Tarvittavat kuivatustoimenpiteet

4.4.1 Kuivatuksen periaatteet

Edellä mainitut tavoitevesipitoisuudet saavutetaan tässä kuvatuilla kuiva-tusjärjestelyillä. Kuivatusjärjestelyillä

− estetään valumavesien pääsy rakenteeseen,

− järjestetään roudan sulamisvesien sujuva ja nopea poistuminen sulavista maakerroksista ajoradan kohdalla,

− estetään pinta- ja pohjavesien nousu haitallisen korkealle tien rakenne-kerroksiin,

− estetään routivan pohjamaan epätasainen ja suunnittelematon kastumi-nen (veden saanti),

− estetään mahdollisten routaeristeiden haitallinen kostuminen ja

− estetään haitallinen vesihöyryn siirtyminen huokosilman mukana (huo-koisissa materiaaleissa).

Veden pääsyä tierakenteeseen ei voida kokonaan estää, eikä se ole tar-peenkaan, sillä kuormituskestävyyden kannalta vähän kostea rakennemate-riaali on parempaa kuin täysin kuiva (edellyttäen, että kysymyksessä on rou-timaton materiaali). Kuormituskestävyyden kannalta kuivatus on riittävä, kun tierakenteen yläosa noin 1 m syvyyteen on kuivatettu.

Tien kuivatuksen tulee olla periaatteessa sellainen, että roudan tunkeutumi-nen pohjamaahan jää mahdollisimman pieneksi. Näin tapahtuu, kun ylimmät kerrokset (noin 0,8 - 1,2 m syvyyteen asti) pysyvät syksyn ja talven mahdol-lisimman kuivina. Tällöin niiden jäätyneen tilan lämmöneristyskyky on par-haimmillaan. Alemmissa kerroksissa (yli 1,2 m syvyydessä) alkaa jäätymi-sessä vapautuvan lämmön merkitys (routaantumista hidastavana tekijänä) kasvaa suhteessa lämmönjohtavuuteen. Alimpien rakennekerrosten tai pohjamaan kuivattamisella ei yleensä voida vähentää roudan tunkeutumis-syvyyttä.

Routamitoituksen sekä routa- ja liikennerasitusten yhteisvaikutuksen (raportti TPPT 23 "Pohjamaan urautumisen ja sulamisen arviointi kevätkantavuus-vaiheessa") kannalta pohjamaan/alusrakenteen kuivatus on riittävä, kun poikkeuksellinen vedenvirtaus routarajalle estetään ja kun roudan sulaessa vapautuva vesiylimäärä johdetaan tehokkaasti pois liikenteen kuormittamalta alueelta.

Kuivatuksella ei ole tarkoituksenmukaista pyrkiä alentamaan vesipitoisuutta routivassa pohjamaassa, jolla on suuri kapillaarinen nousukorkeus. Sen si-jaan routivan, vanhan tierakenteen kuivatuksella voidaan parantaa kuormi-tuskestävyyttä. Kuivatuksella voidaan samalla pienentää jonkin verran rou-tanousua, kun routimiskerrointa arvioitaessa lisätään osittain kyllästetyn maan vesikalvoissa vallitseva imupaine routarajalla vaikuttavaksi pysty-kuormaksi. Imupaine kasvaa, kun kuivatustasoa alennetaan.

4.4.2 Valumavesien ja pintavesien ohjaus

Valumavedet

Oikealla tierakenteiden mitoituksella varmistetaan päällysteen ehjänä pysy-minen. Pientareiden päällystys tulisi ulottaa riittävän etäälle oikeasta pyörä-urasta. Vesien ohjaukseen voidaan käyttää myös erityisiä vesieristysraken-teita siten, että vedet eivät imeydy rakenteisiin (esim. eräitä teollisuuden si-vutuotteita käytettäessä).

Oikealla mitoituksella varmistetaan myös riittävä tienpinnan viettokaltevuus kaikissa olosuhteissa ennakoitavissa olevat painumat/routanousut huomioon ottaen. Myös urautuneen tai suunnitellusti painuvan/routivan tienpinnan kui-vatuksen on toimittava.

Pintavedet

Tien sivuojat ja/tai salaojat mitoitetaan ja rakennetaan siten, ettei vesi nouse hallitsemattomasti rakennekerroksiin. Rakenne kuivatetaan kuormituskestä-vyysmitoituksen edellyttämään syvyyteen (vähintään 0,8 m). Routamitoituk-sesta aiheutuvaa routimattoman rakenteen paksuuslisäystä ei yleensä tar-vitse kuivattaa. Kuivattamattomat rakennekerrokset eivät kuitenkaan saa

"syöttää" vettä routivaan pohjamaahan esimerkiksi rakennepaksuuden muu-toskohdassa.

Tien sivuojia ei ole tarkoitettu tieympäristön kuivattamiseen, vaan tiealueen pintavesien poisjohtamiseen. Sivuojissa virtaavan veden määrä ja virtaus-matka pitää rajoittaa mahdollisimman pieneksi. Tällöin ojan pohja jäätyy tal-visin eikä sivuoja syötä vettä sulaan maahan routarajan alle.

Kuivatusta suunniteltaessa on vältettävä jyrkkiä kuivatuksen korkeustason muutoksia varsinkin silloin, kun pohjamaa tai alusrakenne on routivaa.

Routaeristeiden kohdalla suositeltava kuivatustaso on noin 0,3 m eristeen alapinnan alapuolella.

4.4.3 Sulamisvesien ohjaus pois tien pinnalta ja rakenteesta

Päällysteen pitää pysyä mahdollisimman ehjänä, jotta sadevesiä tai lumen sulamisvesiä ei pääse rakenteeseen.

Päällysrakenteen ja pohjamaan (mm. roudan jäälinssien) sulaessa vapautu-va vesi johdetaan pois tierakenteen alaosassa (kuvapautu-va 29). Sulamiskaudella-kaan tierakenne ei saa kastua haitallisesti siinä rakenteen osassa, joka on kuormituskestävyysmitoituksessa otaksuttu normaalisti kuivatetuksi. Pohja-maan kuivatusta käsitellään jäljempänä.

Kuva 29. Tien pinnan, rakenteen ja ympäristön kuivatuksen periaatteita.

4.4.4 Pohjavesivirtausten hallinta

Pohjaveden haitallisen kulkeutumisen ja virtauksen katkaisu

Pohjamaata ei tavallisesti kuivateta enempää, kuin tierakenteen kuivattami-seksi on tarpeen. Pohjamaan tavanomainen kastuminen (ja kuivuminen) otetaan huomioon tierakenteiden kuormituskestävyysmitoitusta tehtäessä (moduulien arvoissa). Routamitoituksessa pohjamaan otaksutaan olevan ve-den kyllästämää syksyllä routaantumisen alkaessa.

Paikoitellen on veden kulkeutumista routarajalle kuitenkin rajoitettava tai ta-soitettava routaepätasaisuuksien minimoimiseksi. Erityisen hallitsematto-masti saattavat routia sellaiset tien kohdat, jossa vettä kulkeutuu tien sivulta kaarevan muotoiselle routarajalle (esim. leikkaukset viettävästi kerrokselli-sessa maassa). Syvemmälle tunkeutuessaan routa estää virtauksen luon-nolliseen viettosuuntaansa, jolloin routarajalle alkaa syntyä paannejäätä.

Routanousu voi paikoitellen olla hyvin suuri. Paikoitellen routimista ei tapah-du lainkaan, jos virtaava vesi pystyy pysäyttämään roudan tunkeutumisen.

Tällaiset kohdat on kuivatettava syvää salaojaa tai suoto-ojaa käyttäen (ku-va 30).

Veden kulkeutumista routarajalle ei tavallisesti voida kokonaan estää. Ka-pillaarivoimat tai routarajalle syntyvä imupaine voi nostaa vettä rakentee-seen syvältäkin. Pohjamaan routimista (jäälinssien muodostumista) voidaan kuitenkin vähentää estämällä veden kulkeutuminen sivultapäin routarajalle.

Veden virtausvastus kasvaa ja routanousu pienenee, kun imupaine joutuu

Valumavedet ohjataan kuivatusjärjestelmään niin, etteivät ne pääse pyörän jännitysalueelle

Lumi Maanpinta Sulamisraja Routaraja

Roudan sulamisvedet ohjataan pois riittävän syvällä

Estetään sade- ja sulamisvesien pääsy rakenteeseen (etenkin jäätyneeseen rakenteeseen talvella)

Vesi ohjataan sujuvasti pois sivu-ojista. Ei jyrkkiä syvyyden muutoksia

vetämään lisävettä pystysuoraan ylöspäin, sillä maan vedenläpäisevyys on yleensä pystysuunnassa huonompi kuin vaakasuunnassa.

Kuva 30. Tien pohjamaan ja alusrakenteen kuivatuksen periaatteita.

Pohjavesipinnan tai orsivesipinnan alentaminen

Routanousua voidaan pienentää alentamalla pohja- tai orsivedenpintaa.

Routamitoituksessa alennus voidaan ottaa huomioon lisäämällä imupaine routarajalla vallitsevaksi pystykuormitukseksi, joka pienentää routimisker-rointa. Näin voidaan menetellä esimerkiksi routivalle penkereelle rakennetta-van tien routanousua arvioitaessa, jolloin veden imukorkeus muodostuu luonnostaan suureksi.

Yleensä pohjaveden alentaminen ei ole kannattavaa eikä usein mahdollis-takaan ainakaan koko tielinjan pituudella. Kuivatus tulee järjestää siten, että kuivatusoloissa ei tapahdu jyrkkiä muutoksia, ei tien pituus- eikä poikkisuun-nassa. Esimerkiksi leikkauksesta penkereelle tultaessa leikkauksen kuiva-tustasoa alennetaan vähitellen pengerosuutta vastaavaksi (routiva leikka-us/routiva penger).

4.4.5 Kapillaarivesi ja vesihöyry

Kapillaarisen veden nousun katkaisu

Kapillaarisen nousun katkaisua tarvitaan routaeristeiden kuivana pitämises-sä. Routaeristeen alla tarvitaan aina suodatinkerros, joka katkaisee veden nousun pohjamaasta eristeeseen ja vähentää merkittävästi roudan tunkeu-tumista pohjamaahan.

Routarajalle vettä johtavat kerrokset katkaistaan sala-ojalla tai suoto-sala-ojalla

Lumi Maanpinta Routaraja Ei tarpeettoman syviä sivuojia,

jotta runsas virtaus ei estäisi ojan pohjan jäätymistä. Syvyys mää-räytyy tien eikä ympäristön kuiva-tustarpeen mukaan.

Routarajalle alhaalta päin tapahtuvaa veden vir-tausta (kapillaarisesti ja routarajan imupaineen vaikutuksesta) ei voida eikä ole tarpeenkaan es-tää kuin poikkeustapauksissa

Jäälinssejä, ellei veden-virtausta sivulta katkaista

Vesihöyryn kierron hallinta tierakenteessa

Vesihöyryn kiertoa saattaa olla tarpeen rajoittaa hyvin huokoisista materiaa-leista, esimerkiksi louheesta rakennetuissa kerroksissa, jos kysymyksessä olevan rakenteen on tarkoitus estää pohjamaan routaantumista ja routimista.

Kerrospaksuuksien rajoittaminen tiiviillä välikerroksella tai muovikalvolla ovat käyttökelpoisimmat keinot estää vesihöyryn kulkeutuminen, tiivistyminen ja jäätyminen huokoisen rakenteen tai kerroksen yläosaan.

4.4.6 Rummut

Rummut aiheuttavat tierakenteeseen epäjatkuvuuskohdan, jonka vaikutusta on yleensä tasattava siirtymärakenteilla. Rummun kohdalla kuivatustaso on yleensä lähiympäristöä syvemmällä. Rumpu voi vaikuttaa tien routaantumi-seen kahdella toisilleen vastakkaisella tavalla. Rummun läpi voi virrata koko talven vettä, joka estää pohjamaan routaantumisen ja tienpinnan routanou-sun rummun kohdalla.

Toisaalta routa voi tunkeutua rummun kohdalla syvällekin, jos rummun päät ovat avoimet läpi talven eikä rummun kautta virtaa talvella vettä. Suuriläpi-mittaisia rumpuja tulee välttää, jos rummun kautta tapahtuvasta pohjamaan routaantumisesta saattaa aiheutua tierakenteen haitallista käyttäytymistä.

Kaksi pienempää rinnakkaisputkea jää helpommin lumen suojaan. Tarvitta-essa rummun alle on rakennettava routasuojaus.

In document Tierakenteen suunnittelu ja mitoitus (sivua 67-71)