5.1. Pohjamaa ja topografia
5.1.1. Yleistä – miksi pohjamaan ja topografian luokittelu on tarpeen
Tien suunnittelija tarvitsee valintojensa taustatiedoksi tiedot siitä, millaista pohjamaa on, mikä on kalliopinnan syvyys ja millaiset ovat ympäröivän maaston muodot. Nämä vaikuttavat muun muassa kohteelle sopivimman kuivatusratkaisun ja rakenteen parantamisvaihtoehdon valintaan. Pohjamaan laatu voi vaikuttaa pysyvien muodonmuutosten syntymiseen seuraavilla tavoilla:
Jotkut maalajit ja huono kuivatus voivat vaikuttaa pysyvien muodonmuutosten syntymiseen aiheuttaen tyypin 2 urautumista ja pumppautumista. Toinen ongelma erityisesti epähomogeenisilla pohjamailla Skandinaviassa, yhdessä huonon kuivatuksen kanssa, ovat tien epätasaiset routanousut.
Pohjamaan tyyppi voi aiheuttaa myös penkereiden stabiiliusongelmia.
Pohjamaalaji määrittelee muun muassa millaisia materiaaleja voidaan käyttää rakenteen parantamishankkeissa. Esimerkiksi suodatinkangasta tulisi käyttää massanvaihtokohteilla silloin, kun pohjamaa on silttiä tai silttimoreenia.
Maastonmuotojen luokittelu helpottaa rakenneratkaisuiden valintaa pysyviä muodonmuutoksia vastaan. Joillakin alueilla vakioratkaisut ja -rakenteet ovat tehottomia. Tyypilliset maastonmuotoluokat ovat: 1) tasainen maasto, 2) sivukalteva rinne, 3) kummut, 4) märät ja matalat laaksot ja 5) kallio lähellä tien pintaa.
5.1.2. Luokka: tasainen maasto
Kuvaus:
Suurin ongelma tasaisessa ja aukeassa maastossa kulkevilla teillä on se, että matka lähimpään luonnolliseen kuivatusjärjestelmään on yleensä huomattavan pitkä. Tämän vuoksi vedestä on vaikea päästä eroon. Ongelma on suurin kevätkelirikon aikaan, kun maa on vielä jäässä ja sulavan lumen ja sateiden takia tien ympäristössä on runsaasti vettä. Pohjamaassa voi myös olla ongelmia pintavesien johtamisessa rankkasateiden aikana. Ongelman laajuus riippuu veden määrästä ja pohjamaan läpäisevyydestä.
Ratkaisut:
Suositeltavat tasaisen maaston korjausrakenneratkaisut perustuvat pohjamaan laatuun. Nämä ovat:
Pohjamaa on moreenia
- Tien tasauksen nostaminen
- Routimisherkkien materiaalien korvaaminen routimattomilla materiaaleilla.
- Ojien ja suodatuskaivojen käytön toimivuuden kokeileminen.
- Pitkien ojien (pitkät laskuojat) ja/tai syväkuivatuksen suunnittelu.
Pohjamaa on savea, silttiä tai turvetta
- Tasausviivan nostaminen. Tässä ratkaisussa pitää huolehtia, erityisesti turvemailla siitä, että pohjamaan kuormitus ei nouse liikaa ja siitä aiheudu painumia. Tasausviivan nostaminen helpottaa myös talvikunnossapitoa, koska se antaa suuremman lumitilan tien vierelle. Tasausviivan nostaminen voi kuitenkin aiheuttaa ongelmia jos tiealue on kapea. Tällöin sisäluiskista tulee liian jyrkät.
- Teräsverkkojen käyttäminen. Tämä voi vähentää pumppautumisongelmaa.
- Pitkien laskuojien (pintaojia tai salaojia) suunnitteleminen lähimpään luonnolliseen kuivatusjärjestelmään.
- Stabiloinnin käyttö, jos kohteella ei ole epätasaisia routanousuja.
- Uusien käsittelyaineiden käytön harkitseminen tilanteissa, joissa kuivatusta ei voi parantaa eikä tasausta voi nostaa.
- Leikkauksen puoleisen ojan perkaaminen ja luiskien tukeminen.
- Pohjavedenpinnan alentaminen käyttämällä leikkauksen puolella salaojia.
- Uusien rumpujen suunnitteleminen ja rakentaminen paikkoihin, joihin kertyy vettä.
- Kuivatusrakenteiden suunnittelu ja rakentaminen tien pientareelle (erityisesti routaantumattomilla alueilla, mutta ei niinkään Skandinaviassa)
- Tierakenteen paksuuden lisääminen (massanvaihto) leikkauksen puolella tai tasauksen nostaminen.
- Veden virtausta estävän kallion tai muun vettä läpäisemättömän materiaalin poistaminen.
- Routaeristyksen käyttäminen. Tämä sallii veden virtaamisen tien ali. Routaeristyksen käyttäminen on kuitenkin verrattaen kallista.
- Uuden rakenteen rakentaminen vanhan rakenteen päälle. Tällöin tulee varmistua, että paksuus kallion pinnan päällä on vähintään 40 cm. Jos kyseessä on päällystetty tie, vanha päällystekerros tulee jyrsiä pois, jotta ei muodostu ”Sandwich”-rakennetta.
- Räjäytetään tien alla kallio 1-2m syvyydelle kalliopinnan alapuolelle. Tämä saa aikaan halkeamia kalliossa ja mahdollistaa veden virtaamisen pois tierakenteesta.
- Ojien tai syväsalaojien räjäyttäminen tien vierelle (yläpuolelle), jotta veden virtaaminen rakenteeseen estyy.
- Routaeristeen käyttäminen. Tämä mahdollistaa veden virtaamisen tien ali.
- Kuivatusputkien asentaminen metsäautoteillä kohtiin, joihin kertyy vettä.
5.1.3. Luokka: sivukalteva maasto
Kuvaus:
Pohjoisessa Periferiassa on hyvin tyypillistä, että tiet on rakennettu sivukaltevaan maastoon siten, että toinen puoli tiestä sijaitsee leikkauksessa ja toinen puoli penkereellä. Sivukaltevassa maastossa olevat tiet sijaitsevat yleensä alueilla, joilla esiintyy routaa ja pohjamaa on moreenia, hiekkaa tai silttiä (jos pohjamaa on savea tai turvetta, maasto on yleensä tasainen).
Sivukaltevassa maastossa sijaitsevilla teillä pohjavedenpinta on normaalisti lähempänä tien pintaa (ja ajouraa) leikkauksen puolella. Yksi syy tähän on se, että ulkoluiskasta materiaalit valuvat ojan pohjalle ja tämä nostaa ojassa veden pintaa. Kun materiaalien kosteuspitoisuus riippuu pohjavedenpinnan tasosta, ovat sivukaltevassa maastossa rakenteiden muodonmuutokset leikkauksen puoleisessa ajokaistassa yleensä suuremmat. Tämän seurauksena leikkauksen puolella tie yleensä vaatisi korjausta jo monia vuosia aiemmin kuin hyvin kuivatettu penkereen puoli. Kaistojen välinen kestoiänsuhde voi olla jopa enemmän kuin kaksinkertainen.
Sivukaltevassa maastossa pohjavesi virtaa tien ali. Jos tien lähellä on kalliota tai muuta läpäisemätöntä materiaalia ne voivat estää pohjaveden virtaamisen. Tämä puolestaan aiheuttaa tielle routanousua ja edelleen kevätkelirikon aikaan tapahtuvaa pehmenemistä ja kantavuusongelmia.
Ratkaisut:
Päähuomio rakenneratkaisujen valinnassa pitäisi kiinnittää siihen, että suunniteltu kuivatusjärjestelmä tulee toimimaan tehokkaasti koko päällysteen kestoiän ajan, ei vain muutamia vuosia. Kun kuivatus on korjattu, voidaan suunnitella rakenteelliset ratkaisut. Usein ratkaisun valinta on vaikeaa, etenkin jos tie ja tiealue on kapea. Seuraavassa on esitetty muutamia vaihtoehtoja:
5.1.4. Luokka: moreenikumpu
Kuvaus:
Moreenikummun yli kulkevilla teillä on monia pysyviin muodonmuutoksiin liittyviä ongelmia, erityisesti alueilla, missä esiintyy routaa.
Vauriot muodostuvat näillä kummun kohdilla yleensä siirtymäalueille, joissa tie siirtyy penkereeltä leikkaukseen ja rakennekerrokset muuttuvat ohuemmiksi. Toinen krittinen paikka on kumpareen huippukohta.
Päinvastoin kuin sivukaltevassa maastossa, tien pinta pehmenee moreenikummulla koko poikkileikkauksessa.
Lisäksi epätasaisista routanousuista johtuvia töyssyjä muodostuu yleensä siirtymäalueille talven aikana.
Massanvaihto on suositeltavin ratkaisu, koska tällöin tasausviivan korkeus ei nouse. Jos kummun yläosassa tie on leikkauksessa, se kerää usein lunta (ja vettä) ja
ojat täyttyvät helposti. Tämän vuoksi näihin kohtiin tulisi kiinnittää erityistä huomiota kuivatuksen kunnon seurantaan ja hoitoon.
5.1.5 Luokka: märkä ja matala laakso
Kuvaus:
Märkä ja matalalla oleva laakso on erityistapaus, missä pysyvien muodonmuutosten ongelmat ovat usein vain yksi monista huomioon otettavista ongelmista. Muita alueella esiintyviä ongelmia ovat painumat, epätasaiset routanousut (erityisesti rumpujen ympärillä) ja talvikunnossapitoon liittyvät ongelmat. Lisäksi tien käyttäjien haastattelut ROADEX-projektissa ovat osoittaneet, että raskaiden ajoneuvojen kuljettajat tuntevat näiden ongelmallisten kohteiden olevan merkittävä liikenneturvallisuusriski. Katso ROADEX II raportti: “User Perspective to ROADEX II Test Areas’ Road Network Service Level”
Ratkaisut:
Märkä ja matala laakso tai notko eroaa tasaisesta alueesta siten, että tavallisin ja suositelluin rakenteen parantamisratkaisu, harvaa poikkeusta lukuun ottamatta, on nostaa tasausta rakentamalla uusia kerroksia vanhan rakenteen päälle.
Tasausviivan nostaminen tarjoaa monia etuja. Paksumpi rakenne pohjaveden pinnan yläpuolella parantaa tien kantavuutta, vaikka laakson kuivatusta ei pystyttäisikään parantamaan. Paksummat rakenteet pienentävät myös routanousuja ja vähentävät raskasta liikennettä haittaavien routaheittojen muodostumista rumpujen ympärille.
Ylempänä sijaitseva tasausviiva helpottaa myös talvikunnossapitoa. Matalissa laaksoissa on usein lumen kasaamiseen liittyviä ongelmia, jolloin tasausviivan ollessa ylempänä jää enemmän myös lumitilaa.
Parantunut tien pystysuuntainen geometria parantaa myös liikenneturvallisuutta. Tilanne helpottuu erityisesti raskaalla liikenteellä kun talvella kiipeämisongelmat vähenevät ja myös polttoaineen kulutus putoaa.
Pohjamaan laatu on myös arvioitava ennen kuin päätös tasausviivan nostamisesta voidaan tehdä. Epätasaisten painumien riski on arvioitava, jos pohjamaa on kokoonpuristuvaa turvetta, savea tai liejua. Linkki:“Turpeesta aiheutuvien ongelmien hallinta vähäliikenteisillä teillä”. Toinen säännöllisesti tien pystysuuntaisen geometrian parantamisessa vastaan tullut ongelma on tarve lisätä tiealuetta. Jossain tapauksissa tähän auttaa reunakaiteiden käyttäminen, mutta tämä voi aiheuttaa muita ongelmia.
5.1.6. Luokka: kallio
Kuvaus:
Vähäliikenteiset tiet, jotka on perustettu kallioleikkauksiin tai missä kallio on lähellä tien pintaa, ovat aina erityiskohteita suunnittelun kannalta. Näiden kohteiden rakenteen parantamisratkaisut voivat olla hyvinkin kalliita.
Kallio estää veden virtaamisen tierakenteesta pois ja tämä voi edelleen aiheuttaa tien kantavuuden pienenemistä. Routa-aikana jäälinssit muodostuvat kallion pinnan yläpuolelle. Tämä aiheuttaa epätasaisia töyssyjä tien pintaan. Notkot kallion pinnassa keräävät vettä, ja jos tierakenteessa on routimisherkkiä materiaaleja, näihin kohtiin muodostuu jäälinssejä.
Kallio voi myös estää veden virtaamisen tien ali ja/tai aiheuttaa veden virtaamisen tierakenteeseen. Kallio ja lohkareet voivat padottaa veden virtaamista pitkälläkin matkalla ja tämä voi edelleen aiheuttaa epätasaisia routanousuja.
Kallion päällä olevat sitomattomat kerrokset (<30-40cm) voivat aiheuttaa myös “sandwich” rakenteen. Kun nämä kerrokset ovat vedellä kyllästyneet, niin raskaan liikenteen aiheuttama hydraulinen paine voi nopeasti rikkoa päällysteen. Ilmiötä esiintyy erityisesti keväällä lumen sulaessa.
Ratkaisut:
Kalliokohteiden ongelmiin on useita ratkaisuja ja lopullisen ratkaisun valinta riippuu tieluokasta ja käytettävissä olevista resursseista. Yleisimmät ratkaisut ovat:
Massanvaihto kalliopintaan asti. Vanhan materiaalit korvataan uusilla routimattomilla materiaaleilla. Siirtymäkiilat tulee muistaa aina rakentaa.
5.2 Kuivatus
Kuivatus ja sen kunto on ehkä yksi päätekijöistä, jotka vaikuttavat pysyvien muodonmuutosten syntyyn. Huono kuivatus voi olla myös riski liikenneturvallisuudelle. Pysyviä muodonmuutoksia tuskin esiintyy, jos ylimääräistä vettä ei ole tierakenteessa tai pohjamaassa. Tulokset aikaisemmista ROADEX-projekteista ovat osoittaneet, että tien kuivatuksen pitäminen hyvässä kunnossa on kannattavin kunnossapitotoimenpide vähäliikenteisillä teillä. Siksi tarvitaan myös tehokasta kuivatuksen kunnon seurantaa. Yksityiskohtainen ja tarkka kuvaus kuivatuksen merkityksestä, luokittelusta, analyysista ja diagnosoinnista on esitetty erillisessä eLearning Drainage-paketissa.
