jäähdytysveden ottorakenne ja meriväylä Jussi Kokkinen versio 2.5 20.1.2013
jäähdytysveden ottorakenne ja meriväylä 2 (17) 20.1.2013 SISÄLTÖ 1 YLEISTÄ... 3 2 TEHDYT TUTKIMUKSET... 4 3 TYÖVAIHEET... 4 4 SUUNNITELMA... 5 4.1 Koordinaatisto ja vertailutaso... 5 4.2 Mitoitusalus... 5 4.3 Meriväylä... 5 4.3.1 Varavesi... 5 4.3.2 Linjaus ja merkintä... 5 4.3.3 Väylän leveys... 6 4.3.4 Kaarteet... 6 4.3.5 Ankkurointialueet... 6 4.3.6 Risteävät putkijohdot ja kaapelit... 6 4.4 Satama-allas... 6 4.5 Laituri... 6 4.6 Jäähdytysveden varaottouoma... 7 4.7 Jäähdytysveden ottorakenne... 7 4.7.1 Työpato... 7 4.8 Aallonmurtajat... 8 4.8.1 Penkereen mitat... 8 4.8.2 Penkereiden rakentaminen... 9 5 RUOPPAUSTYÖT... 9 5.1 Irtomaiden ruoppaus... 10 5.2 Vedenalainen louhinta... 11 5.3 Läjitys... 11 5.3.1 Läjitys maalle... 11 5.3.2 Läjitys mereen... 12 6 MAANLEIKKAUS JA LOUHINTA KUIVATYÖNÄ... 12 6.1 Louhinta... 13 6.2 Työpadon poistaminen... 13 7 TÖIDEN KESTO... 13
jäähdytysveden ottorakenne ja meriväylä 20.1.2013 3 (17) 1 Yleistä Fennovoima Oy suunnittelee rakennuttavansa Pyhäjoen Hanhikiven niemelle Hanhikivi 1 -ydinvoimalaitosyksikön. Laitoksen polttoainehuoltoa varten tarvitaan satama ja satamaan johtava meriväylä. Laitoksen rakennusaikana ja myöhemmin vuosihuoltojen aikana satamaa tarvitaan muun muassa suurten komponenttien kuljetuksessa. Meriväylä jakautuu rakenteellisesti kahteen osaan, satama-altaan suulta ulos johtavaan varsinaiseen meriväylään ja satama-altaaseen. Satamaan kuuluvat aallonmurtajat, satama-allas ja laituri. Satama rakennetaan märkätyönä. Ydinvoimalaitoksen jäähdytysvesi otetaan satama-altaasta kalliotunnelin kautta laitokselle. Jäähdytysvesitunnelin suulle tehdään betonirakenne, johon sijoitetaan karkeavälppä ja sulkuluukut. Tunnelin suun betonirakenne liitetään tiiviisti kalliotunneliin. Tunnelin suun rakenne tehdään kuivatyönä kalliokaivannossa. Kalliotunnelia ei käsitellä tässä selostuksessa. Meriväylä ja satama-allas toimivat osana ydinvoimalaitoksen jäähdytysveden ottokanavaa. Veden laadun varmistamiseksi altaan syvyys tulee selvästi suuremmaksi kuin alusliikenteen kannalta olisi välttämätöntä. Riittävän jäähdytysveden saannin varmistamiseksi rakennetaan sataman eteläpuolelle jäähdytysveden varaottouoma. Varaottouoma liitetään satama-altaaseen sulkurakenteen kautta. Sataman sijaintipaikka Hanhikiven niemen eteläpuolella Sotalisun ja Porrauksen niemekkeiden välissä on matalaa, karikkoista rantaa. Avomeri aukeaa suoraan rannasta, tosin kaakon suunnassa noin kilometrin etäisyydellä satamapaikasta on matalikko. Satama-altaan alueella vesi syvenee tasaisesti avomerta kohden, suunnitellun läntisen aallonmurtajan kohdalla vesisyvyys on noin neljä metriä. Hanhikiven edustalla ei luoteen suunnassa ole lainkaan saaria tai matalikkoja ja merenpohja viettää varsin tasaisesti aina 10 m syvyyteen saakka. Tehtyjen tutkimusten mukaan merenpohjan pintakerros on hiekkaa, soraa ja moreenia, suuremmissa vesisyvyyksissä on löytynyt myös savea. Pinnalla on paljon kiviä ja myös lohkareita esiintyy. Irtomaakerroksen paksuus vaihtelee nollan ja seitsemän metrin välillä. Alueen hieno hiekka liikkuu virtausten mukana. Kallion pinnan taso vaihtelee +0,5-11 siten, että kalliossa on suunnilleen koillis-lounas suuntaisia harjanteita. Satamaa lähin mareografi sijaitsee Raahessa, noin 16 km koilliseen Hanhikiveltä. Tilastojen mukaan Raahessa alin mitattu vedenpinnankorkeus on ollut -129 cm (4.10.1936) ja ylin +162 cm (14.1.1984). Laituri ja satamakenttä sijoitetaan Sotalisun niemekkeelle. Laituri rakennetaan maantai kallionvaraisena betonirakenteena. Valittu satamapaikka on varsin avoin, jonka vuoksi satama suojataan aallonmurtajin. Läntinen aallonmurtaja on 370 m pituinen. Pohjoistuulilta suojaa Porrauksen niemeke ja sen jatkeena 100 m pituinen aallonmurtaja. Väylä tulee satamaan luoteesta ja muodostaa itsenäisen sisääntuloväylän avomereltä.
jäähdytysveden ottorakenne ja meriväylä 4 (17) 20.1.2013 2 Tehdyt tutkimukset 3 Työvaiheet Vuonna 2009 Merenkulkulaitoksen tekemä linjaluotaus kattaa meriväyläalueen aivan sen ulkopäätä lukuun ottamatta. Linjaluotaus ulottuu noin 2,3 m vesisyvyyteen ja kattaa siten satama-altaan lounaisosan. Luode Consulting Oy on tehnyt alueella virtausmallinnukseen liittyviä luotauksia vuosina 2011-2012. Vuonna 2012 alueella tehtiin seismisiä luotauksia kolmella linjalla ja niiden lisäksi porakonekairauksia 32 pisteessä. Kairausten yhteydessä otettiin pohjasta häiriintyneitä näytteitä kahdeksasta pisteestä. Vuonna 2012 otettiin alueelta myös pohjanäytteitä 17 pisteestä sedimenttitutkimuksia varten. GTK teki alueella akustis-seismisen luotaustutkimuksen vuonna 2012. Meriväylän, jäähdytysveden varaottouoman, satama-altaan, laiturin ja jäähdytysveden ottorakenteen suunnitelma perustuu alla esitettyyn alustavaan työvaiheistukseen (ks. myös liitepiirustus 3). Ruoppauksesta saatua louhetta käytetään aallonmurtajien rakentamiseen. Eteläisen aallonmurtajan alkupäähän muodostetaan ruoppausmateriaalia vastaanottava proomuterminaali rakentamisen alkuvaiheessa, jotta laitosalueen täyttöihin soveltuva ruoppausmateriaali on mahdollista kuljettaa hyödynnettäväksi laitosalueen täytöissä (kauharuoppaaja -> palkoproomu -> proomuterminaali -> laahakaivuri -> kasa aallonmurtajalla -> kaivuri / pyöräkuormaaja -> dumpperi -> täyttöalue). Jäähdytysveden varaottouoman sulkurakenteen kohdalle täytetään tilapäinen penger. Merialueella tehtävät ruoppaukset toteutetaan seuraavassa järjestyksessä: laiturialue, jäähdytysveden ottorakenteen tulokanava, satama-allas/meriväylä ja jäähdytysveden varaottouoma. Satama-altaan aallonmurtajat rakennetaan louheen saatavuuden mukaisesti. Laiturin tulee olla käyttövalmiina, kun meriväylä ja satama-allas on ruopattu. Väylän turvalaitteet asennetaan mahdollisimman pian ruoppaustöiden valmistuttua. Jäähdytysveden ottorakenteen työpato tehdään, kun ruoppaus / vedenalainen louhinta on edennyt riittävän kauas suunnitellun patolinjan sisäpuolelle. Tämä on edellytys, jotta vältytään räjäytyksiltä työpadon purkuvaiheessa. Jäähdytysveden ottorakenteen maanleikkaukset ja louhinnat sekä betonirakenteet tehdään kuivatyönä työpadon rakentamisen ja rakennuskaivannon kuivaksipumppaamisen jälkeen. Turvallisuusvaatimusten takia kaikki louhinnat tulee tehdä ennen voimalaitoksen betonivaluja. Jäähdytysveden ottorakenteen työpato poistetaan vasta sen jälkeen, kun ydinvoimalaitosta aletaan ottaa käyttöön, ja jäähdytysvesi voidaan laskea tunneliin. Jäähdytysveden varaoton sulkurakenteen tulee olla valmis ennen laitoksen käyttöönottoa, mutta muuten se on hyvä rakentaa heti sataman valmistuttua. Mahdolliset louhinnat sulkurakenteen kohdalla on niin ikään tehtävä ennen voimalaitoksen betonivalujen alkamista. Satama-altaan suun sisäpuolelle sedimenttien pysäyttämiseksi rakennettava pohjapato toteutetaan mahdollisimman myöhäisessä vaiheessa rakentamista, jotta meriväylän täysi kulkusyvyys on käytettävissä mahdollisimman pitkään.
jäähdytysveden ottorakenne ja meriväylä 20.1.2013 5 (17) 4 Suunnitelma 4.1 Koordinaatisto ja vertailutaso 4.2 Mitoitusalus 4.3 Meriväylä 4.3.1 Varavesi Suunnitelma on laadittu ETSR-GK24 koordinaatistoon ja korkeusjärjestelmään N2000. Satama-altaan kulkusyvyyden määrittelyssä vertailutasona on käytetty Raahen teoreettista keskivedenkorkeutta MW2012, jonka nollakohta on 0,126 m ylempänä kuin N2000 nollakohta (syvyys 6,126 m MW2012 vastaa tasoa -6,000 N2000). Satama-altaan ja laiturin mitoitusaluksena on käytetty SKB AB:n rakenteilla olevaa alusta Sigrid, jonka päämitat ovat: pituus 99,5 m leveys 18,6 m syväys 4,5 m. Väylän kulkusyvyys on 7,0 m. Laitoksen rakennusvaiheen jälkeen, kun pohjapato asennetaan paikalleen satama-altaan suulle, väylän kulkusyvyyttä pienennetään. Varavetenä on käytetty 1,1 m, joka on 16 % kulkusyvyydestä. Siten väylän haraussyvyys on 8,1 m (MW2012), joka vastaa tasoa -8,0 N2000. Aluksen nopeuspainuman eli squatin kannalta mitoittava kohta on satama-altaan suulla pohjapadon kohdalla, missä myös aallonmurtajat ovat väylää lähinnä. Gulievin menetelmän mukaan mitoitusaluksen squat 4 solmun nopeudessa on noin 0,2 m keskivedellä, joten mitoitusaluksen aluksen ja pohjapadon harjan väliin jää 1,4 m vettä. Väylän ja aluksen mittojen suhteet poikkeavat hieman Gulievin menetelmän soveltuvuusalueesta, joten laskelmaan sisältyy epävarmuutta. Lasketun nopeuspainuman jälkeen reservissä on kuitenkin vielä lähes puolitoista metriä vettä, joten vesisyvyys on arvioitu riittäväksi. 4.3.2 Linjaus ja merkintä Väylä alkaa avomereltä ja se koostuu kahdesta linjasta, joiden välillä on 24,8 asteen käännös. Väylän kokonaispituus on 2,4 km. Väylä merkitään linjatauluin (4 kpl) ja kelluvin turvalaittein (8 kpl). Satama-altaassa on lisäksi kolme kelluvaa turvalaitetta.
jäähdytysveden ottorakenne ja meriväylä 6 (17) 20.1.2013 4.3.3 Väylän leveys 4.3.4 Kaarteet Merenkulkulaitoksen väylänsuunnitteluohjeiden mukaan yksikaistaisen väylän leveys saadaan seuraavasti: navigointikaistan leveys 3,0 b mitoitusaluksen leveys (1,0 b) aluksen ohjattavuus keskinkertainen (0,5 b) olosuhteet vaikeat (1,0 b) varavesi 15 50 % (0,2 b) pohja epätasainen ja kova (0,2 b) hyvät turvalaitteet (0,1 b) luiskavara (2 x 0,5 b) 1,0 b Yhteensä 4,0 b Väylänsuunnitteluohjeiden mukainen minimileveys on siis 4,0 x 18,6 m = 74,4 m. Väylän pohjan leveydeksi on valittu 80 m, jolloin väylän pohjan kulmiin jää liettymisvaraa. Satamassa väylä levenee kääntöaltaaksi, jonka halkaisija on 200 m. Laituri sijaitsee kääntöaltaan vieressä. Väylällä on yksi 24,8 kaarre. Merenkulkulaitoksen väylänsuunnitteluohjeiden mukaan 0 30 suunnanmuutosten kaarresäteeksi suositellaan 5 10 mitoitusaluksen pituutta. Kaarresäteen arvona on käytetty 995 m eli 10 x aluspituus. 4.3.5 Ankkurointialueet Väylällä ei ole ankkurointialueita. 4.3.6 Risteävät putkijohdot ja kaapelit 4.4 Satama-allas 4.5 Laituri Väylällä ei ole risteäviä putkijohtoja tai kaapeleita. Satama-altaan syvyys määritetään voimalaitoksen jäähdytysveden tarpeen kautta. Varavesi satama-altaassa on 3,1 m. Kääntöympyrän halkaisija on kaksinkertainen mitoitusaluksen pituuteen nähden eli 200 m. Mitoitusalusta pidemmät alukset tarvitsevat todennäköisesti hinaaja-avustusta laituriin tullessaan ja lähtiessään. Satama-altaan suun sisäpuolelle rakennettavan pohjapadon tarkoituksena on ehkäistä sedimenttien pääsy satama-altaaseen ja edelleen voimalaitoksen jäähdytysveteen. Pohjapato tehdään murskeesta ja sen harjan on tasolla -6,0. Laituri rakennetaan teräsbetonista ja se koostuu 120 m pitkästä päälaiturista ja laiturin maanpuolen päätyyn rakennettavasta 20 m leveästä roro-rampista. Laiturin kansi tulee tasoon +3,0 ja haraussyvyys laiturin vierellä on 10,1 m (MW2012). Laituri pe-
jäähdytysveden ottorakenne ja meriväylä 20.1.2013 7 (17) rustetaan tasatun murskearinan varaan. Satama-allas kaivetaan siten, että laituria voi tarvittaessa käyttää noin 180 m pitkä alus. Laiturin taustalle täytetään noin 60 m leveä satamakenttä lähinnä voimalaitoksen rakennus- ja huoltotöiden aikaista lastinkäsittelyä varten. Satamakentän täyttöön tarvitaan louhetta noin 25 000 m3rtr. Louhe saadaan satama-altaan louhinnoista. 4.6 Jäähdytysveden varaottouoma Laivaväylä toimii jäähdytysveden oton pääasiallisena yhteytenä mereltä satamaaltaaseen. Jäähdytysveden oton varayhteys toteutetaan satama-altaan eteläosaan. Varayhteyteen kuuluu 40 m leveä kanaali, jonka pohja on vähintään tasolla -6,0. Kanaali ulottuu noin 700 m päähän satama-altaasta etelään siten, että kanaalin lähtöpiste on saarten ja matalikon suojassa. Aallonmurtajaan rakennetaan kanaalin kohdalle sulkurakenne, joka pidetään normaalisti kiinni avoveden aikaan. Sulkurakenne mitoitetaan siten, että koko jäähdytysvesivirtaaman tullessa rakenteen läpi on virtausnopeus rakenteen kohdalla noin 0,5 m/s. Sulkurakenne koostuu kolmesta virtausaukosta, jotka suljetaan settilankuin. Kunkin virtausaukon leveys on noin 12 m ja korkeus 3,5 m. Virtausaukkojen settiurat asennetaan kasuunirakenteisiin, joiden leveys on noin 6 m. Koko sulkurakenteen leveys on siten 60 m. Sulkurakenteen yli rakennetaan työskentelysilta, jolta käsin settilankkuja käsitellään. Työskentelysilta toimii myös ajoyhteytenä läntiselle aallonmurtajalle. 4.7 Jäähdytysveden ottorakenne 4.7.1 Työpato Voimalaitoksen jäähdytysvesi otetaan satama-altaasta kalliotunnelia pitkin. Tunnelin suuaukko suojataan betonirakenteella, johon sijoitetaan karkeavälppä. Samaan betonirakenteeseen sijoitetaan myös sulkuluukut, joilla veden pääsy tunneliin voidaan tarvittaessa estää. Jäähdytysveden ottorakenteen yläpinta on tasolla +5,0, mikä varmistaa pääsyn sulkurakenteiden luokse myös erittäin poikkeuksellisissa olosuhteissa. Vedenimuaukkojen yläpinta on tasolla -4,0 ja alapinta -11,0. Rakenteen pohja on tasolla -13,0. Levyttä rakenteella on 17,0 m ja pituutta 15,0 m. Ottorakenne ankkuroidaan tiiviisti kallioon. Jäähdytysveden ottorakenne rakennetaan siten, että tunnelin suuaukon rakenteet tehdään kuivatyönä työpadon suojassa. Jäähdytysveden ottorakenteen työmaan suojaksi rakennetaan noin 120 m pitkä työpato. Padon ytimen muodostaa porapaaluseinä, joka upotetaan tiiviisti kallioon. Porapaaluseinän tueksi ja työskentelyalustaksi rakennetaan patolinjalle murskepenger. Työpato rakennetaan ottovesikanavan poikki alueelle, jossa kanava on märkätyönä ruopattu ja louhittu määräsyvyyteensä, jotta työpatoa aikanaan purettaessa ei enää jouduta louhimaan. Tarvittaessa kallio tiivistysseinän alapuolella tiivistetään injektoimalla. Työpadon rakentamisen työjärjestys: 1. työpadon alueen ruoppaus ja louhinta märkätyönä vähintään 25 m patolinjan sisäpuolelle 2. työpatopenkereen rakentaminen murskeesta
jäähdytysveden ottorakenne ja meriväylä 8 (17) 20.1.2013 3. porapaaluseinän asentaminen patopenkereen läpi 4. altaan ottaminen kuiville 5. ottorakenteen alueen työt kuivatyönä työpadon suojassa 6. veden lasku altaaseen ja työpadon poisto, kun laitosta aletaan ottaa käyttöön Patoturvallisuus 4.8 Aallonmurtajat Työpadot kuuluvat patoturvallisuuslain piiriin. Tässä kuvattujen rakenteiden riskit liittyvät eroosioon sekä mahdollisesti routimiseen. Eroosio aiheutuu aallokon ja jäiden kuluttavasta vaikutuksesta rakenteen pintakerroksissa. Padon harjan korkeus ja leveys ovat riittävät estämään aallon ylilyönnin sisäluiskan puolelle. Tukipenkereen materiaalin valinnalla ehkäistään mahdollisia routavaurioita. Pato tehdään jäähdytysveden ottorakenteen rakentamista varten ja suojaamaan jäähdytysveden ottotunnelin voimalaitostyömaan kaivannon louhintaa. Padon mahdollinen sortuminen aiheuttaisi vaaraa työmaalla työskenteleville Työpadon suotovesien ulospumppauksen määrää seurataan säännöllisesti. Tukipenkereen painumia ja erityisesti sisäluiskan muodon pysyvyyttä seurataan säännöllisin mittauksin. Voimalaitoksen työmaalla olevilla läjitysalueilla pidetään aina varalla vähintään 5000 m 3 työpatorakenteen korjaamiseen soveltuvaa louhetta ja moreenia. Satama-allas suojataan aallonmurtajin. Ne on suunniteltu louhepenkereinä, joiden merenpuolen luiska verhoillaan lohkarein ja muotoillaan ahtojäiden murtamisen ja pysäyttämisen kannalta edullisesti. Penkereiden altaanpuoleinen luiska verhotaan hienolouheella. Aallonmurtajaan jätetään meriväylän kohdalle aukko laivaliikenteelle ja jäähdytysveden ottamista varten. Aukon sisäpuolelle rakennetaan pohjapato, jokaehkäisee sedimenttien pääsyä satama-altaaseen. Pohjapadon harja on tasolla -6,0. Läntinen aallonmurtaja liittyy satamakenttään yhdyspenkereellä, johon liittyy jäähdytysveden varaottouoma settiseinin suljettavalla virtausaukolla. 4.8.1 Penkereen mitat Aallonmurtajien harja nostetaan tasolle +4,0, mikä on yli kaksi metriä ylimmän Raahessa havaitun vedenpinnan yläpuolella. Aaltomallinnuksen mukaan Hanhikiven edustalla voi esiintyä merkitsevä aallonkorkeus 2,0 m 2,9 m tuulilla, jotka oli mitattu Nahkiaisen mittausasemalla marraskuussa 2011. Penkereen harjan leveys on 7,0 m. Penkereen leveys on määritelty jäävoimien mukaan. Laskennallisen tarkastelun mukaan 7,0 m harjan leveys riittää aiheuttamaan riittävän suuren kitkavoiman vastustamaan vaakasuoraa jäävoimaa. Penkereen ulkoluiskan kaltevuus on 1:2. Penkereen sisäluiskan kaltevuus on 1:2. Ulkoluiska verhoillaan lohkarein, joiden paino on vähintään 750 kg. Lohkareverhouksen paksuus on vähintään 1,5 m. Sisäluiska verhoillaan hienolouheella (0 150) vähintään 0,5 m paksulti. Louherungon ja sisäluiskan verhoilun väliin asennetaan suodatinkangas, jolla ehkäistään verhoilumateriaalin valuminen louheen sekaan. Läntinen aallonmurtaja liittyy Sotalisun niemekkeeseen noin 180 m pituisella yhdyspenkereellä. Yhdyspenkereeseen rakennetaan jäähdytysveden varaottouoman sul-
jäähdytysveden ottorakenne ja meriväylä 20.1.2013 9 (17) kurakenne, joka on pituudeltaan noin 60 m. Sulkurakenteen jälkeen aallonmurtaja kääntyy kaakko-luode suuntaiseksi ja jatkuu luoteessa satama-altaan suulle. Kaakkoon aallonmurtaja jatkuu noin 80 m suojaamaan sulkurakennetta. Läntisen aallonmurtajan kokonaispituus yhdyspenkereineen on noin 550 m. Massoja läntiseen aallonmurtajaan tarvitaan noin 160 000 m 3 rtr. Pohjoinen aallonmurtaja alkaa Porrauksen niemekkeeltä ja jatkuu noin sadan metrin matkan länsilounaaseen satama-altaan suulle. Pohjoisen aallonmurtajan pituus on noin 100 m. Massoja pohjoiseen aallonmurtajaan tarvitaan noin 20 000 m 3 rtr. Varsinaiset aallonmurtajat liitetään maalle rakennettavin suojapenkerein voimalaitosalueen yleistäyttöihin. Suojapenkereillä turvataan voimalaitoksen jäähdytysveden laatu poikkeuksellisen korkean veden vaikutuksilta. Pengermassamääräarvio [m 3 rtr] louhe ruoppauksesta Läntinen aallonmurtajapenger 160 000 Pohjoinen aallonmurtajapenger 20 000 eteläinen suojapenger maalla 20 000 pohjoinen suojapenger maalla 20 000 sataman suun pohjapato 5 000 Jäähdytysveden työpato ottorakenteen 35 000 YHTEENSÄ 260 000 4.8.2 Penkereiden rakentaminen 5 Ruoppaustyöt Aallonmurtajien louherungot rakennetaan osittain ruoppausten massoista ruoppaustyön yhteydessä purkamalla louhe suoraan proomuista pengerrakenteeseen. Penkereiden yläosat, jonne proomulla ei pääse, rakennetaan vedenpinnan tasoon laahakaivurilla tai pitkäpuomikaivinkoneella louheesta, joka on tuotu proomulla penkereen vierelle. Ne on mahdollista rakentaa myös normaalina päätypengerryksenä. Penkereen rakenne tiivistetään jyräämällä tai pudotustiivistyksenä. Lopuksi penkereen harja rakennetaan louheesta lopulliseen tasoonsa ja tehdään luiskaverhoilut valmiiksi. Massat aallonmurtajien ja suojapengerten rakentamiseen saadaan ensisijaisesti sataman ja väylän ruoppauksista ja louhinnoista. Meriväylä ja satama-allas ruopataan yhtenä ruoppauskohteena, joka jaetaan tarvittaessa useaan ruoppausurakkaan. Ruopattavia massoja on noin 990 000 m 3 ktr, josta noin 235 000 m 3 ktr on kalliota. Pohjatutkimusten perusteella noin 100 000 m 3 ktr massoista soveltuu mahdollisesti imuruoppaukseen. Imuruoppauksen edellytyksiä huonontaa pohjamateriaalin kivisyys. Kevyemmällä imuruoppauskalustolla voidaan ruopata hiekkaa yli 6 m syvyydestä. Pienempi vesisyvyys tai karkeampi materiaali edel-
jäähdytysveden ottorakenne ja meriväylä 10 (17) 20.1.2013 lyttää tehokkaalla leikkurilla ja pumpuilla varustetun imuruoppaajan käyttöä tai kauharuoppausta. Vedenalainen louhinta tehdään pääosin satama-altaassa ja väylän satamanpuoleisessa päässä. Jäähdytysveden varaottouoma muodostaa oman ruoppauskohteensa. Ruopattavia massoja on noin 80 000 m 3 ktr, josta noin 10 000 m 3 ktr on kalliota. Vedenalaista louhintaa tehdään kanaalin eteläosassa. Ruoppauksissa luiskankaltevuus irtomaassa on 1:6 ja kalliossa 7:1. Ruoppausmassat käytetään mahdollisuuksien mukaan aallonmurtajien ja satamakentän rakenteisiin sekä voimalaitosalueen muihin täyttöihin. Pohjatutkimustietojen mukaan ruoppausmassat soveltuvat täyttöihin. Massat, joita ei pystytä hyödyntämään laitosalueen täytöissä, läjitetään meriläjitysalueelle (esim. savilinssi). Ruoppauksesta saatavan louheen arvioidaan riittävän aallonmurtajien ja suojapenkereiden rakentamiseen. Ruoppausmassamääräarvio [m 3 ktr] irtomaata kalliota Satama-allas ja vedenottorakenteen märkätyöosuus 490 000 200 000 Meriväylä 265 000 35 000 Jäähdytysveden varaotto 70 000 10 000 YHTEENSÄ 825 000 245 000 5.1 Irtomaiden ruoppaus Imuruoppaaja pystyy ruoppaamaan maa-ainesta, joka on raekooltaan enintään soraa. Imuruoppaus on tehokas ruoppausmenetelmä ja siksi sitä käytetään mahdollisimman paljon. Imuruoppauksessa ruoppaustyön kulku on seuraava: 1 Imuruoppaaja imee ruoppausmassan veden mukana joko ruumaansa tai pumppaa sen suoraan putkea pitkin läjityskohteeseen. Tarvittaessa tiiviin maakerroksen irtoamista pohjasta autetaan mekaanisella leikkurilla tai vesisuihkulla. 2 Ruumasta imuruoppaaja pumppaa tai pudottaa massan läjityskohteeseen. 3 Läjitettäessä massa maalle estetään sen valuminen penkerein. Penkereen sisällä vesi erottuu massasta ja se johdetaan takaisin mereen. Kauharuoppaus soveltuu kaikenlaisen irtaimen aineksen ruoppaamiseen. Isot lohkareet täytyy ennen ruoppausta hajottaa pienemmiksi. Kauharuoppauksen ruoppausteho on yleensä pienempi kuin imuruoppauksessa. Kauharuoppauksessa ruoppaustyön kulku on seuraava: 1 Ruoppausmassa irrotetaan pohjasta ruoppaajan kauhalla. 2 Ruoppausmassa nostetaan kauhassa pintaan ja edelleen proomuun. 3 Proomun täytyttyä se ajetaan aallonmurtajarakenteen kohdalle sellaiseen paikkaan, johon ruopattu materiaali on tarkoitus käyttää (louhe aallonmurtaja poikkileikkauksen reu-
jäähdytysveden ottorakenne ja meriväylä 20.1.2013 11 (17) noille ja hienompi kitkamaa poikkileikkauksen keskelle). Proomu puretaan joko pohjaluukusta tai avaamalla proomun pohja (palkoproomu). 4 Aallonmurtajan täytön edetessä vaiheeseen, jossa proomulla ei enää pääse rakenteen kohdalle, puretaan ruopattu aines proomusta aallonmurtajan viereen, mistä se siirretään esim. pitkäpuomikaivinkoneella tai laahakaivurilla aallonmurtajarakenteeseen. 5 Aallonmurtajarakenteiden ollessa valmiit, puretaan voimalaitosalueen täytöissä hyödynnettävä ruoppausmassa proomusta aallonmurtajan vierelle mereen, mistä kaivinkone siirtää sen kasalle aallonmurtajan viereen maalle. Kasalta massat viedään kuorma-autoilla täyttökohteisiin. 5.2 Vedenalainen louhinta 5.3 Läjitys Pohjatutkimusten mukaan kallionpinta on väylän ulko-osalla ruoppaustason yläpuolella ainakin neljällä erillisellä alueella. Korkeimmillaan kalliopinta on noin tasolla -3 eli rintauksen korkeudeksi tulee noin viisi metriä. Kallion pinnan taso kuitenkin vaihtelee voimakkaasti. Louhinta suoritetaan tavanomaisilla vesirakennuksen menetelmillä. Räjäytyskentät porataan ja panostetaan työlautalta. Reikätiheys, ohiporaus ja ominaispanostus ovat suurempia kuin normaalissa avolouhinnassa, jotta varmistetaan kallion irtoaminen. Syntynyt louhe ruopataan kauharuoppauksena. Räjäytysaineena käytetään vedenalaiseen louhintaan soveltuvia räjähteitä, joiden typpijäämä on mahdollisimman alhainen. Tehtyjen tutkimusten mukaan louhe ja ruoppausmassat soveltuvat mm. aallonmurtajien ja työpatojen sekä voimalaitosalueen täyttömateriaaliksi. Louheen kustannustehokkain käyttökohde ovat aallonmurtajat, koska tällöin materiaalin siirrot jäävät minimiin. Aallonmurtajiin voidaan käyttää arviolta noin koko hankealueella syntyvistä 15% ruoppausmassoista. Loput massoista käytetään laiturin taustatäyttöön ja laitosalueen yleistäyttöihin. Mikäli ruoppausmassa on täyttöön soveltumatonta (esim. savilinssi), läjitetään se meriläjitysalueelle. Massatasapaino irtomaata kalliota Ruoppaus ja maanleikkaus [m3ktr] 830 000 255 000 massakerroin ktr->rtr 1,2 1,7 täyttöihin sijoitettavaa massaa [m3rtr] 984 000 433 500 Aallonmurtajat ja penkereet [m3rtr] 260 000 Satamakenttä [m3rtr] 25 000 Meriläjitykseen [m3ktr] 10 000 Maaläjitykseen [m3rtr] 984 000 148 500 5.3.1 Läjitys maalle 5.3.1.1 Läjitysallas Imuruoppauksessa maalle läjitettäessä ruoppausmassa siirretään läjityskohteeseen pumppaamalla, mikä on mahdollista massan suuren vesipitoisuuden vuoksi. Tällöin
jäähdytysveden ottorakenne ja meriväylä 12 (17) 20.1.2013 ruoppausmassan valuminen läjityskohteessa rajataan penkerein. Penkereet rakennetaan louherunkoisina ja niiden sisäpuoliseen luiskaan asennetaan geotekstiili, joka ehkäisee ruoppausvedessä olevien pienien partikkelien huuhtoutumisen louhepenkereen läpi takaisin mereen. Läjitysaltaan reunapenkereen harja on tasolla +5,5 ja harjan leveys on 4 m. Massa varastoidaan läjitysaltaisiin ja käytetään rakentamisen edetessä mahdollisuuksien mukaan voimalaitosalueen täyttöihin (Kuva liitteenä). 5.3.1.2 Vesien hallinta Ruoppausmassasta erottuva vesi ohjataan hallitusti takaisin mereen selkeytysaltaan ja ylivuotorakenteen kautta. Reunapenkereen läpi suotautuva vesi ohjataan mereen ojien tai muiden kuivatusrakenteiden kautta. Läjitysallas jaetaan osastoihin tarpeen mukaan siten, että osa-altaan täytyttyä läjitys siirretään seuraavaan altaaseen. Imuruoppauksesta maalle läjitettävä materiaali on hiekkaa ja soraa, josta vesi valuu nopeasti pois, joten täytetty allas voidaan ottaa suhteellisen nopeasti uudelleen käyttöön. 5.3.1.3 Kauharuoppaus 5.3.2 Läjitys mereen Kauharuoppauksessa proomukalustolla täyttöihin käytettävä ruoppausmassa puretaan proomusta pudottamalla joko suoraan rakenteeseen (aallonmurtajat) tai aallonmurtajan vierelle muodostettuun tilapäiseen proomuterminaaliin. Proomuterminaali on ruoppausmassasta tehdyin pohjapadoin muotoiltu allas, johon proomu pudottaa lastinsa. Pohjapadolla ehkäistään ruoppausmassan leviämistä. Proomuterminaalista massa siirretään esimerkiksi laahakaivurilla aallonmurtajan rakenteeseen tai kasalle aallonmurtajan vierelle ja edelleen kasalta laitosalueella sijaitsevalle läjitysalueelle tai voimalaitoksen täyttöihin. Kasalla vesi valuu pois massasta, joten läjitysalueella ei tarvita erityisiä allasrakenteita näitä massoja varten. Ruoppausten päätyttyä terminaalin pohjapadot poistetaan ja niiden massat viedään täyttöihin. Täyttöihin soveltumaton ruoppausmassa läjitetään mereen. Meriläjitysalueella massa pudotetaan proomusta tai hopperista merenpohjaan siten, että massa jää suunnitellun läjitystason alapuolelle. Meriläjitysalue sijaitsee noin 8 km etäisyydellä satamaalueelta ja sen pinta-ala on noin 190 ha. Vesisyvyys alueella on noin 25 metriä. Läjitys tehdään tason MW2010 20 m:n alapuolelle, jolloin alueen tilavuus on noin 1,5 miljoonaa m 3. Vesiläjitysalueen kulmapisteiden koordinaatit ovat (ETRS-GK24): N = 7160370 E = 24500576 N = 7160370 E = 24502240 N = 7159237 E = 24500576 N = 7159237 E = 24502240 6 Maanleikkaus ja louhinta kuivatyönä Jäähdytysvesitunnelin suuaukon louhinta- ja maanleikkaustyöt tehdään kuivatyönä. Työalueen ympärille rakennetaan työpato, joka louhitun kalliokanavan kohdalla toteutetaan maapenkereen tukemana porapaaluseinämänä. Maanleikkauksessa ja kallion louhinnassa käytetään tavallisia kuivan maan työmenetelmiä ja koneita. Maanleikkauksessa luiskankaltevuus on 1:2 ja louhittaessa 7:1.
jäähdytysveden ottorakenne ja meriväylä 20.1.2013 13 (17) Massat käytetään mahdollisuuksien mukaan satamakentän täyttöihin ja voimalaitosalueen muihin täyttöihin. Pohjatutkimustietojen mukaan massojen arvioidaan soveltuvan täyttöihin. Täyttöihin kelpaamaton materiaali (esim. savilinssi) viedään maalla sijaitsevalle läjitysalueelle, jossa se ei haittaa myöhempää rakentamista. Arvioidut kaivu- ja louhintamäärät ovat seuraavat: Maanleikkaus (hiekkaa, soraa ja moreenia) 5 000 Kallion louhinta 10 000 YHTEENSÄ 15 000 määrä [m3ktr] 6.1 Louhinta Pohjatutkimusten perusteella louhintaa tehdään noin 30 000 m 2 alueella ja korkeimmillaan jäähdytysveden ottorakenteen kohdalla louhintarintaus on noin 14 m korkea. Räjäytysaineena käytetään avolouhintaan soveltuvia räjähdysaineita, joiden typpijäämä on mahdollisimman alhainen. 6.2 Työpadon poistaminen 7 Töiden kesto Kun voimalaitosta aletaan ottaa käyttöön, vesi voidaan laskea turvallisesti työpadon taakse. Altaan täyttö tehdään hallitusti siten, ettei työpadon pengermateriaali huuhtoudu täyttöveden mukana altaan pohjalle. Kun vesipinta altaassa on merenpinnan tasolla, poistetaan työpato jäähdytysveden ottorakenteen edestä. Työpato poistetaan kaivinkoneella penkereen päältä kaivamalla. Kaivumassat viedään voimalaitosalueen täyttöihin. Tiivistysseinän paalut katkaistaan pohjan tasolta vedenottouoman alueella. Katkaistut paalut toimitetaan metallinkierrätykseen, jos niitä ei voi käyttää uudelleen paaluina. Ruoppaukset Ruoppausten etenemisnopeus kolmella kauharuoppaajalla toteutettuna ilman säärajoituksia arvioidaan olevan enintään noin 5 000 m 3 päivässä. Tämän suunnitelman mukaiset ruoppaustyöt kestäisivät kaluston säärajoituksista ja rakennusaikaisesta säästä riippuen 210 630 vuorokautta. Yhden palkoproomun kapasiteetti on 500 2 000 m 3 ja kulkunopeus 3 5 solmua. Ruoppausten toteuttaminen vaatii todennäköisesti 2 3 ruoppaajan ja 5-6 palkoproomun samanaikaista käyttöä. Ruoppauksia ei todennäköisesti saada suoritetuksi yhden ruoppauskauden aikana. Ruoppaukset ajoittuvat avovesikaudelle. Epävakaa sää haittaa ruoppauksia erityisesti syysjoulukuussa, joten käytännössä ruoppaukset ajoittuvat maalis-syyskuulle. Aallonmurtajien rakentaminen Vedenalaisesta louhinnasta saatava louhe käytetään aallonmurtajien louherungon täytöissä. Näin ollen aallonmurtajien rakentamisen edistyminen riippuu ruoppausten etenemisestä. Aallonmurtajien verhoilut tehdään valikoiduista lohkareista ja hienolouheesta tai murskeesta. Verhoilumateriaaleja ei saada ruoppauksesta, vaan ne pitää tuoda muualta. Aallonmurtajiin tarvitaan verhoilumateriaaleja yhteensä noin
jäähdytysveden ottorakenne ja meriväylä 14 (17) 20.1.2013 10 000 m 3 rtr. Penkereen louherungon verhoilu tulee tehdä heti penkereen rungon täytön jälkeen. Laituri Laituri rakennetaan seuraavien työvaiheiden mukaisesti: - pohjatyöt (ruoppaukset, vedenalaiset louhinnat ja asennusalustan tasaus) - laiturielementtien asennus - taustatäyttöjen tekeminen - laiturimuurin rakentaminen elementtien varaan - taustakentän lopputäytöt sekä päällystys. Laiturin rakentaminen kestää noin kolme työkuukautta ja se tulee ajoittaa kesäkaudelle. Jäähdytysveden ottorakenne Jäähdytysveden ottorakennetta ympäröivän työpadon rakentaminen edellyttää vedenalaisen louhinnan ja ruoppauksen tekemistä noin 25 m patolinjan maanpuolelle. Satama-altaaseen päin rajoittuva pato-osuus rakennetaan alueelle, joka on jo märkätyönä ruopattu. Näin padon poistaminen rakentamisen myöhemmässä vaiheessa ei edellytä kallion louhintaa. Työpadon kokonaispituus on noin 250 m, josta noin 50 m tehdään jäähdytysveden ottokanavan poikki. Porapaaluja asennetaan noin kymmenen päivässä. Porapaaluseinän tueksi ja työalustaksi asennettavan maapenkereen rakentaminen kestää noin viikon. Kaiken kaikkiaan työpadon rakentaminen kestää noin kaksi kuukautta. Kuivatyönä tehtävät maaleikkaus-, louhinta- ja betonirakennetyöt päästään aloittamaan, kun työpadon sisältä on vesi pumpattu pois. Pumppaus kestää noin kolme vuorokautta, pumppujen määrästä ja tehosta riippuen. Maaleikkausta on kuivatyöalueella noin 5000 m 3 ktr. Kaivaminen ja poiskuljetus kestävät noin kaksi viikkoa. Louhittavaa kuivatyöalueella on noin 10 000 m 3 ktr. Louhintatyö kestää noin viisi viikkoa. Jäähdytysveden ottorakenteen betonirakennetöiden tehdään louhintojen jälkeen, ja niiden arvioidaan kestävän noin kaksi kuukautta sisältäen muotitukset, raudoitukset, betonivalut ja välppien sekä luukkujen asennuksen. Kokonaisuudessaan jäähdytysveden ottorakenteen kuivatyövaihe kestää noin kuusi kuukautta. Betonointityöt tulee tehdä pakkaskauden ulkopuolella. Työpato puretaan, kun voimalaitosta aletaan ottaa käyttöön ja vesi voidaan laskea jäähdytysvesitunneliin.. Purkutyö alkaa veden päästämisellä padon taakse, minkä jälkeen poistetaan padon tukipenger ja porapaaluseinämä. Työ tehdään patopenkereen päältä ja se kestää noin kaksi viikkoa. Jäähdytysveden varaottouoman sulkurakenne Sulkurakenteen rakentamista ei aloiteta ennen ruoppaustöiden valmistumista. Sulkurakennetta varten tehdään aallonmurtajan tyviosaan noin 60 m leveä aukko, jonka
jäähdytysveden ottorakenne ja meriväylä 20.1.2013 15 (17) alapinta on tasolla -3,5. Kaivettavaa massaa on noin 6000 m 3 ktr. Kaivutyö kestää noin kaksi viikkoa. Sulkurakenne tehdään neljästä kasuunielementistä, jotka asennetaan settiseinien reunoiksi ja rakenteen yli kulkevan sillan tuiksi. Kasuunien väliin aukon pohjalle settiurien kohdalle asennetaan kynnyspalkki, joka tiivistää settiseinän alapään. Suuri osa työstä on esivalmistettujen elementtien asennusta (kasuunit, settiseinät, siltarakenteet), joten työn kesto on melko lyhyt, arviolta kuusi viikkoa. Töiden suorittamisen esimerkinomainen aikataulu on esitetty seuraavalla sivulla.
jäähdytysveden ottorakenne ja meriväylä 16 (17) 20.1.2013 Työvaihe Kalenterikuukausi 1. vuosi 2. vuosi 3. vuosi 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 Ruoppaus ja vedenalainen louhinta satama-altaassa IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII Ruoppaus ja vedenalainen louhinta väylällä Ruoppaus ja jäähdytysveden varaottouoman vedenalainen louhinta Aallonmurtajien ja suojapengerten rakentaminen Laiturin rakentaminen Työpadon rakentaminen jäähdytysveden ottotunnelin ympärille Altaan kuivilleotto II Maanleikkaus ja louhinta kuivatyönä Jäähdytysvesitunnelin rakentaminen Jäähdytysveden ottorakenteen rakentaminen kuivatyönä Jäähdytysveden varaoton sulkurakenteen rakentaminen Jäähdytysveden ottotunnelia suojaavan työpadon poisto n. vuosi kesto n. 1 kk IIIIIIII Tauko voimalaitostyömään edistymisen mukaan IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIII
jäähdytysveden ottorakenne ja meriväylä 20.1.2013 17 (17) Liitepiirustukset 40255-0501 Yleispiirustus 40255-0502 Väylän suunnitelmapiirustus, aallonmurtajan tyyppipoikkileikkaus 40255-0503 Ruoppauspiirustus 40255-0504 Vedenottorakenteen yleispiirustus 40255-0505 Jäähdytysveden varaoton sulkurakenteen yleispiirustus 40255-0507 Työvaihepiirustus 40255-0508 Läjitysaluepiirustus 40255-0601 ja 40255-0605 Aallonmurtajien pituusleikkaukset 1664-11 Laiturin yleispiirustus 1664-12 Laiturin tyyppipoikkileikkaus