Tässä osiossa käsitellään kitkamaiden tiivistämistä täryhuuhtelulla, eli ns. tärytiivistystä.
Täryhuuhtelu soveltuu puhtaiden ja löyhien tai keskitiiviiden hiekkojen tiivistämiseen ta-pauksissa, jossa tiivistettävän kerroksen paksuus on yli 1,5 m. Täryhuuhtelun yhtenä erona pinnalta tehtäviin tiivistämismenetelmiin on, että täryhuuhtelun tiivistäminen tapahtuu
Pudotustiivistys
Helsinki Nopeaiskutiivistys
Helsinki Pudotustiivistys
Jyväskylä Nopeaiskutiivistys Jyväskylä
A5 Työsuoritteet 7 5 7 5
A4 Kuljetukset 14 14 7 7
A1-A3 Tuotteet ja materiaalit 22 22 22 22
100 2030 4050
Päästö kg CO2e/kenttä-m2 JyväskyläHelsinki
22 14
Kallio-murske Pengerrys Tiivistys
Pudotus-tiivistys Nopeaisku-tiivistys
A1-A3 A4 A5
Päästö kg CO2e/kenttä- m2
vaakasuuntaisesti. Täryhuuhtelun käsittelyn aikana muodostuu maahan tiivis pilari maape-rässä olevasta materiaalista. Tyypillisesti pilarien etäisyys toisistaan on neliöverkossa noin 3–6 m ja kolmioverkossa 2,5–5 m. Tiivistämisen onnistumiseen vaikuttavat tiivistettävän maan ominaisuuksista alkuperäinen tiiveys, raemuoto ja raekokojakauma, rakeiden omi-naispaino, syvyys ja vedenläpäisevyys. Täryhuuhtelussa käytetyn tärysauvan ominaisuuk-sista tärkeitä tiivistystyössä ovat värähtelyn amplitudi ja epäkeskeisen voiman suuruus. Kä-sittelyyn soveltuva maaperä on tyypillisesti kitkamaata, jolla hienoainespitoisuus on alle 10
%. Iso määrä savea tai silttiä estää huomattavasti tiivistysprosessia ja mahdollisesti estää sen kokonaan. (Kirsch et al. 2016).
Käsittelyyn soveltuvat raekokoryhmät on esitetty kuvassa 4.9.1. Alueella B olevat maalajit ovat täryhuuhtelulle parhaat. Alueella A olevat maalajit ovat täryhuuhteluun soveltuvia, mutta ison vedenläpäisevyyden johdosta voi olla vesihävikki huomattava ja tärysauvan tun-keutuminen vaikeata. Alueella C olevat maalajit ovat tiivistettäviä, mutta täryttämiseen tar-vittava aika voi kasvaa huomattavasti. Alueella A ja C olevissa maakerroksissa suositellaan koeluonteista täryhuuhtelua ennen varsinaista käsittelyä. Alueilla A ja B oleviaa maalajia voidaan käyttää myös täyttötöissä, mutta alueella C tulee täyttömateriaalina käyttää kar-keampaa materiaalia. Alueella D olevat maalajit eivät ole tiivistettävissä täryhuuhtelulla ja niiden käsittelyssä tulisi käyttää esim. kiviainespilarimenetelmää. Tunkeutumista vaikeut-tavat myös maaperässä olevat kivet, lohkareet ja muut esteet. (Kirsch et al. 2016). Taulu-kossa 4.9.1 on esitetty muita vaatimuksia täryhuuhtelulla tiivistettävään maaperään.
Kuva 4.9.1: Täryhuuhteluun soveltuvien maalajien ryhmät (Kirsch et al. 2016). Kirjainten A-D selitteet on esitetty tekstissä.
Taulukko 4.9.1: Täryhuuhtelun soveltuvuus erilaisiin maaperiin. (Kirsch et al. 2016).
Maalaji Soveltuvuus tiivistämiseen
Sekarakeinen sora Sopii hyvin tiivistämiseen, tunkeutumisongelmia matalatehoi-silla koneilla
Tasarakeinen sora Jos D60/D10 < 2 on tiivistyminen marginaalista, suositellaan koetiivistämistä
Silttinen tai savinen sora Tiivistäminen ei ole mahdollista, jos savipitoisuus > 2 % ja siltti-pitoisuus > 10 %
Sekarakeinen hiekka Soveltuu hyvin tiivistämiseen
Tasarakeinen hiekka Jos D60/D10 < 2 on tiivistyminen marginaalista, suositellaan koetiivistämistä
Silttinen hiekka Menetelmä ei sovellu, jos silttipitoisuus > 8 % Savinen hiekka Menetelmä ei sovellu, jos savipitoisuus > 2 % Suunnittelu
Suunnittelun lähtötiedoksi tarvitaan raekokojakaumaa ja hienoainespitoisuutta, pohjave-den pinnan tasoa ja tietoa maan tiiviysasteesta (Han 2015). Kitkamaipohjave-den mekaaniset omi-naisuudet riippuvat sen tiiviydestä. Hiekkojen minimi- ja maksimitiheys määritetään labo-ratoriokokeilla. Häiriintymättömän hiekkanäytteen ottaminen ja sen luonnontilaisen tihey-den määrittäminen laboratoriossa on virhealtista, joten käytännössä ne on korvattu lähes kokonaan erilaisilla in-situ menetelmillä, joiden avulla voidaan maaperän tiiveys likimää-räisesti määrittää. Täryhuuhtelun käsittelysyvyys, verkkotyyppi ja tiivistyspisteiden jakoväli mitoitetaan empiirisillä menetelmillä, Suunnittelun jälkeen laaditaan kohteelle laadunval-vonta ja -seurantasuunnitelma. (Kirsch et al. 2016).
Rakentaminen
Täryhuuhtelukalustoon kuuluu tyypillisesti ristikkonosturi, tärysauva, ilma- ja/tai vesipai-nelaite sekä sähkövoimageneraattori (engl. power pack). Tärysauvan pituus on yleensä 3–
4,5 m ja paino 1500–4500 kg. Tärysauvan tunkeutuminen on yleensä noin 1–5 m/min. Täry-huuhtelun tyypilliset työvaiheet on esitetty kuvassa 4.9.2. Menetelmässä painetaan täry-sauva maahan määräsyvyyteen asti ja nostetaan hitaasti ylös. Tunkeutumista voidaan auttaa matalapaineisen, mutta voimakkaan ilma- tai vesisuihkutuksen avulla. Määräsyvyydessä suihkutuksen määrää vähennetään huomattavasti tai kytketään kokonaan päältä. Varsinai-nen maaperän tiivistämiVarsinai-nen tapahtuu silloin, kun tärysauvaa nostetaan ylöspäin. Tiivistä-misvaiheessa käytetään tärysauvan yläpuolella korkeapaine vesisuihkua irrottamaan sei-nustalta kitkamaata, joka valuu alaspäin ja käytetään tärysauvan alapäässä maakerroksen tiivistämiseen. Tyypillisesti tiivistäminen suoritetaan 0,3–1 m vaiheissa, jolloin täryttämistä suoritetaan määräaikaan tai kunnes valvontatiedot osoittavat riittävää tiiviyttä. Yleensä yh-den vaiheen kesto on noin 30–90 sekuntia. (Kirsch et al. 2016)
Tiivistäminen vähentää maaperän tilavuutta, mikä on kompensoitava maan pinnalta täyttö-aineksen syötöllä tai vaihtoehtoisesti irrottaen täyttömateriaalia korkeapainevesisuihkulla reikien sivuilta. Jälkimmäisessä tapauksessa voi maaperä painua jopa 15 % tiivistettävän kerroksen paksuudesta. Kansainvälisesti tyypillinen työsaavutus täryhuuhtelulle on noin
1000 m2/h. Nosturista voidaan ripustaa myös useita tärysauvoja, mikä kasvattaa työsaavu-tusta huomattavasti. (Kirsch et al. 2016).
Kuva 4.9.2: Täryhuuhtelun tyypilliset työvaiheet. (PTC 2016)
Täryhuuhtelussa on tärkeässä roolissa myös veden hallinta, koska vesi tulee ohjata pois työs-kentelyalueelta selkeytysaltaisiin ja yleensä sen jälkeen ilman lisäkäsittelyä hulevesiverkos-toon tai luonhulevesiverkos-toon. Täyttömateriaalin määrää ja työskentelyalueen korkoa ennen ja työn jäl-keen tulee myös seurata. Tämän avulla voidaan arvioida tiivistystyön lopputulosta. Nykyai-kaisella kalustolla pystytään reaaliaikaisesti seuraamaan jokaisen tiivistysreiän kohdalla tärysauvan syvyyttä, tärytysenergiaa, työskentelyaikaa ja tarvittaessa ilma- tai vesihuuhte-lun määriä ja paineita. Töiden jälkeen suoritetaan laadunvarmistuskairauksia ja tarvittaessa suoritetaan lisätiivistämistä täryhuuhtelulla tai muulla menetelmällä. Ennen laadunvalvon-takairauksia tulisi työstä aiheutuva huokosvedenylipaine olla hävinnyt. Siihen menee yleensä noin viikko. (Kirsch et al. 2016).
Käyttömäärät Suomessa
Täryhuuhtelua on käytetty Helsingissä Vuosaaressa kanavan tukimuurin rakennustöissä.
Menetelmän käyttöä on harkittu soveltuviin kohteisiin, mutta menetelmän käyttö lienee Suomessa vähäistä. (Vunneli 2021). Täryhuuhtelukalustoa ei ole Suomessa saatavilla, vaan se olisi tuotava Euroopasta (Koskinen 2021).
Hiilijalanjälki
Täryhuuhtelun päästölaskennassa on huomioitu penkereen ja täytön kalliomurskeen val-mistus- ja kuljetuspäästöt, täryhuuhtelun työsuoritteen päästöt ja penkereen rakentamisen ja tiivistämisen päästöt. Täryhuuhtelun päästöt ovat lähellä kiviainespilaria, erona on
täry-huuhtelun työsuoritteen korkeammat päästöt rakennuskoneiden isomman tehontarpeen ta-kia. Kuvassa 4.9.3 on esitetty täryhuuhtelun päästöt esimerkkikenttärakenteessa. Päästöistä noin puolet tulee kalliomurskeen valmistuspäästöistä, noin 30 % tulee kalliomurskeen kul-jetuksesta ja noin 20 % tulee työsuoritteista. Nollapäästöisellä täyttömateriaalilla, kuten so-veltuvalla ylijäämämaalla, voidaan saavuttaa noin 10–15 % säästöt kokonaispäästöistä. Ku-vassa 4.9.4 on esitetty täryhuuhtelun päästöihin vaikuttavat tuotteet ja materiaalit, kulje-tukset ja työsuoritteet. Täryhuuhtelun käsittelysyvyydellä on suhteellisen pieni vaikutus ko-konaispäästöihin, kuten on esitetty kuvassa 4.9.5.
Kuva 4.9.3: Täryhuuhtelun päästöt kenttärakenteessa käyttäen huuhtelureiän täyttöön kal-liomursketta tai ”nollapäästöistä” ylijäämämaata tms.
Kuva 4.9.4: Täryhuuhtelun päästöihin vaikuttavien tuotteiden ja materiaalien (A1-A3), kulje-tusten (A4) ja työsuoritteiden (A5) päästöt Pohjois-Helsingin kenttärakenteessa.
Kalliomurskeella Nollapäästöisellä Kalliomurskeella Nollapäästöisellä
A5 Työsuoritteet 10 10 10 10
A4 Kuljetukset 20 20 10 10
A1-A3 Tuotteet ja materiaalit 31 23 31 23
0 10 20 30 40 50 60 70
Päästö kg CO2e/kenttä-m2
Jyväskylä Helsinki
23
8
15
5 5
3 1
0 10 20 30
Penkereen
kalliomurske Täytön
kalliomurske Penkereen
kalliomurske Täytön
materiaali Täryhuuhtelu Pengerrys Tiivistys
A1-A3 A4 A5
Päästö kg CO2e/kenttä-m2
Kuva 4.9.5: Täryhuuhtelun käsittelysyvyyden vaikutus päästöihin. Nollapäästöinen tarkoit-taa huuhtelureiän täyttöön sopivaa ylijäämämaata.