5.1 Yleistä
ROADEX projekti on ryhmitellyt vähäliikenteisten teiden yleiset kuivatusongelmat kolmeen pääluokkaan; a) kunnossapitoon liittyvät, b) suunnitteluun liittyvät ja c) muut erikoisongelmat. Vaikka maaperän ominaisuudet, maaston muodot ja ilmasto vaihtelevat merkittävästi Pohjoisen Periferian alueella, ovat kohdatut ongelmat kuitenkin periaatteessa samat. Ainoat pienet poikkeukset ovat Skotlanti ja Irlanti, missä vieläkin käytetään tien reunan ruohopalteita.
Seuraavissa kappaleissa kuvataan erilaisia ongelmia, kuinka ne tunnistetaan ja esitetään ehdotuksia ongelmien korjaamiseksi.
5.2. Kunnossapitoon liittyvät ongelmat
“Kunnossapitoon liittyvät ongelmat” kattavat kaikki kuivatusongelmat, jotka voidaan välttää hyvällä kunnossapidolla. Nykyään Pohjoisessa Periferiassa suurimman osan kuivatuksen kunnossapidosta hoitavat urakoitsijat ja sen seurauksena erilaiset kuivatukseen hoitoon ja kunnostukseen liittyvien töiden kuvaukset hankintasopimuksissa ovat nousseet hyvin kriittisiksi kiistakysymyksiksi.
Huono kuivatuksen kunnossapito vaikuttaa merkittävästi päällysteen elinikään ja vuosittaisiin päällystyskustannuksiin ja lisäksi se voi vaikuttaa myös liikenneturvallisuuteen. Tämän takia jokaiselle kuivatuksen hoitotoimenpiteelle tulisi sisällyttää tarkat määrittelyt ja vaatimukset sopimusasiakirjoihin ja näitä tulisi myös seurata urakan aikana, jotta urakoitsija hoitaa velvoitteensa.
5.2.1. Kuivatuksen kunnossapito eri vuodenaikoina
Useat kuivatuksen kunnossapitotoimenpiteet ovat suoraan kytköksissä vuodenaikoihin, erityisesti talveen sekä kevääseen. Nämä toimenpiteet vaativat hyvää ja jatkuvaa sääolosuhteiden seurantaa ja urakoitsijoilla tulisi olla hyvä ”tuntuma” toimenpiteiden ajoitukseen, jotta tien vaurioita ei pääse syntymään ja päällysteen elinikä pysyy pitkänä. Kunnossapitotoimenpiteiden laiminlyönnillä voi olla merkittävä vaikutus vuosittaisiin päällystyskustannuksiin. Tienomistajille tuottava vaihtoehto olisi bonusjärjestelmä hyvin suoriutuneille urakoitsijoille ja tiukat sanktiot kuivatustöiden laiminlyönneistä.
Aurausvallien hallinta
Aurausvalleja esiintyy talvella, kun lumi aurataan tien pinnalta sivuun ja se kerääntyy paksuksi seinämäksi tien reunalle. Aurausvallien olemassaolo voi olla hyväksyttävää kylmien talvikuukausien aikana ja ne voivat toimia roudan eristekerroksena tien sisäluiskille. Kun lämpötila nousee, nämä lumivallit alkavat kuitenkin sulaa ja lumesta sulava vesi voi virrata tielle aiheuttaen liikenneturvallisuusriskin. Tierakenteeseen suotautuva vesi voi alentaa myös tien kantavuutta. Tämän takia aurausvallit tulisi poistaa tien pientareelta ennen kuin lumi alkaa sulaa.
Paannejää
Sivukaltevassa maastossa ja kylmässä ilmastossa olevat tiet voivat altistua paannejäälle, erityisesti jos pohjaveden pinta tien yläpuolella on hyvin lähellä maan pintaa ja veden virtaus maassa on vähäistä ja suhteellisen hidasta. Paannejäätä muodostuu, kun ylempään ojaan suotautuva pohjavesi ei pysty virtaamaan riittävän nopeasti esteen tai kaltevuuden takia ja alkaa jäätyä ojan pohjalle. Ojaan virtaava uusi vesi täyttää ojan paannejäällä. Paannejäätä voi muodostua ojaan myös silloin, kun pohjaveden virtaus tien ali estyy roudan takia. Paannejää on yleinen ongelma kallioleikkauksessa olevilla teillä sivukaltevassa maastossa.
Ainoa ratkaisu odottamattomaan ja nopeaan paannejään muodostumiseen on kaivaa jää pois, jotta varmistetaan veden virtaus pois tiealueelta. Tämä työ tulisi tehdä ennen kuin lumi alkaa sulaa. ROADEX projektissa on osoitettu, että sulava vesi voi suotautua tierakenteisiin ja aiheuttaa tiessä epätasaisia routanousuja ja reunamuodonmuutoksia.
ROADEX on osoittanut myös jäätyneiden, tukkeutuneiden tai puuttuvien päätie- ja liittymärumpujen olevan merkittäviä syitä paannejään muodostumiseen. Kunnossapitourakoitsijan tulisi sen vuoksi varmistaa, että paannejäälle alttiina olevilla alueilla olevat rummut pidetään auki. Paannejäätä voi muodostua myös silloin, jos linja-autopysäkeiltä ja levähdyspaikoilta poistettu lumi varastoidaan tien yläpuoliseen ojaan ja tämä tiivistynyt lumi alkaa tukkia veden virtausta ojassa.
Jos paannejäätä muodostuu joka vuosi samoihin paikkoihin, tulisi harkita ennalta ehkäiseviä menetelmiä tai rakenteita. Useissa paikoissa hyvänä ratkaisuna on ollut ojan pohjalle sijoitettava veden jäätymisen estävä lämpökaapeli. Paikallinen aurinkopaneeli voi tuottaa riittävästi sähköä tälle lämmityskaapelille. Syväsalaojitus tien yläpuolella on myös auttanut paannejääongelmissa monissa paikoissa. Paannejään muodostuminen sivuojiin voidaan estää erikoiskuivatusrakentein, jotka hoitavat veden ennen kuin se pääsee sivuojaan. Näitä rakenteita on testattu Suomen Lapissa 1980-luvulla ja ne ovat osoittautuneet toimiviksi vielä 20 vuoden jälkeenkin. Toimivin ratkaisu useimmissa tapauksissa on ollut kuitenkin uusi päätierumpu kohtaan, jossa pohjavettä suotautuu ojaan muodostaen paannejäätä.
Kuivatus ja kelirikko
ROADEX projekti on osoittanut, että huonolla kuivatuksella on vaikutusta kelirikko-ongelmiin, erityisesti sorateillä, mutta myös päällystetyillä teillä. Tyypillinen tie voi altistua kantavan kerroksen muodonmuutoksille (tyypin 1 urautuminen), jos lunta ei poisteta tien pientareelta riittävän aikaisin tai ojat ovat täynnä vettä. Lisäksi puutteellisesti toimiva tien kuivatusjärjestelmä ei salli tien pinnan kuivua ja kantavuuden nousta roudan sulamisvyöhykkeen saavuttaessa pohjamaan. Näissä tapauksissa tiestä voi tulla täysin plastinen ja ajoneuvoille kulkukelvoton. Hyvä kuivatusjärjestelmä riittävän syvillä ojilla vähentää tyypin 2 urautumista, ellei jopa poista sitä.
5.2.2. Ojien ja salaojien kunnossapito-ongelmat
Ojien ympärillä oleva märkä maa on epävakaata ja voi valua ojan pohjalle nostaen sen pintaa. Kasvillisuus pitää kosteista olosuhteista ojan pohjalla ja jos sitä ei poisteta ajoissa, se voi ajankuluessa täyttää ojan. Yhtenä seuraamuksena voi olla pohjaveden pinnan nouseminen ja tierakenteen vesipitoisuuden kasvaminen. Tämä puolestaan alentaa tien kantavuutta ja tie voi alkaa kärsiä routimisesta. ROADEX tutkimukset ovat osoittaneet, että jopa pienet veden virtausta estävät esteet sivuojassa voivat aiheuttaa epätasaisia routanousuja tiehen ja edelleen reunamuodonmuutoksia sekä päällysteen halkeilua.
Pääongelma ojien ja salaojien kunnossapidossa on puhdistuksen puute. Kaikissa ROADEX maissa perusperiaatteena on, että ojat puhdistetaan/perataan, kun ne ovat täyttyneet yli tietyn tason (yli 0,3 m tierakenteen pohjan tasosta). Tällä toimenpiteellä on kuitenkin alhainen prioriteetti kun tietä aletaan kunnostaa ja usein uusi päällyste on ollut helpompi vaihtoehto. Tämä tarkoittaa valitettavasti myös sitä, että tieinsinöörit ovat korjanneet seurauksia, eikä ongelmien syitä. Sen vuoksi samat ongelmat uusiutuvat muutamien vuosien kuluttua. Ojien säännöllinen puhdistaminen on tärkeintä alueilla, joiden pohjamaa on hienorakeista maa-ainesta. Hienorakeisilla maa-aineksilla on alhainen kantavuus korkeissa kosteuspitoisuuksissa ja siksi onkin välttämätöntä, että kuivatusjärjestelmä toimii hyvin ja pohjamaa pidetään kuivana.
Merkittävin puute tien sivuojien hoidossa on se, että kunnossapitotoimenpiteitä ei tehdä riittävän usein. Kaikki veden virtausta ojassa estävät kivet, puut ja muut ainekset tulisi poistaa joka vuosi ennen kuin ne aiheuttavat lisää ongelmia. Lisäksi ojan pohjalle valunut maa-aines tulisi poistaa välittömästi. Usein väitetään tämän olevan turhaa työtä, mutta ROADEX laskelmat ovat kuitenkin osoittaneet, että krittisissä paikoissa kannattaa ojat puhdistaa vaikka joka vuosi.
Yleinen virhe ojien puhdistuksen yhteydessä on, että ojan pohjalta pois kaivettu materiaali laitetaan ojan sisäluiskaan eikä viedä pois. Kokemus on osoittanut, että tämä materiaali voi valua hyvin nopeasti takaisin ojan pohjalle ja tukkia sen uudestaan aiheuttaen tielle routanousuja ja muodonmuutoksia.
Jos maa-aines sivuojien ympärillä on niin epävakaata ja kosteusherkkää, että ojien puhdistusta vaaditaan melkein joka vuosi, tulisi harkita erityiskuivatusrakenteita. Nämä rakenteet tehdään pääasiassa joko a) tukemaan ojan luiskia, tai b) täyttämään oja kuivattavalla karkealla materiaalilla. Hydrokylvömentelmällä (”Hydroseeding”) voidaan parantaa luiskien stabiliteettia.
ROADEX projektissa on testattu useita uusia menetelmiä sivuojien kunnon parantamiseen. Yksi menetelmä on tukea sisä- ja ulkoluiskia karkealla materiaalilla. Tässä menetelmässä luiskien vanha materiaali ensin poistetaan, jonka jälkeen suodatinkangas asennetaan pintaan ja peitetään karkealla materiaalilla (noin 250 mm).
Toinen testattu menetelmä oli ojan täyttäminen karkealla materiaalilla. Tässä menetelmässä suodatinkangas, salaojaputki ja karkeaa materiaalia asennetaan ojan pohjalle. Salaojaputki ja karkea materiaali ympäröidään suodatinkankaalla. Kerros karkeaa kiviainesta laitetaan sisä- ja ulkoluiskiin.
Yksi sivuojiin liittyvä erikoispiirre taajama-alueilla on se, että maanomistajat saattavat täyttää “ruman ojan” talonsa edestä maalla ja muuttaa sen nurmikoksi. Tämä saattaa näyttää hyvältä, mutta voi aiheuttaa vakavia ongelmia talon kohdalla olevalle yleiselle tielle. Tällaiset tapaukset tulee ratkaista tapauskohtaisesti tien- ja maanomistajan kanssa. Yksi vaihtoehto on asentaa salaoja, jos normaali oja ei ole enää mahdollinen.
Yksi suurimmista vaikeuksista sivuojien kunnossapidossa on kuinka mitata ojan pohjan korkeutta ja kuinka tunnistaa veden virtausta estävät esineet. Suuret kuivatusongelmat voidaan tunnistaa visuaalisesti, kuten seuraavassa kappaleessa kuivatusanalyysin kuvauksen yhteydessä nähdään, mutta pienempien yksityiskohtien löytäminen liikkuvasta autosta on lähes mahdotonta. Tämän takia ROADEX suosittelee uutta laserskanneritekniikkaa ojissa tapahtuvien muutosten tunnistamiseen. Tämän tekniikan avulla urakoitsijat voivat tulevaisuudessa reagoida ajoissa ojissa kehittyviin ongelmiin ja estää tiehen syntyviä vauriota syntymästä.
Laskuojien kunnossapito
Laskuojat ovat usein kaikista ongelmallisin osa tien kuivatusjärjestelmän hoidossa. Ne ovat kuitenkin erittäin tärkeä järjestelmän osa, koska ne johtavat veden pois tiealueelta. Mikäli laskuoja ei toimi hyvin, voidaan kaikki kuivatuksen kunnostustoimenpiteet tien lähellä tuomita hyödyttömiksi. Tämän takia laskuojien kunto tulisi tarkistaa vähintään 1-2 kertaa / 10 vuotta ja aina uuden kuivatuksen kunnossapito/hoitosopimuksen alussa.
Laskuojat sijaitsevat yleensä tiealueen ulkopuolella ja sen takia laskuojan alla olevaa maata ei välttämättä omista tienpitäjä. Tämä voi aiheuttaa vaikeuksia erityisesti silloin, kun laskuoja on tukossa ja se pitäisi avata. Useimmissa maissa ojaa ei voida avata ilman maanomistajan lupaa. Lainsäädäntöä tulisikin muuttaa, jotta tukkeutuneiden laskuojien puhdistus olisi sallittua.
Erityisongelmia voi syntyä, jos laskuoja laskee vetensä tulvivaan järveen jos ja kun järven pinta säätelee myös veden pintaa ojassa. Tällaisessa tapauksessa helpoin ratkaisu on nostaa tien tasausviivaa sen sijaan, että yritettäisiin saada oja ja tierakenteet kuivaksi.
Salaojien kunnossapito
Salaojat voivat tukkeutua sekä mekaanisesti että kemiallisesti. Säännöllinen tarkastaminen sekä puhdistaminen ovat elintärkeitä salaojien asianmukaisen toiminnan varmistamiseksi. Tämä työ tulisi eritellä tarkasti hoitourakan sopimuksessa. Kemiallisesti tukkeutuvat salaojat ovat lähes mahdottomia avata, joten niitä tulisi puhdistaa mieluummin liian usein kuin liian harvoin.
5.2.3. Rumpujen kunnossapito-ongelmat
Hoitourakoiden urakkasopimuksissa haasteena on usein ollut tierumpujen kunnon hallinta. Eräs suurimpia syitä tähän on ollut se, että rummun kunnon tarkistamiseksi rumpu täytyisi ensin löytää ja sen jälkeen tarkastajan on noustava autosta tarkastamaan sen kunto. Siksi rumpujen kunnon seuranta on sekä työlästä että kallista ja siksi sitä usein vältellään siihen asti, kunnes rummun toimimattomuus ja viat näkyvät tien kunnossa – jolloin se on jo liian myöhäistä. ROADEX tutkimukset Suomen hoitourakan kuivatuksen kunnon seurannassa ovat osoittaneet, että jäätyneiden ja tukkeutuneiden rumpujen rooli tievaurioissa ja päällysteen kestoiän lyhenemisessä on paljon suurempi kuin aikaisemmin luultiin. Hyvät tekniikat rumpujen kunnon seurannassa maksavat itsensä aina takaisin ja uusia innovaatioita tällä saralla tulisi rohkaista.
Päätierummut
Tärkeä huomioitava asia päätierummussa on veden virtausnopeus. Jos virtausnopeus on liian alhainen, hiekka ja sora kerrostuvat rumpuun. Rummun puhdistaminen onkin tärkeää, kun kerrostuneen materiaalin määrä ylittää ennalta määrätyn rajan. Jos tätä ei tehdä, rummun kapasiteetti ei ole riittävä ja vesi virtaa tien yli ja/tai suotautuu tierakenteeseen. Tämä on myös liikenneturvallisuusongelma ja tukkeutunut päätierumpu voi aiheuttaa myös eroosiota ja huuhtoutumista.
Myös rummun sisääntuloaukko voi tukkeutua oksista, mudasta, sorasta, roskista ja muista esineistä. Näiden tukoksien seuraukset ovat samanlaiset kuin aikaisemmin on kuvattu.
Rummut voivat altistua myös routaongelmille. Jään tukkiessa rummun, vesi voi virrata tien yli. Ongelmaa tavataan pääasiallisesti varhain keväällä ja leudon talven aikana, kun vettä sataa paljon.
Myös rumpujen väärä asennus ja koko voivat aiheuttaa ongelmia. Rummut voidaan asentaa liian ylös tai ne voivat nousta liian ylös ympäröivän maan painumisen seurauksena kun rumpu on rakennettu paremmalle perustalle kuin tie. Tästä aiheutuu se, että vesi seisoo yläpuolen ojassa, mikä taas aiheuttaa liettymistä ojan pohjalle.
Rumpu voi helposti tukkeutua myös silloin, kun se on liian lyhyt. Lyhyiden rumpujen päät katoavat nopeasti näkyvistä ja usein maatutkamittauksilla löydetään tierakenteisiin hautautuneita rumpuja, joita ei ulospäin voi nähdä. Eri maissa tehdyt ROADEX kuivatusanalyysit ovat osoittaneet myös, että rumpua ei ole asennettu joissain alavissa paikoissa, vaikka olisi pitänyt.
Liittymärummut
Viimeaikaiset tutkimustulokset ROADEX IV projektissa ovat osoittaneet, että puuttuvat tai huonosti toimivat liittymärummut ovat yksi suurimmista ongelmista tien kuivatusjärjestelmän toiminnassa. On voitu esimerkiksi osoittaa, että usein päätien epätasaiset routanousut on seurausta läheisen liittymärummun huonosta toiminnasta. Jos liittymärumpu puuttuu tai muusta syystä estää veden virtausta päätien sivuojassa, veden pinta ojassa kohoaa ja tämän seurauksena paannejäätä muodostuu talvisin ja/tai muusta syystä ojaan seisomaan jäänyt vesi suotautuu tierakenteeseen aiheuttaen vaurioita tielle. Joissain tapauksissa, kuten aikaisemmissa kappaleissa on tullut esille, näiden tukkeutuneiden tai puuttuvien rumpujen seurauksena tien yli virtaava vesi voi aiheuttaa eroosiota tai liikenneturvallisuusriskejä.
Laserskanneridatan perusteella tehty routanousuvideo tieltä 934. Mittaus tehtiin kahdesti, kerran huhtikuussa routanousun ollessa suurimmillaan ja kerran kesäkuussa routanousun ollessa lähes kokonaan poissa. Sininen väri kuvaa pienimpiä routanousuarvoja ja punainen suurimpia. Huomaa suuret routanousut liittymien lähellä.
Liittymärumpujen ongelmat voidaan jakaa neljään luokkaan; a) puuttuvat rummut, b) liian pienet rummut, c) tukkeutuneet rummut, d) jäätyneet rummut (kuvattu aiemmin) ja e) huonosti rakennetut rummut. Kaikkia näitä ongelman korjaamisia ei voida jättää ainoastaan hoitourakoitsijan vastuulle ja ainakin osa korjaustöistä tulee tehdä yhteistyössä tien omistajan kanssa.
Jos rumpu puuttuu, ainoa ratkaisu ongelmaan on rakentaa uusi. Eri mailla on erilaiset käytännöt siitä, kuka on vastuussa uuden rummun rakentamiskustannuksista. Jos nykyisen rummun halkaisija on liian pieni, rumpu tulee vaihtaa suurempaan.
Yleensä liittymärumpujen halkaisijat ovat pienempiä kuin päätierumpujen. Tämä on yksi syy siihen, että ne tukkeutuvat useammin kuin päätierummut. Alhainen veden virtausnopeus liittymärummuissa aiheuttaa sen, että hienoaines kertyy helposti rumpuun ja huonontaa entisestään veden virtausta. Pohjoismaissa liittymärummut altistuvat jäälle ja roudalle, koska ne sijoitetaan ylös tierakenteessa ja veden virtaus niissä on alhainen. Jää voi tukkia rummun ja johtaa vakaviin tien kuivatusongelmiin lumen alkaessa sulaa keväällä. Erityisesti silloin tarvittaisiin hyvin toimivia rumpuja. Normaalisti jäätyneet rummut avataan höyryllä, mutta jos sama rumpu jäätyy joka talvi, parempi ratkaisu on asentaa aurinkopaneelista virtansa saava lämpökaapeli rumpuun. Kaapeli estää rummun täydellisen jäätymisen.
Kauppojen, huoltoasemien ja muiden yritysten liittymissä olevat rummut ovat yleensä pidempiä kuin normaalit kiinteistöjen liittymärummut. Nämä pitkät rummut ovat alttiimpia roudalle sekä jäälle ja vaikeampia pitää puhtaana hienoaineksesta ja roskista.
Yksityisten teiden omistajat eivät aina asenna liittymärumpujaan oikein. Kun rumpu on asennettu liian ylös, vesi pääsee virtaamaan rummun läpi vasta sitten, kun yläpuolen ojaan on kertynyt suuri määrä vettä. Tämä seisova vesi huonontaa ojan luiskien stabiliteettia ja lopulta saa maa-aineksen valumaan ojan pohjalle ja tukkimaan sen. Muovirumpujen asennuksessa täytyy olla erityisen huolellinen, sillä asennettaessa ne liian lähelle pintaa (=riittämätön peitesyvyys) ne voivat vaurioitua ja menettää muotonsa. Niiden päät voivat nousta ylös ja estää veden virtauksen rummun läpi.
5.2.4.Tien pinnan kuivatuksen hallinta, miten päällysteen pinta pidetään kuivana
Kestävän ja pitkäaisen päällysteen takaamiseksi kaiken päällysteen pinnalle tulevan veden tulisi virrata nopeasti pois tieltä eikä suotautua alla olevaan tierakenteeseen. Tämä voidaan saavuttaa kunnollisella päällysteen sivukaltevuudella ja pitämällä bituminen päällyste vettä läpäisemättömänä. Sorateiden kulutuskerroksen tulisi olla mahdollisimman vettä läpäisemätön ja se ei saisi muuttua plastiseksi kastuessaan.
Pinnan kunnossapito päällystetyllä tiellä voidaan hoitaa a) halkeamia paikkaamalla ja/tai b) sirotepintauksella. Halkeamien paikkaus tulisi tehdä joka vuosi kelirikkoajan jälkeen silloin, kun halkeamat ovat vielä avoimia. Pintausta käytetään yleisesti Skotlannissa, Irlannissa ja Norjassa kunnossapitourakoissa. Oikein käytettynä pintaus on erinomainen menetelmä lisäämään päällysteen kestoikää ja varmistaan pinnan kitkan hyvällä tasolla säilyminen.
Kunnossapitourakoitsijat eivät voi tehdä juuri mitään muuttaakseen päällystetyn tien sivukaltevuutta, mutta soratien sivukaltevuutta voidaan muuttaa höyläämällä kulutuskerros keväällä sekä syksyllä ennen talvea. Sivukaltevuus voi soratiellä olla jopa 5 %. Erityisesti ennen talvea sen tulisi olla mieluummin suurempi kuin pienempi. Tierakenteen yläosan pysyminen kuivana onnistuu soratiellä, joka on hyvin tiivistetty ja jossa on kunnon sivukaltevuudet.
5.2.5. Reunapalteiden aiheuttamat ongelmat
Reunapalteet aiheuttavat erityisen ongelman päällysteiden sivukaltevuuden hallintaan. Palteet voidaan jakaa ruohopalteisiin ja maapalteisiin. Ruohopalteet ovat ”ihmisen tekemiä rakenteita”, joita edelleen rakennetaan joillakin alueilla Irlannissa ja Skotlannissa, vaikka ROADEX tutkimukset ovat osoittaneet niiden haitallisen vaikutuksen tien toiminnalle ja päällysteen kestoiälle. Maapalteet ovat ”ei haluttuja” maa-aines- ja ruohoesteitä päällysteen reunassa, jotka johtuvat huonosta kunnossapidosta. Palteet estävät veden virtausta päällysteen pinnalta ojiin. Ne vaikuttavat negatiivisesti myös päällysteen toimintaan. Uuteen ROADEX kuivatusanalyysiin kuuluu myös palteiden tunnistaminen.
Siellä, minne on rakennettu korkeita ruohopalteita, vesi ohjataan pois päällysteeltä käyttäen postoaukkoja/poisto-ojia (offlets) palteen läpi tietyin välimatkoin. ROADEX kuivatusanalyysit ovat osoittaneet, että päällysteen kunto voi olla paljon parempi siellä, missä poisto-ojat pidetään puhtaina. Tämä ei kuitenkaan päde kaikkiin teihin. Jos poisto-ojia ei puhdisteta säännöllisesti, pintavesi ei pääse valumaan tieltä sivuojiin ja se imeytyy tierakenteeseen. Tämä laskee tien kantavuutta ja lisää muodonmuutoksia.
Kestävin ratkaisu ruohopalteiden aiheuttamiin ongelmiin on poistaa ruohopalteet ja korvata ne vahvemmalla kiviaineksella, kuten soralla tai murskeella. ROADEX testit tiellä B871 Skotlannin Ylämaalla ovat osoittaneet, että päällystevaurioita on merkittävästi vähemmän niillä tieosilla, missä tämä muutos on tehty. Myös kuivatusanalyysit Western Islesilla ja Irlannissa ovat osoittaneet, että päällysteen kunto on yleisesti paljon parempi ja elinikä pidempi niillä tieosilla, missä ruohopalteet on poistettu.
Maapalteita löytyy kaikista Pohjoisen Periferian maista teiltä, missä maa-aines tai orgaaninen aines päällysteen reunassa kasvaa asfaltin pintaa korkeammaksi. Tämä estää pintaveden virtausta pois päällysteen päältä sillä seurauksella, että kantavuus heikkenee ja muodonmuutokset kasvavat. Tämän estämiseksi ROADEX maat ovat luoneet erilaisia kunnossapito-ohjeita ja säädöksiä. Norjassa reunapalle tulee poistaa silloin, jos se on yli 30 mm päällysteen pinnan yläpuolella. Ruotsissa raja-arvo on 25mm. Suomessa palteiden korkeudelle ei ole olemassa raja-arvoa. Ohjeissa kuitenkin sanotaan, että reunapalteita tulee seurata, etteivät ne muodostu liian korkeiksi ja estä veden virtausta ojaan. Käytännössä raja-arvo on ollut Suomessa sama kuin Norjassa eli 30mm. Jos reunapalle muodostuu liian korkeaksi, se poistetaan normaalisti tiehöylällä.
Maapalteet ovat usein suurempi ongelma sorateillä kuin päällystetyillä teillä, koska liikenne ja tien höyläys siirtää materiaalia tien pientareelle. Toinen syy maapalteiden syntymiseen ovat pysyvät muodonmuutokset kelirikkoaikaan eli sama prosessi, mikä aiheuttaa teiden leventymistä. Palteet tulisi poistaa heti, kun kunnossapitourakoitsija huomaa ne.
5.3. Tien ympäristön topografiaan liittyvät kuivatusongelmat ja niiden ratkaisut
Edellisessä kappaleessa kuivatusongelmat kuvattiin jokaisen kuivatusjärjestelmän osan suhteen ja tämä voi olla hyvä systeemi noudatettavaksi myös hoitourakoissa. Rakenteen parantamisprojekteissa kuitenkin suunnittelija voi ja hänen täytyy valita eri vaihtoehdoista sopivin kuivatusratkaisu. Tässä prosessissa paras valintakriteeri on ympäröivä maastonmuoto. Suunnittelijan tulee määritellä ympäröivä maastonmuoto ja valita sekä suunnitella kuivatusratkaisu sen mukaan.
5.3.1. Sivukalteva maasto
Pohjoisen Periferian alueella on runsaasti vaaroja, mäkiä, vuonoja ja jokilaaksoja, minkä vuoksi suurin osa tieverkosta on rakennettu sivukaltevaan maastoon, jossa toinen puoli tiestä on leikkauksessa ja toinen penkereellä. Näissä tapauksissa pohjaveden pinta on normaalisti lähempänä tien pintaa (ja rengaskuormaa) leikkauksen puolella. Koska tierakenteessa oleva vesi riippuu pohjaveden pinnan etäisyydestä, tien kantavuus leikkauksen puolella voi olla paljon pienempi verrattuna penkereen puoleen. Tämä silloin, jos kuivatus ei toimi kunnolla.
ROADEX III projektin kuivatustutkimuksen tulokset Rovaniemen alueurakan alueella näyttivät, että tien kuivatuksen kunto oli pääasiassa huonompi sivukaltevassa maastossa verrattuna muihin tieprofiileihin. Syvempiä uria ja suurempaa epätasaisuutta mitattiin myös näiden tieosien leikkauksen puolella. Tiellä Rv-858 Tromssan läänin alueella Norjassa, keskiarvoltaan urasyvyys tien leikkauksen puolelle oli 12,9 mm ja penkereen puolelle 7,9 mm. ROADEX II kuivatusraportti näytti, että päällysteen elinikäsuhde ”kuivempi kaista” / ”kosteampi kaista” oli yli 2. Tällä on merkittävä taloudellinen vaikutus tien ylläpitokustannuksiin.
Sivukaltevassa maastossa pohjavesi virtaa tien ali, jos se on mahdollista. Tien lähellä oleva kallio tai vettä läpäisemättömät materiaalit voivat padota virtausta tai kerätä veden paikkoihin, missä korkean vesipitoisuuden takia on suuri riski routanousuille, kelirikolle ja alentuneelle kantavuudelle.
Kuivatuksen suunnittelu
Kun suunnitellaan uutta kuivatusta tai kuivatuksen parantamista sivukaltevassa maastossa olevalle tieosalle, suunnittelun päätavoite tulisi olla tien yläpuolen kuivatuksen toimivuuden takaamisessa. Tien yläpuolella on usein puute tilasta ja siksi on varmistettava, että luiskat ovat vakaita ja luiskamateriaali ei valu tai murru ojaan. Jos kuivatusrakenteille ei riitä tilaaa, hyvänä vaohtoehtona on syväsalaoja. Myös eroosiosuojausta tulisi harkita ojiin, joissa on jyrkät pituuskaltevuudet.
5.3.2. Alavat maastot
Usein alavissa maastoissa luonnollinen kuivatusjärjestelmä pintavesille on huono tai olematon ja veden on suotauduttava pohjamaahan. Kun pohjamaa on jäässä kovan sateen jälkeen tai lumen sulamisen aikaan, vesi voi jäädä tien pintaosiin ja vaikuttaa tien toimintaan. Korkea pohjaveden pinta voi liikenneongelmien lisäksi lisätä tien vaurioitumisnopeutta. Soratiellä se voi pehmentää tierakenteen sekä tien pinnan kulkukelvottomalle tasolle.
Kuivatuksen suunnittelu
Paras tapa parantaa tien kuivatusta alavassa maastossa on nostaa tien tasausviivaa. Kuinka paljon tasausviivaa pitää nostaa, riippuu pohjaveden pinnasta sekä ongelman vakavuudesta. Ero tien pinnan ja pohjaveden pinnan tason välillä riippuu rakentamisessa käytettävistä materiaaleista. Jos tiivistä suhteistunutta soraa käytetään, eron tulisi olla ainakin 50-60 cm. Jos käytetään karkeaa hyvin kuivattavaa materiaalia, eron tulisi olla ainakin 30-40 cm. Stabiliteetin- ja epätasaisen painuman riskit tulisi arvioida aina, kun nostetaan tasausviivaa alavissa laaksoissa, joissa pohjamaa on heikkoa, kuten turvetta tai liejua.
Imeytyskaivot tai imeytysojat voivat olla mahdollisia rakentaa siellä, missä pohjamaa on moreenia. Näiden kuivatusrakenteiden mitat riippuvat moreenin veden läpäisevyydestä ja alueelle keräntyvän veden määrästä.
5.3.3. Tasaiset alueet
Tasaisella alueella kulkevilla teillä on samat ongelmat kuin alavissa maastoissa olevilla teillä. Vesi voi olla vaikea poistaa tiealueelta, jos luonnonvesistöihin on pitkä matka. Tämä ongelma on ilmeisin kelirikon aikaan, kun maa on edelleen jäässä ja sulavasta lumesta ja vesisateesta muodostuu paljon vettä. Vesi, joka ei pysty suotautumaan maaperään, luo suuria paikallisia lammikoita, jotka nostavat pohjaveden pintaa ja aiheuttavat ongelmia liikenteelle.
Kovien sadejaksojen aikana pohjamaalla voi olla vaikeuksia imeä kaikki pintavedet. Ongelman laajuus riippuu veden määrästä ja pohjamaan vedenläpäisevyydestä. Jokatapauksessa pohjaveden pinta nousee ja seuraukset ovat aikaisemmissa kappaleissa kuvattujen kaltaisia.
Kuivatuksen suunnittelu
Pohjamaasta riippumatta tien tasausviivan nosto on aina hyvä tapa parantaa tien kuivatusta tasaisella alueella. Karkeiden ja kosteutta kestävien materiaalien käyttö on kuitenkin järkevää. Yhtenä ratkaisuna on myös uusien laskuojien suunnittelu ja rakentaminen, mutta maaston takia niistä tulee todennäköisesti pitkiä ja kalliita. Tämä onkin usein syynä siihen, ettei niitä ole jo rakennettu!
Imeytyskaivoja ja imeytysojia on mahdollista rakentaa, jos pohjamaa on moreenia. Nämä auttavat veden imeytymisessä maaperään ajanjaksoina, jolloin maaperä on jäässä tai vesi ei pääse maan pinnalta imeytymään pohjaveteen asti. Kun pohjamaa on turvetta tai huonosti vettä läpäisevää maalajia, imeytystä ei voida käyttää. Jos ojien kaivaminen on mahdotonta, vaihtoehtoisena ratkaisuna on tien tasausviivan nostaminen. Kasvavalle kuormalle ja painumille herkät pohjamaamateriaalit voivat tuottaa epätasaisen tien pinnan.
5.3.4. Kallioleikkaukset
Kuivatusongelmat kallioleikkauksissa liittyvät pääasiassa epätasaisiin routanousuihin ja pysyviin muodonmuutoksiin. Näitä voi ilmaantua silloin, kun kallioleikkauksen takia kuivatus ei toimi tai vettä kerääntyy joihinkin kohtiin leikkauksessa. Painanteet kallion pinnassa voivat kerätä vettä ja routivat materiaalit tierakenteessa voivat lisätä segregaatiojään ja epätasaisten töyssyjen muodostumista.
Kuivatuksen suunnittelu
Paras kuivatuksen hoitotapa Pohjoismaissa on ollut räjäyttää kallio 1-2 m syvyyteen räjäytetyn kalliomuodostuman pinnasta. Tämä saa aikaan kallioon halkeamia, joiden kautta vesi pääsee pois tierakenteesta. Kylmillä alueilla, missä routaraja on syvemmällä, räjäyttäminen tulisi tehdä vielä syvemmälle.
Hyvä ratkaisu on ollut myös ojien räjäytys ja/tai syväsalaojituksen tekeminen. Nämä estävät veden pääsyn tierakenteisiin.
5.4. Suunnitteluun liittyvät erityisongelmakohdat
5.4.1. Tierakenteiden suunnittelu
Aikaisemmin kuvattujen suunnitteluongelmien lisäksi on muutamia kuivatukseen liittyviä tien suunnittelukysymyksiä, jotka tieinsinööreillä on taipumus unohtaa tai laiminlyödä ja jotka voivat aiheuttaa myöhemmin merkittäviä ongelmia tien kunnolle. Lyhyt kuvaus näistä on esitetty seuraavassa:
Sisäkaarteet
Pysyviä muodonmuutoksia esiintyy usein sisäkaarteissa. Tierakenne pehmenee, kun tie on märkä ja liikenteen kuormittama. Mahdollinen syy tähän voi olla se, että tierakenteen paksuus mitoitetaan keskilinjalle ja usein tien pohjan kaivettu muoto on vaakasuora, jonka seurauksena tierakenne on ohuempi sisäkaarteessa kuin muualla.
Ratkaisu:
Yksi ratkaisu on mitoittaa rakenne sen ohuimmassa kohdassa (eli sisäkaarteessa). Tällä saadaan kaikkialla tierakenteesta riittävän paksu. Toinen ratkaisu on kaivaa tien pohja samaan kaltevuuteen tien pinnan kanssa, jolloin tierakenteen paksuus on sama koko tiessä.
Levennetyt tiet
Tien levennyksissä on omat huomioitavat seikat. Yleensä tien levennykset tehdään väärin. Esimerkiksi tierakenteen pohja voidaan kaivaa vaakasuoraksi, joka aiheuttaa ongelmia tien ja tierakenteen kuivatukselle.
Ratkaisu:
Tien levennys tulisi rakentaa niin, että uudet kerrokset jatkuvat samassa sivukaltevuudessa kuin alkuperäinen tierakenne.
Toinen vaihtoehto levennetyn osan kestävyyden parantamiseen on rakentaa salaojakerros uuteen rakenteeseen, jotta sen kuivatus toimii tehokkaasti.
Kosteusloukut
Kosteusloukku tai “sandwich rakenne” on rakenne, jossa päällystetty tie on kunnostettu rakentamalla vanhan päällysteen päälle uusi sitomaton kantava kerros ja sen päälle uusi päällyste. Tällaisessa rakenteessa asfalttipäällysteen läpäissyt, päällystämättömistä tien pientareista suotautunut tai ojista (lumen sulamiskausina) tierakenteeseen päässyt vesi jää loukkuun vanhan ja uuden sidotun kerroksen väliin. Tämän vaikutuksesta kosteuspitoisuus ”loukussa” nousee suuremmaksi kuin normaalissa tierakenteessa ja rakenne on kostea pidemmän aikaa. Jos sitomattoman kerroksen kosteuspitoisuus on lähellä kyllästymistasoa, dynaamisesta akselikuormasta aiheutuu päällysteen pohjaan korkea hydrostaattinen paine, jolloin tienpinnan päällyste vaurioituu.
Sandwich rakenteen estämiseksi on muutamia ratkaisuja. Vanhat sidotut kerrokset voidaan jyrsiä ja murskata ennen, kuin uusi sitomaton kerros rakennetaan. Kokemukset Suomesta ja Ruotsista ovat osoittaneet, että vanha päällyste tulisi aina rikkoa, jos se on lähempänä kuin 40 cm päällysteen pinnasta.
5.4.2. Luiskien stabiliteettiongelmat
Luiskien stabiliteettiongelmat ja eroosio ovat erittäin yleisiä ongelmia teillä, erityisesti tieleikkauksissa. Eroosiota voivat aiheuttaa pintavesi, pohjavesi tai pintamaan murtumat tai valumat. Eroosioherkkiä maalajityyppejä ovat siltti, silttimoreeni ja hiekka.
Epävakaista luiskista voi valua materiaaleja tien sivuojiin ja siten ne voivat estää veden virtausta sekä nostaa pohjaveden pintaa.
Stabiliteettiongelmat voidaan osittain ratkaista parantamalla tien ulkopuolista kuivatusta, erityisesti alueilla, missä on jyrkkä ulkoluiska.
Yksi ratkaisu on kaivaa niskaoja. Yleensä niskaoja rakennetaan leikkausluiskan yläpuolelle estämään pinta- ja pohjaveden pääsy luiskaan ja siten estetään eroosiota. Näistä ojista kertyvä vesi täytyy ohjata luonnonvesistöihin.
Lähde: Teiden suunnittelu IV, Tien rakenne 4, kuivatus
Yksi ratkaisu on tukea luiskaa sen stabiliteetin parantamiseksi. Tämä voidaan toteuttaa esimerkiksi kivikoreilla, kivituennalla tai Hydrokylvömenetelmällä. Hydrokylvömenetelmää ja luiskien tukemista on kuvattu aikaisemmin kappaleessa 5.2.2 ” Ojien ja salaojien kunnossapito-ongelmat”.
