Like and follow us on Facebook

4. Tutkimus – ja mittaustekniikat

4.1. Tutkimus – ja mittaustekniikat

4.1.1. Kairaus, näytteenotto ja koekuopat

Nykyaikaiset rakennetta rikkomattomat tekniikat tekevät tien ongelmadiagnoosista nopeamman ja luotettavamman, mutta ne eivät koskaan poista kairausten ja/tai näytteenoton tarvetta. Rakenteiden paksuus ja laatu pitää edelleen varmistaa. Rakennetta rikkomattomat tutkimusmenetelmät tarvitsevat tuekseen kalibrointitietoja ja näytteitä tarvitaan laboratorioanalyysejä varten.




Pysyviin muodonmuutoksiin liittyvissä tutkimuksissa näytteenotto ja laboratorioanalyysit kohdistetaan yleensä kantavaan kerrokseen. Jos epäillään, että urautuminen liittyisi heikkoon pohjamaahan, silloin näytteitä tulisi ottaa myös pohjamaasta tai pohjamaalajin laatu pitäisi selvittää jollain muulla tavalla.


Tierakenteen kerrospaksuuksien määrittämiseen on olemassa monia eri tekniikoita. Auger kairausta käytetään edelleen monissa maissa, mutta ongelmana tässä menetelmässä on, että näyte häiriintyy herkästi.


Toisessa tekniikassa näytteenottoputki kairataan tai hakataan hydraulivasaralla tierakenteen läpi.

Koekuopat ovat myös hyvä vaihtoehto, erityisesti jos näytteitä pitää ottaa suuri määrä. Kuokuopan haittapuolena on sen päällysteeseen jättämät ikävät paikat.

Koekuopat ovat myös hyvä vaihtoehto, erityisesti jos näytteitä pitää ottaa suuri määrä. Koekuopan haittapuolena ovat sen päällysteeseen jättämät ikävät paikat.

Monissa tilanteissa kaivinkoneen käyttö on luotettavin tapa varmistaa tien rakennepaksuudet ja pysyvien muodonmuutosten tyyppi.

4.1.2.Silmämääräiset tarkastelut, videot, valokuvat, lämpökamera

Nykyaikaiset digitaaliset valokuvaus- ja videointitekniikat tarjoavat käyttökelpoisia työkaluja tien ja sen ympäristön dokumentointiin:

Tien eri ominaisuuksien visuaalinen rekisteröiminen, kuten esim. tukkeutuneisiin rumpuihin liittyvät ongelmat, on erittäin tärkeää, jotta ongelmien diagnoosi on oikea. Käyminen kohteella, siellä tehdyt havainnot ja niiden digitaalinen dokumentointi auttavat ongelmien paikallistamisessa ja alueen maastonmuotojen luokittelussa.

Aiemmin kuivatuksen kunnon arviointi on yleisesti perustunut vain silmämääräiseen tarkasteluun. Jatkossa hyvä havaintojen digitaalinen dokumentointijärjestelmä auttaa myös ulkopuolisia asiantuntijoita perehtymään kohteeseen ja sen tyypillisiin ongelmiin, vaikka nämä asiantuntijat eivät olisikaan käyneet paikanpäällä.

Tien jaksot, joissa kuivatus on huonossa kunnossa, voidaan paikallistaa yhdessä video- ja paikkatiedon kanssa.

Digitaalivideo on käyttökelpoisin ja nopeimmin kasvava teiden tiedonkeräystekniikka. Tämä johtuu yhä halvemmista ja korkealaatuisemmista kameroista, suurempitehoisista ja halvemmista tietokoneista, suuremmista kovalevyistä sekä paremmista pakkausohjelmista.

Digitaalisen videoaineiston kerääminen kahdella kameralla.

Videokuvaamisella saadaan jatkuva tallenne tieltä ja sen avulla voidaan kartoittaa tien pinnan kunto, päällysteen vauriot, tiemerkinnät, liikennemerkit yms. Videokuva on myös avuksi tutkittaessa tien ja sitä ympäröivän maaston muotoja. Tien sekä ojien kuvaaminen ja samanaikaiset suulliset kommentit niiden kunnosta ovat helppo tapa kerätä perustietoa kuivatusanalyysiä varten.

Esimerkki digitaalivideosta vähäliikenteiseltä tieltä Suomen Lapista.

Videota voidaan käyttää myös hankintamenettelyssä. Videokuvaus tai sarja still-kuvia “ennen ja jälkeen” urakan (tai aliurakan tai yksittäisen toimenpiteen jälkeen) on hyvä menetelmä arvioida kunnossapitotoimenpiteiden onnistumista sekä tarkkailla lisätöitä ja niiden onnistumista.

Videoiden avulla voidaan verrata tien ja sen ympäristön kuntoa ennen ja jälkeen kunnostustoimenpiteiden.

Videon kuvaaminen voidaan toteuttaa samanaikaisesti muun tiedonkeruun, kuten maatutkamittausten, kanssa ja kaikki datatiedostot voidaan linkittää yhteen. Näin tiestä saadaan havainnollinen ja helposti omaksuttava esitys.

Erityisten katseluohjelmistojen avulla voidaan digitaalista videokuvaa tarkastella yhdessä muun tiestöaineiston, kuten maatutka- ja ptm-aineistojen, karttojen ja päällysteestä analysoitujen vaurioiden kanssa..

Uusi hyvin lupaava tutkimusmenetelmä (jota on testattu myös ROADEX projektissa) on tarkkojen digitaalisten lämpökameroiden käyttö. Tekniikka on osoittautunut hyvin käyttökelpoiseksi erityisesti kuivatusanalyyseissä sekä projekteissa, joissa tutkitaan pysyviä muodonmuutoksia.

Esimerkki lämpökameralla kuvatusta aineistosta.

Lämpökameratekniikkaa voidaan käyttää yhdessä perinteisen videokuvan kanssa päällystevaurioita analysoitaessa. Jossakin tapauksissa lämpökamerakuvasta voidaan havaita sellaisia halkeamia, joita ei näe paljaalla silmällä tien pinnalta.


Keväällä ja alkukesästä lämpökameratutkimuksia voidaan käyttää apuna etsiessä alueita, joissa tien alla on vielä routaa.


Suurta hyötyä saadaan, kun lämpökameramittauksen avulla mitataan tien pinnan lämpötilajakauma, joka puolestaan kertoo mm. päällysteessä olevasta kosteudesta, pumppautumisesta tai halkemaista.


4.1.3. Kuivatuksen kunnon arviointi

Jos sekä tierakenne että pohjamaa ovat kuivia, tiessä syntyy pysyviä muodonmuutoksia erittäin harvoin. Aiempien ROADEX projektien tulokset ovat osoittaneet, että taloudellisesti kannattavin hoitotoimenpide vähäliikenteisillä teillä on kuivatuksen pitäminen hyvässä kunnossa. Katso raportit: ROADEX II : Kuivatusratkaisut vähäliikenteisillä teillä ja ROADEX III: Developing Drainage Guidelines for Maintenance Contracts

Tässä työssä keskeisessä asemassa on kuivatuksen kunnon tehokas seuranta. Kokonaisvaltainen kuivatuksen kunnon arviointi pitäisi tehdä jokaisen hoitosopimusjakson lopussa tai enintään 6-8 vuoden välein. Arvioinnin aikana tien kuivatuksen ongelmalliset kohdat tulee tunnistaa ja niiden kunnostustoimenpiteet määrittää. Sen jälkeen kun ongelmakohdat on paikannettu, niiden kunto pitäisi tarkistaa joka vuosi. Kuivatusanalyysin tulokset tulisi tallentaa tietokantaan, jotta kuivatuksen kuntoon liittyvä tieto olisi käytettävissä myös jatkossa.


Hyvä kuivatuksen seuranta- ja parantamissuunnitelma voidaan jakaa kolmeen eri vaiheeseen:

  • Vaihe 1: kartoitetaan osuudet, joissa kuivatus on puutteellinen
  • Vaihe 2: laaditaan diagnoosi eri kohteiden kuivatusongelmien syistä
  • Vaihe 3: määritetään korjausratkaisut ongelmiin

Vaihe 1: kartoitus

Kuivatusanalyysi tulisi toteuttaa tieosa kerrallaan, ja tien molemmat puolet tulisi analysoida erikseen. Niillä teillä, joissa tie on kapeampi kuin 5,5m, inventointi voidaan tehdä vain yhteen suuntaan analysoiden kumpikin puoli samanaikaisesti. Aineiston keräyksen aikana mittausauton nopeus tulisi olla 20-30km/h ja ajoneuvoa tulisi ajaa lähellä päällysteen reunaa. Autosta tulisi olla rajoittamaton näkyvyys ojaan ja sivuluiskiin.


Mittaajan tulisi rekisteröidä sivuojien ja laskuojien kuntoluokka kannettavalla tietokoneella näppäimistöä käyttäen ja samalla tallentaa suullisia kommentteja kuivatuksen kuntoon liittyvistä tekijöistä. Näiden kommenttien tulisi sisältää huomioita seuraavista asioista:

  • kuivatuksen kuntoluokka
  • tieprofiilin luokka
  • inventoinnissa tapahtuneet virheet, jotka pitäisi korjata jälkikäteen toimistolla
  • huomiot seikoista, jotka estävät veden virtaamisen ojaan. Tällaisia ovat esimerkiksi reunapalteet ja erilaiset vauriot päällysteessä.
  • huomiot asioista, jotka rajoittavat veden virtaamista ojassa. Tällaisia asioita ovat esimerkiksi maa-aineksen valuminen sisä- tai ulkoluiskasta ojan pohjalle.

Nämä kommentit varmistavat inventoinnin laadun ja toistettavuuden.


Vaihe 2: Diagnosointi

Ensimmäinen askel tiedonkeruun jälkeen on perustaa oma projekti jokaiselle tutkitulle tieosalle. Tähän projektiin linkitetään kaikki maastosta kerätty aineisto. Tämä voidaan tehdä esimerkiksi Road Doctor®-ohjelmalla tai muulla vastaavalla ohjelmalla. Projektiin tulisi linkittää alkuperäisen kuivatusanalyysin tulos, tieprofiili, digitaalivideo ja still-kuvat. Projektiin pitäisi linkittää myös ptm- aineisto (URA, IRI) ja tämän aineiston tulisi olla mielellään viimeisen viiden vuoden ajalta. Mittausaineisto saadaan yleensä tien omistajan tietokannoista tai mitataan erikseen. Kun tietojen linkitys on tehty, lopullinen kuivatusanalyysi voidaan tehdä erilaisia tekniikoita käyttäen. Valinta riippuu profilometriaineiston kattavuudesta. Paras tulos saavutetaan kun käytetään joko 10m tai 20m keskiarvoja. PTM tulosten 100m keskiarvot ovat liian epätarkkoja ja niiden perusteella ei voi tehdä luotettavaa analyysiä. Analyysissä tulisi huomioida päällysteen vaurioiden ja kuivatuksen kunnon välinen korrelaatio.


Soratiellä kuivatusanalyysin tuloksia pitäisi verrata kelirikkovaurioinventoinnin tuloksiin. Tien vauriot nähdään suoraan keväällä kuvatuilta videolta ja still-kuvista. Olennainen kuivatuksen kuntoa kuvaava muuttuja on BCI-arvo, joka lasketaan PPL-mittaustuloksista. Vertailu routanousujen ja kuivatuksen välillä voidaan tehdä myös käyttäen esimerkiksi talvella mitattua IRI-arvoa tai maatutka-aineistosta laskettavaa antenniheiluntaa.

Vaihe 3: Korjausratkaisut

Kun ongelmalliset kuivatuskohteet on määritetty ja niiden sijainnit selvitetty, kuivatussuunnittelu voi alkaa. Tutkimusaineisto tulisi tallentaa ja arkistoida, jotta sitä voidaan hyödyntää tulevissa kuivatusanalyyseissä. Tällöin kuivatuksen kunnon seuranta ja tarkastelu pitäisi olla helpompaa verrattuna ensimmäiseen laajaan kartoitukseen.
Kuvaus kuivatuksen kunnon kartoituksesta, diagnostiikasta ja korjausratkaisuista on esitetty yksityiskohtaisemmin ROADEX eLearning-paketissa ”Kuivatus”.



4.1.4 Päällystevaurioinventointi – päällystetyt tiet

Mitä on päällystevaurioiden inventointi?

Päällystevaurioinventointi-menetelmää (PVI), kuten nimikin kertoo, käytetään päällysteessä olevien vaurioiden laajuutta ja tyyppiä arvioitaessa. Jotkut pysyvien muodonmuutosten “oireet” voidaan nähdä PVI- tuloksista. Yleisin menetelmä on analysoida päällysteen vaurioita silmämääräisesti liikkuvasta kulkuneuvosta.


Inventoinnissa ajoneuvon kuljettaja kertoo inventointitietokoneen käyttäjälle millaisia halkeamia tiessä on ja koneenkäyttäjä näppäilee tiedot tietokoneen muistiin, josta vauriotieto siirretään tietokantaan. Inventointi tehdään normaalisti molemmilla kaistoilta.


Tieosoite ja ajoneuvon sijainti pitäisi myös tallentaa automaattisesti tietokantaan. Videomateriaalia voidaan käyttää myös referenssiaineistona.


Sen jälkeen kun vaurioinventoinnit on tehty, voidaan tuloksista laskea erilaisia indeksejä ja vaurioiden vakavuusasteita.  Tällainen on esimerkiksi Suomessa käytetty PVI-indeksi päällysteen kunnon heikkenemiselle / m2.  Asfalttipäällyste on huonossa kunnossa, jos PVI-indeksi on 60 m2 ja pehmeä asfalttipäällyste on puolestaan huonokuntoinen, jos PVI-indeksi on 115m2 .


Kuitenkin tämän tyyppisiä silmämääräisiä vaurioinventointijärjestelmiä pidetään epäluotettavina ja siksi automaattiset analyysimenetelmät ovat viime aikoina lisänneet suosiotaan. Automaattisia mittauksia tehdään myös liikkuvasta autosta, mutta nyt ajoneuvon nopeus on paljon silmämääräiseen inventointiin perustuvaa menetelmää nopeampi, yleensä nopeus on samaa luokkaa kuin normaali ajonopeus.  Mittausajoneuvo varustetaan yleensä digitaalivideokameralla, laserskannerilla tai ”linescan” kameralla. Datan analysoinnissa käytetään joko tietokoneen tekemää älykästä kuvatulkintaa tai laseriin perustuvaa mittausanalyysiä.


Kuvatulkinta- järjestelmässä ohjelmisto prosessoi kuva-aineistoa ja hakee vaurioituneet alueet. Päällystevaurioiden sijainneista voidaan tehdä myös karttoja. Laserskanneriin perustuva menetelmä voi mitata myös urautumista, epätasaisuutta, pinnan tekstuuria jne. Lasersäteet mittaavat tien pintaa ja mittaustuloksena saadaan malli, josta vauriokohdat nähdään yhdessä tarkan sijainnin kanssa.


Verrattaessa automaattista ja perinteistä PVI-menetelmää, automaattisen menetelmän etuna ei ole vain nopeampi mittausnopeus vaan myös parempi aineiston laatu ja mittausten toistettavuus. Halkeamien tarkat sijainnit saadaan selville ja järjestelmä mahdollistaa yhdistää PVI-analyysin tulokset muun tieltä mitatun aineiston kanssa. Lisäksi korjaussuunnittelun avuksi ja sekä hankintamenettelyihin on jatkossa mahdollista kehittää uusia sovelluksia.


Ainoa haittapuoli automaattisessa analyysissä on se, että järjestelmä usein jättää tunnistamatta satunnaiset halkeamat pienissä vauriokohdissa. Siksi on tärkeää aina tarkistaa mitattu aineisto vielä visuaalisesti.


Toinen hyvin käyttökelpoinen menetelmä päällysteen vaurioiden inventoinnissa on jo aiemmin mainittu lämpökamera. Sitä voidaan käyttää yhdessä tavallisen videokuvan kanssa. Joissakin tapauksissa lämpökamera voi havaita halkeamia, jotka eivät vielä edes näy päällysteen pinnassa. Vieläkin käyttökelpoisempaa on tien pinnasta saatava lämpötilajakauma. Se antaa arvokasta tietoa kosteuspitoisuuksiin liittyvissä poikkeamissa. Tällaisia poikkeamia voivat aiheuttaa pumppautuminen, halkeilu ja huono kuivatus.


Miten päällystevauriot ilmaisevat pysyviä muodonmuutoksia?

On olemassa muutamia nyrkkisääntöjä, joita voidaan käyttää arvioitaessa päällysteen vaurioita ja muodonmuutoksia / urautumistyyppiä. Verkkohalkeamista; jos verkon silmien koko on pieni ja halkeamaa on pelkästään rengasurissa, urautumistyyppi on todennäköisesti tyyppi 1.


Kapeat, pitkittäiset top down (ylhäältä alas) -tyyppiset pituushalkeamat rengasuran kummallakin puolella kertovat myös urautumistyypistä 1.


Urautumistyypille 2 tyypillistä on suurempisilmäinen verkkohalkeama. Halkeamia on yleensä myös rengasurien ulkopuolella.


Kapeilla teillä pituushalkeamat rengasurien välissä voivat kertoa myös tyypin 2 urautumisesta.


Kun kuivatus on huonossa kunnossa, urautumistyyppiin 2 liittyvät muodonmuutokset voivat liittyä myös tien pientareiden muodonmuutoksiin ja pituushalkeamiin.

Huonossa kunnossa oleva kuivatus aiheuttaa tienpentareiden vaurioitumista ja tyypin 2 urautumista.

4.1.5 Epätasaisuuteen, urautumiseen ja sivukaltevuuteen liittyvät tutkimukset

Mitä on epätasaisuus ja urautuminen?

Tien pinnan epätasaisuutta ja urautumista on pidetty tärkeimpinä muuttujina, jotka vaikuttavat sen toiminnalliseen kuntoon ja palvelutasoon.


Epätasaisuudella tarkoitetaan tien pystysuuntaista epätasaisuutta, joka voi aiheuttaa mm terveydelle haitallista tärinää. Katso:
ROADEX III report “Health Issues Raised by Poorly Maintained Road Networks”. Epätasaisuus johtuu muun muassa epätasaisesta routanoususta, rei’istä ja pituushalkeamista. Sitä kuvataan yleensä IRI-arvona (International Roughness Index, kansainvälinen epätasaisuusindeksi).

Esimerkki epätasaisesta tiestä, josta voi aiheuta liikenneturvallisuusriski tien käyttäjille.

Uraisuus johtuu puolestaan päällysteen ja päällysrakenteen poikkisuuntaisista epätasaisista ”painumista” ja urat voivat aiheuttaa liikenneturvallisuusongelmia erityisesti kun päällyste on märkä. Uraisuusparametrit, erityisesti erilaiset urautumista kuvaavat indeksit, ovat hyvin tärkeitä pysyvien muodonmuutosten indikaattoreita.


Palvelutasomittausauto (laserprofilometri) on laite, jota käytetään mittaamaan päällystettyjen teiden epätasaisuutta ja uraisuutta. Sillä voidaan mitata myös tien sivukaltevuutta. Monissa maissa sorateiden epätasaisuutta mitataan kiihtyvyysantureita käyttävällä järjestelmällä.




Kiihtyvyysanturi on kiinnitetty mittausauton taka-akseliin. Kiihtyvyysanturit ovat halvempia kuin profilometriin perustuvat mittauslaitteet ja halvan hintansa niitä voidaan käyttää missä tahansa henkilöautossa, tai vaikkapa postin jakeluautossa. Tällöin tien kunnon monitorointia voidaan tehdä vaikka päivittäin jos on tarvetta.

Kiihtyvyysantureilla voidaan mitata etenkin sorateiden epätasaisuutta.

Ultraääneen perustuvia sensoreita käytetään laser sensoreiden vaihtoehtona projektitason tutkimuksissa.


Tärkeää epätasaisuus- ja uraisuustutkimuksissa sekä erityisesti vähäliikenteisillä teillä pysyviä muodonmuutoksia analysoitaessa on, että mittausaineisto kerätään ja analysoidaan tarpeeksi lyhyeltä väliltä (5-10m), jotta paikalliset ongelmakohdat löydetään. Rakenteen ja pohjamaan kunto, kuten myös kuivatuksen tila, voivat vaihdella merkittävästi vähäliikenteillä teillä lyhyelläkin välillä ja pidemmältä väliltä kerätyistä arvoista näitä ongelmakohtia ei voi erottaa.


Uraisuuden ja epätasaisuuksien lisäksi tien sivukaltevuus ja sen vaihtelut ovat tärkeitä muuttujia, joilla on merkittävä vaikutus liikenneonnettomuuksiin. Tien sivukaltevuudella tarkoitetaan tien pinnan poikittaista kaltevuutta. Suoralla osuudella tien keskilinja on normaalisti korkeammalla kuin tien pientareet. Kaarteissa tien ulkoreunan tulisi olla korkeammalla kuin sisäreunan, mikä parantaa myös tien käyttäjän ajodynamiikkaa. On erittäin tärkeää, että tiellä on riittävä sivukaltevuus, jotta vesi pääsee virtaamaan tien pinnalta pois ja tällöin tien pinnan kuivatusjärjestelmä toimii asianmukaisesti. Jos tien sivukaltevuus on puutteellinen, vesi voi jäädä makaamaan tielle. Tielle jäävä vesi nopeuttaa urautumista ja urissa oleva vesi aiheuttaa myös liikenneturvallisuusongelmia.


Miten epätasaisuus, urautuminen ja sivukaltevuus indikoivat pysyviä muodonmuutoksia?

Pelkän epätasaisuudesta kertovan aineiston perusteella ei pysty määrittämään sitä kärsiikö tie pysyvistä muodonmuutoksista ja mikä on urautumisen tyyppi. Kuivatustutkimusten tulokset Rovaniemen hoitourakka-alueelta vuosilta 2006-2007 ovat osoittaneet, että IRI-arvot ovat pääasiassa suuremmat niissä kohdissa, joissa kuivatus on huonossa kunnossa ja tiellä on pysyviä muodonmuutoksia.
IRI-arvot voivat vaihdella suurestikin riippuen siitä, miten hyvin mittausajoneuvon kuljettaja pystyy seuraamaan uran pohjaa. Routivilla alueilla IRI-arvoja voidaan käyttää myös sulkemaan pois routimisesta johtuvaa urautumistyyppiä 2 (esitetty kuvassa).


Routivilla alueilla IRI-arvoja voidaan käyttää myös sulkemaan pois urautumistyyppiin 2 liittyvää routimista.


Analysoimalla erilaisia uramittaustuloksia, voidaan tunnistaa tiejaksoja, joilla esiintyy pysyviä muodonmuutoksia.


Esimerkiksi merkittävät erot ns harjanneuran ja normaalin ”PMS” uratyypin syvyydessä voivat indikoida pysyvistä muodonmuutoksista.

Toinen hyvä pysyvistä muodonmuutoksista kertova indikaattori on tien urautumisnopeus (mm/vuosi). Kokemus on osoittanut, että päällystettyjen vähäliikenteisten teiden kunto on hyvä, jos urakasvu on vähemmän kuin 0,8mm/vuosi. Vastaavasti pysyviin muodonmuutoksiin liittyviä ongelmia pitäisi aina epäillä, jos urakasvu on suurempi kuin 1,5-2mm/vuosi.

Erilaiset urakehityksen ja tien sivukaltevuuden muutoksiin liittyvät trendianalyysit voivat tarjota myös arvokasta tietoa siitä, missä tien puutteellinen kuivatus on jo alkanut aiheuttaa pysyviä muodonmuutoksia.

4.1.6 Laserskanneri-tutkimukset

Viime vuosien aikana laserskanneri-tekniikka on kehittynyt erittäin paljon ja menetelmästä on tulossa rutiinityökalu erilaisiin teiden kunnon hallintaan liittyviin tutkimuksiin.

Laserskannaus on tekniikkaa, jossa kohteen etäisyys saadaan selville sen perusteella, kauanko lasersäteen matka laserskannerista kohteeseen ja takaisin kestää. Kun lasersäteen lähtökulma tiedetään ja lasersädekeila lähetetään liikkuvasta autosta, jonka sijainti tiedetään, on mahdollista tehdä tiestä ja sen ympäristöstä 3D pintamalli sekä pistepilvimalli. Pistepilvessä on miljoonia pisteitä, joista jokaisella pisteelle tallennetaan tarkkojen x-,y- ja z-koordinaattien lisäksi sen heijastusominaisuudet.

Laserskanneritutkimusten tarkkuuteen vaikuttaa näkyvyyttä vähentävät tekijät, kuten pöly, sade, sumu tai lumi. Myös tien vierustalla oleva korkea kasvillisuus voi myös estää saamasta tietoa kasvillisuuden alla piilossa olevasta maanpinnasta.

Laserskanneri koostuu kolmesta osasta: lasertykistä, keilaimesta sekä ilmaisinosasta. Lasertykki tuottaa lasersäteen, keilainosa levittää säteen ja ilmaisinosa mittaa takaisin heijastuneen säteen signaalin ja määrittää etäisyyden kohteeseen. Etäisyyden määritys perustuu valonnopeuteen, vaihesiirtymään tai näiden kahden yhdistelmään.

Liikkuvan laserskannerijärjestelmän laatu ja hinta vaihtelevat, mutta järjestelmät voidaan karkeasti luokitella kahteen luokkaan:

a) tehokkaat ja hyvin tarkat mobiilijärjestelmät

b) halvemmat ”joka miehen” skannerijärjestelmät heikommalla etäisyyden mittauskyvyllä ja tarkkuudella.

Vähäliikenteillä teillä skanneritekniikkaa voidaan käyttää useissa eri tarkoituksissa. Sen avulla voidaan mitata tien poikkileikkausta, jolloin tuloksena saadaan tietoa tien urautumisesta ja mahdollisista reunapalteista, jotka estävät veden virtaamisen pois päällysteen päältä.

Erilaisin värein esitetty tasokartta on erinomainen työkalu kuivatusanalyyseissä, jossa etsitään huonossa kunnossa olevia ojia ja tukkeutuneita rumpuja. Tasokartan avulla voidaan helposti havaita myös poikkeamat tien leveydessä

Jos laserskannerilla mitattu aineisto yhdistetään muuhun tieltä mitattuun aineistoon, saadaan erinomainen työkalun pysyvien muodonmuutosten arviointiin.

4.1.7 Maatutkamittaukset (GPR)

Mitä ovat maatutkamittaukset?

Maatutkamittaukset ovat rakennetta rikkomaton tutkimusmenetelmä, jolla voidaan tutkia teitä, rautateitä, siltoja, lentokenttiä, ympäristökohteita jne. Menetelmän pääasiallisena etuna on mittauksen tuloksena saatava jatkuva profiili tierakenteesta ja pohjamaasta. Sen vuoksi tekniikkaa käytetään enenevissä määrin myös vähäliikenteisten teiden rakenteiden tutkimisessa. Menetelmän toisena merkittävänä etuna on se, että se ei aiheuta haittaa tien muulle liikenteelle.

Menetelmä perustuu tutka-antennilla lähetettävään lyhyeen elektromagneettiseen pulssiin, joka tunkeutuu materiaaliin. Mittauksissa käytetään joko ilmavaste- tai

maavasteantennia.

Kun elektromagneettinen aalto kohtaa erilaisen dielektrisyyden omaavien aineiden rajapinnan, osa aallosta heijastuu takaisin pintaan ja antenni “poimii” sen takaisin. Loppu aaltoenergiasta jatkaa syvemmällä oleviin kerroksiin ja lisäksi aalto voi sirota eri suuntiin. Materiaalin dielektriset ominaisuudet voidaan laskea heijastuneiden pulssien amplitudista ja taajuudesta. Maatutkamittauksessa tallentuu tutkan heijastusignaali, joka sisältää tiedon heijastukseen käytetystä ajasta ja heijasteen amplitudin.

Havainne-esitys maatutkatekniikan periaatteista. Lähetinantenni lähettää pulssin päällysteeseen ja vastaanotinantenni rekisteröi heijastuneen signaalin ajan ja amplitudin.

Maatutka-aineistoa pitää käsitellä sopivalla tietokoneohjelmalla, jotta siitä saadaan ymmärrettäviä tuloksia.

Kun aineisto on käsitelty, sitä voidaan tulkita usealla eri tavalla. Siitä voidaan laskea esimerkiksi päällysteen ja tierakenteen paksuus, paikallistaa tien ongelmakohtia kuten esimerkiksi

jäälinssejä routa-aikaan, määrittää urautumistyyppi 2

ja tehdä arvioita pohjamaan laadusta, paikallistaa turvealueita ja kalliota jne.

Maatutkamittauksissa voidaan käyttää eri aallonpituuksia ja antennitaajuuksia, riippuen mitä kerroksia halutaan tutkia. Päällystetutkimuksissa tai tutkimuksissa, joissa selvitetään päällysrakenteen yläosaa, on suositeltavaa käyttää korkeataajuuksista (lyhyt aallonpituus) antenneja, koska niillä voidaan erottaa ohuita kerroksia.

Korkeataajuuksisten (1,0-2,5GHz) antenneilla tunkeutumissyvyys on noin 0,5-1,2m

kun matalampitaajuisilla antenneilla (400-500MHz) se on noin 1,5-4,0m. Toisaalta matalataajuiset antennit voivat erottaa vain paksuja kerroksia, joten tutkaaineisto ei välttämättä ole yhtä luotettavaa ohuempia kerroksia tutkittaessa.

Maatutkamenetelmän tarkkuus kerrospaksuuksia tutkittaessa on +/-10%. Tämä voidaan parantaa tarkkuuteen +/-5% , jos saatavilla on kairaustuloksia.

Vaikka aineiston keräämisessä käytettävä maksiminopeus on yleensä 60-80km/h, on suositeltavaa, että pysyviä muodonmuutoksia tutkittaessa mittaukset tehtäisiin 20-30km/h nopeudella. Tällöin samanaikaisesti saadaan nauhoitettua myös hyvälaatuinen video. Lisäksi alhaisemmalla nopeudella näytteenotto (10scan/m) ja paikannus on parempi, mikä tekee tuloksista luotettavampia.

Pysyviä muodonmuutoksia tutkittaessa on suositeltavaa mitata maatutkalla myös tien poikkileikkauksia.

Maatutkajärjestelmät kehittyvät jatkuvasti ja niiden käyttö tiesuunnittelun apuvälineenä on lisääntymässä. Tällä hetkellä kolmannen sukupolven usean antennin 3D maatutkajärjestelmät ovat tulossa markkinoille mahdollistaen paremman urautumisen ja pysyvien muodonmuutosten tutkimuksen.

Ohjelmistot aineiston käsittelyä ja tulkintaa varten ovat kehittyneet merkittävästi ja monet niistä sallivat myös GPS-tiedon, kartan sekä videon linkittämisen ja katselemisen samanaikaisesti maatutka-aineiston kanssa. Tämä tekee helpommaksi tien ja sen ympäristön rakenteen ja ongelmien ymmärtämisen.

Miten maatutka-aineiston perusteella voidaan määrittää pysyviä muodonmuutoksia?

Maatutka-aineistoa voidaan hyödyntää monella eri tavalla arvioitaessa urautumistyyppiä ja pysyvien muodonmuutosten tiellä aiheuttamia ongelmia.

Urautumistyyppi 0: Urautumistyyppiä 0 esiintyy yleensä hiljattain päällystetyllä tiellä. Tiivistämiseen liittyvät ongelmat näkyvät yleensä päällysteen pinnan dielektrisyysarvojen isona vaihteluna. Maatutkamenetelmää voidaan käyttää myös laadunvalvonnassa mittaamalla päällysteen tyhjätilaa. Pienet erot tiivistymisasteessa ovat vaikeita mitata.

Urautumistyyppi 1: kuten aiemmin on mainittu, pääsyy tyypin 1 urautumisongelmiin liittyy yleensä huonolaatuiseen kantavan kerroksen materiaaliin. Nämä materiaalit voivat imeä itseensä suuria määriä vettä ja tämä voi näkyä maatutka-aineistossa korkeina dielektrisyysarvoina päällysteen ja kantavan kerroksen rajapinnassa.

Jos pudotuspainolaitteella mitattua aineistoa on saatavilla, korkeat SCI-arvot ja kasvavat päällysteen alapinnan venymäarvot voivat vahvistaa maatutkatulkintaa.

Urautumistyyppi 2: tyypin 2 urautumista voidaan nähdä maatutkan poikkileikkauksissa “sipulimaisena” heijasteen tierakenteessa ja pohjamaassa sekä siinä että rakennepaksuudet ovat suurempia rengasurissa.

“Sipuliheijasteita” voidaan nähdä maatutkan pituusprofiileissa peräkkäisinä heijasteina lähellä tierakenteen ja pohjamaan rajapintaa.

3D-maatutkajärjestelmä tarjoaa samanaikaisesti sekä pituussuuntaista että poikkileikkaustietoa. 3D-maatutkan avulla on helpointa tunnistaa urautumistyyppi 2.

Lopuksi, jos pp-laitteen BCI tieto on käytettävissä, tyypin 2 urautuminen voidaan varmistaa. Myös 900 mm etäisyydellä olevan geofonin absoluuttinen taipuma-arvo kertoo paljon.

4.1.8. DCP-menetelmä

DCP on yksinkertainen ja edullinen mittalaite tien rakennekerrosten ja pohjamaan kantavuuden arviointiin ja samalla sen avulla saadaan myös erinomaista tietoa tierakenteesta.

Kelirikon seurantaa DCP-menetelmällä.

Sen tärkein osa on kartionmallinen pääkappale, jota isketään tiehen ja maahan 8kg pudotusvasaran avulla.

Mittauksessa rekisteröidään tunkeutumissyvyys yhdelle tai useammalle pudotukselle (mm/isku) ja mittaus lopetetaan, kun kartio saavuttaa suunnitellun syvyyden tai kun tunkeutumissyvyys 10 iskun jälkeen on vähemmän kuin 3 mm/isku.

DCP-mittauksen perusperiaate.

Sen jälkeen kun aineisto on koottu, tutkimustuloksista voidaan laskea CBR-arvo tai moduliarvo jokaiselle syvyydelle ja näistä kuvaajista voidaan edelleen arvioida tien kantavuutta.

DCP on yksinkertainen menetelmä jolla voidaan määrittää tien rakennekerrosten paksuuksia, sekä leikkauslujuutta sekä paikallistaa sulavan roudan syvyyttä. DCP-tulokset korreloivat myös tien muodonmuutosominaisuuksien kanssa.

DCP-menetelmän käytölle on kuitenkin muutamia rajoituksia.  Merkittävin rajoitus on se, että sitä ei voi käyttää, jos tierakenteessa on suuria kiviä tai lohkareita.

Usein DCP-menetelmää käytetään referenssinä muille tutkimusmenetelmille ja siksi vaatii vielä lisätutkimuksia ennen kuin sitä voidaan käyttää pääasiallisena tutkimustyökaluna Pohjoisen Periferian vähäliikenteisillä teillä. Edellä esitetystä huolimatta DCP-menetelmä on käyttökelpoinen jo nyt erityisesti keväällä tutkittaessa roudan sulamista ja routarajaa.


4.1.9. Pudotuspainolaite (PPL) ja kevyt pudotuspainolaite

Mikä on pudotuspainolaite?

Pudotuspainolaite on automaattinen impulssikuormitusmenetelmä, jolla mitataan tien pinnan taipumia ja tuloksista voidaan edelleen laskea tien kantavuus.


Pudotuspainelaite sijaitsee yleensä auton vetämässä perävaunussa ja mittaustulokset tallentuvat automaattisesti, joten kuljettajan ei tarvitse poistua ajoneuvosta mittausten ajaksi. Ajoneuvon täytyy kuitenkin pysähtyä jokaisen mittauspisteen kohdalla.

Laite koostuu painosta, jota pudotetaan ennalta määritetyltä korkeudelta tietyn halkaisijan omaavalle kuormituslevylle, jossa on kumivaimentimet. Pudotettava paino on suunniteltu simuloimaan ohittavan raskaan ajoneuvon aiheuttamaa rengaskuormitusta, joka voi vaihdella 20-150kN väillä. Yleisimmin käytettävä kuormitus on 50kN 300mm halkaisijaltaan olevalla levyllä. Taipuma mitataan useista geofoneista, jotka on sijoitettu eri etäisyyksille kuormituslevyn keskeltä lukien.

Pudotuspainolaitteen mittausperiaate.

PPL-menetelmää käytetään yleensä päällystettyjen teiden tutkimuksissa, mutta sitä on menestyksekkäästi käytetty Pohjoisen Periferian alueella myös sora- ja metsäautoteillä. Kantavuusmittauksien lisäksi pudotuspainolaitetta, kuten myös muita taipumamittausmenetelmiä voidaan käyttää muihin käyttötarkoituksiin, kuten määrittämään tarvetta teräsverkkojen käyttöön, tien heikoimpien kohtien paikantamiseen, määrittämään vahvistamistoimenpiteitä vaativien kohteiden tärkeysjärjestystä sekä rakentamisen aikana varmistamaan rakenteiden tiiviyttä. Lisäksi laitteella on erilaisia tutkimussovelluksia.


PPL-mittausmenetelmä on melko hidas, mutta kuitenkin käytetyin taipumamittausmenetelmä. Vähäliikenteisillä teillä suositeltu mittausväli on 50m.


Kevyt pudotuspainolaite

Sora- ja metsäautoteillä toinen vaihtoehto PPL- ja DCP-mittauksille on kannettava kevyt pudotuspainolaite. Tämä laite mittaa pintamoduliarvoja ja joissakin malleissa on täydentäviä geofoneja, jotta voidaan varmistaa, jos tien kantavuusongelmat liittyvät lähellä tien pintaa oleviin rakennekerroksiin.


PPL ja pysyvien muodonmuutosten tutkiminen

Pudotuspainolaitteella mitattua aineistoa voidaan käyttää monilla eri tavoilla projekteissa, joissa tutkitaan pysyviä muodonmuutoksia.  PPL muuttujat voivat auttaa määrittämään kriittisen syvyyden tai rakenteen, jossa on suurin riski pysyville muodonmuutoksille. Sen avulla saadaan laskettua myös mitoitusparametrit, joita käytetään kun suunnitellaan rakenteen parantamista.  Tulee kuitenkin muistaa, että arvioitaessa kantavan kerroksen materiaaleja ja pohjamaasta esimerkiksi moreeneja, PPL-mittaustuloksista lasketut arvot voivat olla liiankin hyvät, jos mittaus on tehty keskellä kuivaa kesää.  Toisin sanoen, jos PPL mittaa huonoja arvoja on tie aina heikko, mutta jos PPL-aineiston mukaan materiaali on hyvää, se voi olla joko hyvää tai ongelmallista riippuen siitä milloin mittaukset on tehty.

Tien rakennekerrosten ja pohjamaan moduuliarvojen takaisinlaskentamenetelmää käytetään useimmin vilkkaasti liikennöidyillä päällystetyillä teillä. Mutta menetelmää voidaan käyttää myös vähäliikenteisillä teillä, ja jopa metsäautoteillä kuten kuvan esimerkissä Skotlannista. Luotettavia takaisinlaskentatuloksien edellytyksenä on tarkka tieto rakennekerrosten paksuudesta (yleensä tämä saadaan maatutkadatasta). Kun moduuliarvot ja paksuustieto tien kerroksista sekä pohjamaasta on tiedossa, on mahdollista laskea tien pinnan kantavuus koko tieosuudelta käyttäen Boussinesq-Odemarkin yhtälöä. Samalla voidaan hakea jaksoja joissa on korkea pysyvien muodonmuutosten riski.



PPL-aineistosta voidaan laskea myös SCI – ja BCI-arvoja, jotka ovat hyvin käyttökelpoisia parametrejä määriteltäessä onko tiellä tyypin 1 vai 2 urautumista. SCI-arvot lasketaan vähentämällä taipuma D200 arvot D0 taipuma-arvosta. Tällöin saadaan tieto päällysteen ja sitomattoman kantavan kerroksen yläosasta jäykkyydestä. Korkea SCI-arvo indikoi korkeasta riskistä tyypin 1 urautumiselle.


BCI- arvo lasketaan puolestaan vähentämällä D1200 taipuma-arvo D900 arvosta ja se on erinomainen indikaattori kertomaan, miten tierakenne jakaa pyöräkuormitusta heikolla pohjamaalla ja vähentää samalla pystysuoria jännityksiä tierakenteen ja pohjamaan rajapinnassa. Jos BCI-arvo on korkea on tiellä suuri riskii joko tyypin 2 urautumisongelmiin tai pumppautumisongelmiin.


Suositeltavat BCI- ja SCI-arvojen raja-arvot päällystetyille teille on esitetty alla olevassa kuvassa


ja vastaavat arvot heikoille päällystetyille ja sorateille on alla olevassa kuvassa


Nämä raja-arvot ovat eri tutkimuksissa toimineet hyvin mm ennustettaessa  päällystevaurioita huonokuntoisilla Skotlannin teillä.

4.1.10. Laboratoriokokeet

Tässä kappaleessa esitellään pääpiirteittäin ROADEX projektin suosittelemat laboratoriokokeet ongelmallisille tiemateriaaleille ja kun diagnosoidaan syitä materiaalien huonolle käyttäytymiselle. Nämä päällysteen kestoikää lyhentävät ongelmalliset materiaalit löytyvät yleensä tien kantavasta tai jakavasta kerroksessa. Suositeltavat laboratoriotestit voidaan jakaa kolmeen eri vaiheeseen.

Vaihe 1

Perusideana tämän ensimmäisen vaiheen testeissä on käyttää aluksi yksinkertaisimpia ja halvimpia testejä. Joskus jo nämä testit ovat riittävät ongelmien syiden selvittämisessä. Näiden testien tulokset ilmaisevat pääasiassa materiaalien kosteusherkkyyden. Testien tulokset antavat myös arvokasta tietoa rakenteen parantamisen suunnittelun aikana, kun pitää valita sopivin käsittelyaine ja –tekniikka, jolla materiaalin laatua parannetaan. Tämän ensimmäisen vaiheen aikana suositellut testit ovat  a) rakeisuuden selvittäminen b) orgaanisen aineksen määrän selvittäminen, ja lisätestinä c) materiaalin vesipitoisuuden selvittäminen.  Tämä vesipitoisuuden määritys on halpa, mutta virhealtis menetelmä. Esimerkiksi näytteen väärä säilytys voi vaikuttaa vesipitoisuuteen. Korkea gravimetrinen vesipitoisuus (>5%) kantavan kerroksen materiaalissa kertoo kuitenkin aina jonkinlaisesta ongelmasta.


Raekokojakauma on tärkein tekijä arvioitaessa ongelmallisen materiaalin ominaisuuksia. Hienoainespitoisuus ja rakeisuuskäyrän muoto vaikuttavat materiaalin mekaanisiin ominaisuuksiin. Näitä tuloksia voidaan käyttää hyväksi myös korjaussuunnittelun aikana kun valitaan sopivaa käsittelymenetelmää. Kun laboratoriosta tilataan seulonta-analyysi rakeisuuskäyrän määrittämistä varten, on tärkeää muistaa mainita, että rakeisuuskäyrä tulisi määrittää pesuseulonnalla. Hienoaines jää kiinni isompien rakeiden pinnalle ja sitä ei saa poistettua ilman vettä.


Jos kantavan kerroksen materiaalin hienoainespitoisuus pesuseulonnan jälkeen on 10% tai enemmän, myös hienoaineksen raekokojakauma pitäisi erikseen selvittää. Tämä voidaan tehdä usealla eri menetelmällä. Menetelmät perustuvat joko sedimentoitumiseen (saostumiseen) tai laserdiffraktioon.


Yleisin menetelmä on sedimentaatioon perustuva areometrimenetelmä. Tämä menetelmä on halpa, mutta hidas (normaalisti sen tekeminen kestää muutamia päiviä).


Kun tulokset hienoaineksen raekoosta on saatu selville, ne yhdistetään pesuseulonnan tulosten kanssa. Analysoitaessa hienoaineksen rakeisuusjakaumatuloksia tulisi kiinnittää erityistä huomiota savipitoisuuteen (<0,002mm). Jos savipitoisuus on koko materiaalissa enemmän kuin 3% , tutkittu materiaali on todennäköisesti routimisherkkää ja tie tulee todennäköisesti kärsimään pahoista pysyvistä muodonmuutoksista (urautumistyyppi 1) joko roudan sulamisvaiheessa tai jäätymissulamissyklien jälkeen.


Kantavan kerroksen materiaalin rakeisuuskäyrää tarkastaessa, ensimmäiseksi huomiota pitää kiinnittää hienoainespitoisuuteen (<0,063mm).  Jos hienoainespitoisuus on enemmän kuin 10% materiaali ei sovellu kantavan kerroksen materiaaliksi, vaikka hienoaineksen laatu olisi hyvä. Tässäkin tapauksessa hienoaineksen rakeisuus pitää myös selvittää (katso kuvaus edellisestä kappaleesta). Jos hienoainespitoisuus on 4-10% materiaalin sopivuus kantavan kerroksen materiaaliksi riippuu hienoaineksen laadusta. Jos hienoainespitoisuus on vähemmän kuin 4%, materiaali ei todennäköisesti kärsi mekaanisiin ominaisuuksiin liittyvistä ongelmista, vaikka hienoaineksen laatu olisikin huono. Jos materiaalin hienoainespitoisuus on korkea ja tiellä on tyypin 1 urautumisongelmia, tai muita huonoon kantavan kerroksen laatuun liittyviä oireita, on suositeltavaa tehdä lisätestejä ja jatkaa analysointia tasolla 2.


Ratkaisut

Jos materiaali sisältää liikaa hienoainesta korjausvaihtoehdot ovat seuraavat: materiaalin käsittely bitumilla tai uusilla käsittelyaineilla, “karkeutus” (lisätään karkeaa materiaalia, esim. sepeliä) tai vähennetään materiaaliin kohdistuvia tehokkaita jännityksiä.

Toinen rakeisuuskäyrästä ilmenevä ongelma on materiaalin liian suuri hiekkapitoisuus. Tämä ominaisuus voi myös aiheuttaa tyypin 1 urautumista.


Ratkaisu

Tässä tapauksessa paras ratkaisu on parantaa materiaalin laatua karkeuttamalla (lisäämällä avoimeksi suhteutettua kantavan kerroksen materiaalia tai sepeliä).

Joskus rakeisuuskäyrä osoittaa, että materiaali sisältää liian vähän keskikokoisia rakeita. Tässä tapauksessa rakeisuuskäyrää kutsutaan avoimeksi. Jos materiaali sisältää liikaa isoja raepartikkeleita, sitä on vaikeaa saada tiivistettyä halutulle tasolle. Tätä ongelmaa esiintyy erityisesti vähäliikenteillä teillä, jotka on perustettu heikolle pohjamaalle. Kerroksen huono tiivistyminen voi aiheuttaa tyypin 0 uratumisongelmia.


Ratkaisu

Ratkaisu tässä tapauksessa on yrittää parantaa materiaalin tiivistymistä. Tulee kuitenkin muistaa että nämä tyypin 0 tiivistymisongelmat yleensä ratkeavat myös ajan myötä. Joissain tapauksissa uudelleenpäällystäminen riittää. Lisäksi materiaaliin voi lisätä hiekkaa.

On hyvin yleistä, että rakeisuuden määrityksen yhteydessä selvitetään myös materiaalin sisältämä eloperäisen aineksen määrä. Tämä voidaan määrittää esimerkiksi hehkutushäviön kautta. Materiaalin sisältämä korkea eloperäisen aineksen määrä aiheuttaa kosteusherkkyyttä sekä voi vaikuttaa käsittelyaineen valintaan.


Vaihe 2

Vaiheen 2 laboratoriokokeiden tarkoituksena on varmistaa onko materiaali kosteusherkkä. Yleisimmät tässä vaiheessa käytetyt testit ovat a) Tube Suction-koe (TS-koe) b) ominaispinta-alan määrittäminen sekä c) vedenadsorption määrittäminen.


ROADEX projekti suosittelee TS-kokeen tekemistä tierakennnusmateriaalien vedenimukyvyn määrittämiseksi. Tässä kokeessa mitataan, imeekö materiaali itseensä vettä, jos sitä on saatavilla. Imeytyneen veden määrää seurataan mittaamalla tietyin väliajoin materiaalin dielektrisyysarvoa. Dieletrisyysarvo kertoo materiaalin volumetrisestä vesipitoisuudesta. Samanaikaisesti suositellaan mitattavaksi myös sähkönjohtavuus. Sähkönjohtavuus kertoo materiaalin osmoottisen imupaineen määrästä. Tulos kertoo edelleen, jos materiaali sisältää esim. klorideja.


Tube Suction koejärjestely on seuraava. Ennen kokeen aloittamista näytteet tiivistetään 200mm pitkiin ja 150mm halkaisijaltaan oleviin muoviputkiin. Näytteen kuivattaan +40-45°C vähintään 3-4 päivän ajan ja tämän jälkeen annetaan olla huoneenlämmössä vähintään 2 päivän ajan. Kokeen alkaessa näytteiden pohjat upotetaan tislattuun veteen.


Dieletrisyys- ja sähkönjohtavuusarvot mitataan näytteiden yläpäästä tiettyyn aikaan (30min, 1, 2, 4, 6, 8, 24, 32 tuntia) ja tämän jälkeen kerran päivässä toisesta koevuorokaudesta lähtien ainakin 10 koevuorokauteen asti kunnes arvot ovat tasaantuneet. Dielektrisyysarvojen suuruus ja kasvuvauhti kertovat miten paljon ja miten nopeasti vesi nousee näytteeseen kapillaarivoimien vaikutuksesta.


Sitomattomat materiaalit voidaan luokitella dieletrisyysarvon (Er-arvo) perusteella. Jos Er-arvo on alle 9, materiaali on hyvälaatuista kantavan kerroksen materiaaliksi. Jos Er-arvo on 9-16, materiaali on routivaa ja kyseenlaista kantavan kerroksen materiaaliksi. Jos Er-arvo on suurempi kuin 16, materiaali ei sovellu lainkaan käytettäväksi kantavassa kerroksessa.

Animaatio kuvaa miten materiaalit voidaan luokitella dielektrisyys-arvon perusteella.

Jos näytteen sähkönjohtavuus on korkea, se kertoo siitä, että näyte saattaa sisältää suuria määriä suoloja tai haitallisia mineraalien rapautumistuotteita.

Sähkönjohtavuuteen vaikuttaa vesipitoisuus, mineraalien laatu, ionipitoisuus ja kolloidien määrä huokosvedessä, mutta myös lämpötila vaikuttaa mittaustuloksiin.

Ratkaisu

Jos TS-kokeen tulokset osoittavat, että materiaali on kyseenalaista tai sopimatonta kantavaan kerrokseen, niin materiaalille pitää valita sopiva stabilointi- tai käsittelymenetelmä tai se tulee karkeuttaa lisäämällä karkeaa materiaalia, kuten sepeliä. Kokeet vaiheessa 3 antavat vielä lisätietoa materiaalista ja auttavat valitsemaan oikean käsittelymenetelmän.


Ominaispinta-alan määrityksessä saadaan selville hienoaineksen ominaispinta-ala. Mitä suurempi mitattu arvo on, sitä suurempi on todennäköisesti materiaalin kyky sitoa vettä. Jos ominaispinta-ala on enemmän kuin 4 000 m2/kg, se on selvä merkki siitä, että hienoaineksen laatuun liittyy ongelmia.


Veden adsorptioindeksi kertoo hienoaineksen kyvystä sitoa pinnalle kosteutta 100% suhteellisessa ilman kosteudessa. Se kertoo myös millainen materiaalin ja veden vuorovaikutus on. Jos hienoainespitoisuus on pieni (<4%) ja vedenadsorptioindeksi on myös pieni (<1%), on erittäin epätodennäköistä, että materiaali olisi kosteustilaherkkää ja että materiaalin laatu olisi syynä tien vaurioihin. Jos vedenadsorptioindeksi on suurempi kuin 3%, se on merkki ongelmista, jos näytteessä ei ole klorideja. Vedenadsorptioarvo on hyvin herkkä suoloille ja siksi tätä arvoa tulisi aina verrata TS-kokeessa mitattuun sähkönjohtavuusarvoon.


Vaihe 3

Tämän vaiheen laboratoriokokeet ovat erityiskokeita. Nämä kokeet ovat Proctor koe, routanousukoe ja kloridipitoisuuden määrittäminen.


Jos vaiheessa 1 ja 2 tehtyjen kokeiden mukaan materiaali on kosteusherkkää ja sen käsittely stabilointiaineilla on mahdollista, pitäisi käsittelemättömälle materiaalilla tehdä lisäksi Proctor koe. Proctor kokeen avulla saadaan selville tiivistetyn materiaalin tiheys eri vesipitoisuuksissa. Tiivistäminen ja useimpien käsittelyaineiden sekoittaminen materiaaliin tehdään yleensä optimivesipitoisuudessa. Tämän vuoksi Proctor koe olisi hyvä tehdä etukäteen käsiteltäville materiaaleille.


Routanousukokeen avulla määritetään materiaalin routimisherkkyyttä. Vaihtoehtoina on useita erilaisia kokeita, mutta käytetyin koe on vakiolämpötilaan perustuva koe.



Tyypillisesti routanousukokeen tulokset esitetään ajan funktiona. Routanousu (h) on selkeä muuttuja, joka saadaan suoraan verrattaessa näytteen korkeutta sen alkuperäiseen korkeuteen. Routanousunopeus (v) kertoo routanousun suuruudesta tietyssä ajassa ja se voidaan helposti laskea koetuloksista. Routanoususuhde kertoo routanousun ja jäätyneen kerroksen paksuuden suhteesta. Routimiskerroin (SP) on suhteessa seggregaatiopotentiaaliin. Se lasketaan routanousukertoimen ja näytteen jäätyneen osan lämpötilagradientin perusteella. Jos routanousu kerroin on alle 0,5, materiaali on routimaton. Herkästi routivat materiaalit voidaan käsitellä sopivilla käsittelyaineilla.


Routanousukoetuloksia tulkittaessa tulee muistaa, että tiestä otetuissa materiaaleissa saattaa olla jäämiä vieraista aineista, kuten suoloista. Jos materiaali sisältää esimerkiksi klorideja, ne voivat vaikuttaa koetuloksiin, esimerkiksi vedenadsorptioindeksiin ja TS-kokeessa mitattuun sähkönjohtavuuteen. Kloridipitoisuus voidaan määrittää monella eri tavalla, esimerkiksi titraamalla.


Vaiheessa 1, 2 ja 3 esiteltyjen testien lisäksi voidaan tehdä myös kolmiaksiaalikoe. Sitä käytetään usein tierakenteen parantamissuunnittelussa tarvittavien muuttujien määrittämiseen. Kolmiaksiaalikokeen avulla voidaan määrittää materiaalin koheesio sekä kitkakulma, joita tarvitaan mm. ROADEX-projektin tyypin 1 urautumisen korjauksen mitoituksessa.


Kolmiaksiaalikokeen periaatteet on esitetty alla olevissa kuvassa. Sylinterin muotoinen kumikalvolla päällystetty näyte laitetaan koeselliin. Tämän jälkeen selli paineistetaan, siten, näytteeseen kohdistetaan kolmiaksiaalinen jännitystila ja näytettä puristetaan hyvin hitaasti aksiaalisesti kunnes se murtuu. Sensoreiden avulla mitataan aksiaalinen kuormitus puristuksen aikana. Yksittäisestä kokeesta tuloksena saadaan näytteen leikkauslujuus tietyssä jännitystilassa. Yleensä tehdään vähintään kolme koetta, käyttäen joka näytteellä eri sellipainetta.


Tämän jälkeen tuloksista voidaan laskea koheesio ja kitkakulma.


4.1.11. Tien mittaus- ja tutkimustulosten integroitu analyysi

Edellä esitetyt kappaleet osoittavat, että ei ole olemassa yhtä tiettyä tutkimusmenetelmää, jonka avulla voidaan tehdä luotettava diagnoosi pysyvien muodonmuutosten syistä ja/tai hankkia suunnittelua varten tarvittavat mitoitusparametrit. Tämän vuoksi on tärkeää, että käytetään aina useampaa tutkimusmenetelmää ja että niiden tulokset analysoidaan integroidusti.


Paras ja helpoin tapa tarkastella tutkimustuloksia on käyttää erityisiä tietokoneohjelmia, jotka ovat suunniteltu tarkoitusta varten. Nämä ohjelmistot mahdollistavat tutkimustulosten vertailun samanaikaisesti videon kanssa. Tällöin suunnittelijan on mahdollista helposti arvioida, liittyvätkö tiellä esiintyvät ongelmat olosuhteisiin vai paikkaan. Ohjelman avulla myös muut asiantuntijat kuten esim. geoteknikot voivat tutustua ongelmiin, vaikka he eivät olisikaan käyneet paikan päällä.


Integroitu analyysi mahdollistaa myös pysyvien muodonmuutosten arvioinnissa tarkasteltavien muuttujien tilastollisen analyysin.  Tällaisia parametrejä ovat a) kuivatusluokka, b) päällysteen ja sidottujen kerrosten paksuus,  c) päällysrakenteen kokonaispaksuus, d) pohjamaan maalaji, e) tien sijainti ympäröivän topografian suhteen ja esimerkiksi f) ovatko ongelmat suoralla tieosuudella vai kaarteessa.


Vt 21 Suomen Lapista on hyvä esimerkki tutkimustulosten samanaikaisesta ja tilastollisesta analyysistä ongelmien syyn selvittämisessä rakenteen parantamissuunnitteluprosessissa. Tässä tapauksessa analysoitiin yhdessä eri aineistoja tilastollisella analyysiohjelmistolla. Lähtöaineistoina oli maatutkalla mitatut kerrospaksuudet, pudotuspainolaiteaineisto ja ptm-autolla mitattu uraisuusaineisto.


Vertailu SCI-arvojen ja uraisuuskeskiarvojen välillä osoitti, että mitä korkeampi SCI-arvo on, sitä suurempi urasyvyys tiellä on. Tulos kertoo, että tien pääongelma on tyypin 1 urautuminen, joka johtuu huonolaatuisesta kantavan kerroksen materiaalista.
Vertailu BCI-arvojen ja uraisuuden välillä toisaalta osoitti, että keskimääräinen BCI-arvo korkeimmassa uraisuusluokassa (>25 mm)  on enemmän kuin 40mm.   Tämä puolestaan kertoo, että siellä syvimpien urien tiejaksoilla tavataan lisäksi myös tyypin 2 uraongelmaa.


Lopuksi, kun verrattiin päällysteen paksuutta ja urien syvyyttä, havaittiin hyvä ratkaisu ongelmaan (huono kantavan kerroksen laatu ja tyypin 1 urautuminen). Hyvä ratkaisu olisi käyttää 100mm (tai paksumpaa) päällystepaksuutta.  Tämä ratkaisu ei tosin toimisi niillä kohdilla, joissa on tyypin 2 urautumisongelmaa ja korkeita BCI-arvoja. Näille kohdille tarvitaan muita rakenteellisia ratkaisuja.


4.2. Tutkimusohjelman suunnittelu

Ensimmäinen askel verkkotason tai hanketason tutkimuksia suunniteltaessa on kerätä ja analysoida kaikki jo olemassa oleva aineisto. Aineistoa voi kerätä esimerkiksi haastattelemalla paikallista hoitourakasta vastaavaa henkilökuntaa ja saadun aineiston perusteella päätetään lisätutkimusten tarve. Katso ROADEX II raportti: Monitoring, communication and information systems & tools for focusing actions


Käytettävien tutkimusmenetelmien valinta riippuu tien rakenteesta ja luokasta sekä käytettävissä olevista resursseista ja tekniikoista.  ROADEX-projektin suosittelemat tutkimukset on esitetty alla olevassa listassa tärkeysjärjestyksessä.   Ainakin listan kolme ensimmäistä tulisi aina toteuttaa, niissäkin tilanteissa, joissa resurssit ovat hyvin vähäiset:


  • Digitaalivideo GPS-koordinaattien tai etäisyystiedon kanssa
  • Vaurioinventointi; voidaan tehdä joko maastossa aineiston keräyksen aikana tai jälkeenpäin toimistolla digitaalivideon perusteella
  • Kuivatusanalyysi; voidaan tehdä joko maastossa tai jälkeenpäin toimistolla videon perusteella
  • Maatutkamittaukset rakenteiden tutkimiseksi
  • Kantavuusmittaukset pudotuspainolaitteella tai rakenteen paksuuden ja kantavuuden selvittäminen  DCP-menetelmällä
  • Näytteenotto ja laboratoriokokeet
  • Epätasaisuuden ja uraisuuden mittaaminen
  • Mittaukset laserskannerilla

Mutta aineistoa ei voi vain kerätä, vaan se pitää myös analysoida. Päätös siitä kuka tekee aineistolle integroidun analyysin, pitäisi tehdä jo projektia suunniteltaessa. Normaalisti tämän tekee sama henkilö / konsultti, joka vastaa rakenteen parantamisen suunnittelusta, mutta se voi olla myös eri henkilö / konsultti.

Kuten aiemminkin on jo mainittu, luotettava paikannusjärjestelmä on avainasemassa onnistuneissa seuranta- ja tutkimusprojekteissa. Tämä ei ole ongelma pysyville paikoille asennetuissa seurantamentelmissä, mutta liikkuvissa mittauksissa paikannus pitää tehdä oikein. Hyvin suunnitellussa projektissa on usein varmistuttu asiasta käyttämällä ns. tupla- tai triplapaikannusta. Se tarkoittaa, että aineiston keräyksen yhteydessä tallennetaan tietokoneelle GPS-koordinaatit, trippimittarilla mitattu matka ja digitaalivideon frame-numerot. Tällä tavalla kerätty aineisto voidaan vielä paikallistaa oikein, vaikka jokin näistä paikannusjärjestelmistä ei toimisikaan.


Yleinen ongelma käytettäessä useita tutkimusmenetelmiä on että eri mittaustulokset eivät kohdistu samoille paikoille. Tähän syynä ovat muun muassa erilaiset trippimittareiden kalibroinnit tai eri aloituspisteet. Tämän vuoksi projektipäällikön tulisi aina varmistaa, että kaikki projektissa käytettävät järjestelmät perustuvat yleiseen paikannusjärjestelmään sekä varmistamalla, että mittausten aloitus- ja lopetuskohdat on merkitty tiehen maalilla tai paaluilla tms.


4.3. Vähäliikenteisten teiden rakenteiden pitkäaikaisen käyttäytymisen seuranta

4.3.1. Trendien seuranta

Yksi kustannustehokkaimmista menetelmistä taistelussa pysyviä muodonmuutoksia vastaan on tien käyttäytymisen trendien laskenta ja seurata. Tämä tarkoittaa tieverkon kunnon seuraamista ja analysointia suhteessa aikaan. Esimerkiksi, jos tien urakasvua (mm/vuosi) seurataan säännöllisesti tieosittain, saadaan heti selville ne jaksot, jotka kärsivät pysyvistä muodonmuutoksista.


Tätä tietoa voidaan hyödyntää tien vaurioitumisen ennalta ehkäisevän kunnossapidon toimenpiteiden ohjauksessa. Esimerkiksi urautumisen kasvunopeutta analysoitaessa voidaan tunnistaa hyvin aikaisessa vaiheessa ne jaksot, joissa on kuivatusongelmia ja jotka myöhemmin aiheuttavat tielle pahempia ongelmia. Varhaisessa vaiheessa tehdyt korjaustoimenpiteet ovat myös helppoja ja halpoja toteuttaa.

Yhteenveto vuosittaisesta urakasvusta (ylimmäisenä) ja epätasaisuudesta (alimmaisena) 6 vuoden ajalta 2001-2006. Viivoina on esitetty vuosittain mitatut arvot, värikartta esittää samat arvot vuosiluvun olleessa y-akselilla.

Trendit voidaan laskea ja niitä voidaan seurata useiden mitattavien teiden kuntomuuttujien avulla. Nämä muuttujat, joiden avulla saadaan arvokasta tietoa myös pysyviä muodonmuutoksista ovat seuraavat:

Uraisuus

Jos urakasvu on vähänliikenteisillä teillä on enemmän kuin 0,8-1 mm/vuosi, tulisi pysyvien muodonmuutosten mahdollisuus ottaa huomioon. ROADEX projekti suosittelee, että uraisuuden laskemisessa käytettäisiin useita eri laskentatapoja. Tällaisia ovat esimerkiksi PMS-ura-arvo ja harjanteen korkeus sekä Suomessa tai Ruotsissa laskettava urien pohjan välinen etäisyys. Jos urakasvunopeus alkaa nousta huomattavasti, ensimmäinen tarkistettava asia on kuivatuksen kunto. Jos kuivatus on tyydyttävässä kunnossa, tarvitaan yksityiskohtaisempaa vian arviointia.


Epätasaisuus

Seurannalla voidaan paikantaa kohteet, joissa epätasaisuus lisääntyy nopeasti. Epätasaisuuden kasvu voi johtua routanousuista, uraisuudesta tai päällystevaurioista. Se voi kertoa myös esimerkiksi turpeen päällä olevilla tieosilla olevista painumaongelmista. Hyvälaatuisilla teillä IRI-kasvun tulisi olla vähemmän kuin 0,5 mm/m/vuosi. Ongelmia yleensä alkaa ilmestyä, kun IRI-arvo kasvaa enemmän kuin 0,8 mm/m/vuosi. Jälleen ensimmäisenä tulisi tarkistaa kuivatuksen kunto.  Hyvänä esimerkkinä on tukkeutunut rumpu, jonka vaikutukset nähdään heti tien tasaisuudessa. Jos kuivatuksessa ei ole ongelmia, tarvitaan jälleen muita lisätutkimuksia ongelman selvittämiseksi.


Päällysteen vauriot

Päällysteen vauriot ovat hyvin käyttökelpoinen indikaattori paikallistettaessa tieosuuksia, jotka kärsivät pysyvistä muodonmuutoksista. Automaattinen vauriotiedon kerääminen mahdollistaa myös päällystevaurioindeksin laskemisen.


Venymä

Venymä tai päällysteen moduuli voidaan laskea pudotuspainolaitteella mitatusta aineistosta. Menetelmää ei normaalisti käytetä kunnon seurannan apuvälineenä, koska PPL-mittaukset voivat olla hyvin kalliita. PPL-mittaukset tulisi kuitenkin tehdä 5-8 vuoden välein ja jos mittaukset tehdään samoista kohdista, voidaan tuloksia helposti verrata. Esimerkiksi  päällystetyillä teillä PPL-tiedoista lasketut ruotsalaiset ”kantavuusindeksit” antavat hyvää tietoa päällysteen kunnosta. Hyvillä tieosuuksilla venymä pysyy melko vakiona tasolla 200 microstrain tai vähemmän, mutta tyypin 1 urautumisjaksoilla venymät voivat kasvaa melko nopeastikin jopa 300-400 microstrainiin asti, kunnes tie alkaa nopeasti vaurioitua.


Dielektrisyysarvo

Maatutkan ilmavasteantennilla mitatut päällysteen pinnan tai päällysteen ja kantavan kerroksen rajapinnan dielektrisyysarvot (Er-arvot) voivat tarjota arvokasta tietoa tien ongelmien diagnosoinnissa. Sora- ja metäsautoteiden kulutuskerroksen korkeat Er-arvot (>20)  kertovat kuivatukseen liittyvistä ongelmista. Korkeat Er-arvot voivat kertoa myös siitä, että kulutuskerros imee itseensä liian paljon vettä ja on sateen aikana herkkä pysyville muodonmuutoksille ja / tai liukkaudelle.


Pinnan Er-arvo voi myös tarjota tietoa päällysteen kunnosta ja vaurioista. Hiljattain päällystetyillä teillä pinnan Er-arvo pitäisi olla tasainen (ei hajontaa) ja taso välillä 5-7 riippunen massatyypistä ja käytetystä kiviaineksesta. Ensimmäisen talven jälkeen Er-arvo voi nousta hieman, karkeasti arvioituna yhden yksikön verran, ja sen jälkeen sen pitäisi vakiintua, jos ongelmia ei ole. Mutta veden alkaessa rikkoa bitumin ja kiviaineksen välisiä sidoksia, päällysteen pinnan Er-arvo nousee. Kun päällyste alkaa halkeilla näkyy se Er-arvojen hajonnan nopeana kohoamisena.


Päällystetyillä teillä tyypin 1 urautumista pitäisi epäillä aina, kun päällysteen ja kantavan kerroksen rajapinnan Er-arvo on suurempi kuin 9.  Skandinaviassa raja-arvona voidaan käyttää jopa arvoa 8.


Kuivatus ja tien muoto

Vähäliikenteisten teiden kunnon kattava seuranta on melko kallista.  Yleisesti se onkin suositeltu tehtäväksi vilkasliikenteisillä teillä sekä heikoilla vähäliikenteisillä teillä, joilla on paljon raskasta liikennettä. Tämän vuoksi joskus on kannattavampaa tehdä analyysi uuteen laserskanner-tekniikkaan perustuen. Mittauksen avulla saadaan selville mm. ne tien kriittiset kohdat, joissa tarvitaan esimerkiksi kuivatuksen hoitotoimenpiteitä.


4.3.2. Vuodenaikojen vaihtelun seuranta

Kevätkelirikkoa ja materiaalien ominaisuuksia käsittelevissä ROADEX raporteissa on esitetty, että suurin osa (60-80%) urautumisesta ja pysyvistä muodonmuutoksista syntyy roudan sulamisvaiheessa vain muutamien päivien tai viikkojen aikana. Alueilla, joilla ei ole pysyvää routaa, vauriot syntyvät yleensä muutaman päivän kuluessa pakkassyklin jälkeen, ja varsinkin sen jälkeen kun pakkasöitä seuraa rankkasade. Muutamien viime vuosien aikana, ilmastonmuutoksen seurauksena, kriittisten jäätymissulamissyklien määrä alkutalvesta on lisääntynyt dramaattisesti myös Pohjoisessa Periferiassa. Tämä aiheuttaa monia ongelmia teiden omistajille ja erityisesti metsäteollisuudelle.


Pohjoisen Periferian maiden kevätkelirikko-ongelmia on perinteisesti hoidettu asettamalla painorajoituksia heikoille teille. Tämä on halpaa ja helppoa tien omistajille, mutta aiheuttaa välillisiä ongelmia paikalliselle teollisuudelle, joka tarvitsee raskaan liikenteen kuljetuksia vuoden ympäri.  Tämän vuoksi ROADEX projektissa on selvitetty voisiko uusi teknologia antaa uusia ratkaisuja tähän ongelmaan. Katso ROADEX II raportti: Kelirikkoteiden korjaussuunnitelmat ja kunnostus


Teiden omistajien pääongelma on päätöksenteko, tarvitseeko tie painorajoituksia tai muita toimenpiteitä, jotta pysyviltä muodonmuutoksilta vältyttäisiin. Vuodenaikojen vaihtelun merkityksestä tien kunnolle ja kantavuusomaisuuksille on tarjolla varsin vähän tietoa. Esimerkkinä ongelmasta on päätös siitä, kuinka raskaita akselipainoja tie kestää.

On olemassa kuitenkin muutamia kriittisiä seurattavia muuttujia, joiden avulla vuodenaikojen vaihtelun aiheuttamia pysyviä muodonmuutoksia voidaan hallita. Nämä muuttujat voidaan jakaa kolmeen eri ryhmään a) sää ja lämpötilatekijät, jotka voivat vaikuttaa tierakenteen ja pohjamaan käyttäytymiseen (jäätymis-sulaminen) b) kosteuspitoisuus, jäykkyys (kantavuus) ja riskit pysyville muodonmuutoksille ja c) tiedot raskaasta liikenteestä. Parhaimmassa tapauksessa kaikkia näitä ryhmiä seurataan tavalla tai toisella.


Ensimmäisen ryhmän ominaisuuksien (sää ja lämpötila) seuraamisessa suosituin menetelmä Pohjoisessa Periferiassa on roudan syvyyden ja maan lämpötilan seurata. Seurannan avulla voidaan tunnistaa ovatko materiaalit jäässä vai sulia.  Aikaisemmin tätä seurattiin tiehen asennettujen ”Gandahl” putkien avulla. Nykyään tarkoitus on kuitenkin seurata paremmin ovatko tierakenteet ja pohjamaa jäässä vai sulana.


Yksi parhaista menetelmistä on asentaa lämpötila-antureita eri syvyyksille tiehen ja pohjamaahan.


Maatutkamittaukset, erityisesti 3D- antennilla, ovat myös käyttökelpoinen työkalu tien roudan syvyyden selvittämisessä sekä pystysuunnassa, että tien poikkileikkauksessa.


Toinen ryhmä koostuu ns. ”insinöörimuuttujista”. Näistä dielektrisyys (Er-arvo) on kriittisin parametri, jota tulisi mitata seurattaessa vuodenaikojen vaihtelua. Er-arvo kertoo rakenteen volumetrisesta vesipitoisuudesta ja arvo voi vaihdella sulan veden arvosta 81 jään arvoon 4. Mitatun Er-arvon avulla voidaan päätellä milloin materiaali on jäässä.


Er-arvoa voidaan mitata käyttämällä TDR-menetelmää (Time Domain Reflectometer), tai käyttämällä anturia,


joka tunnistaa sähköisessa kapasitanssissa tapahtuvat muutokset. Kapasitanssiin perustuvia dielektrisyysantureita, jotka mittaavat lisäksi sähkönjohtavuutta ja lämpötilaa, on käytetty onnistuneesti ROADEX projektin kenttätestikohteilla. Er-arvoa voidaan seurata myös käyttämällä erilaisia maatutkaluotaustekniikoita. Viime vuosina tieinsinöörit ovat alkaneet käyttää termiä dielektrisyysarvo vesipitoisuuden sijaan kun on keskusteltu tien tai pohjamaan sisältämän veden määrästä.


Eri antureiden avulla voidaan mitata myös sähkönjohtavuutta sekä ominaisvastusta. Näiden käyttö perustuu siihen, että maasta tulee sähköisesti eristävä, kun se on jäätyy. Sähkönjohtavuus tarjoaa arvokasta tietoa muun muassa savikolloideista jäätymisprosessin aikana.


Esimerkiksi keväällä pintakelirikkovaiheessa, jolloin tien pinta on plastinen, voidaan aina mitata korkea piikki sähkönjohtavuudessa.


ROADEX II projekti osoitti, että päivittäinen sademäärä on tärkeä muuttuja seurattaessa jäätymissulamissyklien aiheuttamaa tien vaurioitumisriskiä. Erityisen tärkeää tämän seuranta on Skotlannissa ja Irlannissa. Tulevaisuudessa yksi käyttökelpoinen muuttuja, erityisesti soratiellä, on haihtuminen.


Muut tärkeät muuttujat, joita tosin on vaikeampaa ja kalliimpaa seurata, liittyvät tierakenteen ja pohjamaan jäykkyyteen (moduulit ja CBR-arvo). Näitä voidaan mitata käyttämällä erilaisia menetelmiä kuten DCP, PPL ja kevyt PPL. Nämä menetelmät on esitelty tarkemmin aiemmissa kappaleissa. Tien pinnan routanousu ja sulamispainumat voivat olla myös käyttökelpoisia muuttujia.


Viimeisin muuttujaryhmä kertoo tietä käyttävästä raskaasta liikenteestä, vaikkakin tämä ei varsinaisesti koske vuodenaikojen vaihtelun seurantaa. Yleisimmin seurataan raskaiden ajoneuvojen kokonaispainoja ja akselipainoja. Näitä voidaan mitata esim. WIM-tekniikalla (”Weigh In Motion”).

ROADEX II projektin tulokset ovat osoittaneet, että raskaiden ajoneuvojen keskinäiset etäisyydet ja tien palautumisajat, ovat hyvin tärkeitä muuttujia mietittäessä miten suojata tietä vaurioitumiselta kevätkelirikon aikana. Palautumisaikaa on käsitelty tarkemmin myöhemmin tässä opetuspaketissa.


Yllä esitetystä huolimatta on vielä tapauksia, joissa paras tapa seurata kelirikon aikaisia muutoksia on perinteinen silmämääräinen tarkastelu. Tähän liittyvä ongelma on se, että silmämääräiset arviot ovat hyvin subjektiivisia ja niiden tekeminen on verrattain kallis seurantamenetelmä. ROADEX-maista silmämääräinen tarkastelu on järjestelmällisesti käytössä vain Suomessa. Suomessa kelirikkoinventointien tulokset tallennetaan omaan tietokantaansa.


SHARE:

Choose another lesson Back to Roadex Network