1 S14 - Vähäliikenteisten teiden taloudellinen ylläpito Koerakentaminen SEKOITUSJYRSINNÄN AVULLA TEHTÄVÄ SORATIEN HOMOGENI- SOINTI + VAHVISTAMINEN KARKEALLA LAJITTEELLA Kohde: PT 17577 VIAS STORA KYTTLANDET, Maalahti, Vaasan tiepiiri VÄLIRAPORTTI 12.11.2004 Taina Rantanen Jouni Juurikka 1. KOERAKENTEEN TAVOITE Koerakentamisella haettiin korjaustapaa sellaiselle kelirikkokohteelle, jossa on joko 1. aikaisempien korjauskertojen johdosta runsaasti liian hienorakeista (kunnossapito-) mursketta tai 2. tiellä on ajourien kohdalla runsaasti kerrosmateriaalia, mutta tien keskellä on savisilmäkkeitä/pohjamaa pursuaa rakenteesta läpi Kohteen kelirikon pitäisi kuulua keskimäärin luokkaan 2. Jos korjauksena tehdään pelkkä murskelisäys (+ suodatinkangas), ei aina voida odottaa alustan epätasalaatuisuuden vuoksi pitkää kestoikää. Toisaalta murskeenlisäyksen seurauksena luiskat jyrkkenevät eikä olemassa olevia materiaaleja saada täysimääräisesti hyödynnettyä. Varmimmin toimiva rakenne on tehdä matala massanvaihto, mutta se on kustannuksiltaan kallein ja materiaalien hyödynnettävyyden suhteen huonoin vaihtoehto. 2. RAKENTEEN KUVAUS Kohteella tehtiin sekoitusjyrsintä tavoitesyvyyteen + karkean materiaalin (nollapää poistettu) lisäys, sekä vastaava rakenne lisämurskeella (sekoitusjyrsintä + karkeutus + lisämurske) ilman suodatinkangasta ja suodatinkankaan kanssa. Referenssirakenteena käytettiin piirin esittämää toimenpidettä: suodatinkangas + 20 cm mursketta Alun perin tarkoituksena oli tehdä vertailurakenne myös matalaa massanvaih
2 toa käyttäen. Koekohteen pohjamaa oli kuitenkin kantavuudeltaan niin heikko, ettei massanvaihtoon uskallettu mennä, koska pelättiin tien vakavuuden heikentyvän likaa kaivutöiden seurauksena. Rakenneratkaisut on esitetty kuvassa 1. Kuva 1. Koerakenteet ja vertailurakenne
3 3. KOHTEEN KUVAUS Vaasan tiepiirin esityksestä koekohteeksi valittiin Maalahdella sijaitseva pt 17577 Vias stora kyttlandet (kuva 2). Kohteella oli suunniteltu tehtäväksi kelirikkokorjauksia v. 2004. Koko osuudelle oli esitetty samaa toimenpidettä eli pohjan muotoilu + suodatinkangas + 20 cm:n kerros kantavan mursketta + 5 cm:n kulutuskerros. Kuva 2. Kohteen sijainti 3.1 Maastotarkastelu 10.5.2004 Oheisessa taulukossa on A-Tie Oy:n toukokuussa 2004 tekemän maastoinventoinnin tiedot. Kevät oli kelirikon suhteen helppo, mutta tien oireilu oli selvästi havaittavissa tänäkin vuonna. Tie kulkee olosuhteiltaan homogeenisessa peltomaastossa (kuva 3). Pohjamaa osoittautui tutkimusten perusteella turpeeksi.
4 PLV ONGELMAKUVAUS 3029-3037 silmäkkeet, noussut keskeltä 3148-3218 oikea kaista enemmän painunut, keskeltä koholla 3218-3261, pahempi jakso 3261-3277 keskeltä noussut 3277-3300 oikea kaista enemmän painunut, keskeltä koholla 3300-3368 puhkeamat keskellä 3392-3418 puhkeamat keskellä 3498-3530 keskeltä noussut 3530-3548 lieviä yksittäisiä puhkeamia 3548-3714 keskeltä noussut, lieviä yksitt. puhkeamia 3714-3743 puhkeamat keskellä 3743-3785 yksittäisiä puhkeamia keskellä 3785-3802 kokonaan puhjennut keskeltä 3802-3840 yksittäisiä puhkeamia keskellä 3856-3865 kauttaaltaan kosteampi kohta 3935-3990 yksittäisiä puhkeamia keskellä 3990-4288 keskeltä koholla 4288-4508, lievemmin vaurioitunut 5782 yleinen tie päättyy Kuva 3. Lähtötilanne.
5 3.2 Tutkimukset PPL-mittaus Tieliikelaitos teki 28.05.2004 kohteen paaluvälillä 2900-3500 pudotuspainolaitemittausmittauksen 40 m välein (vuorotellen oikea-vasen). Näytteenotto Andament Oy tutki kohteen rakennetta näytteenotolla seuraavasti: Näytteet otettiin ajourien kohdalta ja tien keskeltä yhteensä 8 poikkileikkauksesta. Kolmessa kohdassa tarkistettiin myös tien reunan kerrospaksuus. Tutkimuspisteissä kirjattiin kokonaiskerrospaksuus sekä pohjamaan laatu. Koska oli oletettavissa, että pohjamaassa ei ole suurta vaihtelua, pohjamaanäytteitä otettiin vain parista pisteestä. Kaikista näytteistä tehtiin silmämääräinen määritys laboratoriossa, rakeisuusmääritys (pesuseulonta) tehtiin vain yhdelle näytteelle / poikkileikkaus. Mittaukset Andament Oy mittasi tien poikkileikkauksen 3 kohdassa. Mittauksilla selvitettiin tiepohjan leveys ja ojan syvyys sekä arvioitiin luiskakaltevuus mittaamalla ojan pohjan etäisyys tien reunasta. 3.3. Tutkimustulokset Kantavuuden keskiarvo oli 39 MN/m 2, SCI (d 0 -d 200 ):n keskiarvo oli 1060 ja pohjamaan kantavuutta kuvaavan d 1200 :n keskiarvo oli 487. Eli kaikkiaan koko kohteella pohjamaa on heikosti kantavaa ja SCI:stä päätellen myös käytetty kerrosmateriaali on heikkoa. Näytepisteiden perusteella kohteella oli ajourien kohdalla kerrosrakenteita 17-24 cm yleensä niin, että kerrospaksuus oli vähän suurempi oikealla kaistalla. Keskimäärin kerrosvahvuus oli 21 cm. Tien keskellä kerrosvahvuus oli 4-16 cm, keskimäärin 12 cm. Kerrosmateriaali oli hienorakeista, hienoainespitoisuus (# 0.063) oli suuri, se vaihteli välillä 9-14.8 % (keskimäärin 11.4 %). Kerrosten alla on vaihtelevan paksuinen kerros silttimoreeniksi tulkittua materiaalia. Tiepohjan leveys vaihteli 6,5 m 6,7 m, luiskakaltevuus vaihteli 1:1,4 1:2.
6 4. KOERAKENTAMINEN 4.1 Jaksotus Alla olevassa taulukossa on esitetty eri rakenteiden sijoittuminen koekohteella. PLV TOIMENPIDE HUOM! 3100-3500 sekoitusjyrsintä 20 cm + karkeutus ei tietoa simr- kerroksen paksuudesta, kerrosrakenteita ajourissa17-23 cm (oik. enemmän), keskellä 12-16 cm 3500-3900 sekoitusjyrsintä 15 cm +karkeutus+ lisämurske 10 cm 3900-4300 sekoitusjyrsintä 15 cm + karkeutus + suodatinkangas + lisämurske 10 cm 2900 3100 ja 4300-4500 VERTAILURAKENNE suodatink. + lisämurske 20 cm pl 3700 keskellä savi 27 cm:n syvyydessä, kerrosrakenteita ajourissa 19-21 cm, keskellä 13-14 cm, jakson päässä turve noin 20 cm:n syvyydessä turve tien keskellä 20-25 cm:n syvyydessä, kerrosrakenteita ajourissa 18-24 cm, keskellä 4-12 cm ei tietoa simr- kerroksen paksuudesta, kerrosrakenteita ajourissa18-23 cm (oik. enemmän), keskellä 16 cm turve tien keskellä n. 20 cm:n syvyydessä, kerrosrakenteita ajourissa 22-24 cm, keskellä 12 cm 4.2 Suhteitus Nykyisestä kerrosmateriaalista otettujen näytteiden rakeisuuskäyrän perusteella Andament Oy määritti lisättävän karkeutusmateriaalin (sepeli #16 32) määrän. Suhteituskäyrät on esitetty kuvissa 4 ja 5.
Kuva 4. Suhteitus, kun jyrsintäsyvyys on 15 cm. 7
Kuva 5. Suhteitus, kun jyrsintäsyvyys on 20 cm 8
9 4.3 Rakentaminen 4.3.1 Työn eteneminen ja työvaiheet Koerakentamiseen kuuluneet työt toteutettiin 20. 22.9. välisenä aikana. Ennen työn aloittamista työstä laadittiin työvaiheen työ- ja laatusuunnitelma (liite 1), liikenteenohjaussuunnitelma (liite 2) ja ilmoitus liikennekeskukseen. Koekohteen sivuojien perkaukset teki V4-urakan urakoitsija. Työssä käytetty kalusto: - Catepillar RC2500 stabilointijyrsin - Dynapac CA252 JTM - Vammas RG18 TH Materiaalitoimittajat: - Kiviainekset: Lohja Rudus - Suodatinkangas N3: Kaitos Työ toteutettiin seuraavissa työvaiheissa ja järjestyksessä: - karkeutusmateriaalin lisäys - sekoitusjyrsintä - esitiivistys - muotoilu ja tiivistys - suodatinkankaan asennus - kantavan kerroksen lisäys - muotoilu ja tiivistys - srt-kulutuskerroksen lisäys - muotoilu ja tiivistys Karkeutusmateriaalin lisäys Karkeutusmateriaali lisättiin ennen sekoitusjyrsintää tien koko poikkileikkausleveydelle. Sekoitusjyrsintä Sekoitusjyrsintä toteutettiin karkeutusmateriaalin lisäyksen jälkeen (kuva 6). Sekoitusjyrsintätyö toteutettiin tien poikkileikkaussuunnassa kolmella ajokerralla järjestyksessä vasen reuna, oikea reuna, tien keskikohta. Sekoitussyvyys oli määritetty ennakkotutkimusten ja suhteitusten perusteella, ja se toteutettiin suunnitelman mukaisena lukuun ottamatta tien keskikohtaa, jossa silmämääräisen tarkastelun (rungon savi/turvepitoinen maa-aines nousi tierakenteeseen) perusteella jyrsintäsyvyyttä nostettiin
10 25 mm. Sekoitusjyrsimällä työstetyn poikkileikkauksen leveys vaihteli koeosuudella 6,3 m:stä 6,5 m:iin. Kuva 6. Sekoitusjyrsintä Sekoitusjyrsitystä materiaalista otettiin 2 rakeisuusnäytettä: näyte 1 pl. 3300 vasen kaista, näyte 2 pl. 3700 oikea kaista. Näytteet otettiin kaistan neljännespisteistä. Rakeisuuskäyrät on esitetty kuvissa 7 ja 8.
11 OULUN GEOLAB OY Laboratoriotyönumero Kasarmintie 28 TUTKIMUSLOMAKE 04/612b 90230 OULU Laitekoodit: Tilaaja: Andament Oy Näytteenottopaikka: Pt. 17577 Vias Stora Kyttlandet Näytteenottaja: tilaaja näyte 1 pl. 3300 vas. SJYR 200+ 5 20.9.2004 Näytetunnus A = B = C = Maalaji A B C Seula Läpäisy -% Ottosyvyys # mm A B C Kantavuusluokka Routivuusluokka 63 Kapillaarisuus 50 100 Lietekoe 31.5 99 Humuspitoisuus 25 92 Kosteus -% 22.4 90 Lisäselvitykset 16 76 11.2 66 Hydrometrikoe 8 61 A B C 5.6 56 Raekoko Läpäisy Raekoko Läpäisy Raekoko Läpäisy 4 51 mm % mm % mm % 2 44 1 36 0.5 28 0.25 23 0.125 19 0.063 15.2 Läpäisy - R GE 100 SAV SAV HIES HIET HIEKK SILTT HIEKK SOR SOR KIVI 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0.000 0.001 0,002 0,006 0.01 0,02 0.1 1 10 100 Seulakoko Huomautuksia: Tutki P.Kantola pesuseulonta 29 / 9_ 2004 Kuva 7. Sekoitusjyrsityn materiaalin (jyrsintäsyvyys 20 cm) rakeisuuskäyrä, näyte on otettu paalulta 3300.
12 OULUN GEOLAB OY Laboratoriotyönumero Kasarmintie 28 TUTKIMUSLOMAKE 04/612a 90230 OULU Laitekoodit: Tilaaja: Andament Oy Näytteenottopaikka: Pt. 17577 Vias Stora Kyttlandet Näytteenottaja: tilaaja näyte 2 pl. 3700 oik. SJYR 150 + 560, 20.9.2004 Näytetunnus A = B = C = Maalaji A B C Seula Läpäisy -% Ottosyvyys # mm A B C Kantavuusluokka Routivuusluokka 63 Kapillaarisuus 50 Lietekoe 31.5 Humuspitoisuus 25 100 Kosteus -% 22.4 98 Lisäselvitykset 16 92 11.2 85 Hydrometrikoe 8 80 A B C 5.6 74 Raekoko Läpäisy Raekoko Läpäisy Raekoko Läpäisy 4 69 mm % mm % mm % 2 58 1 46 0.5 34 0.25 24 0.125 19 0.063 12.3 Läpäisy - R GE 100 SAV SAV HIES HIET HIEKK SILTT HIEKK SOR SOR KIVI 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0.000 0.001 0,002 0,006 0.01 0,02 0.1 1 10 100 Seulakoko Huomautuksia: Tutki P.Kantola pesuseulonta 29 / 9_ 2004 Kuva 8. Sekoitusjyrsityn materiaalin (jyrsintäsyvyys 15 cm) rakeisuuskäyrä, näyte on otettu paalulta 3700.
13 Esitiivistys Esitiivistys tehtiin täryjyrällä välittömästi sekoitusjyrsimen perässä. Koska tierakenteeseen oli märän kesän vuoksi sitoutunut runsaasti kosteutta, ei työvaiheen työ- ja laatusuunnitelmassa mainittua kastelua toteutettu. Muotoilu ja tiivistys Sekoitusjyrsitty rakenne muotoiltiin sivukaltevuusautomatiikalla varustetulla tiehöylällä. Rakenteen lopputiivistys tehtiin täryjyrällä tiehöylän perässä. Suodatinkankaan asennus Suodatinkangas N3 asennettiin sekoitusjyrsitylle, tasatulle ja tiivistetylle alustalle (kuva 9). Levitys tehtiin tien pituussuunnassa siten, että kankaan limitys oli vähintään 0,5 m. Suodatinkangasta asennettiin paaluvälille 3898 4295. Kuva 9. Suodatinkangas ja kantavan kerroksen lisäys
14 Kantavan kerroksen lisäys, muotoilu, tiivistys ja laadunvarmistusmittaukset Kantavaa kerrosta (KaM #0 32) lisättiin paaluvälille 3500 4300 100 mm:n kerros. Kerrosvahvuutta seurattiin kohteelle mitatusta korkolaputuksesta. Kerros muotoiltiin tiehöylällä ja tiivistettiin täryjyrällä. Sivukaltevuus- ja tiiviysmittaukset mitattiin kantavan kerroksen ja kulutuskerroksen välisestä rajapinnasta. Tulokset on esitetty alla olevassa taulukossa. Kohde: Pt17577 Vias Stora Kyttlandet Mittaaja: Antero Rautio / Timo Lappalainen pvm. 22.9.2004 Tiiviydet / sivukaltevuudet ennen srt-kulutuskerroksen rakentamista T_osa Pl. Kaista Tiiviys Kosteus Kalt.vas Kalt.oik 01 3105 Vas 1924 7.1 01 3200 Oik 2245 4.8 4.9 4.9 01 3300 Vas 2214 6 5.2 4.7 01 3400 Oik 2232 5.1 4.7 4.9 01 3500 Vas 2165 4.7 4.6 5.2 01 3600 Oik 2024 4.6 4.6 4.7 01 3700 Vas 2011 4 4.7 4.6 01 3800 Oik 2035 3.2 4.7 5.2 01 3902 Vas 2112 5.1 5.6 5.2 01 4000 Oik 2101 4.3 4.6 5 01 4100 Vas 2140 4.2 4.9 5 01 4200 Oik 2134 3.9 4.8 5.5 LV-MITTAUSTEN YHTEENVETO Tiiviys: Ka. 2111 DD Minimi 1924 Maksimi 2245 Kosteus: Ka. 4.8 % Minimi 3.2 % Maksimi 7.1 % Oulu 12.10.2004 Jouni Juurikka Laatupäällikkö Andament Oy
15 Srt-kulutuskerroksen lisäys Srt-kulutuskerros (KaM #0 16) lisättiin tasatun ja tiivistetyn kantavan kerroksen päälle. Koska savisoraa ei ollut saatavilla, oli kulutuskerroksessa sovittu käytettäväksi kalliomursketta (J. Eskola / J. Juurikka). Kulutuskerroksen lopputiivistys on käynnissä kuvassa 10. Kuva 10. Kulutuskerroksen lopputiivistys 4.3.2 Yhteenveto Kokonaisuudessaan työ eteni laadittujen suunnitelmien mukaisesti. Koekohteen reunat olivat todella pehmeät, reunat painuivat murskeautoliikenteen ja työkoneiden alla plv:t 3480 3490, 3570 3590, 4100 4120 oikea reuna. Sama ilmiö oli havaittavissa kohteen Tieliikelaitoksen toteuttamalla referenssirakenteella (suodatinkangas + murskeen lisäys 20 cm + srt-kulutuskerros). Referenssirakenteessa käytetty suodatinkangas on ollut III-lk, kun koerakenteet toteutettiin suodatinkankaalla N3. Sekoitusjyrsitystä rakenteesta otettujen rakeisuusnäytteiden tulosten mukaan rakenteen hienoainespitoisuutta ei saatu pienennettyä suhteituksessa asetettuun tavoitteeseen (#0,063 läpäisevyys 7 %). Tiiviysmittaustuloksista on pääteltävissä, että toteutuneen rakenteen rakeisuus vaihtelee (vanhojen rakenteiden kerrosvahvuuksien vaihtelut tien pituusja poikkisuunnassa).
16 Koerakenteiden kilpailukykyyn rakennuskustannuksien osalta verrattuna urakassa käytettyyn referenssirakenteeseen vaikuttavat: kohteen koko ja sijainti - kaluston siirtokustannukset (käytettävän kaluston määrä suurempi sekoitusjyrsintämenetelmässä) käytettävien materiaalien hinta - käytettävien materiaalien määrässä saavutettava hyöty - materiaalien kuljetuskustannukset Menetelmän etuna on nopea toteutusaikataulu, jolloin työn tienkäyttäjille aiheuttama haitta on lyhytaikainen. Välillisiä säästöjä saavutetaan vanhojen rakennekerrosten hyödyntämisessä ja tätä kautta uusiutumattomien luonnonvarojen (lisäkiviainesten) käytön vähenemisessä. 5. JATKOTOIMENPITEET 5.1 Seuranta Kohteella tehdään keväällä 2005 maastotarkastelu, jossa arvioidaan toimenpiteiden vaikutuksia. Luiskien pysyvyyteen kiinnitetään huomiota (silmämääräinen arvio). Eri tavoin toteutettujen koeosuuksien, mukaan lukien referenssirakenne, kuntoa verrataan toisiinsa. Pudotuspainolaitemittauksien tekemisestä päätetään maastotarkastelun jälkeen. Maastotarkastelun jälkeen tehdään jatkoseurantasuunnitelma. Tilaajan kanssa pyritään sopimaan, että kohteelle tehtävät toimenpiteet kirjataan seurantajakson aikana (toimenpiteiden tyypit ja ajankohdat). 5.2 Taloudellisuus Kevään 2005 maastotarkastelun perusteella loppuraportissa arvioidaan toimenpiteiden kestoikää. Taloudellisuuslaskelmia tarkennetaan seurannan kuluessa toimenpiteiden todellisten vaikutusten selvittyä.