PAIKALLISTIE PT 11636, PLV , SIPOO TUHKAKOERAKENTEET LOPPURAPORTTI SEURANTAMITTAUSTULOKSET TUHKAT HYÖTYKÄYTTÖÖN -PROJEKTI VIATEK

Transkriptio

1 PAIKALLISTIE PT 11636, PLV , SIPOO (Entinen Knuters Östersundom yksityistie) TUHKAKOERAKENTEET LOPPURAPORTTI SEURANTAMITTAUSTULOKSET TUHKAT HYÖTYKÄYTTÖÖN -PROJEKTI VIATEK

2

3 1 VIATEK Geotekniikan toimiala Piispanmäentie Espoo Puh fax n.n@viatek.fi internet Julkaisun otsikko ja tunnistetiedot Julkaisumuoto (julkaisu, moniste..) ja päiväys Tuhkat hyötykäyttöön projekti Knuters-Östersundom yksityistien muuttaminen paikallistieksi PT Loppuraportti Tekijä(t) Tarkastaja(t) Pasi Hautalahti, Juha Forsman, Aino Maijala, Juha Forsman, Pentti Lahtinen, Aino Maijala Marko Haatainen, Kirsi Koivisto Projektin johtaja Viatekissa Tilaaja(t) Pentti Lahtinen / Aino Maijala Pia Oesch / Jukka Leskelä, Petter Sandin Projektinumero Rahoitus Energia-alan keskusliitto Finergy, Tiehallinto Työn nimi Tuhkat hyötykäyttöön projekti Tiivistelmä Tuhkat hyötykäyttöön -projekti on Helsingin Energian, Fortum Oyj:n ja Pohjolan Voiman käynnistämä tutkimusprojekti kivihiilivoimalaitosten sivutuotteiden hyötykäytön lisäämiseksi. Projektin yhtenä osaprojektina oli koerakentaminen, joka toteutettiin vuonna 1997 Knuters-Östersundom yksityistien perusparannustyömaalla (paikallistie PT 11636). Tielle tehtiin 400 m matkalle koerakenteita tuhkasta. Tässä osaprojektissa tarkastellaan tuhkarakenteiden teknistä toimivuutta sekä ympäristökelpoisuutta. Kohteeseen rakennettiin kolmella eri tuhkatyypillä yhteensä kuusi erilaista koerakennetta. Koerakenteissa varioitiin tuhkatyypin lisäksi kerrospaksuuksia. Koerakenteiden rakentamisen yhteydessä rakennettiin lisäksi vertailurakenne perinteisestä kalliomurskeesta. Koerakenteet ovat seuraavat: Rakenne 1, vertailurakenne, kalliomurske Rakenteet 2A ja 2B, lentotuhkan ja rikinpoistolopputuotteen seos 75/25 % Rakenteet 3A ja 3B, lentotuhka Rakenteet 4A ja 4B, sementtistabiloitu kasavarastoitu lentotuhka Kohteessa on tehty seurantamittauksia syksystä 1997 syksyyn 2002 saakka. Koerakenteiden teknistä toimivuutta on seurattu painumaletkuilla, routanousumittareilla, kosteusantureilla, lämpötila-antureilla sekä levy- ja pudotuspainokokein. Ympäristövaikutuksia on seurattu analysoimalla kolmesta lysimetrialtaasta ja kolmesta pohjavesiputkesta saatuja vesinäytteitä. Työnaikana tehtiin lisäksi pölyleijuntamittauksia sekä rakenteiden valmistumisen jälkeen liikennelaskentaa. Rakenteisiin on tehty vuosina 1998, 1999 ja 2001 koekuoppia materiaalien lujuuden selvittämiseksi. Keväällä 2001 koerakenteissa, joissa tuhkan yläpuolella oli ainoastaan bitumiemulsio ja sorapintaus, havaittiin liikennöintiä vaikeuttavia vaurioita. Muutoin rakenteet ovat kestäneet seurantajakson hyvin. Mittausten perusteella rakenteiden kantavuus on jatkuvasti kasvanut. Havaitut routanousut ovat olleet vähäisiä, kuten myös roudan aiheuttamat vauriot (pl. kevään 2001 vauriot muutamissa rakenteissa). Pohjavesiputkista analysoiduista näytteistä ei ole havaittu kohonneita alkuainepitoisuuksia verrattuna talousveden ohjearvoihin. Vertailurakenteen ja tuhkarakenteiden alle sijoitetuista lysimetrialtaista otetuista näytteistä on sen sijaan mitattu useita ylityksiä eri alkuaineiden ja yhdisteiden kohdalta. Suurin ylitys on tapahtunut kloridilla. Pitoisuudet ovat selvästi alentuneet ajan myötä. Lentotuhkan ja rikinpoistolopputuotteen seoksesta rakennetun rakenteen läpi ei havaittu suotautuneen vettä 1. vuoden jälkeen. Avainsanat Lentotuhka, rikinpoistolopputuote, koerakentaminen, seurantamittaukset Kieli suomi Sivuja 40 s. + liitteitä 37 s. Muut työssä laaditut raportit Luettelo raportin lopussa Muuta Työn arkistointitapa ja -paikka Viatekissa Tiedosto: Hakemisto, H:\Knutersin raportti 2002\raportit\raportti2002\tekstit ym.\pt11636loppuraportti.doc

4 2 ALKUSANAT Kivihiilen poltossa syntyy Suomessa sivutuotteena tuhkaa noin tonnia vuodessa ja savukaasujen rikinpoiston lopputuotetta noin tonnia vuodessa. Osa näistä materiaaleista hyödynnytetään rakennusteollisuudessa mm. sementin ja kipsilevyjen valmistuksessa. Näiden materiaalien hyötykäyttömahdollisuudet maarakentamisessa ovat myös hyvin potentiaaliset. Kivihiilituhkan maarakennushyötykäytöstä on jo runsaasti positiivista kokemusta niin USA:sta kuin Euroopastakin. Voimayhtiöiden Helsingin Energia, Pohjolan Voima ja Fortum Oyj yhteistyöllä käynnistettiin kivihiilituhkien maarakennushyötykäytön kehittämiseksi ja ohjeistamiseksi TUHKAT HYÖTYKÄYTTÖÖN projekti, jonka koordinointi ja päätutkimusvastuu annettiin SCC Viatek Oy:lle. Projektin ovat rahoittaneet voimayhtiöiden lisäksi Tekesin SIHTI 2 projekti. Myös sidosryhmien edustajat kutsuttiin johtoryhmään, josta muodostui seuraavanlainen: Kyösti Oasmaa (puheenjohtaja) Birger Ylisaukko-Oja Dan Blomster / Mats Lindholm Ari Seppänen Juhani Puolanne Pekka Kontiala Martti Keppo Raija Pikku-Pyhältö Pentti Lahtinen (koordinaattori) Helsingin Energia Pohjolan Voima Oy Fortum Oyj Ympäristöministeriö Suomen Ympäristökeskus Tielaitos Lohja Rudus Ympäristötekniikka Oy Ab Teknologian kehittämiskeskus Tekes SCC Viatek Oy TUHKAT HYÖTYKÄYTTÖÖN projekti koostui viidestä eri osaprojektista: 1. Ympäristökelpoisuus ja lupakäytäntö 2. Materiaaliteknologia 3. Varastointi ja työmenetelmät 4. Suunnittelu ja mitoitusmenetelmät 5. Koerakentaminen Tuhkat hyötykäyttöön projektin päättymisen jälkeen vuodesta 2000 alkaen on mittaukset ja raportoinnit maksanut Energia-alan keskusliitto Finergy ja Tiehallinto. Projektin perusteella on laadittu Tuhkarakentamisohje, jonka julkaisusta, jakelusta ja päivittämisestä vastaa Finergy. Tämä raportti käsittelee koerakentamista. Koerakennuskohteen paikallistie PT 11636, plv (entinen Knuters-Östersundom yksityistie) koekoerakentamisen tutkimusten raportoinnista ja tulosten käsittelystä ovat vastanneet SCC Viatek Oy:ssä Juha Forsman, Marko Haatainen, Pasi Hautalahti, Pekka Huttunen ja Kirsi Koivisto. SCC Viatek Oy / SGT:stä tutkimuksen ohjauksessa, mittauksissa ja raportoinnissa ovat olleet mukana mm. Pentti Lahtinen, Harri Jyrävä, Aino Maijala ja Tero Jokinen. Eri osaprojektien tuloksia ja kokemuksia on hyödynnetty vuonna 1998 tehdyssä Tuhkien maarakennushyötykäyttö ohjeessa.

5 3 SISÄLLYSLUETTELO TIIVISTELMÄ 1 ALKUSANAT 2 SISÄLLYSLUETTELO 3 1. JOHDANTO 5 2. SIJAINTI JA POHJASUHTEET 6 3. RAKENNEKERROKSET JA MATERIAALIT Rakennekerrokset Materiaalit RAKENTAMINEN JA KUNNOSSAPITO Valmistelevat työt Lentotuhkakoerakenteet 3A ja 3B Stabiloidut lentotuhkakoerakenteet 4A ja 4B Lentotuhkan ja rikinpoistolopputuotteen seos koerakenteet 2A ja 2B Sorapintauksen levitys Sorateiden kunnossapito Korjaukset INSTRUMENTOINTI JA SEURANTAMITTAUKSET Tutkimusmenetelmät Pohjavesiputket Lysimetrit Painumaletkut Routanousumittarit Kosteusanturit Lämpötila-anturit Työn aikaiset pölyleijumamittaukset Säähavainnot Levykuormituskokeet Pudotuspainokokeet Liikennelaskenta Koekuopat Laboratoriokokeet ja kentällä tehdyt mittaukset MITTAUSTULOKSET Pudotuspainokokeet Kevät- ja kesäkantavuus Painumat Routahavainnot Routanousut Roudan syvyys Pakkassummat 23

6 4 6.5 Kosteusmittaukset Ympäristövaikutukset Pohjaveden pinnan korkeus Pohjaveden laatu Lysimetrinäytteet Pölyleijumamittaukset KEVÄÄN 2001 VAURIOT Yleistä Huhtikuussa 2001 havaitut vauriot Koekuoppatutkimukset Vuosien 1998 ja1999 koekuopat Vuoden 2001 koekuopat Kantavuusmittaukset RAKENTEIDEN ANALYSOINTI Tekninen toimivuus Veden vaikutus koerakenteissa Lentotuhka+rikinpoistotuoteseos, rakenne 2A ja 2B Lentotuhka, rakenne 3A ja 3B Stabiloitulentotuhka, rakenne 4A ja 4B Vertailurakenne Ympäristökelpoisuus YHTEENVETO 36 KIRJALLISUUS LIITTEET

7 5 1. JOHDANTO Tämä raportti on Knuters-Östersundom tuhkakoerakennuskohteen loppuraportti. Raportissa tarkastellaan tien seurantamittaustuloksia vuosilta , painottuen vuosiin 2001 ja Raportissa on lisäksi esitelty kohteen instrumentointi ja rakentaminen. Koerakennuskohteesta on esitetty tarkempia selvityksiä pohjatutkimuksista, rakentamissuunnitelmista, instrumentoinnista ja vuoteen 2000 mennessä saaduista mittaustuloksista seurantamittausraporteissa 1998A, 1998B, 1999C ja 2000D (Viatek Oy) sekä raporteissa Laboratoriotutkimustulokset, , SCC Viatek Oy ja Tuhkakoerakenteiden kevään 2001 vaurioiden analysointi, , SCC Viatek Oy. Knuters-Östersundom yksityistie perusparannettiin ja muutettiin paikallistieksi PT vuosina Koerakennuskohteessa oli tavoitteena tutkia tuhkarakenteiden teknistä toimivuutta ja ympäristökelpoisuutta. Lisäksi tavoitteena oli saada uutta tietoa tuhkarakenteiden kantavuus- ja routamitoitukseen. Koerakenteissa käytettiin Helsingin Energian tuhkaa ja rikinpoistolopputuotetta lähinnä tien jakavassa ja kantavassa kerroksessa. Tuhkakoerakenteet rakensi Uudenmaan tiepiiri syys-lokakuussa Koerakenteita rakennettiin kolmella eri tuhkatyypillä. Koerakenteissa varioitiin mm. kantavan kerroksen, suodatinkerroksen ja tuhkakerroksen paksuuksia. Lisäksi tuhkaa käytettiin eri rakennekerroksissa: suoraan siilosta otettua lentotuhkaa käytettiin jakavassa ja suodatin kerroksessa. Lentotuhkan ja rikinpoistolopputuotteen seosta (LT+RPT 75/25 %) ja kasavarastoitua sementtistabiloitua tuhkaa käytettiin jakavassa ja kantavassa kerroksessa. Tuhkakoerakenteiden lisäksi rakennettiin kiviainesrakenteinen vertailurakenne. Maaperä koerakenteiden kohdalla vaihteli kallioleikkauksesta savikkoon. Kohteen koerakenteiden toimivuutta on seurattu syksyyn 2002 saakka rakenteisiin asennetuilla sähköisillä ja mekaanisilla mittareilla, joilla on mitattu rakenteiden muodonmuutoksia, kosteutta ja lämpötilaa. Lisäksi on mitattu koerakenteiden kantavuutta rakentamisen aikana ja rakentamisen jälkeen. Tuhkarakenteiden rakentamisen aikaisia laadunvalvontamittauksia tehtiin myös useilla eri menetelmillä. Tuhkarakenteiden ympäristökelpoisuutta on seurattu monipuolisesti. Tierakenteiden läpi suotautuvista vesistä on otettu näytteitä lysimetreillä. Tien viereen asennetuista pohjavesiputkista on myös otettu näytteitä ja analysoitu niiden kemiallista koostumusta vuosittain. Työnaikaista tuhkan pölyämistä mitattiin pölyleijumamittauksilla.

8 6 2. SIJAINTI JA POHJASUHTEET Koerakenteet sijaitsevat Porvoon moottoritien pohjoispuolella Sipoossa PT tien varrella (entinen Knuters-Östersundom yksityistie, kuva 2.1). Ensimmäinen koerakenne alkaa Landbontien haaran pohjoispuolelta. Koerakenteiden kokonaispituuspituus on noin 400 metriä (plv ). Ennen peruskorjaustaan yksityistiestä paikallistieksi, tie oli kantavuudeltaan alhainen ja pahoin routiva. Koerakenteet sijoittuvat pääosin vanhan tielinjan ulkopuolelle. Kohteessa tehtiin pohjatutkimuksia tien perusparannussuunnitelmavaiheessa. Tutkimuksia täydennettiin ennen koerakenteiden rakentamista lisäkairauksilla ja laboratoriotutkimuksilla. Kuvassa 2.2 on esitetty kohteen pituusleikkaus, tehtyjen kairausten sijainnit ja asennettujen pohjavesiputkien sijainnit (3 kpl). Kohteen pohjasuhteet vaihtelevat kallioleikkauksesta enimmillään yli 5 m syvään savikkoon. Maasto on pääasiassa sivukaltevaa ja savikon pintaosassa on siltti- ja hiekkalinssejä. Pohjaveden pinta on paaluilla 3240 ja 3350 normaalisti noin 0,4...0,5 m syvyydellä maanpinnasta. Paalulla 2450 pohjavesi on yleensä paineellista, painetason ollessa yli 0,5 m maanpinnan yläpuolella. Paaluvälillä tien oikean reunan kohdalta on leikattu kalliota. Paaluvälillä ja leikatun pohjamaan pinta on pääasiassa silttiä ja paaluvälillä pohjamaa on pääasiassa savea. Paaluvälillä tien oikean reunan kohdalla on runsaasti hiekkalinssejä. Paaluvälillä koerakenteet ovat osittain vanhalla tielinjalla ja paaluvälillä ja rakenteet ovat pääasiassa vanhalla tielinjalla. Paalulla 3580 koerakenteet päättyvät louhittuun kallioon. Taulukossa 2.1 on esitetty kuvaus pohjamaan pinnasta. Toisessa sarakkeessa on arvioitu pohjamaan kantavuusluokkaa. Kolmannessa sarakkeessa on esitetty pengertäytteen paksuus ajoradan kohdalla. Pohjamaan pinnan leikkauksen jälkeen valokuvattiin pohjamaan pinta koerakenteiden kohdalta kattavasti. Näitä valokuvia ei ole liitetty raportteihin, mutta ne ovat arkistoituna Viatekissa.

9 7 Taulukko 2.1. Sipoo, PT 11636, plv Pohjamaan kuvaus, pengertäytön paksuus ajoradan kohdalla ja arvioitu pohjamaan kantavuusluokka. PL Alusrakenteen Vanhalla tielinjalla Pohjamaan kantavuusluokka Pengertäytön kuvaus kyllä / ei / osittain Paksuus 3200 Mr + Si + Sa osittain F (G, E) 0...1,0 m 3220 Mr + Si + Ka osittain E (F) 0...1,4 m 3240 Mr + Ka osittain E, A 0...1,3 m Mr + Ka * Mr + (Ki) * kyllä kyllä E, A E, A 0...1,2 m 0,2...0,8 m 3300 Mr + (Lo) kyllä E (A) 0...1,2 m 3320 Mr + Si + Sa osittain E, F 0...1,3 m 3340 Si + Sa + (Ki) ei E, F 0...1,3 m 3360 Si + Sa ei F (G, E) 0...1,6 m 3380 Sa + Hk ** ei F (G, E) 0,8...1,9 m 3400 kusa + Hk ** ei F (G, E) 0,6...1,5 m 3420 kusa + Hk ** ei F (G, E) 0,3...0,9 m 3440 kusa + (Ki) ei F (G, E) 0,2...0,6 m 3460 kusa + Hk ** ei F G*** 0,2...0,3 m**** 3480 kusa ei F G*** 0,2...0,4 m**** kusa kusa kusa Sa + Hk Si + Mr ei ei osittain kyllä ei F (G, E) F (G, E) F (G, E) E E * erittäin voimakkaasti vaihteleva kalliopinta ** hiekkalinssejä *** rakentamisvaiheessa saven pinta erittäin häiriintynyt **** pengertäyte lentotuhkaa 0,4...0,6 m 0,4...0,5 m 0,2...0,4 m 0...0,2 m 0

10 Kuva 2.1. Sipoo, PT 11636, plv Koerakennuskohteen sijainti. 8

11 Kuva 2.2. Sipoo, PT 11636, plv Kairauspistekartta ja pituusleikkaus. 9

12 10 3. RAKENNEKERROKSET JA MATERIAALIT 3.1 Rakennekerrokset Kohteeseen rakennettiin 6 erilaista tuhkakoerakennetta ja 1 vertailurakenne normaalista kalliomurskeesta. Tuhkakoerakenteita tehtiin kolmella erilaisella tuhkaseoksella siten, että kullakin tuhkalla tehty koeosuus jaettiin kahdeksi erilaiseksi rakenteeksi. Koeosuuksien suunnitellut paksuudet on esitetty taulukossa 3.1. Kuvassa 3.1 on esitetty koerakenteiden suunniteltu pituusleikkaus. Toteutunut stabiloitu lentotuhkarakenne on lyhyempi kuin kuvassa esitetty. Koerakenne toteutui väleille ja Muutoin kuva 3.1 edustaa toteutunutta rakennetta. Kuvassa 3.2 on esitetty rakenteiden tyyppipoikkileikkaukset. Kuva 3.1. Sipoo, PT 11636, plv Koerakenteiden suunniteltu pituusleikkaus ja rakennepaksuudet. 3.2 Materiaalit Vertailurakenteessa käytettiin kalliomursketta mm jakavassa kerroksessa ja 0-55 mm kantavassa kerroksessa. Koerakenteissa 2A ja 2B käytettiin lentotuhkan ja rikinpoistolopputuotteen seosta (75/25 %). Lentotuhka oli peräisin Helsingin Energian Hanasaaren voimalaitoksen B4 ja B3 -kattiloista. LT:n ja RPT:n sekoittaminen tapahtui kattilan 4B yhteydessä olevalla pakkosekoittimella. Koerakenteisiin 3A ja 3B käytettiin Hanasaaren 3B kattilan lentotuhkaa. Lentotuhka kasteltiin kattilan tyhjentämisen yhteydessä purkuruuvilla. Rakenteisiin 4A ja 4B käytettiin stabiloitua kasavarastoitua lentotuhkaa. Materiaali oli peräisin Hana A kattilasta. Stabiloitu lentotuhka oli lentotuhkan, sementin ja veden seosta, jotka sekoitettiin jatkuvasekoitteisella Aran 250 sekoitusasemalla.

13 Kuva 3.2. Sipoo PT 11636, plv Koerakenteiden tyyppipoikkileikkaukset. 11

14 12 Taulukko 3.1. Sipoo, PT Tierakenteiden rakennekerrokset ja kerrospaksuudet. Rakenne Plv Kerros Kerrospaksuus [mm] 1 Vertailurakenne Sorapintaus Kalliomurske 0-55 mm Kalliomurske mm Pengertäyte, kalliomurske Pohjamaa A Rikinpoistolopputuote + lentotuhka 2B Rikinpoistolopputuote + lentotuhka 3A Lentotuhka 3B Lentotuhka 4A Stabiloitu lentotuhka 4B Stabiloitu lentotuhka Sorapintaus Bitumiliuos + sorasirote LT + RPT 75/25 % Pengertäyte, kalliomurske Pohjamaa Sorapintaus Kalliomurske 0-55 mm LT + RPT 75/25 % Pengertäyte, kalliomurske Pohjamaa Sorapintaus Kalliomurske 0-55 mm Lentotuhka Pengertäyte, kalliomurske Pohjamaa Sorapintaus Kalliomurske 0-55 mm Lentotuhka Pohjamaa Sorapintaus Kalliomurske 0-55 Stabiloitu lentotuhka Kalliomurske Pengertäyte, kalliomurske Pohjamaa Sorapintaus Bitumiliuos + sorasirote Stabiloitu lentotuhka Kalliomurske Pengertäyte, kalliomurske Pohjamaa

15 13 4. RAKENTAMINEN JA KUNNOSSAPITO Tien rakentamisesta vastasi Uudenmaan tiepiiri. Paikallistie PT tien parantamistyöt aloitettiin toukokuussa 1997 ja työ valmistui Kohteen tuhkakoerakenteet rakennettiin Koerakenteiden rakentamisjärjestys oli: 3B, 3A, 4A, 4B, 2B ja 2A. Vertailurakenne rakennettiin juuri ennen tuhkarakenteiden rakentamista. 4.1 Valmistelevat työt Humuspitoinen pintamaa poistettiin rakennusalueelta toukokuussa Alueelle tehtiin valmiiksi pengertäytöt. Paaluvälille pengertäyttö tehtiin tasolle TSV 650 mm (vertailurakenne + koerakenteet 2A, 2B ja 3A). Paaluvälille jakava kerros tehtiin tasolle TSV 300 mm (koerakenteet 4A ja 4B). Paaluvälille ei tehty pengertäyttöä vaan koerakenteiden rakentaminen tapahtui pohjamaalle levitetyn suodatinkankaan (kl II) päälle (koerakenne 3B). Paaluvälin pengertäytettä ei erikseen tiivistetty. Riittävä tiiviys katsottiin saavutettavan levitystyössä käytettävillä koneilla. Paaluvälin jakava kerros tiivistettiin erikseen täryjyrällä. 4.2 Lentotuhkakoerakenteet 3A ja 3B Koerakenteet 3A ja 3B rakennettiin välisenä aikana. Rakenteet tehtiin Hanasaaren voimalaitokselta saadusta lentotuhkasta. Rakentaminen aloitettiin rakenteesta 3B, jossa alin lentotuhkakerros rakennettiin yhtenä 0,3...0,5 metriä paksuna kerroksena suodatinkankaan päälle TSV 650 mm saakka. Tämän jälkeen lentotuhkakerrokset rakennettiin 25 cm kerroksina ja tiivistettiin täryjyrällä. Lentotuhkakerroksen päälle tehtiin 100 mm kantava murskekerros (0-55 mm). Rakenne 3B valmistui Koerakenne 3A rakennettiin valmiin pengertäytön päälle. Rakentaminen tehtiin välisenä aikana. Koerakenne tiivistettiin kahtena lentotuhkakerroksena, jonka päälle levitettiin kantava 100 mm murskekerros (0-55 mm). Lentotuhka levitettiin ja esitiivistettiin tela-alustaisella puskukoneella ja lopullinen tiivistys 3:lla yksivalssisen täryjyrän (8 tn) yliajokerralla ilman täryä. 4.3 Stabiloidut lentotuhkakoerakenteet 4A ja 4B Koerakenteet tehtiin sementin (5 %) ja kasavarastoidun lentotuhkan (95 %) seoksesta. Sekoitustyössä käytettiin lisäksi vettä. Sekoitustyö tehtiin jatkuvasekoitteisella Aran 250 sekoitusasemalla. Sekoittaminen tehtiin Vuosaaressa, jonne tuhka oli kasavarastoitu keväällä Rakentaminen aloitettiin paalulta 3500 ja se eteni kasvavan paaluluvun suuntaan. Rakentaminen tehtiin tasolle TSV 300 mm tiivistetyn jakavan mm murskekerroksen päälle. Rakenne 4A tehtiin tasolle TSV 150 mm ja rakenne 3B tasolle TSV 50 mm. Tuhkarakenteet tiivistettiin 6:lla täryjyrän yliajokerralla ja 6:lla kumipyöräjyrän yliajokerralla. Koerakenteeseen 4A rakennettiin kantavaksi kerrokseksi 100 mm murskekerros (0-55 mm). Koerakenteeseen 4B stabiloidun lentotuhkan päälle levitettiin bitumiliuos (2 kg/m 2 ) ja sorasirote (6-12 mm). 4.4 Lentotuhkan ja rikinpoistolopputuotteen seos koerakenteet 2A ja 2B Koerakenteet 2A ja 2B tehtiin Rakenteeseen käytettiin lentotuhkan ja rikinpoistotuotteen (75/25 %) seosta.

16 14 Rakenne 2B tehtiin kahtena 250 mm tiivistyskerroksena tasolle TSV mm. Kerrokset tiivistettiin 4:llä täryjyrän ja 6:lla kumipyöräjyrän yliajokerralla. LT+RPT kerroksen päälle tehtiin 100 mm paksu murskekerros (0-55 mm), joka tiivistettiin 2-4:llä täryjyrän yliajokerralla. Rakenne 2A LT+RPT kerros tehtiin tasolle TSV 50 mm. 600 mm:n tuhkakerros tiivistettiin 4:llä täryjyrän ja 6:lla kumipyöräjyrän yliajokerralla. LT+RPT kerroksen päälle levitettiin bitumiliuos (2 kg/m 2 ) ja sorasirote (6-12 mm). Sorasirote tiivistettiin kumipyöräjyrällä. 4.5 Sorapintauksen levitys Kaikkien koerakenteiden pinnalle levitettiin sorapintaus (0-16 mm) Tarkempi rakentamiskuvaus on esitetty koerakennusraportissa Tuhkakoerakenteet osa A , Viatek Oy. 4.6 Sorateiden kunnossapito Koerakenteet kuuluvat tielaitoksella normaalin kunnossapidon piiriin, eikä niihin kohdisteta poikkeavia toimenpiteitä. Sorateiden pinnat lanataan ensimmäisen kerran keväisin roudan sulamisen jälkeen. Muutoin lanaus tehdään noin kahden viikon välein tai tarpeen mukaan. Keväisin ensimmäisen lanauksen yhteydessä sekä kerran syksyllä, tien pinnalle levitetään 1-2 cm kerros 0-16 mm soraa (soraus). Keväisin sorauksen yhteydessä tienpinnalle levitetään kiteistä kalsiumkloridia (CaCl 2 ) pölyämisen estämiseksi. Tarvittaessa kevään aikana tehdään lisäsuolauksia pölyäville tieosuuksille. Syksyisin tienpinnalle levitetään veteen liuotettua suolaa (CaCl 2 ) koko soratielle. Kesäisin tehdään ylimääräisiä suolauksia asuttujen alueiden kohdalle. Talvikunnossapidon yhteydessä tienpinta aurataan ja hiekoitetaan. Soratienpintaan saa käyttää vuoden aikana suolaa 2 tonnia kilometriä kohden. Yleensä keväisen suolauksen yhteydessä kiteistä suolaa levitetään noin 1 tonni kilometriä kohden. Lisäksi kesä- ja syysuolauksen aikana tietä suolataan yhteensä noin 0,5 t/km. 1,5 tonnilla laskettaessa yhdelle neliömetrille tulee näin ollen CaCl 2 noin 0,25 kg/m 2. Tiedot ovat peräisin Tieliikelaitoksen Juha Hämäläiseltä (henkilökohtainen tiedonanto ). 4.7 Korjaukset Keväällä 2001 maalis-huhtikuun vaihteessa muutaman tuhkarakenteen pinta pehmeni ja paikoitellen liikennöinti vaikeutui. Pahiten tien pinnan pehmenemisestä kärsi koerakenne 2A, jossa kuorma-auton renkaat upposivat rakenteeseen. Rakenteiden pehmeneminen tapahtui ilmeisesti rakenteen korkean vesipitoisuuden takia. Syynä tähän oli tietä vierustavien ojien tukkeutuminen, jolloin tierakenteessa oleva vesi ei päässyt poistumaan normaalisti rakenteista. Juha Hämäläisen (henkilökohtainen tiedonanto ) mukaan pehmenneet rakenteet korjattiin kaivamalla viereiset ojat auki, jolloin rakenteissa oleva vesi pääsi poistumaan. Pahiten pehmenneisiin kohtiin tuotiin lisäksi kaksi kuormallista 0 50 mm soraa. Sorakerroksen kokonaispaksuudeksi tuli muutamia senttimetrejä. Karkean soran päälle levitettiin 0 16 mm sorapintaus. Rakenteisiin ei ole tehty muita korjauksia. Tietä on huollettu ainoastaan normaalin kunnossapitosuunnitelman mukaisesti.

17 15 5. INSTRUMENTOINTI JA SEURANTAMITTAUKSET 5.1 Tutkimusmentelmät Koeosuuksien seuranta ja instrumentointi jaettiin Uudenmaan tiepiirin ja Tuhkat hyötykäyttöön projektin välillä. Koeosuuksien instrumentoinnissa ja seurannassa käytettiin seuraavia menetelmiä. Eri menetelmien osalta työnjako Tuhkat hyötykäyttöön -projektin (T) ja Uudenmaan tiepiiri (U) välillä oli: Hankinta Asennus Mittaus 1. pohjavesiputket U U U => T 2. lysimetrit U U T 3. painumaletkut U U U 4. routanousumittarit (potentiometrit) T T + U T 5. kosteusanturit T T T 6. lämpötila-anturit T T + U T 7. työn aikaiset pölyleijumamittaukset U U U 8. säähavainnot U U U 9. levykuormituskokeet U 10. pudotuspainokokeet U 11. liikennelaskenta U U U 12. koekuopat T 13 laboratoriokokeet ja kentällä tehtävät mittaukset T Instrumentoinnin periaatepoikkileikkaus on esitetty kuvassa 5.1. Alkuperäisessä suunnitelmassa tienpintaan oli tarkoitus asentaa siirtymänastat asfaltin levittämisen jälkeen sekä tehdä tienpinnan korkeusvaaituksia. Tietä ei ole asfaltoitu, joten tien pinnan vaaituksia ei myöskään ole tehty. Kuva 5.1. Sipoo, PT 11636, tuhkakoerakenteet. Instrumentoinnin periaatepoikkileikkaus. Siirtymänastoja ei ole asennettu.

18 Pohjavesiputket Pohjavesiputkista selvitetään pohjaveden pinnan korkeuden lisäksi tuhkarakenteiden suotovesien mahdollisia vaikutuksia pohjaveteen. Pohjavesiputket on asennettu seuraavasti (paalulukema ja sivumitta): pl 3240 vas. 15, pl 3350 vas. 15 ja pl 3450 vas.10. Pohjaveden pinnan korkeutta ja veden laatua on tutkittu 1-2 kertaa vuodessa. Kuvassa 5.2 on havainnollistettu pohjavesiputken rakennetta ja asennusta maahan.. Kuva 5.2. Pohjaveden pinnan korkeuden mittaamisessa käytetyn pohjavesiputken periaate. 5.3 Lysimetrit Tuhkarakenteista suotautuvien vesien kemiallisen koostumuksen ja määrän mittaamiseksi rakennettiin 3 kpl lysimetrialtaita koerakenteiden alle pengertäytteen yläpintaan. Lysimetrialtaiden mitat ovat 5 5 m 2. Lysimetrit rakennettiin seuraavasti: pl 3240, vertailurakenteen alle, pl 3380, lentotuhka- ja rikinpoistolopputuoterakenteen alle ja pl 3420, lentotuhkarakenteen alle. Lysimetreihin kerääntyneen veden laatua ja määrää on mitattu vuodesta 1997 alkaen 1-2 kertaa vuodessa. 5.4 Painumaletkut Painumaletkut (letkupainumamittari) asennettiin paaluille 3285, 3345, 3400, 3468, 3487 ja 3525 (yhteensä 6 kpl). Paaluilla 3465 ja 3485 painumaletkut asennettiin leikatun pohjamaan pintaan suodatinkankaan alle suodatinkangaskaistan päälle. Muilla paalulukemilla painumaletkut asennettiin pengertäytteen yläpintaan tielaitoksen ohjeiden mukaisesti. 5.5 Routanousumittarit Routanousumittareilla (potentiometri) seurattiin tierakenteen routaantumisen ja mahdollisen routimisen vaikutusta tierakenteen pystysuoriin siirtymiin. Siirtymien mittaamiseksi asennettiin paalujen 3270, 3340, 3470 ja 3520 keski- ja reunalinjalle potentiometrejä yhteensä 8 kpl. 5.6 Kosteusanturit Tuhkakerrosten ja pohjamaan kosteuden muutosten mittaamiseksi asennettiin paalujen 3340, 3360, 3430, 3470 ja 3520 keski- ja reunalinjalle kosteusantureita (TDR) yhteensä 28 kpl. Taulukossa 5.1 on esitetty kosteusantureiden sijainti, tunnukset ja etäisyys tien pinnasta.

19 17 Taulukko 5.1. Sipoo, PT 11636, plv Kosteusantureiden sijainti, tunnukset ja syvyys tien pinnasta. Paalulukema TDR:n sijainti 0,1 m vas4 KL ,2 m vas3 KL3 vas1 KL2 vas2 KL2 vas5 KL5 vas1 KL2 0,25 m KL1 0,3 m vas4 KL ,4 m vas2 KL2 - KL ,6 m vas1 KL1 - - vas1 KL1 vas3 KL ,8 m vas2 KL ,1 m vas1 KL1 - - Anturit pl 3470 vas1 ja KL1 noin 0,1 m syvyydellä savessa, muut anturit tuhkakerroksessa 5.7 Lämpötila-anturit Päällysrakenteen, pengertäytteen ja pohjamaan lämpötilan (roudan syvyyden) mittaamiseksi asennettiin paalujen 3280, 3340, 3470 ja 3520 keski- ja reunalinjalle termosauvoja yhteensä 8 kpl. Jokaisessa sauvassa on 8 termoparia. Kaikissa sauvoissa termoparit ovat syvyyksillä 0.15, 0.30, 0.45, 0.65, 0.80, 1.20, 1.60 ja 2.00 m tien pinnasta. 5.8 Työn aikaiset pölyleijumamittaukset Työn aikaisia pölyleijumia seurattiin pölyleijumamittauksilla standardin SFS 3863 mukaisesti kahtena tuhkarakentamispäivänä. 5.9 Säähavainnot Sääolosuhteita seurattiin työn aikana työmaalla lämpömittarilla ja sademittarilla. Ensimmäisinä mittausvuosina pitkän aikavälin säähavainnot (lämpötila, sademäärä, pakkas- ja lämpöastesummat) saatiin Ilmatieteen laitoksen Porvoon, Järnbölen ja Helsinki-Vantaan lentoaseman havaintoasemilta. Viimeisimpiä vuosia koskevat pakkas- ja lämpöastesummat on saatu ilmatieteen laitoksen kuukausitiedotteista Levykuormituskokeet Ennen päällysrakenteen rakentamista tehtiin pengertäytteen pinnalta levykuormituskokeita paaluvälillä ja jakavan kerroksen päältä paaluvälillä Loput levykuormituskokeet tehtiin kantavan murskekerroksen, bitumisoran tai sorapinnoitteen päältä. Levykuormituskokeita on tehty vuosina 1997 ja Mittaustulokset on esitetty seurantamittausraportin osassa B, , Viatek Oy Pudotuspainokokeet Pudotuspainokokeet tehtiin pudotuspainolaitteella rakentamisen jälkeen kantavan murskekerroksen, bitumisoran tai sorapinnoitteen päältä vuosittain keväällä ja kesällä Liikennelaskenta Rakentamisen jälkeen tielle järjestettiin liikennelaskenta siten, että laskentalaite keräsi yhden viikon ajan liikennetietoja kerran kuukaudessa. Laskentalaite erotteli liikenteen laadun. Laskentaa tehtiin syyskuun 1997 ja lokakuun 1998 välinen aika. Liikennelaskennan tulokset on esitetty taulukossa 5.2.

20 18 Taulukko 5.2. Sipoo, PT Liikennelaskennan tulokset ajalla Raskaiden ajoneuvojen osuutta kasvattaa työmaaliikenne keskiarvo min. max KVL KVLras %-KVLras 19,1 15,1 3,1 4,5 11,3 8,5 13,6 6,3 6,9 8,1 9,7 3,1 19,1 KVLyhd KAVL KAVLras %-KAVLras 25,9 21,0 4,0 4,5 14,7 10,5 16,1 8,0 5,3 9,3 11,9 4,0 25,9 KAVLyhd KVL = mitattu keskivuorokausiliikennemäärä (kaikki ajoneuvot) la = linja-auto KVLras = mitattu raskaiden ajoneuvojen keskivuorokausiliikennemäärä (la, kaip, kapp, katp) kaip = perävaunuton kuorma-auto KVLyhd = mitattu yhdistelmien keskivuorokausiliikennemäärä (kapp, katp) kapp = puoliperävaunullinen kuorma-auto KAVL = mitattu arkivuorokauden (ma-pe) liikennemäärä (kaikki ajoneuvot) katp = perävaunullinen kuorma-auto KAVLras = mitattu raskaiden ajoneuvojen arkivuorokauden (ma-pe) liikennemäärä (la, kaip, kapp, katp) KAVLyhd = mitattu yhdistelmien arkivuorokauden liikennemäärä (kapp, katp) 5.13 Koekuopat Koerakenteisiin on tehty koekuoppia vuosina 1998, 1999 ja Yhteensä koekuoppia on tehty 15 kappaletta. Koekuopista otetuista näytteistä on tutkittu puristuslujuutta, vesipitoisuutta, tiheyttä ja tiiviysastetta. Tulokset on esitetty raporteissa seurantamittaustulokset osat B ja C, Viatek Oy 1998 ja 1999 sekä raportissa Tuhkakoerakenteiden kevään 2001 vaurioiden analysointi. Lisäksi tulokset on esitetty kappaleissa 7 ja Laboratoriokokeet ja kentällä tehdyt mittaukset Tuhkakoerakenteiden riittävän tiiviyden saavuttamiseksi tehtiin tiivistysmenetelmätutkimuksia ennakkoon Salmisaaressa. Tutkimuksissa pyrittiin ennalta löytämään tiivistystyömäärä, jolla tuhkakerros saadaan riittävän tiiviiksi. (Tuhkat hyötykäyttöön, III Käsittely, varastointi ja kuljetus, Tiivistyskokeilu, loppuraportti 12/1997, Viatek Oy / SGT). Taulukossa 5.3 on esitetty ennen koerakentamista koerakenteissa käytetyillä tuhkilla tehtyjen laboratoriotutkimusten tulokset. Maksimitiiviys määritettiin parannetulla Proctor-kokeella. Koerakennuskohteen työn aikana saavutettua tiiviyttä mitattiin vesivolymetrillä. Laboratoriotutkimusten tulokset on esitetty kokonaisuudessaan raporteissa Tuhkakoerakenteiden rakennustöiden työkohtaiset laatuvaatimukset ja työselitykset, (Viatek Oy), Laboratoriotutkimustulokset (Viatek Oy) ja Kivihiilituhkan käyttö tienrakentamisessa (Viatek Oy). Taulukko 5.3. Tuhkanäytteiden laboratoriotutkimustuloksia (ennakkokokeet). γ max [kg/m 3 ] w opt [%] Puristuslujuus ** [MPa] Lentotuhka ,44 Lentotuhkan + rikinpoistolopputuotteen * * 1,8 seos 75/25 % Sementtistabiloitu lentotuhka ,1 * Laboratoriossa tutkittiin sekä Hana B3: ja Hana B4:n LT+RPT seosta. ** Mittaustulokset ovat 1 kuukauden ikäisten näytteiden (D=92 %) puristuslujuudet.