tielaitoksen selvityksiä 79/1995 · 2006-02-01 · 1.2 ohjeiden liittyminen muihin ohjeisiin 9 9 2...

Tielaitoksen selvityksiä79/1995

Geotekniikan informaatiojulkaisuja

Tieleikkausten pohjatutkimukset

TielaitosGeokeskus

Helsinki 1995

ISSN 0788-3722ISBN 951-726-155-1TIEL 3200354Painatuskeskus OyHelsinki 1995

Julkaisun kustannus ja myynti:Tielaitos, hallinnon palvelukeskus,painotuotopalvelutTelefax (90) 1487 2652

Joutsenmerkin arvoinen paperi

TielaitosOpastinsilta 12 APL 3300521 HELSINKIPuh. vaihde (90) 148 721

Geotekniikan informaatiojulkaisuja. Tieleikkausten pohjatutkimukset. [Grundunder-sökningar för vägskärningar]. Helsinki 1995, Tielaitoksen selvityksiä 79/1995. 50 sivua.ISBN 951-726-155-1. ISSN 0788-3722. TIEL 3200354.

Asiasanat leikkaukset, pohjatutkimus

TIIVISTELMÄ

Informaatiojulkaisun tarkoituksena on esitellä kovan maan tieleikkausten hyväpohjatutkimuskäytäntö. Aluksi käydään läpi aiheen piiriin kuuluvien maa- jakallioperämuodostumien geologian perusteita. Erilaisten pohjatutkimusmenetel-mien käyttömahdollisuudet, hiiliä saatava tieto ja sen tarkkuus sekä tutkimus-kustannukset erilaisissa olosuhteissa esitellään tutkimusmenetelmien valinnanhelpottamiseksi. Tutkimusmenetelminä esitellään mm. kairaukset, näytetutki-mukset, geofysikaaliset menetelmät sekä kartta- ja ilmakuvatulkinta.

Tutkimusmenetelmien valinnasta ja tutkimustarkkuuden riippuvuudestasuunnittelun ja rakentamisen vaatimuksista tiehankkeen eri suunnitteluvaiheissaannetaan suosituksia. Lopuksi käsitellään pohjatutkimustulosten esittämistäsuunnitelmapiirustuksissa.

Publications on geotechnical information. Soil investigations for road cuttings.[Tieleikkausten pohjatutkimukset). Helsinki 1995, Finnish National Road Administration. Report79/1995. 50 p.ISBN 951-726-155-1. ISSN 0788-3722. TIEL 3200354.

Key words road cuttings, soil investigation

ABSTRACT

In Finland the topography and geolological conditions vary a lot locally.Therefore cuttings in rock, till, sand or gravel are made in almost every roadproject. The purpose of this publication is to introduce a good practice for thesoil investigations of road cuttings on hard ground.

First we go over the basic geology of the relevant soil and rock formations. Inorder to help to choose the right method of investigation, we then introduce theapplication possibilities of different soil investigation methods, the accuracy ofthe information and also the expenses in different conditions. Among.thesemethods are soundings and borings, sampiing, geophysical methods,interpretation of maps and aerial photographs.

Recommendations are given how to choose investigation methods and how theaccuracy depends on the demands of the planning and construction in differentstages of a road project. Finally we deal with presenting soil investigation resuitsin profiles.

Alkusanat

Tämä tieleikkausten pohjatutkimuksia koskeva julkaisu kuuluu Geotekniikaninformaatiojulkaisuja-sadaan, jonka tarkoituksena on tuottaa geosuunnittelijoilletietoa tämän hetkisestä hyvästä pohjarakentamis- ja perustamiskäytännöstätienrakentamisen alalta. Tässä julkaisussa käsitellään kovan maan leikkauksienpohjatutkimuksia. Pehmeikkötutkimuksista sekä penkereiden että leikkauksienosalta ja mahdollisesti myös vaativista pohjavesiselvityksistä on tarkoitusmyöhemmin laatia erillinen informaatiojulkaisu.

Työn on tehnyt Antti Junnila Innogeo Oy:stä. Luvun 3 tekemiseen onosallistunut Hannu Kärkiä Maa ja Vesi Oy:stä. Työn yhteydessä on haastateltuuseita rakentamisen ja pohjatutkimusten asiantuntijoita. Julkaisun viimeistelyssäon otettu huomioon yhdeksältä henkilöltä saadut lausunnot.

Tilaajan puolelta työtä ovat valvoneet Matti Kolhinen geokeskuksesta ja PetterSandin Uudenmaan tiepiiristä.

TielaitosGeokeskus

6 Geotekniikan informaatiojulkaisujaTIELEIKKAUSTEN POHJATUTKIMUKSET

Sisältö

1 JOHDANTO 9

1.1 Ohjeiden tarkoitus ja sisältö1.2 Ohjeiden liittyminen muihin ohjeisiin

99

2 KOVAN MAAN GEOLOGISET MUODOSTUMAT 9

2.1 Moreenit 102.2 Hiekat ja sorat 122.3 Kovat hienorakeiset maakerrokset2.4 Kallioperä

1313

3 TIELEIKKAUSTEN POHJATUTKIMUSMENETELMÄT 15

3.1 Yleiskatsaus eri aikoina käytettyihin menetelmiin 153.2 Kartta- ja ilmakuvatulkinta 153.3 Geofysikaaliset tutkimusmenetelmät 18

MaatutkaluotausSeisminen luotaus

1820

Gravimetrinen mittaus 223.4 Kairaukset 22

22PainokairausHeijarikairaus 22

23TärykairausPorakonekairaus 24Kallionäytekairaus 25

253.5 Koekuopat253.6 Näytetutkimukset

3.7 Pohjavedenpinnan tutkiminen 26273.8 Tutkimuskustannukset27Yleistä tutkimuskustannusten muodostumisesta

Tutkimusolosuhteiden jaotteluPorakonekairauksen kustannuksetNäytteenoton kustannuksetHeijarikairauksen kustannuksetSiirtokustannukset

2929303131

314 TIELEIKKAUSTEN POHJATUTKIMUSMETODIIKKA

314.1 Pohjatutkimusten vaiheet ja metodiikka4.2 Leikkausten luokittelu kallionpinnan sijainnin mukaan 32

334.3 Rakentamisen vaatimuksia leikkaustutkimuksille33Kallioleikkausmassojen selvittäminen hankekohtaisesti34Kallionpinnan paikallinen selvittäminen34Maaleikkausmassojen käyttökelpoisuuden selvittäminen

4.4 Pohjatutkimusten erikoispiirteitä nykyistä tietä parannettaessa 35

7Geotekniikan informaatiojulkaisujaTIELEIKKAUSTEN POHJATUTKIMUKSET

5 YLEISSUUNNITTELUVAIHEEN POHJATUTKIMUKSET 35

5.1 Tutkimusten tavoitteet5.2 Tutkimussuositukset

3535

6 TIESUUNNITTELUVAIHEEN POHJATUTKIMUKSET 36

366.1 Tutkimusten tavoitteet6.2 Tutkimussuositukset 36

377 LOPULLISET POHJATUTKIMUKSET

377.1 Rakennussuunnitteluvaiheen tutkimusten tavoitteet377.2 Kallionpinnan selvittäminen37Kallionpinnan selvittäminen maaleikkauksessa38Kallionpinnan selvittäminen kallioleikkauksessa407.3 Maakerrokset417.4 Leikkausmassojen käyttökelpoisuus447.5 Pohjamaan ominaisuudet tierakenteiden mitoituksen kannalta

7.6 Pohjavesikysymykset7.7 Kallion laatu

1

4546

478 TUTKIMUSTULOSTEN ESITTÄMISSUOSITUKSIA

499 KIRJALLISUUS


1 JOHDANTO

Ohjeiden tarkoitus ja sisältö1.1

Tässä ohjeessa esitetään hyvä käytäntö kovan maan tieleikkaustenpohjatutkimusmenetelmien valintaa ja tutkimusten ohjelmointia varten. Tässäjulkaisussa ei käsitellä pehmeikköleikkausten tutkimuksia eikä myöskäänvaativia pohjavesiselvityksiä.

Ohjeiden liittyminen muihin ohjeisiin1.2

Tieleikkausten pohjatutkimusohjetta täydentävät mm. seuraavat pohjatutkimus-ja suunnitteluohjeet:

Tielaitoksen tutkimus- ja suunnitteluohjeet:

Kallion laatututkimukset tiensuunnittelutöissä, TIEL 2180001, 1 991-

Pohjatutkimusmenetelmiä koskevat julkaisut:

Kairausopas 1, Painokairaus, pisto- ja lyöntikairaus, heijarikairaus, SGY,-1981Kairausopas 111, Maanäytteiden ottaminen, SGY, 1972Kairausopas IV, Pohjavedenpinnan ja huokosvedenpaineen mittaaminen,

--

SGY, 1987Kairausopas V, Porakonekairaus, SGY, 1986Geotekniset laboratorio-ohjeet, 1. Luokituskokeet GLO-85, SGY/RK Oy,

--

1985Maatutkaluotaus, SGY, 1991Geofysikaalisettutkimusmenetelmät, SGY, 1993

--

Tutkimustulosten esittämistä ja suunnitelmia koskevat julkaisut:

Pohjarakennussuunnitelmat, esitystapa, TIEL 703435, 1990Pohjarakennuspiirustusohjeet PRP-84, SGY/RK Oy, 1984Teiden suunnittelu, lX Suunnitelmat, TVH 722308,1979Pohjatutkimusmerkinnät, Nro 201, SGYIRK Oy, 1993

----

KOVAN MAAN GEOLOGISET MUODOSTUMAT2

Seuraavassa esitetään tavallisimpien kovan maan geologisten muodostumiensyntytapaa ja rakennetta. Esityksen tarkoitus on auttaa suunnittelijaatunnistamaan geologisia muodostumia pohjatutkimusmenetelmien valinnan jatutkimusten ohjelmoinnin helpottamiseksi.


2.1 Moreenit

Moreeni on maalaji, joka on muodostunut jäätikön kuluttamasta, kuljettamastaja kerrostamasta aineksesta. Moreenin materiaali koostuu viimeistä jäätiköity-miskautta vanhemmasta irtomaasta ja kallioperän rapautumasta, jotkasekoittuivat viimeisimmän jäätikön kallioperästä irrottamaan kiviainekseen.Moreenin aineksesta osa kulkeutui jäätikön pohjaosissa ja osa kohosi jäänsisäisten virtausten vaikutuksesta jäätikön sisä- ja pintakerroksiin.

Kasautumistapansa mukaan erotetaan jäätikön pohjalla kulkeutunut ja jään allekasautunut Pohjamoreeni ja jäätikön sulaessa sen pinnalle paljastunut ja sieltäeri tavoin kasautunut Pintamoreeni. Syntytapansa vuoksi pohjamoreeni ontiivistä ja usein hyvin hienoainespitoista. Pintamoreeni on sulamisvesienhuuhtovan vaikutuksen seurauksena usein löyhää ja hiekkaista.

Raekoostumukseltaan pohjamoreeni on yleisimmin silttistä hiekkamoreenia.Pohjamoreenikerros on ohuimmillaan Etelä- ja Lounais-Suomen rannikkoalueil-la. Pohjamoreenin pintaosa (usein alle 1 m paksuudelta) on usein kivinen javähemmän hienoainesta sisältävä kuin syvemmät osat. Moreeni on Suomenyleisin maalaji ja sen osuus maa-pinta-alasta on noin 48 %.

Kuvassa 1 on esitetty jään liikesuunnat, joihin moreeniesiintymien suuntaakuvattaessa viitataan.

Kuva 1: Jään liikesuunnat (Soveri et al 1972).


Drumliinit ovat syntyneet joko jäätikön aktiivisen etenemisen aikana tai jäätikönvetäytymisvaiheessa. Drumliinit ovat jäätikön liikkeen suuntaisia selänteitä ja nemuodostavat usein laajoja, virtaviivaisista selänteistä koostuvia kenttiä. Tällöinsuurin osa drumliineista koostuu pelkästään maa-aineksesta. Yksittäisetselänteet sisältävät yleensä kalliosydämen tai ovat muodostuneet kallioko-houman taakse jään virtaussuuntaan nähden. Kuvassa 2 on esitetty drumliinintyypillinen rakenne sekä karttakuva. Drumliinien materiaali on tavallisesti tiivistähiekkamoreenia ja/tai silttistä hiekkamoreenia, jossa kivisyys on vähäinen.Lajittunutta ainesta tavataan lähinnä drumliinien ''häntäosassa'' Drumliinit ovatyleensä 0, 1 -7 km pitkiä ja 0,05-4 km leveitä. Niiden korkeus voi olla kymmeniämetrejä. Drumliineja esiintyy etenkin Savossa ja Kainuussa.

Drumliinin tyypillinen rakenne (Vähäsarja 1971) sekä karttakuvadrumliineista (Suomen geomorfologia).

Kuva 2:

Reunamoreenit ovat sulavan jäätikön reunaosaan syntyneitä jään liikesuuntaavastaan poikittaisia moreenimuodostumia. Suomen reunamoreenit ovat


pääasiassa päätemoreeneita. Suuria reunamoreeneita esiintyy suurtenreunamuodostumien, kuten Salpausselkien yhteydessä. Pienehköjäreunamoreeneja (De Geer-moreeneita) on runsaasti Uudellamaalla ja Vaasansaaristossa. Päätemoreenien aines on pääasiassa moreenia, mutta niissä voiesiintyä myös lajittuneita aineksia.

Kumpumoreeni/ablaatiomoreenimuodostumia on syntynytjäätikön reunavyöhyk-keessä jään liikkeen pysähtyessä ja jään sulaessa paikoilleen. Näin tapahtuu,kun runsaasti mineraaliainesta sisältävän jäätikön reuna päätyy laaksoalueillakuivalle maalle tai melko matalaan veteen. Tällöin epätasaisen sulamisen jasulavesien vaikutuksesta syntyy vaihtelevan muotoisia kumpareita ja selänteitäilman yhtenäistä suuntausta. Pintakerrosten moreeniaines on kumpumo-reenimaastossa useimmiten löyhempää, kivisempää ja lohkareisempaa kuinpohjamoreeni. Raekoostumukseltaan moreeni vaihtelee ja sisältää usein sora-ja hiekkakerroksia. Kumpumoreenimuodostumat voivat olla hyvin laaja-alaisiaja niihin liittyy myös muita moreenimuodostumia. Yleisesti kumpumoreeneitaesiintyy myös harjujaksojen yhteydessä. Kumpumoreenit esiintyvät yleensäkorkeimman rannan yläpuolisella supra-akvaattisella alueella.

2.2 Hiekat ja sorat

Jäätikköjoki- eli glasifluviaalisten kerrostumien aines on pääosin peräisinmoreenista, jota jäätikön sulamisvaiheen aikaiset voimakkaat virtaukset ovatkuluttaneet, huuhtoneet ja kuljettaneet. Veden mukana kulkeutunut aines onvirtauksen voimakkuuden vähentyessä kerrostunut pääasiassa sora- jahiekkakerroksiksi.

ut ovat tavallisesti syntyneet jäässä olleisiin tunneleihin ja railoihin. NeHarvoivat olla jopa 200-300 km pitkiä vallimaisia selänteitä. Harjut saattavat ollamuodoltaan myös epäsäännöllisempiä muodostelmia, jolloin ne muodostuvatesimerkiksi peräkkäisistä, pyöreistä kame-kummuista, tasalakisista deltoista janiiden välisistä suppakuopista ja -lammista. Useimpien harjujen pituussuuntaon sama kuin jäätikön viimeinen liikuntasuunta. Kuvassa 3 on esitetty ns.klassillisen harjutyypin poikkileikkaus.

Harjun poikkileikkaus (Kauranne et al 1972).Kuva 3:


Jäätikköjokien kuljettamasta materiaalista rakentuneita muodostumia ovatharjujen lisäksi esimerkiksi deltat. Deltat ovat syntyneet jääkauden aikaiseenmereen tai jääjärveen. Täysikasvuiset deltat ovat kasvaneet vedenpinnantasoon asti, mistä johtuu deltan usein leveä, tasainen laki. Salpausselät ovatosittain syntyneet deltamaisiksi muodostumiksi. Kuivalle maalle kerrostuneitadelttamaisia, epätasaisia muodostumia kutsutaan sandureiksi.

Kun rantaviiva on jääkauden jälkeen vähitellen maan kohoamisen johdostaalentunut kohti nykyistä asemaansa, on siirtymisen ajoittain hidastuessa japysähtyessä syntynyt rantavoimien huuhtelevan vaikutuksen johdosta ns.rantakerrostumia. Tyypillisin tällainen on laakeahko sora-hiekkakenttä, joka onkerrostunut matalaan veteen välittömästi rannan edustalle. Rantakerrostumatovat lajittuneita varsinkin jos niiden aines on peräisin muista hiekka- jasoramuodostumista. Savikkoihin rajoittuvien harjujen liepeillä rantakerrostumatovat usein kerrostuneet savien tai silttien päälle.

Kovat hienorakeiset maakerrokset2.3

Kerralliset lustosavet, jotka sisältävät sekä silttiä että savea, ovat kerrostuneetjäätikön reunan edessä olleeseen vesialtaaseen. Muut hienorakeiset kerroksetovat pääasiassa postglasiaalisavia eli jäätikön sulamisen jälkeen kerrostuneitasavia. Pohjavedenpinnan yläpuolella esiintyessään hienorakeiset maakerroksetovat kuivuneet koviksi. Kun tällaiset kerrokset tieleikkauksissa esiintyvätsuoraan moreeni- tai kitkamaakerrosten päällä, pohjatutkimukset tehdään tässäohjeessa esitettyjen kovan maan leikkausten tutkimusperiaatteiden mukaisesti.Tarkasteltaessa hienorakeisten maalajien käyttökelpoisuutta tiepenkereisiinvoidaan käyttää proctor-koetta kohdassa 7.4 esitetyllä tavalla.

2.4 Kallioperä

Suomi kuuluu peruskallioalueeseen, joka ulottuu idässä Vienanmereen,etelässä Karjalan kannakselle, lännessä Kölin vuorijonoon ja pohjoisessaVarangin vuonoon. Idässä ja etelässä tätä lujaa peruskalliota peittäväthuomattavasti nuoremmat sedimenttikivimuodostumat. Suomen kallioperä (ks.kuva 4) voidaan karkeasti jakaa:

syväkivialueisiin (A)gneissi- ja liuskealueisiin (13)sedimenttikivialueisiin (C)

---


Kuva 4: Suomen kallioperä pääpiirteissään.

Syväkivet ovat syntyneet kivisulan jähmettyessä ja kiteytyessä hitaasti syvälläja rauhallisissa olosuhteissa. Noin 45 % Suomen kallioperästä kuuluusyväkiviin. Syväkivet koostuvat pääasiassa graniitista, granodioriitista jadioriitista. Kaakkois-Suomen, Uudenkaupungin ja Laitilan alueet sekä kokoAhvenanmaa ovat kallioperältään rapakivigraniittia.

Liuskeet ja gneissit ovat syntyneet sedimenttikivistä ja magmakivistä (syvä- japinta- eli vulkaanisista kivistä) maankuoren jännitysten ja liikuntojen yhteydessäsuurten puristusvoimien ja korkean lämpötilan yhteisvaikutuksesta. Suomenvanhimman kallioperän muodostavat Itä-Suomen ja Lapin graniittigneissialueetsekä Lapin granuliittialue. Svekofenniset ja kadalaiset liuskeet ovat puristuneetja poimuttuneet em. gneissialueita vasten. Svekofenniset liuskeet ovatkivilajiltaan pääasiassa kiilleliusketta. Karjalaiset kiilleliuskeet ovat hienorakei-sempia kuin svekofenniset ja karjalaisissa liuskeissa esiintyy kiilleliuskeenlisäksi yleisinä kivilajeina kvartsiittia ja amfiboliittia.

Suomen sedimenttikivet ovat syntyneet kivennäismaalajien kovettumisen elidiageneesin tuloksena. Sedimenttikiviesiintymistä merkittävimmät ovatSatakunnan hiekkakivi ja Muhoksen savikivi.


3 TIELEIKKAUSTEN POHJATUTKIMUSMENETELMÄT

Yleiskatsaus eri aikoina käytettyihin menetelmiin3.1

Painokairaus on Suomessa ollut pitkään tavallisin peruskairausmenetelmä jasitä on käytetty myös kovan maan leikkaustutkimuksissa, vaikka se paremminsoveltuu maakerrosrajojen määrittämiseen pehmeiköillä. Heijarikairaus japliktaus on ollut perinteinen kovan maan leikkausten tutkimusmenetelmä, muttakustannussyistä sen käyttö väheni, kunnes 1980-luvulla monitoimikairojenlaajamittaisen käyttöönoton myötä heijarikairaus yleistyi jälleen.

Tärykairaus on vanhastaan ollut yleisin kairausmenetelmä leikkaustutkimuksis-sa, mutta porakonekairauksen yleistyminen noin viimeisen 15 vuoden aikanaon huomattavasti vähentänyt menetelmän käyttöä. Porakonekairaus onnykyisin olennaisin tieleikkausten tutkimusmenetelmä sillä saatavan luotettavankallionpintatiedon takia. Porakonekalusto on nopeasti muuttunut yhäsuuremmassa määrin paineilmakäyttöisestä hydraulikäyttöiseksi.

Seismisiä luotauksia on käytetty kymmenien vuosien ajan erityisesti hiekan- jasoranottopaikkojen tutkimuksissa.

Maatutkaluotaus on tullut käyttöön geoteknisenä tutkimusmenetelmänä 1980-luvun loppupuolella. Aikaisemmin menetelmää on sovellettu mm. soidenturvekerroksen paksuuden selvittämiseen turvetuotantoa varten. Kokemuksetgeoteknisistä sovellutuksista ovat lupaavia. Silloin kun luotaus ei edellytä linjanraivaamista ja linjalla voidaan ajaa maastoajoneuvolla, tutkimuskustannuksetovat edulliset. Hyvään tutkimus- ja tulkintatarkkuuteen pääsemistä helpottaasuuntaa-antava etukäteiskäsitys tutkittavista asioista, esimerkiksi kallionpinnanodotettavissa olevasta sijainnista tai tärkeimmistä maalajirajoista.

Kartta- ja ilmakuvatulkinta3.2

Karttatulkinta perustuu yleistietoon erilaisista geologisista muodostumista (ks.luku 2), kartan kokonaiskuvan ja yleispiirteiden hahmottamiseen, jotka auttavatyksityiskohtien arviointia ja toisaalta yksityiskohdat selvittävät alueen yleistäluonnetta. Tulkinnan tärkein vaihe on havaintojen yhdistäminen ja vertaaminensekä merkityksen arviointi. Kartalta on aina pyrittävä etsimään useita tulkintaavarmistavia yksityiskohtia. Karttatulkinnan perusasioita on esitetty Vähäsarjanjulkaisussa Karttatulkintaopas. Tavallisesti käytetään mittakaavaan 1:20 000tehtyjä peruskarttoja.

Karttatulkinta voi perustua havaintoihin mm. seuraavista seikoista:

Kalliotopografian suuntaus (mm. järvien pituusakselit).-Harju- ja moreenimuodostumien suuntaus.-Rantojen muoto. Jyrkänteet ovat kallioperästä johtuvia. Kivinen moreeniilmenee pienipiirteisenä, rauhattomana rantaviivana, jonka edustalla on

-


karikoita. Suorat ja loivasti kaartuvat rantaviivat viittaavat hiekkaan taisoraan. Ks. kuva 5.

Kuva 5: Rannan muoto lohkareisessa moreenissa vas. ja hiekassa oik.(Vähäsarja 1971).

Jokiuomien muoto, ks kuva 6.

Purouoman muotoja eti maalajeissa (Kauranne et al 1972).Kuva 6:


Maaston topografia. Pien- ja suurmuodoista pyritään päättelemäänmuodostuman alkuperä ja synty ja siitä edelleen todennäköinen maalaji.Korkeuskäyrien tiheys, suoruus tai mutkaisuus ja mahdollinen toistuminen

-

vastakkaisilla rinteillä kertovat topografian yksityiskohdista.Kallioperän rakennepiirteet maaston muotojen perusteella. Esimerkiksipitkät samalla linjalla olevat yhtäjaksoiset notkot ja niissä toistuvatsamansuuntaiset korkeuskäyrät osoittavat kallioperän heikkouslinjoja.Yleensä kallioperän muodot erottuvat maanpinnan muotojen alta. Lähinnäpaksut savikot tai harjumuodostelmat ovat riittävän paksuja peittämäänkallionpinnan muodot.

-

Kalliopaljastumat.-Lohkareisuus karttamerkintöjen ja topografian pienipiirteisyyden-perusteella, ks. kuva 5.Kasvillisuus. Mäntymetsä viittaa hiekkaan, soraan tai karkeaan moreeniinsekä useimmiten syvällä olevaan pohjaveteen. Kuusimetsä on useinmaaperältään silttiä tai hienorakeista moreenia ja pohjavesi on useinlähellä maanpintaa. Lehti- ja sekametsät sekä luonnonniityt ovat yleensämaaperältään savea, silttiä tai silttimoreenia ja pohjavesi on varsinkinnotkokohdissa lähellä maanpintaa. Korvissa (kosteaa kuusimetsää)turvekerros on yleensä alle 1 m paksuinen, samoin usein myös rämeillä

-

(kitukasvuista mäntyä).Rakentaminen ja muu ihmisen toiminta. Vanhat tiet seuraavat useinharjujen suuntia. Tiheästi risteilevät polut ja tiet ovat tyypillisiämoreenimaastossa. Yksittäiset maalaistalot sijoittuvat yleensä moreeni-,sora- tai hiekkakummuille. Pellot ovat Etelä-Suomessa yleensä savi- tai

-

silttimaita ja niiden reunat ovat usein myös geologisia rajoja. Soihinrajoittuvat reunoiltaan kulmikkaat pellot ovat yleensä raivattuja soita. Itä-Suomessa mäkien lakiosien peltoalueet ovat usein rantavoimienhuuhtoman moreenialueen yläpuolisia hienompilajitteisia moreenimaita.Karttasanat (Jaamankangas, Hietala, Suopelto jne.) voivat täydentäämuuta informaatiota alueen geologiasta.

-

.Ilmakuvien tulkinta antaa enemmän tietoa kuin karttatulkinta, mutta vaatiienemmän taitoa ja kokemusta. Menetelmiä voidaan hyvin käyttää toisiaantäydentävinä. Ilmakuvatulkinta tehdään stereolaitteella, jolloin saadaankolmiulotteinen kuva maastosta. Kolmiulotteisuus on välttämätöntä, sillä tulkintaperustuu suuressa määrin pinnanmuotoihin.

Ilmakuvatulkinnan kulku on seuraava:

Käytetään hyödyksi kaikki asiaan liittyvä muu tieto (maaperäkartat, vanhat-pohjatutkimustiedot).Ilmakuvat käydään nopeasti läpi, jotta tulkitsija saa alueesta yleiskuvan.Ilmakuvat tulkitaan huolellisesti vähintään kahteen kertaan. Käytettävääsuurennusta vaihdellaan ko. tulkintakohteen tarkkuusvaatimustenmukaan. Ensin käydään läpi helpoimmin tulkittavat kohdat. Tulkinta

--

voidaan dokumentoida peitepiirroksena.Itse tulkintaprosessi jakautuu etsimisvaiheeseen ja todistamisvaiheeseen.Ensimmäisessä vaiheessa oleellista on löytää kuvista mahdollisiatulkintaa helpottavia havaintoja ja toisessa vaiheessa punnitaan

-


havaintojen (usein ristiriitaistenkin) luotettavuutta ja päädytään tulkintoihinja arvioidaan myös tulkinnan varmuustaso.

Koko Suomen alueelta on saatavissa joko 1, 1 0 000 tai 1:20 000 ilmakuvat, jotkaovat ilmakuvatulkintaan sopivia. Laaja-alaisen maaston yleispiirteiseentulkintaan voidaan käyttää 1:60 000 ilmakuvia. Suurempimittakaavaiset kuvatkuin 1:5000 eivät sovellu geologiseen ilmakuvatulkintaan. Ilmakuvatulkintaa ontarkemmin esitelty teoksessa Lärobok i geobildtolkning.

Geofysikaaliset tutkimusmenetelmät3.3

Maatutkaluotaus

Maatutka lähettää sähkömagneettisia aaltoja, joiden taajuus on hyvin korkea(80 MHz-1 GHz). Kun aalto osuu maassa sähköisten ominaisuuksienmuutoskohtaan, osa energiasta heijastuu ylöspäin ja osa jatkaa matkaansaalempiin kerroksiin vaimentuen edelleen. Mitä suuremmat erot eri kerrostenominaisuuksissa on, sitä voimakkaampi heijastus aaltoihin tulee. Rajapinnatperustuvat muutoksiin suhteellisessa dielekrisyysvakiossa c, joka kuvaatietyssä aineessa etenevän sähkökentän vaimenemista verrattuna tyhjiössäetenevään sähkökenttään. Suhteellisen dielekrisyysvakion neliöjuuri kuvaaaaltojen nopeutta.

Mittauksissa maahan lähetetään tutka-aaltopulssi tutka-antennista, joka onmaan pinnalla tai aivan maan yläpuolella. Heijastuneen aallon kulkuaikarekisteröidään maatutka-laitteistolla. Käytettävä taajuus valitaan sen mukaan,miltä syvyydeltä tietoa halutaan ja mikä on haluttu erottelukyky. Alhainen taajuustunkeutuu paremmin, mutta sen erottelukyky on huonompi kuin korkeammantaajuuden. Tutka-antennia kuljetetaan kohteesta riippuen yleensä autolla,mönkijällä tai moottorikeikalla vetäen. Tällöin saadaan jatkuva mittaus ajettavaareittiä pitkin. Tulokset voidaan tallentaa analogisesti rullapaperille tai nykyisinyleensä digitaalisesti tiedonkeruulaitteeseen. Maastomittaustyöryhmään kuuluu1-2 henkilöä. Mittaus voidaan hankalissa maasto-olosuhteissa tehdä myöspistemäisesti. Kuva 7 havainnollistaa maatutkan erilaisia kuljetusmenetelmiä.


-

-

,1

~-- - ~r_~ 41

~.~~

-_~c~--- -

-- -~_~ >:!-'

-- J -

... f--

Kuva 7, Maatutkan kuljetusmenetelmiä (Maatutkaluotaus).

Maatutkaa voidaan tieleikkausten tutkimuksissa käyttää:

kallionpinnan määritykseenmaakerrosrajojen määritykseenpohjavedenpinnan määritykseen

---

lohkareiden toteamiseen-nykyisten teiden rakennekerrosten tutkimiseen-kallion eheyden tutkimiseen-ympäristötutkimuksiin (maanalaiset romut, saastuneet maat)-

Syvyyshavaintojen kalibrointi vaatii aina jonkin verran kairauksia tuekseen.Kallionpinnan määritys on muutenkin syytä tarkistaa muutamilla porauksilla sentarkistamiseksi, ettei kallionpinnaksi arvioitu pinta ole esimerkiksi löyhemmänja tiiviimmän moreenin rajapinta. Maakerrosten erottelu on sitä luotettavampaa,mitä selvemmät erot eri kerrosten kosteudessa ja näin ollen myös sähköisissäominaisuuksissa on. Lohkareiden luotettava etsiminen maatutkalla vaatiivierekkäisten linjojen ajamista, sillä tutka näyttää lohkareet vain melko kapealtaviivamaiselta alueelta. Kuvassa 8 on esitetty esimerkki maatutkaluotausprofiilis-ta.

1


Kuva 8: Esimerkki hiekkaesiintymän maatutkaluotausproffilista (Maatutka-luotaus).

Maatutkan hyviä puolia on nopeus, edulliset tutkimuskustannukset ja taitavastikäytettynä (antennin valinta, tulosten tulkinta) hyvä tutkimustarkkuus. Sekäantennin valintaa että tulosten tulkintaa helpottaa jonkinlainen ennakkokäsitysodotettavissa olevista pohjasuhteista. Maatutkatutkimuksia voidaan tehdäkaikkina vuodenaikoina. Suurin haittapuoli on tutka-aaltojen heikko tunkeutu-vuus saveen. Tehtäessä maatutkaluotausta nykyisen tien päältä tienmahdollinen liukkaudentorjunta- tai pölynsidontasuolaus voi sotkea mittauksenkokonaan. Harkittaessa maatutkalla luodattavan alueen laajuutta tulee ottaahuomioon maaston kulkukelpoisuus. Helpossa maastossa tutkimus on nopeaaeikä tutkittavan linjapituuden lisäys välttämättä pidennä tutkimuksen kestoatyövuoron tarkkuudella laskien. Vaikeammassa maastossa tilanne voi ollatoinen varsinkin raivaus- ja mittaustyöt huomioonottaen.

Maatutkaluotauksen tulkinta vaatii erikoisosaamista ja tulosten tulkinta kuuluuaina tutkimustoimeksiantoon.

Seisminen luotaus

Tietutkimuksissa on perinteisesti käytetty refraktio- eli taittumisluotausta.

Refraktioseismiikka perustuu elastisten täryaaltojen etenemiseen maaperässä.Kun puristusaalto eli P-aalto etenee, jokainen maapartikkeli värähteleeyhdensuuntaisesti aallon kulkusuunnan kanssa. Kun P-aaltorintama kohtaa allaolevan, suuremman seismisen nopeuden omaavan kerroksen, ns. kriittisessäkulmassa (ks. kuvassa 9 esitetty kaava) saapuvat aallot taittuvat kulkemaanrajapinnan suuntaisina.

Taittuva aalto aiheuttaa uusia aaltorintamia, jotka kulkevat ylöspäin kohtimaanpintaa, jossa ne rekisteröidään geofoneilla. Osa räjähdyksen energiasta


tunkeutuu syvemmälle ja heijastuu vuorostaan seuraavasta rajapinnasta.Kuvassa 9 esitettyjen aika-matka-kuvaajien avulla voidaan tulkita aaltojenetenemisnopeus eri kerroksissa ja kerrosten paksuudet.

Seismisen retraktioluotauksen periaate (Geofysikaaliset tutkimus-menetelmät).

Kuva 9:

Seismiikka soveltuu tieleikkausten tutkimuksissa kallionpinnan sijainnin japohjavedenpinnan sijainnin likimääräiseen tutkimiseen. Maalajeista saadaantäryaallon kulkuajan perusteella suuntaa-antavia arvioita. Tyypillinen tulkinnansyvyystarkkuus on + - 10 ... 20 %, kun maakerrosten paksuus on yli 10 m japienemmillä syvyyksillä on varauduttava noin + - 1 m virheeseen. Alle 3 msyvyyksillä menetelmän tarkkuus jää näin ollen huonoksi. Seismiikan tarkkuuson sitä parempi mitä vaakasuuntaisemmat kerrosrajat ovat. Kallionpinnanäkilliset vaihtelut voivat jäädä havaitsematta tai ne voivat antaa harhaanjohtaviatuloksia, jos lähin kallionpinta ei olekaan suoraan alapuolella sijaitseva kallio.

Seismiikka soveltuu luontevimmin hiekka- ja sora-alueilla käytettäväksi.Moreenialueilla maakerrosten paksuus on usein menetelmän kannaltahaitallisen vähäinen, mutta periaatteessa paksumpia moreenimuodostumiavoidaan tutkia.

Täryaallon aaltolähteenä käytetään yleensä joko räjähdyspanosta tai vasaraa.Matalilla syvyyksillä molemmat menetelmät ovat teknisesti samanveroisia. Yli15-20 metrin syvyyksillä vasaran antama täryaalto ei ole aina riittävä. Asutuillaalueilla räjäytysten suorittaminen voi olla ympäristösyistä hankalaa ja lisätämenetelmän työläyttä. Tällaisissa olosuhteissa voidaan räjähdyspanoksenasemasta käyttää ns. maaperähaulikkoa.

Routa vaikeuttaa seismisten tutkimusten tulkintaa.


Seismisten tutkimusten tulkinta vaatii erikoisosaamista ja tulosten tulkintakuuluu aina tutkimustoimeksiantoon.

Gravimetrinen mittaus

Gravimetrisessä mittauksessa eli painovoimamittauksessa kallionpinnansyvyyttä tutkitaan kallion ja irtomaan tiheyseron perusteella. Menetelmää onkäytetty malminetsinnässä koko tämän vuosisadan ajan, mutta sensoveltaminen geoteknisiin tutkimuksiin on aloitettu vasta 1980-luvunloppupuolella. Mittaus tehdään pistemäisesti esimerkiksi 10-50 m väleinkäyttäen kannettavaa mittauslaitetta ja vaaituslaitetta.

Gravimetrisellä mittauksella saadaan sitä parempia tuloksia, mitä paksumpi jahomogeenisempi irtomaakerros kalliota peittää. Yleensä maakerrostenpaksuuden tulee olla yli 10 m. Tällaisissa olosuhteissa voidaan päästäkallionpinnan määrityksessä jokseenkin samaan tarkkuuteen kuin seismiselläluotauksella. Maakerrosrajoista ei tällä menetelmällä saada tietoa. Mittaus vaatiituekseen tarkistusluontoisia kairauksia kuten muutkin geofysikaalisetmenetelmät.

Kairaukset3.4

Painokairaus

Painokairaus soveltuu tieleikkausten tutkimuksissa erilaisia maakerroksiaerottelevaksi peruskairausmenetelmäksi:

savissa ja silteissälöyhissä ja keskitiiviissä kitkamaissalöyhissä moreeneissa

---

Keskitiiviissä ja tiiviissä moreeneissa sekä tiiviissä kitkamaissa sekä yleensäkinkivisissä maissa painokairan tunkeutuvuus on huono. Painokaira soveltuumaakerrosrajoja, maalajeja jamaan tiiviyttä selvittävänä kairauksena maihin,joissa kairausvastus on alle 60 pk 1 0,2 m, jolloin kairauksen erottelutarkkuus onvielä melko hyvä. Tiiviimmissä maissa painokairausta käytetään harvakseltaanlähinnä heijarikairausta täydentävänä vertailuaineistona tai sen tarkistamiseksi,onko ko. maakerros painokairalla läpäistävissä.

Heijarikairaus

Heijarikairauksen käyttöalueesta tieleikkausten tutkimuksissa voidaan antaaseuraavia suosituksia:

Savi- ja silttimaissa, joissa painokairalla on hyvä tunkeutuvuus, eitavallista heijarikairausta kannata käyttää, koska sillä ei saada juurimitään lisätietoa. Sen sijaan puristinheijarikairausta voidaan käyttääpainokairauksen sijasta.

-


Löyhissä ja keskitiiviissä kitkamaissa sekä löyhissä moreeneissaheijarikairausta kannattaa käyttää harvakseltaan painokairaustatäydentävänä tutkimusmenetelmänä maakerrosrajojen ja maan tiiviyden

-

selvittämiseen.Keskitiiviissä ja tiiviissä moreeneissa sekä tiiviissä kitkamaissaheijarikairausta suositellaan käytettäväksi tärkeimpänä maakerrosrajojen

-

ja maan tiiviyden määritysmenetelmänä.Heijarikairausta voidaan käyttää kallionpinnan määrityksessä muillamenetelmillä saatuja luotettavampia kallionpintahavaintoja täydentävänätietona.

-

Tärykairaus

Tärykairalla saadaan tieto siitä, että kallio on kairauksen päättymistasossa taialempana sekä kairaajan arvio, onko todella päästy kallioon. Tärykairauksenkäyttöä on vähentänyt porakonekairaus, jolla saadaan luotettava pistemäinenkallionpintatieto, sekä maatutka, jolla saadaan nopeasti ja halvalla viivamainenjossain määrin epävarma ja varmistusta kaipaava kallionpintatieto. Myöstutkimuksille asetettavien laatuvaatimusten aikaisempaa parempi tiedostaminen(pitäisi päästä 3 m tien tasausviivan alapuolelle) on vähentänyt tärykairauksenkäyttöä. Maatutkaa käyttäen on paremmat mahdollisuudet onnistua toteamaantutkittava leikkaus maaleikkaukseksi.

Tärykairan ominainen käyttökohde on avokallioisella alueella sijaitsevien ohuenmaakerroksen peittämien kalliopainanteiden tutkiminen. Tällöin tärykairallasaadaan määritetyksi pienehköillä tutkimuskustannuksilla todennäköinenkallionpinta. Menettely onnistuu parhaiten, kun tutkimusohjelma on suuntaa-antava ja taitava työnjohtaja soveltaa sitä paikan päällä. Tärykairan etu onkuljetettavuus vaikeassa maastossa ja vähäiset ympäristövahingot.

Tärykairausta voidaan periaatteessa tehdä sekä kannettavalla kairalla ettämonitoimikairalla (ks. kuva- 10), joilla voidaan tehdä useimpia muitakinkairauksia. Monitoimikairan käyttö tärykairaukseen ei kuitenkaan ole mielekästätutkimuksilla saatavan hyödyn ja tutkimuskustannusten suhdetta ajatellen, sillämonitoimikairalla voidaan tehdä jokseenkin samalla kustannuksella tärykairauk-sen asemasta esimerkiksi heijarikairaus, jonka kairausvastus kertoomaaperästä enemmän kuin pelkkä tärykairan tunkeutumissyvyys.


Kuva 10: Suomalaisvalmisteiset kevyt monitoimikaika GM50 (vas.), jolla soveltuupaino-, heijää-, täry- ja siipikaikaukseen sekä näytteenottoon sekäraskas monitoimikaira GM200 (olk.), joka soveltuu porakonekairauk-seen, timanttikairaukseen sekä putistinkairaukseen.

Porakonekairaus

Porakonekairaus on tieleikkausten tutkimuksissa nykyisin tärkein menetelmäkallionpinnan määrittämiseksi, koska sillä voidaan tehokkaasti läpäistämaakerrokset ja havaita kallionpinta. Jatkamalla porausta tavallisesti 3 mkallioon saada suuntaa-antava tieto kallion pintaosan ehjyydestä, kunkairausvastus mitataan joko kelloa käyttäen (0,2 m tunkeutumaa kohti) taiautomaattisella rekisteröintilaitteella ja tulostetaan diagrammiksi. Tarvittaessakallion laatua voidaan selvittää syvemmältäkin. Rikkonaisessa kalliossa,varsinkin jos sitä peittää tiivis kivinen moreeni, kallionpinnan tulkinta voi ollaepävarma. Kairausvastuksen rekisteröintilaitteilla varustetuilla porakoneillasaadaan suuntaa-antavaa tietoa vaikeasti läpäistävien moreenien tiiviydestä,joko heijarikairauksen tueksi tai sen sijaan. Moreenin sisältämien lohkareidentunnistaminen porauksen yhteydessä ja näiden havaintojen dokumentointi ontärkeää.

Porakonekairausta voidaan käyttää myös kallionäytteiden ottamiseen.Tavallisesti otetaan murskenäytteitä, joista voidaan määrittää kivilaji ja senmikrorakenne sekä tehdä ohut- tai pintahieet mikroskooppista tutkimusta varten.Kiviaineksen lujuustutkimuksia ei murskenäytteistä voida tehdä. Kallion pinnastavoidaan ottaa ns. nappinäyte. Nappinäytettä käytetään lähinnä silloin, kunkallionpintaa ei ole pystytty pelkällä porauksella luotettavasti toteamaan.

Geotekniikan informaatiojulkaisuja 25TIELEIKKAUSTEN POHJATUTKIMUKSET

Kallionäytekairaus

Kallionäytteistä tehdään päätelmiä kivilajin ja kallion ominaisuuksista sekätehdään kiviaineksen lujuustutkimuksia. Kallionäytekairausta käytetään, kunkallioperä on epähomogeeninen tai maakerrosten peitossa ja kallion laadustatarvitaan tietoa pintaa syvemmältä. Silloin, kun kallio on niin rikkonaista, ettäkallionpinnan määfittäminen porakonekairauksella on hankalaa, kallionäyte-kairaus antaa varmemman tuloksen.

Kallionäytteen halkaisija on yleensä 32-42 mm. Lujuustutkimuksia vartentarvitaan 15-20 m näytettä.

3.5 Koekuopat

Koekuoppatutkimusten hyviä puolia ovat seuraavat:

Saadaan melko luotettava kallionpintatieto. Havainnon luotettavuus-riippuu kuopan laajuudesta.Saadaan kuopan rintauksesta jatkuva kuva maakerrosrajoista.Voidaan ottaa näytteitä täsmällisesti niistä kerroksista, joissa siitä on

--

suurin hyöty.Saadaan havainnollinen käsitys maan kivisyydestä ja lohkareisuudesta.Saadaan monissa olosuhteissa suuntaa-antava tieto pohjavedenpinnasta,maan häiriintymisherkkyydestä, luiskien pysyvyydestä sekä suuntaa-antava ja helposti tarkennettava tieto maan vedenläpäisevyydestä.Jos suunnittelija on läsnä, hän saa havainnollisen käsityksen em. asioista.Valokuvauksen avulla havaintoja voidaan dokumentoida.

--

-

Koekuoppatutkimuksen haittapuolena on tutkimuksen työläyden lisääntyminenja ympäristöhaittojen lisääntyminen koekuoppien syvyyden kasvaessa.Tavallisesti koekuopat ovat alle 3 m syviä ja maksimisyvyys on yleensä 4-5 m.Koekuopat kaivetaan tavallisesti traktorikaivurilla.

Aikaisemmin koekuoppia on käytetty rutiinitutkimusmenetelmänä kallionpinnanselvittämiseen, mutta tämä sovellutus on harvinaistunut porakonekairojenyleistymisen myötä. Viime vuosina koekuoppaa on käytetty havainnollisenaerikoistutkimusmenetelmänä, kun samalla kertaa halutaan tietoa kallionpinnas-ta, maalajeista ja pohjavesiolosuhteista.

Näytetutkimukset3.6

Maalajien määritys perustuu näytetutkimuksiin. Kairausten ja geofysikaalistentutkimusten avulla arvioidaan maakerrosrajojen kulkua näytepisteiden välillä.

Kovan maan leikkausten näytteenotossa soveltuvia menetelmiä ovat sellaiset,joilla riittävän varmasti päästään suunniteltuun syvyyteen ja joilla saadaanriittävän isoja ja edustavia näytteitä. Tällaisia menetelmiä ovat:


porakone-heijarikairan näytteenotin, jonka käyttö on nykyisin vähäistä-maaputkikaira-koekuoppa, ks. kohta 3.5-

Porakoneella näytteitä otettaessa käytetään alle 5 m syvyyksillä pelkkäätankokalustoa.- Kun näytteenottosyvyys on 5-15 m, on työputken käyttösuositeltavaa, ja yli 15 m syvyyksillä on työputken käyttö yleensä välttämätöntä.Porakoneella otettavien näytteiden halkaisija on yleensä n. 50 mm ja pituus500-1000 mm.

Heijarikairan näytteenottimella otettavat näytteet ovat halkaisijaltaan 30-35 mmja pituudeltaan n. 500 mm eli jonkin verran pienempiä kuin porakoneellaotettavat, mutta toisaalta heijarikairan näytteenotin ei samassa määrin riko eikäsekoita maan rakeita, kuin porakone saattaa tehdä. Otettaessa näytteitäpohjavedenpinnan alapuolelta käytetään umpeenlyötäviä putkia.

Heijarikairan näytteenotin saadaan tunkeutumaan enintään samaan syvyyteenkuin normaali heijarikairan kärki.

Maaputkikairausta on kahta eri tyyppiä. Aikaisemmin käytettiin heijarikalustollamaahan lyötävää maaputkea (ns. superheijari). Nykyisin maaputkikairauksellatarkoitetaan yleensä näytteenottoa porakoneen suojaputkella. Tällämenetelmällä näytteenotto onnistuu 20 m syvyyteen saakka, jos paineellinenpohjavesi ei ole esteenä. Etuna tavanomaiseen porakoneella tehtäväännäytteenottoon verrattuna on näytteiden suurempi halkaisija, n. 60 mm, jolloinnäytteen murskautuminen jää vähäisemmäksi.

Näytteenottimissa voidaan käyttää esimerkiksi liuskasulkijoita tai muitasulkijalaitteita, jotta estettäisiin näytteen putoaminen näytteenotinta ylösnostettaessa. Näytteen putoamisvaara on suurin otettaessa näytteitäpohjavedenpinnan alapuolelta tai nostettaessa näytettä kivisten maakerrostenläpi.

Koekuoppa on soveltuvin menetelmä silloin, kun pyritään määrittämään maankivisyys ja lohkareisuus. Esimerkiksi kivisyys-% voidaan määrittää käyttämälläkaivinkonetta ja isokokoista 64 mm seulaa. Maa-aineksen todellinenraekoostumus kivet ja lohkareet huomioonottaen on olennainen tieto, jossuunnitellaan leikkausmassojen jatkojalostusta esimerkiksi murskaamalla.

Maanäytteistä tutkitaan laboratoriossa normaalisti vesipitoisuus ja rakeisuus,jonka perusteella laborantti määrittää kantavuusluokan ja routivuuden. Muutlaboratoriotutkimukset harkitaan tapauskohtaisesti.

Pohjavedenpinnan tutkiminen3.7

Pohjavedenpinnan taso voidaan luotettavasti mitata oikein asennetustahavaintoputkesta, jonka siiviläosa on sijoitettu riittävän läpäiseväänmaakerrokseen ja jonka toimivuus on tarkastettu.


Pohjavesiputkina käytetään yleisimmin halkaisijaltaan 32-50 mm teräsputkia,joiden alapää on rei'itetty tai uritettu 700-2000 mm pituudelta. Kun putki ontarkoitettu pitkäaikaiseen käyttöön, käytetään teräsputkien asemasta useinmuoviputkila (halkaisija yleensä 20-60 mm), jolloin ruostumishaittoja ei ole. Jospohjavesiputkista varaudutaan ottamaan vesinäytteitä, putken sisähalkaisijantulisi olla vähintään 50 mm.

Tavallisesti pohjavesiputket asennetaan heijari- tai porakonekalustollamaakerrosten läpäistävyydestä riippuen. Yleensä maahan upotetaan ensintyöputki, joka huuhdellaan tyhjäksi ja jonka sisään asennetaan varsinainenhavaintoputki, minkä jälkeen työputki nostetaan ylös. Teräsputkia voidaanhelpoissa olosuhteissa asentaa suoraan ilman työputkea.

Tutkimuskustannukset3.8

Yleistä tutkimuskustannusten muodostumisesta

Tutkimuskustannuksiin vaikuttavat mm.:

pääseminen työkohteelleliikkuminen kairauspisteeltä toiselle (puut, lohkareet, rinteet)raivausten tarvekairaussyvyys

----

maalaji, kivisyys-taito valita mahdollisimman suoraan sopiva tutkimusmenetelmäkaluston tehon sopivuus ko. kohteeseenkairauspisteiden tiheys (siirtojen pituus)

---

vuodenaika-etäisyys taajamista ja liikenneyhteydet (majoituskustannukset)-

Taajama-alueilla ja liikennöidyillä teillä tehtävien tutkimusten kustannuksiinvaikuttavia erikoispiirteitä ovat mm.:

kaapeli- ja johtotietojen selvittäminenliikenteelle aiheutuvan haitan minimointi esimerkiksi ruuhka-aikanatyöskentelyä välttäen, kelin huomioonottaminen esimerkiksi tehtäessä

--

talviaikaan tutkimuksia moottoriteilläliikennejärjestelyt, kaistojen sulkemiset, tarvittavat liikennemerkittyön luonteesta johtuvat odotusajat

--

Pisteiden sijoitus ja niiden siirtomahdollisuus tietyissä toleransseissa voivatparantaa kairaustyön tehokkuutta. Pohjatutkimusohjelmassa voidaan esittäävalmiiksi harkitut kairauspisteiden sallitut siirrot. Maanomistajien suhtautuminenvoi haitata tai helpottaa liikkumista tutkimusalueella.

Tutkimusten kustannukset työvuoroa kohti laskettuina muodostuvat taulukon 1mukaisesti.

1

28

Taulukko 1

Työl

aji

Työ

-ry

hmä

Vel

oitu

s-lu

okka

Hen

kilö

-ve

loitu

s, m

k/h

Päiv

ärah

a/pu

olip

äivä

raha

/ru

okar

aha,

mk/

tv

Maj

oitu

s-ku

lut,

mk/

tv

Päi

vittä

iset

mat

kat,

mk/

tv

Peru

s-ka

lust

o,m

k/tv

Tutk

imus

-ka

lust

o,m

k/tv

Työv

uoro

-hi

nnan

vaih

telu

väli

Huo

m.

Taky

met

rimitt

aus

1+1

05-0

721

0-13

315

4/69

/38,

500-

500

50 k

m á

1,8

158

-149

670

2969

-437

0Es

im. 1

Täry

kaira

us, k

anne

ttava

kaira

1+1

06-0

816

9-10

950

km

á 1

,77

344

2711

-391

0

Pain

okai

raus

,m

ootto

rikäy

tt. k

aira

1+1

06-0

816

9-10

932

626

97-3

892

Pain

okai

raus

,m

onito

imik

aira

1+1

06-0

816

9-10

9,,

632-

986

3003

-391

0

Hei

jarik

aira

us1+

106

-08

169-

109

614-

986

2985

-391

0Es

im. 2

Pora

kone

kaira

us,

mon

itoim

ikai

ra1+

105

-08

210-

109

1581

3952

-483

4Es

im. 3

Pora

kone

kaira

us,

kesk

irask

as h

ydr.

1+1

05-0

821

0-10

926

0451

67-6

049

Pora

kone

kaira

us,

rask

as h

ydr.

1+1

05-0

821

0-10

933

2058

83-6

765

Esim

. 4

Kal

lionä

ytek

aira

us,

T46

- T56

1+1

05-0

821

0-10

913

49-1

655

+ter

äkus

t.45

00-5

500

Esim

. 5

Koe

kuop

pa,

käsi

nkai

vu1+

106

-08

169-

109

021

60-3

078

Koek

uopp

a,ko

neel

la k

aive

ttu1+

005

-06

210-

109

50 k

m á

1,7

310

00-2

000

2863

-386

3Es

im. 6

Työvuorohinnan muodostuminen tavallisimmissa maastotoissä

Geotekniikan informaatiojulkaisujaTIELEIKKAUSTEN POHJATUTKIMUKSET

Esim

erkk

i 18

h *

210

mk/

h +

8 h

* 13

3 m

k/h

+ 2

* 15

4 m

k +

250

mk

+ 50

km

* 1

,81

mk/

km +

58

mk

+ 67

0 m

k =

4121

mk/

työv

uoro

8 h

* 16

9 m

k/h

+ 8

h *

109

mk/

h +

2 *

154

mk

+ 25

0 m

k +

50 k

m *

1,7

7 m

k/km

+ 5

8 m

k +

986

mk

= 39

11 m

k/ty

övuo

ro8

h *

210

mk/

h +

8 h

* 10

9 m

k/h

+ 2

* 15

4 m

k +

250

mk

+ 50

km

* 1

,77

mk/

km +

58

mk

+ 15

81 m

k =

4834

mk/

työv

uoro

8 h

* 21

0 m

k/h

+ 8

h *

133

mk/

h +

2 *

154

mk

+ 25

0 m

k +

50 k

m *

1,7

7 m

k/km

+ 5

8 m

k +

3320

mk

= 67

65 m

k/ty

övuo

ro8

h *

210

mk/

h +

8 h

* 10

9 m

k/h

+ 2

* 15

4 m

k +

250

mk

+ 50

km

* 1

,77

mk/

km +

58

mk

+ 16

55 m

k =

4908

mk/

työv

uoro

8 h

* 21

0 m

k/h

+ 15

4 m

k +

200

mk

+ 50

km

* 1

,73

mk/

km +

58

mk

+ ul

kopu

olin

en k

one

1500

mk

= 49

08 m

k/ty

övuo

ro

Esim

erkk

i 2Es

imer

kki 3

Esim

erkk

i 4Es

imer

kki 5

Esim

erkk

i 6

Työv

uoro

hint

ojen

lisä

ksi t

ulee

seur

aavi

a ku

stann

uksia

: kal

usto

n sii

rto, m

aasto

töid

en v

alvo

nta,

kor

vauk

set m

aano

mist

ajill

e ai

heut

unei

sta v

ahin

goist

a.K

usta

nnuk

set o

n es

itetty

ilm

an a

rvon

lisäv

eron

osu

utta

.

,, ,,

,,,,

,,,,,, ,,,, ,, ,,,,

,, ,,,, ,,,,

,,

,,

,, ,, ,, ,, ,,,, ,, ,, ,,

,,,,,,,,,,,,,, ,, ,, ,,


Seismisen luotauksen kustannukset ovat noin 15000-25000 mk/km.Gravimetrisen mittauksen kustannukset ovat noin 10000 mk/km.

Maatutkaluotauksen kustannus työvuoroa kohti laskettuna on noin 8000-1 0000mk, josta noin puolet koostuu tulosten tulkinnasta. Kun kustannukset jaetaantutkittavalle linjapituudelle, hinnaksi muodostuu ilman mittaus- ja raivaustöitänoin 1800-2500 mk/km.

Geofysikaalisten tutkimusten edellyttämät mittaus- ja raivaustyöt saattavatjoissain tapauksissa olla itse tutkimusta kalliimpia.

Tutkimusolosuhteiden jaottelu

Leikkaukset voidaan jaotella syvyyden mukaan:

mataliin (alle 5 m)-keskisyviin (5-15 m)-syviin (yli 15 m)-

Maasto voidaan jaotella pinnanmuodostuksen mukaan seuraavasti:

helppo liikkua-

avoin maasto tai pieniä puita harvakseen-tiet lähellä-loivat pinnat (kaltevuus alle 10 astetta)-

vaikea liikkua-

suuret kaltevuuserot tai suuria puita tiheästisuuria pintakiviä tai lohkareitaei teitä lähellä tai suon ylityksiä

---

erittäin vaikea liikkua-

jyrkät rinteet (kaltevuus yli 30 astetta, ei pääse koneella ajamallaomin voimin)suuria lohkareitatiheä puustokaukana teistäpuidenkaatokielto

-

----

Porakonekairauksen kustannukset

Työsaavutus (porausmetriä 1 8 tuntia tehokasta porausaikaa) voidaan arvioidaseuraavanlaiseksi:

alle 5 m syvyys: kevyellä kalustolla 35 m, keskiraskaalla 45 m tai raskaalla-50 m


5-15 m syvyys: kevyellä kalustolla 35 m, keskiraskaalla 50 m tai raskaalla-60 myli 15 m syvyys: keskiraskaalla kalustolla 45 m tai raskaalla 60 m-

Tästä muodostuu porauskustannukseksi metriä kohden tehokkaaltaporausajalta (työvuorohinta otetaan taulukossa 1 esitetyn vaihteluvälinkeskeltä):

Alle 5 m syvyys

kevyt kalusto 4393 mk/35 m = 126 mk/mkeskiraskas kalusto 5608 mk/45 m = 125 mk/mraskas kalusto 6324 mk/50 m = 126 mk/m

---

5-15 m syvyys

kevyt kalusto 4393 mk/35 m = 126 mk/mkeskiraskaskalusto 5608 mk/ 50 m = 112 mk/mraskas kalusto 6324 mk/60 m = 105 mk/m

---

Yli 15 m syvyys

--keskiraskas kalusto 5608 mk/45 m 125 mk/mraskas kalusto 6324 mk/60 m 105 mk/m

--

Näytteenoton kustannukset

Otettaessa näytteitä porakonekalustolla 1 m välein ovat työsaavutukset (metriä/8 tuntia tehokasta porausaikaa) likimain puolet edellä esitetyistä normaalipo-rauksen työsaavutuksista tutkimusreiän syvyyden mukaan luokiteltuina.Porakoneella suoritettavassa näytteenotossa kalustokustannuksiin onlaskettava mukaan näytteenottimesta muodostuva lisäkustannus (SKOL:nkalustoluokittelun kohta 91.20, nykyisin 44 mk/otettu näyte). Näytteenotonkustannukseksi muodostuu näin:

Alle 5 m syvyys

kevytkalusto 4393 mk / 17,5 m + 44 mk/kpl = 295 mk/näytekeskiraskas kalusto 5608 mk/22,5 m + 44 mk/kpl = 293 mk/näyteraskas kalusto 6324 mk/25 m + 44 mk/kpl = 297 mk/näyte

---

5- 15 m syvyys

kevytkalusto 4393 mk / 17,5 m + 44 mk/kpl = 295 mk/näytekeskiraskas kalusto 5608 mk/25 m + 44 mk/kpl = 268 mk/näyteraskas kalusto 6324 mk/30 m + 44 mk/kpl = 255 mk/näyte

---

Yli 15 m syvyys

293 mk/näytekeskiraskas kalusto 5608 mk/22,5 m + 44 mk/kpl =-


raskas kalusto 6324 mk/30 m + 44 mk/kpl 255 mk/näyte- --

Heijarikairauksen kustannukset.

Heijarikairauksen työsaavutukset (kairausmetriä / 8 tuntia tehokasta kairausai-kaa) erilaisilla syvyyksillä voidaan arvioida seuraavanlaisiksi:

alle 5 m syvyys: 30-35 m-5-15 m syvyys: 40-50 m-yli 15 m syvyys: 45-60 m-

Tällöin saadaan tehokkaan kairauksen metrikustannukseksi, kun työvuorohin-naksi otetaan taulukossa 1 esitetyn vaihteluvälin keskeltä 3448 mk:

alle 5 m syvyys: 99-115 mk/m-5-15 m syvyys: 69-86 mk/m-yli 15 m syvyys: 57-77 mk/m-

Siirtokustannukset

Edellä esitetyt porauksen, näytteenoton ja heijarikairauksen työsaavutukset onlaskettu tehokasta kairauspisteellä työskenneltyä aikaa kohti. Kokonaiskustan-nuksen laskennassa tulee lisäksi ottaa huomioon pisteeltä toiselle siirtymisenkustannus. Siirtoaika eri maasto-olosuhteissa on:

Helppo liikkua: 5-15 minuuttia/pisteVaikea liikkua: 15 minuuttia-1 tunti/pisteErittäin vaikea liikkua: 1-4 tuntia/piste

---

Tavanomaisissa lyhyissä siirroissa kairauspisteeltä toiselle kustannuksetmuodostuvat edellä esitettyjen työvuorokustannusten mukaisesti. Kunkysymyksessä ovat pitkät siirrot työkohteelta toiselle, otetaan kalustovuokrastahuomioon 30 %.

4 TIELEIKKAUSTEN POHJATUTKIMUSMETODIIKKA

Pohjatutkimusten vaiheet ja metodiikka4.1

Leikkaustutkimukset voidaan jaotella tutkimusvaiheittain kuvan 11 mukaisesti.Tämän kaavion mukainen tutkimusvaihejako tai ainakin eri tyyppistentutkimusten käyttömahdollisuuksien tarkistaminen kannattaa tehdä jokaistauutta suunnitteluvaihetta aloitettaessa. Kuvan 11 kaaviossa ei ole esitettysuunnitteluvaihejakoa. Tähän on yhtenä syynä se, että tutkimusvaihejakojossain määrin toistuu yleissuunnitelmaa, tiesuunnitelmaa ja rakennussuunnitel-maa laadittaessa. Tämän tutkimusohjeen pääpaino on luvussa 7 esitetyillälopullisilla pohjatutkimuksilla ottamatta tarkemmin kantaa siihen, missäsuunnitteluvaiheessa ne tehdään. Luvuissa 5 ja 6 esitetään lyhyesti, mikä osa


lopullisista tutkimuksista suositellaan tehtäväksi yleissuunnitelmaa ja mikä osatiesuunnitelmaa varten.

Kuva 11: Leikkaustutkimusten vaiheet ja metodiikka.

Leikkausten luokittelu kallionpinnan sijainnin mukaan4.2

Kallionpinnan sijainti leikkauksessa olevan tien korkeusasemaan nähdenvoidaan luokitella kuvan 12 mukaisesti tapauksiin a ... c. Tutkimuksilla selvitetäänmikä näistä tapauksista on kyseessä. Tutkimusten etenemislogiikaksisuositellaan kallionpinnan vyöhykejaon selvittämistä hankkeen edetessä yhäparemmalla tarkkuudella ja tutkimusten tihentämistä eri vyöhykkeiden sisällätapauskohtaisesti tarvittavan tarkkuuden saavuttamiseksi. Kallionpinnanvaihtelu näiden vyöhykkeiden sisällä vaikuttaa eri tapauksissa eri asioihin jatämän takia tutkimustarkkuusvaatimukset vaihtelevat. Tutkimuksia ohjelmoitaes-sa tulee arvioida tien korkeusaseman mahdollisten myöhempien muutostenvaikutus tutkimustarpeeseen.


Kuva 12: Kallionpinnan sointivyöhykkeetkannalta.

tieleikkauksen pohjatutkimusten

Vyöhykejako

a) Kallio ylempänä kuin irtilouhintasyvyys

Kallionpinnan vaihtelu vaikuttaa siihen, kuinka suuri osamassoista on kallionlouhintaa ja kuinka suuri maankaivua.Kallionpinnan sijainti voi myös vaikuttaa luiskan tilantarpeeseen

-

-

b) Kallio välillä irtilouhintasyvyys ... siirtymäkiilasyvyys

Kallionpinnan sijainti vaikuttaa päällysrakenteen muotoiluun-(siirtymäkiilat, maalaatikot)Kallionpinnan sijainti vaikuttaa louhinta- ja kaivumassoihinTutkimustarkkuusvaatimukset suurimmat (myös se, missä kallionsyvyys siirtyy vyöhykkeeltä b vyöhykkeelle c tai a)

--

Kallio syvemmällä kuin siirtymäkiilasyvyysc)

Kallionpinnan sijainti ei vaikuta suunnitteluun eikä rakentamiseen,jos kallio pysyy tällä syvyydellä.

-

Rakentamisen vaatimuksia leikkaustutkimuksille4.3

Kallioleikkausmassojen selvittäminen hankekohtaisesti

Tutkimustarkkuusvaatimukset ovat tapauskohtaisesti vaihtelevia. Seuraavassaon esitetty yleisiä näkökohtia, jotka vaikuttavat kallioleikkausmassojenhankekohtaiseen selvittämistarkkuuteen:


Usein kallioleikkausmassat kasvavat suunnitelmassa arvioiduista lähinnäsen takia, ettei kaikkia kallioesiintymiä ole pohjatutkimuksilla todettu.Jos hankkeessa on massa-alijäämä, ei ole kovin haitallista, ettäkallioleikkausmassat kasvavat ja muualta hankittavat massat vähenevät.Massatasapaino- tai massaylijäämätilanteessa kallioleikkausmassojen

-

-

-kasvaminen aiheuttaa merkittäviä ongelmia.Jos ylimääräisiä kalliomassoja voidaan hyödyntää toisella työkohteella taialueellisessa materiaalipankissa, tämä ratkaisee massaylijäämäongelmia,mutta suunnitteluvaiheessa on harvoin varmuutta yhtä aikaa käynnissä

-

olevista rakennushankkeista.Jos hankkeessa on arvioitu olevan vähän louhintaa, sen yksikköhinta ontodennäköisesti korkea ja kallioleikkausmassojen lisääntyminen tulee

-

rakennuttajalle kalliiksi.Tutkimukset tulee tehdä niin, että työ voidaan toteuttaa joko omajoh-toisena työnä tai kokonaisurakkana.

-

Kallionpinnan paikallinen selvittäminen

Kallionpinnan tutkimisen tarkkuusvaatimuksiin vaikuttavat mm. seuraavatnäkökohdat:

Yleensä suurempi häiriö rakentamiselle aiheutuu siitä, että löytyy''ylimääräisiä'' kalliokohoumia kuin siitä, että massat muuten poikkeavat

-

arvioiduista.Mikäli yllättäviä kalliokohoumia löytyy rakentamisen loppuvaiheessa eikä-massoille enää löydy mielekästä käyttöä, haitta on suurin.Epäedullisinta on, että löytyy runsaasti matalaa (0-0,5 m) louhintaa (suuretporausmetrit/m3, suuri nallimenekki/m3, 3 ... 4-kertainen m3 -hinta normaaliin

-

verrattuna).Erityisesti liikennöitäviä teitä parannettaessa ennakoimaton louhintatarveaiheuttaa hankaluuksia liikennejärjestelyissä.

-

Edellä esitetystä seuraa, että tutkimuksia tulee tehdä eniten kallion ollessavyöhykkeellä b. Lisäksi on riittävin tutkimuksin varmistettava, ettei vyöhykkeelläc sijaitsevaksi arvioitu kallio yllättäen esiinny ylempänä.

Maaleikkausmassojen käyttökelpoisuuden selvittäminen

tutkimistarkkuusvaatimuksiinMaaleikkausmassojen käyttökelpoisuudenvaikuttavat mm. seuraavat näkökohdat:

Millainen tarve hankkeella on käyttää hyväksi heikkolaatuisia massoja?Onko hankkeen rakentamisaikataulu siinä määrin väljä, että se parantaahuonohkojen massojen hyötykäytön mahdollisuuksia (mahdollisuusvälttää kaivua ja pengerrystä epäsuotuisimmissa sääolosuhteissa, aikaapenkereiden mahdollisille jälkipainumille)?

--


4.4 Pohjatutkimusten erityispiirteitä nykyistä tietä parannettaessa

Kun tehdään pohjatutkimuksia nykyisellä tiellä, tutkimuksia helpottavat hyvätkulkuyhteydet tutkimuskohteelle sekä mm. maatutkaluotauksen kannaltamahdollisuus ajaa tietä pitkin. Leikkauksessa olevan nykyisen tien sivuojat ovateräänlaisia jatkuvia koekuoppia ja antavat tietoa kalliopaljastumista ja pinnanmaalajista, joskin uusilla teillä leikkausluiskat ja ojat usein verhotaan niin, etteiem. havaintoja voida tehdä. Toisaalta kairausten tekemistä vaikeuttavatnykyisen tien rakennekerrokset sekä varsinkin vilkasliikenteisillä teilläliikennejärjestelyt. Koska parantamistyö yleensä joudutaan tekemään tienollessa liikenteellä, on suunnittelussa pyrittävä sujuvan rakentamisenmahdollistaviin ratkaisuihin, mikä tutkimusten osalta saattaa edellyttäätavanomaista parempaa tarkkuutta.

YLEISSUUNNITTELUVAIHEEN POHJATUTKIMUKSET5

Tutkimusten tavoitteet5.1

Yleissuunnitteluvaiheen tieleikkaustutkimukset voidaan jaotella vastaustenhakemiseen kolmeen seuraavaan kysymykseen:

Onko kysymyksessä pehmeikköleikkaus vai kovan maan leikkaus?Ulottuuko leikkaus pohjavedenpinnan alapuolelle? Jos ulottuu, mitkä ovat

--

ympäristövaikutukset ja rakenneratkaisut?Mikä on leikkausten massatalous pääpiirteissään (kallio/penkereeseenkelpaava maamassat/läjitettävät maamassat)?

-

Yleissuunnitteluvaiheen tutkimuksilla haetaan lähinnä ratkaisujen toteutettavuu-den (tekninen kelpoisuus ja ympäristövaikutukset) varmistamista ja rakentamis-kustannusten määritystä yleispiirteisellä tarkkuudella. Isojen hankkeidenmassatalouden alustava selvittäminen palvelee myös maa-ainesten hankinnanvalmistelua.

Tutkimussuositukset5.2

Yleissuunnitteluvaiheen tutkimusmenetelmien valinnasta voidaan antaaseuraavia suosituksia:

Erityisesti tulee painottaa karttatulkinnan, geologisen tietämyksen ja-maastokäynneillä saatavien havaintojen merkitystä.Geofysikaalisilla tutkimuksilla, erityisesti maatutkalla, voidaan päästäedullisiin tuloksiin, jos maasto ei ole vaikeakulkuista, eivätkä raivauskus-

-

tannukset tule kohtuuttomiksi. Geofysikaaliset tutkimukset vaativattuekseen aina tarkistuskairauksia.Yleissuunnitteluvaiheessa tarvittava kairausten määrä riippuu tutkimustenohjelmoinnista ja erilaisten tutkimustapojen hyödyntämistaidosta.

-


Pohjavedenpinnan sijainti selvitetään silloin kun pohjaveden pinnan muutostenvoidaan arvioida aiheuttavan merkittäviä lisäkustannuksia tai ympäristövaikutuk-sia. Tutkimustapoina ovat pohjavesiputket sekä geofysikaalisten tutkimustenmahdollisesti antama tieto pohjavedenpinnasta luotauslinjoilla.

Kallionpinnan sijainti leikkauksissa on tarpeen selvittää lähinnä massataloudelli-sesti merkittävissä leikkauksissa ja likimääräisellä tarkkuudella. Kallionpinnanarvioinnissa voidaan käyttää mm.

avokalliohavaintoja ja niiden perusteella tehtäviä johtopäätöksiä-kallionpinnan kulustageofysikaalisia tutkimuksia varmistettuina tarkistuskairauksin, joiden tässätapauksessa on mielekkäintä olla varman kallionpintatiedon antavia

-

porakonekairauksiakevytkairauksia, jotka saattavat usein antaa riittävän tarkan arvionkallionpinnan sijainnista

-

Maaleikkausmassojen käyttökelpoisuuden arviointitarkkuus yleissuunnitteluvai-heessa on tapauskohtaisesti vaihteleva.

Yleissuunnitteluvaiheessa tehtäviksi suositeltavat kallion laatututkimukset onesitetty taulukossa 2 kohdassa 7.7.

TIESUUNNITTELUVAIHEEN POHJATUTKIMUKSET6

6.1 Tutkimusten tavoitteet

Tiesuunnitelmaa varten olennaisinta on määrittää:

tiealue lopullisella tarkkuudellarakentamiskustannukset luotettavastitekniset periaateratkaisut

---

Kovan maan leikkausten pohjatutkimusten osalta tämä edellyttää, että

kallionpinta määritetään riittävän tarkasti varsinkin, kun tiealuetta varataan-vain jyrkkäluiskaista kallioleikkausta silmälläpitäen.massatalous ja päällysrakenteet määritetään sillä tarkkuudella, että-kustannusarvio voidaan laatia.ympäristövaikutukset selvitetään sillä tarkkuudella, että niiden vaikutussuunnitelmaratkaisuihin ja hankkeen kustannuksiin voidaan ottaahuomioon.

-

Tutkimussuositukset6.2

Tiesuunnitteluvaiheessa tavoiteltava tutkimustarkkuus verrattuna rakennus-suunnitteluvaiheen vastaavaan tavoitteeseen riippuu tapauskohtaisesti mm.


siitä, ovatko tiesuunnitelman ja rakennussuunnitelman laatiminen toisistaanerillisiä työvaiheita vai tehdäänkö ne välittömästi peräkkäin sekä kuinka suuri onsuunnitelmamuutosten todennäköisyys. Tavallisesti tiesuunnitelmaa vartentehdään 35-65 % pohjatutkimusten kokonaismäärästä.

Koska tiesuunnitelmassa on pystyttävä määrittämään tiealueen tarve, onjyrkkäluiskaisen kallioleikkauksen tapauksessa tehtävä jo tiesuunnitteluvaihees-sa lopulliset tutkimukset (ks. kohta 8.1), jos tiealueen varaus tehdään ilmanvarmuusvaroja.

Kallionpinnan tutkimisen osalta voidaan keskimääräiseksi yleistavoitteeksiantaa, että esimerkiksi maa- ja kallioleikkausten rajakohdat määritetääntiesuunnitteluvaiheessa +- 20 m tarkkuudella (vrt. lopullinen tavoite +- 1 0 m).

Pohjaveteen liittyvien tutkimusten osalta suositellaan, että ne pyrittäisiintekemään nimenomaan tiesuunnitteluvaiheessa ja rakennussuunnitteluvai-heeseen jäisi vain pohjavedenpintahavaintojen jatkaminen. Tähän on syynätoisaalta se, että pohjavesitutkimukset vaativat aikaa, ja toisaalta se, että ko.tutkimukset, esimerkiksi koepumppaukset, ovat usein luonteeltaan suunnitel-man olennaisia perusratkaisuja varmistavia.

Kallion laatututkimukset pyritään keskittämään tiesuunnitteluvaiheeseen.

7 LOPULLISET POHJATUTKIMUKSET

7.1 Rakennussuunnitteluvaiheen tutkimusten tavoitteet

Rakennussuunnitteluvaiheen pohjatutkimuksille asetetaan seuraavia tavoitteita:

riittävät lähtötiedot yksityiskohtaista suunnittelua varten-lähtökohdat riittävän luotettavaa työn hinnoittelua varten-rakentaminen sujuu ilman haitallisia suunnitelmamuutoksia ja kustan-nusyllätyksiä

-

7.2 Kallionpinnan selvittäminen

Kallionpinnan selvittäminen maaleikkauksessa

Kallionpinnan kulku maaleikkauksessa pyritään selvittämään sillä tarkkuudella,ettei työn aikana todeta yllättäviä kallionlouhintatarpeita.

Jos kallionpinnan määrittämisessä ei ole pystytty käyttämään geofysikaalisiatutkimusmenetelmiä ja kallion sijainti määritetään pelkästään kairauksin(porakonekairauksia tai vähintään 3 m tien tasausviivan alapuolelle ulottuviakevytkairauksia), voidaan antaa seuraavanlaiset yleissuositukset:

1


Moreenialueilla tehdään kairauksia noin 20 m ruutuun sen varmistamisek-si, että kallio on niin syvällä, ettei sillä ole vaikutusta rakentamiseen.Harjualueilla kairauspisteiden välimatka voi vastaavasti olla noin 40-60 m.Tulee tarkistaa, että pisteitä osuu harjun poikittaissuunnassa niillekohdille, joilla kallion esiintyminen on todennäköisintä.

-

-

Jos kallionpinta on tutkittu geofysikaalisin menetelmin, kairausten määräävoidaan pienentää noin 25-50 prosenttiin edellä esitetyistä ja tehtävät kairauksetvoidaan kohdentaa tarkemmin valittuihin paikkoihin.

Kallionpinnan selvittäminen kallioleikkauksessa

Kallioleikkauksen (kallionpinta vyöhykkeellä a) tutkimuksissa tavoitteina on:

määrittää kallioleikkauksen alkamis- ja päättymiskohta yleensä noin +- 1 0-m tarkkuudellaselvittää kallionpinnan kulku tällä leikkausosuudellå riittävän tarkastitarvittaessa tutkia tarkemminkin kallionpinta nimenomaan luiskankohdalla, jos luiska on suunniteltu jyrkäksi kallioluiskaksi ja odottamatto-man syvällä oleva kallio aiheuttaisi ongelmia

--

seuraavistaKallionpinnan perustuu sopivaan yhdistelmäänarviointimenetelmistä:

avokalliokartoitukseen (varma havainto)avokallioisen alueen matalien painanteiden tutkimiseen tärykairauksin(tuloksena usein hyvin todennäköinen kallio)porakonekairauksiin (varma havainto)

--

-koekuoppiin (melko varma havainto)-heijari-, paino- ja tärykairauksiin (saadaan kallion ylin mahdollinen sijainti,tiedon hyödynnettävyys massalaskennassa tapauskohtaisesti vaihteleva)maatutkaluotaukseenseismiseen luotaukseen

-

--

Kallioleikkauksen alkamis- ja päättymiskohdan määrityksen tulee perustualuotettavaan havaintoon (porakonekairauksiin).

Jos kallionpinta on määritetty ilman geofysikaalisia tutkimuksia, voidaanluotettavien kalliohavaintojen tiheysvaatimusten ääritapauksina pitää seuraavia:

poikkileikkaukset 20 m välein, poikkileikkauksessa kairaukset tms. 10-1 5-m välein (kuva 13)poikkileikkaukset 40 m välein, poikkileikkauksessa kairaukset tms. 20 m-välein


Kuva 13: Esimerkki kallioleikkauksen tutkimuksista. Kallionpintaa on selvitettylähinnä porakonekaikauksin, kalliopaljastuman ympärillä myöstärykairauksin. Muina tutkimuksina heijarikairausta ja näytteenottoa.

Jos on tehty maatutkaluotaus, jonka antama kallionpinta on vertailuporauksillatodettu luotettavaksi, porauksia tms. varmoja kallionpintahavaintoja voidaanvähentää noin puoleen edellä mainituista. Leveällä tiellä tämä edellyttääuseiden rinnakkaisten linjojen tutkimista.

Heijari-, paino- ja tärykairausten hyödynnettävyyttä arvioitaessa kannattaa tehdäleikkauskohtainen vertailu, kuinka paljon ko. kairausten päättymissyvyys onpoikennut luotettavasti määritetystä kallionpinnasta. Jos ero on pieni, ko.kairauksille voidaan antaa painoarvoa kallionpinnan kulun arvioinnissa ja niidenavulla voidaan vähentää porakonekairausten tarvetta.


Jos kallionpinta on tarpeen tutkia luiskan kohdalla tarkasti tiealueen riittävyydenvarmistamiseksi tai tukimuurin tarpeen määrittämiseksi, tutkimustiheys harkitaantapauskohtaisesti.

7.3 Maakerrokset

Maakerrosrajat määritetään ottamalla maanäytteitä ja arvioimalla tärkeimpienmaakerrosrajojen kulku näytepisteiden välillä yleensä heijari- tai painokairauksil-la. Myös geofysikaalisia tutkimusmenetelmiä voidaan käyttää maakerrosrajojenarviointiin. On syytä välttää sellaisten kairausmenetelmien tarpeettomanrunsasta käyttöä, joilla ei ko. pohjasuhteissa päästä riittävän syvälle, ks. kuva14. Hiekka- ja soramoreeneissa sekä muissakin kivisissä moreeneissapainokairan tunkeutuvuus on huono ja maakerrosrajat kannattaa määrittäälähinnä heijarikairauksella. Silttisissä maissa taas heijarikairaus antaa maanhäiriintymisherkkyyden takia niin pieniä kairausvastuksia, että maakerrostenerottelutarkkuus saattaa jäädä huonoksi. Tällöin painokairaus tai puristinheijari-kairaus on tavallista heijarikairausta soveltuvampi tutkimusmenetelmä.

Kuva 14: Kairausmenetelmän valinta kivisessä moreenissa.

Näytteenottopisteitä sijoitetaan tielinjalle tavallisesti 40-80 m välein.Näytteenottopisteiden sijoitustiheyteen vaikuttavat mm. seuraavat näkökohdat:

Tasalaatuisissa pohjasuhteissa voidaan soveltaa harvempaa pisteverkos--toa.Kun leikkausmassojen käyttökelpoisuuden vaihtelut pyritään saamaan-tarkoin selville, sovelletaan tiheää pisteverkostoa.Matalia näytepisteitä voidaan kohtuullisin kustannuksin sijoittaatiheämpään kuin syviä.

-

Näytteenotto pyritään aina ulottamaan vähintään 3 m tien tasausviivanalapuolelle. Tutkimuksia ohjelmoitaessa kannattaa ottaa huomioon suunnittelunaikana tapahtuvan tasausviivan alentamisen mahdollisuus. Kuvassa 15 onhavainnollistettu eri syvyysväleiltä otettavien maanäytteiden merkitystäsuunnittelussa.


Eri syvyystasoilta otettavien maanäytteiden hyödyntäminen tiengeoteknisessä suunnittelussa.

Kuva 15:

Leikkausmassojen käyttökelpoisuus7.4

Kuvassa 16 on esitetty leikkausmassojen luokittelu rakeisuuden mukaanpenkereeseen kelpaaviin (Lm 1 ... Lm 1a), olosuhdeherkkiin (Lm 2) japenkereeseen kelpaamattomiin (Lm 3). Luokittelu on Tienrakennustöidenyleisistä laatuvaatimuksista ja työselityksistä (TYLT: Penger- ja kerrosraken-teet).


Leikkausmassojen luokittelu rakeisuuden mukaan (TYLT).Kuva 16:


Tekijöitä, jotka vaikuttavat olosuhdeherkkien leikkausmassojen käyttökelpoisuu-teen pengermateriaaliksi ovat:

maa-aineksen rakeisuusmaa-aineksen sijainti pohjavedenpintaan nähden (pohjavedenpinnan

--

vaihtelulla suuri merkitys)maa-aineksen vesipitoisuus, jonka pitää olla riittävän paljon juoksurajaa-pienempivuodenaika ja sää kaivu- ja pengerrysvaiheessamahdollisuus tehdä kaivu sellaista työjärjestystä noudattaen, ettäleikkausta ehditään esim. ojittamalla osittain kuivattaa työn aikanamahdollisuus liikkua työkoneilla leikkauksen päällä siten, että erisyvyystasoilla olevat käyttökelpoisuudeltaan erilaiset massat voidaan

--

-

kaivaa erikseenmahdollisuus tehdä pengertä tarvittaessa ns. voileipärakenteena, jossahienorakeisten kerrosten väliin tehdään karkeampia, kuivattavia kerroksiarakentamisaikataulu (mahdollisuus välttää työskentelyä huonojen säidenaikaan, aikaa penkereiden mahdollisille jälkipainumille).

-

-

Kuten esitetystä luettelosta nähdään, vain osa massojen käyttökelpoisuuteenvaikuttavista tekijöistä on pohjatutkimusasioita ja monet ovat enemmäntyötekniikkaan ja rakentamisen ohjelmointiin liittyviä kysymyksiä. Pohjatutkimuk-sissa oleellisimpia ovat näytteet sekä pohjavedenpintatiedot. Yleensäkaivutöissä ei erotella alle 1,5-2 m paksuisia erilaisia maakerroksia, muttahankkeen massatilanteesta ja olosuhteista riippuen voidaan tehdä tarkempaa-kin työtä. Myös varamaanottopaikoilla tehtävissä kaivutöissä tarkkuus on useinsuurempi.

Hienorakeisten maalajien kelpoisuutta pengermateriaaliksi voidaan tarkastellakuvan 17 mukaisesti. Proctor-kokeilla määritetään optimivesipitoisuus ja tätävastaava maksimikuivatilavuuspaino. Hienorakeisten maalajien tiivistämisentutkimiseen sopii paremmin normaali proctor-koe kuin parannettu proctor-koe,jossa järkäleen koko, pudotuskorkeus ja pudotusten määrä ovat suuremmat javoivat aiheuttaa tiivistymisen sijasta haitallista häiriintymistä. Penkereelleasetettavan tiiviysastetavoitteen (TYLT:n mukaisen tai tapauskohtaisestiharkitun, joskus esimerkiksi 92 % sijasta 87 %) avulla voidaan laskeapenkereen kuivatilavuuspainolle asetettava tavoite. Vesipitoisuuden jamaksimikuivatilavuuspainon riippuvuutta kuvaavalta käyrältä saadaanmääritetyksi vesipitoisuus, jota kosteammassa tilassa maa-ainesta ei olemahdollista saada tavoitetiiviyteen. Vertaamalla tätä vesipitoisuutta maanluonnontilaiseen vesipitoisuuteen voidaan tehdä johtopäätöksiä maa-aineksensoveltuvuudesta pengermateriaaliksi. Menettelyä on tarkemmin selostettujulkaisussa Kuivakuorisavien ja silttien käyttö tiepenkereissä TVH 723855.Proctor-tiivistyksen asemasta voidaan laboratoriokokeissa käyttää IC-testeriä,jossa tiivistys aikaansaadaan painetta ja kiertotiivistystä käyttäen.


Kuva 17: Esimerkki proctor-kokeen käytöstä arvioitaessa hienorakeisenmateriaalin soveltuvuutta tiepenkereeseen.

7.5 Pohjamaan ominaisuudet tierakenteiden mitoituksen kannalta

Tien päällysrakenteen mitoituksen kannalta tärkeitä ovat:

- näytetutkimusten perusteella määritetyt pohjamaan kantavuus- jaroutivuusominaisuudet

- tiedot pohjavedenpinnastatieto kallionpinnasta sikäli kuin se on 3 metriä lähempänä tien tasausvii--vaa

Oleellisia ovat näytteet, jotka on ovat 1-3 m tien tasausviivan alapuolelta.Näytepisteiden lopullista fiheyttä harkittaessa kannattaa ennakoida päällysra-kenteen mitoituksen erityispiirteitä kyseisessä hankkeessa, mm. seuraavasti:

Pienipiirteinen päällysrakennesuunnittelu, jota tehdään lähinnä vanhantien parantamista varten, edellyttää tarkkoja tietoja pohjamaan kantavuus-ja routivuusominaisuuksien vaihtelusta.

-


Jos päällysrakenteessa on sitomaton kantava kerros, pohjamaankantavuusominaisuuksien mahdollinen vaihtelu kostautuu herkemminkuin stabiloitua kantavaa kerrosta käytettäessä.

-

Suuntaa-antavana suosituksena voidaan esittää, että näytepisteiden välimatkasaa olla enintään 40 % suunniteltavasta päällysrakenneosuudesta. Esimerkiksikun päällysrakennepaksuutta muutetaan 100 m välein, tämä edellyttäänäytteenottoa 40 m välein, jotta jokainen päällysrakenteen muutos perustuisivähintään kahden näytepisteen antamaan tietoon.

7.6 Pohjavesikysymykset

Pohjaveden alenemiseen ja alentamiseen liittyvien tutkimusten tavoitteena on:

kartoittaa alkuperäinen tilanneselvittää odotettavissa olevat pohjaveden alenemisen vaikutuksetsuunnitella vältettävissä olevien haittojen estäminensuunnitella valmis rakenne toimivaksi

----

Tieto pohjavedenpinnan sijainnista ja vaihtelusta on tarpeen myös mm.päällysrakenteen ja kuivatuksen suunnittelua sekä leikkausmassojenkäyttökelpoisuuden selvittämistä varten.

Pohjavedenpinnan likimääräinen sijainti arvioidaan geologisen tiedon ja muistapohjatutkimuksista saatavien viitteiden perusteella ja pohjavedenpintaselvitetään tarkemmin pohjavesiputkien avulla. Pohjavesiputkien tarve onvähäinen seuraavankaltaisissa olosuhteissa:

moreenileikkaus, jossa tie kulkee moreenimäen korkeimmilla kohdilla jaselvästi ympäröiviä alueita, esimerkiksi tasankosavikoita ylempänähiekka- tai soraleikkaus, jossa pohjaveden voidaan vähilläkin tutkimuksillaarvioida olevan yli 3 m syvyydellä tien tasausviivasta

-

-

Pohjavesiputkia sijoitetaan myös tielinjan ulkopuolelle seuraavissa tapauksissa:

Selvitetään pohjavesikysymyksiä sivukaltevassa maastossa.Tarvitaan tieto pohjavedenpinnasta sellaisten rakenteiden kohdalla, joidenvaurioitumisvaaraa pohjaveden alenemisen johdosta selvitetään.Koepumppausten yhteydessä.

--

-

Pohjavesiputket pyritään asentamaan mahdollisimman aikaisessa vaiheessa,jotta suunnittelua varten ehditään saada käsitys pohjavedenpinnan vaihtelusta.Pohjavedenpinnan selvittämiseen kuuluu olennaisena osana lähiympäristönkaivojen vedenkorkeuksien mittaaminen. Pohjavesikysymysten tutkimisenkannalta on tärkeää, että suunnittelijalla on henkilökohtainen käsitys maasto-olosuhteista.

Pohjavedenpinnan alapuolelle ulottuvissa leikkauksissa selvitetään maaperänvedenläpäisevyys. Useissa tapauksissa vedenläpäisevyys voidaan riittävällä


tarkkuudella arvioida maanäytteiden rakeisuuden perusteella. Tarkempaatietoa tarvittaessa vedenläpäisevyyttä voidaan tutkia:

laboratoriokokeinkenttävedenläpäisevyyskokeella, jossa maahan upotettuun putkeenlisätään vettä ja mitataan vedenlaskeutumisnopeuslyhytaikaisella (alle 1 vrk) koepumppauksella koekuopastavarsinaisella koepumppauksella (kesto yleensä 2-4 viikkoa)

--

--

Koepumppauksesta saatavien tietojen perusteella voidaan selvittää paitsimaaperän vedenläpäisevyyttä myös pohjaveden alentamisen toteutusmahdol-lisuutta sekä pumppausvesimääriä. Koepumppaus on tarpeen silloin kun:

on odotettavissa suuri jaltai laaja-alainen pohjaveden aleneminenpumppausvesimäärät ovat suuret (yli 250 m3/vrk pumppaus edellyttää

--

vesioikeuden lupaa)ympäristössä on kohteita, joille herkästi aiheutuu haittaa pohjavedenalenemisesta, esimerkiksi pehmeikölle maanvaraisiksi perustettujarakennuksia tai muita rakenteita taikka vedenottamo

-

Kallion laatu7.7

Ohjeessa Kallion laatututkimukset tiensuunnittelutöissä TIEL 2180001suositellut eri vaiheissa tehtävät tutkimukset on esitetty taulukossa 2.

47Gootekniikan informaatiojulkaisujaTIELEIKKAUSTEN POHJATUTKIMUKSET

Taulukko 2: Kallion laatututkimukset tiensuunnittelun eri suunnitteluvaiheissa(Kallion laatututkimukset tiensuunnittelutöissä TIEL 2180001).

Kallion laatututkimusten menetelmien valintaan, tutkimusten vaiheistukseen jaohjelmointiin vaikuttaa erityisesti kiviaineksen laadullinen tarve. Mitäkorkealuokkaisempaa kiviainesta etsitään, sitä enemmän tutkimuksilta onvaadittava. Myös tutkimuksiin käytettävissä oleva aika vaikuttaa siihen, missämäärin tutkimuksissa voidaan edetä menetelmä kerrallaan ja vaiheittain.

TUTKIMUSTULOSTEN ESITTÄMISSUOSITUKSIA8

Kovan maan tieleikkausten osalta suositellaan pituusleikkauspiirustuksissa1:2000 / 1:200 tai 1:1000 / 1:100 esitettäviksi seuraavia pohjatutkimustietoja:

arvioitu kallionpintamuutamia edustavia kairausdiagrammeja ja näytetietoja

--

maakerrosrajat tapauskohtaisen harkinnan mukaisesti-pohjavedenpinnan vaihteluväli jonkin edustavan pohjavesiputken kohdaltasilloin kun pohjavedenpinta on ko. leikkauksen kannalta oleellinen tietokäyttökelpoisuudeltaan erilaisten leikkausmassojen määrät yleensäjanaesityksenä.

-

-


Paalukohtaisissa poikkileikkauksissa 1:200 tai 1:100 esitetään:

mahdollisimman perusteellisesti kaikki ko. kohdalta tehdyt pohjatutkimuk-set, mm. kairaukset sekä maalajimääritykset rakeisuuskäyrineenarvioitu kallionpinta (ei välttämättä, jos kallio on niin syvällä, ettei sillä olerakentamisen kannalta merkitystä eikä sitä ole tarkasti tutkittu)

-

-

maakerrosrajat tapauskohtaisesti harkiten-pohjavedenpintatiedot sikäli kuin ne on tutkittu ko. kohdalta-


KIRJALLISUUS

Aikio, 0. Pohjatutkimusten laatu. Insinöörityö. Oulun teknillinen oppilaitos. 1993.

Geofysikaaliset tutkimusmenetelmät. Suomen geoteknillinen yhdistys ry.,Rakennustieto Oy, Helsinki 1993.

Geotekniset laboratorio-ohjeet, 1. Luokituskokeet GLO-85. SGY/RK Oy 1985.

Ilmakuvien tulkintaopas. Tie- ja vesirakennushallitus. Helsinki 1976. TVH 2.445.

Kairausopas I, Painokairaus, pisto- ja lyöntikairaus, heijarikairaus. SGY 1981.

Kairausopas III, Maanäytteiden ottaminen. SGY 1972.

Kairausopas IV, Pohjavedenpinnan ja huokosvedenpaineen mittaaminen, SGY1987.

Kairausopas V, Porakonekairaus. SGY 1986.

Kallion laatututkimukset tiensuunnittelutöissä. Tielaitos. Helsinki 1991. TIEL2180001.

Kauranne, L. K., Gardemeister, R., Korpela, K., Mälkki, E. RakennusgeologiaII Teknillisen korkeakoulun ylioppilaskunta, TKY 304. Espoo 1972.

Kuivakuorisavien ja silttien käyttö tiepenkereissä. Tie- ja vesirakennushallitus.Helsinki 1986. TVH 723855.

Maatutkaluotaus. Suomen geoteknillinen yhdistys ry., Rakentajain kustannusOy, Tampere 1991.

Moreeni ja sen käyttö. Tielaitos. Geokeskus. Oulu 1993, TIEL 3200146.

Pohjarakennuspiirustusmerkinnät, Nro 201. SGY/RK Oy 1993.

Pohjarakennuspiirustusohjeet PRIP-84. SGY/RK Oy 1984.

Pohjarakennussuunnitelmat, esitystapa. Helsinki 1990. TIEL 703435.

Päällysrakenteen kantavuustutkimus. TVL-Uudenmaan piiri. Helsinki 1988. TVH733337.

Siltojen pohjatutkimusohje. Tie- ja vesirakennushallitus. Geopalvelukeskus.Helsinki 1989. TVH 733336.

Soveri, U., Kauranne, L. K. Rakennusgeologia I, Teknillisen korkeakoulunylioppilaskunta, TKY 272. Espoo 1972.


Suomen geomorfologia. Helsingin yliopiston opetusmonisteita. Maantieteenlaitos. Helsinki 1979.

Teiden suunnittelu, IV Tien rakenne, osa 5, Päällysrakenne. Helsinki 1985.TVII.

Teiden suunnittelu, IX Suunnitelmat. Helsinki 1979. TVH 722308.

Tienrakennustöiden yleiset laatuvaatimukset ja työselitykset TYLT: Kallioraken-teet. Helsinki 1991. TIEL 2212458.

Tienrakennustöiden yleiset laatuvaatimuksetja työselitykset TYLT: Leikkaukset,kaivannot ja avo-oJarakenteet. Helsinki 1991. TIEL 2212459.

Tienrakennustöiden yleiset laatuvaatimukset ja työselitykset TYLT: Penger- jakerrosrakenteet. Helsinki 1994. TIEL 2212460.

Valtatie 3 välillä Toijala-Kulju, yleissuunnittelu, geosuunnittelun menetelmäkehi-tys. Tielaitos. Hämeen tiepiiri. Julkaisematon raporttiluonnos 1993.

Vähäsarja, P. Karttatulkintaopas. Hämeenlinna 1971.

Viberg, L. läröbok i geobildtolkning. Statens geotekniska institut. Stockholm 1991.

tielaitoksen selvityksiä 79/1995 · 2006-02-01 · 1.2 ohjeiden liittyminen muihin ohjeisiin 9 9 2...

Documents