6.1. Kuivatuksen kunnon hallinta
ROADEX-projektit ovat osoittaneet, että päällysteen kestoikää voidaan merkittävästi kasvattaa, kun varmistetaan että kuivatus toimii kaikkialla tieverkolla.
Lisäksi kuivatuksen kunnon hallinta on osoittautunut kaikkein kustannustehokkaimmaksi menetelmäksi tien kunnon hallinnassa sekä estettäessä pysyvien muodonmuutoksien syntyä. Tämän vuoksi kuivatuksen kunto tulisi aina olla ensimmäisenä listalla, kun mietitään tien kunnossapitoa ja parantamisen toimenpiteitä. ROADEX-projektit ovat osoittaneet, että tämä yleissääntö pätee niin päällystetyillä teillä kuin sora- ja metsäautoteilläkin.
Kuivatuksen kunnon hallintaprosessissa on normaalisti viisi eri vaihetta:
1. Kuivatuksen kunnon tilaa kuvaavan aineiston kerääminen tieverkolta.
2. Kuivatuksen kannalta kriittisten ja toimenpiteitä vaativien jaksojen paikallistaminen.
3. Kuivatuksen kunnon parantaminen ja / tai kunnon seurannan suunnittelu, mukaan lukien kuntovaatimusten määrittely ja kuvaaminen
4. Kuivatuksen parantaminen kriittisillä tiejaksoilla tavoitetasolle.
5. Säännöllinen kuivatuksen kunnon seuranta ja ylläpitotoimenpiteiden tekeminen, joilla varmistetaan, että kuivatus pysyy vaaditulla tasolla. Vaatimus voidaan rajoittaa aluksi koskevaan vain erikoiskuivatuskohteita, mutta myöhemmin koko tieverkkoa.
6.2 Kuormitusten ja vuodenaikojen vaihtelun hallinta
6.2.1. Pysyvät painorajoitukset
Pysyviä painorajoituksia käytetään yleensä teillä, joiden on todettu olevan riittämättömässä kunnossa kestääkseen raskaiden ajoneuvojen aiheuttamaa kuormitusta muulloin kuin talvella, jolloin tie on jäässä.
ROADEX-projektiin osallistuvissa maissa pysyviä painorajoituksia on yleisesti käytössä Norjassa, mutta niitä käytetään jossain määrin myös Ruotsissa ja Skotlannissa. “Road Condition Management of Low Traffic Roads in the Northern Periphery”
Pysyviä painorajoituksia käytetään teillä, joilla on heikkoja siltoja. Lisää tietoa pysyvistä painorajoituksista voi lukea ROADEX I projektin raporteista.Road Condition Management of Low Traffic Roads in the Northern Periphery ”
Pysyvien painorajoitusten tavoitteena on tierakenteen jännityksien vähentäminen ja edelleen pysyvien muodonmuutosten riskin vähentäminen. Rajoitukset suojaavat tietä, mutta haittana on, että ne voivat hidastaa tai jopa rajoittaa tien varrella sijaitsevien yhdyskuntien taloudellista kehitystä.
6.2.2. Tilapäiset painorajoitukset
Tilapäisiä painorajoituksia käytetään melkein kaikilla alueilla, missä tierakenne on jäässä osan aikaa vuodesta. Kriittisen jakson aikana, kun tien kantavuus on heikoimmillaan, monet heikot tiet tarvitsevat suojelua. Tilapäiset painorajoitukset ovat käytössä esimerkiksi Skandinaviassa, Venäjällä, Pohjois-Kiinassa, Kanadassa ja Pohjois-Amerikassa. Norja on poikkeus ja siellä väliaikaiset painorajoitukset eivät ole olleet sallittuja vuoden 1995 jälkeen. Tosin tämän vuoden jälkeen heikoilla teillä on käytetty pysyviä painorajoituksia.
Edellä mainituissa maissa raskasta liikennettä käyttävä teollisuus, erityisesti metsä- ja kalateollisuus, ovat taloudellisesti tärkeämmässä osassa. Siksi teiden ylläpidosta vastaavia organisaatioita on painostettu vähentämään väliaikaisten painorajoitusten määrää ja kestoa. Lisäksi erityisesti Amerikassa ja Kanadassa suuremmat akselipainot ovat nykyään sallittuja talviaikaan.
Kun teitä hallinnoivat viranomaiset päättävät painorajoituksista, seuraavat kysymykset kaipaavat vastauksia: a) mikä / mitkä tiet tarvitsevat rajoituksia? b) onko tarvetta väliaikaisille painorajoituksille joka vuosi? c) milloin rajoitus tulisi asettaa? d) mikä on suurin sallittu akselipaino tai kokonaispaino? e) milloin rajoitukset voidaan poistaa? ja f) miten kuormituksia valvotaan rajoituksen aikana? Jokaisella maalla on omat periaatteensa ja niitä kuvataan yksityiskohtaisesti ROADEX raportissa: Kelirikkoteiden korjaussuunnitelmat ja kunnostus. Seuraavassa on esitetty lyhyitä vastauksia edelle esitettyihin kysymyksiin.
Milloin tilapäisiä painorajoituksia tarvitaan?
Normaalisti päätökset painorajoituksia tarvitsevista teistä tehdään aikaisempien vuosien kokemuksiin perustuen eli aikaisempina vuosina tiet ovat kärsineet vaikeista kelirikko-ongelmista. Tämä voidaan varmistaa kelirikkotietokannasta, jos sellainen on olemassa. Hyvänä esimerkki on Suomi, missä tarve rajoituksille päätetään pääasiassa kelirikko-ongelmien toistuvuuden ja vakavuuden perusteella. Toinen tapa arvioida rajoitusten tarvetta on tehdä riskianalyysi, jota on testattu ROADEX-projektissa. Tämä analyysi osoittaa kohdat, joissa on odotettavissa ongelmia, ja myös niiden vakavuusasteen, jos painorajoituksia ei aseteta kelirikkoajaksi. Riskianalyysi tehdään yleensä maatutka-aineiston, PPL-mittausten ja kuivatusanalyysin perusteella, mutta päällystetyillä teillä myös profilometriaineisto pitäisi olla käytettävissä.
Tarvitaanko rajoituksia vuosittain?
Jotkut heikoimmista teistä tarvitsevat rajoituksia joka vuosi, mutta monilla teillä ongelmia on vain vaikeimpien talvien jäätymis-sulamissyklien aikana tai kevätkelirikon aikana. Tarve painorajoituksille voidaan määrittää historiatietojen perusteella, jos niitä on saatavilla, mutta myös riskianalyysi voidaan tehdä. Ensimmäisen kerran kevään kelirikon vakavuuden arviointi voidaan tehdä aikaisin talvella sen jälkeen, kun tiet ovat jäätyneet.
Riski vakaville kelirikko-ongelmille on suuri, jos jäätymisvaiheen aikana tie on märkä ja pohjaveden pinta on korkealla ja jos lämpötila on jäätymisvaiheen aikana juuri jäätymispisteen alapuolella. Ennuste lievistä kelirikko-ongelmista voidaan tehdä, jos tie jäätyy kuivana. Samankaltainen ennuste voidaan myös tehdä, jos pakkasta on paljon jäätymisen alkaessa ja routaraja tunkeutuu nopeasti pohjamaahan muodostamatta jäälinssejä. Kuitenkin aina tulisi pitää mielessä, että kevään säällä ja raskaan liikenteen määrällä sulamisen aikana on myös merkittävä vaikutus siihen tuleeko tiellä olemaan kelirikko-ongelmia ja tarvetta painorajoituksille.
Milloin rajoitukset tulisi asettaa?
ROADEX-projektissa tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet, että kriittisin aika on aikaisin keväällä, kun tien pinta alkaa sulaa. Jos sää on tällöin kuiva, tietä ei kuormiteta säännöllisesti ja tiellä on riittävän pitkät palautumisajat, on hyvä mahdollisuus, että vesi imeytyy nopeasti rakenteesta ja tien pinnalle muodostuu kuivakuori. Jos ja kun on vahva epäily tulevista kelirikko-ongelmista, ja raskas liikenne käyttää tietä painorajoitukset tulisi asettaa, kun routaraja on sulanut 100-150mm tasolle tien pinnasta. Kosteuspitoisuuden ja säätilan seuranta ovat erittäin tärkeitä tänä aikana.
Mikä on suurin mahdollinen akselipaino / kokonaispaino?
Tämä on hyvin hankala kysymys ja ROADEX projektilla ei ole antaa suoraa vastausta tähän. Yksi käytössä oleva tapa lähestyä asiaa on käyttää kesällä mitattua PPL-aineistoa referenssinä selvitettäessä kevätkelirikon aikaan hyväksyttäviä taipumia eri kuormitustasoilla. Rajoitukset tulisi asettaa sille kuormitustasolle, jolla saavutetaan yli kaksinkertainen referenssitaipuma verrattuna kesään.
Milloin painorajoitukset voidaan poistaa?
Painorajoitukset saa ja pitää poistaa välittömästi, kun on riittävän vahva näyttö siitä, että tie kestää raskaita ajoneuvoja.
Tämä voidaan todeta kelirikon seuranta-asemien avulla, PPL-, kevyillä PPL- tai DCP
–mittauksilla, tekemällä koekuormituksia tai päätös voidaan tehdä paikallisen tieinsinöörin silmämääräisen arvioin perusteella.
Miten seurata kuormituksia rajoituksen aikana?
Ei ole olemassa mitään tiettyä järjestelmää kelirikon aikaisten kuormien seurantaan ja vakiintuneet akselipainojen ja kokonaispainojen seurantamenetelmät vaihtelevat suuresti maittain Pohjoisessa Periferiassa.
Helpoin ja yleisin tapa kuormituksien seuraamiseksi on sallia tiellä väliaikaisen rajoituksen aikana 12 tonnin kokonaispaino. Tämä tarkoittaa, että rekka-autot voivat käyttää tietä ilman kuormaa. Jos tyhjien kuorma-autojen käyttö pitää estää, enimmäispainoa tulisi rajoittaa 6 tonniin. Skotlannissa voidaan rajoituksia tehdä rajoittamalla ajoneuvojen suurinta sallittua pituutta.
6.2.3. Palautumismisaika
Yksi vaihtoehto tien suojaamiseksi kelirikon aikaisilta vaurioilta on palautumisajan käyttö. Kuten ROADEX-projektin tulokset ovat selvästi osoittaneet, tiemateriaalit ja pohjamaa eivät ole täysin elastisia ja ne tarvitsevat aikaa palautua raskaan ajoneuvon ylityksen jälkeen.
Palautumisajan syyt voidaan jakaa karkeasti kahteen osaan: a) palautumisaika kantavan kerroksen vesimolekyylien järjestäytymiselle ja
b) palautuminen pumppautumis-ilmiöstä. Ensimmäisessä tien palautuminen ja vesimolekyylien uudelleen järjestäytymineni vaikuttaa tyypin 1 urautumiseen etenkin teillä, joilla on suhteellisen paljon liikennettä. Tämän ilmiön taustalla oleva fysikaalinen tai kemiallinen prosessi ei ole vielä täysin selvillä.
Toisessa palautumisprosessissa pumppautumisilmiö on hyvin merkittävässä osassa etenkin vähäliikenteisillä teillä, jotka on rakennettu heikoille pohjamaille, kuten siltille tai turpeelle. Tällöin tierakenteen ylin osa ei ole tarpeeksi jäykkä levittämään kuormitusta riittävän laajalle alueelle. Näissä kohteissa pahinta on, jos tiellä ajaa useita raskaita ajoneuvoja lähellä toisiaan,
mikä voi johtaa nopeaan ja vaikeaan vaurioitumiseen.
Kun tiedetään, että tie on herkkä kelirikkoaikana pysyville muodonmuutoksille, voidaan palautumisajoista olemassa olevaa tietoa hyödyntää.
Hyvä paikallistuntemukseen perustuva esimerkki on Ruotsista, jossa paikallinen kunnossapitourakoitsija antaa tietä käyttäville raskaille ajoneuvoille ”ylitysaikoja”. Tien vahvuudesta riippuen näitä annetaan 6-8 tunnin välein.
Palautumisaika vaihtelee tierakenteesta ja kelirikon vakavuudesta riippuen. Tietoa palautumisajoista ei ole vielä kovin paljon saatavilla ja asian selvittämiseksi tarvitaan lisätutkimuksia. ROADEX-projektin aikana tehtyihin haastatteluihin perustuen joitakin yleisiä johtopäätöksiä voidaan kuitenkin tehdä. Heikoilla päällystetyillä teillä palautumisaika voi olla 3-4 tuntia, vahvoilla sorateillä 6 tuntia, heikoilla sorateillä 8-10 tuntia ja vahvemmilla metsäautotiellä 10-12 tuntia. Heikoimmilla metsäautoteillä raskasta liikennettä ei tulisi sallia lainkaan. Mikäli se on välttämätöntä, niin palautumisajan tulisi olla vähintään päivä.
ROADEX-tulokset ovat myös osoittaneet, että pitkät kuormitusajat lisäävät teiden palautumiseen tarvittavaa aikaa. Siksi kuorma-autojen tulisi ajaa tietä pitkin suhteellisen nopeasti ja niitä tulisi ohjeistaa olla pysähtymättä tielle.
6.2.4. CTI, rengaspaineiden säätelyjärjestelmä
Eräs vaihtoehto tien jännityksien vähentämiseksi on muuttaa ajoneuvon renkaiden kosketuspintaa vähentämällä rengaspainetta. Rengaspaineiden säätelyjärjestelmä (CTI) on yleisesti hyväksytty nimitys automaattiselle järjestelmälle, joka säätelee rengaspainetta ja sallii kuljettajan säätää rengaspainetta ajoneuvon ollessa liikkeellä. Useita erilaisia CTI-järjestelmiä on saatavilla maailmanlaajuisesti. Linkki: Tyre Pressure Control on Timber Haulage Vehicles.
Renkaiden valmistajat suosittelevat, että renkaiden ilmanpaineet tulisi sovittaa kuormituksen, ajoneuvon nopeuden sekä käyttötarkoituksen mukaan. Nykyään yleisesti käytössä olevat rengaspaineet on sovitettu ajoneuvon keskimääräisien käyttöön ja tällöin paras mahdollinen renkaiden kosketuspinta-ala ei ole aina käytössä. CTI-järjestelmä mahdollistaa rengaspaineiden muuttamisen olosuhteiden mukaan päivän aikana seuraavin perustein: kuormituksen tila (kuormitettu tai kuormittamaton), nopeus (hidas tai nopea), tien kantavuus, tien pinnan ominaisuudet (esim. kitka).
Yksinkertaisimmillaan CTI-järjestelmä ottaa paineistettua ilmaa auton kompressorista ja johtaa sitä valvotusti ilma-aukkojen läpi edelleen renkaisiin. Renkaat, jotka on tarkoitettu raskaisiin ajoneuvoihin, eivät muuta leveyttään paineen muuttuessa. Kun renkaan paine pienenee, renkaan renkaan kosketuspinta eli “jalanjälki” kasvaa. Tämä alentaa tien jännitystasoa erityisesti lähellä tien pintaa.
CTI-järjestelmän avulla voi erittäin tehokkaasti vähentää tyypin 1 urautumista.
Se mahdollistaa myös tien pinnan nopeamman palautumisen ja tien kantavuus kasvaa nopeammin.
CTI tasaa rengaspaineet paripyöräjärjestelmässä, jolloin kuormistus on tasaisempi eri renkaiden välillä.
CTI-järjestelmän käytöllä saadaan myös muita hyötyjä. Sen avulla ajoneuvojen ajettavuus paranee pääteillä, koska renkaan ja tien pinnan välinen kosketuspinta on paras mahdollinen. Rakentamattomilla teillä joustavat renkaat ja alempien rengaspaineiden avulla aikaansaatu pidempi ”jalanjälki” antavat lisää joustavuutta ja parantavat auton vetokykyä. Lisäksi heikoilla metsäautoteillä ne vähentävät renkaiden sutimista ja aaltoileva, kivinen tienpinta ei vahingoita renkaita. Alempi rengaspaine tasaa paremmin myös tien pinnan töyssyt ja vähentää sekä autolle että kuljettajalle syntyvää tärinää.
6.2.5. Akseliyhdistelmät
Urautumistyyppiin 1 liittyvät ongelmat metsäautoteillä voidaan poistaa tai vähentää käyttämällä erilaisia akseliyhdistelmiä. Esimerkiksi, jos renkaat on asennettu pituussuunnassa akseleittain eri kohdille, ne toimivat kumipyöräjyrän tavoin ja ehkäisevät urien muodostumista.
Näissä “Low Ground Pressure” kuorma-autoissa renkaat on sijoitettu akseleissa eri kohtiin, jotta kuormitussyklien määrä tierakenteeseen vähenee. Nämä akselit ja renkaat ovat suunniteltu vähentämään maahan kohdistuvaa painetta ja levittävät ajoneuvon painoa enemmän keskelle tietä eli sinne missä tie on vahvin. Yhdistelmä tasaa tien pintaa vähentäen urautumista. Tällöin saavutettava hyöty on erityisen suurta Skotlannissa, missä ”super single” pyöriä käytetään yleisesti puutavara-autoissa.
“Low Ground Pressure” järjestelmiä on menestyksekkäästi käytetty vuosien ajan Skotlannissa metsäautoteillä ja kokemukset sieltä ovat olleet erittäin hyviä. Ajoneuvojen pääasiallisin ongelma on ollut se, että niiden käyttö on sallittua vain metsäautoteillä. Syynä on ollut, että ne repivät päällystettä tai kulutuskerrosta tien mutkissa. Tämän vuoksi niitä käytetään tällä hetkellä vain heikoilla metsäautoteillä kuljetuksissa, joissa puutavaraa kuljetetaan päällystettyjen teiden lähellä sijaitseviin väliaikaisvarastoihin.
6.3 Toiminnallisen kunnon hallinta
Tieverkon toiminnallisen kunnon hallinta on yleisesti kuvattu tien hoitotoimenpiteisiin liittyväksi ja hoitourakoitsijoiden vastuulla olevaksi tehtäväksi. Näistä pysyvien muodonmuutosten hallinnassa kuivatuksen kunnon ylläpito on tärkein tekijä. Kuivatuksesta on tehty ROADEX projektissa oma eLearning ”Drainage” pakettinsa. Lisäksi on olemassa myös muita tien toiminnalliseen kuntoon liittyviä pieniä, mutta tärkeitä seikkoja, joista urakoitsijan tulee huolehtia. Nämä puolestaan vähentävät tieverkolla syntyviä pysyviä muodonmuutoksia.
Yksi tietä säästävä toimenpide on säännöllinen lumen poistaminen tien pientareilta kevään aikana. Näin estetään lumesta sulavan veden suotautuminen tierakenteeseen keväällä, jolloin kantavuus on kriittisimmillään.
Toinen tapa vähentää pysyviä muodonmuutoksia on pitää tien pinta niin tasaisena kuin mahdollista. Epätasainen tien pinta aiheuttaa aaltoilevaa ja vaihtelevaa dynaamista kuormitusta tierakenteeseen ja kiihdyttää vaurioiden muodostumista. Tämän takia tien tehokas hoito vaatii reikien paikkaamista päällystetyillä teillä
ja sorateillä höylän säännöllistä käyttöä. Tieverkon parempi toiminnallinen kunto palkitsee tienkäyttäjiltä saataessa hyvää palautetta. Myös kuorma-autojen kuljettajat ovat tyytyväisempiä ja terveempiä.
Viimeisenä hyvien hoitotoimenpiteiden listassa on tien sirotepintaus. ROADEX-projektin suositusten mukaan tämä tulisi olla hoitourakoitsijan vastuulla. Sirotepintauksen avulla saadaan tielle kerros, joka suojaa/eristää tien pinnan niin hyvin, että veden suotautuminen tierakenteeseen ei ole mahdollista. Näin muodonmuutosongelmat vähenevät merkittävästi.
6.4 Tien rakenteellisen kunnon hallinta
6.4.1. Yleistä – rakenteelliset vaihtoehdot
Jos tiessä on jo pysyvistä muodonmuutoksista aiheutuvia ongelmia, kuten syviä uria, kuivatuksen parantaminen ei enää auta. Parasta mahdollista rakenteen parantamisratkaisua valittaessa täytyy ottaa huomioon useita eri tekijöitä ennen kuin lopullisen päätös voidaan tehdä. Nämä tekijät esitellään seuraavaksi:
Toimeksianto
Toimeksiannon sisältö on tärkein tekijä, joka pitää selvittää projektin alkaessa. Se määrittelee projektin puitteet. Erityisesti pitäisi selvittää/päättää onko tarkoituksena suunnitella lyhytaikainen rakenneratkaisu (6-10 vuotta) vai pitääkö tien kestää pidempään (20 vuotta). Siksi projektin alkaessa seuraavat asiat tulisi selvittää:
- käytössä olevat resurssit,- (projektiin varatut rahat, tehdäänkö omana työnä vai käytetäänkö ulkopuolisia urakoitsijoita tai aliurakoitsijoita)
- aikataulut, tietyt ajat vuodesta milloin rakentaminen ei ole mahdollista
- raskaan liikenteen käyttöajat; ovatko ne 24h/vrk ja 365päivää/vuosi?
- vaadittu kestoikä, takuut, seurattavat muuttujat
- rakenteiden mitoitusparametrit, elastinen vaste, pysyvät muodonmuutokset, routanousut
- tien geometria, voidaanko sitä parantaa?
- tien leveys
- työnaikainen liikenne, onko tien sulkeminen mahdollista?
Tiestötietoaineisto, ongelmien diagnosointi
Tämä ryhmä on toinen onnistuneen projektin suunnittelun kriittinen osa-alue. Nämä muuttujat määrittelevät projektin kustannukset ja ovat merkittävin tietolähde kun halutaan säästöjä. Tekijät, jotka tulisi huomioida tässä vaiheessa:
- tien kunnon vaurioitumishistoria
- tieanalyysi ja ongelmien diagnosointi
- päällysteen paksuus ja sen laatu
- kantavan kerroksen paksuus ja sen laatu
- muut rakennekerrokset ja niiden laatu
- pohjamaan laatu, jäykkyyys, routivuus, kokoonpuristuvuus
- kuivatuksen kunto
- maastonmuodot
- vuodenaikojen vaihtelut, kelirikko-ongelmat
- talvikunnossapitoon liiittyvät ongelmat
- heikot sillat
Saatavilla olevat kiviaines
Jos saatavilla on hyvälaatuista kiviainesta, ja sen hinta on järkevä, tulisi sen käyttöä harkita aina ensimmäisenä. Sopivilla ja tarkoituksen mukaisilla materiaaleilla tarkoitetaan seuraavia:
- murskattu materiaali, sen laatu ja hinta
- kuona ja muut teollisuuden sivutuotteet, niiden saatavuus ja hinnat
- routimattomat kiviainekset, niiden saatavuus ja hinta (sora, hiekka jne)
Saatavilla olevat käsittelyaineet ja muut erikoismateriaalit
Käsittelyaineiden saatavuus ja hinta. Myös muut rakennusmateriaalit pitäisi määrittää tässä vaiheessa. Tarjotut hinnat poikkeavat usein listahinnoista maittain ja alueittain, erityisesti perinteisten sidosaineiden kuten bitumin ja sementin kyseessä ollessa. Seuraavia asioita tulisi myös harkita:
- uusien käsittelyaineiden saatavuus
- geotekstiilien saatavuus ja hinta
- teräsverkkojen ja muiden geovahvisteiden saatavuus ja hinta
- eristysmateriaalit; niiden saatavuus ja hinta
Projektissa käytettävien työkoneiden saatavuus
Tämä on tärkeä asia. Ei kannata suunnitella sellaista rakennetta, joka vaatii työkoneita, joita ei ole saatavilla paikallisesti tai ne ovat liian raskaita kuljettaa. Alla on lista usein käytettävistä työkoneista, joiden saatavuus ja paino tulisi selvittää
- jyrsimet ja sekoittajat
- tiivistyskoneet
- höylät
- stabilointikoneet
- päällysteen remix-laitteet
- paikalliset asfalttiasemat
- louhintakoneet sekä yksikköhinta louhinnalle ja kallion rikkomiselle.
Ympäristönäkökohdat
Ympäristöasiat tulisi aina pitää mielessä mietittäessä rakenteen parantamisratkaisuita ja ylläpidon vaihtoehtoja. Ympäristöön liittyvistä seikoista on kerrottu yksityiskohtaisemmin ROADEX Environmental eLearning paketissa ja muissa ROADEX-julkaisuissa. Alueelliset vaikutukset on kerätty seuraavaan tarkistuslistaan ja nämä tulisi tarkistaa jokaisessa projektissa erikseen.
- paikalliset luonnonsuojelualueet
- pohjavesien suojelualueet
- paikalle erityiset kasvit, eläimet ja kalat
- mahdolliset meluongelmat
- mahdolliset tärinäongelmat
- mahdolliset pölyongelmat
- käsittelyaineet ja niiden ympäristövaikutukset
Erityiskysymykset
Suunnitteluprojektin aikana täytyy ratkaista runsaasti ”erityiskysymyksiä”, jotta vältytään työmaanaikaisilta epämiellyttäviltä yllätyksiltä. Esimerkkinä mahdollisten läjitysalueiden selvittäminen. Myös läjityksen yksikköhinta pitää selvittää. Nämä erityisesti huomioitavat asiat vaihtelevat maittain.
Seuraavat esimerkit tarjoavat yleistietoa tyypillisistä rakenneratkaisuista, joita voidaan käyttää parannettaessa maaseudun teiden kuntoa.
6.4.2. Uusien kerrosten lisääminen
Uusien kerrosten lisääminen olemassa olevan rakenteen päälle on “perinteinen” ratkaisu pysyville muodonmuutosongelmille. Ratkaisu vähentää tehokkaasti muodonmuutoksia, jotka aiheuttavat tyypin 2 urautumista ja samalla rakenne vähentää myös routimisongelmia. Rakenneratkaisu toimii hyvin, jos se on hyvin suunniteltu ja paikallisesti on saatavilla kiviainesta. Kuitenkin tätä on laajalti käytetty “patenttiratkaisuna” kaikkiin mahdollisiin ongelmiin ilman sen kummempaa syiden selvittelyä ja monet rakenteet ovatkin vaurioituneet hyvin pian niiden rakentamisen jälkeen.
Vanhan tien päälle rakennettavia uusia kerroksia tulisi harkita erityisesti kun
- tiellä on tyypin 2 urautumista. Tämä ratkaisu voi auttaa myös tyypin 1 urautumiseen ja pumppautumistongelmiin.
- kuivatusta ei voi tehokkaasti parantaa tai se on kallista.
- tiellä on routimisongelmia
On kuitenkin muutamia asioita, jotka tulee pitää mielessä kun harkitaan uusien kerrosten lisäämistä vanhan tien päälle
- Jos tiellä on tyypin 1 urautumista, ja vanhat huonolaatuiset kerrokset jätetään rakenteeseen, uusien kerrosten paksuuden tulisi olla vähintään 150mm. ROADEX II-projektin tutkimustulokset ovat osoittaneet, että 150 mm kriittisin syvyys pysyville muodonmuutoksille. Tämän vuoksi suositellaan, että minimipaksuus olisi 200mm, ja sorateillä, joilla on kelirikko-ongelmia paksuus tulisi olla 300mm (mukaan luettuna uusi kulutuskerros).
- Käytä suodatinkangasta, jos tiellä on riski vanhojen rakenteiden tai pohjamaan sekoittumiseen uuden rakenteen kanssa tai tiellä on pumppautumisriski.
- Älä jätä vanhaa läpäisemätöntä päällystettä rakenteeseen, eli älä tee “sandwich” rakennetta. Jos vanha päällyste pitää jättää, uusien sitomattomien kerrosten paksuus tulee olla vähintään 40cm.
- Älä jätä vanhaa kulutuskerrosta soratien rakenteeseen. Se on routimisherkkää ja altis pysyville muodonmuutoksille. Sitä voidaan kuitenkin hyödyntää uudessa kulutuskerroksessa.
- Jos pohjamaassa on isoja lohkareita lähellä pintaa, ne tulee poistaa ennen kuin lisätään uusia kerroksia. Tämä tekee perustuksesta tasalaatuisempaa. Älä kuitenkaan tee tätä toimenpidettä myöhään syksyllä, kun tierakenne on märkä tai tulee olemaan märkä.
- Jos tiellä on pumppautumisongelmia, harkitse hyvin karkearakeisen materiaalin käyttöä kantavassa kerroksessa.
Muut rakenteen edut
- Talvikunnossapidon kustannukset vähenevät
- Riski tulvimiselle ja eroosio-ongelmille pienenee
- Routanousongelmat vähenevät koska jäälinssien päälle oleva kuorma kasvaa
Uusi kerros vanhan rakenteen päälle ei ole paras mahdollinen vaihtoehto jos:
- Jos tien leveys ei ole riittävä. Pidä mielessä, että tasausviivan nostaminen vaatii lisää tilaa tai jyrkemmät sisäluiskat. Reunakaiteet voidaan joutua asentamaan.
- Tie sijaitsee asutulla alueelle, jossa on paljon taloliittymiä, kuivatuskaivoja, putkilinjoja jne. tai se sijaitsee historiallisesti merkittävällä alueella.
- Tiellä on reunakaiteita, ne täytyy nostaa
- Ongelmallinen kohta on mäen päällä; liikenneturvallisuus vähenee
- Tien pohjamaa on tiivistyvää turvetta, liejua tai savea
6.4.3. Sekoitusjyrsintä
Sekoitusjyrsintä on tekniikka, jossa päällyste ja kantava kerros sekoitetaan toisiinsa käyttäen sekoitusjyrsintäkonetta. Sekoitusjyrsinnän jälkeen tierakenne muotoillaan normaalisti, tiivistetään ja päällystetään. Tämän menetelmän avulla kantavan kerroksen rakeisuus paranee ja materiaalin ominaisuudet paranevat, sekoitettaessa vanha päällyste siihen. Kantavasta kerroksesta tulee myös jäykempi.
Sekoitusjyrsintä on paras mahdollinen tekniikka, jos tiellä on merkittävää urautumista, se on menettänyt muotonsa ja sen sivukaltevuus on huono. Kun sekoitusjyrsintä tehdään oikein, tien yläosasta tulee tasalaatuista ja saavutetaan oikea sivukaltevuus.
Sekoitusjyrsinnästä on kuitenkin vain vähän hyötyä kantavuusongelmiin. Kantavuuden paraneminen perustuu hieman parempilaatuiseen kantavaan kerrokseen (johon on sekoitettu vanha bitumikerros) ja uuteen päällysteeseen rakenteen pinnalla. Tämän vuoksi myös kuivatus pitäisi parantaa samanaikaisesti tai mieluummin vuotta aiemmin. Tällöin rakenteen elinikä paranee merkittävästi.
Sekoitusjyrsintä on yksi halvimmista käytössä olevista ratkaisuista kun parannetaan tietä, jossa on vakavia urautumisongelmia. Se pitäisi tehdä yhdessä kuivatuksen parantamisen kanssa, aina ensimmäisenä toimenpiteenä ennen muita toimenpiteitä.
6.4.4. Sekoitusjyrsintä ja kiviaineksen lisäys, karkeutus
Sekoitusjyrsinnän yhteydessä voidaan myös lisätä uutta kantavan kerroksen materiaalia, jos olemassa olevan kerroksen rakeisuus on huono. Tässä tapauksessa uusi materiaali levitetään vanhan päällysteen päälle ennen jyrsintää. Tekniikkaa voidaan käyttää myös sorateillä, joilloin sitä kutsutaan karkeutukseksi.
Sekoitusjyrsintä voidaan tehdä myös niin, että ensin sekoitusjyrsitään vanha päällyste kantavan kerroksen kanssa ja sen jälkeen lisätään uusi kerros. Tämän jälkeen tie muotoillaan ennen rakenteen uutta sekoitusjyrsintää.
Sekoitusjyrsintää voidaan käyttää myös tasauksen nostossa teillä, joilla on routanousuongelmia ja/tai tyypin 2 urautumisongelmia, sekä huono sivukaltevuus. Tällöin eisin vanha rakenne jyrsitään, sitten muotoillaan ja tiivistetään. Sen jälkeen uusi kantava kerros levitetään, ja tarvittaessa sekoitetaan vanhaan rakenteeseen. Lopuksi uusi päällyste levitetään tiivistettyjen ja sekoitettujen kerrosten päälle. Tällainen rakenne lisää tehokkaasti kantavuutta ja voi myös vähentää routanousuongelmia
6.4.4.1. Sekoitusjyrsintä ja murskaus
Suomessa tämä uusi menetelmä on saavuttanut enemmän ja enemmän suosiota erityisesti sorateiden ja metsäautoteiden parantamisprojekteissa.Tätä menetelmää kutsutaan Tirkkosen menetelmäksi kehittäjänsä mukaan. Prosessissa yhdistyy syvä sekoitusjyrsintä ja isojen kivien murskaaminen rakenteen. Näillä toimenpiteillä parannetaan materiaalin rakeisuutta. Menetelmä on erityisen tehokas alueilla, missä tierakenteessa on paljon lohkareita ja kiviä sekä missä tien käyttäytymiseen vaikuttaa pohjamaan ongelmallinen laatu. Menetelmän etuna on myös se, että sekoitusjyrsintä voidaan tehdä 50cm:n syvyydelle asti.
Normaalisti työ aloitetaan kaivamalla kaivinkoneella isot lohkareet pois rakenteesta ja pohjamaasta. Yleensä tämä tehdään 0,8-1,0 metrin syvyydelle asti. Isot lohkareet, yleensä isommat kuin 200mm, varastoidaan tien viereen ja kuljetetaan murskattavaksi paikalliselle murskausasemalle tai ne käytetään eroosiosuojaukseen tai lisäämään luiskien stabiilisuutta.
Sen jälkeen kun lohkareet on poistettu, tierakenne sekoitetaan ja samanaikaisesti tierakenteessa olevat kivet murskataan erityisellä traktorin perään asennettavalla laitteella.
Kun sekoitus/murskaus on tehty, tierakenne tiivistetään ja muotoillaan sekä uusi kulutuskerros levitetään päällimmäiseksi.
6.4.5. Käsittely tai stabilointi
Kantavan kerroksen stabilointi on tehokas ratkaisu erityisesti teille, joissa esiintyy tyypin 1 urautumista ja vähäisiä routavaurioita (pitkittäisiä ja poikittaisia). Kantavan kerroksen käsittely lisää sen kestävyyttä pysyviä muodonmuutoksia vastaan. Stabilointi toisaalta lisää myös kantavan kerroksen materiaalin jäykkyyttä mahdollistaen kiinteiden kairanäytteiden ottamisen. Kuitenkin merkittävimmät kantavan kerroksen materiaaleihin liittyvät ongelmat Pohjoisessa Periferiassa eivät ole niiden liian alhaiset moduuliarvot, vaan materiaalien kestävyys pysyviä muodonmuutoksia vastaan. Siksi kantavan kerroksen käsittelyä pitäisi vakavasti harkita kustannustehokkaana vaihtoehtona vähäliikenteisten teiden vahvistamisessa.
Käsittely- ja stabilointimenetelmiä on kuvattu yksityiskohtaisemmin kappaleessa 7.4.3.
Jokaisessa projektissa laboratoriokokeita on tarpeen tehdä etukäteen, jotta käsittelyllä saadaan aikaan mahdollisimman hyvä lopputulos. Routanousuongelmat tulisi ratkaista ennen käsittelyn tai stabiloinnin aloittamista.
Uudet käsittelyaineet ovat tulevaisuudessa varteenotettava vaihtoehto sorateillä ja metsäautoteillä etenkin lyhyillä kohteilla joille hyvälaatuista kiviainesta ei ole saatavilla.
6.4.6. Teräsverkot / geovahvisteet
Teräsverkkoja on perinteisesti käytetty kohteilla, joiden ongelmana ovat pituushalkeamat. Teräsverkko estää poikittaissuuntaisia epätasaisia routanousuja.
Ne vahvistavat tietä myös tyypin 2 urautumista ja pehmeillä pohjamailla pumppautumista vastaan. Näissä tapauksissa teräsverkot levittävät kuormituksen laajemmalle alueelle ja vähentävät pystysuuntaisia jännityksiä tierakenteen ja pohjamaan rajapinnassa.
Teräsverkkorakennetta suunniteltaessa pysyviä muodonmuutoksia vastaan, asennussyvyyden tulee olla tarpeeksi syvä (20-25cm pinnasta). Näin varmistutaan, että kuormituksessa muodostuu vetojännitystä. Teräsverkon ympärillä olevat materiaalit tulisi olla riittävän karkeita, jotta teräsverkko lukittuu maarakeiden väliin. Niillä kohdilla, joissa tierakenteessa olevan materiaalin laatu on huono, ROADEX-projekti suosittelee, että uutta karkeaa kantavan kerroksen materiaalia laitetaan teräsverkon alle vähintään 5cm.
Jos turpeen päälle perustetun tien ongelmat liittyvät pumppautumiseen, tulisi olemassa olevia kerroksia hieman poistaa ennen teräsverkon asentamista. Näin estetään epätasaisten painumien syntyminen.
Geovahvisteet ovat hyvä ratkaisu, silloin kun tierakenteessa on tyypin 1 urautumisongelmia. Geovahvisteita on menestyksekkäästi käytetty Skotlannissa.
Teräsverkot voidaan asentaa myös bitumikerroksen sisään, jos tämä kerros on tarpeeksi paksu. Tällöin minimiasennussyvyyden tulee olla 100mm. ROADEX I-projektin koetulokset osoittivat, että jos verkko on asennettu liian ylös, voi esiintyä urautumisongelmia. Kuitenkin pääsääntöisesti ROADEX suosittelee, että teräsverkot tulisi aina asentaa sitomattomiin kerroksiin 200-250 mm syvyydelle.
6.4.7. Massanvaihto
Massanvaihtoa tulisi käyttää kohteissa, joissa on epätasaisten routanousujen lisäksi pysyviä muodonmuutoksia sekä tasauksen nosto aiheuttaisi ongelmia. Massanvaihto sopii erityisesti ongelmallisille kohteille, jotka sijaitsevat leikkauksissa tai moreenikummuilla.
Massanvaihtoa voidaan käyttää myös siellä missä pohjamaa sisältää isoja lohkareita.
Matala massanvaihto yhdessä teräsverkon kanssa on suositeltavaa siellä missä pohjamaa on kokoonpuristuvaa turvetta.
Massanvaihdon yhteydessä pitää aina käyttää siirtymäkiiloja.
Paksu massanvaihtorakenne on harvoin taloudellinen vaihtoehto vähänliikenteisillä sora- tai metsäautoteillä. Se voi olla kuitenkin tehokkain siellä missä kallio on lähellä tien pintaa. Tässä tapauksessa tien materiaalit tulee vaihtaa routimattomiin.
Massanvaihto ei ole ensisijainen vaihtoehto siellä missä kallio estää veden virtaamisen. Näissä tapauksissa kallion rikkominen tai routaeristyksen tekeminen on parempi vaihtoehto.
6.4.8. Tien pientareiden vahvistaminen ja muut erityisrakenteet
Vähäliikenteisten teiden pientareilla tapahtuvat muodonmuutokset ovat vakava ongelma Pohjoisessa Periferiassa.
Tämä voi johtua monista eri syistä: a) kapea tie ja liian jyrkät sisäluiskat,
b) poikkisuunnassa epätasainen routanousu ja sulamispainumat
c) huonosti toteutettu ja / tai suunniteltu tien leventäminen ja
d) huono kuivatus
Tien pientareiden vahvistaminen ja tien leventäminen vaatii erityisiä suunnittelu- ja toteutustekniikoita. ROADEX IV projektissa tutkitaan parhaita vaihtoehtoja tien leventämiseksi. Lisäksi tutkitaan parhaita käytäntöjä, joiden avulla voidaan korjata aiempiin tien leventämisiin liittyviä ongelmia. Tutkimustulokset tullaan raportoimaan ROADEXin nettisivuilla.
Erikoisrakenteista myös routaeristerakenteet kuuluvat tämän otsikon alle. Vähäliikenteisillä teillä ei ole niinkään tarkoituksena estää routanousuja, vaan roudan tunkeutumista liian alas rakenteeseen ja pohjamaahan. Tällöin syvällä oleva routaraja estää pohjaveden virtausta. Eristysrakenteet mahdollistavat pohjaveden virtaamisen tien ali. Erityisesti sivukaltevassa maastossa tämä on monesti halvempi ratkaisu kuin kuivatuksen parantaminen kohteissa, missä kallio on lähellä tien pintaa. Routaeristeet ovat yleensä erityyppisiä polystyreenituotteita ja Norjassa on menestyksekkäästi kokeiltu myös vaahdotettua lasia.
