Rakenteen parantamisen tutkimukset

5.6.1 Yleiset vaatimukset lähtötietojen hankinnalle

Tierakenteen parantamishanke on jaettavissa esim. kolmeen erilaiseen ta-paukseen:

- tien parantaminen suuntausta ja tasausta muuttamalla,

- tierakenteen parantaminen nykyisessä geometriassa pitäytymällä tai - näiden kahden parantamistavan yhdistelmä.

Suuntauksen ja / tai tasauksen parantaminen edellyttää yleensä tiealueen muuttamista, jolloin laaditaan myös erillinen tiesuunnitelma. Suuntauksen ja tasauksen merkittävät korjaukset ovat verrattavissa uuden tien rakentami-seen, joiden osalta myös lähtötietojen hankinnassa pätevät luvussa 5.5 esi-tetyt asiat.

Tierakenteen parantamista varten tarvitaan yleensä vähän uusia varsinaisia pohjatutkimuksia. Painopiste on erilaisissa vanhan tien mittauksissa, raken-netutkimuksissa ja arkistotietojen sekä suunnitelma-aineiston kerää-misessä. Rakenteen korjauksen suunnittelu jaetaan esiselvitykseen, alusta-vaan suunnitelmaan sekä korjaussuunnitelmaan (esim. menetelmäkuvaus TPPT 21 "Tierakenteen mitoituksen lähtötietojen hankkiminen"). Tiesuunni-telma tehdään tarvittaessa. Esiselvitykseen ja alustavaan suunniTiesuunni-telmaan kuuluvat valmiin tiedon keruu, silmämääräiset tarkastukset ja sunniteltavan kohteen ensisuunnittelussa ja rakentamisessa mukana olleiden henkilöiden haastattelut sekä pääosin mittaukset ja pohjatutkimukset. Varsinaisessa korjaussuunnitelmassa voidaan mittaus- ja pohjatutkimusaineistoa täyden-tää, pääpainon ollessa kuitenkin alustavan suunnittelun puolella.

Rakenteen parantamishanke voi olla hyvin rajoittunut, esimerkiksi yksittäisen pehmeikön painumisvaurioiden korjaaminen. Tielaitoksen julkaisussa /36/

[Rakenteen parantamista edeltävät tutkimukset. TIEL2140015.1999] on esi-tetty yleiset ohjeet rakenteen parantamiseen liittyvistä tutkimuksista.

TPPT-suunnittelujärjestelmän erityispiirteitä parannettavien tierakenteiden mitoituksen lähtötietojen ohjelmoinnissa ja hankinnassa ovat mm:

− sähköinen maavastusluotaus ja sen tulkinta painuvien maakerrosten ve-sipitoisuudeksi ja kokoonpuristuvuudeksi

− radiometrinen tiheyden ja vesipitoisuuden mittaus

− vanhan tien routanousun mittaus (GPS) tai vaaitus 2-5 m välein tien pi-tuussuunnassa

− pohjamaan/alusrakenteen routimiskertoimen (SP) määritys laboratorio-tutkimuksin tai maastomittauksista (tiellä jatkuvana ja alueittain tulkittuna)

− vanhan tien pudotuspainomittaukset 20 - 50 m välein tien pituussuun-nassa

− pohjamaan alueellisten maalajiparametrien ym. tietojen tallennus ja hyö-dyntäminen ko. alueen tierakenteiden suunnittelu- ja mitoitustehtävissä

Rakenteen parantamisen yhteydessä selvitetään vanhasta rakenteesta:

− tierakenteen kunto (vauriot, tasaisuus),

− vaurioiden syyt,

− rakennetiedot (kerrospaksuudet, materiaalit),

− toimenpidehistoria,

− pohjamaa,

− kuivatus,

− rakenteeseen kohdistuva liikennerasitus ja

− ilmasto.

Rakenteen parantamisen tarve ja parantamismenetelmät määritetään ra-kenteen tilan perusteella. Tällöin on tunnettava vaurioiden laatu ja sijainti se-kä arvioitava alustavasti vaurioitumiseen vaikuttavat tekijät (vauriodiagnoo-si). Tämän perusteella määritetään tarvittavat tutkimukset, joilla on toisaalta todettava vaurioitumisen syyt ja toisaalta turvattava korjausrakenteen suun-nittelussa tarvittavat mitoituksen lähtötiedot. Vaurioiden kartoitus on esitetty menetelmäkuvauksessa TPPT 15 "Tien vauriokartoitus". Pintakunnon mitta-us on esitetty menetelmäkuvauksessa TPPT 16 "Palvelutasomittamitta-us (PTM) tien rakenteen parantamisen suunnittelussa". Tien korkeustason muutosten mittaus on tärkeä lähtötieto vaurioitumisen syytä arvioitaessa. Sitä käsitel-lään menetelmäkuvauksessa TPPT 14 "Routanousun ja painuman mittaus".

Teiden kuntoa tiestön yleisen kunnon hallinnan tarkoituksessa seurataan määräajoin toistuvin mittauksin ja vaurioinventoinnein. TPPT- suunnittelu-järjestelmässä näitä toimenpiteitä tarkennetaan ja täydennetään vähintään noin vuosi etukäteen aloitettavalla tutkimuksilla ja mittauksilla.

Rakenteen parantamisen suunnittelun ja mitoituksen lähtötietoina, joilla saattaa olla merkitystä tutkimusten ohjelmointiin ja toteutukseen, tarvitaan:

− tarkastelujaksona rakenteeseen kohdistuva liikennerasitus (kuormitus-kestävyysmitoitus)

− tarkastelujaksona rakenteeseen kohdistuva ilmastorasitus (routamitoitus)

− rakennuspaikan pohjasuhteet (luonnollinen tai ”käsitelty” pohjamaa)

− vanhan rakenteen tila (vauriot, tasaisuus, routanousuprofiili, kerrospak-suudet ja -materiaalit sekä kuivatus)

− käytettävät rakennemateriaalit ja niiden ominaisuudet: sitomattomat ma-teriaalit, bitumilla ja sementillä sidotut materiaalit (TPPT-raportti: Tien ra-kennekerrosten materiaalit. Taustatietoa materiaalivalinnoille. TIEH 66/2001) sekä vahvisteet.

− suunniteltu tien tasausviiva. Tien suunnittelun alkuvaiheessa määritelty tasausviiva muodostaa painumalaskennan lähtötiedon. Tasausviivan mahdolliset muutokset, jotka tapahtuvat suunnittelun edistyessä, otetaan huomioon sekä painuman laskennassa että routanousumitoituksessa.

5.6.2 Painumalaskennan lähtötiedot

Rakenteen painumalaskenta ja sitä varten hankittavat tiedot sekä niiden hankintamenettelyt vanhalla jo olemassa olevalla tiellä esitetty

menetelmä-kuvauksessa TPPT 19 "Tien jatkuvan painumaprofiilin laskenta pikselimallil-la". Vanhan tien osalta suunnitteluprosessi sisältää pääsääntöisesti samat vaiheet kuin uudenkin tien osalta. Lisätehtäviä aiheutuu kuitenkin mm. ole-massa olevan kuormituksen, jo tapahtuneen painuman ja konsolidoitu-misasteen laskennasta.

5.6.3 Routamitoituksen lähtötiedot

Routamitoituksessa lasketaan tien pinnan routanousu vaihtoehtoisille raken-neratkaisuille käyttäen mitoitustalven pakkasmäärää aivan samoin kuin uu-denkin tien routamitoituksessa. Uuden tien routamitoituksesta poiketen van-han tien tapauksessa routanousun laskennan lähtötietojen van-hankinnassa voi-daan ja tulisikin käyttää apuna vanhan tierakenteen tilaa kuvaavia mittauk-sia: routanousu- ja tasaisuusmittauksia, vauriokartoituksia sekä rakenneker-rostietoja jne. Routanousu- ja roudansyvyysmittauksista voidaan määrittää pohjamaan ja rakennekerrosten routimiskerroin (menetelmäkuvakset TPPT 7 "R". Tien vauriokartoituksella (menetelmäkuvaus TPPT 15 "Tien vau-riokartoitus") saadaan lisätietoa esim. erilailla routivista osuuksista.

5.6.4 Kuormituskestävyysmitoituksen lähtötiedot

Vanhan tien tapauksessa kuormituskestävyyden lähtötietojen hankinnassa korostuu vanhan tien rakennekerrosten paksuuksien ja kerrosten ominai-suuksien (moduulien) määrittäminen (menetelmäkuvaukset TPPT 13 "Tien rakennekerrostutkimukset", TPPT 1 "Pudotuspainolaitemittaus (PPL-mittaus)" ja TPPT 2 "Rakennekerrosmoduulien takaisinlaskenta sekä jänni-tysten ja muodonmuutosten laskenta"). Tarvittavia lähtötietoja ja niiden han-kintamenettelyitä on esitetty yksityiskohtaisemmin menetelmäkuvauksessa TPPT 17 "Kuormituskestävyysmitoitus. Päällysrakenteen väsyminen".

5.6.5 Tutkimusten ja mittausten paikkatietojen luotettavuuden varmistus

Lähtötietojen ohjelmoinnin yhteydessä laaditaan tarvittaessa erillinen suun-nitelma mittausten järjestelyistä, jossa on esitetty mittausten ja tutkimusten suoritusajankohdat, suoritusjärjestys, maastossa tarvittavat laitteet ja väli-neet sekä mittausten paikannus- ja tallennustavat.

Tutkimusten ja mittausten sidonta ja paikantaminen samaan, toistettavasti löydettävään mittausjärjestelmään on ehdoton edellytys tulosten oikealle tul-kinnalle. Pohjatutkimukset ja muut pisteittäiset tutkimukset on luontevaa si-toa koordinaatistojärjestelmään. Suuremman ongelman muodostavat erilai-set linjamittaukerilai-set, joissa paikannus perustuu etäisyysmittaukseen matka-mittarilla. Tällaisia mittauksia ovat PTM-mittaus, maatutkamittaus, vau-riokartoitus jne. Tyypillistä näille mittauksille on se, että niitä saatetaan tois-taa eri vuodenaikoina ja perättäisinä vuosina.

Erityisen tärkeää on merkitä matkamittauksen alku- ja loppupisteet maas-toon niin selvästi ja pysyvästi, että seuraavatkin mittaajat voivat aloittaa mit-tauksen tarkalleen samasta pisteestä riippumatta vuodenajasta tai vuodesta.

Yhden ongelman muodostaa erot eri etäisyysmittausjärjestelmien välillä.

Suunnitelmissa esitetty linjalaskenta perustuu pelkään vaakakoordinaatis-toon, joten siitä lasketut etäisyydet (suunnitelman paalutus) ovat vaakaetäi-syyksiä. Samoin GPS - mittausten perusteella laskettava etäisyys lasketaan yleensä pelkästään vaakaetäisyytenä. Mittausautoissa käytetyt matkamittarit puolestaan mittaavat todellista matkaa tien pintaa pitkin, jolloin mitattuun etäisyyteen vaikuttavat myös korkeuserot. Näiden mittaustapojen välinen matkaero ei ole kovin merkittävä, mutta se on tiedostettava. Esimerkiksi 10 km matkalla, jonka keskimääräinen pituuskaltevuus on 2 %, ero on noin 2 metriä.

Mittaukset tulisi sitoa sekä alku- että loppupisteeseen, jolloin mahdollisten korjausten tekeminen on helpompaa ja selvempää. Lisäksi toistuvien mitta-usten tulisi aina kulkea samassa kohtaa etukäteen sovitulla linjalla tiepoikki-leikkausta: urien välissä, oikeassa ajourassa jne. Esimerkiksi 0,5 metrin oi-kaisu, kun kaarresäde on 500 m ja kaarrepituus 250 m, lyhentää matkaa 0,5 metrillä.