella paikallisen murtuman, jonka jokin ulkoinen vaikutus, esimerkiksi yhden ankkurin pettäminen voi aiheuttaa - kaivannolla on riittävä kokonaisstabiliteetti Tukiseinä- ja tuentatyyppi valitaan mitoituksen ja toiminnallisen käyttötarpeen mukaan tarkoituksenmukaisesti. Tukiseinätyyppejä on käsitelty luvussa Ratakaivannon erityispiirteet Raideliikenteen kuormitusten määrityksestä ja ratakaivannon mitoituksen periaatteista on annettu omia erityisiä määräyksiä ja ohjeita. Ne on selvitetty Liikenneviraston ohjeissa. 6.3 Eurokoodien mukainen mitoitus Mitoitustapa ja laskentamenetelmä Tuetut kaivannot mitoitetaan eurokoodin mukaisesti mitoitustavalla 2. Tällöin tulee osoittaa, että liiallisia muodonmuutoksia ei esiinny ominaiskuormilla lasketussa käyttörajatilassa ja murtorajatilan jännitykset eivät ylity seuraavilla osavarmuuslukujen yhdistelmillä: Yhdistelmä: A1+M1+R2, jossa A1 on kuomien tai kuorman vaikutuksen osavarmuusluvut M1 on maaparametrien osavarmuusluvut R2 on tukirakenteiden kestävyyden osavarmuusluvut Mitoitustapa 2 tarkoittaa käytännössä, että varmuus laitetaan kuormiin tai kuormien vaikutukseen (A1), sekä kestävyyteen (R2). Lujuuden osavarmuudet ovat sarjalla M1 kaikki suuruudeltaan 1,0. Kuormia ovat esimerkiksi aktiivinen maanpaine, vedenpaine ja ulkoiset kuormat. Passiivimaanpaine käsitellään kestävyytenä. Mitoitustapaa 2 käytettäessä voidaan menetellä kahdella eri tavalla, joista käytetään merkintöjä DA2 ja DA2*. Menetelmää DA2* käytettäessä koko laskelma tehdään ominaisarvoilla ja osavarmuuslukuja käytetään vasta laskelman lopussa murtorajatilaehtoja tarkistettaessa.

87 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Menetelmää DA2 käytettäessä osavarmuusluvut kohdistetaan jo lähtöarvoihin. Tukiseinämitoituksessa tulee pääsääntöisesti käyttää menetelmää DA2*, koska sen avulla siirtymät saadaan ratkaistuksi todenmukaisemmin. Virheelliset siirtymät johtavat virheellisiin tukivoimien jakautumisiin erityisesti usean tukitason tapauksissa, mikäli laskenta tehdään siirtymiin perustuvilla kaavoilla. Useimmat käyttökelpoiset tukiseinälaskentaohjelmat (esim. GeoCalc, MS-tuki) käyttävät laskennassaan siirtymiä. Luku 6. käsittelee ensisijaisesti menetelmää DA2*. Poikkeuksena kohdassa 6.9 Hydraulinen murtuminen käsitellään myös perinteistä mitoitustapaa. Eurokoodin mukainen mitoitustapa 3 on esitetty esimerkiksi julkaisussa RIL Seuraamusluokat, luotettavuusluokat ja kuormakerroin Taulukoissa A esitetyt osavarmuusluvut koskevat normaalisti vallitsevia ja tilapäisiä mitoitustilanteita. Poikkeuksellisen suuren riskin tapauksissa tai epätavallisissa tai poikkeuksellisen vaikeissa pohja- tai kuormitusolosuhteissa kerrotaan kuorman osavarmuusluvut kuormakertoimella K FI. Kuormakerroin K FI valitaan luotettavuus- / seuraamusluokkien perusteella. Kuormakerroin K FI riippuu luotettavuusluokasta seuraavasti: luotettavuusluokassa RC3 K FI = 1.1 luotettavuusluokassa RC2 K FI = 1.0 Kaivantosuunnittelussa ei voi käyttää luotettavuusluokkaa RC Kuormien tai kuorman vaikutusten osavarmuusluvut (A1) Seuraavassa on esitetty kuormien tai kuorman vaikutusten osavarmuusluvut sarjan A1 mukaisesti. Taulukko A.3 (FI) Kuormien tai kuorman vaikutusten osavarmuusluvut tukiseinämitoituksessa. Pysyvä kuorma (γ G ) Epäedullinen (Yht a) (Yht b) Edullinen 1.35 K FI 1.15 K FI 0.9 K FI Muuttuva kuorma (γ Q ) Epäedullinen 1.5 K FI Edullinen 0 Tukiseinämitoituksessa kuormien yhdistelmänä käytetään epäedullisempaa kahdesta seuraavasta lausekkeesta: (yhtälö 6.10b) 1,15 K FI G kj, sup G kj.inf K FI Qk,1 + 1,5 K FI Σ[i>0] ψ 0,i Q k,i

88 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO (yhtälö 6.10a) 1,35 K FI G kj, sup G kj.inf G kj, sup = kaatavien pysyvien kuormien/vaikutusten ominaisarvoarvo G kj.inf = vakauttavien pysyvien kuormien/vaikutusten ominaisarvo Q k,i = kaatavan muuttuvan kuorman/vaikutuksen numero i ominaisarvo Laskenta tehdään sekä pysyvien että yhdistettyjen pysyvien ja muuttuvien kuormien osalta. Epäedullisempi näistä määrittää mitoituskuormat. Koska laskenta tehdään laskentamenetelmällä DA2*, ei kertoimia lisätä kuormiin tukivoimien laskennan yhteydessä, vaan ne lisätään vasta tuloksina saatuihin tukivoimiin Maaparametrien osavarmuusluvut (M1) Eurokoodin mukaisessa tukiseinämitoituksessa maaparametreille käytetään sarjan M1 varmuuskertoimia seuraavan taulukon mukaisesti. Taulukko A.4 (FI) Maaparametrien osavarmuusluvut (γ M ) Leikkauskestävyyskulma γ Ø = 1,0 Tehokas koheesio γ c = 1,0 Suljettu leikkauslujuus γ cu = 1,0 Yksiaksiaalinen puristuskoe γ qu = 1,0 Tilavuuspaino γ γ = 1, Tukirakenteiden osavarmuusluvut (R2) Eurokoodin mukaisessa tukiseinämitoituksessa tukirakenteille käytetään sarjan R2 varmuuskertoimia seuraavan taulukon mukaisesti. Taulukko A.12 (FI) Esijännitettyjen ankkurointien osavarmuusluvut (γ R ) Tilapäinen ankkuri γ a,t = 1,25 Pysyvä ankkuri γ a,p = 1,5 Taulukko A.13 (FI) Tukirakenteiden kestävyyden osavarmuusluvut (γ R ) Kantokestävyys Liukumiskestävyys Maan kestävyys γ Rv = 1,55 (esim. pontin pystysuoraa liukumista vastaan) γ Rh = 1,1 (esim. tukimuurin liukuvarmuus) γ Re = 1,5 (esim. ponttien alapään vakavuus/passiivimaanpaine)

89 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Mitoitus eurokoodilla Kuorman mallikerroin Tukirakenteiden rakenteellisessa mitoituksessa tulee esijännitettyjä ankkureita lukuun ottamatta kaikilla rakenteilla käyttää mitoitus rasitusten laskemisessa kuormien osavarmuuslukujen lisäksi mallikerrointa. Mallikertoimen arvo on pysyvillä rakenteille 1,35 ja työnaikaisilla rakenteilla 1,15. Mallikerrointa käytetään, koska rakenteellista tarkastelua varten johdetut pysyvän kuorman osavarmuusluvut on alun perin johdettu pysyvien rakenteiden omanpainon hajonnan perusteella. Tukiseinän mitoituksessa samoja osavarmuuslukuja käytetään maanpaineesta aiheutuvien rasitusten mitoitusarvojen laskentaan. Näiden hajonta muodostuu maan lujuuden hajonnasta ja laskentamallien hajonnasta, ja on selvästi suurempi kuin rakenteiden omapainon hajonta. Esijännitettyjen ankkureiden mitoituksessa käytetään luvun mukaisesti niille tarkoitettuja osavarmuuslukuja 1,5 pysyville rakenteille ja 1,25 työnaikaisille rakenteille Vetoankkuri Vetoankkurit mitoitetaan rakenteellisen kestävyyden mukaan ja kallio- tai maajuotoksen kestävyyden mukaan. Ankkureilta vaaditaan Eurokoodien mukaisesti tehtäväksi kolmenlaisia kokeita. 1. ankkurit testataan rakenteellisesti, jotta varmistetaan, että ankkuri kestää hyväksytysti ne rasitukset, jotka valmistaja on ilmoittanut sen kestävän 2. soveltuvuuskokeilla varmistetaan, että ankkuri soveltuu ja on käyttökelpoinen vallitsevissa käyttöolosuhteissa 3. hyväksyntäkokeita, jotka tehdään ankkurille ennen käyttöönottoa vetämällä sitä suunnittelijan määrittämällä koevetovoimalla Käytettäessä tavanomaisia ankkurityyppejä, joista on Suomessa laajaa aikaisempaa kokemusta, ja joilla on asetusten vaatimat hyväksynnät, tehdään ankkureille vain hyväksyntäkokeet. Ankkuri valitaan siten, että sen koevetovoima ei ylitä seuraavan epäyhtälön arvoa. P p < 0,9 P t0,1 P t0,1 on ankkurin vetovoima, joka vastaa 0.1% venymää (myötöraja). Ankkurin mitoitusvoimaa määritettäessä otetaan huomioon ankkurin asennuskulma ja rakenteelta vaadittava koevetovoima. Esimerkki: Eurokoodin mukaisesti määritelty pysyvä tukivoima T1 = 100 kn/m. Tukiseinä rakennetaan 0.6 m leveistä ponteista. Käytettäväksi on valikoitunut 45 kulmassa asennettava punosankkuri, jonka jännitys on myötörajalla kuormituksella Fp t0,1 = 1200 kn. Millä moduulivälillä k/k ankkurit on asennettava?

90 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Ankkurin maksimi koevetovoima P p = 0,9 * Fp t0, = 0,9 * 1200 kn = 1080 kn. Ankkuri asennetaan 45 kulmaan halutun tukivoiman suuntaan nähden, joten ankkurin tukivoima haluttuun suuntaan nähden pienenee kertoimella cos (45 ) Koska kyse on pysyvästä ankkurista, käytetään varmuuskerrointa 1,5. Ankkurin mitoituskuorma P d on tällöin 1080 kn / 1.5 = 720 kn. Ankkuritiheys määräytyy siten yhtälöstä k/k = [Pd * cos (45 )] / T1 = [720 kn * ]/ 100 kn = 5.09 metriä. Valitaan ankkuriväliksi 0.6 m leveiden teräsponttiseinien mukainen moduuliväli k/k = 4.8 m. Ankkurin koevetovoima ja jättöjännitys ovat paitsi laskennasta saatavia parametreja, myös laskennan lähtöarvoja, jotka vaikuttavat etenkin siirtymien suuruuteen. Siksi suoraa yhteyttä koevetovoiman ja jättöjännityksen välille ei kannata vetää. Molemmat on määritettävä erikseen. Ankkurin kiristys- / kiinnitystekniikka voi asettaa rajoituksia jättöjännitykselle. Se on tarkistettava ankkureiden valmistajan asennusohjeista Vetoankkurin kalliojuotos Ankkurin kalliojuotoksen mitoituksessa on otettava huomioon sekä juotoksen irtileikkautuminen että kalliosta irtoavan kartion riittävä paino. Juotoksen irtileikkautuminen: Kalliojuotoksen pituus määräytyy seuraavan kaavan mukaan: L = P p / ( τ d * π * d) jossa L = juotospituus [m] P p = ankkurin koevetovoima [kn] τ d = injektointilaastin ja kallion välisen tartunnan mitoituslujuus [kn/m 2 ] d = porareiän halkaisija [m] Injektointilaastin ja porareiän seinämän välinen tartuntalujuus τ määräytyy kallion murtolujuuden ja juotoslaastin leikkauslujuuden mukaan, heikompi näistä määrittää mitoituslujuuden. Injektointilaastin ja porareiän seinämän välisen tartunnan mitoituslujuus saa olla korkeintaan 1MPa, mikäli ennakkokokeilla ei pystytä osoittamaan suurempaa arvoa. Kun ankkuri tehdään hiekkakiveen, on ilman tarkempia tutkimuksia käytettävä korkeintaan arvoa 0,5MPa. Kaikki kalliojuotokset tulevat testatuiksi ankkurien koevedon yhteydessä. Tavanomaisin syy juotoksen pettämiseen on ankkurin osuminen rikkonaiseen kallioon. Siihen on yleensä taloudellisesti hyödytöntä

91 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO varautua mitoittamalla juotosta ylipitkäksi. Ankkureita porattaessa voidaan poraushavaintojen perusteella tarvittaessa jatkaa porausta syvemmälle. Hyvin rikkonaisessa kalliossa kallio joudutaan injektoimaan tartuntaosuudella. Sen sijaan kallion injektointi porauksen yhteydessä on usein kannattavaa ja joissain tapauksissa välttämätöntä. Jos kallion rakoiluominaisuuksia ei ole luotettavasti selvitetty, tulisi kaivantoseinää tukevan vetoankkurin juotospituuden aina olla vähintään 3 m. Esimerkki: Ankkurille suunniteltu koevetovoima P p = 1080 kn, ankkurin porareiän halkaisija on 100 mm, kallio on ehjäksi todettua graniittia. Injektointilaastin ja porareiän seinämän välisen tartunnan mitoituslujuudeksi todetaan 1 MN/m 2. Juotospituus L = 1080 kn / (1 MN/m 2 * π * 0.1 m) = 3,43 m. Jos ei ole tarkemmin määritetty, ehjä kallio alkaa 0.5 metrin syvyydessä ankkuriporauksen yhteydessä määritetystä kallionpinnasta, joten ankkuri porataan 4 m syvyyteen, mikäli jäljempänä esitetty kalliokartion riittävän painon tarkistaminen ei edellytä muuta. Jos ankkurina käytetään koko poikkileikkaukseltaan vakiomittaista tankoa (esim. suoraa pyöröterästankoa, tai harjaterästankoa), tulee myös tangon ja juotoksen välinen tartuntalujuus tarkistaa. Silloin porareiän d sijaan käytetään ankkuritangon halkaisijaa d a, ja tartuntalujuutena juotoslaastin leikkauslujuutta τ. Harjateräksen tapauksessa tartuntalujuus voidaan kertoa kertoimella Kalliokartion paino Kalliokartion suuruus määritetään sen olettamuksen mukaan, että kalliosta voi irrota leikkautumatta (valmiita halkeamia ja lustoja pitkin) kartion muotoinen kappale, jonka kärki on 60 ja joka lähtee ankkurijuotoksen alapäästä. Kappaleen painon G täytyy ylittää ankkurin koevetovoima. G > P p Kappaleen paino G = V * γ * γ G * K FI missä V on kappaleen tilavuus ja γ tehokas tilavuuspaino juotostasossa, sekä γ G K FI edullisen kuorman varmuuskerroin (Sarja A1, luku 6.3.3). Nosteen vaikutus kartiossa on otettava huomioon. Kiinteän kallion tilavuuspaino γ on pohjaveden yläpuolella yleensä 25 kn/m 3, jos ei muuta ole määritetty. Kappaleen tilavuuden likiarvo on V = π * r 2 * L / 3 = π * (tan 30 * L ) 2 * L / 3 = 0,35 * L 3 Kartion pinnalla oleva pysyvä pystykuorma (esimerkiksi pysyvä moreenikerros kallion pinnalla) on mahdollista ottaa huomioon mitoituksessa. Tällöin on selvitettävä tulevan rakentamisen vaikutukset ankkurin suunnitellun käyttöiän aikana. Pysyvän ankkurin tapauksessa tulevan rakentamisen huomioonottaminen on erikseen kirjattava laskelmaselostukseen. Esimerkki:

92 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Ankkurille suunniteltu koevetovoima P p = 1080 kn, graniitin tilavuuspaino on 25 kn/m 3. G > 1080 kn > 25 kn/m3 * 0.35 * L 3 * 0.9 L > 3 [1080/(25 * 0.35* 0.9) ] = 5,15 m = 5.5 m. Juotospituus L =6.0 m ankkuriporauksen yhteydessä havaitusta kallionpinnasta. Mikäli ankkurikartioita tulee lähekkäin useampia, on niiden geometriset leikkaukset otettava huomioon kartion tilavuutta laskettaessa. Likiarvona voidaan sanoa, että jos ankkureiden välinen etäisyys on 1/2 ankkurin juotospituudesta, ei vähennystä tarvitse tehdä. Jos ankkureiden välinen etäisyys on 1/3 ankkurin juotospituudesta (esim. ankkurin juotospituus on 6 m ja ankkureiden välinen etäisyys 2 m) on kartioiden tilavuuden vähennys 8 % Injektoitu maa-ankkuri Maa-ankkurin mitoituksessa on otettava huomioon ankkurin ja sen rakenteiden lisäksi seuraavaa: - injektointi ei saa murtua maapohjasta - injektoinnin viruminen ankkurin koevetolujuuksilla ei saa aiheuttaa rakenteille suunnittelemattomia rasituksia tai haitallisia siirtymiä - kaivannon kokonaisstabiliteetti ei saa vaarantua maa-ankkureiden vuoksi Injektoidun maa-ankkurin mitoituksessa ja toteutuksessa tulee ottaa huomioon maapohjaan välittyvien vetojännitysten haitalliset vaikutukset, jotka ulottuvat ankkuroinnin lähialueen ulkopuolelle. Jännitykseen jäävät maa-alueet tulee esittää suunnitelmissa. Lähekkäin sijaitsevien ankkureiden koeveto suositellaan tehtäväksi ryhmässä niin, että samaan maakappaleeseen vaikuttavat ankkurit vedetään samanaikaisesti. Maa-ankkurein mitoituspituuden laskemiseen tarkoitettujen teorioiden ja kaavojen tiedetään käytännössä johtavan kohtuuttoman pitkiin ankkurointipituuksiin. Lisäksi tiedetään, että kaavoissa esitettyä kärkivastuksen synnyttävää hartiapintaa ei ankkurien asentamisessa käytännössä synny, ja maa-ankkuri kantaa todellisuudessa vaipallaan. Siksi ankkureiden mitoittamisessa onkin tarkoituksenmukaisempaa käyttää koerakenteita. Tehdään vähintään kolme koeankkuria, joista määritetään suurin vetovoima P s, jolla ankkurointi vielä pysyy käyttökelpoisena tarkoitukseensa, sekä ankkurin murtokuorma P u. Koeankkurointien tulosten perusteella määritetään vaippavastuksen menetelmäkohtaiseksi kertoimeksi alin seuraavalla kaavalla lasketuista kertoimista η f η f = P s / (N f * D * L koe * σ koe ) P s = koeankkurin suurin vetolujuus, jolla ankkuri pysyi käyttökelpoisena Ø = maaperän tehokas leikkauskestävyyskulma N f = vaippavastuskerroin D = ankkurin tartuntaosan läpimitta [m]

93 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO L koe = koeankkurin tartuntaosan pituus [m] σ koe = koeankkurin tartuntaosan keskellä vaikuttanut tehokas pystyjännitys [kn/m 2 ] Kerroin N f riippuu maan leikkauskestävyyskulmasta ja ankkurin kaltevuudesta kuvan 6.1 mukaisesti. Kuva 6.1. Maa-ankkurin mitoitusdiagrammit Mikäli koeankkureita ei ole mahdollista tehdä, käytetään vaippavastuksen menetelmäkohtaisena kertoimena η f = 1.0. Ankkurin tarvittava tartuntaosan pituus L, jolla maa-ankkuri toimii suunnitellulla tavalla, voidaan laskea seuraan kaavan mukaisesti: Ankkurin tartuntaosan pituus L = P p * γ a;s / (N f * η f * D * σ vm ) P p = ankkurille suunniteltu koevetovoima γ a;s = ankkurin käyttökelpoisuuden varmuuskerroin 1.35 σ vm = tartuntaosan keskellä vaikuttava tehokas pystyjännitys [kn/m 2 ] Koerakenne pyritään tekemään sen pituisena, ja sellaisiin maaperäolosuhteisiin, jotka vastaavat tilannetta myös varsinaisten ankkureiden osalta. Maaperän muuttuessa tehdään uusia koeankkureita. Asennusolosuhteiden pysyvyys on varmistettava ankkurin käyttöiän ajaksi. Kaivannon kokonaisstabiliteetin riittävyys tarkistetaan luvun ohjeiden mukaisesti Passiiviankkuri Passiiviankkuri voi olla esimerkiksi betonirakenne tai teräsponttiseinä ja se mitoitetaan joko maa-ankkurina (kohta 6.4.4) tai tukiseinänä.

94 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Passiiviankkurin mitoituksessa on tarkastettava ankkurin varmuus ylösnousemista vastaan. Ankkuria nostaa ylöspäin ankkurivoiman pystykomponentti ja sitä paina alaspäin passiivipaineen pystysuora komponentti, oma paino, sekä ankkuriin kohdistuva pystysuora kuormitus. Passiiviankkurin laskennallisessa kuormituksessa on jo mukana ne varmuuskertoimet, joilla pystyssä pidettävän seinän ankkurivoimat on laskettu. Passiiviankkurin kuormitukseen ei enää lisätä samoja kertoimia uudelleen varmuuskertoimia. Esimerkki: Kohdan esimerkissä ankkurille suunniteltu koevetovoima P p = 1080 kn. Passiiviankkurin mitoitusvoima on siis samassa esimerkissä 1080 kn. Siihen ei enää lisätä yhdistelmän: A1+M1+R2 mukaisia varmuuskertoimia, koska ne ovat jo mukana koevetokuormituksessa Juuripultti Juuripultti voi toimia joko taivutettuna rakenteena tai veto/leikkausrasitettuna rakenteena. Leikkausrasitettuna rakenteena toimivan juuripultin tukivoimakapasiteetti on huomattavasti suurempi kuin taivutettuna rakenteena toimivan pultin. Taivutettuna rakenteena Taivutettuna rakenteena juuripultti asennetaan ja juotetaan alapäästään kallioon, ja sitä ei kiinnitetä yläpäästään. Sen tukikapasiteetti perustuu siihen, että pultti pysäyttää seinän liikkeet ennen myötötilaan joutumistaan. Pultin mitoittava momentin täytyy täyttää seuraava ehto: M sd < M Rd missä M sd = mitoittava momentti = Nsd * e [knm] * γ M N sd = mitoituskuorma pulttia kohden = s * Nd [kn] N d = mitoituskuorma pontin kärjen tasolla [kn/m] s = juuripulttien väli [m] e = Ponttiseinän kärjen etäisyys kalliosta [m] γ M = kuorman mallikerroin Kuorman mallikerroin γ M = 1.35 pysyville kuormille ja 1,15 työnaikaisille rakenteille. Ponttiseinän etäisyys kalliosta e oletetaan aina vähintään 0.10 m suuruiseksi. M Rd = taivutuskestävyyden mitoitusarvo = W * f yd / γ M0 W = pyöreän juuripultin taivutusvastus π *d 3 /32 [mm 3 ] d = pultin halkaisija [mm] f yd = 0.9 * f yk0,1

95 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO f yk0,1 = juuripultin teräksen myötöraja [N/mm 2 ] γ M0 = pyöreän juuripultin rakenteellinen osavarmuusluku γ M0 = 1.00 Esimerkki: Pontin juureen kohdistuu pysyvän tilanteen mitoituskuorma Nd = 50 kn/m Juuripulttina käytetään terästä Ø60 f yk 0,1 = 500 N/mm 2. Pulttien väli s = 1,2 m Mitoittava momentti M sd = e * N sd [knm]* γ M N sd = s * N d [kn] M sd =0.1 m * 1,2 m * 50 kn/m * 1,35 = 8.1 knm Pultin taivutusmomenttikapasiteetti M rd = W * f yd / γ M0 W = π *d 3 / 32 = mm 3 f yd = 0.9 * f yk0,1 = 450 N/mm 2 γ Mo = 1.00 M Rd = mm 3 * 450 N/mm 2 / 1.00 =9.54 knm Koska epäyhtälö on voimassa M sd < M Rd on tuenta OK. Juuripultille voi laskennallisesti hyväksyä siirtymää vain sen verran, että pultin taipuma pysyy kimmoisalla alueella. Leikkausrasitettuna rakenteena Leikkausrasitettuna pulttina toimivan juuripultin tulee olla alapäästään juotettu kallioon ja yläpäästään kiinnitetty tukiseinään joko hitsaamalla tai asentamalla pultti tukiseinään hitsatun suojaputken läpi. Pultin oletetaan kiilautuvan suojaputkeen kun seinä siirtyy alapäästään. Tämä edellyttää, että pultti on suojaputkessa vähintään 1 m matkalla. Juuripultin kiinnitysten kestävyys on osoitettava laskemalla. Teräspontteihin hitsatut suojaputket haittaavat ponttien maahantunkeutumista, joten tämä ratkaisu ei sovellu kaikkiin olosuhteisiin. Pultti toimii leikkausrasitettuna rakenteena myös silloin, jos se on valettu juuripalkin sisään. Tällöin tuennan mitoittava tilanne on kaivun päätyttyä ennen palkin valua. Tuennan kestävyys ennen valua täytyy varmistaa muulla tavoin. Mikäli juuripalkki toimii kaivannon tukirakenteena, on myös se mitoitettava tukiseinälaskennan yhteydessä. Huomioon otettavaa on esimerkiksi pultin leikkautuminen irti palkista. Juuripultin kalliojuotoksen pituus mitoitetaan kuten kallioankkurijuotos kohdassa olettaen, että pultille laskettu tukivoima voi kokonaisuudessaan siirtyä pultille vetorasitukseksi. Pultin minimijuotospituus on kuitenkin vain 0.50 m, ei 3.0 m, kuten suoralla vedolla olevan kallioankkurin tapauksessa. Juuripultin kapasiteetti Q pu määritetään eurokoodin periaatteiden mukaisesti kaavalla

96 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Q pu = (A *10-6 * f yd ) / η t A = pultin poikkipinta-ala = π * d 2 /4 [mm 2 ] d = pultin halkaisija [mm] f yd = 0.9 * f yk0,1 f yk0,1 = juuripultin teräksen myötöraja [N/mm] η t = juuripultin menetelmäkohtainen varmuuskerroin = 2.5 Juuripultin menetelmäkohtainen varmuuskerroin η t perustuu veto-, leikkaus- ja taivutusrasitusten mahdollisiin yhdistelmiin. Tukirakenteiden mitoituksessa rasitus kerrotaan kuorman mallikertoimella γ M = 1,35 pysyville kuormille ja 1,15 työnaikaisille kuormille. Pontin juureen kohdistuu eurokoodin mukaisesti laskettu pysyvän tilan voima N d = 50 kn/m. Juuripulttina käytetään harjaterästä d32 A500HW (f yk 0,1 = 500 N/mm 2 ). A= π *32 2 /4 = 804 mm 2 f yd = 0.9 * f yk0,1 =450 N/mm 2 Q pu = (804 mm 2 * 450 N/mm 2 * 10-6 )/ 2,5=115 kn γ M =1,35 (kuorman mallikerroin) Maksimi pulttiväli s Q d / (N d * γ M ) = 115 kn / (50 kn/m * 1,35) 1.70 m Valitaan ponttimoduulin mukainen juuripulttiväli 1,2 m Hitsatulle ja suojaputkella asennetulle juuripultille voi laskennallisesti hyväksyä siirtymää. Juuripalkin sisälle valettu juuripultti on siirtymätön Vaakapalkki Vaakapalkit mitoitetaan taivutettuina palkkeina. Määräävänä on yleensä palkkiin kohdistuva kenttämomenttirasitus tai tukimomenttirasitus. Leikkausrasitusta ei käytännössä tarvitse tarkistaa. Siirtymäherkissä tapauksissa on syytä laskea palkin taipuman suuruus. Vaakapalkin riittävä momenttikapasiteetti taivutusta vastaan tarkistetaan seuraavan kaavan mukaisesti: M pd < M rd missä M pd = palkkiin kohdistuva mitoittava momentti [knm] M rd = poikkileikkauksen taivutuskestävyyden mitoitusarvo = W * f y / γ M0

97 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO W = jatkuvalle palkille määritetty taivutusvastus [mm 3 ] f y = palkkiteräksen myötörajan nimellisarvo γ M0 = ponttiseinän osavarmuusluku, kansallisessa liitteessä suositellaan γ M0 = 1,0 Kenttämomentti Vaakapalkin kenttämomentin laskennassa on otettava huomioon aukkojen määrä ja sijainti. Tasaisesti kuormitettuun palkkiin kohdistuva kenttämomentti lasketaan kaavalla M 1pd = k * (q * γ M ) * l 2, jossa M 1 pd = palkkiin kohdistuva mitoittava kenttämomentti k = aukkojen määrästä ja sijainnista määräytyvä kerroin q = kuormitus γ M = kuorman mallikerroin l = tukipisteiden välinen etäisyys Yksiaukkoisen vapaasti päistään tuetun palkin kerroin k = 0,125 Kaksiaukkoisen vapaasti päistään ja keskeltä tuetun palkin kerroin k = 0,1 Vaakapalkin mitoituksessa palkin kuormitus kerrotaan kuorman mallikertoimella γ M = 1,35 pysyville kuormille ja 1,15 työnaikaisille rakenteille. Mikäli palkit suunnitellaan toimivaksi jatkuvina, on momenttikapasiteetin jatkuminen jatkoksen yli varmistettava joko täydellisellä päittäin hitsauksella tai palkin vahvistamisella. Yleensä kenttäolosuhteissa täyttä päittäin hitsausta ei ole mahdollista toteuttaa, jolloin kyseeseen tulee palkin vahvistaminen. Palkissa voidaan hyväksyä heikompi (jatkos) kohta, mikäli se sijoitetaan momenttirasituksen nollakohtaan. Tukimomentti Tasaisesti kuormitettuun palkkiin kohdistuva tukimomentti lasketaan kaavalla M 2 pd = k * (q * γ M ) * l 2 - ΔM, jossa M 2 pd = palkkiin kohdistuva mitoittava tukimomentti k = aukkojen määrästä ja sijainnista määräytyvä kerroin q = kuormitus γ M = kuorman mallikerroin l = tukipisteiden välinen etäisyys ΔM = tukirakenteiden leveyteen perustuva tukimomentin redusointi Kaksiaukkoisen vapaasti päistään ja keskeltä tuetun palkin kerroin k = Kolmiaukkoisen vapaasti tuetun palkin kerroin k =

98 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Vaakapalkin mitoituksessa palkin kuormitus kerrotaan kuorman mallikertoimella γ M = 1,35 pysyville kuormille ja 1,15 työnaikaisille rakenteille. Tukimomentin redusointi ΔM voidaan laskea kaavasta ΔM = T * t / 8, jossa T = tukivoima t = tukirasituksen leveys vaakapalkin takapinnalla Joissakin tapauksissa palkkia heikennetään, esimerkiksi tekemällä ankkuria varten reikä. Palkin tukimomenttikapasiteettia voidaan parantaa ankkurin kiinnitysrakenteen avulla Seinärakenne Tukiseinään kohdistuu yleensä sekä pystysuuntaista rasitusta että taivutusrasitusta. Pystystabiliteetin tarkistuksessa tulee osoittaa, että pystysuuntaisten kaatavien voimien mitoitusarvo on pienempi kuin pystysuuntaisten tukevien voimien ja muiden kestävyyksien mitoitusarvo. Mitoitus tehdään menetelmällä DA2, jolloin seinäkitka, adheesio ja ulkoiset kuormat ovat voimia, joille käytetään sarjan A1 mukaisia osavarmuuslukuja (Taulukko A.3 (FI)). Seinän riittävä momenttikapasiteetti taivutusta vastaan tarkistetaan seuraavan kaavan mukaisesti: M sd * γ M < M rd missä M sd = seinään kohdistuva mitoittava momentti [knm] γ M = kuorman mallikerroin M rd = β B = poikkileikkauksen taivutuskestävyyden mitoitusarvo = β B * W * f yd / γ M0 tekijä, joka ottaa huomioon leikkausvoiman mahdollisen puutteellisen siirtymisen ponttiliitoksessa W = jatkuvalle seinälle määritetty taivutusvastus [mm 3 ] f yd = 0.9 * f yk0,1 f yk0,1 = pontin teräksen myötörajan nimellisarvo [N/mm 2 ] γ M0 = ponttiseinän osavarmuusluku, kansallisessa liitteessä suositellaan γ M0 = 1,0 Tukiseinän mitoituksessa käytetään kuorman mallikerrointa γ M = 1.35 pysyville kuormille ja 1,15 työnaikaisille rakenteille. β B on yleensä 1.0, mikäli pontteja on vähintään kolme, ne on lyöty uriinsa ja niiden liukuminen on estetty esimerkiksi lyhyellä hitsauksella sauman yläreunassa. Jos pontteja on enintään kaksi, tai pontteja ei ole lyöty uriinsa, β B voidaan olettaa olevan 0.6. Ponteista rakennetun seinän taivutusvastus saadaan usein suoraan valmistan taulukoista. Pysyvän seinän tapauksessa on kuitenkin otettava huomioon mahdollinen korroosion vaikutus pontin taivutusvastukseen.

99 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Settiseinä Settiseinää mitoitettaessa on otettava huomioon, että seinärakenne itsessään on harvoin vesitiivis, ja kuormittava vesipaine saattaa muuttua työvaiheiden kuluessa voimakkaasti. Settiseinä koostuu pystypalkeista ja vaakasuuntaisista settilankuista. Tuenta ja ankkurointi kohdistetaan kokonaisuudessaan pystypalkkeihin. Settilankuilla siirretään kaikki kuormat pystypalkeille. Pystypalkit mitoitetaan kuten tukiseinä, kohta Mikäli palkki porataan kallioon, voi se toimia myös juuripulttina, kohta Settilankut mitoitetaan kuten vaakapalkit kohdassa Suihkuinjektoitu seinä Suihkuinjektoitu seinä on vetoa kestämätön rakenne ja se pitää mitoittaa pelkälle puristukselle. Suihkupaalujen saavutettavat lujuudet on tutkittava ennakkokokein. Murtovarmuuden on oltava vähintään 4, ellei kohdekohtaisesti muuta sovita. Suihkuinjektoidun seinän mitoituksessa pitää huomioida myös maassa olevat esteet, jotka saattavat paikallisesti heikentää. ko. rakennetta Puristussauva Vastakkaistuennassa käytettävän puristussauva mitoitetaan rakenteellisesti puristettuna ja taivutettuna sauvana. 6.5 Mitoitus laskentaohjelmalla Mitoitusohjelmat antavat sen mukaisia tuloksia, kuin mitä parametreja niihin syötetään. Onkin hyvin oleellista, että laskija on perehtynyt ohjelman laskentaohjeisiin ja -teorioihin, sekä ymmärtää kaikissa vaiheissa, miten ohjelma laskee. Tuloksiin on myös osattava suhtautua kriittisesti, sillä on tilanteita, joissa monimutkainen malli tuottaa matemaattisesti ratkeamattoman yhtälön (esimerkiksi iterointi ei suppene) ja johtaa virheellisen lopputulokseen. Ohjelmat tuottavat tuloksina yleensä seuraavia eri vaiheissa vaikuttavia suureita - tukiseinän jännitystila (momenttikuvio ja leikkausjännityskuvio) - tukivoimien suuruudet - siirtymät - seinän stabiliteetin suuruus - tukiseinän pystystabiliteetin suuruus - maanpaineet - yhdeltä tasolta tuetun seinän alapään vakavuus Siirtymien laskeminen täytyy tehdä parametrien ominaisarvoilla.

100 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Jousimallit Jousimallien avulla voidaan hieman yksinkertaistaen mallintaa maan ja rakenteen välistä vuorovaikutusta. Jousimalleissa seinä mallinnetaan yksiulotteisena palkkina ja maa toisistaan riippumattomina jousina. Tukirakenteiden paine-siirtymä käyttäytymistä pyritään mallintamaan mahdollisimman oikein lepopaineesta ääripaineisiin (aktiivi tai passiivi) saakka. Maata kuvaavien jousien jäykkyys voidaan antaa joko lineaarisesti tai epälineaarisesti. Näin saatava mobilisoitunut maanpaine vastaa siten seinän siirtymätilaa ja on riippuvainen paitsi jousien jäykkyyksistä myös seinän ja tukien jäykkyyksistä. Jousimalleja tulisi erityisesti käyttää, kun maan ja rakenteen välinen yhteistoiminta on tärkeätä, kuten esimerkiksi usealta taholta tuetuissa seinissä, seinissä joiden lyöntisyvyys on minimivaatimusta suurempi ja kun käytetään esijännitettyjä tukia. Varmuus voidaan jousimalleja käytettäessä kohdentaa kahdella vaihtoehtoisella tavalla. Vaihtoehto 1 (kuten RIL 207) Kaikki maaparametrit, nettovedenpaine ja muut pysyvät kuormat sisällytetään laskentoihin niiden ominaisarvoina ja muuttuvat kuormat arvolla q = q k ( Q / G ), jolla otetaan huomioon kuormien osavarmuuslukujen ero. Mikäli seinäelementille sallitaan plastisen nivelen muodostuminen, käytetään plastisena myötömomenttina arvoa M u = M u,d / G = M u,k /( M G ). Näin lasketut tukireaktiot, seinän rasitukset (kuten taivutusmomentti) ja mobilisoitunut maan kestävyys eivät sisällä osavarmuuksia. Suureiden mitoitusarvot saadaan kertomalla lasketut arvot epäedullisen pysyvän kuorman osavarmuusluvulla G ( G = 1,15 kuormitustapauksella 6.10 b ja G = 1,35 kuormitustapauksella 6.10 a). Vaihtoehto 2 (kuten NCCI7) 1. Maaparametreille ja vedenpaineille käytetään niiden ominaisarvoja ja pysyville ja muuttuville kuormille käytetään niiden nimellisarvoja. 2. Edellä esitetyillä arvoilla lasketaan tukireaktiot, seinän rasitukset ja mobilisoituneet maanpaineet ilman muuttuvia kuormia. Näin saadaan pysyvien kuormien vaikutusten ominaisarvot. 3. Toisessa vaiheessa lasketaan kaikilla kuormilla tukireaktiot, seinän rasitukset ja mobilisoituneet maanpaineet. Näin saadaan kaikkien kuormien vaikutusten ominaisarvot. 4. Lasketaan muuttuvien kuormien aiheuttamat tukireaktioiden, seinän rasituksien ja mobilisoituneiden maanpaineiden ominaisarvot kohtien 2 ja 3 erotuksena. 5. Maanpaineiden mitoitusarvot saadaan kertomalla kohdassa 2 lasketut arvot pysyvän kuorman osavarmuusluvulla G ja lisäämällä niihin kohdassa 4 lasketut arvot kerrottuna muuttuvan kuorman osavarmuusluvulla Q. 6. Tukireaktioiden ja seinän rasituksien mitoitusarvot saadaan joko laskemalla ne kohdan 5 mukaisilla maanpaineiden mitoitusarvoilla tai kertomalla kohdassa 2 lasketut tukireaktiot ja seinän rasituksien arvot pysyvän kuorman osavarmuusluvulla G (taulukko A.3a (FI)) ja kohdassa 4 lasketut tukireaktiot ja seinän rasitukset arvot muuttuvan kuorman osavarmuusluvulla Q (taulukko A.3a(FI)).

101 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Esimerkki vaihtoehto 1: Ponttiseinä on tuettu kahdelta tasolta kallioankkurein. K FI =1.0 Pysyvien kuormien suuruus korjataan kuormien osavarmuuslukujen suhdeluvulla ( Q / G ) q k = q k0 * ( Q / G )= q k0 * 1.30 Laskenta antaa pysyvillä kuormilla tukivoimat; T1 k(p) = 100 kn/m, T2 k(p) = 150 kn/m Laskenta pysyvillä kuormilla + korjatuilla muuttuvilla kuormilla; T1 k(p+m) = 140 kn/m, T2 k(p+m) = 210 kn/m Eurokoodien mukaiset mitoitustukivoimat lasketaan yhtälöillä 6.10a ja 6.10b. T1 d =1.15 K FI 140 kn/m = 161 kn/m tai T1 d = 1.35 K FI 100 kn/m = 135 kn/m T2 d =1.15 K FI 210 kn/m = 242 kn/m tai T2 d = 1.35 K FI 150 kn/m = 203 kn/m Tukirakenteita mitoitettaessa tukivoimat kerrotaan vielä kuorman mallikertoimella γ M = 1.35 pysyville kuormille ja 1.15 työnaikaisille rakenteille, lukuun ottamatta esijännitettyjen ankkureiden mitoitusta. Mallikertoimen perusteet on esitetty luvussa Samalla periaatteella määritetään tuennan maksimimomentti. Esimerkki: Edellisen esimerkin ponttiseinän maksimimomentit Pysyvillä kuormilla Pysyvillä kuormilla + korjatuilla muuttuvilla kuormilla M k(p) = 300 knm M k(p+m) = 360 knm Eurokoodien mukaiset mitoitusmomentit lasketaan yhtälöillä 6.10a ja 6.10b. M d =1.15 K FI 360 knm = 414 knm tai M d = 1.35 K FI 300 knm = 405 knm Tukirakenteita mitoitettaessa saadut mitoitusmomenttiarvot kerrotaan vielä kuorman mallikertoimella γ M = 1.35 pysyville kuormille ja 1.15 työnaikaisille rakenteille.

102 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Esimerkki vaihtoehto 2: Ponttiseinä on tuettu kahdelta tasolta kallioankkurein. K FI =1.0 Laskenta pysyvillä kuormilla (ominaisarvoilla) antaa tukivoimat; T1 k(p) = 100 kn/m, T2 k(p) = 150 kn/m Laskenta pysyvillä kuormilla + muuttuvilla kuormilla (ominaisarvoilla); T1 k(p+m) = 130 kn/m, T2 k(p+m) = 200 kn/m Näiden perusteella erotellaan muuttuvien kuormien vaikutus tukivoimista vähennyslaskulla; T1 k(m) = 30 kn/m T2 k(m) = 50 kn/m Eurokoodien mukaiset mitoitustukivoimat lasketaan yhtälöillä 6.10a ja 6.10b. T1 d =1.15 K FI 100 kn/m K FI 30 kn/m = 190 kn/m tai T1 d = 1.35 K FI 100 kn/m = 135 kn/m T2 d =1.15 K FI 150 kn/m K FI 50 kn/m = 248 kn/m tai T2 d = 1.35 K FI 150 kn/m = 203 kn/m Tukirakenteita mitoitettaessa tukivoimat kerrotaan vielä kuorman mallikertoimella γ M = 1.35 pysyville kuormille ja 1.15 työnaikaisille rakenteille, lukuun ottamatta esijännitettyjen ankkureiden mitoitusta. Samalla periaatteella määritetään tuennan maksimimomentti. Esimerkki: Edellisen esimerkin ponttiseinän maksimimomentit Pysyvillä kuormilla Pysyvillä kuormilla + muuttuvilla kuormilla Muuttuvien kuormien vaikutus M k(p) = 300 knm M k(p+m) = 350 knm M k(m) = 50 knm Eurokoodien mukaiset mitoitusmomentit lasketaan yhtälöillä 6.10a ja 6.10b. M d =1.15 K FI 300 knm K FI 50 knm = 420 knm tai M d = 1.35 K FI 300 knm = 405 knm Tukirakenteita mitoitettaessa mitoitusmomenttiarvot kerrotaan vielä kuorman mallikertoimella γ M = 1.35 pysyville kuormille ja 1.15 työnaikaisille rakenteille.

103 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Vaihtoehdon 2 momenttirasituksen laskennan heikkoutena on se, että pysyvistä ja muuttuvista kuormista aiheutuvat maksimirasitukset eivät välttämättä osu samaan kohtaan, jolloin puhdas momenttirasitusten yhteen laskenta johtaa todellista suurempaan tulokseen. 6.6 Mitoitus käsin laskentana Tukiseinämitoituksen käsin laskenta perustuu rajatasapainomenetelmään, joka olettaa, että maanpaineen ääriarvot ovat täysin kehittyneet koko seinän matkalla, eikä se huomioi siirtymätilaan perustuvia väliarvoja paineen määrittelyssä. Tämä johtaa yleensä ylimitoitukseen. Koska suunnittelun perustarkoituksena on aina etsiä myös kustannuksiltaan järkevin vaihtoehto, on käsin laskentaa viisasta käyttää vain erittäin helppoihin kohteisiin, karkeaan tarkastuslaskentaan ja alustaviin tarkasteluihin. Käsin laskennan tuloksena saadaankin useimmiten seuraavia tuloksia - yhdeltä tasolta tuetun seinän minimiupotussyvyys - tukivoimien vaakakomponentit - tukiseinän maksimi-/minimimomentti ja leikkausvoima - seinän sisäinen stabiliteetti - maanpaine Mitoitustavassa 2 varmuudet kohdennetaan kuormiin ja kestävyyksiin. Tämä voidaan tehdä joko menetelmän DA2 tai DA2* mukaisesti, vrt. kuva Menetelmä DA2 Menetelmässä DA2 kuormapuolen osavarmuusluvut (γ G, γ Q ) kohdennetaan aktiivimaanpaineeseen ja vastuksen osavarmuusluvut (γ Re ) passiivimaanpaineeseen. Koska pysyvillä ja muuttuvilla kuormilla on eri osavarmuusluvut, lasketaan maanpaineet erikseen pysyvien kuormien (kuten maan oma paino) osalta ja muuttuvien kuormien osalta (kuten pintakuorma). Tarvittava upotussyvyys saadaan momenttitasapainosta tukipisteen suhteen. Tukivoiman vaakakomponentin mitoitusarvo saadaan suoraan laskennasta; T d = P AHd + P Wd P PHd missä T d P AHd P Wd P PHd P AHGd P AHQk P Wk tukivoiman vaakakomponentin mitoitusarvo aktiivimaanpaineen vaakakomponentin mitoitusarvo = P AHGk * γ G + P AHQk * γ Q vedenpaineen mitoitusarvo P Wk * γ G passiivimaanpaineen vaakakomponentin mitoitusarvo P PHk /(γ Re) pysyvän kuorman aiheuttaman aktiivimaanpaineen vaakakomponentin ominaisarvo muuttuvan kuorman aiheuttaman aktiivimaanpaineen vaakakomponentin ominaisarvo vedenpaineen ominaisarvo

104 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO P PWk passiivimaanpaineen vaakakomponentin ominaisarvo Taivutusmomentin ja leikkausvoiman mitoitusarvot saadaan myös suoraan laskemalla käytetyistä painejakautumista Menetelmä DA2* Menetelmässä DA2* kaikki pysyvät kuormat (maan painosta aiheutuva aktiivinen maanpaine, vedenpaine ja muu mahdollinen pysyvän kuorman aiheuttama maanpaine) sisällytetään laskentoihin niiden ominaisarvoilla ja muuttuvat kuormat arvolla q k = q k0 (γ Q / γ G ), jolla otetaan huomioon kuormien osavarmuuslukujen ero. Maan kestävyys passiivipuolella otetaan huomioon jakamalla se tulolla γ Re γ G,. jolla otetaan huomioon maan vastuksen osavarmuusluku (γ Re ) ja aktiivipuolelta puuttuva pysyvien kuormien osavarmuusluku (γ G ). Tarvittava upotussyvyys saadaan momenttitasapainosta tukipisteen suhteen. Tukivoiman vaakakomponentin osalta laskenta antaa nyt ominaisarvon, sillä: T k = T d /γ G = P AHk + P Wk P PHk /(γ Re γ G, ) Tukivoimien mitoitusarvo saadaan siis kertomalla laskennasta saatu ominaisarvo pysyvän kuorman osavarmuusluvulla; T d = T k * γ G Taivutusmomentin ja leikkausvoiman osalta käytetyt painejakautumat antavat myös ominaisarvot, ja mitoitusarvot saadaan kertomalla ne pysyvän kuorman osavarmuusluvulla (γ G ). Lineaarisessa ongelmassa menetelmät 2D ja 2D* johtavat samaan lopputulokseen. Koska Suomessa on käytössä kuormayhdistelykaavat 6.10 a) ja b), edellytetään, että laskelmat tehdään kummallakin kuormayhdistelyllä. Laskentatapoja on havainnollistettu kuvassa 6.2 tilanteelle, jossa maata kuormittaa muuttuva pintakuorma q.

105 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuva Lyöntisyvyyden ja pohjan vakavuuden tarkistaminen Riittävä seinän lyöntisyvyys/varmuus seinän alaosan pyörähtämiselle varmistetaan tarkistamalla, että laskennassa mobilisoitunut maan kestävyys (passiivipaine) ei ylitä mitoitusarvoa. Maksimi mobilisaatio saadaan epäedullisen pysyvän kuorman ja maan kestävyyden osavarmuuslukujen tulon käänteisarvona, eli 1/( G Re ) = 1/(1.35*1.5) = 1/2.03 = 0.49 kuormitustapaukselle 6.10 a) ja 1/( G Re ) = 1/1.73 = 0.58 kuormitustapaukselle 6.10 b). 6.8 Mitoitus kokonaisvarmuusmenetelmällä Perinteisesti mitoitettaessa tukiseinä mitoitetaan kokonaisvarmuusmenetelmällä ja sallittujen jännitysten menetelmällä. Nämä on esitelty esimerkiksi rakennuskaivanto-ohjeessa RIL Hydraulinen murtuminen Kaivannon pohja ei saa missään kaivannon vaiheessa hydraulisesti murtua. Mitoituksessa on tarkastettava:

106 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO nosteen aiheuttama murtuma - hydraulisen nousun aiheuttama murtuma - sisäisen eroosion aiheuttama murtuma - sisäisen putkieroosion aiheuttama murtuma Tilanteissa, joissa huokosvedenpaine on hydrostaattinen, eli hydraulinen gradientti on merkityksetön, ei ole tarpeen tarkistaa muuta kuin nosteen aiheuttama murtuminen Nosteen aiheuttama murtuma Rakenteen tai huonosti läpäisevän maakerroksen vakavuus nostetta vastaan tulee tarkistaa vertaamalla pysyviä vakauttavia kuormia (esimerkiksi paino ja adheesio) vedestä ja mahdollisista muista lähteistä aiheutuviin kaataviin kuormiin. Eurokoodin mukainen mitoitus nostetta vastaan on esitetty tämän ohjeen luvussa Kaivannon pohjan hydraulinen murtuma eurokoodin mukaan Maassa tapahtuvasta veden suotovirtauksesta johtuvan hydraulisen nousun aiheuttama kokonaishuokosvedenpaineen mitoitusarvo (u dst;d ) prisman pohjalla on oltava pienempi kuin vakauttava pystysuora kokonaisjännitys (σ stb;d ) prisman pohjalla. u dst;d < σ stb;d (2.9a) Tai suotovoiman mitoitusarvo S dst;d prismassa on oltava pienempi tai yhtäsuuri kuin saman prisman vedenalainen paino G stb;d. S dst;d G stb;d (2.9.b) Kuormien osavarmuusluvut hydraulista murtumaa mitoitettaessa (Eurokoodi A.17 (FI)): Pysyvä kaatava (edulliset pohjaolosuhteet) γ G,dst 1.35 K FI Pysyvä kaatava (epäedulliset pohjaolosuhteet) γ G,dst 1.8 K FI Pysyvä vakauttava γ G,stb 0.9 K FI Muuttuva kaatava γ Q,dst 1.5 K FI Kaivannon pohjan hydraulinen murtuma karkearakeisissa maissa perinteisellä laskentatavalla Karkearakeiseen maahan pohjavedenpinnan alapuolelle rakennettavan kaivannon suunnittelussa on laskelmin tarkastettava, ettei kaivannon pohjalla tapahdu hydraulista murtumista. Kun varmuutta hydraulista murtumista vastaan tarkastellaan hydraulisen gradientin avulla i p, varmuus lasketaan kaavalla:

107 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO F= γ / i p * γ w Hydraulinen gradientti ip lasketaan kaavasta: i p = 0,7 * h w / (D+ (H w * D)) Kaava ei ota huomioon kaivannon leveyttä, joten pienialaisissa ja kapeissa kaivannoissa pohjan hydraulinen murtumavaara voidaan tarkistaa kuvan 6.3 mukaan. Kuva 6.3. Kaivannon pohjan leveyden vaikutus pohjan hydrauliseen murtumiseen Esimerkki: Ponttiseinillä tuettu kaivanto. Onko kaivanto riittävän varma hydraulista murtumaa vastaan? maan pinta ja samalla pohjaveden ylin mahdollinen pinta kaivannon pohja +5.0 ponttien upotustaso +0.0 maaperä hiekkaa γ =10 kn/m 3 i p = 0,7 * 3 m / (5 m + (8 m * 5 m)) = 0.2 F= 10 / 0.2 * 10 = 5.0 OK Kaivannon pohjan hydraulinen murtuma hienorakeisissa maissa perinteisellä laskentatavalla

108 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Mikäli hienorakeiseen tai eloperäiseen maahan rakennettavan kaivannon pohjan läheisyydessä on hyvin vettäläpäisevä karkearakeinen maakerros, on kaivannon suunnittelussa tällöin laskelmin tarkistettava varmuus kaivannon pohjan hydraulista murtumista vastaan. Varmuus kaivannon pohjan hydraulista murtumista vastaan hienorakeisessa tai eloperäisessä maassa lasketaan kaavalla Varmuuden kaivannon pohjan hydraulista murtumista vastaan on oltava vähintään 2,0 tasarakeisessa karkeassa siltissä ja hienossa hiekassa, sekä vähintään 1,5 suhteistuneessa karkearakeisessa maassa ja hienorakeisessa tai eloperäisessä maassa. Kuva 6.4. Hydraulinen murtuma Esimerkki: Ponttiseinillä tuettu kaivanto 4 m * 4 m. Riittääkö tuenta hydraulista murtumaa vastaan? Perusmaa on savea ja sen alapuolella kivistä ja soraa, johon pontit eivät uppoa. maan pinta ja samalla pohjaveden ylin mahdollinen pinta kaivannon pohja +5.0 ponttien upotustaso +0.0 maaperä savea cu=12 kn/m 2 Tason +1.0 alapuolella 3 m soraa ennen kallion pintaa tasolla -2.0 L= 2 m τ fu =12 kn/m 2 H s = 7 m,

109 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO D = 5 m B = 4 m s a = 0.5 * τ fu =6 kn/m 2 γ w =10 kn/m 3 γ =16 kn/m 3 h w = 3 m F =[16 kn/m 3 * 7 m +2 * (12kN/m 2 * 2m + 6 kn/m 2 * 5 m) / 4 m] / [10 kn/m3 * (3 m + 5 m)] F = [ ] / 80 = 1.74 OK 6.10 Toteutettavuuden tarkistus Mitoituksen lopputulosta on tarkasteltava kriittisesti ainakin seuraavista näkökohdista: Dominovarmuus Jos yksi ankkuri pettää, ei saa syntyä ketjureaktiota, jossa jokainen ankkuri pettää vuorollaan kuormituksen siirtyessä viereiselle ankkurille. Ankkureiden (ja sitä vastaavien tukirakenteiden) ominaiskuormilla lasketun varmuuden myötäämistä vastaan täytyy olla vähintään 1.1 kuormitustilanteessa, jossa yksi ankkuri pettää. Kaivannon kokonaisvakavuus Kaivannon kokonaisvakavuus on tarkistettava laskelmin. Vakavuuslaskelmat tehdään eurokoodin mukaisesti mitoitustavalla DA3 tai kokonaisvarmuuslukumenetelmällä riippuen siitä kummalla tavalla tukiseinän mitoitus kokonaisuudessaan tehdään. Vakavuuslaskennan periaatteet on selostettu tarkemmin luvussa 7. Kuvassa 6.5 on esitetty esimerkkejä kokonaisvakavuuden menetyksen aiheuttavista murtumistavoista. Mitoitustapa 3 ja kansallisen liitteen mukaiset osavarmuusluvut johtavat joissakin tapauksissa pienempään varmuustasoon kuin mitä Suomessa on aiemmin käytetty. Tämä koskee erityisesti tilanteita, joissa liukupinnan kohdalla ei vaikuta ulkoisia kuormia, tai ne ovat pieniä, mutta liukupinnan välittömässä läheisyydessä on rakenteita ja laskelmat tehdään käyttäen tehokkaita jännityksiä. Kansallisen liitteen taulukoissa esitetyt arvot tuleekin käsittää siten, että ne edellyttävät aina käyttörajatilatarkastelua. Käyttörajatilatarkastelun tarvetta voidaan vähentää korottamalla osavarmuuslukuja. Kaivantojen osalta suositellaan, että kokonaisvakavuuden tarkistaminen tehdään aina käyttämällä taulukon x mukaisia osavarmuuslukuja maan lujuudelle. kaikkien kuormien osavarmuuslukuina tulee tällöin käyttää arvoa 1,0. Tällöin taulukon osavarmuusluvut vastaavat käytännössä käyttörajatilassa vaadittavaa kokonaisvarmuutta.

110 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Taulukko 6.1 Korotetut maan lujuusparametrien osavarmuusluvut ( M ) käyttörajatilan mukaista stabiliteetin laskentaa varten eri seuraamusluokissa. Käyttörajatilan mukaisessa stabiliteettitarkastelussa kuormien osavarmuuksina käytetään 1,0. o Maaparametri o Merkintä o Sarja M2* o o o CC1 o CC2 o CC3 Leikkauskestävyyskulma a ("Kitkakulma") 1,5 1,65 1,8 Tehokas koheesio c 1,5 1,65 1,8 Suljettu leikkauslujuus cu 1,65 1,8 2,0 Yksiaksiaalinen puristuskoe qu 1,65 1,8 2,0 Tilavuuspaino 1,0 1,0 1,0 a Tällä varmuusluvulla jaetaan tan. Rakennusaikaisilla tilanteilla voidaan seuraamusluokissa CC2 ja CC3 käyttää yhtä seuraamusluokkaa alempia arvoja, mikäli liukupinnan vaikutusalueella ei ole olemassa olevia, siirtymille herkkiä rakenteita. Kuva 6.5. Esimerkkejä tukirakenteiden kokonaisvakavuuden menetyksen aiheuttavista murtumistavoista. Tuetun kaivannon kokonaisvakavuus saattaa tulla määrääväksi esimerkiksi tilanteessa, jossa kaivantoa kaivetaan sivukaltevassa maastossa (kuva 6.6). Suurten maamassojen läjitys saattaa aiheuttaa vastaavan tilanteen kuin sivukalteva maasto.

111 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuva 6.6. Tuetun kaivannon kokonaisvakavuus. Kaivannon kokonaisvakavuus on tarkistettava siten, ettei tuenta voi sortua tukiseinän alitse kulkevaa liukupintaa myöten (kuva 6.7). Vakavuuslaskelmissa on otettava huomioon kaikki vaarallisimman liukupinnan sisäpuolella vaikuttavat kuormitukset ja kaikki maan leikkauslujuutta heikentävät tekijät. Kuva 6.7. Tuetun kaivannon kokonaisvakavuus. Injektoitujen maa-ankkureiden ollessa kyseessä määritetään ankkurien kokonaispituus siten, että ankkurien tartuntaosat kokonaisuudessaan sijoittuvat tukiseinän alapäästä ja maahan kimmoisasti tuetun tukiseinän tapauksessa seinän kiertymispisteestä lähtevän aktiivisen liukupinnan ulkopuolelle (kuva 6.8).

112 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuva 6.8. Maa-ankkureiden etäisyyden tarkistus. Kokonaisvakavuuden laskennan yhteydessä on tarkistettava, ettei ankkurilaatan alareunasta lähtevä passiivinen liukupinta ja tukiseinän alapäästä ja maahan kimmoisasti tuetun tukiseinän tapauksessa seinän kiertymispisteestä lähtevä aktiivinen liukupinta leikkaa toisiaan (kuva 6.9). Kuva 6.9. Passiiviankkurin etäisyyden tarkistus. Tukiseinän kiinnittäminen rakennukseen tai rakenteeseen, jota se tukee, ei ole sallittu ellei voida osoittaa, että rakenne tai rakennuksen osa, johon tukiseinä tuetaan, siirtää luotettavasti vaadittavan tukivoiman niin etäälle toiseen rakenteeseen tai rakennuksen osaan etteivät ne enää kuormita tukiseinää. Tilantarve kaivannossa Suunnitellussa kaivannossa on mahduttava toteuttamaan kaikki kaivannossa tehtäväksi tarkoitetut työt. Lopullista rakennetta laajemmalta alueelta tilaa tarvitsevat tyypillisesti erilaiset muottirakenteet.

113 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kaivannon tilantarve käsitellään luvussa 5.2. Rakenteellinen järkevyys Mitoituksen lopputulosta on tarkasteltava kriittisesti kustannusten ja rakenteen kokonaistoimivuuden kannalta. Paksuissa pehmeissä savissa tapahtuu kaivutason alapuolella siirtymiä, joiden minimoiminen kaivutason yläpuolisia jännitettyjä ankkureita lisäämällä saattaa johtaa kohtuuttomaan ankkurimäärään, seinän pystystabiliteetin ylitykseen, tai ankkureiden löystymisestä johtuvaan jännitettyjen kiinnitysten pettämiseen.

114 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO LUISKATUN KAIVANNON MITOITUS 7.1 Yleistä Luiskatun kaivannon luiskan kaltevuus ja tätä kautta kaivannon tilantarve määräytyy vakavuuslaskelmien perusteella. Tällöin on otettava huomioon kaikki tekijät, joilla on vaikutusta kaivannon vakavuuteen. Näitä ovat esimerkiksi: kaivannon läheisyydessä vaikuttavat ulkoiset kuormitukset pohjaveden korkeusvaihtelut pohjaveden suotovirtaus huokospaineen nousu esimerkiksi paalutuksen johdosta ja maapohjan häiriintyminen esimerkiksi tärinän vaikutuksesta. Luiskattuja kaivantoja suunniteltaessa on kaivantopoikkileikkaus valittava siten, että saavutetaan riittävä varmuus kaivannon luiskien sortumista vastaan sekä pohjamaan heikkojen kerrosten kautta tapahtuvaa laaja-alaista sortumaa vastaan. Lisäksi kaivannon pohjan vakavuus ja pohjaveden hallinta on otettava huomioon suunnittelussa. Valtioneuvoston asetuksessa rakennustyön turvallisuudesta 205/209 on annettu määräyksiä kaivutyöstä ja kaivannon tukemisesta. Kaivannon työturvallisuutta koskevia asioita on käsitelty tarkemmin luvussa 10. Työturvallisuusnäkökohdat on otettava huomioon kaivantojen suunnittelussa. 7.2 Lskentamenetelmät Hienorakeisessa tai eloperäisessä maassa luiskatun kaivannon vakavuutta on tarkasteltava kahdessa mitoitustilanteessa, jotka ovat: lyhytaikainen vakavuus ja pitkäaikainen vakavuus. Lyhytaikaisella vakavuudella tarkoitetaan tilannetta rakennustöiden aikana tai välittömästi niiden jälkeen ennen kuin maan huokosvedenpaine kaivun seurauksena on alkanut muuttua. Hienorakeisilla maalajeilla (savi) lyhyen ajan vakavuus tarkastellaan φ = 0 menetelmällä. φ = 0 menetelmä ei sovellu kaivetun luiskan pitkän ajan vakavuuden tarkasteluun. Kaivannon luiskan pitkän ajan vakavuuden tarkastelu on tehtävä c-φ menetelmällä. Tehtäessä laskelmat c-φ menetelmällä tulee maaparametrien määritys perustua kolmiaksiaalikokeiden tuloksiin. Vaativimmissa tapauksissa vakavuustarkastelu suositellaan tehtäväksi numeerisia laskentamenetelmiä käyttäen. Tällaisia tapauksia ovat esimerkiksi tilanteet, joissa kaivantoluiskien sivusiirtymät ovat merkityksellisiä kaivannon vaikutusalueella olevista tai sinne tulevista rakenteista johtuen. Karkearakeisilla maalajeilla (siltti, hiekka, sora, moreenit) vakavuus tarkastellaan aina c-φ menetelmällä. Karkearakeisessa maassa huokosvedenpaineen määrittämisessä on otettava huomioon pohjaveden virtaustila.

115 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Analysoitaessa luiskan vakavuutta kerroksellisessa maassa, jonka leikkauslujuus vaihtelee merkittävästi, erityistä huomiota kiinnitetään kerroksiin, joiden leikkauslujuus on alhainen. Tämä voi vaatia eiympyränmuotoisten murtopintojen analyysiä. Mikäli kerroksellisessa maassa esiintyy selvästi muita heikompi ohut maakerros, voi ympyränmuotoisen liukupinnan käyttö selvästi yliarvioida todellista varmuutta. Kun maapohja on suhteellisen homogeenistä ja isotrooppista, otaksutaan murtopinta yleensä ympyränmuotoiseksi. Julkaisussa RIL Geotekninen suunnittelu on esitetty, että niin sanotuista yksinkertaisista menetelmistä (simplified methods) suositellaan Bishopin menetelmää ja Janbun yksinkertaista menetelmää. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää tarkempia menetelmiä (rigorous methods), kuten esimerkiksi Morgenstern-Price menetelmää, GLE menetelmää (Generalized Limit Equilibrium method) tai Janbun yleistä lamellimenetelmää (Generalizes Procedure of Slices, GPS). Yleisesti käytössä olevilla laskentaohjelmilla edellä mainittujen laskentamenetelmien käyttö on mahdollista. Taulukko 7.1. Maalajien lujuus- ja muodonmuutosparametrien arviointi kairausvastuksen perusteella (TIEH Sillan geotekniset suunnitteluperusteet). Maalaji Tilavuuspaino (kn/m 3 ) pohjavedenpinnan Kitkakulma ф ( o ) Janbun yhtälön muodonmuutosparametri Moduuliluku m Yläpuolella Alapuolella Jännityseksponentti β Puristinkairaus q c (MPa) Kairausvastus Painokairaus Pk/0,2 m Heijarikairaus L/0,2 m Löyhä ,3 <7 <40 <8 Karkea siltti , Tiivis ,3 >15 >100 >25 Hieno hiekka d 10 <0,0 6 Hiekka d 10 >0,0 6 Löyhä ,5 < , Tiivis ,5 >20 >100 >30 Löyhä ,5 < , Tiivis ,5 >14 >60 >25 Löyhä ,5 <5, Sora ,5 5, Moreeni Tiivis ,5 >12 >50 >20 Hyvin löyhä Löyhä Keskitiivis Keskitiivis Keskitiivis Keskitiivis Keskitiivis ( 100)* ( )* 600 0,5 <10 <40 <20 0,5 > ,5 - > Tiivis ,5 - Lyömällä >140 *jos moreeni ei ole ollut jäätikön puristama

116 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Maaparametrien arvioinnissa voidaan hyödyntää taulukkoa 7.1, jossa on esitetty maalajien muodonmuutos- ja lujuusparametrien arviointi kairausvastuksen perusteella. Tarvittaessa maaparametrit on määritettävä laboratoriokokein, kuten esimerkiksi tehtäessä laskenta tehokkailla maaparametreilla c-φ menetelmällä. 7.3 Luiskatun kaivannon vakavuus Yleistä Luiskatun kaivannon vakavuuden laskenta on esitetty sekä eurokoodin mukaisella menetelmällä että kokonaisvarmuuslukumenetelmällä. Tapauskohtaisesti on päätettävä kumpaa edellä mainituista laskentamenetelmistä käytetään. Eurokoodin mukaisessa mitoituksessa laskenta tehdään mitoitustavalla DA3 osavarmuuslukujen yhdistelmällä A2 + M2 + R3, jossa: A2 on kuormien osavarmuusluvut M2 on maaparametrien osavarmuusluvut ja R3 on kestävyyden osavarmuusluku Eurokoodin mukainen mitoitus Murtorajatilamitoitus Osavarmuusluvut kohdistetaan kuormiin ja maan lujuusparametreihin. Luiska- ja kokonaisstabiliteettitarkasteluissa maahan kohdistuvia kuormia (esimerkiksi rakenteelliset kuormat, liikennekuorma) käsitellään geoteknisinä kuormina. Vakavuuslaskennan tuloksena murtorajatilassa tulee osoittaa, että: E d R d (7.1) missä E d on kuormien vaikutusten mitoitusarvo ja R d kestävyyden mitoitusarvo. Lamellimenetelmällä laskettaessa näitä ei lasketa erikseen, vaan tuloksena saadaan niiden suhde R d /E d, joka tässä tapauksessa on ns. ylimitoituskerroin ODF (Over Design Factory). Vaatimuksena on ODF 1,0. Vakavuuslaskennassa käytettävien maaparametrien osavarmuusluvut on esitetty taulukossa 7.2. Pysyvien epäedullisten kuormien γ Gkj,sup osavarmuuslukuna käytetään arvoa 1,0K FI. Epäedullisella kuormalla tarkoitetaan esimerkiksi luiskatun kaivannon vaikutusalueella kaatavalla puolella olevan rakennuksen aiheuttamaa kuormitusta. Pysyvien edullisten kuormien γ Gkj,inf osavarmuuslukuna käytetään arvoa 1,0. Edullisella kuormalla tarkoitetaan esimerkiksi luiskatun kaivannon pohjalle tulevaa pysyvää rakennetta, joka on vakauttavalla puolella ja parantaa vakavuutta lopputilanteessa.

117 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Muuttuvien kuormien γ Q osavarmuuslukuna käytetään arvoa 1,3K FI. Muuttuvalla kuormalla tarkoitetaan esimerkiksi liikennekuormaa. Muuttuvan kuorman vaikutusta ei saa ottaa vakavuuslaskennassa huomioon, mikäli muuttuva kuorma sijaitsee vakauttavalla puolella ja sen vaikutus parantaisi vakavuutta. Maan kestävyyden γ R,e osavarmuuslukuna luiska- ja kokonaisvakavuustarkasteluissa käytetään arvoa 1,0. Kuormakerroin K FI määräytyy luotettavuusluokan perusteella. Luotettavuusluokassa RC3 kuormakerroin on K FI = 1,1 ja luotettavuusluokassa RC2 kuormakerroin K FI = 1,0. Luotettavuusluokan RC1 mukaista kuormakerrointa ei käytetä kaivantojen suunnittelussa. Luotettavuusluokan määritys on esitetty luvussa 2. Taulukko 7.2. Maaparametrien osavarmuusluvut vakavuustarkastelussa. Maaparametri Merkintä Osavarmuusluku Leikkauskestävyyskulma a ( Kitkakulma ) Tehokas koheesio Suljettu leikkauslujuus Yksiaksiaalinen puristuskoe Tilavuuspaino a Tällä varmuusluvulla jaetaan tan φ. γ φ γ c γ cu γ qu γ γ 1,25 1,25 1,5 1,5 1,0 Laskenta on suositeltava tehdä myös ominaisarvoilla, jotta saadaan käsitys kokonaisvakavuudesta. Toinen merkittävä seikka on murtopinnan sijainnin selvittämien laskettaessa kokonaisvakavuus ominaisarvoilla. Osavarmuuslukujen käyttö laskennassa saattaa muuttaa merkittävästi murtopinnan paikkaa ominaisarvoilla lasketusta. Käyttörajatilamitoitus Käyttörajatilamitoitus on esitetty julkaisussa RIL Geotekninen suunnittelu. Käyttörajatilamitoituksella tulee osoittaa, että maapohjan muodonmuutokset eivät ylitä käyttörajatilaa rakenteissa ja infrarakenteissa kyseessä olevalla maapohjalla tai sen läheisyydessä. Maapohjan muodonmuutosten laskenta on yleensä melko työlästä ja epätarkkaa käytettävissä olevilla laskentamenetelmillä. Käyttörajatilojen esiintyminen voidaan välttää rajoittamalla mobilisoituvaa maan leikkauslujuutta. Mobilisoituvaa maan leikkauslujuutta voidaan rajoittaa tekemällä stabiliteettitarkastelu korotetuilla maan osavarmuusluvuilla. Suositeltava menettely on tällöin seuraavanlainen. Murtorajatilatarkastelun jälkeen tehdään toinen stabiliteettilaskenta, jossa kuormat otetaan laskentaan niiden ominaisarvoilla ja maan osavarmuusluvut taulukosta 7.3. Taulukon osavarmuusluvut vastaavat käytännössä käyttörajatilassa vaadittavaa kokonaisvarmuutta OFS (Overall Factor of Safety). Rakennusaikaisilla tilanteilla voidaan seuraamusluokissa CC2 ja CC3 käyttää yhtä seuraamusluokkaa alempia arvoja, mikäli liukupinnan vaikutusalueella ei ole olemassa olevia siirtymälle herkkiä rakenteita.

118 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Taulukko 7.3. Korotetut maan lujuusparametrien osavarmuusluvut (γ M ) käyttörajatilan mukaista stabiliteetin laskentaa varten eri seuraamusluokissa. Käyttörajatilan mukaisessa stabiliteettitarkastelussa kuormien osavarmuuksina käytetään 1,0. Maaparametri Merkintä CC1 CC2 CC3 Leikkauskestävyyskulma a ( Kitkakulma ) Tehokas koheesio Suljettu leikkauslujuus Yksiaksiaalinen puristuskoe Tilavuuspaino a Tällä varmuusluvulla jaetaan tan φ. γ φ γ c γ cu γ qu γ γ 1,5 1,5 1,65 1,65 1,0 1,65 1,65 1,8 1,8 1,0 1,8 1,8 2,0 2,0 1, Kokonaisvarmuuslukumenetelmä Tarkasteltaessa vakavuutta kokonaisvarmuuslukumenetelmällä tehdään laskenta käyttäen maaparametrien ja kuormien ominaisarvoja. Vakavuustarkastelu tehdään noudattaen kohdan 7.2 periaatteita. Vaadittavat kokonaisvarmuusluvut vaativille kaivannoille on esitetty taulukossa 7.4. Taulukko 7.4. Vaadittavat kokonaisvarmuuslukujen minimiarvoja vaativien kaivantojen suunnittelussa. Kohde Rakennusaikaisen kaivannon liukusortuma ja pohjannousu silloin, kun mahdollisen sortuman vaikutusalueella on muita kuin työnaikaisia rakenteita Varmuusluku 1,8 Rakennusaikaisen kaivannon liukusortuma ja pohjannousu Nosteen aiheuttama kaivannon pohjan murtuminen 1,5 1,2 Suunniteltaessa erittäin vaativia kaivantoja on harkittava tapauskohtaisesti, onko tarvetta käyttää taulukossa 7.4 esitettyjä kokonaisvarmuuslukujen minimiarvoja suurempia arvoja Kaivannon luiskan vakavuuden parantaminen Mikäli luiskattua kaivantoa suunniteltaessa ei saavuteta luiskan pysymiselle riittävän suurta varmuutta, on tällöin suunniteltava toimenpiteet luiskan vakavuuden parantamiseksi. Luiskan vakavuutta voidaan parantaa esimerkiksi: loiventamalla kaivannon luiskaa tekemällä kevennysleikkaus luiskan yläosaan tekemällä massanvaihto luiskan juureen tai kaivannon pohjalle alentamalla pohjavettä stabiloimalla maa kaivannon ympäristössä, luiskassa tai kaivannon pohjalla ja käyttämällä erilaisia lujiterakenteita, kuten esimerkiksi maan naulausta. Mikäli edellä mainituilla ratkaisuilla ei ole tilaa tai niillä ei voida parantaa luiskan stabiliteettia riittävästi, suunnitellaan kaivanto tuettuna.

119 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Luiskan suojaus Kaivannon luiskat on suojattava sekä pinta- että pohjaveden aiheuttamalta eroosiolta. Pintavesien aiheuttamaa eroosiota voidaan torjua luiskan ojituksella, luiskan verhoamisella tai estämällä pintavesien pääsy luiskaan luiskan päälle tehdyn padon tai ojan avulla. Työnaikaisissa kaivannoissa pintavesien aiheuttamaa eroosiota torjutaan yleensä ojituksella. Lyhyissä luiskissa pintavesien virtausta voidaan rajoittaa riittävästi ympäröimällä luiskan yläreuna kuivatusojalla tai padolla ja johtamalla vedet pois kaivannon alueelta. Pitkiin luiskiin tehdään tarpeen vaatiessa vaakasuoria tasanteita, joihin kertyvät pintavedet johdetaan ojia pitkin pumppukaivoihin ja pumpataan pois kaivannosta. Pysyvissä luiskatuissa kaivannoissa käytetään pintavesien aiheuttaman eroosion torjumiseksi luiskan ojitusta, verhoamista tai molempia yhdessä. Käytetyimpiä luiskaverhouksia ovat turveverhous, istutukset, kiveykset, kiviheitoke, kivikorit, asfalttibetoni ja betoni. Pohjaveden alapuolella tapahtuu eroosiota alueella, jossa suotovesi tulee ulos luiskasta. Tämä luiskan osa suojataan tarvittaessa eroosiosuojauksella, joka rakennetaan sorasta, murskeesta, murskesorasta, pienlouheesta tai sepelistä. Pohjavesieroosiota voidaan myös torjua alentamalla pohjaveden pintaa siiviläputkilla tai kaivantoa ympäröivällä tehokkaalla salaojituksella. Pohjaveden aiheuttaman eroosion torjunnassa luiskan verhousmateriaalit on valittava siten, että suojattavan ja suojaavan materiaalin toteutuvat suodatinkriteerit. Jos suodatinkriteerit eivät täyty, verhouksen alle tulee rakentaa suodatinkerros tai asentaa suodatinkangas. Tiiviin verhouksen, kuten esimerkiksi asfalttibetonin tai betonin alle on aina rakennettava suodatinkerros. 7.4 Nosteen aiheuttama kaivannon pohjan murtuminen Yleistä Hienorakeisessa maaperässä (savessa) kaivettaessa pohjavedenpinnan alapuolella kaivannon pohja saattaa murtua. Saven vedenläpäisevyys on yleensä niin pieni (k < 10-8 m/s), että pohjavedenpinnan tasoa on vaikea todeta kaivutyön yhteydessä. Kaivannon pohjan alapuolella olevassa paremmin vettä johtavassa karkearakeisemmassa kerroksessa vallitseva vedenpaine saattaa aiheuttaa nosteen hienorakeisen maakerroksen alapintaan. Murtuminen tapahtuu, kun vedenpaine huonosti vettä läpäisevän maakerroksen alapinnassa tulee suuremmaksi kuin hienorakeisten maakerrosten oma paino. Hydraulisen murtumisen vaara voidaan estää alentamalla pohjavedenpintaa kaivannon alueella. Ennen kaivun aloittamista on pohjavedenalentamista seurattava havaintoputkista. Pohjavedenalennusta on jatkettava niin kauan kuin hydraulisen murtumisen riski on olemassa.

120 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Eurokoodin mukainen mitoitus Nosteen aiheuttaman murtumisen vaara tarkastetaan kokonaistilavuuspainojen perusteella laskettujen voimien ja kestävyyksien perusteella. Murtumisen vaara tarkastetaan rajatilassa UPL. Tarkastus perustuu epäyhtälöön: G dst;d + Q dst;d G stb;d + R d. (7.2) Yhtälössä tarkastetaan, että pystysuorien kaatavien pysyvien G dst;d ja muuttuvien kuormien mitoitusarvo Q dst;d summa on pienempi tai yhtä suuri kuin vakauttavien pysyvien pystysuorien kuormien mitoitusarvon G stb;d ja kestävyyden mitoitusarvon R d summa. Kaatavia pystysuoria voimia ovat yleensä huonosti vettä läpäisevän maakerroksen alapintaan vaikuttavan vedenpaineen resultantti. Pysyviä vakauttavia pystysuoria voimia on yleensä nostavan vedenpaineen yläpuolella olevien huonosti vettä läpäisevien maakerrosten paino. Kestävyys muodostuu esimerkiksi maan lujuudesta, mikäli se otetaan tarkastelussa huomioon, ks. kohta 7.5. Nostemitoituksessa käytettävien maaparametrien osavarmuusluvut on esitetty taulukossa 7.5. Pysyvän epäedullisen kuorman γ G,dst osavarmuuslukuna käytetään 1,1K FI. Pysyvällä epäedullisella kuormalla (kaatava kuorma) tarkoitetaan esimerkiksi huonosti vettä läpäisevän kerroksen alapintaan vaikuttavaa vedenpainetta, jota yleensä voidaan käsitellä pysyvänä kuormana. Pysyvän edullisen kuorman γ G,stb osavarmuuslukuna käytetään 0,9. Pysyvällä edullisella kuormalla (vakauttava kuorma) tarkoitetaan esimerkiksi nostavan vedenpaineen yläpuolella olevien huonosti vettä läpäisevien maakerrosten painoa. Muuttuvan epäedullisen kuorman γ G,dst osavarmuuslukuna käytetään 1,5 K FI. Kuormakerroin K FI määräytyy luotettavuusluokan perusteella. Luotettavuusluokassa RC3 kuormakerroin on K FI = 1,1 ja luotettavuusluokassa RC2 kuormakerroin K FI = 1,0. Luotettavuusluokan RC1 mukaista kuormakerrointa ei käytetä kaivantojen suunnittelussa. Luotettavuusluokan määritys on esitetty luvussa 2. Taulukko 7.5. Maaparametrien osavarmuusluvut nostemitoituksessa. Maaparametri Merkintä Arvo Leikkauskestävyyskulma a ( Kitkakulma ) Tehokas koheesio Suljettu leikkauslujuus Vedetyn paalun kestävyys Ankkurin kestävyys a Tällä luvulla jaetaan tan φ γ φ γ c γ cu γ s,t γ a 1,25 1,25 1,5 1,5 1,5 Pohjavedenpaineen mitoitusarvot voidaan johtaa joko kohdistamalla osavarmuusluvut ominaisvedenpaineisiin tai käyttämällä turvamarginaalia ominaisvedenkorkeustasoon. Menettely on selostettu tarkemmin esimerkiksi julkaisussa RIL Geotekninen suunnittelu kohdassa

121 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuvassa 7.1 on esitetty esimerkki tapauksesta, jossa nosteen aiheuttama murtuminen saattaa tulla kysymykseen. Kuvassa verrataan pohjavedenpaineen mitoitusarvoa u dst;d ja leikkauspohjan alla olevan huonosti vettä läpäisevän kerroksen painon mitoitusarvoa G stb;d. Pohjavedenpinnan havaintoputki Pohjaveden painetaso Savi u dst;d Siiviläosa Hiekka G stb;d Kuva 7.1. Nosteen aiheuttaman murtumisen vaaran toteaminen leikkauksessa Kokonaisvarmuuslukumenelmä Tarkasteltaessa kaivannon pohjan vakavuutta kokonaisvarmuuslukumenetelmällä tehdään laskenta käyttäen maaparametrien ja kuormien ominaisarvoja. Muutoin laskenta tehdään samoja periaatteita noudattaen kuin eurokoodin mukaisesti mitoitettaessa. Vaadittava kokonaisvarmuusluku nosteen aiheuttamalle kaivannon pohjan murtumiselle on 1, Putkikaivannon erityispiirteet Yleistä Kapeissa kaivannoissa on kiinnitettävä erityistä huomiota työturvallisuuteen, koska poikkileikkaukseltaan kapeassa kaivannossa työskentelevillä henkilöillä on suuri riski jäädä sortuvan kaivannon seinämän alle. Lisäksi erityistä huomiota on kiinnitettävä kaivantoluiskasta mahdollisesti irtoaviin lohkareisiin tai muihin partikkeleihin. Nämä asiat on otettava huomioon suunnittelussa sekä rakentamisessa. Putkijohtokaivannon tukirakenteena on usein tarkoituksenmukaista tuentaelementtejä. Tuentaelementit varmistavat työturvallisuuden, mutta ne eivät estä maan liikkeitä kaivannon ympäristössä ja pohjassa Suunnittelussa huomioitavat erityispiirteet Kapeissa putkikaivannoissa voidaan harkinnan mukaan käyttää hyväksi myös ylösnousevan maan lujuutta arvioitaessa hydraulisen murtuman riskiä. Kerrallaan auki olevan kaivannon sallittua pituutta määritettäessä voidaan harkinnan mukaan ottaa huomioon sortuvan maakappaleen päätyvastukset.

122 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Putkijohtokaivannon luiskakaltevuudet Putkijohtokaivannon tekeminen luiskattuna edellyttää aina maaperäolosuhteiden ja maan ominaisuuksien tutkimista. Maaperäolosuhteet on selvitettävä riittävän syvältä kaivannon pohjan alapuolelta. Putkijohtokaivannon luiska ei saa olla jyrkempi kuin 2:1. Ohjeellisia luiskakaltevuuksia Taulukossa 7.6 esitettyjä ohjeellisia luiskakaltevuuksia voidaan käyttää seuraavin rajoituksin: maaparametrien määrityksen tulee perustua pohjatutkimustuloksiin kaivusyvyys hienorakeisilla ja välimaalajeilla <2,0 metriä, karkearakeisilla <3,0 metriä kaivanto ei ulotu pohjavedenpinnan alapuolelle eikä ole pohjannousun riskiä kaivannon vaikutusalueella ei ole siirtymälle herkkiä rakenteita kaivannon reunalla enintään 200 kn:n työkone Maan suljetun leikkauslujuuden ollessa alle 10 kpa on kaivannon vakavuus tarkistettava aina laskelmin. Suljetun leikkauslujuuden arvo on aina redusoitava. Taulukko 7.6. Putkijohtokaivannon ohjeellisia luiskakaltevuuksia. Syvyys Maalaji Maan lujuus Luiskakaltevuus Kaivumaiden sijoitus 2,0 m 2,0 m 2,0 m 2,0 m 2,0 m 2,0 m 3,0 m 2,0 m 3,0 m Pehmeä savi Sitkeä savi Löyhä hiekka, keskitiivis siltti Keskitiivis hiekka, löyhä sora Tiivis sora, keskitiivis moreeni Keskitiivis hiekka, löyhä sora Tiivis sora, keskitiivis moreeni c uk = 10 kpa c uk = 20 kpa ф = 30 ф = 34 ф = 38 ф = 34 ф = 38 a Tarkoittaa kaivumaiden etäisyyttä kaivannon luiskan yläreunasta 1:3 2:1 1:2 1:1,5 1:1,25 1:1,75 1:1,5 1,0 m kerros, etäisyys a 8 m 2,0 m kerros, etäisyys a 5 m Etäisyys a 4 m Etäisyys a 4 m Etäisyys a 4 m Etäisyys a 4 m Etäisyys a 4 m Taulukossa 7.6 esitetyistä ohjeellisista luiskakaltevuuksista on mahdollista poiketa tapauskohtaisesti tehtävällä tarkemmalla suunnittelulla Esimerkki putkijohtokaivannon luiskan vakavuuslaskelmasta Esimerkkilaskelmat on tehty sekä eurokoodin että kokonaisvarmuuslukumenetelmän mukaisesti. Lähtötiedot ovat seuraavat: maapohja savea c uk = 10 kpa, γ = 16 kn/m 3 20 tonnin työkone kaivannon reunalla, työkoneen paino jakautuu 3 m x 4 m alueelle => 17 kpa, kuorma mallinnetaan 3 metrin leveydelle kaivannon reunalle kaivannon vaikutusalueella ei muita kuormia, käyttörajatilamitoitusta ei tarvita laskennassa huomioidaan päätyvastus, liukuvan kappaleen pituutena käytetään 6 metriä ja kaivannon syvyys 2,0 metriä ja luiskakaltevuus 1:3.

123 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Pohjamaa on homogeeninen, laskelmat voidaan tehdä käyttäen ympyränmuotoista liukupintaa ja Bishopin menetelmää. Liukupinnan vaikutusalueella ei ole rakenteita. Eurokoodin mukainen mitoitus Murtorajatilamitoitus Suljetun leikkauslujuuden osavarmuusluku on 1,5 (taulukko 7.2). Tällöin suljetun leikkauslujuuden mitoitusarvo on: C u;d = 10 kpa / 1,5 = 6,7 kpa Seuraamusluokka CC2, jolloin luotettavuusluokka on RC2: K FI =1,0 Kuorman mitoitusarvo on: q d = 1,3 * K FI * Q k = 1,3 * 1,0 * 17 kpa = 22,1 kpa Kuva 7.2. Kaivannon vakavuuslaskennan tulokset murtorajatilassa. Varmuus on riittävä, koska mitoitusarvoilla saatu FOS = ODF > 1. Vakavuuslaskennan tulokset murtorajatilassa on esitetty kuvassa 7.2. Koska pienin ODF = 1,02, on varmuus riittävä. Kokonaisvarmuuslukumenetelmä Suoritettaessa laskenta kokonaisvarmuuslukumenetelmällä käytetään maaparametreille ja kuormille niiden ominaisarvoja.

124 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuva 7.4. Kaivannon vakavuuslaskennan tulokset kokonaisvarmuuslukumenetelmällä määritettynä. Varmuus on riittävä, koska kokonaisvarmuus on F = 1,99. Vakavuuslaskennan tulokset kokonaisvarmuuslukumenetelmällä laskettuna on esitetty kuvassa 7.4. Varmuus on riittävä, koska kokonaisvarmuus on F = 1,99. Taulukon 8.4 mukaan vaadittu kokonaisvarmuus rakennusaikaiselle kaivannolle on F 1,5, kun vaikutusalueella ei pysyviä rakenteita. Johtopäätökset Putkijohtokaivannon tekeminen luiskakaltevuudella 1:3 ei ole aina tarkoituksenmukaista. Tällöin kaivannon tilantarve on suuri ja monesti tilankäyttö on rajoitettu. Loivien luiskien käyttö lisää myös kaivettavia maamassoja merkittävästi. Näin ollen usein onkin perusteltua tehdä kaivanto tuettuna. Kirjallisuusluettelo Eurokoodin soveltamisohje. Geotekninen suunnittelu NCCI 7. Helsinki 2011, Liikennevirasto. 70 s. Kansallinen liite standardiin: SFS-EN Eurokoodi 7: Geotekninen suunnittelu. Osa 1: Yleiset säännöt. Helsinki 2007, Ympäristöministeriö. 10 s. RIL Pohjarakennusohjeet. Helsinki 2004, Suomen rakennusinsinöörien liitto RIL ry. 137 s. RIL Rakennuskaivanto-ohje. Helsinki 1989, Suomen rakennusinsinöörien liitto RIL ry. 120 s. RIL Putkikaivanto-ohje. Helsinki 1992, Suomen rakennusinsinöörien liitto RIL ry. 96 s. RIL Geotekninen suunnittelu. Helsinki 2009, Suomen rakennusinsinöörien liitto RIL ry. SFS-EN Eurokoodi 7: Geotekninen suunnittelu. Osa 1: Yleiset säännöt. Helsinki 2007, Suomen Standardisoimisliitto. 147 s.

125 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO KAIVANTOSUUNNITELMAN SISÄLTÖ JA ESITYSTAPA 8.1 Yleistä Kaivantosuunnitelman sisältö riippuu kohteen vaativuudesta ja ympäristön asettamista vaatimuksista. Mitä vaativampi kohde on tai mitä herkempi ympäristö on, sitä yksityiskohtaisempi ja tarkempi on kaivantosuunnitelman sisältö. Suunnitelma perustuu tehtyihin luiskien ja tukirakenteiden geoteknisiin ja rakenteellisiin mitoituslaskelmiin (luku 6). Suunnitelmassa huomioidaan voimassa olevat ARK-, ym.-. suunnitelmat. Kaivantosuunnitelmaan sisältyvät asiakirjat: Rakennusselostus Laskelmat Piirustukset lopullisen kaivannon yleispiirustus (kaivukuva), työvaihepiirustukset, tukiseinäpiirustukset taso- ja poikkileikkauspiirustuksina ja rakennedetaljit seinän teräsosista ja juuripalkista Pohjaveden hallintasuunnitelma Tarkkailusuunnitelma Hyvin vaativissa kaivannoissa laskentaraportti Erilliset ympäristöselvitykset Kaivannon kuivanapitosuunnitelma Tiivistyssuunnitelma esim. kallion verhoinjektointisuunnitelma Suunnittelualueen pohjatutkimuspiirustukset 8.2 Lähtötiedot Kaivantosuunnitelman lähtötietoina ovat pohjatutkimukset ja ympäristöselvitys. Näiden tietojen hankkimista on käsitelty luvussa 3. Geotekniset maakerrokset, joille valitut mitoitusarvot voidaan kaivannon mitoituksen kannalta riittävällä tarkkuudella antaa vakioina, rajataan katkoviivoilla pohjatutkimusleikkauksiin, joihin valitut mitoitusarvot on myös suositeltavaa merkitä. Kuvaus pohja- ja pohjavesisuhteista esitetään pohjatutkimusraportissa ja rakennusselostuksessa. Kuvauksesta on käytävä ilmi pohjasuhdetietojen hankkimiseksi tehdyt toimenpiteet sekä perusteet mitoitusarvojen valinnalle. Selostuksessa viitataan pohjatutkimuskarttaan ja -piirustuksiin, joissa asiat esitetään tarkemmin. Tässä kohdassa käsitellään myös pohjavesisuhteiden selvittämiseksi tehdyt toimenpiteet sekä tarkkailujakson pituus. Näillä perusteilla esitetään Pohjarakennusohjeiden 2004 (RIL 121) kappaleen 5.1 Pohjarakenteiden suunnittelu, yleiset vaatimukset edellyttämällä tavalla mitoittavat pohjavedenpinnat sekä perustellaan mitoittavien pohjavedenpintojen valinta. Ympäröivät rakennukset ja rakenteet sekä niiden perustukset esitetään pohjatutkimusleikkauksissa ja - kartoissa. Lisäksi on suositeltavaa laatia ympäristöselvityskartta, jossa esitetään kaikkien ympäröivien rakennusten ja rakenteiden perustustavat ja -tasot sekä alimpien lattioiden tasot ja perustustavat sekä putkijohtojen ja -kaivojen tasot. Rakenteiden ja perustusten sijainnin, laadun ja kunnon selvittämiseksi

126 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO tehdyistä koekuopista esitetään Talonrakennuksen pohjatutkimusohjeiden (TPO -83, SGY) mukaiset koekuoppakortit ja -piirustukset. Mahdolliset lähellä sijaitsevat kalliotunnelit esitetään. 8.3 Geotekniset mitoitusarvot Kaivannon luiskien tai tuennan mitoitusta varten tarvitaan kunkin geoteknisen maakerroksen lujuusparametrit ja tehokkaat tilavuuspainot. Koska rakennuskaivannot lähes poikkeuksetta ovat niin kauan aukikaivettuina, että maakerroksessa ehtii tapahtua kaivun edellyttämää jännitystilan muutosta vastaava huokospaineen muutos ainakin osittain, joudutaan hienorakeisiin tai eloperäisiin maakerroksiin sijoittuvat kaivannot mitoittamaan sekä lyhyt- että pitkäaikaista tilannetta varten, jolloin tarvitaan maakerrosten suljetut leikkauslujuudet τ fu ja tehokkaat leikkauslujuusparametrit Ф', c'. Karkearakeisiin- ja moreenimaakerroksiin sijoittuvien kaivantojen osalta riittää mitoitus tehokkailla leikkauslujuusparametreilla. Tällöin karkearakeisissa maakerroksissa tehokas koheesio on yleensä c'= O. Kaivannon ympäristössä ja kaivannossa tapahtuvien painumien laskemista varten on esitettävä kullekin geotekniselle maakerrokselle tehokkaiden tilavuuspainojen lisäksi kokoonpuristuvuusarvot, jotka pohjarakennusohjeiden mukaisesti esitetään moduulilukuna m ja jännityseksponenttina β. Tarvittaessa on lisäksi määritettävä suljetun tilan kimmomoduuli E u kaivannossa tapahtuvan alkupainuman laskemista varten. Valitut mitoitusparametrit esitetään ainakin rakennusselostuksessa ja mitoituslaskelmien lähtötietopiirustuksissa. 8.4 Mitoituslaskelmien esittäminen Lähtötietopiirustus Mitoituslaskelmissa esitetään ensiksi lähtötietopiirustus, jossa on esitetty käytettävä laskentamalli geoteknisine maakerroksineen ja pohjavedenpintoineen tai huokosvedenpainepintoineen sekä tulevine luiska- ja tukirakenteineen. Tuettujen kaivantojen lähtötietopiirustuksessa on lisäksi esitettävä mitoitettava tukiseinä kaivu- ja tuentatasoineen. Lisäksi lähtötietopiirustuksissa esitetään ulkoiset kuormat, niiden sijainti ja suuruus. Esimerkki lähtötietopiirustuksesta on kuvassa 8.1.

127 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuva 8.1. Tukiseinän mitoituksen lähtötietopiirustus. Luiskatun putkikaivannon osalta lähtötietopiirustuksessa esitetään geoteknisten maakerrosten ja pohjavesitietojen lisäksi luiskakaltevuus ja kaivannon leveys. Ulkoisina kuormina tarkastellaan mahdolliset kaivumassat luiskan yläreunassa (20 kn/m 2 ) ja toisen luiskan yläreunassa työkonekuorma (300) kn. Esimerkki luiskatun putkikaivannon lähtötietopiirustuksesta on kuvassa 8.2. Kuva 8.2. Luiskatun putkikaivannon mitoituksen lähtötietopiirustus.

128 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Mitoituslaskelmat ja tulokset Suoritettaessa mitoituslaskelmat tietokoneella on laskelmissa esitettävä yhteenveto suoritetusta tarkastelusta ja mitoitetun varmuustason saavuttamisen edellytyksistä sekä graafiset tietokonetulostukset mitoituksen kannalta kriittisistä vaiheista. Luiskattujen kaivantojen osalta tietokonetulostuksen on sisällettävä vähintään laskentamalliin piirretyt vaarallisimmat liukupinnat. Tuettujen kaivantojen mitoituspiirustuksina on esitettävä kullekin kaivuvaiheelle maan- ja vedenpainekuormitukset ja niiden aiheuttamat tukiseinän taivutusmomentti ja leikkausvoimakuviot sekä siirtymät. Lisäksi suunnitelmaan on eriteltävä tuennan ja ankkuroinnin mitoitus mitoituslaskelmineen. Esimerkki tuetun kaivannon mitoituspiirustuksesta on kuvassa 8.3. Tuettujen kaivantojen kokonaisstabiliteettitarkastelut esitetään samoin kuin luiskattujen kaivantojen vakavuustarkastelut. Lisäksi on erikseen esitettävä pystystabiliteettitarkastelu. Mikäli pystystabiliteettia laskettaessa käytetään hyväksi painuvien maakerrosten lujuutta, on suoritettava myös pystystabiliteettia vastaava painumatarkastelu. Mitoitustarkastelut tehdään yleensä tietokoneella. Tehtäessä mitoitustarkastelut käsinlaskentana on ne esitettävä niin johdonmukaisesti ja selkeästi, että ne ovat saman alan koulutuksen saaneiden insinöörien, esimerkiksi rakennustarkastajien, yksikäsitteisesti tarkastettavissa. Kuva 8.3. Tuetun kaivannon mitoituspiirustus kaivuvaiheittain tietokoneella piirrettynä. Hyvin vaativien kaivantojen osalta on tarkastelujen tuloksista laadittava laskentaraportti, johon on kasattu tieto maakerroksista ja niiden ominaisuuksista, pohjavedestä, laskennan mitoittavista arvoista, laskentamenetelmästä ja saaduista laskentatuloksista. Raportti on hyödyllinen erityisesti siinä tapauksessa, jos kaivantosuunnitelmalle tehdään ulkopuolinen tarkastus.

129 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Pohjarakennuspiirustukset Pohjatutkimuspiirustukset ovat lähinnä kartoitus- ja pohjatutkimuskartta sekä - leikkaukset, jotka esitetään pohjarakennusohjeen (RIL 121) tai RMK/Eurokoodien mukaan. Pohjatutkimuspiirustukset on esitettävä riittävän suuressa mittakaavassa esimerkiksi 1:100 tai 1:200. Muita pohjatutkimuspiirustuksia ovat ympäristöselvityskartta, koekuoppapiirustukset ja laboratoriotutkimuspiirustukset. Pohjatutkimuspiirustuksissa on suositeltavaa esittää tulevien kaivantojen luiskat ja tukirakenteet. Myöskin kaivantoon tulevat rakenteet on suositeltavaa esittää pohjatutkimuskartoilla ja leikkauksissa, mikäli se on piirustusten selkeyden kärsimättä mahdollista. Vaihtoehtoisesti pohjatutkimuspiirustuksissa esitetään ainoastaan rakennuksen ääriviivat ja lattiataso. Tulevat rakenteet sekä kaivannon tekemiseen ja tukemiseen liittyvät asiat esitetään tällöin pohjarakennussuunnitelmissa. Hyvin vaativien kaivantojen osalta on suositeltavaa, että rakennusvalvontaviranomainen leimaa pohjarakennuspiirustukset ja arkistoi mitoituslaskelmat. Pohjarakennuspiirustuksia ovat: lopullisen kaivannon yleispiirustus (kaivukuva), työvaihepiirustukset, tukiseinäpiirustukset taso- ja poikkileikkauspiirustuksina ja rakennedetaljit seinän teräsosista ja juuripalkista. Kaikissa pohjarakennuspiirustuksissa, pohjatutkimuskartassa ja kaivantopiirustuksissa on esitettävä rakennuksen seinä- ja moduulilinjat. Sidonta esitetään koordinaateilla (pontin sisäreuna) tai yksiselitteisillä mitoilla rakennuksen moduulilinjoista. Tasopiirustuksessa esitetään vähintään kaksi koordinaattilinjaston leikkauspistettä ja koordinaatti- ja korkeusjärjestelmä merkitään suunnitelman nimiöön. Yleispiirustuksessa esitetään kaivanto luiskineen tai tukiseinineen. Luiskatun kaivannon osalta esitetään luiskan kaltevuustieto ja sen ulottuma maanpintaan. Tuetusta kaivannosta esitetään tukiseinä suhteessa tulevaan rakennukseen tai rakenteeseen ja ympäröiviin rakenteisiin. Kaivannon yleispiirustuksessa esitetään ankkureiden ulottuma tasossa. Yleispiirustuksissa (kaivupiirustus) on esitettävä yksikäsitteisesti kaivannon, luiskien ja tukiseinien sijoitus ja mittatiedot. Esimerkki yleispiirustuksesta on kuvassa 8.4.

130 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuva 8.4. Kaivannon yleispiirustus Kaivannon työvaihepiirustukset on esitettävä erikseen kustakin pohjarakentamisen kannalta tärkeästä työvaiheesta. Työvaihepiirustuksessa esitetään myös listana toimenpiteet kuhunkin vaiheeseen liittyen. Esimerkki työvaihepiirustuksesta on esitetty kuvassa 8.5. Mitoituksen perustana olevat työvaiheet on lisäksi syytä esittää luettelona mitoituspiirustuksissa.

131 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuva 8.5. Kaivannon kaivuvaiheet. Tuettujen kaivantojen osalta esitetään lisäksi tukiseinäpiirustukset tasopiirustuksina kaivannosta päin katsoen (pituusleikkaus, naamakuva) sekä poikkileikkaukset kaikista erilaisista tuentakohdista. Ankkureiden sijainti ja ulottuma esitetään. Tukiseinäpiirustuksissa on eriteltävä ne tukiseinäpiirustukset, joissa tukiseinä on jätettävä maahan. Pituus- ( naamakuva ) ja poikkileikkauksessa esitetään vähintään tukiseinän tärkeimmät rakenteelliset mitat, alapään tavoitetaso, yläpään katkaisutaso, teräsponttiprofiilin taivutusvastus ja teräslaatu, settien laatu ja koko tai patoseinän tyyppi, mitat, raudoitus ja muut ominaisuudet. Lisäksi esitetään vaaka- ja pystypalkit sekä ankkurit tai tuet ja tukiseinän alapään kiinnitys (juuritapit ja palkit). Ankkureista esitetään tukitasot ja vaakasuorat ankkurivoimat (kn/m) sekä valitulla kaltevuudella ja k/k-välillä mitoitusvoima, koevetovoima ja jätettävä voima. Esimerkkejä piirustuksista on kuvissa 8.6 ja 8.7.

132 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuva 8.6. Tukiseinän tasopiirustus (pituusleikkaus, naamakuva). Kuva 8.7. Tukiseinän poikkileikkaus Tukiseinän poikkileikkauspiirustuksessa on esitettävä myös tuentaan liittyvät rakennedetaljit, joita ovat ankkurin kiinnitys vaakapalkkiin tai tukiseinään (ankkurikotelo), vaakapalkin kiinnitys tukiseinään ja vaakapalkin ja tukiseinän välin kiilaus, vaakapalkin momenttijatkos ja puristussauvojen liitos vaakapalkkiin (sisäpuolisessa tuennassa).

133 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Luiskattujen putkikaivantojen osalta leikkauksessa esitetään kaivupohjan leveys, vähimmäisluiskakaltevuus ja rajaukset/rajoitukset kaivumaiden sijoittelusta luiskan reunalla. 8.6 Pohjaveden hallintasuunnitelma Mikäli kaivanto on tehtävä siten, ettei pohjavedenpintaa saa haitallisesti laskea ympäristössä ja kaivu ulottuu pohjavedenpinnan alapuolelle, on kaivantosuunnitelman yhteydessä laadittava pohjaveden hallintasuunnitelma sisältäen piirustukset pohjaveden korvaus- ja syöttöjärjestelmistä. Suunnitelma sisältää ainakin seuraavat pääkohdat: kohteen kuvaus (mm. alimmat lattiatasot) tehdyt tutkimukset pohjasuhdekuvaus mitatut pohjavesihavainnot tiedot lähirakennusten perustamisesta (mm. puupaalut) tiedot katujen ja pihojen perustamisesta työnaikainen pohjaveden alennus (aleneman ulottuma, pumppausvesimäärät l/min, painumaarviot, tarkkailumittaukset, haitat, pohjavesipalaverit) pysyvä pohjaveden alennus (haitat, haittojen estäminen, tarkkailu, pysyvä vesien imeytys) tarvittavat piirustukset 8.7 Tarkkailusuunnitelma Tukiseinän toiminnan tarkkailussa on ensisijaisesti kiinnitettävä huomiota tukiseinän siirtymiin ja taipumiin sekä tukiseinän edessä ja takana olevan maan ja rakenteiden liikkeisiin. Pohjavedenpinnan alenemista on tarkkailtava pohjavedenhavaintoputkista kaivannon ympäristössä, jotta varmistutaan, että pohjavedenpinta kaivannon tukiseinän takana on alentunut tukiseinän mitoituksen edellyttämällä tasolle, luiskien stabiliteetin edellyttämälle tasolle tai tasolle, jossa varmuus hydraulista murtumaa vastaan on riittävä. Jos ympäristöön kohdistuu pohjaveden alenemisesta aiheutuvia riskejä, on toisaalta tarkkailtava, ettei pohjavedenpinta alene riskien kannalta kriittistä rajaa alemmaksi. Tarkkailusuunnitelmassa on esitettävä hälytysrajat pohjaveden alennukselle sekä toiminta hälytysrajalla. Myös kaivannossa on tarkkailtava pohjavedenpintaa silloin kun pohjavesitaso tulee alentaa kaivutasonalapuolelle etukäteen. Lisäksi on tarvittaessa mitattava pohjarakennustöiden ja louhinnan aiheuttamia tärinöitä ympäröivistä rakenteista ja/tai laitteista. Tärinämittaussuunnitelmassa tulee esittää kullekin mittauspisteelle yksikäsitteiset sallitut tärinäarvot. Tarvittaessa on tarkkailtava ankkureissa vallitsevaa voimaa tai seinään kohdistuvaa maanpainetta. Tarkkailun toteuttamista varten on laadittava tarkkailusuunnitelma, jonka pohjana ovat lähtötiedot läheisten rakennusten ja rakenteiden vaurioherkkyydestä (vrt. luku 4.3). Tarkkailusuunnitelmassa on esitettävä kaivantorakenteisiin, kaivantoon tuleviin rakenteisiin ja ympäristön rakenteisiin sekä kaivannon sisä- ja ulkopuolella olevaan maahan sijoitettavat painumien ja siirtymien tarkkailupisteet, niiden sijainti ja rakenne sekä havaintojaksot ja mittaustarkkuus. Tarkkailusuunnitelmaan on syytä sisällyttää myös tärkeimpien katselmuksissa todettujen halkeamien tarkkailu.

134 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Tarkkailusuunnitelmassa esitetään lisäksi pohjavesitarkkailupisteet, havaintoputkien sijoitus maakerroksiin ja niiden rakenne sekä havaintojen tiheys. Jos pohjarakennustoimenpiteet voivat aiheuttaa huokosvedenpaineen nousua tai leikkauslujuuden alenemista esitetään tarkkailusuunnitelmassa huokosvedenpaineen mittaaminen ja leikkauslujuuden tarkistamiseksi tehtävät siipikairaukset. Tarkkailusuunnitelmassa esitetään tarvittaessa ankkurivoimien ja maanpaineen tarkkailu. Ankkurivoimia on tarkkailtava erityisesti, jos maa voi jäätyä tukiseinän takana. Pääsääntöisesti jäätyminen on kuitenkin estettävä routasuojauksella tai se huomioidaan jo mitoituksessa. Tarkkailusuunnitelmassa esitetään myös tärinämittareiden sijoitus ja tärinämittauksen ajoitus. Tärkeää on esittää myös ennen kaivantotyötä suoritettavan katselmuksen laajuus ja tarkkuus. Tarkkailusuunnitelmassa esitetään lisäksi valvontatoimenpiteet, hälytysrajat, toiminta hälytysrajalla sekä suunnittelijalle ilmoitettavat asiat. 8.8 Rakennusselostus Rakennusselostus laaditaan kohteeseen valitun rakennusselostusohjeen mukaisesti litteroituna tai muun pohjarakentamista koskevan rakennusselostuksen yhteydessä. Rakennusselostuksessa esitetään vain ne kyseisen rakennuskohteen kannalta keskeiset asiat, joita ei ole esitetty rakennustöiden yleisessä laatuvaatimuksessa (RYL) tai joita ei voida esittää piirustuksissa. Rakennusselostuksessa viitataan kaikkiin piirustuksiin, joissa asiat esitetään tarkemmin. Viittaukset rakennustöiden yleisiin laatuvaatimuksiin (RYL) esitetään tarkasti kohdennettuina.

135 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO KAIVANNON RAKENTAMINEN 9.1 Yleistä Rakentamisen valmistelu Kunnollinen valmistautuminen on perusedellytys sille, että kaivanto pystytään rakentamaan hallitusti, kustannustehokkaasti ja turvallisesti. Valmistautuminen vaatii huolellista perehtymistä rakennussuunnitelmiin, pohjatutkimuksiin ja ympäristöselvityksiin. Valmistautumisen merkitys kasvaa kaivannon vaativuuden kasvaessa. Valmisteluvaiheen toimintarutiinit voivat vaihdella yrityksittäin. Toimintarutiinien tulee kuitenkin aina sisältää vähintään seuraavat toiminnot: Rakennuttajan ja suunnittelijan informointi pohjatutkimuksissa ja suunnitelmissa havaituista puutteista ja ristiriidoista Riskitarkastelu Työnsuunnittelu Laadunvarmistuksen suunnittelu Riskitarkastelun tavoitteena on tunnistaa etukäteen rakennustyöhön sisältyvät riskit ja kehittää toimenpiteet riskien minimoimiseksi ja hallitsemiseksi. Riskitarkastelun tekevät yleensä hankkeen työpäällikkö ja vastaava työnjohtaja yhdessä. Erityisesti vaativissa hankkeissa riskitarkasteluun pyritään kokoamaan yrityksen paras asiantuntemus ja osanottajamäärä voi olla laajempi. Vähintään alustava riskitarkastelu tulee tehdä jo urakan tarjousvaiheessa, koska sen tuloksia tarvitaan urakkatarjouksen tekemiseen. Yleensä riskitarkastelua vielä täydennetään urakoitsijavalinnan jälkeen. Tällöin tulokset listataan ja tämä dokumentti liitetään työmaan laatusuunnitelmaan. Työnsuunnittelun tavoitteena valmisteluvaiheessa on kehittää optimaalinen työjärjestys ja päättää lopulliset menetelmä- ja kalustovalinnat sekä työmaan logistiset ratkaisut. Kaivannon mitoituksen pohjana oleva työvaiheistus ja vastaavat kuormitustilanteet määrittävät reunaehdot, joiden puitteissa työjärjestys voi vaihdella. Erityisesti erittäin vaativien kaivantojen rakentamisen valmistelussa on olennaisen tärkeää, että työjärjestys suunnitellaan asiantuntevasti ja huolellisesti. Laadunvarmistuksen suunnittelu käsitellään kohdassa Tarvittavat luvat Kaivantotyö voi edellyttää mm. meluilmoituksen ja liikennejärjestelysuunnitelman hyväksyttämistä ja kaivuluvan hankkimista katualueelle. Kun kaivantoalueella on siirrettäviä tai tuettavia putkia ja kaapeleita, näitä koskevat järjestelyt tulee sopia linjojen omistajien kanssa. Yleensä rakennuttajan on syytä selvittää ja sopia järjestelyt jo suunnitteluvaiheessa, jotta rakentaminen pääsee alkamaan aikataulun mukaisesti Esityöt rakennuspaikalla ja ympäristössä Yleensä rakennuspaikalla on tehtävä valmistelevia töitä ennen varsinaisten kaivantotöiden aloittamista, esimerkiksi

136 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Työturvallisuusaitaus Liikennejärjestelyt Putkien, kaapeleiden tms. paikallistaminen ja tarvittaessa esiinkaivu Ympäristön tarkkailusuunnitelman edellyttämät toimenpiteet, esimerkiksi: Lähialueiden kiinteistö-, rakenne- ja pintakatselmukset Lähirakenteiden tuenta ja vahvistaminen Tärinäherkkien laitteiden vaimennus ja tärinänmittausanturien asennus Muodonmuutosten mittausanturien asennus Pohjaveden havaintoputkien asennus Urakoitsijan kannattaa harkita esimerkiksi kiinteistökatselmusten ja tärinämittausten tarpeellisuus oman oikeusturvansa kannalta, vaikka kaivantosuunnitelmat eivät edellyttäisikään näitä toimenpiteitä Suunnitelmakatselmus Suunnitelmakatselmuksen tarkoituksena on suunnitelma-asiakirjojen läpikäynti ja kommentointi. Se on syytä pitää mahdollisimman aikaisessa vaiheessa ennen rakennustöiden aloittamista. Suunnitelmakatselmukseen osallistuvat rakennuttaja, pohjarakennesuunnittelija ja urakoitsija. Suunnitelmakatselmuksessa käsitellään mm. seuraavat asiat: Pohjatutkimukset ja ympäristöselvitykset Kattavatko tehdyt tutkimukset kaivantotyön riskienhallinnan, työnsuunnittelun ja laadunvarmistuksen tarpeet. Lisätutkimusten tarve. Rakennussuunnitelmat Suunnitelmien mahdolliset puutteet ja ristiriitaisuudet Mitoituksessa huomioonotetut kuormitukset (mitoituksen lähtötietopiirustus) Mitoituksen edellyttämä töiden vaiheistus Yhteydenpito rakennuttajan, suunnittelijan ja urakoitsijan välillä Yhteydenpitotavat sovitaan yleensä urakan aloituskokouksessa. Yhteydenpidon ja tiedottamisen tulee olla aktiivista ja oma-aloitteista kaikkien osapuolten taholta. Urakoitsijan tulee raportoida sovitulla tavalla rakennuttajalle ja suunnittelijalle mm. seuraavat asiat: Rakennussuunnitelmiin liittyvät epäselvät asiat Pohjaolosuhteissa havaitut poikkeamat suunnitteluperusteisiin nähden Kaivannon ja ympäristön tarkkailusuunnitelman edellyttämät mittaustulokset Muut urakoitsijan laadunvarmistussuunnitelmaan sisältyvät mittaustulokset, tarkastukset, materiaalitodistukset ja vastaavat Kaivantoon kohdistuvat kuormitukset, joita mahdollisesti ei ole otettu mitoituksessa huomioon Työntekijöiden perehdyttäminen Kaivantotöiden vaativuuden vuoksi on tärkeää, että työntekijät perehdytetään työhön kunnolla. Perehdyttämisestä vastaa yleensä työmaan vastaavan työnjohtaja ja siihen osallistuu työmaan koko työnjohto.

137 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kun työmaa käynnistyy pidetään perehdytystilaisuus, jossa käsitellään mm. seuraavat asiat: Työmaasuunnitelma (työmaan yleisjärjestelyt) Työturvallisuuskäytännöt Kaivannon rakennussuunnitelmat yleispiirteisesti Pohjaolosuhteet Riskitarkastelu Yleisaikataulu ja töiden vaiheistus Tärkeimmät turvallisuusnäkökohdat, esim. kaivannon reunalla sallitut enimmäiskuormat, sallitut kaivutasot eri tuentavaiheissa, luiskien maksimikaltevuudet jne. Työn kuluessa käydään työvaiheittain eri työryhmien kanssa läpi lisäksi mm: Työvaiheen rakennussuunnitelmat Työmenetelmät Laadunvarmistus 9.2 Tukiseinien rakentaminen Yleistä Tukiseinän rakentamista varten suunnitelma-asiakirjojoista tulee ilmetä mm. seuraavat tiedot: Tukiseinän täsmällinen sijainti Seinän materiaalivaatimukset Seinän alapään tavoitetaso ja yläpään katkaisutaso. Tukiseinän alapään tavoitetaso tulee yleensä olla määritelty tutkimuskairauksin enintään 10 m välein Ankkurien tyypit, sijainnit, juotos-, venymä- ja kokonaispituudet, mitoitus- ja koevetovoimat Vaakatukirakenteiden rakennepiirustukset. Rakennepiirustukset myös ankkurien kiinnitysrakenteista ja tukipalkkien jatkoksista Kaivannolta ja tukiseinältä mahdollisesti vaadittava vesitiiviys ja tätä koskeva työohjeistus. Tukiseinän alapään kallioliitoksen tiivistämisen yksityiskohtainen työpiirustus ja työselitys Teräsponttiseinä Työkoneet Suomen olosuhteissa käyttökelpoisin pontituskone on hydraulisella täryvasaralla varustettu telaalustainen pontiniskijä. Täryvasaran liike on yleensä hallituinta pontiniskijällä, jossa täryvasara liikkuu ohjatusti kiinni pystypuomin johteissa. Hydraulinen pudotusjärkäle (paalutuskone) soveltuu pontitukseen lähinnä koheesiomaassa. Pontituskoneen tehon ja ulottuman tulee olla riittävä pohjaolosuhteisiin ja ponttipituuteen nähden. Teräspontit Käytettävän ponttityypin valinnassa tulee ottaa huomioon suunnitelmissa edellytetyt mitta- ja jäykkyysvaatimukset, pontin käsiteltävyys (kokemusperäinen arvio) ja pontin työnaikaiset rasitukset (kokemusperäinen arvio). Pohjaolosuhteiden vaativuudesta ja tukiseinän korkeudesta riippuen voi olla tarpeen valita jäykempi ponttityyppi kuin mitä mitoituslaskelmien mukainen taivutusvastus edellyttää.

138 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Ponttiuriinsa asennettavien ponttien tulee olla suoria, ehjiä ja puhtaita. Ponttiuriin on syytä sivellä liukuvoidetta hankauskitkan pienentämiseksi. Pontitustyössä jokaisen pontin todellinen pituus tulee olla tiedossa. Suositeltavaa on merkitä pituus näkyvästi esim. maalilla pontin yläpäähän. Valmistelevat työt Tukiseinälinjalla olevat johdot ja kaapelit paikallistetaan, kaivetaan esiin ja tarvittaessa siirretään riittävässä laajuudessa. Tukiseinälinjalla tehdään uramassanvaihto, jos pohjamaassa on pontitusta haittaavia kerroksia (esim. kiviä tai lohkareita). Uramassanvaihdon maksimisyvyys on olosuhteista riippuen käytännössä 2..4 m. Pontitustyön tehokkuus ja työturvallisuus edellyttävät tasaista ja kantavaa työalustaa. Jos pohjamaan kantavuus ei ole riittävä, tulee työalustaksi rakentaa kantava työmaatie. Pontituksen sijaintipoikkeamia voidaan tarvittaessa pienentää erilaisin ohjurirakentein. Pontitustyö Jotta täryvasaran tai pudotusjärkäleen energia siirtyisi tehokkaasti ponttiin, on olennaisen tärkeää, että tärytys tai isku kohdistuu keskeisesti ja pystysuorasti ponttiin. Erityisesti aloituspontti tulee asettaa huolellisesti oikeaan asentoon ennen tärytyksen aloittamista (alapään sijainti mittalinjaan nähden ja pontin pystysuoruus sekä tukiseinän pituussuunnassa että poikkisuunnassa). Ponttiseinällä on taipumus kallistua pontituksen etenemissuuntaan. Kallistumisen vähentämiseksi pontitus kannattaa aloittaa keskeltä seinälinjaa ja asentaa aloituspontin jälkeen noin 20 seuraavaa ponttia vuorotellen aloituspontin kummallekin puolelle. Pottien uppoamissyvyyttä ja tavoitetason saavuttamista tulee tarkkailla jatkuvasti. Kalliopinnan saavuttaminen voidaan usein todeta pontitustyön äänestä ja pontin käyttäytymisestä. Jos tavoitetasoa ei saavuteta on tärkeää ottaa heti yhteys pohjarakennesuunnittelijaan lisäohjeiden saamiseksi. Kun pontteja ei saada uppoamaan tavoitetasoon syynä voi olla kivinen ja lohkareinen kerros pohjamaassa. Tällöin ponttien tunkeutumisedellytyksiä voidaan parantaa tekemällä tukiseinälinjalle poraustekniikalla pystyreikäjono. Pohjamaahan syntyy näin tyhjätilaa ja se löyhtyy, mikä parantaa ponttien tunkeutumista. Menetelmä on kallis. Kun tukiseinälinjan pohjatutkimukset tehdään kohdan 3.2 mukaisesti, kiviset ja lohkareiset kerrokset voidaan luotettavasti havaita ja asia tiedostaa jo suunnitteluvaiheessa. Jos pontit uppoavat helposti tavoitetasoa syvemmälle on tärkeää ottaa heti yhteys pohjarakennesuunnittelijaan lisäohjeiden saamiseksi. Yleensä ainakin ne pontit joihin tulee kohdistumaan vinoankkureista aiheutuvia pystykuormia, tulee upottaa kantavaan pohjaan. Työturvallisuus Pontituskoneen vakavuus kysymykseen tulevissa työvaiheissa ja nostotilanteissa tulee varmistaa koneen käsikirjasta. Koneen työalustan tulee olla kantava ja tasainen. Erityistä huomiota tulee kiinnittää siihen, että pontti ei pääse irtoamaan täryvasaran leuoista.

139 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Settiseinä Työkoneet Settiseinän pystypalkkien maahansaattamisessa käytetään hydraulista pudotusjärkälettä (paalutuskonetta) tai hydraulista täryvasaraa (pontituskonetta). Valmistelevat työt Soveltuvin osin kuten teräsponttiseinässä. Seinän rakentaminen Pystypalkkien asennuksessa tulee erityistä huomiota kiinnittää palkkien oikeaan sijaintiin ja pystysuoruuteen. Kivisessä tai hyvin tiiviissä maapohjassa pystypalkkien maahantunkeutumista, sijainnin täsmällisyyttä ja suoruutta voidaan tarvittaessa parantaa tekemällä palkkien kohdille esireiät poraustekniikalla, joskin menettely on kallis. Settilankkujen asennuksessa kaivu tehdään kerroksittain mahdollisimman pystysuorin luiskin ja pienin työvaroin. Kerralla kaivettavan kerroksen paksuus vaihtelee luiskien pysyvyydestä riippuen yleensä välillä 0,5 1,2 m. Settilankkujen asennusjärjestys on yleensä kaivukerroksen pohjalta ylöspäin. H-profiilin pystypalkeissa settilankut kiilataan puu- tai metallikiiloin tiiviisti profiilin ulkolaippaa vastaan. Metalliset settipalkit voidaan myös hitsata kiinni pystypalkkiin. Settilankkujen taustalle jäävä tyhjätila tulee täyttää yleensä mahdollisimman nopeasti kaivukerroksittain. Täyttö voidaan tehdä ennen kaivukerroksen ylimmän settilankun asennusta lapiotyönä tästä raosta. Tarvittaessa alimman settilankun tausta voidaan täyttää esimerkiksi maakostealla betonilla estämään taustatäytön purkautuminen seuraavaa kaivukerrosta kaivettaessa Porapaaluseinä Valmistelevat työt Ennen paaluporauksen aloitusta tulee tehdä mm. seuraavat valmistelut: paalujen pituuden määritys työjärjestyksen suunnittelu paalujen tilaus yksilöidyin tiedoin maassa olevien esteiden poisto työalustan rakentaminen ympäristön tarkkailusuunnitelman edellyttämät valmistelut Paalujen pituuden määritys Paalujen pituus määritetään työalustan (poraustason tai paalun yläpinnan tason) ja kallionpinnan välisenä tasoerona. Tähän lisätään paalun upotuspituus kallioon ja työvara. Porapaalun jatkaminen on lukkoprofiilien vuoksi hankalaa ja siksi paalut pyritään hankkimaan yksimittaisina. Kalliopinnan taso porapaaluseinälinjalla tulee pohjatutkimusten yhteydessä määrittää porakonekairauksin yleensä 10 metrin välein ja kalliopinnan tason vaihdellessa voimakkaasti 5 metrin välein. Jos pohjatutkimukset ovat

140 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO puutteelliset, tulee ohjeen mukaiset porakonekairaukset tehdä rakentamisen valmisteluvaiheessa ennen paalutilausta. Kallion pintakerroksen mahdollinen rikkonaisuus tulee arvioida pohjatutkimustietojen (porakonekairaukset, vesipainekokeet, videokuvaukset, koepumppaukset) perusteella. Rikkonaisen pintakerroksen paksuus tulee lisätä paalun hankintapituuteen, kun paalun alapää edellytetään upotettavaksi ehjään kallioon. Paalut numeroidaan tukiseinäpiirustukseen, jolloin jokaisen paalun täsmällinen sijainti on numeron perusteella määritelty. Työjärjestyksen suunnittelu Kallioon ulottuvan porapaaluseinän teko aloitetaan kohdasta, jossa kallion pinta on syvimmillään. Ensimmäisenä porattavassa paalussa on kummallakin puolella uroslukkoprofiili (aloituspaalu). Aloituspaalusta poraus etenee molempiin suuntiin. Asennettuun paaluun liittyvä lukkoprofiili on aina naarastyyppiä. Seuraavaa paalua voidaan porata ainoastaan sen verran edellistä paalua syvemmälle, kuin mitä naaraslukkoprofiilia puuttuu paalun kärjestä (kuva 9.1). Aikataulusyistä työ voidaan joutua aloittamaan useammasta kohdasta. Lisäksi voi olla perusteltua aloittaa poraus useammasta kohdasta, jos kalliopinnan korkeustaso vaihtelee voimakkaasti. Työjärjestys pyritään kuitenkin aina suunnittelemaan siten, että seinään tulee mahdollisimman vähän epäjatkuvuuskohtia eli kohtia, joissa paaluja ei pystytä liittämään lukkoprofiililla toisiinsa. Kuva 9.1 Paaluun hitsattu lukkoprofiili ei saa ulottua paalun kärkeen asti, mikäli paalu porataan alemmalle tasolle kuin edellinen paalu.

141 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Paalujen tilaus yksilöidyin tiedoin Paalutilausta varten tehdään paaluluettelo, johon merkitään jokaisen paalun täsmälliset tiedot mm. paalun numero, koko, seinämäpaksuus, teräslaatu, paalun pituus, lukkotyyppi, lukkoprofiilien pituudet ja lukkojen välinen kulma.aloitus- ja lopetuspaalut eroavat lukkoprofiileiltaan muista paaluista. Maassa olevien esteiden poistaminen Maassa olevat porausta haittaavat esteet (esim. vanhat perustukset, teräsromu, kunnallistekniikka, kaapelit) tulee poistaa tukiseinälinjalta. Erityisesti teräs ja teräsbetoni on aina poistettava, koska iskevällä porausmenetelmällä ei pystytä läpäisemään terästä. Jos kruunu osuu teräkseen, seurauksena on kruunurikko ja mahdollisesti myös paalun menetys. Työalustan rakentaminen Poravaunun painopiste on pitkän puomin ja pitkän paaluputken vuoksi korkealla. Siksi työalustan hyvä kantavuus ja tasaisuus ovat oleellisen tärkeitä työturvallisuuden kannalta. Työalusta on syytä suunnitella ja mitoittaa jo suunnitteluvaiheessa. Jos tukiseinälinjalta poistetaan kaivamalla porausta haittaavia esteitä, kuopat on täytettävä kerroksittain huolellisesti tiivistäen. Työalusta ei saa painua porauksen aikana. Kun tukiseinälle sallitaan vain pieni sijaintipoikkeama, on suositeltavaa käyttää maahan asennettuja teräspalkkeja ohjaamassa seinälinjaa. Palkit asennetaan työalustojen teon yhteydessä. Ympäristön tarkkailusuunnitelman edellyttämät valmistelut, ks. kohta Materiaalit Paaluputket hankitaan työmaalle yleensä paalutilauksen määritteiden mukaan esivalmistettuina. Paaluelementtien siirrot työmaalla tulee tehdä huolellisesti ja varovasti siten, että lukkoprofiileja ja paaluja ei kolhita. Jos tukiseinän vesitiiviyden parantamiseksi lukkouriin asennetaan tiivistysainetta, on suositeltavaa, että asennus tehdään tehtaalla. Jos asennus tehdään työmaalla, lukkourat tulee puhdistaa huolellisesti ennen asennusta. Asennuskalusto Kovan kiven alueilla paalut porataan iskevällä porausmenetelmällä, ja pääasiassa ilmalla toimivalla uppovasaralla. Vesikäyttöistä uppovasaraa on mahdollista käyttää pienpaaluilla (<324mm). Porauksessa käytetään keskeistä porausmenetelmää ja niin sanottua ylikoon kruunua, joka tekee riittävän tilan lukkoprofiileille. Paalut porataan pilottikruunun ja siihen kytketyn erillisen kertakäyttöisen avarrinkruunun avulla (kuva 9.2). Kruunu voi olla myös ylösvedettävää mallia, jossa kruunuun on kytketty kiinteät avarrinosat. Avarrinosat voidaan vetää sisään porauksen päätteeksi ja kruunu nostaa paalusta (kuva 9.3). Paaluputken alapäähän on hitsattu maakenkä, johon vasaran isku kohdistuu kruunun välityksellä.

142 RIL Kaivanto-ohje LAUSUNTOVERSIO Kuva 9.2. Pilottikruunu, paaluun hitsattu maakenkä a pilottikruunuun kytkettävä kertakäyttöinen avarrinkruunu Kuva 9.3. Laajenevilla ja supistuvilla avartimilla varustettu kruunu Kruunulla on voitava läpäistä luotettavasti maassa olevat lohkareet sekä porata putki riittävästi kallioon. Kertakäyttöinen avarrinrengas on parempi vaihtoehto kun maassa on täytekerroksia, louhetta ja kivisiä kerroksia tai kun paalu porataan syvälle kallioon. Porapaalut pyritään asentamaan pitkinä elementteinä. Se edellyttää riittävän kookasta poravaunua, joka on varustettu pitkällä pystypuomilla. Yleisimmin poravaunun työpaino on tn. Ympäristösyistä työkoneille ja kalustolle voidaan asettaa erityisiä toiminnallisia vaatimuksia, esimerkiksi kieltää kokonaan ilmahuuhtelun käyttö. Poravaunun leuoissa tulee olla riittävästi tilaa lukkoprofiileille ja tuki, joka estää paalua kiertymästä. Porauksessa uppovasaran käyttövoima tuotetaan korkeapainekompressoreilla, joiden tuotto on yleensä noin 30m3/min ja paine 20 25bar. Tarvittava kompressorien määrä riippuu porattavan paalun halkaisijasta. Asennustyö Ensimmäisen paalun asennuksessa on oltava erityisen huolellinen. Paalu on porattava tarkalleen oikeaan kohtaan, eikä paalu saa kallistu eikä taipua. Paalu ei saa myöskään kiertyä akselinsa ympäri, koska tällöin lukkojen suunta muuttuu. Myös seuraavien putkien porauksessa on seurattava seinän kallistumista, sillä ylikoon kruunun tekemä tyhjätila putkien ympärillä ei anna kunnollista tukea porattavalle paalulle. Ensimmäiset paalut määräävät käytännössä seinän kaltevuuden, koska edellisen paalun lukkoprofiili ohjaa porattavaa paalua. Paineilman käyttäytymistä seurataan poraustyön aikana jatkuvasti. Porauksen ajaksi on aikaansaatava jatkuva ja vapaa paineilman virtaus paalun ja poraputken välistä ylös. Turhaa ilman puhallusta tulee välttää, jotta ei aiheuteta haitallista mammutointi-ilmiötä. Ympäristön ja viereisten rakenteiden painumia on tarkkailtava porauksen aikana säännöllisesti. Porapaaluseinän ympärille jäävä tyhjätila tai hienorakeisen maapohjan mahdollinen mammutoituminen voivat aiheuttaa painumaa lähiympäristöön. Painuman rajoittamiseksi tyhjätilaa voidaan täyttää pumpattavalla sementtilaastilla.