Rovaniemen kaupungin katuverkon kuntoanalyysi Street Doctor -menetelmällä
Rovaniemen kaupungin katuverkon kuntoanalyysi Street Doctor -menetelmällä Timo Saarenketo ja Kent Middleton 2009 1
Yhteenveto Rovaniemen kaupungin pää- ja kokoojakatuverkon kuntoa on seurattu vuonna 2000 tehdyn lähtötilanteen mittausten jälkeen joka toinen vuosi. Tässä raportissa esitellään vuonna 2008 tehdyn neljännen seurantamittausten tulokset toiminnallisen kunnon osalta. Tulokset osoittavat, että katuverkon keskimääräinen urautuminen on hieman parantunut vuoden 2006 tilanteesta. Tämä tosin johtuu osittain myös siitä, että vuonna 2006 mitattiin kuumasta kesästä johtuen hieman liian suuria ura-arvoja. Huolestuttavin kehitys on pohjois-osan katuverkolla, mutta myös eteläosissa on ongelmia ja siellä keskimääräinen urasyvyys on jopa yli 10 mm. Paras tilanne on keskustassa. Katuverkon tasaisuus on hieman huonontunut viime mittauksista ja tilanne on heikentynyt etenkin eteläosissa ja pohjoisosissa. Saarenkylän katuverkko analysoitiin nyt toisen kerran ja tulokset osoittavat kuntotilan selvää parantumista etenkin Syväsenvaara-Nivavaaran alueella. Alempana Saarenputaan alueella kadut ovat edelleen heikossa kunnossa routimisen johdosta ja siksi niitä ei kannata päällystää ennen perusteellisempaa rakenneremonttia. Rovaniemen Street Doctor analyysissa arvioitiin nyt myös toisen kerran päällystemäärien ja katuverkon urautumisen kehittymisen suhdetta. Nämä laskelmat osoittavat selvästi, että vuosina 2005-2007 katuverkon päällystysmäärät, n. 5 km vuodessa, olivat liian vähäiset ja tämä näkyy katuverkon omaisuusarvon putoamisena ja kasvavana päällystysvelkana. Huonoa kehitystä taittoi kuitenkin jo hieman vuoden 2008 päällystemäärät. Lähivuosina kaupungin kannattaisi muutaman vuoden ajan nostaa päällystysmäärät noin tasolle noin 10 km/v, jolloin verkon kuntotaso saataisiin nostettua turvalliselle tasolle. Nyt kunto lähestyy uhkaavasti hälytysrajaa, jonka jälkeen myös korjauskustannukset moninkertaistuvat. Seuraavan kerran analyysi tehdään vuonna 2010 ja silloin tulisi toiminnallisen analyysin rinnalla uusia myös rakenteelliset analyysit, jolloin voidaan arvioida miten rakenteellinen kunto on muuttunut kymmenen vuoden aikana. 2
Sisältö YHTEENVETO... 2 1. JOHDANTO... 4 2. TUTKIMUSMENETELMÄT... 4 3. TUTKIMUSTULOKSET... 7 4. TUTKIMUSKOHTEET JA TUTKIMUSMENETELMÄT... 8 4.1 POHJOISET KAUPUNGINOSAT... 8 4.2 ETELÄISET KAUPUNGINOSAT... 11 4.3 ITÄISET KAUPUNGINOSAT... 13 4.4 KESKUSTA... 16 4.5 SAARENKYLÄ... 18 5. JOHTOPÄÄTÖKSET, PÄÄLLYSTYSTARVE LÄHIVUOSINA... 20 3
1. Johdanto Roadscanners Oy:n ja Rovaniemen kaupungin yhteistyönä kehitettiin ja tehtiin vuonna 2000 2001 Rovaniemen kaupungin pää- ja kokoojakatuverkolle Street Doctor menetelmä katuverkon rakenteellisen ja toiminnallisen kunnon analyysiin. Tällä analyysitekniikalla saatiin tarkka kuva katuverkon kunnosta vuonna 2000. Tämän jälkeen uraisuus- ja epätasaisuusmittaukset on toistettu vuosina 2002, 2004, 2006 ja 2008 niin että vuosina 2006 ja 2008 mukaan ovat tulleet myös Saarenkylän kadut. Mittaustulosten analyysien perusteella on ollut mahdollista laskea katujen uraisuuden ja tasaisuuden kehitystrendejä, eli esimerkiksi kuinka nopeasti päällysteet urautuivat ja mikä on lähivuosien päällystystarve. Tässä raportissa esitetään vuoden 2008 seurantamittausten tulokset ja niiden pohjalta esitetyt katuverkon kestoikäennusteet. Saarenkylästä saatiin tuloksia nyt vasta toisen kerran ja seuraavan kerran jälkeen myös täältä voidaan tehdä luotettavat kestoennusteet. 2. Tutkimusmenetelmät Tasaisuus- ja uramittaukset suoritettiin heinäkuussa ja elokuussa 2008 samalla RoadMaster kalustolla (kuva 1) ja samalla menetelmällä kuin perusselvityksessä vuonna 2000 ja sen jälkeen tehdyissä mittauksissa. Vuonna 2008 RoadMaster mittalaitteen tuloksia vertailtiin myös tiehallinnon käyttämien PTM autojen tuloksiin (kuvat 2 ja 3) ja tulokset osoittivat, että RoadMaster kalusto mittaa keskimäärin noin 2 mm suuremmat urasyvyydet kuin Tiehallinnon käyttämä kalusto. Nämä suhteelliset erot eivät ole muuttuneet edelliseen vertailuun verrattuna. Lisäksi Ounasrinteentiellä tehtyjen RoadMaster toistomittausten tulokset osoittivat että kaluston toistettavuus on edelleen hyvä. Vuoden 2008 mittaustulokset analysoitiin ja kuntotilan kehittymistä mallinnettiin käyttämällä Roadscanners Oy:n Road Doctor Designer -ohjelmistoa. Ohjelmiston avulla voidaan analysoida sekä tasaisuusarvojen (IRI) että urasyvyysarvojen kehittymisnopeutta sekä laskea tulosten perusteella ennalta määritellyillä raja-arvoilla katujakson jäljellä oleva elinikä. Kuvassa 4. on esitetty esimerkki tekniikasta, jota tässä Street Doctor analyysissä on käytetty. Kestoikäennusteiden laskennassa käytetään lähtötietoina kadun tai katuosan viimeistä päällystysvuotta ja eri vuosilta käytettävissä olevia tasaisuus- (IRI-) ja uramittaustuloksia. Laskennassa käytettävä välimatka on Rovaniemellä 20 m ja rajaarvoina urasyvyydelle käytettiin edelleen 20 mm ja IRI-arvoille 15 mm/m. Lähtöarvojen asettamisen jälkeen RD Designer ohjelmisto laskee tiejaksolle urautumismallin tai IRI-arvojen kasvumallin sovittamalla lineaarisen regressiosuoran mittausarvojen kautta. Kun suora on sovitettu, lasketaan sen perusteella keskimääräinen urautumisen kasvunopeus sekä määritetään päällysteen 4
uusimisvuosi kuvassa 4 esitetyn periaatteen mukaisesti. Lopuksi lasketut taulukot tallennetaan formaattiin, josta ne ovat helposti siirrettävissä myös GIS-kartoille. Mittaustuloksista voidaan laskea myös erilaisia keskiarvoja. Kuva 1. Seurantamittauksissa käytetty RoadMaster kalusto. Urasyvyys mitataan auton eteen asennettuun palkkiin kiinnitettyjen 11 ultraäänianturin avulla. Tasaisuusarvot mitataan auton oikeaan takapyörään kiinnitetyn kiihtyvyysanturin mittaustuloksista. 25 20 Roadmaster 2008 Destia 2008 10 m urasyvyys (mm) 15 10 5 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 (m) Kuva 2. Roadscanners Oy:n käyttämän RoadMaster kaluston ja Tiehallinnon käyttämän Destian PTM auton uramittaustulosten vertailut, kt 79 tieosa 5. 5
10 9,5 Roadmaster Destia 9 8,5 urasyvyys (mm) 8 7,5 7 6,5 6 5,5 5 Tie 79 osa 5 Tie 83 osa 15 Kuva 3. Roadscanners Oy:n käyttämän RoadMaster kaluston ja Tiehallinnon käyttämän Destian PTM autonmittamat keskiarvourasyvyydet kahdelta tieosalta Rovaniemen ympäristössä. Keskimääräinen ero on hieman yli 2 mm. 30 Urautumisen ennustaminen Uran keskiarvo (mm) 25 20 15 10 Urasyvyyden raja-arvo katuverkolla Urasyvyyden tyytyväisyysraja tieverkolla Lineaarinen regressiosuora y = 1,0053x - 5,7215 5 0 Päällystys Uramittaustulokset Uudelleen Päällystäminen 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 vuosi Kuva 4. Esimerkkikuva katupäällysteen elinikäanalyysistä uramuuttujan osalta. Tuloksia vertailtaessa on huomioitava myös, että tasaisuusarvojen (IRI) luokittelussa palattiin takaisin vuonna 2004 ja aiemmin käytettyyn luokitteluun, koska vuoden 2006 luokittelusta löytyi pieni virhe, joka antoi hieman anteeksi pahimpien routa- yms. heittojen kohdalla. 6
3. Tutkimustulokset Uraisuus- ja tasaisuusmittausten kaupunginosa- ja katukohtaiset analyysitulokset on esitetty tämän raportin kappaleessa 4. Seuraavassa on tarkasteltu tuloksia yleisellä tasolla. Urasyvyysmittausten keskimääräiset arvot ovat parantuneet vuoden 2006 mittaustuloksista keskimäärin 1,5 mm. Vuoden 2006 mittausten jälkeen tehdyt päällystetyöt ovat voineet vaikuttaa asiaan jonkin verran, mutta kaikkea ne eivät selitä. Roadscanners epäili aluksi myös oman mittausautonsa tuloksia, mutta ne tarkistettiin vertailumittauksina Destian tulosten kanssa (ks. Kuvat 2 ja 3). Tämän vuoksi todennäköisin selitys on kesän 2006 kuuma mittausajankohta, jolloin korkeat ilmalämpötilat johtivat pieneen deformaatioon päällysteen pinnassa. Tämä aiheutti sen, että vuoden 2006 seurannan uramittaustulokset olivat aavistuksen liian korkeita. Kuitenkin tarkasteltaessa keskimääräisiä uramittaustuloksia koko kaupungissa ja eri kaupunginosissa (kuva 5), jopa ilman 2006 tuloksia, voidaan havaita että Rovaniemen kaupungin katuverkon uraisuus on ollut pienessä kasvussa. Poikkeuksena ovat keskustan kadut, joissa tilanne on kehittynyt positiiviseen suuntaan. Myös Saarenkylässä tilanne näyttää uraisuuden suhteen parantuvan. Sen sijaan katuverkon tasaisuus on edelleen parempi kuin vuonna 2000 ja, vaikka tasaisuus on viimeisten mittausten mukaan hieman huonontunut, merkittäviä eroja ei ole syntynyt viimeisen kahden vuoden aikana (kuva 6). Suurin heikennys on tapahtunut Saarenkylässä. Uraisuuden kehitys kaupunginosittain 20,00 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 URA-00 URA-02 URA-04 URA-06 URA-08 Koko kaupunki Keskusta Pohjois-osa Itä-osa Eteläosa Saarenkylä Kuva 5. Uraisuuden kehitys Rovaniemellä 2000 2008. 7
Epätasaisuuden kehitys kaupunginosittain IRI-00 IRI-02 IRI-06 IRI-08 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 Koko kaupunki Keskusta Pohjois-osa Itä-osa Eteläosa Saarenkylä Kuva 6. Epätasaisuuden kehitys Rovaniemellä 2000 2008. Vuoden 2004 mittaukset on jätetty tilastoista pois. 4. Tutkimuskohteet ja tutkimusmenetelmät Seuraavassa on esitetty Street Doctor teemakartat Rovaniemen kaupungin alueelta. Karttoja tarkasteltaessa tulee muistaa, että kyseessä on alku- ja keskikesän 2008 tilanne, jolloin loppukesällä 2008 tehdyt päällystystyöt eivät näy raportin tuloksissa. 4.1 Pohjoiset kaupunginosat Kuvissa 7, 8, 9 ja 10 on esitetty uraisuuden ja tasaisuuden ja kestoiän keskeiset teemakartat Rovaniemen keskustan pohjoisilla kaupunginosilla. Tänä vuonna analyysista jätettiin pois Ounasjoentie, koska mittausaikana tällä kadulla tehtiin korjaustöitä. Mittaustulosten analyyseista voitiin tehdä seuraavia havaintoja: Hillapolun urasyvyydet ovat parantuneet v. 2007 päällystämisen jälkeen, mutta koska mitatut urasyvyydet olivat jo nyt yllättävän korkeita, kannattaa ongelmien syyt selvittää. Revontulentiellä kadun tasaisuus on parantunut huomattavasti vuodesta 2006 kiitos päällystystöiden. Kairatie ja Ratakatu on päällystetty mittausten jälkeen, joten näillä teillä tilanne on tällä hetkellä parempi kuin kartat antavat osoittaa. Korkalovaarantien viime raportissa mainittu voimakas urautuminen näyttää hieman hidastuneen ja on nyt normaalia luokkaa suhteessa liikennemääriin. Lähivuosina päällystystarvetta tulee olemaan Kairatiellä, Hillapolulla, Ratakadulla ja Talvitiellä, joka vaurioituu tällä hetkellä erittäin nopeasti. Seuraavassa on esitetty kadut, jotka kannattaa ottaa myös tarkkailuohjelmaan: IRI(tasaisuus): Vartiokatu, Talvitie(osia), Karhuntie, Sudentie, Laavupolku ja Hillerintie; URA: ei merkittäviä katuosuuksia 8
Kuva 7. Urasyvyydet 2008 Rovaniemen keskustan pohjoisosissa. Kuva 8. Urautumisnopeudet 2008 Rovaniemen keskustan pohjoisosan katuverkolla. 9
Kuva 9. Epätasaisuus 2008 Rovaniemen keskustan pohjoisosan katuverkolla. Kuva 10. Kestoennusteet urautumisen perusteella. 10
4.2 Eteläiset kaupunginosat Kuvissa 11, 12, 13 ja 14 on esitetty uraisuuden, tasaisuuden ja kestoiän teemakartat Rovaniemen eteläisillä kaupunginosilla. Mittausten jälkeen päällystystöitä on tehty mm Pappilantiellä. Viirinkankaantiellä urautumisnopeus on kasvanut etenkin tien pohjoispäässä niin paljon, että sen syy kannattaisi tarkistaa. Lähivuosina päällystystarvetta on lyhyehköillä kohteilla Viirinkankaantiellä, Pappilantiellä, Etelärannalla, Teollisuustiellä ja Oijustiellä. Seuraavassa on esitetty lisäksi kadut, joiden kuntoa kannattaa tarkkailla: -Tasaisuus (IRI): Vierustie, Eteläranta, Hallitie; -Urautuminen: Vierustie ja Eteläranta. Kuva 11. Urasyvyydet 2008 eteläisissä kaupunginosissa. 11
Kuva 12. Urautumisnopeus eteläisissä kaupunginosissa. Kuva 13. Katujen epätasaisuus 2008 eteläisissä kaupunginosissa. 12
Kuva 14. Kestoennusteet urautumisen perusteella. 8B4.3 Itäiset kaupunginosat Kuvissa 15, 16 ja 17 on esitetty uraisuuden, tasaisuuden ja kestoiän keskeiset teemakartat Rovaniemen itäisillä kaupunginosilla. Kuva 18 esittää kestoennusteet uraisuuden osalta. Urasyvyyden perusteella päällysteiden korjaustarvetta on lähiaikoina Ounasvaarantiellä-Ounasrinteentiellä, Kivikadulla (tosin mitattiin ennen päällystystyötä), paikoin Jäämerentiellä ja Pallarintiellä sekä Reissumiehentiellä. Tasaisuuspuutteiden vuoksi toimenpiteitä tulisi tehdä lähiaikoina Kiekerötiellä. Tarkkailuohjelmaan kannattaa ottaa myös: URA: Jäämerentie; IRI: Suopunki ja Kiekerötie / Porokadunrinne. Itäisen kaupunginosien analyyseissä kiinnitti huomiota etenkin Ounasrinteentien ja Matkajängäntien viime vuosien nopea urautuminen. Tämän syytä tulisi selvittää yksi syy voisi olla alueella nopea rakentaminen. 13
Kuva 15. Urasyvyydet 2008 keskustan itäisillä kaupunginosilla. Kuva 16. Urautumisnopeudet keskustan itäisillä kaupunginosilla. 14
Kuva 17. Epätasaisuus 2008 keskustan itäisillä kaupunginosilla. Kuva 18. Kestoennusteet tasaisuuden perusteella itäisillä kaupunginosilla. 15
9B4.4 Keskusta Kuvissa 19, 20 ja 21 on esitetty uraisuuden ja tasaisuuden keskeiset teemakartat Rovaniemen keskustassa ja kuva 22 esittää kestoennusteita uraisuuden osalta. Verrattuna edellisiin analyyseihin Valtakadun urautumisnopeus on nyt pudonnut merkittävästi. Sen sijaan korkeita urautumisnopeuksia mitattiin edelleen Hallituskadulla ja Toripuistikossa, mutta yllättäen myös Ruokasenkadun itäpäässä, jossa syynä voi olla linja-autoliikenteen aiheuttama deformaatio. Epätasaisuusmittauksissa Rovakadun mukulakivipäällyste erottautui selvästi. Lähivuosina keskustassa päällystystarvetta tulee olemaan Hallituskadulla ja Toripuistikossa sekä mahdollisesti Kansankadulla. Kuva 19. Urasyvyydet 2008 Rovaniemen keskustassa. 16
Kuva 20. Urautumisnopeudet Rovaniemen keskustassa. Kuva 21. Epätasaisuus 2008 Rovaniemen keskustassa. 17
Kuva 22. Kestoennusteet urakasvun perusteella Rovaniemen keskustassa. 10B4.5 Saarenkylä Kuvassa 23 on esitetty urasyvyyden teemakartta Saarenkylästä vuodelta 2008 ja kuva 24 esittää vastaavan kartan epätasaisuuden osalta. Sitten ensimmäisten mittausten tilanne Saarenkylässä on parantunut merkittävästi etenkin uraisuuden suhteen ja ainoastaan paikallisia puutteita voitiin havaita Vaaratiellä ja Ritarinteellä. Sen sijaan epätasaisuus on edelleen suuri ongelma Saarenputaan ja Kemijoen välisellä katuverkolla, jonka pohjamaa on pääosin routivaa silttiä. Pahimmat epätasaisuudet mitattiin Halvarinrannassa, Lankkutiellä ja Kulppilantiellä. Näitä katuja ei kuitenkaan kannata päällystää ennen kuin myös katurakenteet on korjattu. 18
Kuva 23. Urasyvyys 2008 Saarenkylän alueella. Kuva 24. Epätasaisuus 2008 Saarenkylän alueella. 19
5B5. Johtopäätökset, päällystystarve lähivuosina Vuoden 2006 Street Doctor analyysin yhteydessä raportoitiin ensimmäisen kerran Rovaniemen kaupungin vuosittaisen päällystysmäärän ja uratason kehittymisen vertailutuloksia. Vertailussa selvitettiin kaupungin yhdyskuntatekniikan työohjelmista kullekin kadulle kohdistuneen päällystysmäärän pituus katumetreinä. Tämä laskelma osoitti selvästi, että vuosittaiset päällystysmäärät korreloivat kaupungin katuverkon keskimääräisissä ura-arvoissa. Vuoden 2008 Street Doctor analyysissa tätä analyysiä jatkettiin ja kuvassa 25 on esitetty päivitetyt tulokset. Ne osoittavat edelleen, että lisäämällä hieman vuosittaisia päällystysmääriä voidaan uhkaava urautumiskehitys katkaista. Kuvassa on esitetty jatkosuunnittelua varten arviot eri päällystysmäärien vaikutuksesta urautumisen kehittymiseen ja se osoittaa, että negatiivinen kehitys voidaan katkaista noin 10 km vuosittaisella päällystysmäärillä, mutta optimaaliseen 8 mm:n tasolle pääsy vaatisi kahtena vuonna noin 20 km:n päällystysmäärät. Uraisuuden kehittyminen ja päällystemäärät 16 30 Uraisuus (mm) 14 12 10 8 6 4 2 25 20 15 10 5 Päällystysmäärä (katu km) 0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Vuosi 0 Kuva 25. Keskimääräinen urasyvyys Rovaniemen kaupungin pää- ja kokoojakatuverkolla ja vuosittaiset päällystepituudet. Oikealla on esitetty myös urasyvyyden kehittymisen ennuste kolmella päällystysmäärävaihtoehdolla. Keltaisella merkitys urasyvyydet ovat eri mittausvuosien tulosten keskiarvoja. Yleisesti analyysi osoittaa, että Rovaniemen kaupungin katuverkon kuntokehitys on ollut positiivinen viimeisiä vuosi lukuun ottamatta, jolloin katupäällysteiden korjaus- ja uusimisbudjetti ei ole ollut riittävä. Tämä on syönyt päällysteisiin sidottua pääomaa, mutta asian tila on korjattavissa pienellä rahoituksen nostolla. Vuonna 2010 tulee kuluneeksi 10 vuotta ensimmäisistä mittauksista ja silloin tulisi tarkastella toiminnallisen kunnon lisäksi myös katuverkon rakenteellista kuntoa. Teiden rakenteiden heikkenemistä indikoivat nyt jo mm Ounasrinteentien nopea urautuminen ja näitä syitä tulisi jatkossa selvittää tarkemmin. 20
Rovaniemi Urheilukatu 5 7 FI 96100 Rovaniemi Tel. int. +358 (0)16 420 0500 Fax int. +358 (0)16 420 0511 Tampere Rohdinkuja 2 A 105 FI 33100 Tampere Tel. int. +358 (0)3 261 9162 Fax int. +358 (0)3 261 9163 Helsinki Atomitie 5 A FI 00370 Helsinki GSM int. +358 (0)40 594 9972 Roadscanners Sweden AB Kupolen 50 S 78170 Borlänge Tel. int. +46 243 217 960 Fax int. +46 243 217 961 21