RATATEKNISET MÄÄRÄYKSET JA OHJEET

RATAHALLINTO- KESKUS BANFÖRVALTNINGS- CENTRALEN 12.2.1998 239/731/98 RATATEKNISET MÄÄRÄYKSET JA OHJEET Ratahallintokeskus on hyväksynyt RAMO:n osan 18 Rautatietunnelit. Ylijohtaja Ossi Niemimuukko Teknisen yksikön päällikkö Markku Nummelin RAMO:n osa 18 Päällysrakennetyökoneet poistetaan. Voimassa 2.3.1998 lukien.

RAMO 18 Sisällysluettelo SISÄLTÖ 18 RAUTATIETUNNELIT... 1 18.1 Määritelmät... 1 18.11 Tunnelit... 1 18.12 Tunnelin rakenneosat... 2 18.121 Kantavat rakenteet... 2 18.122 Sisustusrakenteet... 2 18.123 Laiteasennukset... 2 18.13 Tunnelipoikkileikkaus... 2 18.14 Tekniset järjestelmät... 3 18.15 Tunnelin kuvaus... 3 18.2 Luokitukset... 4 18.21 Pituusluokitus... 4 18.22 Nopeusluokitus... 4 18.3 Tunneleiden suunnittelun yleiset perusteet... 5 18.31 Yleiset vaatimukset... 5 18.32 Suunnitteluvaiheet... 5 18.321 Tarveselvitysvaihe... 5 18.322 Yleissuunnitteluvaihe... 6 18.323 Rakennussuunnitteluvaihe... 6 18.33 Tutkimukset... 6 18.331 Maaperätutkimukset... 6 18.332 Kallioperätutkimukset... 6 18.333 Orsi- ja pohjavesitutkimukset... 7 18.334 Ympäristöselvitykset... 7 18.34 Suunnitelman sisältö... 8 18.341 Yleispiirustukset... 8 18.342 Mitta-, työ- ja detaljipiirustukset sekä opasteet... 8 18.343 Pohjarakennussuunnitelma... 8 18.344 Kalliorakennussuunnitelma... 8 18.345 Rakennesuunnitelmat... 9 18.346 Teknisten järjestelmien suunnitelmat... 9 18.347 Ratatekniset suunnitelmat... 9 18.348 Työvaihesuunnitelmat... 9 18.349 Suunnitelmaselostus... 10 18.35 Aerodynaaminen suunnittelu... 11 18.351 Lähtökohdat... 11 18.352 Suunnitteluperusteet... 11 18.353 Mitoitusparametrit... 12 18.354 Mitoituskriteerit... 12 18.355 Poikkileikkauksen ja paineentasauskuilujen mitoitus. 13 18.356 Rakenteiden ja laitteiden painekuormamitoitus... 13 18.357 Ilman virtausnopeus... 14 18.358 Rakenteiden aerodynaaminen muotoilu ja vaimennusrakenteet... 14

RAMO 18 Sisällysluettelo 18.36 Tunnelipoikkileikkaus... 16 18.361 Normaalipoikkileikkaus... 16 18.362 Poikkileikkaus ja raidegeometria... 16 18.363 Poikkileikkaus ja nopeusluokka... 16 18.37 Rakenteiden suunnitteluperusteet... 17 18.371 Suunnitteluohjeet ja määräykset... 17 18.372 Lujuustekninen mitoitus... 17 18.373 Vedeneristys... 19 18.374 Lämpötekninen mitoitus... 19 18.375 Palotekninen mitoitus... 19 18.376 Melusuojaus... 20 18.377 Tärinäeristys... 20 18.38 Varusteet ja laitteet... 20 18.381 Ratatekniset laitteet... 20 18.382 Tekniset järjestelmät... 20 18.383 Muut varusteet... 20 18.39 Suunnitelmien hyväksyttäminen... 21 18.4 Ratatekniset vaatimukset... 22 18.41 Ratageometria... 22 18.42 Sähköistys... 22 18.421 Sähköistyslaitteet... 22 18.422 Sähköistyksen ratatunnelille asettamat vaatimukset.. 22 18.423 Sähköistykselle asetettavia vaatimuksia... 22 18.43 Turvalaitteet... 23 18.431 Opastimet... 23 18.432 Raiteen vapaailmaisulaitteet... 23 18.433 Kulunvalvontalaitteet... 23 18.44 Raide... 23 18.5 Tunnelijärjestelmän suunnittelu... 25 18.51 Tunnelijärjestelmä... 25 18.52 Liikenteen toiminnallinen analyysi... 25 18.53 Liikenteen riskianalyysi... 26 18.54 Turvallisuutta sekä poikkeus- ja onnettomuustilanteita koskevia toiminnallisia vaatimuksia... 27 18.55 Tilajärjestelyjä koskevia vaatimuksia... 28 18.56 Rakenteita, laitteita ja varusteita koskevia vaatimuksia... 29 18.6 Rakennustekninen suunnittelu... 30 18.61 Kalliotunneli... 30 18.611 Tutkimukset... 30 18.612 Kalliomekaaniset analyysit... 30 18.613 Kalliorakennustöiden suunnittelu... 30 18.614 Rakenteet... 31 18.615 Kuivatusjärjestelmä ja alusrakenne... 32 18.62 Betoni- ja terästunneli... 32 18.621 Käsittelyn laajuus... 32 18.622 Suunnitteluohjeet... 32 18.7 Tekniset järjestelmät... 33

RAMO 18 Sisällysluettelo 18.71 Järjestelmien laajuus... 33 18.72 Sähköjärjestelmät... 33 18.721 Sähköenergian siirto ja jakelu... 33 18.722 Pää- ja ryhmäkeskukset... 34 18.723 Varavoimasähkö... 34 18.724 Johtotiet... 34 18.73 LVI-järjestelmät... 34 18.731 Ilmanvaihto... 34 18.732 Viemäröinti... 35 18.733 LVI-valvontajärjestelmä... 36 18.74 Valaistus... 36 18.741 Normaalivalaistus... 36 18.742 Varavalaistus... 37 18.75 Turvallisuus- ja valvontajärjestelmät... 37 18.751 Paloilmoitinjärjestelmä... 37 18.752 Palonsammutusjärjestelmä... 37 18.753 Savunpoistojärjestelmä... 38 18.754 Antennijärjestelmä... 39 18.755 Hätäpuhelinjärjestelmä... 39 18.756 Videovalvontajärjestelmä... 39 18.757 Rikosilmoitusjärjestelmä... 39 18.758 Turva- ja merkkivalaistusjärjestelmä... 40 18.759 Äänentoistojärjestelmä... 40 18.76 Valvomo... 40 18.8 Tunneleiden rakentaminen... 41 18.81 Rakentamisen ohjelmointi... 41 18.82 Sähköradan huomioon ottaminen... 41 18.821 Vastuu... 41 18.822 Yleiset asiakirjat... 41 18.823 Sähköistys ja suojaetäisyydet... 42 18.824 Ratatyöulottuma... 43 18.825 Raidevaraukset ja jännitekatkot... 43 18.826 Maadoitukset... 43 18.827 Sähköistyksen vaikutukset mittalaitteisiin... 44 18.828 Turvallisuuskoulutus... 44 18.83 Rakennustekniset työt... 44 18.84 LVISAT-työt... 44 18.85 Ratatekniset työt... 45 18.86 Vanhojen tunneleiden perusparannus... 45 18.861 Perusparannustarve... 45 18.862 Tarkastukset ja tutkimukset... 45 18.863 Perusparannustöiden suunnittelu... 45 18.864 Perusparannustyöt... 45 18.87 Laadunvarmistus... 46 18.871 Laatujärjestelmät... 46 18.872 Vastuu, suunnitelma ja toimenpiteet... 46 18.873 Kelpoisuuden osoittaminen... 46

RAMO 18 Sisällysluettelo 18.88 Ympäristön huomioon ottaminen... 46 18.9 Tunneleiden kunnossapito... 47 18.91 Peruskunnossapito... 47 18.911 Kunnossapidon tavoitteet ja vastuu... 47 18.912 Tarkastukset... 47 18.913 Rakenteiden tarkastustoimenpiteet... 48 18.914 Laitteiden ja varusteiden tarkastustoimenpiteet... 48 18.915 Peruskunnossapitotoimenpiteet... 49 18.92 Korjaus... 49 18.921 Erikoistarkastus... 49 18.922 Toimenpiteet... 49 18.10 Dokumentointi... 50 18.101 Tutkimusten dokumentointi ja atk-ohjeet... 50 18.102 Suunnitelmien ja tarkepiirustusten dokumentointi ja atk-ohjeet. 50 18.103 Asiakirjojen dokumentointi ja atk-ohjeet... 50 Viitteet... 51

RAMO 18 Sisällysluettelo LIITTEET Liite 1 Liite 2 Liite 3 Liite 4 Liite 5 Liite 6 Liite 7 Liite 8 Liite 9 Liite 10 Yksiraiteisen ratatunnelin normaalipoikkileikkaus suoralle raiteelle Yksiraiteisen ratatunnelin normaalipoikkileikkaus kallistetulle raiteelle Kaksiraiteisen ratatunnelin normaalipoikkileikkaus suoralle raiteelle Kaksiraiteisen ratatunnelin normaalipoikkileikkaus kallistetulle raiteelle Imumuuntajan tilavaraus Yksiraiteisen ratatunnelin lämpöeristetty poikkileikkaus suoralle raiteelle Kalliotunnelin alusrakenne-esimerkkejä Kalliotunnelin alusrakenne-esimerkkejä Rautatietunnelin tarkastuslomake - rakenteet (2 s.) Rautatietunnelin tarkastuslomake - LVISAT-järjestelmät (2 s.)

1 RAMO 18.1 Määritelmät 18 RAUTATIETUNNELIT "Ratatekniset määräykset ja ohjeet" (RAMO) osassa "Rautatietunnelit" esitetään perusteet rautatietunneleiden suunnittelua, rakentamista ja kunnossapitoa varten. Ilmoitettu neuvoston direktiivin 83/189/ETY, muut. 88/182/ETY, muut. 94/10/EY mukaisesti. 18.1 Määritelmät 18.11 Tunnelit Rautatietunneli muodostuu yhdestä tai useammasta ratatunnelista ja ratatunneleihin liittyvistä muista tunneleista tai kuiluista. Ratatunneli on yhdellä tai useammalla raiteella varustettu junaliikenteen käytössä oleva tunneli, jota raiteiden lukumäärän perusteella kutsutaan yksiraiteiseksi, kaksiraiteiseksi jne. Sekaliikennetunneli on sekä henkilö- että tavaraliikenteen käytössä oleva ratatunneli. Tavaraliikennetunneli on pelkästään tavaraliikenteen käytössä oleva ratatunneli. Kaksoistunneli muodostuu kahdesta rinnakkaisesta ratatunnelista, joilla voi olla yhteisiä ratatunneleihin liittyviä tunneleita. Ratatunneliin liittyviä tunneleita ovat ratatunneleiden väliset yhdystunnelit, työ- ja huoltotunnelit sekä ilmanvaihto-, uloskäytävä- ja pelastustietunnelit. Pelastustie on palo- ja pelastusmiehistön ja -kaluston käyttämä sisääntulotie palo- tai muussa hätätilanteessa. Betonitunneli on tunneli, jonka pääasiallinen kantava rakenne on teräsbetoni. Terästunneli on tunneli, jonka pääasiallinen kantava rakenne on teräs. Pituuskalteva tunneli laskee ylemmältä suuaukolta alemmalle koko tunnelin pituudella. Sukeltavan tunnelin molemmat suuaukot ovat tunnelin alinta osaa ylempänä. Suuaukoille laskevan tunnelin molemmat suuaukot ovat muita tunneliosia alempana. Tunnelijärjestelmä on rautatietunnelin (= ratatunneleiden ja niihin liittyvien muiden tunneleiden tai kuilujen) ja siihen liittyvien teknisten ja turvallisuustilojen sekä tunnelitiloihin asennettujen laitteiden ja teknisten järjestelmien muodostama kokonaisuus. Tunnelijärjestelmään kuuluvat myös avoleikkaukset siinä laajuudessa kuin kuivatus-, tie-, kunnossapito-, huolto- ja turvallisuusjärjestelyt edellyttävät. Kuilut ovat tunneleihin liittyviä ilmanvaihtoja savunpoistoreittejä sekä huolto-, poistumis- ja pelastusteitä. Kalliotunneli on tunneli, jonka pääasiallinen kantava rakenne on tiivistetty ja lujitettu kallio.

2 RAMO 18.1 Määritelmät 18.12 Tunnelin rakenneosat 18.121 Kantavat rakenteet Kantavia rakenteita ovat ne tunnelin kantavan pääjärjestelmän rakenteet, jotka vaikuttavat tunnelin kantokykyyn ja pysyvyyteen tai jotka ovat liikennekuormien kuormittamia. Kantaviin rakenneosiin luetaan myös kallio ja maa siinä laajuudessa kuin ne vaikuttavat tunnelin kantokykyyn ja pysyvyyteen. Suuaukkorakenteita ovat ne kantavat rakenteet, joiden välityksellä tunneli liittyy ulkoilmaan. Lujitusrakenteita ovat ne kantaviin rakenteisiin välittömästi liittyvät rakenneosat, jotka toimivat osana kantavaa rakennetta. 18.122 Sisustusrakenteet Sisustusrakenteisiin kuuluvia rakenneosia ovat ne rakenneosat, jotka eivät kuulu tunnelin kantavaan pääjärjestelmään, mutta joiden kantokyky ja pysyvyys on osoitettava. Sisustusrakenteisiin kuuluvia rakenneosia ovat esimerkiksi verhousrakenteet kuten sisäkattoja -seinärakenteet sekä kaiteet ja päällysrakenne. Verhousrakenteita ovat kantavista rakenteista erilliset vedeneristys-, lämmöneristys-, palosuoja- ja pinnoiterakenteet tai niiden osat. Alusrakenteeseen kuuluvat raiteen tukikerroksen alapuolelle tehtävät rakennekerrokset ja kuivatuslaitteet sekä lämmön- ja tärinäneristeet. Päällysrakenteeseen kuuluvat tukikerros ja raide. 18.123 Laiteasennukset Tunnelin laiteasennuksiin kuuluvat: Radan sähköistys- ja turvalaitteet Turvallisuus-, valvonta-, tele- ja radiolaitteet Ilmanvaihto- ja valaistuslaitteet Viemäröintilaitteet Kaapelireitit. 18.13 Tunnelipoikkileikkaus Tunnelipoikkileikkauksella tarkoitetaan valmiiksi rakennetun tunnelin rakenteiden rajaamaa vapaata tilaa, joka ilmoitetaan neliömetreinä yhden desimaalin tarkkuudella. Kantavat rakenteet, lujitus- ja verhousrakenteet sekä alus- ja päällysrakenne ovat tunnelipoikkileikkauksen ulkopuolella olevia rakenneosia. Ratatunnelin poikkileikkaukseen sisältyvät seuraavat tilat: Aukean tilan ulottuma (ATU) Huollon ja kunnossapidon tilat Turvallisuusjärjestelyjen tilat Laiteasennusten tilat. Yksiraiteisen ratatunnelin normaalipoikkileikkaukset on esitetty liitteissä 1 ja 2. Kaksiraiteisen ratatunnelin normaalipoikkileikkaukset on esitetty liitteissä 3 ja 4.

3 RAMO 18.1 Määritelmät 18.14 Tekniset järjestelmät Sähköjärjestelmiin kuuluvat: Ratasähköistysjärjestelmät, ks. kohta 18.42 Rakennussähköjärjestelmät. Rakennussähköjärjestelmät muodostuvat sähkö- ja tietojärjestelmistä. Rakennussähköjärjestelmät palvelevat tunnelijärjestelmän sähkökäyttöisiä toimintoja kuten koneellista ilmanvaihtoa, lämmitystä, savunpoistoa, viemäröintiä, pumppausta, sähkönjakelua, valaistusta, tietoliikennettä sekä turvallisuusja valvontatoimintoja. Ilmanvaihtojärjestelmiin kuuluvat ne joko luonnollisen tai koneellisen ilmanvaihdon järjestelmät ja laitteet, jotka palvelevat tunnelitilojen ilmanvaihtoa tai savunpoistoa. 18.15 Tunnelin kuvaus Nimi ja sijainti Kullakin rautatietunnelilla on nimi, jonka muodostaa paikkaa kuvaava erisnimi ja yleisnimi rautatietunneli. Tunnelin nimeä täydennetään ilmoittamalla sen rataosan nimi, jolla tunneli sijaitsee sekä tunnelin päiden km+m-luvut (= katetun osuuden alkamiskohdat raiteen keskilinjalla). Tyyppimäärittely Tunnelin rakennetta kuvataan tyyppimäärittelyllä, johon sisältyvät tarpeellisessa laajuudessa kohdissa 18.11-14 mainitut määreet. Valaistusjärjestelmiä ovat ne järjestelmät, jotka palvelevat sekä tunnelitilojen normaalia että vara- ja turvavalaistusta. Viemäröintijärjestelmiin kuuluvat ne tunnelijärjestelmää palvelevat putkistot, kaivot, altaat ja laitteet, joilla huolehditaan kuivatusja palonsammutus- ym. vesien sekä onnettomuustilanteiden nestevuotojen keräämisestä, poisjohtamisesta ja käsittelystä. Turvallisuusjärjestelmiä ovat ne järjestelmät, joilla huolehditaan turvallisesta liikennöinnistä ja liikkumisesta tunnelitiloissa, edesautetaan toimintaa onnettomuustilanteissa ja pyritään estämään tunnelijärjestelmään kohdistuva vahingonteko. Valvontajärjestelmiin kuuluvat ne laitteet, joilla valvotaan ja ohjataan tunnelijärjestelmän käyttöä ja laitteiden toimintaa.

4 RAMO 18.2 Luokitukset 18.2 Luokitukset 18.21 Pituusluokitus Pituuden perusteella ratatunnelit jaetaan kolmeen luokkaan: 1) Lyhyt: pituus alle 500 metriä 2) Keskipitkä: pituus 500 m - 2000 m 3) Pitkä: pituus yli 2000 m. Tunnelin pituus on sen katettu pituus raiteen keskilinjan kohdalla. Tunnelipituus on rautatietunnelin ratateknisten laitteiden, turvallisuusjärjestelyjen, teknisten järjestelmien ja aerodynamiikan suunnitteluperuste siten kuin jäljempänä asianomaisissa kohdissa määrätään. 18.22 Nopeusluokitus Rautatietunnelit jaetaan mitoitusnopeuden perusteella kolmeen luokkaan: 1) V mit # 160 km/h 2) 160 km/h < V mit # 220 km/h (nopean liikenteen rata) 3) 220 km/h < V mit # 300 km/h (suurnopeusrata) Kaksiraiteinen tunneli ja tavaraliikennetunneli kuuluvat aina nopeusluokkaan 1. Mitoitusnopeus on rautatietunnelin aerodynamiikan, poikkileikkausmitoituksen, rakenteiden, ratateknisten laitteiden sekä varusteiden suunnitteluperuste siten kuin jäljempänä asianomaisissa kohdissa määrätään.

5 RAMO 18.3 Tunneleiden suunnittelun yleiset perusteet 18.3 Tunneleiden suunnittelun yleiset perusteet Kohdissa 18.31-18.39 esitetään rautatietunneleiden suunnittelun yleiset perusteet. Ratatekniset vaatimukset esitetään erikseen kohdassa 18.4. Varsinainen rautatietunnelin suunnitteluprosessi esitetään kohdissa 18.5-18.7. 18.31 Yleiset vaatimukset Kantavien rakenneosien suunnittelun lähtökohtana on 100 vuoden käyttöikä. Sisustusrakenteiden ja laiteasennusten suunnittelun lähtökohtana on 50 vuoden käyttöikä. Tunneleiden suunnittelussa on otettava huomioon odotettavissa olevat rataverkon kehittämistoimenpiteet sähköistyksen ja tavoitenopeuden osalta. Rautatietunnelin eri suunnittelualojen vastuuhenkilöillä tulee kullakin olla riittävä tekninen koulutus sekä ajan tasalla olevat tiedot ja riittävä kokemus liikennetunneleiden suunnittelussa ottaen huomioon seuraavat tehtävät: ratatekninen suunnittelu tunnelijärjestelmän yleissuunnittelu aerodynaaminen suunnittelu kalliorakennus- ja rakennesuunnittelu kuivatus- ja viemäröintisuunnittelu sähköistys- ja turvalaitesuunnittelu turvallisuus-, valvonta-, tele- ja radiojärjestelmäsuunnittelu ilmanvaihdon ja valaistuksen suunnittelu turvallisuuden sekä palo- ja pelastustoiminnan edellyttämien tila-, tunneli- ja kuilujärjestelyjen sekä niihin liittyvien rakenteiden ja teknisten järjestelmien suunnittelu ja palotekninen mitoitus. Rautatietunnelin pääsuunnittelijalla tulee olla riittävät tiedot ja kokemus rautatietunneleiden suunnittelussa kaikilta edellä mainituilta suunnittelualoilta. 18.32 Suunnitteluvaiheet 18.321 Tarveselvitysvaihe Rautatietunnelista tehdään ratalinjan tarveselvitysvaiheessa rakennettavuusselvitys, johon sisältyy teknisen ja juridisen rakennettavuuden sekä kustannusten ja ympäristövaikutusten selvittäminen. Rautatietunnelin rakennettavuusselvitykseen sisältyvät: Kohdassa 18.33 käsitellyt tutkimukset siinä laajuudessa, että rakennettavuus on varmistettu ja ympäristövaikutukset voidaan arvioida päätöksenteon edellyttämällä tarkkuudella. Luonnokset kohdan 18.341 mukaisista yleispiirustuksista siten, että tilajärjestelyt ja rakentamisen reunaehdot on selvitetty rakennettavuuden varmistamisen ja kustannusarvioinnin edellyttämällä tarkkuudella. Alustavat mitoitukset ja luonnokset kohtien 18.342-348 mukaisista suunnitelmista rakentamisen varmistamisen ja kustannusarvioinnin edellyttämällä tarkkuudella. Kustannusarvio ja suunnitelmaselostus.

6 RAMO 18.3 Tunneleiden suunnittelun yleiset perusteet 18.322 Yleissuunnitteluvaihe Rautatietunnelin yleissuunnitelmaan sisältyvät: Kohdan 18.33 mukaiset tutkimukset siinä laajuudessa ja sillä tarkkuudella, että tunnelijärjestelmän yleissuunnitelma piirustuksineen voidaan laatia ja vaihtoehtoisista rakenneratkaisuista tehdä päätökset. Tunnelijärjestelmän yleissuunnitelma sisältäen kohdan 18.341 mukaiset piirustukset. Ympäristövaikutusten arviointi (YVA) ellei sitä ole tehty hankesuunnitteluvaiheessa tai sen jälkeen erillisenä vaiheena. Liikenteen toiminnallinen ja riskianalyysi. Mitoitukset ja luonnokset kohtien 18.342-348 mukaisista suunnitelmista sillä tarkkuudella, että rakenneratkaisut ja rakenteiden mitat sekä tekniset järjestelmät on selvitetty ja yleispiirustukset voidaan laatia. Kustannusarvio ja suunnitelmaselostus. Yleissuunnitelma voidaan jakaa alustavaan yleissuunnitelmaan ja yleissuunnitelmaan silloin, kun siihen on perustellut syyt. Alustavan yleissuunnitelman tarkkuustaso tulee määritellä tapauskohtaisesti. YVA sekä toiminnallinen ja riskianalyysi edellyttävät ainakin alustavia yleispiirustuksia. 18.323 Rakennussuunnitteluvaihe Rautatietunnelin rakennussuunnitelmaan sisältyvät lopulliset kohdan 18.33 mukaiset tutkimukset ja kohtien 18.3-7 mukaiset toteutussuunnitelmat. 18.33 Tutkimukset 18.331 Maaperätutkimukset Rautatietunnelin vaikutusalueella tehdään pohja- ja maaperätutkimukset siinä laajuudessa ja tarkkuudella kuin kantavien rakenteiden geotekninen ja pohjarakennussuunnittelu edellyttää. Tehtävistä tutkimuksista laaditaan tutkimusohjelma. Tutkimusten laajuus ja laatu määritetään ohjelmassa siten, että rakenteet ja niiden perustaminen voidaan oikeilla varmuuksilla luotettavasti suunnitella. Tutkimusten laajuuden ja laadun määrittelevät vastaavat suunnittelijat siten, että suunnittelussa on käytettävissä riittävät parametrit rakenteiden ja maan vuorovaikutusten analysoimista, stabiliteettien määrittämistä, painuma-analyysien tekemistä sekä rakenteiden ja niiden perustusten suunnittelua varten. Tutkimusohjelma ja tutkimukset tehdään noudattaen voimassa olevia pohjarakennus- ja pohjatutkimusohjeita sekä kairausoppaita ja laboratoriotutkimusohjeita /1-6/. 18.332 Kallioperätutkimukset Kallioperätutkimuksilla selvitetään kallion laatu ja soveltuvuus rautatietunnelin rakentamiseen kohdekohtaisesti laadittavan tutkimusohjelman mukaan. Tutkimukset tulee tehdä siinä laajuudessa ja sillä tarkkuudella, että kaikki tarvittavat parametrit voidaan luotettavasti selvittää louhinnan, louheen käytön, tiivistysinjektointien, lujitusten ja rakenteiden suunnittelua ja toteutusta sekä tarvittavia kalliomekaanisia analyyseja varten. Tutkimukset tehdään noudattaen voimassa olevia kalliotutkimus-, kallioluokitus- ja kalliorakennusohjeita /7-14/.

7 RAMO 18.3 Tunneleiden suunnittelun yleiset perusteet Vähimmäistutkimus on aina silmämääräinen rakennusgeologinen kartoitus ja kalliopinnan topografian selvittäminen riittävällä tarkkuudella erityisesti peitteisillä alueilla. Vähimmäistutkimusten lisäksi tutkitaan kallion laatu kairauksilla, luotauksilla ja laboratoriokokeilla kohteen suunnittelun ja rakentamisen edellyttämällä tarkkuudella ja laajuudessa. Kalliotunnelit ks. kohta 18.61. C C Hankesuunnitteluvaiheessa YVAn edellyttämällä tarkkuudella ja laajuudessa. Yleissuunnitteluvaiheessa vaihtoehtoisten rakenneratkaisujen teknistaloudellisten vertailujen ja ympäristövaikutusten analysoinnin sekä päätöksenteon edellyttämällä tarkkuudella ja laajuudessa. Tutkimusten ohjelmoinnista ja riittävyydestä vastaa kalliorakennussuunnittelija. 18.333 Orsi- ja pohjavesitutkimukset Orsi- ja pohjaveden korkeusasema määritetään suunnitellun tunnelin vaikutusalueella. Määritystä varten asennetaan riittävä määrä havaintoputkia, joista orsi- ja pohjaveden pinnan korkeusaseman vaihteluita seurataan riittävän laajasti jo suunnitteluaikana. Samoja havaintoputkia käytetään vesipintojen tarkkailuun rakentamisen aikana ja tarvittaessa myös rakentamisen jälkeen. Tarvittaessa selvitetään koepumppauksilla orsi- ja pohjaveden virtausolosuhteet ja korvautuvuus. Tarvittaessa tutkitaan orsi- ja pohjaveden laatu kemiallisen agressiivisuuden tai käyttötarkoituksen edellyttämän puhtauden selvittämiseksi. Mikrobiologiset tutkimukset tehdään, kun ympäristön puupaaluperustukset sitä edellyttävät. C Rakennussuunnitteluvaiheessa lopullisten rakenne- ja laiteratkaisujen suunnittelun sekä ympäristövaikutusten analysoinnin edellyttämällä tarkkuudella. Orsi- ja pohjavesitutkimuksiin liittyen tehdään tunnelijärjestelmän vaikutusalueen kaivoselvitys sisältäen vesipintojen ja veden korvautuvuuden sekä veden laatuselvitykset kunkin suunnitteluvaiheen edellyttämällä tarkkuudella. Kalliorakennustöiden ympäristöriskianalyysi kussakin suunnitteluvaiheessa suunnittelun ja päätöksenteon edellyttämällä tarkkuudella sekä rakennussuunnitteluvaiheessa urakkalaskennan ja rakentamisen edellyttämällä tarkkuudella. Melu- ja tärinäselvitykset kunkin suunnitteluvaiheen edellyttämällä tarkkuudella. 18.334 Ympäristöselvitykset Eri suunnitteluvaiheissa tehdään seuraavat ympäristöselvitykset: YVA hanke- tai yleissuunnitteluvaiheessa. Orsi- ja pohjavesitutkimukset:

8 RAMO 18.3 Tunneleiden suunnittelun yleiset perusteet 18.34 Suunnitelman sisältö Rautatietunnelin suunnitelmaan sisältyvät ainakin kohdissa 18.341-18.349 luetellut asiakirjat. Asiakirjojen tarkkuustaso kussakin suunnitteluvaiheessa on esitetty kohdassa 18.32. 18.341 Yleispiirustukset Asemapiirustus, jossa esitetään rautatietunnelin kaikkien tunneleiden ja kuilujen sijainnit sekä kaikkien suuaukkojen ja kuilujen yläpäiden sijainnit ja niille johtavat tieyhteydet. Pohjapiirustus 1:500 koko tunnelijärjestelmästä. Pitkissä tunneleissa voidaan käyttää myös mittakaavoja 1:1000 tai 1:2000. Pohjapiirustukset 1:200 tai 1:100 erikoiskohdista: suuaukot, levennykset, tunneleiden ja kuilujen liittymät, turvallisuusjärjestelyjen ja -järjestelmien tilat sekä tekniset tilat. Pituusleikkaus kustakin tunnelista tarkoituksenmukaisessa mittakaavassa. Poikkileikkaukset 1:100 tai 1:200 valittuina siten, että kaikki tyypilliset poikkileikkaukset ja oleelliset rakenteet tulevat esitetyiksi. 18.342 Mitta-, työ- ja detaljipiirustukset sekä opasteet Tunnelijärjestelmän kaikkien tilojen, kantavien ja sisustusrakenteiden sekä laiteasennusten mitta-, työ- ja detaljipiirustukset Käytön ja kunnossapidon opasteet Pelastus- ja poistumisteiden sekä uloskäytävien opasteet. 18.343 Pohjarakennussuunnitelma Betoni- ja terästunneleiden sekä kalliotunneleiden suuaukkorakenteiden pohjarakennussuunnitelma laaditaan voimassa olevia pohjarakennusohjeita noudattaen. Suunnitelma sisältää tutkimustiedoilla varustetut pohjarakennuspiirustukset ja pohjarakennustöiden työselityksen. Pohjarakennussuunnitelman tulee tarpeellisessa laajuudessa sisältää: Painuma-analyysit ja stabiliteettitarkastelut sekä maan ja rakenteiden vuorovaikutusanalyysit Pohjanvahvistustoimenpiteiden suunnitelmat Maa- ja pohjarakenteiden suunnitelmat Rakenteiden perustamistavat ja paalujen tavoitetasot Rakennuskaivanto- ja työjärjestyssuunnitelmat Ympäristösuunnitelmat. 18.344 Kalliorakennussuunnitelma Kalliotunnelista laaditaan kalliorakennussuunnitelma, joka sisältää: Louhintapiirustukset Tiivistysinjektointikaaviot Kallionlujituspiirustukset: lujituspultitukset, ruiskubetonoinnit, erikoislujitukset ja lujitusrakenteet sekä näiden kuivatus- ja maadoitussuunnitelmat Louhinnan, tiivistysinjektointien ja lujitusten vaiheistukset erityisesti

9 RAMO 18.3 Tunneleiden suunnittelun yleiset perusteet tunneleiden suuaukkojen, kallion heikkousvyöhykkeiden, jännemitan suhteen ohuiden kalliokattojen ja ympäristön kannalta riskialttiiden tunneliosuuksien kohdilla Kalliorakennustöiden työselitys, jossa esitetään riittävällä tarkkuudella käytettävät työmenetelmät, materiaalit ja laatuvaatimukset Louhinta- ja kallionlujitustöiden määräluettelo, jossa ilmoitetaan ainakin ne massat, joita ei voida määrittää piirustuksista sekä niiden maksuperusteet. 18.345 Rakennesuunnitelmat Rakennepiirustukset kantavista ja sisustusrakenteista Laiteasennusten ja teknisten järjestelmien ankkurointi-, kiinnitys- ja kannatussuunnitelmat Rakenteellisen palosuojauksen suunnitelmat Kuivatussuunnitelmat Rakenteiden maadoitussuunnitelmat Rakenteiden työselitys Määräluettelot tapauskohtaisesti harkittavassa laajuudessa. 18.346 Teknisten järjestelmien suunnitelmat Sähkösuunnitelmat käsittäen rakennussähköjärjestelmien suunnitelmat, joihin sisältyvät myös turvallisuus- ja valvontajärjestelmien suunnitelmat (valvonta-, tele-, radio-, kulunvalvonta-, rikosilmoitus- ja paloilmoituslaitteistot) sekä pelastus- ja poistumisteiden edellyttämät järjestelyt (opastus, merkintä ja valaistus). LVI-suunnitelmat käsittäen ilmanvaihdon, vedensaannin, viemäröinnin, palon-sammutus-, savunpoistoja LVI-valvontajärjestelmän suunnittelun sekä pelastus- ja poistumisteiden edellyttämät järjestelyt. Turvallisuusjärjestelmien suunnitteluun sisältyy edellä mainittujen lisäksi kohdassa 18.53 käsitellyn riskianalyysin tekeminen tapauskohtaisesti harkittavassa laajuudessa. 18.347 Ratatekniset suunnitelmat Ratageometriasuunnitelma laaditaan RAMO:n osan 2 "Radan geometria" mukaan. Radan rakennesuunnitelma laaditaan RAMO:n osan 3 "Radan rakenne" mukaan. Sähköistyssuunnitelmat ja maadoitussuunnitelmat laaditaan sähköistyksen suunnittelu- ja rakentamisohjeen SSR I - III sekä RAMO:n osan 5 "Sähköistetty rata" mukaan. Maadoitussuunnitelmiin sisällytetään kaikki rakenteet, varusteet ja laitteet. Turvalaitesuunnitelmat laaditaan RA- MO:n osan 6 "Turvalaitteet" mukaan. 18.348 Työvaihesuunnitelmat Rautatietunnelin rakentamisen kokonaissuunnitelma ja jakaminen työvaiheisiin aikatauluineen Sähköradan huomioon ottaminen kussakin työvaiheessa kohdan 18.82 mukaan.

10 RAMO 18.3 Tunneleiden suunnittelun yleiset perusteet 18.349 Suunnitelmaselostus Suunnitelmaselostuksessa esitetään: Kohdassa 18.1 määritelty tunnelin kuvaus Suunnitteluvaihe sekä suunnitelman lähtökohdat, suunnitteluperusteet ja tavoitteet Kunkin suunnitteluvaiheen edellyttämällä tarkkuudella: * Liikenteen toiminnallinen ja riskianalyysi sekä rakentamisen ja liikenteen ympäristövaikutukset ellei niitä esitetä erillisinä asiakirjoina. * Aerodynaaminen mitoitus * Geotekniset ja pohjarakenteiden mitoitukset * Rakenteiden ja laiteasennusten mitoitukset * Lämpötekninen mitoitus * Palotekniset mitoitukset * LVISAT-mitoitukset Kaikki sellaiset suunnittelun taustatiedot, jotka eivät käy selville varsinaisesta suunnitelmasta ja jotka ovat tarpeen suunnitelmassa esitettyjen ratkaisujen arvioimisessa sekä liikenteen-hoito-, valvonta- ja kunnossapitotoiminnan ja palo- ja pelastustoimen järjestelyjen suunnittelussa.

11 RAMO 18.3 Tunneleiden suunnittelun yleiset perusteet 18.35 Aerodynaaminen suunnittelu 18.351 Lähtökohdat Kun juna ajaa tunneliin, aiheuttaa sen keula ylipaineaallon, joka etenee äänennopeudella seuraavalle suuaukolle ja heijastuu sieltä takaisin äänennopeudella kulkevana alipaineaaltona. Kun junan perä tulee tunneliin, syntyy alipaineaalto, joka etenee tunnelissa äänennopeudella seuraavalle suuaukolle ja heijastuu takaisin ylipaineaaltona. Syntyneet paineaallot kulkevat tunnelissa edestakaisin äänennopeudella kunnes vaimenevat. Junan mukana sen keulassa ja perässä sekä korin ja tunnelipintojen välissä kulkevat paineaallot junan nopeudella. Kaikki esteet ja muutokset poikkileikkauksessa sekä liittyvät tunnelit ja kuilut samoin kuin koneellinen ilmanvaihto aiheuttavat paineaaltoihin muutoksia. Jos tunnelissa ajaa samanaikaisesti useita junia, ovat paineenvaihteluilmiöt monimutkaisempia. Maksimivaikutukset syntyvät superpositiosta, kun eri paineaallot kohtaavat samassa kohdassa vahvistaen toisiaan. Vaikutukset riippuvat junan nopeudesta, junan ja tunnelin poikkileikkauksista ja pituuksista, ratatunneliin liittyvistä tunneleista ja kuiluista, junan ja rakenteiden muotoiluista, tunnelipintojen kitkakertoimista, vaimennus- ja ääniteknisistä ominaisuuksista, lämpötilasta, ilmanvaihdosta jne. Vaikutukset kohdistuvat ihmisten korviin, tunnelin rakenteisiin ja laitteisiin, kalustoon (erityisesti ikkunoihin, oviin ja venttiileihin) sekä junan kulkuvastukseen. Äänennopeudella etenevä ylipaineaalto purkautuu ulostulosuuaukolta pallonmuotoisena ylipaineaaltona ympäristöön. Tästä paineaallosta käytetään nimitystä mikropaineaalto tai Sonic Boom. Tärkein suunnittelukriteeri on mitoitusnopeus. Paineenvaihtelun vaikutukset tunnelissa tulevat yleensä merkittäviksi nopeuden kasvaessa suuremmaksi kuin 160 km/h. Tätä pienemmillä nopeuksilla saattaa paineenvaihtelu tulla mitoittavaksi kahden suuripoikkileikkauksisen junan kohdatessa kaksiraiteisessa tunnelissa. Nopeuden kasvaessa lähelle 200 km/h tai sen yli aiheuttaa ensimmäisen ylipaineaallon purkautuminen ulosajosuuaukolla merkittävän meluvaikutuksen ympäristöön (Sonic Boom, vrt. yliäänikone). Aerodynaamisen suunnittelun tehtävänä on kunkin ratatunnelin oikean poikkileikkauskoon määrittäminen ja optimointi yhdessä paineentasaustunneleiden ja - kuilujen suunnittelun kanssa, suuaukkojen aerodynaaminen muotoilu ja vaimennusrakenteiden suunnittelu sekä rakenteiden ja laitteiden paine- ja imukuormien määrittäminen. 18.352 Suunnitteluperusteet Aerodynaaminen suunnittelu jaetaan kolmeen eri osa-alueeseen: 1) Paineenvaihtelu junassa Paineenvaihtelun amplitudi (positiivinen ja negatiivinen huippuarvo), paineen muutosnopeus (aika huipusta huippuun) ja frekvenssi (toistuvuus) tulee rajoittaa hyväksyttäviin arvoihin junan sisällä matkustusmukavuuden ja terveydellisten seikkojen vuoksi. Parametreista merkittävin on paineenvaihtelun amplitudi, jonka ääriarvot tulee rajoittaa muutaman sekunnin pituisen tarkastelujakson aikana sellaisiksi, että paineenvaihtelun vaikutukset ihmisten korviin eivät ole liian häiritseviä tai terveydelle haitallisia. Tarkastelujakson valinta välille 3-5 sekuntia perustuu ihmisen korvan rakenteeseen ja reagointiin äkillisiin paineenvaihteluihin. Paineen muutosnopeutta yhden sekunnin aikana on syytä tarkastella silloin, kun

12 RAMO 18.3 Tunneleiden suunnittelun yleiset perusteet paineenvaihtelun toistuvuus on nopeaa esimerkiksi tiheään sijoitettujen yhdystunneleiden vuoksi. Paineenvaihtelun rajoittamiseen vaikuttavat eniten tunnelipoikkileikkauksen koko, paineentasauskuilujärjestelyt, mitoitusnopeus sekä liikkuvan kaluston mitat ja painesuojaustoimenpiteet. Myös tunnelin ja sen suuaukkojen muotoilulla voidaan pienentää paineenvaihtelun huippuarvoja. 2) Painekuormat tunnelin rakenteisiin ja laitteisiin Ratatunnelin ja sen suuaukkojen rakenteet sekä tunneliin asennettavat laitteet ja niiden kiinnitykset tulee mitoittaa junien aiheuttamille paine- ja imukuormille. Kuorma-arvoihin vaikuttavat eniten nopeus sekä tunnelin ja junan mitat. 3) Meluvaimennus suuaukoilla Nopeusluokissa 2 ja 3 tulee mikropaineaaltojen aiheuttamat meluvaikutukset ratatunnelin suuaukkojen ympäristöissä analysoida ja tarvittaessa suunnitella vaimennustoimenpiteet. Meluarvoihin vaikuttavat eniten nopeus, tunnelin ja junan mitat sekä tunnelipintojen kitkaominaisuudet, jotka vaikuttavat ulosajosuuaukkoa lähestyvän ylipaineaallon jyrkkyyteen. Mm. raidesepeli vaimentaa Sonic Boom -vaikutusta, koska sen aiheuttama kitka pienentää ylipaineaallon aikaderivaattaa (painerintaman jyrkkyyttä). Jos tunnelissa tapahtuva vaimennus ei ole riittävä, tulee suuaukko varustaa vaimennusrakenteilla. 18.353 Mitoitusparametrit Rautatietunnelin aerodynaaminen mitoitus tehdään seuraavien muuttujien funktiona: Mitoitusnopeus Mitoittavan junan ja tunnelin poikkileikkausalojen suhde Mitoittavan junan ja tunnelin pituuksien suhde Tunneliin liittyvät paineentasauskuilut ja muut tunnelit Liikkuvan kaluston sekä tunnelin ja sen suuaukkorakenteiden aerodynaaminen muotoilu Mitoittavan junan tiiviys ja junan sisällä kussakin tapauksessa sallittava paineenvaihtelu Usean junan peräkkäinajon todennäköisyys tunnelissa ja junien sisällä tässä tapauksessa sallittava paineenvaihtelu Kaksiraiteisessa tunnelissa edellisten lisäksi junien kohtaamisen ja rinnakkainajon todennäköisyys ja junien sisällä näissä tapauksissa sallittava paineenvaihtelu Kullekin junatyypille sallittava kulkuvastus ja sen edellyttämä vetotehon lisäys ja/tai sallittava nopeuden hidastuminen Liikkuvaan kalustoon sekä tunnelin rakenteisiin ja laitteisiin kohdistuvat paine- ja imukuormat. 18.354 Mitoituskriteerit Junan sisällä sallittavat paineenvaihtelun ääriarvot ja paineen muutosnopeudet määritellään tunnelikohtaisesti kullekin junatyypille erikseen ohjaamossa ja matkustajavaunuissa. Hyväksyttävät arvot riippuvat paineenvaihtelun toistuvuudesta

13 RAMO 18.3 Tunneleiden suunnittelun yleiset perusteet saman matkan aikana (tunneleiden pituus, lukumäärä ja tiheys, liikennetiheys ja junien kohtaamisen todennäköisyys tunnelissa, paineenvaihtelun frekvenssi, matkustavatko samat matkustajat päivittäin jne). Ellei tarkempaa analyysia suoriteta, ovat seuraavat maksimiarvot voimassa toistaiseksi: Max ªP 4 s = 3,0 kpa usein toistuvassa paineenvaihtelussa Max ªP 4 s = 4,0 kpa harvoin tapahtuvassa paineenvaihtelussa Paineen muutosnopeus tulee rajata maksimiarvoon 500 Pa/s silloin, kun paineenvaihtelun frekvenssi on korkea (hyvin tiheään toistuva / jaksollinen). Annetut maksimiarvot tulee kunkin tunneliprojektin suunnitteluvaiheessa päivittää, koska kansainvälisistä tutkimuksista, suoritettavista tunnelikoeajoista ja niihin liittyvistä mittauksista sekä kaluston painetiivistystoimenpiteistä saadaan jatkuvasti uutta tietoa. 18.355 Poikkileikkauksen ja paineentasauskuilujen mitoitus Ratatunnelin poikkileikkauksen mitoitus tehdään kohdissa 18.351-4 esitetyillä mitoitusperusteilla käsikirjojen /15-20/ ja mitoitusohjeiden /21, 22/ mukaan. Apuna voidaan käyttää mainituista viitteistä tehtyä yhteenvetoa /30/ ja viitteissä mainittuja tutkimuslaboratorioiden mitoitusohjelmia. Mitoitusohjeet tulee kunkin tunneliprojektin suunnitteluvaiheessa päivittää, koska kansainvälinen mitoitusparametrien tutkimus ja mitoitusmenetelmien kehitystyö on jatkuvasti käynnissä. Kun kohdassa 18.354 esitetyt kriteerit edellyttävät ratatunnelin poikkileikkauskoon suurentamista liitteissä 1-4 esitettyjä normaalipoikkileikkauksia suuremmaksi, tulee poikkileikkauksen suurentaminen ja paineentasauskuilujen lisääminen optimoida. Paineentasauskuiluilla ei voida vaikuttaa yksittäisten paineaaltojen amplitudeihin, mutta niillä voidaan merkittävästi alentaa superpositiosta aiheutuvia paineen huippuarvoja. Kuilujen määrä ja sijoitus riippuu merkittävimmin tunnelin pituudesta ja junapituuksista. Mitoitus on tehtävä tunnelikohtaisesti. Myös paineentasauskuilun poikkileikkaus tulee mitoittaa, koska liian pieni kuilu on tehoton ja liian suuri voi aiheuttaa koko paineaallon heijastumisen. Suunnitteluohjeita on esitetty viitteissä /19, 20/. Vanhat tunnelit tulee tutkia tapauskohtaisesti erikseen silloin, kun liikkuvan kaluston poikkileikkauskoot kasvavat tai nopeuksia nostetaan. Mikäli tunnelipoikkileikkauksen suurentaminen ei teknistaloudellisista syistä tule kysymykseen, voidaan tilannetta merkittävästi parantaa rakentamalla uusia paineentasauskuiluja. Rakenteiden ja laitteiden painekuormien kestävyys tulee aina tarkistaa. Tarvittaessa tulee asettaa nopeusrajoituksia. 18.356 Rakenteiden ja laitteiden painekuormamitoitus Painekuormalla tarkoitetaan sekä positiivista (ylipaine tunnelissa) että negatiivista (alipaine tunnelissa, imukuorma ) painekuormaa. Viitteissä /23-30/ on esitetty tunnelikoeajoissa mitattuja painekuormien arvoja. Painekuorma on verrannollinen junan nopeuden neliöön sekä suoraan verrannollinen junien poikkileikkausalan ja

14 RAMO 18.3 Tunneleiden suunnittelun yleiset perusteet tunnelin vapaan poikkipinta-alan suhteeseen (A junat / (A tunneli - A junat )). Käsittelemällä mitattuja painekuorma-arvoja näillä suhdeluvuilla saadaan mm. viitteessä /30/ esitettyjä painekuorma-arvoja. Tunnelin seinä- ja kattopintojen verhousrakenteisiin kohdistuvien kuormien negatiiviset arvot (imukuormat) ovat yleensä itseisarvoltaan suurempia kuin positiiviset arvot. Koeajojen yhteydessä mitattuihin painekuorma-arvoihin liittyy se epävarmuus, että mittauspiste ei todennäköisesti ole eri paineaaltojen kohtauspisteessä, jolloin superposition vaikutusta ei ole havaittu. Mitatut arvot eivät näin ollen todennäköisesti edusta paineen huippuarvoja. Tästä syystä suositellaan mitoituspainekuormien laskemista tapauskohtaisesti viitteessä /22/ esitetyillä laskentakaavoilla. Ellei painekuormia määritetä laskemalla tapauskohtaisesti, ovat seuraavat mitoituspainekuormien arvot voimassa toistaiseksi: Yksiraiteinen tunneli: Nopeus- P max kpa P min kpa luokka 1 + 2,5-3,5 2 + 4,0-6,0 3 + 7,5-10,5 Kaksiraiteinen tunneli: Nopeus- P max kpa P min kpa luokka 1 + 4,0-6,0 Annetut painekuormien arvot perustuvat liitteiden 1-4 mukaisiin tunneleiden normaalipoikkileikkauksiin, suurimpaan liikkuvaan kalustoon ja kunkin nopeusluokan suurimpaan nopeuteen. Painekuormien arvoja voidaan pienentää, jos tunnelipoikkileikkaus on suurempi tai liikkuva kalusto tai nopeus pienempi. Annettujen lukuarvojen tarkistusprosessin tulee olla jatkuva seuraten käynnissä olevan kansainvälisen tutkimus- ja normitustyön edistymistä ja tuloksia sekä testiajojen yhteydessä tehtäviä mittauksia. Kuormien arvot ovat ominaiskuormaarvoja, jotka kussakin mitoitustilanteessa tulee kertoa ao. osavarmuuskertoimilla. Kuormia tulee käsitellä muuttuvina, liikkuvina, väsyttävinä ja dynaamisina. 18.357 Ilman virtausnopeus Tunnelijärjestelmä ja sen ilmanvaihto tulee suunnitella siten, että ilman virtausnopeus ei ylitä arvoa 5 m/s normaalitilanteessa sellaisilla alueilla, joilla matkustajat tai ulkopuoliset henkilöt voivat oleskella tai liikkua. Hyvin harvinaisissa tapauksissa tai hätätapauksissa tai vain huoltohenkilöstölle tarkoitetuissa tiloissa ilmanvirtausnopeus saa hetkellisesti nousta arvoon 10 m/s. 18.358 Rakenteiden aerodynaaminen muotoilu ja vaimennusrakenteet Tunnelisuuaukkojen rakenteiden aerodynaamisella muotoilulla (kuva 18.3:1) voidaan alentaa paineen huippuarvoja tunnelissa. Merkittävä vaikutus edellyttää, että muotoillun suuaukkorakenteen pituus on moninkertainen ratatunnelin poikkileikkauksen suurimpaan läpimittaan verrattuna. Ratatunnelin seiniin tehdyillä sivutunneleilla ja syvennyksillä voidaan alentaa paineen huippuarvoja. Suunnittelu- ja mitoitusohjeita on annettu viitteessä /18/.

15 RAMO 18.3 Tunneleiden suunnittelun yleiset perusteet Suuaukoille tehtävillä vaimennusrakenteilla ja -rakennuksilla (kuvat 18.3:2 ja 3) voidaan merkittävästi pienentää paineaaltojen ympäristölle aiheuttamia meluhaittoja. Vaimennusrakenteiden suunnitteluohjeita on annettu viitteissä /15-20/. Kuva 18.3:1 Esimerkkejä aerodynaamisesti muotoilluista suuaukkorakenteista Kuva 18.3:3 Esimerkkejä tunnelin suuaukkorakennuksen vaimennuskammioista Kuva 18.3:2 Periaate-esimerkki ilmanvirtausaukoilla varustetusta suuaukon vaimennusrakenteesta

17 RAMO 18.3 Tunneleiden suunnittelun yleiset perusteet 18.36 Tunnelipoikkileikkaus 18.361 Normaalipoikkileikkaus Yksiraiteisen ratatunnelin normaalipoikkileikkauksen mitat ja niihin sisältyvät rakenteiden ja laitteiden tilavaraukset on esitetty liitteissä 1 ja 2. Kaksiraiteisen ratatunnelin vastaavat poikkileikkauskokoonpanot on esitetty liitteissä 3 ja 4. Alusrakennevaihtoehdot on käsitelty RAMO:n osassa 3 Radan rakenne sekä RMYTL:n osassa 6 Kalliorakennustyöt. Esimerkkejä alusrakennevaihtoehdoista on esitetty liitteissä 7 ja 8. Kävelykulkuteiden päällystemateriaalien tulee olla palamattomia ja ne tulee valita siten, että pinnat ovat riittävän tasaiset eivätkä pölyä junien aiheuttamien ilmavirtojen vaikutuksesta. Tapauskohtaisen harkinnan mukaan tulee päällystemateriaalien olla sellaisia, että pinnat voidaan puhdistaa imuroimalla (hakekuljetukset yms). Imuroitavien pintojen laajuus määritetään tunnelikohtaisesti. Yksiraiteisen tunnelin poikkileikkauksen korkeusmitoitus sidotaan raiteen korkeusviivaan. Korkeusmitoituksessa otetaan huomioon varautuminen 200 mm:n raiteen nostoon kunnossapitotoimenpiteiden yhteydessä. Leveysmitoitus sidotaan raiteen pystysuoraan keskilinjaan. Poikkileikkauksen ei tarvitse olla symmetrinen raiteen keskilinjan suhteen. Kaksiraiteisen tunnelin poikkileikkausmitoitus perustuu vastaavasti kummankin raiteen korkeusviivaan ja pystysuoraan keskilinjaan. Nämä mitoitusriippuvuudet tulee esittää suunnitelmaselostuksessa, vaikka rakentamisen mitoitus sidottaisiinkin muuhun valittuun mittalinjaan. suurennetaan kohtien 18.362 ja 18.363 mukaan. 18.362 Poikkileikkaus ja raidegeometria Suoran raiteen normaalipoikkileikkauksen mittoja suurennetaan kaarresäteen ja raidekallistuksen funktiona siten kuin ATU:n muutos edellyttää. Liitteissä 1-4 esitettyihin normaalipoikkileikkauksiin on sijoitettu kaikki ratatunnelissa kysymykseen tulevat laitteet. Kaikkia niitä ei välttämättä tarvita kaikissa ratatunneleissa. Raiteen kallistuksen vaatimana lisätilana saa käyttää niiden laitteiden tilavarauksia, joita suunniteltavassa ratatunnelissa ei tarvita. 18.363 Poikkileikkaus ja nopeusluokka Paineenvaihtelujen vaikutus otetaan ratatunnelin poikkileikkausmitoissa huomioon seuraavasti: Nopeusluokassa 1 on normaalipoikkileikkaus riittävä. Normaalipoikkileikkausta pienemmissä vanhoissa tunneleissa on tilanne tarkasteltava tapauskohtaisesti erikseen kohdan 18.35 mukaan. Nopeusluokissa 2 ja 3 tehdään poikkileikkauksen aerodynaaminen mitoitus kohdan 18.35 mukaan. Normaalipoikkileikkausta suurennetaan aerodynaamisen mitoituksen edellyttämään kokoon. Normaalipoikkileikkaus on minimipoikkileikkaus, jota tapauksesta riippuen

18 RAMO 18.3 Tunneleiden suunnittelun yleiset perusteet 18.37 Rakenteiden suunnitteluperusteet 18.371 Suunnitteluohjeet ja määräykset Rautatietunnelin rakenteet suunnitellaan noudattaen Suomen rakentamismääräyskokoelmaa (RakMk). Näiden viranomaismääräysten lisäksi noudatetaan kunkin rakennusmateriaalin normeja, suunnitteluohjeita ja standardeja /39-47/. Junakuorman kuormittamien rakenteiden suunnittelussa noudatetaan rautatiesiltojen suunnitteluohjeita /48/ ja soveltuvin osin RAMO:n osaa 8 Sillat. Ajoneuvokuormien kuormittamien rakenteiden suunnittelussa noudatetaan Tielaitoksen sillansuunnitteluohjeita. Viranomaismääräysten ja -ohjeiden, sillansuunnitteluohjeiden sekä normien ja standardien lisäksi noudatetaan jäljempänä annettuja edellä mainittuja täydentäviä määräyksiä ja ohjeita. 18.372 Lujuustekninen mitoitus Rautatietunnelin rakenteet mitoitetaan rakenteiden kuormitusohjeiden /44/ ja siltojen suunnitteluohjeiden /48/ mukaisille pysyville ja muuttuville kuormille sekä muodonmuutos- ja onnettomuuskuormille. Näiden lisäksi otetaan huomioon rakenteiden valmistuksesta, varastoinnista, kuljetuksesta ja asennuksesta aiheutuvat kuormat. Mitoitusta varten rakenteet jaetaan kantaviin rakenteisiin, sisustusrakenteisiin ja laiteasennuksiin kohdan 18.12 mukaan. Mitoitusvaatimus koskee myös kantavana rakenteena tai sen osana toimivaa kalliota ja maata. Materiaalien tulee olla pakkasenkestäviä. Betonin pakkasenkestävyysluokat määritellään sillansuunnitteluohjeita soveltaen. Ulkona olevien rakennusmateriaalien tulee lisäksi olla säänkestäviä. Kuormat jaetaan vaikutustavan ja -ajan perusteella pitkä- ja lyhytaikaisiin, kiinteisiin ja liikkuviin sekä staattisiin, dynaamisiin, väsyttäviin ja iskukuormiin. Mitoitus kullekin kuormalle ja kuormitusyhdistelylle tehdään murto-, väsymismurto-, onnettomuus- ja käyttörajatilassa asianmukaisia osavarmuuskertoimia käyttäen. Liikenne- ja muut tavanomaiset kuormat, niiden jako mainittuihin ryhmiin, osavarmuuskertoimet ja kuormitusyhdistelyt on annettu viranomaismääräyksissä ja -ohjeissa. Mitoitus näille kuormille ja kuormitusyhdistelyille tehdään ao. viranomaisohjeiden, sillansuunnitteluohjeiden, normien ja standardien mukaan. Rakenteiden suunnittelun viranomaisohjeita täydennetään seuraavien muuttuvien kuormien osalta: junien aiheuttamat painekuormat lumi- ja jääkuormat putoamiskuorma varusteiden kuormat lisäkuormat. Viranomaisohjeita täydennetään seuraavien onnettomuuskuormien osalta: törmäyskuormat räjähdyskuormat. Kaikki annetut kuormien lukuarvot ovat ominaiskuorman arvoja.

19 RAMO 18.3 Tunneleiden suunnittelun yleiset perusteet Junien aiheuttamat painekuormat Rakenteet, laitteet ja varusteet mitoitetaan junien aiheuttamille painekuormille kohdan 18.35 mukaan. Lumi- ja jääkuormat Verhousrakenteet mitoitetaan jääkuormalle 3,0 kpa. Jääkuorma on muuttuva ja liikkuva kuorma, joka vaikuttaa kohtisuoraan rakennetta vastaan. Jos verhousrakenteen ja kallion tai muun kantavan rakenteen väliseen ilmatilaan voi muodostua suurista vesivuodoista jäätä, tulee rakenteet mitoittaa suuremmalle jääkuormalle, joka harkitaan tapauskohtaisesti erikseen. Kallion rakoihin mahdollisesti syntyvän jäänpaineen aiheuttamat kuormitukset kalliotunnelin lujitusrakenteille tulee määritellä erikseen tapauskohtaisesti. Rautatietunnelin suuaukkorakenteet mitoitetaan lumi- ja jääkuormalle 5,0 kpa. Suuaukoilla, joissa lumen kinostuminen on suurta tulee rakenteet mitoittaa tarvittaessa suuremmalle lumikuormalle. Putoamiskuorma Kalliopinnat lujitetaan aina siten, että irtolohkareiden putoamisvaara eliminoidaan. Rakenteita ei tarvitse mitoittaa putoamiskuormille edellyttäen, että putoamiskuorman syntyminen on riittävällä varmuudella estetty lujitusrakenteilla. Jos kalliotunnelin suunnitellun elinkaaren aikana on syytä epäillä kivien irtoamista kalliosta, mitoitetaan lujitus- ja verhousrakenteet rakennetta vastaan kohtisuoraan vaikuttavalle putoamiskuormalle 6 kn. Putoamiskuorma on kalliossa kiinni olevalle lujitusrakenteelle staattinen kuorma, jonka vaikutusalue on 0,5 m x 0,5 m. Kalliopinnasta irti olevalle verhousrakenteelle putoamiskuorma on muuttuva, liikkuva ja dynaaminen kuorma, jonka jakautumispinta on 0,2 m x 0,2 m. Varusteiden kuormat Rautatietunnelin varusteiden kuormat määritellään tapauskohtaisesti ottaen huomioon varusteiden painon lisäksi liikenteen aiheuttamat painekuormat sekä laitteiden ja varusteiden dynaamiset kuormat. Yhtenäisten asennusten kuten kaapelihyllyjen tai valaisinkiskojen vähimmäiskuorma on 1 kn/m. Sähköistyslaitteiden ripustusten kuormat määritellään tapauskohtaisesti. Varusteet sekä niiden ripustukset ja ankkuroinnit tulee mitoittaa niin, että yhden ankkurin vaurioituminen tai pettäminen ei aiheuta asennusten sortumista. Lisäkuormat Suuaukkorakenteiden ja muiden maantai vedenpaineen kuormittamien rakenteiden mitoituksessa otetaan huomioon mahdollinen ylitäyttö sekä vedenpinnan alin ja ylin mahdollinen korkeusasema. Maanpaineen lisääntyminen rakenneosan siirtymisestä maata vastaan tulee ottaa huomioon. Maanpinnalla vaikuttaa muuttuva liikkuva kuorma vähintään 4 kpa ellei muu hyötykuorma ole tätä suurempi. Tämän pintakuorman vaikutus maanpaineeseen tulee ottaa huomioon.

20 RAMO 18.3 Tunneleiden suunnittelun yleiset perusteet Rakennusaikaiset lisäkuormat tulee ottaa huomioon rakenteiden mitoituksissa. Törmäyskuormat Kantavat rakenteet mitoitetaan törmäyskuormille tapauksesta riippuen rakenteiden kuormitusohjeiden /44/ tai rautatiesiltoja koskevien suunnitteluohjeiden /48/ mukaan. Törmäyskuormat ovat onnettomuuskuormia. Ratatunnelin suuaukkorakenteita ei kuitenkaan tarvitse mitoittaa törmäyskuormille edellyttäen, että rakenteet eivät tue sellaisia rakenteita, rakennuksia tai maamassoja, joiden sortuminen voi aiheuttaa vaaraa tai tukkia tunnelin. Räjähdyskuormat Kantavat ja osastoivat rakenteet mitoitetaan riskianalyysin perusteella määriteltäville räjähdyspainekuormille. Räjähdyspainekuormat ovat onnettomuuskuormia. 18.373 Vedeneristys Tunnelitilat tiivistetään ja varustetaan sellaisilla vedeneristysrakenteilla, että haitallisia vesivuotoja ei esiinny valmiissa tunneleissa. Jäätymiselle alttiissa kohdissa ja sähköistyslaitteiden yläpuolella ei saa esiintyä vuotoja ollenkaan. Vedeneristysmateriaalien lujuus-, muodonmuutos-, sään- ja lämmönkestosekä vanhenemisominaisuuksista tulee esittää selvitys tilaajalle. 18.374 Lämpötekninen mitoitus Jäänmuodostus tunnelitiloissa tulee estää. Rakennevaurioita tai routimista aiheuttava tai liikennöintiä, huoltoa, kunnossapitoa ja laitteita haittaava jäänmuodostus rakenteissa ja rakennekerroksissa tulee estää. Kuivatus- ja viemäröintijärjestelmien ja -laitteiden jäätyminen tulee estää. Jäätyminen estetään käyttämällä riittävän paksuja alusrakennekerroksia, lämmöneristeitä ja/tai sähkölämmitystä tai lämpökatkoja (ovet, lämpöverhot) tai näiden yhdistelmiä. Myös ilmanvaihtopuhaltimien oikealla käytöllä ja kuilujen sulkemisella pakkaskaudella voidaan alentaa tunnelin sisäilman pakkasmäärää. Lämmöneristeet mitoitetaan pakkasmäärälle F 50. Jos mittauksilla tai muulla luotettavalla tavalla voidaan osoittaa, että tunnelin sisäilman pakkasmäärä on pienempi kuin ulkoilman pakkasmäärä, voidaan tunnelin lämmöneristeiden mitoituksessa käyttää sisäilman mitoituspakkasmäärää F 50T /41/. Lämmöneristeet palosuojataan. Tunnelin puoleisen valmiin pinnan tulee olla korkeapainevesipesun kestävä. 18.375 Palotekninen mitoitus Kantavat ja osastoivat rakenneosat mitoitetaan RakMk:n ja ao. kantavan rakenteen materiaalin normien ja standardien /39-47/ sekä riskianalyysin perusteella määriteltyjen paloluokkien mukaan. Sisustusrakenteissa ei saa käyttää palavia tai palotilanteessa voimakkaasti savua tai myrkyllisiä kaasuja muodostavia materiaaleja ilman rakenteellista palosuojausta. Palosuojauksena ei saa käyttää palavan materiaalin sisäistä kemiallista palosuojausta. Lämmöneristeen palosuojaukseksi hyväksytään vähintään 70 mm paksuinen raudoitettu betoni tai verkkoraudoitettu ruiskubetoni edellyttäen, että raudoitteen betonipeite on palomitoituksen mukaan riittävä. Käytettäessä muita palosuojaus-

21 RAMO 18.3 Tunneleiden suunnittelun yleiset perusteet materiaaleja tulee niiden palo-ominaisuudet ja mitoitus esittää tilaajan hyväksyttäväksi. Teknisten järjestelmien osien palosuojaukset ks. kohta 18.7. 18.376 Melusuojaus Rautatietunnelin teknisten järjestelmien laitteiden aiheuttama melutaso ei saa olla suurempi kuin 90 db(a) tunnelissa. Kullakin tunnelin ja kuilun suuaukolla tulee sallittu melutaso selvittää erikseen ja rajoittaa laitteiden aiheuttama melu ympäristön edellyttämään arvoon. Melusuojausten tulee täyttää Ratahallintokeskuksen ympäristöohjelman vaatimukset. Nopeusluokissa 2 ja 3 tulee ratatunnelin suuaukosta purkautuvien paineaaltojen meluvaikutukset ympäristöön analysoida erikseen kohdan 18.35 mukaan. Tarvittaessa ympäristö suojataan melulta suuaukkorakennuksella ja vaimennusrakenteilla /15-20/. 18.377 Tärinäeristys Jos junaliikenteen maa- tai kalliopohjaan indusoima tärinä välittyy häiritsevänä rautatietunnelin läheisyydessä sijaitseviin rakennuksiin, tulee raidepohja tärinäeristää. Junaliikenteen aiheuttama tärinä riippuu radan päällys- ja alusrakenteesta sekä niiden alla olevien maa- tai kalliokerrosten laadusta ja paksuuksista, liikkuvasta kalustosta ja nopeudesta sekä etäisyydestä rakennuksiin. Eristystapoina tulevat kysymykseen maakerrosten pohjanvahvistustoimenpiteet sekä vaimennusrakenteet ja tärinäeristysmatot. Tärinäeristystarve tulee analysoida sekä eristystoimenpiteet suunnitella ja mitoittaa tapauskohtaisesti. Jos rautatietunneli rakennetaan välittömästi ihmisten oleskeluun tai työskentelyyn tarkoitetun rakennuksen alle tai päälle, on raidepohjat tärinäeristettävä. 18.38 Varusteet ja laitteet 18.381 Ratatekniset laitteet Rautatietunneli varustetaan tarvittavilla ratateknisillä laitteilla RAMO:n ao. kohtien mukaan. Tunneleiden ratateknisille laitteille ja ratateknisten laitteiden tunneleille asettamat erityisvaatimukset on esitetty kohdassa 18.4. 18.382 Tekniset järjestelmät Rautatietunneli varustetaan sähkö-, LVI-, valaistus-, turvallisuus- ja valvontajärjestelmillä. Järjestelmien taso ja laajuus määritetään tunnelikohtaisesti kohdassa 18.5 käsitellyn tunnelijärjestelmän suunnittelun sekä liikenteen toiminnallisen ja riskianalyysin perusteella. Järjestelmät tehdään kohdan 18.7 mukaan. 18.383 Muut varusteet Ratatunnelin molemmille seinille sekä poistumisteiden ja uloskäytävätunneleiden toiselle seinälle asennetaan käsijohde 0,9 metrin korkeudelle kulkutasosta. Käsijohteen tulee olla vähintään 3,1 metrin etäisyydellä lähimmän raiteen keskilinjasta. Käsijohteen materiaali ei saa olla sähköä johtavaa. Käsijohde pinnoitetaan jälkivalaisevalla pinnoitteella. Poistumistiet ja uloskäytävät tasataan ja tarvittaessa päällystetään riittävän tasaisiksi jalankulkukäytäviksi palamattomia materiaaleja käyttäen.