Maanvaraisia perustuksia pudotustiivistetylle louhetäytölle Pohjanvahvistuspäivä 2014 Juha Häkkänen Aalto-yliopisto / Ramboll Finland Oy
Esityksen rakenne Esitys perustuu allekirjoittaneen elokuussa 2014 valmistuvaan diplomityöhön Perustaminen esirakennetun louhetäytön varaan Case Saukonpaaden tontit 6 ja 7 Pohjasuhteet ja esirakentaminen (ruoppaus, täyttö, pudotustiivistys, ylikuormitus) Siirtymämittaukset Geotekniset laskelmat Neljän rakennuksen perustaminen: maanvaraisia vai porapaaluille? Kustannussäästöt Johtopäätökset Saukonpaaden esirakentamismenetelmien potentiaaliset sovelluskohteet tulevaisuudessa
Taustaa Suurten rantakaupunkien keskustat pääosin rakennettu Maaltamuutto lisääntyy tarve uudelle tonttimaalle Mereen täyttämällä kaupunki saa uutta tonttimaata Louhe soveltuu meritäyttöihin edellyttää suunnitellun esirakentamisen Mereen tehdyillä louhetäyttöalueilla tavallisin perustamistapa toistaiseksi porapaalut intressinä maanvaraiset perustamistavat
Case Saukonpaaden tontit 6 ja 7
Pohjasuhteet täyttämisen jälkeen, leikkaus A-A
Louhetäytön pudotustiivistys tonteilla
11 September 2013
Tonttien 6 ja 7 ylikuormitus Tiivistettiin pudotustiivistyksen syvyysvaikutuksen alapuolinen louhetäyttö sekä savikerros Ylipenger välivarastoidusta louheesta, h = 8 m Kuorma maanpintaan n. 160 kpa Ylikuormitus täydellä kuormalla 13.2.2013-12.5.2014 n. 1v 3kk Ylipenger purettiin tontin 7 puolelta 12.5.- 16.6.2014 Vaikuttaa yhä tontilla 6 11 September 2013
Siirtymämittaukset ja mittaustulokset 11 September 2013
Painumalaatat PL1 PL8 11 September 2013
Rantamuurin painumat, SMP1 SMP6 11 September 2013
Automaattiset inklinometrit, IN1 IN4 11 September 2013
Louhetäytön käyttäytyminen mittausten perusteella
Tonteille suunnitellut rakennukset Yhteensä 4 kpl, 2 kpl/tontti As. Oy Loisto ja As. Oy Kompassi 7-kerroksisia Alustavasti suunniteltu perustettaviksi maanvaraisesti Perusmuurianturat Laskelmat Onko mahdollista perustaa maanvaraisesti? Stabiliteetti Geocalc Painuma Geocalc & PLAXIS 3D
Stabiliteetti Geocalc Laskelmien perusteella riittävä Oli vähintään 1,6 2,25 ylikuormitusaikana Tulee olemaan vähintään 1,8 2,6 rakennusten käyttöaikana Todennäköisesti laskettua parempi, koska savikerros sekoittunut karkeampaan ainekseen ja epätodennäköisesti niin yhtenäinen kuin se laskelmiin on tulkittu.
Laskelmat Geocalc & PLAXIS 3D
Geocalc & PLAXIS 3D, aika-painumakäyttäytyminen Koko ylikuorman poisto Ylikuormitus Rakennusten runkovaihe, kesto ½ vuotta Rakennusten käyttövaihe > 50 v.
Rakennusten painumat Geocalc Luokkaa 0 25 mm Tapahtuvat pääosin rakennusaikana rakenteet ehtivät mukautua niihin
Rakennusten painumat PLAXIS 3D Perustamistaso arvioitu tässä tasolle +1 Luokkaa 4 16 mm, tapahtuvat pääosin rakennusaikana rakenteet ehtivät mukautua niihin
Viruman arviointi Savikerros on sekoittunut silttiin/hiekkaan ja louheeseen virumat puhdasta savikerrosta selvästi pienempiä ei käytännön merkitystä
Arvio tulevasta Ylipenkereen purku tontilta 7 Maa noussut n. 1 3 mm maapohjan jäykkyys suuri Rakennusten painumat tapahtuvat todennäköisesti pääosin rakennusaikana Louheen painuma lähes välitöntä Savi ylikonsolidoitunutta ja karkeampaan ainekseen sekoittunutta Parempi vedenläpäisevyys suurempi painumanopeus Laskelmat tukevat tätä oletusta Rakennukset Kokonaispainumat tulevat olemaan suurimmat tontilla 6 Laskelmien mukaan luokkaa 0-25 mm alle raja-arvon 40 mm Painumaerot tulevat olemaan suurimmat Kompassin A-talon kohdalla Paksu louhetäyttö tasaa saven painumasta johtuvia painumaeroja perustamistasossa Riippumatta siitä, onko kyse konsolidaatiopainumasta vai virumasta
Rakennusten perustaminen Kaikkien rakennusten maanvarainen perustaminen mahdollista Sekä anturaperustus että paksu yhtenäinen laattaperustus mahdollinen Anturaperustukselle annettu p = 300 kpa Riskit suurimmat Kompassin A-talon kohdalla Tämänhetkinen tieto: Loiston A&B -talot sekä Kompassin B-talo maanvaraisesti perusmuurianturoille Kompassin A-talo porapaaluille Porapaalut olleet keskimäärin 40 m pitkiä Kompassin A- ja B-talot rakenteilla A-talon porapaalutus, arvioitu kesto n. 3 kk B-talon anturoiden rakentaminen, arvioitu kesto n. 3 vkoa A- vs. B-talon perustaminen Aikasäästö n. 50 arkipäivää
Perustamiskustannussäästöt kerrosneliölle Kompassin A- ja B-talon toteutuman ja arvion perusteella n. 550 /k-m 2
Johtopäätökset Saukonpaadesta Lähtötiedot puuttellisia Ruoppauksesta jäi savea Jos ei olisi jäänyt, lyhyempi ylikuormitusaika olisi riittänyt, esim. 6 kk Pudotustiivistys onnistui suunnitellusti PDA-mittaukset E dyn 40 MPa maanvaraiset rakennukset OK Jatkossa sekundäärivaiheen korvaaminen RIC-tiivistyksellä mahdollista nopeampaa ja laajoilla alueilla edullisempaa Ylikuormitus onnistui hyvin Maanvaraisperustaminen ei olisi mahdollista ilman Mittaukset onnistuneita, mutta pistemäisiä Tarkkavaaitus ja takymetri OK painumamittauksissa Takymetri ei paras sivusiirtymämittauksissa Inklinometrit OK jatkossa voi harkita sijoittamista etäämmälle Jatkossa pistemittauksiin enemmän kiinteämpiä orientointi-/lähtöpisteitä Jatkossa: painumaletkut, laserkeilaus? pintamuotoinen data Rakennukset edellyttävät seurantaa Empiirinen ja dokumentoitu tieto vastaavanlaisista kohteista puuttuu arvokasta tietoa tulevia hankkeita varten
Muita riskejä mereen tehdyn pudotustiivistetyn louhetäytön varaan perustamiselle Merivedenpinnan vaihtelu Tasainen kuormituslisäys/-pienennys maa painuu/nousee Vaikuttaa eniten pilarianturoihin pilarikuormat yksittäisiä ja vaihtelevat keskimäärin enemmän kuin jatkuvien anturoiden kuormat Eroosio? Louhepenkereiden luiskat eroosiosuojauksella vältetään Hienomman aineksen huuhtoutuminen ajan saatossa sitä paremmin vältettävissä, mitä paremmin on saatavilla raekokojakaumaltaan erilaista louhetta raekoon systemaattinen pienentäminen ylöspäin kohti tultaessa sekä asianmukainen tiivistäminen Käytännössä aika näyttää Porapaalutkaan ei riskitön perustamistapa, mikäli pitkiä, esim. Saukonpaadessa n. 40 m
Suunnitellusti esirakennetun laadukkaan louhetäytön hyödyt eri osapuolille ja Saukonpaaden esirakentamismenetelmien potentiaaliset sovelluskohteet Kaupunki saa uutta, laadukasta tonttimaata Parempi rakennettavuus pienemmät riskit rakennuttajien kiinnostus rakentamiseen kasvaa kaupunki saa helpommin vuokratuloja Teiden, yleisten alueiden ja kunnallistekniikan perustaminen Vältetään lätäköitymistä ja epätasaisia painumia Mikäli anturat/yhtenäiset pohjalaatat paalujen sijasta pohjarakennuskustannuksissa ja aikataulussa voidaan säästää rakentamisen hiilijalanjälki pienenee Rakentamisen hinta neliötä kohti alenee hyötyykö tuleva asukas? Saukonpaaden esirakentamismenetelmien pot. sovelluskohteet: Helsinki: Jätkäsaari AK2 ja AK6, Koivusaari, Koirasaari, Hernesaari Espoo: Finnoo
Kiitos!