9.1. Yleistä
Turpeen ja sen päällä olevan tien toiminnan seuranta tarjoaa erittäin hyödyllistä tietoa tien stabiliteetista lyhyellä ja pitkällä aikavälillä.
Lyhyellä aikavälillä : painuman seuranta rakentamisen aikana antaa viitteitä primäärisen konsolidaation nopeudesta turpeessa ja auttaa huokosveden ylipaineiden hallinnassa. Tämä on avaintekijä siinä, että huokosveden ylipaineille annetaan riittävästi aikaa hävitä ja turpeelle aikaa saavuttaa riittävä lujuus kantamaan seuraavaa kerrosta. Tämä on erityisen hyödyllistä vaiheittaisessa rakentamisessa, tai väliaikaisen ylikuorman yhteydessä, jolloin jokaisen rakennettavan kerroksen alla olevan materiaalin lujuuden on oltava riittävä rakennettavan kerroksen painolle.
Myös työaluetta ympäröivän maan ja rakennusten seuranta on tärkeää, jotta varmistutaan, että työt eivät vaikuta niihin. Seurattavia tekijöitä ovat:
- Turpeen pinnan muutokset, kuten painumat, nousut, kallistumat
- Halkeamat turpeen pinnassa
- Pohjaveden pinnan nousu
Kaikkeen seurantatiedon keräämiseen, piirtämiseen, tutkimiseen ja arvioimiseen tulisi olla käytettävissä koulutettu ja asiansa osaava henkilöstö. Käyttämällä hyviä seurantamenetelmiä voidaan tunnistaa kaikki poikkeamat suunnitelmasta ja mahdollistetaan tarkoituksenmukaisten toimien aloittaminen riittävän ajoissa.
Töiden seuranta rakentamisen aikana voi olla hyödyllistä myös rakentamiseen tarvittavien materiaalien kuljetusten optimoimisessa, eli esimerkiksi pengermateriaalien toimitusaikojen optimoinnissa penkereen valmistumistahdin mukaiseksi.
Keskipitkällä aikavälillä: seurannan jatkaminen rakentamisen jälkeen on erittäin hyödyllistä sekundäärisen kokoonpuristumispainuman seurannassa ja ennustamisessa tien suunnitteluiän ajalle. Jos painuman nopeus ei ole hyväksyttävissä, esimerkiksi tieluokan tai läheisten rakennusten takia, voidaan ryhtyä toimenpiteisiin painuman nopeuden vähentämiseksi, esimerkiksi pidentämällä rakentamisaikaa tai käyttämällä väliaikaisia ylikuormia, jne.
9.2. Seurantavälineistö
Pohjoisessa Periferiassa käytetyt seurantavälineet voidaan jakaa kolmeen päätyyppiin; painumalevyt, kaltevuusmittarit eli inklinometrit ja huokospainemittarit.
9.2.1. Painuman seuranta
Penkereen painuman seuranta tehdään normaalisti yhdellä tai useammalla seuraavista menetelmistä:
- Pintapainumalevyt
- Syväpainumalevyt
- Painumaletkut
Seurannan taajuus riippuu kyseisen työmaan olosuhteista ja rakentamistöiden vaiheesta. Painuman ja rakentamisen seurannassa tavallinen taajuus on keskimäärin 2 kertaa viikossa..
Pintapainumalevyt
Pintapainumalevy on yksinkertainen visuaalinen mittalaite, joka normaalisti koostuu litteästä levystä (yleensä 500 mm x 500 mm), johon on hitsattu kiinni tanko. Tanko on niin pitkä, että sen kärkiosa on pinnalla vielä painuman tapahduttuakin. Levy sijoitetaan tutkittavalle pinnalle, kuten rakennekerroksen, suodatinkankaan tai alkuperäisen maanpinnan päälle. Levyyn kiinnitetty tanko voidaan suojata suojaputkella täyttökerroksessa tapahtuvien painumien varalta. Levyn painumaa seurataan vertaamalla tangon näkyvän osan tasoa kiinteisiin tukipisteisiin.
Syväpainumalevyt
Normaalisti syväpainumalevyjä käytetään, kun on tarpeen tietää jonkin maassa penkereen alla olevan pisteen painuma. Syväpainumalevy muodostuu varresta ja sen päässä olevasta lyhyestä ruuvikärkisestä päästä, joka ruuvataan haluttuun syvyyteen. Kun ruuvi on saatu haluttuun pisteeseen, se lukitaan paikalleen ja sen annetaan painua maan mukana. Kuten pintapainumalevyllä myös syväpainumalevyllä, varren kärjen tasoa verrataan kiinteisiin tukipisteisiin, jolloin saadaan tarkat painuma-arvot.
Painumaletku
Ruotsin Geoteknisen Instituutin kehittämä painumaletkumittaus (hydrostaattinen profiili mittaus) on suosittu menetelmä turpeella olevan penkereen poikkileikkausprofiilin painumien seurantaan.
Normaalissa asennuksessa 50 mm halkaisijaltaan oleva muoviputki asetetaan turpeen pinnalle poikittain tielinjaan nähden ennen täytön rakentamista. Kun täyttökerrokset asennetaan turpeen päälle ja penger painuu, vedetään putken läpi painemittari, jolla mitataan putken taipuman muoto. Mittaukset muutetaan sovittuun nollatasoon ja esitetään penkereen poikkileikkauksessa mittausten ja maatöiden ohjausta varten.
Painumaletkumittauksella voi olla myös toinen käyttötarkoitus, eli turpeeseen uponneen täyttömateriaalin määrän arviointi. Tyypilliset tulokset Islannissa tehdystä mittauksesta on esitetty seuraavassa.
Kun todelliset painumat jokaiselle poikkileikkaukselle tiedetään, niitä voidaan verrata geoteknisen suunnittelijan tekemiin ennustuksiin painumasta. Tarpeen vaatiessa voidaan mitattujen painumien perusteella ”takaisin laskea” turpeen teoreettiset parametrit, joilla ennustus saadaan vastaamaan mitattuja painumia. Näitä parametreja voidaan sitten käyttää ennustettaessa turpeen tulevaisuuden käyttäytymistä vastaavissa olosuhteissa.
9.2.2. Sivuttaissiirtymien seuranta
Turpeelle rakennetun penkereen pystysuoria siirtymiä lähes poikkeuksetta seuraa jonkin verran turvemassassa sivuttaissiirtymiä kuormitetun alueen ulkopuolella. Tämä sivuttainen siirtymä voi lisätä penkereen pystysuoria painumia jopa 15 % riippuen turpeen tyypistä ja paksuudesta, joten on järkevää yrittää mitata sitä. Yleensä tämä tapahtuu seuraamalla sivuttaissiirtymiä työmaalla ja ”takaisin laskemalla” havaitut tulokset, jolloin voidaan paremmin arvioida yhdistettyä vaikutusta.
On olemassa useita menetelmiä, joiden avulla voidaan mitata sivuttaista siirtymää ja yhteenveto suosituimmista menetelmistä Pohjoisessa Periferiassa on esitetty seuraavaksi.
Sivuttaissiirtymän pintamittaus
Sivuttaissiirtymän pintamittaus tehdään normaalisti seuraamalla tappeja, joiden siirtymää mitataan suhteessa kiinteisiin pisteisiin. Yksinkertaisimmillaan tämä voidaan tehdä sarjalla tappeja, jotka on työnnetty turpeeseen tähtäysviivaa pitkin, mistä nähdään tappien poikkeama linjalta kuormituksen aikana. Poikkeama ”mittalinjalta” voidaan mitata myös fyysisellä mittauksella tietokantaan. Tarkan teknisen mittauksen etu on, että sillä saadaan tarkkaa tietoa tapahtumista, jota voidaan käyttää hyväksi kiistatapauksissa ja vaakasuuntaisten liikkeiden sekä pinnan nousun analysoinnissa.
Sivuttaissiirtymän syvämittaus
Sivuttaissiirtymän mittaus turvemassan sisällä tapahtuu normaalisti käyttäen inklinometreja, joita on markkinoilla useita eri tyyppejä (näitä on esitellyt esim. TH Hanna teoksessaan “Field Instrumentation in Geotechnical Engineering”, 1985).
Normaalisti inklinometrit asennetaan penkereen sivuluiskan alaosaan, mutta niitä voidaan käyttää myös muissa paikoissa rakentamisen vaikutusten mittaamiseen. Inklinometrimittaukset voivat olla erityisen hyödyllisiä liiallisten sivuttaissiirtymien varhaisessa havaitsemisessa ja huonosta stabiliteetista varoittamisessa.
Pohjoisessa Periferiassa suosituin mittausväline on Ruotsin Geoteknisen Yhdistyksen kehittämä inklinometri. Tässä menetelmässä asennetaan 42 mm halkaisijaltaan oleva taipuisa muoviputki turpeeseen mittauspisteen kohdalle ja sen jälkeen putken kallistuma mitataan säännöllisin syvyyksin (yleensä 1-2 m välein riippuen turpeen kokonaissyvyydestä) laskemalla putkeen kaltevuussensori. Putki on varustettu teleskooppisella kärjellä, jotta maamassan painuminen ei vaikuta inklinometriin.
Tässä menetelmässä sensori mittaa putken hetkellisen kallistuman mittauspisteessä ja putken taipuma turpeessa voidaan määrittää graafisesti tai elektronisesti summaamalla nämä yksittäiset mittausarvot.
9.2.3. Huokosveden paineen seuranta
Normaalisti huokosveden painetta seurataan käyttäen turvemassaan asennettuja huokospainemittareita. Huokospainemittareita on nykyään markkinoilla useita, yksinkertaisista pystyputki huokospainemittareista hydraulisten, elektronisten tai paineilmakäyttöisten kautta aina monimutkaisiin värähtelevään lankaan perustuviin malleihin. Kaikilla voidaan saada tyydyttäviä tuloksia. Niiden vasteajat kuitenkin vaihtelevat, mikä voi olla kriittistä maan murtumisesta varoitettaessa.
