Kannen kuva: Sitowise Oy:n kuva-arkisto...Väyläviraston ohjeita 28/2019 4 Kalliotunnelin...

Väylävirasto PL 33 00521 HELSINKI Puhelin 0295 34 3000

Kannen kuva: Sitowise Oy:n kuva-arkisto Verkkojulkaisu pdf (www.vayla.fi)

OHJE

30.10.2019 VÄYLÄ/6845/06.04.01/2019

LISÄTIETOJA Jaakko Heikkilä Väylävirasto etunimi.sukunimi(at)vayla.fi

Väylävirasto PL 33 puh. 0295 34 3000 [email protected] www.vayla.fi 00521 HELSINKI faksi 0295 34 3700 [email protected]

Vastaanottaja Säädösperusta Korvaa - Kohdistuvuus Voimassa 30.10.2019 alkaen toistaiseksi Asiasanat Tunnelit, kalliotunnelit, mitoitus, suunnittelu, ohjeet, tutkimus

Kalliotunnelin kalliotekninen suunnitteluohje Tätä ohjetta käytetään kalliotunnelin kallioteknisessä suunnittelussa. Muiden tekniikka-alojen vaatimukset esitetään Väyläviraston muissa ohjeissa.

Tätä ohjetta täydennetään hankekohtaisissa vaatimuksissa. Tämän ohjeen mukaisesti suunniteltu rakenne edellytetään toteutettavan

voimassa olevan InfraRYLin vaatimusten mukaisesti. Osastonjohtaja, tekniikka- ja ympäristö Minna Torkkeli Tieliikennejohtaja Pekka Rajala Asiantuntija, geo- ja kalliotekniikka Jaakko Heikkilä Ohje hyväksytään sähköisellä allekirjoituksella. Sähköisen allekirjoituksen merkintä on viimeisellä sivulla. Ohje on osa Väyläviraston turvallisuusjohtamisjärjestelmää tienpidon ja/tai rautatietoimintojen osalta.

Väyläviraston ohjeita 28/2019 4 Kalliotunnelin kalliotekninen suunnitteluohje

Esipuhe Tämä ohje on laadittu Väyläviraston toimeksiannosta Sitowise Oy:ssä loppuvuo-den 2018 ja alkuvuoden 2019 aikana. Ohje on laadittu yhtenäistämään kalliotun-nelin kallioteknistä suunnittelua. Ohjeen perustana on käytetty [1] LTS 47/2018 Selvitys kalliotunnelin kallioteknisestä suunnittelusta, josta löytyy merkittävää taustatietoa ohjeen sisältämien vaatimusten taustalle ja esimerkiksi alkuperäi-set kaavat viitetietoineen sekä yksityiskohtaiset tutkimustapojen esittelyt. Ohjeen ovat kirjoittaneet Kalle Hollmén, Ulla Sipola, Päivi Castrén, Tuomas Jo-kela, Anders Koponen, Timo Myyryläinen, Terhi Seppälä ja Tina Nieminen. Työtä on ohjannut asiantuntijaryhmä, johon ovat edellä mainittujen henkilöiden lisäksi kuuluneet Jaakko Heikkilä ja Antti Rytkönen Väylävirastosta, Guido Nuijten Pöyry Finland Oy:stä ja Teemu Lindqvist Geologian tutkimuskeskuksesta. Ryhmän apuna on ollut myös muita asiantuntijoita. Ohje on käynyt tavanomaisella lau-suntokierroksella. Helsingissä lokakuussa 2019 Väylävirasto


Sisällysluettelo

1 YLEISTÄ ............................................................................................................................. 8 1.1 Ohjeen laajuus ja rajaukset ........................................................................................ 8 1.2 Kalliotekniset termit ja määritelmät ....................................................................... 9 1.3 Määräykset ja suunnitteluohjeet ........................................................................... 16 1.4 Suunnitteluvaiheet, niiden sisältö ja tavoitteet ................................................ 16

2 KALLIOPERÄOLOSUHTEIDEN MÄÄRITYS TUTKIMUKSILLA .............................. 18 2.1 Määritysten vaatimukset ......................................................................................... 18 2.2 Tutkittavat kallioparametrit ja tutkimusmenetelmän valinta ..................... 19 2.3 Tutkimusmäärät ja -laajuus suunnitteluvaiheittain ........................................ 19

2.3.1 Esiselvitysvaihe .............................................................................................. 19 2.3.2 Yleissuunnitteluvaihe ................................................................................... 19 2.3.3 Tie- ja ratasuunnitteluvaihe ....................................................................... 19 2.3.4 Rakennussuunnitteluvaihe ........................................................................ 20 2.3.5 Rakentamisvaihe ............................................................................................ 21 2.3.6 Käyttö- ja kunnossapitovaihe .................................................................... 21

2.4 Vaatimukset kalliotutkimusohjelmille ................................................................. 21 2.5 Tutkimusohjelman laatiminen ............................................................................... 22

2.5.1 Yleiset sisältövaatimukset ......................................................................... 22 2.5.2 Vaatimukset tutkimusreikien täytölle ..................................................... 25 2.5.3 Kallionäytekairaukset ................................................................................... 25 2.5.4 Porakonekairaukset ...................................................................................... 29 2.5.5 Tutkimusreiän digitaalinen kuvantaminen ........................................... 30 2.5.6 Kalliosavitutkimukset ................................................................................... 31 2.5.7 Jännitystilamittaukset ..................................................................................32 2.5.8 Geofysikaaliset menetelmät ...................................................................... 34 2.5.9 Kiven kalliomekaaniset laboratoriomittaukset .................................... 35 2.5.10 Pohjaveden painekorkeus ja pinnan korkeus ....................................... 36 2.5.11 Pohjaveden laadulliset mittaukset .......................................................... 36 2.5.12 Rakennusgeologiset maastokartoitukset .............................................. 37

2.6 Kerätyn aineiston rakennusgeologinen tulkinta .............................................. 38 2.6.1 Vaatimukset .................................................................................................... 38 2.6.2 Lähtötiedot ja tiedonkeruu ......................................................................... 38 2.6.3 Toteutus ........................................................................................................... 39

2.7 Seurantamittaukset ................................................................................................... 40 2.7.1 Vaatimukset .................................................................................................... 40 2.7.2 Kalliomekaniikka ............................................................................................. 41 2.7.3 Pohjavesi .......................................................................................................... 42 2.7.4 Painumaseuranta .......................................................................................... 43 2.7.5 Tärinämittaukset ........................................................................................... 43

2.8 Tutkimustiedon siirto/arkistointi ......................................................................... 43 2.8.1 Yhteenveto ja jalostettu rakennusgeologinen tieto .......................... 43 2.8.2 Tutkimustulosten arkistointi ..................................................................... 43

3 KALLIOTEKNINEN MITOITUS JA SUUNNITTELU ................................................. 44 3.1 Vaatimukset ................................................................................................................. 44 3.2 Kalliolaatu ..................................................................................................................... 46

3.2.1 Kallioluokitusmenetelmät .......................................................................... 46 3.3 Louhittavien tilojen suunnittelu ............................................................................ 48

3.3.1 Kalliotilojen asemointi ja muotoilu .......................................................... 48


3.4 Kalliorakenteiden mekaaninen mitoitus ............................................................. 50 3.4.1 Kalliomekaaniset mitoitusmenetelmät ................................................. 50 3.4.2 Mitoitustavat ................................................................................................... 51 3.4.3 Lähtöarvojen valinta ..................................................................................... 53 3.4.4 Mitoituksissa huomioitavat ulkopuoliset kuormat ............................. 53 3.4.5 Mitoitusmenettelyt rakennussuunnitelma- ja

rakennusvaiheessa ........................................................................................ 53 3.5 Kallion lujitusrakenteiden suunnittelu ................................................................. 55

3.5.1 Lujittamattoman alueen määrittäminen ................................................56 3.5.2 Kalliopultitus ....................................................................................................56 3.5.3 Ruiskubetoni ................................................................................................... 58 3.5.4 Materiaaliominaisuudet ja säilyvyys ....................................................... 61 3.5.5 Paisuvahilaisten savien huomioiminen lujitusrakenteissa ............. 62

3.6 Kallion tuentarakenteiden suunnittelu ............................................................... 62

4 VUOTOVESIEN HALLINTA ......................................................................................... 63 4.1 Vaatimukset ................................................................................................................. 63

4.1.1 Suunnittelu- ja dokumentointivaatimukset eri suunnitteluvaiheissa .................................................................................... 63

4.1.2 Tiiviysluokka .................................................................................................... 64 4.1.3 Ympäristö ..........................................................................................................65 4.1.4 Laadunvarmistus ............................................................................................65

4.2 Tiivistyssuunnittelu ....................................................................................................65 4.2.1 Tiivistysmenetelmät..................................................................................... 66 4.2.2 Tiivistysstrategian luominen ..................................................................... 66 4.2.3 Injektointitarpeen määritys ........................................................................ 67 4.2.4 Esi-injektoinnin suunnittelu ........................................................................ 67 4.2.5 Jälki-injektoinnin suunnittelu .................................................................... 69

4.3 Kuivatussuunnittelu ...................................................................................................70 4.3.1 Kuivatusmenetelmät .....................................................................................70 4.3.2 Kuivatussuunnittelu ......................................................................................70

4.4 Radonin hallinta tunnelissa kallioteknisin ratkaisuin ..................................... 71

5 PAKKASEN HUOMIOIMINEN SUUNNITELMISSA ................................................. 72 5.1 Vaatimukset .................................................................................................................. 72 5.2 Pakkasen rakennustyön aikaiset vaikutukset ................................................... 72 5.3 Pakkasen valmiille rakenteelle aiheuttamat vauriot ...................................... 72

5.3.1 Pakkasen aiheuttamat vauriot ................................................................... 72 5.3.2 Pakkasvaurion hallintatoimet .................................................................... 73 5.3.3 Pakkasrapauman hallintatoimet lujitusrakenteissa ......................... 74 5.3.4 Ruiskubetonirakenteen pakkasenkestävyyden toteaminen........... 74

6 VALMIIN TUNNELIN ONNETTOMUUS- JA PALOKUORMIEN HUOMIOIMINEN ............................................................................................................ 75

6.1 Vaatimukset .................................................................................................................. 75 6.2 Yleistä .............................................................................................................................. 75 6.3 Lohkareen putoamiskuorma.................................................................................... 75 6.4 Räjähdyspainekuormat ............................................................................................. 75 6.5 Palotekninen mitoitus ................................................................................................ 75

7 SUUNNITELMAT ........................................................................................................... 76 7.1 Vaatimukset .................................................................................................................. 76 7.2 Määriteltävät asiat ..................................................................................................... 77 7.3 Sisältövaatimukset hankevaiheittain ................................................................... 77


7.3.1 Kalliotekniset suunnitelmat esisuunnitelma- ja tarveselvitysvaiheissa .................................................................................. 77

7.3.2 Kalliotekniset suunnitelmat yleissuunnitelmavaiheessa ................. 77 7.3.3 Kalliotekniset suunnitelmat tie- ja ratasuunnitelmavaiheessa .... 78 7.3.4 Kalliotekniset suunnitelmat rakennussuunnitelmavaiheessa ....... 81 7.3.5 Kalliotekniset suunnitelmat rakentamisvaiheessa ........................... 84

7.4 Laadunvarmistus ja tarkastus ............................................................................... 85

8 KALLIOTILAN RAKENNUSGEOLOGINEN KARTOITUS......................................... 86 8.1 Vaatimukset ................................................................................................................. 86 8.2 Toteutus ........................................................................................................................ 86

8.2.1 Toteutuksen ehdot ........................................................................................ 86 8.2.2 Louhintatyönaikainen kartoitus ............................................................... 87

8.3 Tulosteet ja tulosten arkistointi ............................................................................ 89

9 SUUNNITELMIEN ARKISTOINTI ............................................................................... 90 9.1 Vaatimukset ................................................................................................................. 90 9.2 Taitorakennerekisteri ............................................................................................... 90

LÄHTEET ...................................................................................................................................... 91 LIITTEET Liite 1 Rakennusgeologinen kartoitus, kartoituslomakepohja Liite 2 Soveltuvia jakaumia kallioparametreille Liite 3 Esimerkkejä kalliotutkimusmenetelmän valintaan Liite 4 Esimerkkejä kalliomekaanisten seurantamenetelmien

käyttökohteista Liite 5 Kalliotunnelin kalliotekniset luokat Liite 6 Esimerkki tiiviysluokalle sallitun vuodon suhteutuksesta eri

kokoisiin tunneleihin Liite 7 Rakopintojen leikkauslujuuden arviointi Liite 8 Esimerkki kairasydännäytteen loggauksen graafisesta

esitystavasta


1 Yleistä

1.1 Ohjeen laajuus ja rajaukset

Tämä ohje käsittelee Väyläviraston kalliotunnelin ja siihen liittyvien maanalais-ten kalliotilojen (hallit, kuilut) kallioteknistä suunnittelua eli kalliorakennesuun-nittelua sisältäen tunnelin erikoistutkimusten määrityksen ja suunnittelun. Oh-jeesta on rajattu pois mm. seuraavat asiat:

- muut tunnelityypit kuin kalliotunnelit (esim. betonitunnelit) - liittorakenteiden rakennetekninen suunnittelu - kallioavoleikkaukset ja avolouhinta - tunnelin muut rakennetekniset järjestelmät ja tekniset laitteet - toiminnallinen suunnittelu - tie-, rata- ja liikennetekninen mitoitus tai muu tunnelin tilavaraussuun-

nittelu - muu kuin kalliotekniikasta johtuva tunneliturvallisuus - tutkimusten ja rakentamisen (esim. louhintatyöt) toteuttaminen sekä to-

teutuksen työnsuunnittelu - päälle rakentaminen - tunnelin palomitoitus - louheen jatkokäyttö - kunnossapitovaiheen tarkastukset, tutkimukset ja korjaussuunnittelu - tietomallipohjaisen kalliotunnelin kallioteknisen suunnittelun määrit-

tely. Tässä ohjeessa mainitut hanke- ja kohdekohtaiset päätökset tai tarkennukset tulee aina hyväksyttää Väylävirastolla. Muut poikkeamat vaatimuksiin tulee aina hyväksyttää Väylävirastolla. Muissa Väyläviraston ohjeissa oletetaan kalliotekniseltä suunnittelulta seuraa-vaa:

LO 34/2017 Tietunnelin rakennetekniset ohjeet [2], lähtökohta: o Kalliotunneli on tiivistetty ja lujitettu

rakennesuunnittelussa oletetaan, että kallion tiivistämi-nen ja lujittaminen suunnitellaan KAT-suunnittelussa

LO 32/2017 Tietunnelin rakennetekniset ohjeet [2] sekä LO 21/2018 Rata-tekniset ohjeet (RATO) osa 18 Rautatietunnelit [3] lähtökohta:

o Lohkareen putoamiskuorma tarvittaessa rakennesuunnittelussa käytetään lähtötie-

tona KAT-suunnittelijan arviota putoamiskuormasta VO 5/2019 Tietunneleiden LVI-suunnitteluohje [4], lähtökohta:

o Kalliotekninen suunnittelija antaa lähtötiedoksi oletuksen kuiva-tusvesivirtaaman arvoille.


1.2 Kalliotekniset termit ja määritelmät

Ajotunneli on tunneli, jota pitkin maanalaiseen kohteeseen pääsee ajoneuvolla muualta kuin liikennetunnelin suuaukon kautta. Ajotunneli voi olla osa poistu-misreittiä (VO 05/2019). Ajoneuvotunneli on ajoneuvoliikenteelle tarkoitettu tunneli. Deflagraatio on humahdus tai räjähdysmäinen palaminen. Deflagraatiossa huippupaine vaikuttaa detonaatiota myöhemmin palamisen alkamishetkestä. Palamisvyöhyke etenee nopeudella, joka on pienempi kuin äänen nopeus reagoi-mattomassa aineessa (LO 34/2017, LO 19/2018). Detonaatio on materiaalin räjähdysmäinen palaminen, jonka huippupaine vai-kuttaa räjähdyshetkellä. Palamisvyöhyke etenee nopeudella, joka on suurempi kuin äänen nopeus reagoimattomassa aineessa (LO 34/2017, LO 19/2018). Ennakkolujitus on ennen kohdan louhintaa asennettava mekaaninen lujitusra-kenne (esim. pultti), jonka tarkoitus on sitoa kalliolohkot toisiinsa, estää kal-liomassan löyhtyminen ja tarvittaessa huomioida kalliomassaan kohdistuvat ul-kopuoliset rasitukset. Ennakkolujituksia asennetaan yleisimmin kallionurkkiin ja -reunoihin, tunnelin suuaukon otsapinnoille sekä viuhkamaisesti tunnelin suun-taisina heikomman kalliolaadun alueella louhinnan suuntaan. GSI-luku (geological strength index) on kallion laatua kuvaava lineaarinen suure. Haarniskarako on syntynyt kalliolohkojen hiertoliikkeen vaikutuksesta. Haar-niskarako on pinnaltaan sileä tai aaltomainen ja sen pinnalla on usein esim. klo-riittimineraalia, mikä tekee raon pinnasta liukkaan. Hallintoviranomainen on kansallisesti, alueellisesti tai paikallisesti nimitettävä viranomainen, joka vastaa sen varmistamisesta, että kaikkia tunnelien turvalli-suuteen liittyviä näkökohtia ja tunneliturvallisuusdirektiiviä 2004/54/EY tai ko-mission asetusta rautatietunnelin turvallisuudesta 1303/2014 noudatetaan. Heikkousvyöhyke on kallioperän geologinen rakenne, jonka mekaaniset ominai-suudet ovat ympäröivää kallioperää merkittävästi heikommat. Henkilöliikennetunneli on pelkästään henkilöliikenteen käytössä oleva tunneli (LO 19/2018). Holvi on kalliotunnelin kaareutuva katto-osuus. Holvikorkeus on tunnelipoikkileikkauksen lakipisteen korkeus. Huoltotunneli on huoltoliikenteelle tarkoitettu tunneli (LO 34/2017, LO 19/2018, VO 5/2019). InfraRYL on infrarakentamisen yleiset laatuvaatimukset.


Injektointi kalliotunnelissa on kalliomassan tiivistämistä kalliorakojen veden-johtavuutta pienentämällä. Sementtipohjaista injektointiainetta tai kemiallista injektointiainetta työnnetään paineella kallioon porattuun reikään, josta se tun-keutuu kallion rakoihin ja kovettuu. Ennen louhintaa suoritettavaa injektointia kutsutaan esi-injektoinniksi ja louhinnan jälkeen tehtävää injektointia jälki- injektoinniksi. Kairasydänloggaus tarkoittaa kallionäytekairauksen sydännäytteen rakennus-geologista havainnointia ja raportointia. Loggauksessa määritetään kallionäyte-kairauksen sydännäytteen rakennusgeologiset ominaisuudet ja piirteet sanalli-seen ja numeeriseen muotoon. Kaksoistunneli muodostuu kahdesta rinnakkaisesta tunneliputkesta (kaksiput-kinen tunneli) (VO 5/2019). Kallio on luonnossa esiintyvä mineraalirakeiden, kiteiden tai mineraaliperäisten partikkelien assosiaatio tai seos, jossa mineraalit ovat kiinnittyneet toisiinsa konsolidoitumalla, iskostumalla tai muulla tavoin muodostaen materiaalin, jota ei voida hajottaa käsin vedessä. Kallion lujuus on yleensä suurempi kuin maa-aineksilla. (SFS-EN ISO 14689:2018.) Kallioavoleikkaus, kallioleikkaus on louhittu kallioseinämä. Kallioleikkaus ei jää näkyviin (esim. täyttö) lopputilanteessa, toisin kuin kallioavoleikkaus. Kalliokaivanto on kallioon louhittu kuoppa, jolla tehdään tilaa rakennettavan taitorakenteen tai rakennuksen tai sen rakenteiden kalliopinnan alapuolisille osille. Kalliomassa käsittää sekä kiinteän kallion että epäjatkuvuudet ja rapautuneet vyöhykkeet (SFS-EN ISO 14689:2018). Kalliomateriaali on epäjatkuvuuksien välissä oleva kiinteä kallio (SFS-EN ISO 14689:2018). Kalliomekaniikka on sovellettua ja teoreettista tiedettä kallion mekaanisesta käyttäytymisestä. Kalliomekaniikka on mekaniikan haara, joka tutkii kallion vas-tetta erilaisiin voimakenttiin. Kallion kova tarkoittaa louhintatoleranssin alittavaa louhitun kalliopinnan ulko-nemaa poikkileikkauksen sisäpuolelle (alilouhinta). Kallion mikrorakenne, tekstuuri on kallion muodostavien rakeiden tai kiteiden koko, muoto ja järjestyneisyys (SFS-EN ISO 14689:2018). Kalliomassa on kalliomateriaalin perusmassa, joka sisältää suurehkoja mine-raalirakeita tai kivikappaleita (SFS-EN ISO 14689:2018). Kallion ryöstymä tarkoittaa kallion irronneen louhinnan yhteydessä teoreetti-sen louhinnan poikkileikkauksen ulkopuolelle enemmän kuin mitä toleranssi sal-lisi (ylilouhinta). Kalliorakenne on kalliotilan kantavana rakenteena toimiva kallioseinä, -katto/ -holvi tai -pilari.


Kalliorakennussuunnittelu tarkoittaa kalliorakenteiden suunnittelun lisäksi myös kohteen rakennussuunnittelua

Kalliorakennussuunnittelija on kalliorakennesuunnittelija, jonka teh-tävään kuuluu myös rakennussuunnittelu eli kohteen toiminnallinen suunnittelu.

Kalliorakennesuunnittelu tarkoittaa kohteen kalliorakenteiden suunnittelua. Kalliorakennesuunnittelun tehtävään voi kuulua rakennussuunnittelun avusta-minen tilojen sijoittelussa ja laajuuksien suunnittelussa

Kalliorakennesuunnittelija on suunnittelija, jonka tehtävä on kalliora-kenteiden louhinta-, lujitus- ja tiivistyssuunnittelu. Tehtävässä vasta-taan kallion rakenteellisen kestävyyden suunnittelusta.

Kalliorakentamistekninen suunnitelma on kalliorakenteiden suunnitelma. Kalliosavi on kallion epäjatkuvuuskohdissa esiintyvää savea. Kalliosavi voi olla myös paisuvaa. Kalliotila on maanalainen tila, jossa kallio muodostaa pääosan kantavasta ra-kenteesta. Kalliotunneli on tunneli, jonka pääasiallinen kantava rakenne on sitä ympäröivä kalliomassa. Kantava rakenne on sellainen tunnelin kantavan pääjärjestelmän rakenne, joka vaikuttaa tunnelin kantokykyyn ja pysyvyyteen tai joka on liikennekuormien kuormittama. Kantaviin rakenneosiin luetaan myös kallio ja maa siinä laajuu-dessa kuin ne vaikuttavat tunnelin kantokykyyn ja pysyvyyteen (LO 19/2018). Kapasiteetti on rakenteen kyky ottaa vastaan kuormia tai sietää muodonmuu-toksia. Se on ääriarvo, jota laskentakuormien aiheuttamat rasitukset eivät saa ylittää. Katko on louhintatöissä poraus-räjäytys -menetelmällä kerralla louhittava osuus tunnelia tai kuilua. Kivilaji on luonnollinen mineraalien ja kalliokappaleiden seos, joka määritellään petrologisen koostumuksen, vallitsevan raekoon, rakenteen, tekstuurin sekä ja syntyperän avulla (SFS-EN ISO 14689:2018). Kiven heitto on yhdessä räjäytyksessä irtoavan kallion osan painopisteen siir-tymä. Komu on kalliopinnassa oleva irtonainen kalliolohko. Komuilulla tarkoitetaan il-miötä, jossa kalliolohkot irtoilevat hallitsemattomasti tunnelin holvi- tai seinä-pinnasta. Kuilu on pystysuuntainen tila, johon sijoitetaan tunnelitiloihin liittyviä ilman-vaihto- ja savunpoistoreittejä, tekniikkakuiluja ja/tai huolto-, poistumis- ja pe-lastusreittejä. Kuilut voivat olla kantavan rakenteen osaltaan tai kokonaan kal-liota, jolloin puhutaan kalliokuilusta.


Kuprikka on tunneliin louhittu sivusuuntainen syvennys/pieni potero/tunnelin laajennus. Kuivatussuunnittelu kalliorakennesuunnittelussa on kalliopintojen muotoilun ja pinnan tasauksen määrittelyn sekä tarvittavien kuivatusrakenteiden (salaoji-tus) määrittelyn muodostama kokonaisratkaisu. Käyttörajatila on tila, jonka ylittämisen jälkeen rakenteelle tai rakenneosalle asetetut käyttökelpoisuusvaatimukset eivät enää täyty. Laskenta (laskeminen) on toimintaa, jossa käyttäen yhtä tai useampaa lasku-toimitusta, ratkaistaan ongelma matemaattisten laskusääntöjen avulla, esimer-kiksi kalliomekaniikassa numeerisella tai analyyttisella laskentamenetelmällä. Laskentalujuus on materiaalilujuus, jota käyttäen kapasiteetti lasketaan (omi-naislujuus/osavarmuusluku). Lakipiste on kalliotunnelin holvin korkein kohta. Liittorakenne koostuu kahdesta tai useammasta rakenteesta muodostaen yh-den kantavan rakenteen. Toisen rakenteen ollessa kalliorakenne ja toisen beto-nirakenne, ne mitoitetaan yhteen huomioiden vuorovaikutuksia betoniraken-teessa kallion pysyvyyteen ja kalliorakenteessa betonin kestävyyteen. Louhe on kalliosta räjäyttämällä irrotettua ja lastaukseen sopivankokoista ki-veä. Louhinnan ennakkopalkki (louhintapalkki) on ennen louhintaa rakennettava te-räsbetoninen kalliovarainen tukipalkki, jonka tehtävänä on estää kallion ryösty-minen ja löyhtyminen kallioreunalla. Louhinta on kalliomassaan tilan synnyttäminen tai kalliomateriaalin pois otta-mista esim. poraus-räjäytys -menetelmää käyttäen. Louhinta käsittää kaikki kallion irrottamiseen tarvittavat toiminnat. Louhintasuunnittelu tarkoittaa louhittavien kalliopintojen mitoitusta ja laatu-määrittelyä. Huomion arvoista: työn toteutuksessa louhintasuunnittelu tarkoit-taa porauksen ja räjäytyksen suunnittelua. Lugeon-arvo kuvaa kallion vedenjohtokykyä. Lujittaminen on kallion vahvistamista esimerkiksi kalliopulteilla ja ruiskubeto-nirakenteella. Lujituspultti/kalliopultti sitoo kalliomassan yhtenäiseksi estämällä yksittäis-ten kalliolohkojen liikkumisen ja irtoamisen kalliomassasta. Sen avulla siirtyy kuormia rakopintojen yli ehjään kalliomassaan. Lujitussuunnittelu tarkoittaa kalliorakennetta vahvistavien kallion mekaanis-ten lujitusrakenteiden määrittelyä. Lujitusrakenne on sellainen kantaviin rakenteisiin välittömästi liittyvä rakenne-osa, joka toimii osana kantavaa rakennetta sitä vahvistaen (LO 19/2018).


Lusta on louhintatyömailla yleisesti käytetty termi, jolla tarkoitetaan täytteistä rakoa, jossa on savea tai savimaista ainetta. Termiä ei tule käyttää Väyläviraston suunnitelma-asiakirjoissa. Mitoittaminen on jonkin asian suunnittelua oikean suuruiseksi, esimerkiksi kal-liomekaniikassa lujitusrakenteen mitoittaminen voi perustua esimerkiksi las-kentaan (ks. laskenta), taulukkojen käyttöön tai olla empiiristä viitekohteisiin pe-rustuvaa (viitekohdemenettely). Mitoitusarvo on kokonaisvarmuusmenetelmässä ominaisarvo ja osavarmuus-menetelmässä ominaisarvon ja varmuusluvun tulo. Murtorajatila käsittää kaikki ne rajatilat, jotka liittyvät ihmisten turvallisuuteen tai rakenteiden varmuuteen. Murtorajatiloina käsitellään myös rakenteen sortu-mista edeltäviä tiloja, joita yksinkertaisuuden vuoksi tarkastellaan itse sortu-man sijaan. Murtorajatilassa tarkastetaan, että rakenne kestää sortumatta riit-tävällä varmuudella siihen kohdistuvat kuormat. Nuolikorkeus on kalliotunnelin poikkileikkauksessa korkeusmitta holvikaarilin-jan ja seinälinjan leikkauspisteestä tunnelipoikkileikkauksen lakipisteeseen. Näin tehty -piirustus on rakennussuunnitelman asiakirja, johon on päivitetty ra-kentamisvaiheen toteutumatiedot ja mahdolliset suunnitelmamuutokset. Näin tehty -piirustus voi olla myös uusi rakentamisvaiheen toteutumatietoa kuvaava asiakirja. Kohteesta riippuen näin tehty -piirustuksia on kutsuttu vaihtoehtoi-sesti myös tarke-, toteutuma- As built- tai loppupiirustuksiksi /-kuviksi. Ominaisarvo on ominaisuuden lukuarvo, joka saadaan tehtyjen luotettavien määritysten perusteella keskiarvona. Pelastustunneli on erillinen osastoitu tunneliputki, joka toimii sekä pelastuslai-toksen pelastusreittinä että uloskäytävänä (VO 5/2019). Pituuskalteva tunneli laskee ylemmältä suuaukolta alemmalle koko tunnelin pituudella (LO 19/2018). Poistumistie on tunnelin reunassa oleva kävelykulkutie (LO 19/2018). Poistumisreitti on ulos tunnelista johtava kulkureitti, joka voi muodostua pois-tumisteistä, yhdyskäytävistä, ajotunneleista, kuiluista, turvallisesta alueesta ja/tai tunneliasemasta (LO 19/2018). Pyöristyskaari on kaarresäteeltään pienempi kaarre, joka pyöristää seinälinjan ja holvikaaren yhtymäkohdan. Q-luokitus on kallion luokitusmenetelmä. Rakennusgeologinen kartoitus (RG-kartoitus) on kalliopinnalle tehtävä kallio-rakentamiseen liittyviin ominaispiirteisiin keskittyvä geologisen kartoituksen muoto. Rakennusgeologinen tulkinta on rakennusgeologisiin lähtötietoihin, tutkimuk-siin ja havaintoihin perustava näkemys kohteen kallio-olosuhteista.


Rautatietunneli on rautatieliikenteelle tarkoitettu tunneli. Se on radan ympärillä oleva rakenne, jonka avulla rautatie voi kulkea esimerkiksi kallion, rakennusten tai veden läpi. Rautatietunneli käsittää yhden tai useamman ratatunnelin, rata-tunneleihin liittyvät muut tunnelit tai kuilut, tunneleiden suuaukkorakenteet, kuilujen yläpäiden rakenteet, tekniset- ja turvallisuustilat sekä tiloihin ja tunne-leihin asennetut laitteet ja tekniset järjestelmät. Rautatietunneliin kuuluvat myös ratatunneleiden avoleikkaukset siinä laajuudessa kuin kuivatus-, tie-, kun-nossapito-, huolto- ja turvallisuusjärjestelyt edellyttävät (LO 19/2018). RG -luokitus (rakennusgeologinen kallioluokitus) on kallion luokitusmenetelmä. RMR -luokitus (rock mass rating) on kallion luokitusmenetelmä. RQD-luku (Rock Quality Designation Index) on summapituus kaikista sydän-näytepaloista, joilla luonnollisten halkeamien välillä on vähintään yksi koko-nainen vähintään 100 mm:n pituinen näyte mitattuna pitkin sydännäytteen keskiviivaa ja ilmaistuna prosentteina sydännäyteporareiän pituudesta. RQD-luku voidaan määrittää myös tunnelista (rakennusgeologinen kartoitus) (SFS-EN ISO 22475-1).

Ruiskubetonointi on paineilmalla suuttimen läpi ruiskutettu betoni. Ruiskutet-taessa ruiskubetonin oma liikemäärä saa aikaan tiiviin homogeenisen massan. Ruiskubetonointia käytetään kallio- ja maaperän vahvistuksessa sekä ei-kanta-vien ja kantavien betonirakenteiden korjaukseen ja vahvistamiseen. Ruiskubetonoinnin salaoja on kalliotilan holvi- ja seinäpinnoille asennettava salaojajärjestelmä, jonka tarkoitus on johtaa kalliopinnan vesivuodot hallitusti pohjan salaojakerroksiin. Rusnaus on irtonaisten kivilohkareiden (komujen) irrotus louhitun tunnelin tai kuilun kalliopinnoilta. Seurantamittaus on menetelmä, jolla todetaan/seurataan esimeriksi kal-liomassan siirtymiä tai pohjavedenpinnan korkeuden muutoksia. Sukeltava tunneli on tunneli, jonka molemmat suuaukot ovat tunnelin alinta osaa ylempänä (LO 19/2018, VO 5/2019). Suuaukko on tunnelin pääty, jossa tunneli päättyy ulkoilmaan tai muuhun vas-taavaan tilaan. Suuaukkorakenne on se kantava rakenne, jonka välityksellä tunneli liittyy ulko-ilmaan (LO 19/2018). Suuaukoille laskeva tunneli on tunneli, jonka molemmat suuaukot ovat tunne-lin ylintä osaa alempana (LO 19/2018). Tarkkuuslouhinta on tarkkuudeltaan sellaista louhintaa, jossa louhinnalta edel-lytetään tarkempaa lopputulosta kuin vallitseva yleislouhintatoleranssi edellyt-tää.


Tietunneli on yhden tai useamman ajoneuvoliikenteelle tarkoitetun tunneliput-ken sekä niihin liittyvien suuaukkorakenteiden, kaukaloiden, kuilujen, yhdyskäy-tävien ja teknisten tilojen muodostama kokonaisuus (LO 16/2016, LO 34/2017, VO 5/2019). Tiivistysstrategia on suunnitelma toimenpiteistä, joilla kohteen tiiviystavoite saavutetaan. Tiivistäminen ks. injektointi. Tiivistyssuunnittelu tarkoittaa kallion vuotovesien määrän pienentämiseen tähtäävien toimenpiteiden (esim. injektointi) suunnittelua. Tuentarakenne on kalliotilojen tukirakenne, joina käytetään joissakin tapauk-sissa mm. teräskaaria yhdessä ruiskubetoniin kanssa, betonivalua, betoniele-menttejä ja valurautaelementtejä. Tunnelin jänneväli on tunnelin/hallin leveys ts. molemmin puolin kantavina ra-kenteina toimivien kalliomassojen välinen etäisyys. Joskus jänneväli ei ole yksi-selitteisesti määriteltävissä (risteysalueet). Risteysalueilla jännevälin voi mää-rittää piirtämällä risteysalueelle ympyrän ja jännevälinä käytetään tällöin ym-pyrän halkaisijaa. Tunnelin pituus on sen alku- ja loppusuuaukkojen välinen etäisyys tunnelin kes-kilinjaa tai mittalinjaa pitkin laskettuna (LO 19/2018). Ks. myös Kalliotunneli. Tunneliperä on vaakasuora tai lähes vaakasuora kulkuväylä/tunneli, jossa on peräseinä. Tunneliputki on rakenteellisesti yhtenäinen molemmista päistään maan pin-nalle johtava tila (LO 16/2016, VO 5/2019). Työtunneli on rakentamista varten tehty tunneliyhteys varsinaiseen tie- tai ra-tatunneliin (LO 34/2017, VO 5/2019). Verhousrakenne on kantavista rakenteista erillinen vedeneristys-, lämmöneris-tys-, kaasuneristys-, palosuoja- ja pinnoiterakenne tai niiden osa (LO 19/2018, VO 5/2019). Viitekohdemenettely tarkoittaa aikaisempien kokemusten hyödyntämistä suunnittelussa. Yhdyskäytävä on kahden rinnakkaisen tunnelin välinen käytävä, johon voidaan sijoittaa tunnelia palvelevia järjestelmiä ja jota voidaan käyttää pelastus-, huolto- ja asennustehtävissä tai paineen- ja lämpötilavaihteluiden tasaukseen (LO 16/2016, LO 19/2018, VO 5/2019). Yhdystunneli on louhittu tai rakennettu tunneliputkia yhdistävä tila, jonka si-sällä voi olla esimerkiksi yhdyskäytäviä ja teknisiä tiloja (LO 34/2017, VO 5/2019). Yksiputkinen tunneli on yhdestä tunneliputkesta koostuva tunneli (VO 5/2019).


1.3 Määräykset ja suunnitteluohjeet Kalliotunneli suunnitellaan voimassa olevien lakien ja asetusten mukaisesti. Eu-rokoodeja ei sellaisenaan sovelleta Väyläviraston kalliotunneleihin, mutta euro-koodeja ja niiden kansallisia ohjeita voidaan soveltaa kalliorakenteisiin. Viitteellinen noudatettavien ohjeiden luettelo:

- EU:n tie- ja rautatietunneleita koskevat direktiivit - Liikenne- ja viestintäviraston ohjeet ja suositukset - Väyläviraston julkaisemat ohjeet sekä antamat hankekohtaiset suunnit-

teluperusteet - muut Väyläviraston ohjeet - Eurokoodit ja niiden kansalliset liitteet.

1.4 Suunnitteluvaiheet, niiden sisältö ja tavoitteet

Väyläviraston väylähankkeissa suunnittelu etenee vaiheittain: 1) esiselvitys 2) yleissuunnitelma 3) tie- tai ratasuunnitelma 4) rakennussuunnitelma.

Rakennussuunnitelmavaihe sisältää työnaikaisen rakennussuunnittelua täy-dentävän suunnittelun sekä rakentamisen aikaisen/jälkeisen kallioteknisen seurannan. Tämän lisäksi hankkeeseen kuuluu kunnossapitovaihe.


Taulukko 1. Tie- tai rautatietunnelin suunnitteluvaiheen tavoitteet ja tuloksia kalliotunnelin kallioteknisen suunnittelun näkökulmasta.

Suunnitte-luvaihe

Tavoite/tarkoitus Tuloksia

Esis

elvi

tysv

aihe

Tutkitaan tie-/ratahankkeiden tarvetta ja ajoitusta maakunta-kaavan ja yleiskaavan likimää-räisellä tarkkuustasolla. Laaditaan hankepäätöksen pohjaksi selvitykset (kehittä-misselvitys, tarveselvitys ja toi-menpideselvitys), joissa perus-tellaan hankkeen tarpeellisuus, edellytyksiä ja mahdollisuuksia sekä arvioidaan eri ratkaisujen edullisuus. Voidaan päättää suunnittelun aloittamisesta. Asetetaan hankkeelle täsmälli-set laajuutta, toimivuutta, laa-tua, kustannuksia, ajoitusta ja ylläpitoa koskevat tavoitteet.

Yleiset: - tavoitteet - vaihtoehdot - likimääräiset toimenpiteet - alustavat vaikutusarvioinnit - kustannusennusteet Kallioteknisen suunnittelun tavoitteena on esittää arvio kallioresurssin käytettävyydestä. Tuloksena syntyy esitys ehdotuksesta yleis-suunnittelun pohjaksi.

Ylei

ssuu

nnit

elm

a

Oikeuttaa tie-/ratasuunnitel-man tutkimuksiin Ympäristövaikutusten arviointi-menettely (YVA) Selvitetään lähtötiedot, suun-nittelutehtävän laajuus ja vaa-tivuus. Edellisten vaiheiden suunni-telma kehitetään toteutuskel-poiseksi yleissuunnitelmaksi.

Yleissuunnitelma, joka on nähtävillä. - tien/radan likimääräinen sijainti - liikenne- ja tietekniset perusratkaisut - tie-/rataympäristön maisemoinnin ja

viheralueiden käsittelyn periaatteet - ympäristöhaittojen torjumisen periaat-

teet - vaikutusten arvioinnit - kustannusarvio - rakentamisen tavoitteellinen ajoitus ja

rakentamisvaiheet Tavoitteena on selvittää rakennuskohteen kalliopinnan sijainti ja kalliolaatu rakenteiden edullisinta sijoitusta varten, jotta voidaan va-lita toteuttamiskelpoisin vaihtoehto. Tulok-sena syntyy hyväksytty yleissuunnitelma ja pääpiirustukset.

Tie-

/rat

asuu

nnit

elm

a

Lunastusoikeus

Tuloksena syntyy tarkat tie-/rata-alueen suunnitelma-asiakirjat ja viranomaisten ohjei-den mukaisesti käsittelyyn jätetyt suunni-telma-asiakirjat. - tarkka tie/rata-alue - yksityiskohtaiset ratkaisut - kustannusarvio ja mahdollinen kustan-

nusten jako Vesilain mukainen lupamenettely, jos hanke tarvitsee vesiluvan.

Tavoitteena on selvittää rakentamisen kan-nalta oleelliset tiedot rakennettavasta kal-liomassasta. Nämä esitetään tie-/ratasuunni-telman teknisissä aineistoissa.

Rak

ennu

ssuu

n-ni

telm

avai

he

Hankkeen toteuttaminen Tavoitteena on laatia mitoitetut kallioraken-nussuunnitelmat kohteen rakentamista var-ten. Tuloksena syntyy hyväksytyt rakentamisessa tarvittavat asiakirjat. Rakentamisvaihe päät-tyy urakan vastaanottoon.


2 Kallioperäolosuhteiden määritys tutkimuksilla

2.1 Määritysten vaatimukset Taulukossa 2 on esitetty suunnitteluvaiheittain mitä kalliotutkimusten tulok-sena on saatava selville ko. suunnitteluvaiheessa.

Taulukko 2. Kalliotutkimuksille asetetut vaatimukset suunnitteluvaiheittain.

Suunnitteluvaihe Vaatimus tutkimusten näkökulmasta Esiselvitysvaihe (hankekohtaisesti esim. kehittämis-selvitys, tarveselvitys, toimenpideselvitys)

Tutkimuksien perusteella on voitava esittää arvio kallio-resurssin käytettävyydestä, yleispiirteinen käsitys kalliopinnan korkeustasosta, kallioperän rakennettavuudesta ja ympäristöolosuhteista.

Yleissuunnitelma-vaihe

Tutkimuksilla varmistetaan rakentamisen mahdollisuus. Rakennuskohteen kalliopinnan sijainnin ja kallioperän laadun selvitys rakenteiden edullisinta sijoitusta varten. Arvio pohjavedenhallinnan tarpeista.

Tie-/ratasuunnitel-mavaihe

Tämän vaiheen kalliotutkimusten tuloksena on saatava varmuus kohteen kalliopinnan sijainnista ja laadittava kalliolaadun yksityiskohtainen selvitys ensisijaisesti rikkonaisten kallio-osuuksien ja/tai vaativien rakenteiden kallioteknistä suunnittelua ja mitoitusta varten. Selvitettävä pohjavesiolosuhteet ja niihin liittyvät riskit sekä rakentamisen kannalta muut oleelliset tiedot rakennettavasta kalliosta.

Rakennussuunnitel-mavaihe

Tutkimusten tuloksena saatava yksityiskohtaiset tiedot kallio-perän korkeusasemasta, laadusta, heikkousvyöhyk-keistä, vedenjohtavuudesta, rakoilusta ja sen ominaisuuk-sista, kallion mekaanisista ominaisuuksista, jännitysti-lasta, maaperästä sekä pohjavesiolosuhteista.

Rakentamisvaihe Rakentamisvaiheessa on tarkistettava kallion in situ -laatu ja suoritettava suunnitellut seurantamittaukset.

Kaikki vaiheet Kunkin rakennussuunnitelmavaihetta edeltävän suunnit-teluvaiheen loppuvaiheessa tulee laatia kohteen seuraa-van suunnitteluvaiheen aloitusta helpottamaan kalliotut-kimusohjelmat seuraavan suunnitteluvaiheen tarpeelli-sessa laajuudessa. Ohjelmien avulla Väylävirasto voi suunnitteluvaiheiden välisenä aikana teetättää kalliotutki-muksia edesauttamaan seuraavan suunnitteluvaiheen suunnittelutyön aloittamista.


2.2 Tutkittavat kallioparametrit ja tutkimus-menetelmän valinta

Kalliotutkimuksien perusteella tulee muodostaa suunnitteluvaiheen tarkkuutta varten riittävä käsitys kallioperän korkeusasemasta ja maanalaisen tilan raken-nettavuudesta sekä ympäristöolosuhteista. Kalliotutkimuksilla selvitettävien parametrien tarve on riippuvainen rakennettavan tunnelin käyttötarkoituksesta, sijainnista ja tilatiedoista sekä korkeusasemasta, tarpeen kasvaen suunnittelu-vaiheen tarkentuessa. Soveltuvan menetelmän valintaan voi käyttää liitteessä 3 esitettyä periaatteellista ja yksinkertaistettua taulukkoa, suunnitteluvaiheittain käytettäviä menetelmiä ks. LO 19/2017 Maastotietojen hankinta, toimintaohjeet [5] kohta MT 160 Tunnelin tutkimukset.

2.3 Tutkimusmäärät ja -laajuus suunnittelu-vaiheittain

Kalliorakennesuunnittelijan tulee kaikissa suunnitteluvaiheissa analysoida tut-kimusten riittävyyttä suhteessa kohdetietoihin ja -olosuhteisiin sekä suunnitte-luvaiheen tavoitteisiin (Taulukko 1 ja Taulukko 2) ja esittää kirjallinen kannanotto tutkimusten määrästä sekä luotettavuudesta suunnitteluvaiheessa, ks. LTS 47/2018 [1] kohta 3.5.1. 2.3.1 Esiselvitysvaihe

Vaiheen tutkimukset perustuvat yleensä maastokäyntien havaintoihin ja aiem-min kerätyn aineiston havaintoihin. Esiselvitysvaiheessa ei ole vaatimuksia tut-kimusmäärille. 2.3.2 Yleissuunnitteluvaihe

Kalliopinnan korkeusasema varmistetaan koko tunnelilinjauksen matkalta, pis-tetiheys tulee olla suunnitteluvaiheeseen nähden tarkoituksenmukainen. Kallio-perän laadullisten selvitysten laajuus on ulotettava vähintään tunnelien suu-aukoille sekä jo tunnistettuihin kriittisiin tai potentiaalisesti kriittisiin kohtiin. Ra-kennusgeologisen kartoituksen tulee kattaa vähintään suuaukkojen sekä em. kriittisten kohtien paljastumat. Mahdolliset läheiset kalliotilat ja leikkaukset tu-lee myös kartoittaa tai hankkia vastaavat tiedot. Pohjaveden pinnankorkeudesta tulee saada yleispiirteinen mittauksiin sekä ympäröiviin vesistöihin perustuva käsitys. 2.3.3 Tie- ja ratasuunnitteluvaihe

Kalliopinnan korkeusasemaa varmistavien tutkimusten (esim. porakonekairaus tai avokalliohavainto) pistevälin tulisi tunnelin linjalla olla pienempi kuin suun-nitellun kalliotunnelin päälle jäävän kalliokaton otaksuttu paksuus x 2. Erikois-kohdissa (esim. suuaukot, arvioidut painanteet, kuilut) pisteiden välinen etäisyys saa olla enintään otaksutun kalliokattopaksuuden verran. Kalliopinnan kor-keusaseman tarkastelua tulee ulottaa tunnelin sivuille riittävässä laajuudessa vähintään tunnelin jännevälin puolikkaan verran.


Tunnelin alueen yleispiirteinen kalliolaatu tulee olla selvillä perustuen kartoi-tuksiin ja/tai kairauksiin. Rakennusgeologinen kartoitus tulee laajentaa katta-maan kaikki suunnitellun tunnelin alueen kalliopaljastumat. Kaikkien tunnettu-jen ja potentiaalisesti tunnelia lävistävien merkittävien heikkousvyöhykkeiden kalliolaatu ja vedenjohtavuus tulee selvittää vyöhykettä lävistävin kairauksin. Pohjaveden seurantapisteiden verkosto tulee suunnitella siten, että se kattaa vähintään sen alueen, johon tunnelirakentamisella arvioidaan olevan vaikutuk-sia. Suunnitellaan pohjaveden laadulliset tutkimukset, joiden tavoitteena on sel-vittää pohjaveden vaikutukset mm. mekaanisten lujitusrakenteiden käyttöikään. Vaiheen päättyessä kallion pääjännityssuunnat ja -suuruudet sekä kiven lujuus-arvot ja kalliorakojen mekaaniset ominaisuudet (huom. näytteiden edustavuus) tulee selvittää seuraavan vaiheen kalliomekaanisten mitoitusmenetelmien edellyttämässä laajuudessa (ks. Taulukko 8). 2.3.4 Rakennussuunnitteluvaihe

Kalliopinnan korkeusasemaa varmistavien tutkimusten (esim. porakonekairaus tai avokalliohavainto) pistevälin riittävyys tulee arvioida koko tunnelin linjalla ja sen tulee olla pienempi kuin suunnitellun kalliotunnelin päälle jäävän kallioka-ton otaksuttu paksuus kohdassa (Kuva 1). Tarkastelu tulee ulottaa tunnelin si-vuille vähintään tunnelin jännevälin puolikkaan verran. Erikoiskohdissa (esim. suuaukot, arvioidut painanteet, kuilut) pisteväli voi olla pienempikin. Kuilujen kohdilla tulee tutkia vähintään nurkat ja kuilun keskiosa, kalliopinnan lisäksi sel-vitetään maakerroksen geotekniset ominaisuudet.

Kuva 1. Kalliopintaa varmistavien tutkimusten pistetiheyden riippuvuus louhittavan tilan jännevälistä ja suhteellisesta korkeusasemasta.


Kallioperätietojen tarkentamisen tarpeellisuus esim. kallionäytekairauksin tai jännitystilamittauksin tulee arvioida ja arviointi dokumentoida. Tarpeellisuus tu-lee peilata tiedossa oleviin tai oletettuihin kallio-olosuhteisiin sekä suunnitelta-van tunnelin ulottuvuuteen ympäristöön ja tilan geometriseen monimutkaisuu-teen. Tarvittavat laboratoriokokeet tehdään joko uusista tai edellisissä vaiheissa otetuista kallionäytteistä. Kalliomekaaniset seurantamittaukset ohjelmoidaan kalliomekaanisissa tarkas-teluissa suunnitellussa laajuudessa. Pohjaveden seurantapisteiden verkosto tulee täydentää kattamaan tunnistetut pohjavesiriskialueet. 2.3.5 Rakentamisvaihe

Toteutetaan pohjaveden pinnankorkeuden seuranta sekä hankekohtaisesti tar-peelliseksi katsotut pohjaveden laadulliset mittaukset. Toteutetaan mahdolliset kalliomekaaniset seurantamittaukset. Louhintavaiheessa mittauksia suorite-taan tiheästi ja niitä voidaan harventaa, kun alueella ei enää tehdä pohjavesiolo-suhteita muuttavia töitä. Kalliomekaaniset seurantamittaukset tulee suunnitella automaattisesti mitat-tavaksi, mikäli käytettävä menetelmä sen mahdollistaa. Automaattimittauksen tulokset suunnitellaan rekisteröitäväksi tasaisella frekvenssillä esimerkiksi niin, että mittauskertoja on vuorokaudessa vähintään nelinkertainen määrä kysei-sessä tunnelissa otaksutusti yhden työpäivän aikana toteutettaviin perän lou-hinnan räjäytyskertoihin. Louhintojen edetessä tehdään tunnelissa rakennusgeologisia kartoituksia, kar-toitustiheys ks. kohta 8.2 . 2.3.6 Käyttö- ja kunnossapitovaihe

Tässä vaiheessa ei tyypillisesti tehdä uusia kalliotutkimuksia. Rakentamisen pit-käaikaisvaikutuksien sekä rakentamisen kallioon ja ympäristöön aiheuttamia muutoksien (kalliomekaniikka, pohjavesi) seurannan mittaustiheys valitaan ot-taen huomioon alueen erityispiirteet.

2.4 Vaatimukset kalliotutkimusohjelmille

Kalliotutkimusten suunnittelussa tulee noudattaa eurokoodia SFS-EN 1997-2 sekä LO 10/2015 Geotekniset tutkimukset ja mittaukset [6] tässä ohjeessa esite-tyin täydennyksin. Kalliotutkimusohjelmat laaditaan omiksi itsenäisiksi kokonaisuuksiksi, jotka si-sältävät selostusosan sekä niitä täydentävät tutkimuspisteet sisältävän piirros-osan, ks. kohta 2.5.1 . Ohjeet voi esittää piirustuksen selitekentässä tai ne voivat olla erillisiä keskenään viittaavia dokumentteja. Tutkimusohjelmissa esitetään myös tutkimusalueen aiemmat vastaavat tutkimukset.


Mahdollisten kallionäytekairauksien kairasydännäytteet tulee aina määrittää suunnattaviksi (pois lukien täysin pystysuorat kallionäytekairausreiät) sekä suunnitella logattavaksi ja reiät digitaalisesti kuvannettavaksi (ks. 2.5.5 ).

2.5 Tutkimusohjelman laatiminen

Kalliotutkimusmenetelmät kuvataan ja käsitellään LTS 47/2018 [1] kohdassa 3.4. Kallioperätutkimuksia ohjelmoitaessa on huomioitava mm. seuraavat asiat:

- suunnitteluvaihe ja -tilanne sekä vaiheeseen kuuluvat kenttätutkimusten laajuus

- suunniteltava rakenne - odotettavissa olevat maaperä- ja kallio-olosuhteet sekä aiempien tutki-

musten antama informaatio - pohjavesiolosuhteet - kasvusto, maasto sekä alueen johto- ja putkitiedot - kohteen läheisyydessä olevat maanpäälliset rakennukset, rakenteet ja

maanalaiset tilat - tutkimuksen toteutettavuus, joka tulee pyrkiä suorittamaan maasto-

käynnillä

- tutkimusten ympäristövaikutukset (esim. suojelualueet, poraussoijan käsittely, tarvittavat puuston raivaukset, melu)

- tutkimusluvat (maanomistajat ja -haltijat, viranomaiset) o maanomistajan lupa o maanhaltijan lupa o viranomaisten lupa

- mittausmenetelmän reunaehdot (esim. hydraulisen murtamisen mene-telmän sensitiivisyys kallion voimakkaalle liuskeisuudelle)

- kaluston reunaehdot, esim: o tyypillisesti kallionäytekairauskalusto kykenee 20…90⁰:n kaltevuuk-

siin vaakapinnalta o sisätiloissa tehtävissä kairauksissa voidaan kairata myös yläkätisesti

tai vaakasuoraan o vapaan tilan vaatimukset

- maaperän kantavuus ja maan kaltevuus tutkimuspaikalla (erityisesti kairaukset).

Tutkimusohjelman laatijan tulee pyrkiä tutustumaan tutkimuskohteeseen pai-kan päällä tutkimusohjelman laatimisvaiheessa.

2.5.1 Yleiset sisältövaatimukset

Tässä luvussa esitetään kaikkiin tutkimuslajeihin sovellettavat tiedot. Näitä täy-dennetään tutkimuslajikohtaisilla vaatimuksilla seuraavissa luvuissa ks. 2.5.3 -2.5.11 .


Kaikkien tutkimusohjelmien selostusosan tulee aina sisältää ainakin seuraavat asiat:

- tilaajan ja suunnittelun yhteyshenkilöiden yhteystiedot sekä ohjeet yhteydenpidosta

- maininta ”tutkimuksissa tulee noudattaa soveltuvin osin Liikenneviras-ton ohjetta 10/2015 Geotekniset tutkimukset ja mittaukset”

- tiedot tutkimuksen kohteesta ja tutkimuksen suorittajaa palvelevaa johdantoa/taustaa tutkimukselle

- tutkimuksen koordinaatti- ja korkeusjärjestelmä - päivämäärä ja laatijan nimi - ohjeet raportoinnista ja aineiston säilyttämisestä - mittausten menetelmät ja mitattavat asiat - selvitysvelvollisuudet ja vastuut (jos ei erikseen määritelty urakasta

tehdyssä sopimuksessa): o toteutuksen edellyttämät reunaehdot (esim. vesi, energia, kulku-

luvat) o toteutuksen edellyttämien luvat ja järjestelyt (esim. väliaikaiset lii-

kennejärjestelyt) o johtojen ja putkien sijaintitietojen selvitysvelvollisuus sekä vastuu

mahdollisista vaurioista - kuvaus mittauspisteiden sijainnista

o lisätietoja mm. paikan sijainnista ja kohteelle pääsyä rajoittavista te-kijöistä.

Kaikkien tutkimusohjelmien piirrososan tulee aina sisältää mm. seuraavat tie-dot:

- karttapiirros/pohjapiirustus sekä tutkimusalueen sijaintikaavio ja poh-joisen suunta (esim. pohjoisnuoli)

- mittakaava - olemassa olevat ja louhittavat maanalaiset tilat - tarvittaessa tieto kulkuyhteyksistä kohteeseen - tutkimuspisteet ja -linjat numeroituina sekä merkintöjen selitys - suunniteltujen mittauspisteiden sijaintitiedot (esim. koordinaattipisteet) - tarvittaessa kiintopisteet ja niiden saatavuus - tarvittaessa alueen johto- ja putkitiedot - tutkimusohjelman sisältämien tutkimusten mahdollinen suorittamisjär-

jestys. Kaikkiin kairauksia sisältäviin kalliotutkimusohjelmiin tulee merkitä lisäksi nämä tiedot:

- maininta tutkimuspisteen sijainnin siirron reunaehdoista ja rajoituksista o esim. ”Tutkimuspisteen merkittävästä (yli 3 m) siirrosta on sovittava

ennakkoon tutkimuksen suunnittelijan kanssa” - maininta maaputken käytön vaatimuksista (esim. katualueilla maa-

putkella voidaan estää kadun rakennekerrosten sekoittuminen kaira-reiän huuhtelun seurauksena) o ohjelmassa esitettävä milloin tai millä edellytyksillä käytetään maa-

putkea (merkitystä porauskaluston valintaan ja kustannuksiin) - määriteltävä reiät, jotka täytetään kokonaan tai kallio-osuudelta

o ks. kohta 2.5.2


- tutkimuksen päättämisen edellyttämistä toimenpiteistä o maininta tutkimusalueen ennallistamisesta

o esim. ”Tutkimuspisteen ja -paikan kunnostaminen alkuperäi-seen kuntoon kuuluu tutkimukseen. Reikäsoija kerätään tal-teen tai pestään pois sekä maakairauksen osuus täytetään esim. hiekoitussepelillä ja valmis pinta paikataan siististi pin-nan värisellä ja laatuisella materiaalilla.”

o maininta mahdollisen katualueen yms. rakennekerrosten vaurioitta-misen ehkäisystä

o maininta töistä ennen kairareiän sulkemista o esim. ”Ennen kairareiän täyttämistä varmistetaan tutkimuk-

sen suunnittelijalta, että kaikki reikään suunnitellut tutkimuk-set on suoritettu.”

o maininta kairareiän kallio-osuuden täyttämisestä o esim. ”Kairareikä täytetään pohjalta alkaen SFS-EN ISO 22475-

1 kohdan 5.5.4 mukaisesti kallio-osuudelta stabiililla sement-tisuspensiolla (vesi/sementti -suhde n. 1:1 + notkistin). Reikien täytöstä on toimitettava em. standardin kohdan 12.1.6 mukai-nen pöytäkirja, josta käy ilmi mm. täyttöön käytetyt massa-määrät. Täyttäjän on kuitattava pöytäkirja allekirjoituksel-laan.”

- maininta ennakoimattomista havainnoista o esim. ”Kairausurakoitsijan tulee olla välittömästi yhteydessä suun-

nittelijaan, mikäli kairauksen aikana esiintyy kalliolaatuun liittyviä ongelmia tai ennakoimattomia olosuhteita (esim. reiän sortuminen, pitkiä heikon kalliolaadun osioita, pitkiä sydänhukkia, tarve semen-toida reikä välillä tms.)”.

- tulosten esittäminen ja raportointi o raportointiformaatti

o kaikissa kairauksissa Infra-pohjatutkimusformaatin uusin versio

o tutkimuspisteiden toteutuneet sijainnit (koordinaatit ja korkeus) on mitattava. Käytettävä koordinaatistojärjestelmä ja korkeusjärjes-telmä on ilmoitettava.

o laadunvarmistusmenetelmät (esim. kairareiän taipumamittaukset) Tulee arvioida, tuleeko edellisten lisäksi kairauksia sisältävissä ohjelmissa esit-tää myös esimerkiksi seuraavat asiat:

- maininta kuinka toimitaan, jos kohteessa selviää, että tutkimuspistettä ei voi toteuttaa o esim. ”Mahdollisesti tekemättä jääneet kairaukset ja perustelu tulee

raportoida tilaajalle.” - maininta, että suunnittelijalle on varattava mahdollisuus tutustua näyt-

teisiin mahdollisimman nopeasti tutkimuksen päättymisen jälkeen.


2.5.2 Vaatimukset tutkimusreikien täytölle

Kaikki kallionäytekairausreiät sekä muut syvät kallioon poratut reiät (kalliopi-tuus > 3m) on aina täytettävä. Tavanomaiset Väyläviraston kalliotunnelin suun-nittelua varten tehtävät kolmen (3) metrin kalliovarmistukset voi hankekohtai-sesti erikseen perustellusta syystä jättää täyttämättä. Reiät pitää täyttää, mikäli yksikin seuraavista reunaehdoista toteutuu:

- reikä sijaitsee kaupunkiympäristössä, tai sen läheisyydessä on tai tulee olemaan rakennuksia louhintatyön kestäessä

- reikä sijaitsee alueella, jossa tulevan tunnelirakenteen kalliokattopak-suus on vähemmän kuin 8 metriä (reiän kalliovarmistuspituus 3 metriä + 5 metriä)

- maakerrospaksuus on alle 3 metriä - reikä on porattu vesistön pohjasta.

Reikä suunnitellaan täytettäväksi stabiililla sementtisuspensiolla standardin SFS-EN ISO 22475-1 kohdan 5.5.4 mukaisesti letkulla reiän pohjalta alkaen, sillä sementtisuspension kaataminen reiän suulta ei ole kaikissa tapauksissa varmis-tanut reiän täyttymistä riittävästi. 2.5.3 Kallionäytekairaukset

2.5.3.1 Tutkimuksen suunnittelu

Kallionäytekairausten tutkimusohjelmaa laadittaessa on huomioitava seuraavat seikat:

- kohteen ympäristön tekijät ja kairausta rajoittavat tekijät (mm. ahtaat tilat kaupunkiympäristössä tai rakennusten kellareissa sekä esimerkiksi olemassa olevat maanalaiset tilat ja rakenteet)

- tiedossa oleva käsitys kallio-olosuhteista (kalliopinnan topografia, rako-systeemi, heikkousvyöhykkeet ja liuskeisuus) ja maaperäolosuhteet

- kallionäytekairauksia on mahdollisuuksien mukaan ohjelmoitava use-ammasta suunnasta päärakosuuntien selvittämiseksi (ks. Kuva 2)

- kohteessa käytettävälle kairauskalustolle soveltuvat kaltevuuskulmat, vaihtelee laitekohtaisesti, asia on tarkistettava tutkimusurakoitsijalta

- kulkuyhteydet kairauskohteille - pohjavesiolosuhteet (esim. pohjaveden pinnantaso vesimenekkikokeen

painetason määrittelyyn) - suunnitteluvaihe ja kalliotilan tilasuunnitelman vaikutus tutkimuksiin - näytteen suuntaus edellyttää reiän kaltevuuden poikkeavan enemmän

kuin 10⁰ pystysuorasta (kairasydännäytteet vaaditaan otettavaksi suun-nattuina)

- kairareikämäärää harkittaessa on otettava huomioon kohteen laajuus ja kallion mahdolliset heikkousvyöhykkeet.


Kuva 2. Kallionäytekairauksen suunnittelua havainnollistava kuva eri katselukulmista.

2.5.3.2 Tutkimusohjelman sisältö

Tutkimusohjelmassa kallionäytekairauksista esitetään kohdassa 2.5.1 esitetty-jen lisäksi:

- yleisviittaus standardiin SFS-EN ISO 22475-1 o em. standardin mukainen näytteenottoluokka (A, B tai C), Väyläviras-

ton kohteissa lähtökohtaisesti C o kallionäytteiden säilytys o reiän kallio-osuuden täyttö standardin SFS-EN 22475-1 kohdan 5.5.4

mukaan - viittaus käytettäviin kallioluokitusjärjestelmiin (Q, RG)

o rakennusgeologisen kallioluokituksen soveltaminen (Valtion Teknil-linen tutkimuskeskus, geotekniikan laboratorio, tiedonanto 25, 1976)

o Handbook: Using the Q-System, rock mass classification and support design (NGI 2015)

- kairauksessa käytettävä teräkoko tai näytteen halkaisijan minimikoko o yleisimmin käytetty ja suositeltava teräkoko (Ø) on 56 mm (näyte n.

41,7 mm) o jos kallionäytekairausnäytteestä halutaan teettää laboratoriokokeet,

ks. näytteen vaatimukset SFS-EN 1997-2 + AC, Liite W


- tutkimuspisteiden koordinaattipisteet, kairaussuunnat, kaltevuudet ja kairauspituus sekä arvio maakairauksen pituudesta

- ohjeistus vesimenekkikokeista reikien kallio-osuuksilla:o määritettävä tulppaustapa (1-/2-tulppamenetelmä) ja tulppavälin

pituus, yleensä 1-tulppausmenetelmä 6 metrin tulppavälillä, heik-kousvyöhykkeissä huomattavasti lyhyempi

o määritettävä painesarjat ja niiden kestot sekä paineeto suositus By53/2006 Kalliotilojen injektointi [7] kohdan 9.3.2

mukaisesti 5 mittauksen sarja, mutta mittauksen kesto voi olla 5 min

o ohjeistus mittaustuloksen tulkitsemisesta ja tulosten ilmoittami-sesta

o suositus tulkinnasta By53/2006 Kalliotilojen injektointi [7] kohdan 9.3.3 mukaisesti

o suositus: ilmoitettava mittaussarjan yksittäisten mittausten Lugeon-arvot sekä tulkittu Lugeon-arvo. Lisäksi Infra-pohja-tutkimusformaattia varten tulee ilmoittaa myös mittausarvo-jen keskiarvo

- näytteen suuntaamisen ohjeistuso esim. ”Näyte suunnataan 6 m välein. Jos suunnan merkitseminen epä-

onnistuu kaksi kertaa peräkkäin, tehdään uusi suuntaus seuraavasta nostosta. Jos suunnan merkitseminen ei onnistu seuraavassakaan nostossa, tulee ottaa yhteys suunnittelijaan ja toimittaa hänelle va-lokuvia kairasydämestä.”

- toimintaohjeet tapauksissa, joissa kairauksella lävistetään heikkous-vyöhyke tai kun kairaus on päättymässä heikkousvyöhykkeeseeno esim. ”Jos kairaus on päättymässä heikkousvyöhykkeeseen, on oltava

yhteydessä suunnittelijaan. Ensisijaisesti heikkousvyöhyke pyritään läpäisemään, vaikka määräsyvyys olisikin jo saavutettu.”

- vaatimus kallionäytekairausreiän täyttämisestä- vaatimus kairasydännäytteen loggauksesta (ks. 2.5.3.3 )- vaatimus kairareiän digitaalisesta kuvantamisesta (ks. 2.5.5)

o esim. kaikki reiät kuvannetaan digitaalisesti akustisella menetel-mällä (ABI)

- ohjeet kallionäytekairauksen tulosten raportoinnista, ks. lisäksi kohta 2.8.2o esim. näytteiden valokuvaus ja loggaus (ks. 2.5.3.3 )o esim. ”Kallionäytteiden geologinen raportointi ja valokuvaus sekä rei-

kien digitaalinen kuvantaminen sisältyvät työhön. Raportointi teh-dään rakennusgeologisen kallioluokituksen ja Q-luokituksen mu-kaan.”

- kallionäytekairaukset edellytettävä raportoitavaksi Infra-pohjatutki-musformaatin uusimman version mukaisesti

- taulukko reiän sijainnin mittausdatasta 3 metrin välein sekä mittaus-datasta lasketut koordinaatit.

2.5.3.3 Kallionäytekairauksen sydännäytteen geologinen raportointi (loggaus)

Kallionäytekairauksesta saatu sydännäyte edellytetään logattavaksi. Sydän-näytteen loggaus tarkoittaa näytteen geologisten ominaisuuksien systemaat-tista havainnointia ja raportoimista. Ominaisuuksien perusteella näytteelle saa-daan määritettyä kalliolaatu sekä rakoilutiedot. Kallionäytteestä määritetään


hankekohtaisesti sovitut ominaisuudet, mutta vähimmäismääränä seuraavat taulukon ominaisuudet (Taulukko 3). Kaikki raot tulee edellyttää logattavaksi, jolloin myöhemminkin on mahdollista tarkastella esimerkiksi kalliolaatua eri luokitusjärjestelmän ohjeiden mukaisesti.

Taulukko 3. Kallionäytekairauksen sydännäytteestä määritettävät ominaisuudet.

Määrite Alamäärite Määritteen nimikkeet

Huomautus Viite *)

Rakennus-geologinen kallioluokitus:

Kivilaatu: 1

Rapautunei-suus

Rp 0-3

Osasten jär-jestäytynei-syys

M, L, S sekä 0-3

Raekoko hieno-/ keski-/ karkea-/ suurirakeinen

Mineraalit Kv, Ms, Kl, AP, KR, TK, Sm

Rakoilu: 1

Rakoilutyyppi kuutio-/ laatta-/ kiila-/ sekarakoilu

Rakotiheys Rk 1-4

Rakojen laatu tiivis, avoin, täytteinen täytteisen raon rakotäyte

Kalliolaatu: Ma1-3, Li1-3, Se1-3, Lö1-3, Ra

1

Kivilaji raportoivan henki-lön määrityksen mukaan

-

Rakoluku kpl/m ilmoitetaan joka metrille tai kallio-laadun osakoko-naisuutta edusta-vin arvo

-

Haarniskaraot syvyystieto kairauksessa

-

Rakokulmat asteina -

Näytehukka näytehukan pituus senteissä (cm)

syvyysväli -

Suunnatun näytteen luotettavuus

huono, kohtalainen, hyvä

-

Q-luokituksen mukainen kalliolaatu:

RQD-luku 0-100 ilmoitetaan joka metrille

2

Jn (rakosuuntien lukumäärätekijä)

NGI -oppaan mukaisesti ilmoitetaan joka metrille tai kivilajin osakokonaisuutta edustavin arvo

2

Jr (rakopinnan karkeusluku)

NGI -oppaan mukaisesti joka metrille mer-kittävin Q’-lukua alentava tai kivi-lajin osakokonai-suutta edustavin Jr/Ja-arvo

2


Määrite Alamäärite Määritteen nimikkeet

Huomautus Viite *)

Ja (rakopinnan muuttuneisuus-luku)

NGI -oppaan mukaisesti joka metrille mer-kittävin Q’-lukua alentava tai kivila-jin osakokonai-suutta edustavin Jr/Ja-arvo

2

Heikkous-vyöhykkeet (Q-luokitusta soveltaen)

RQD, Jn, Jr, Ja Rikkonaisen kallion osuuksille määri-tetään Q-luokituk-sen mukaiset mää-ritteet

2

Heikkous-vyöhykkeet (RG-luokituk-sen mukaises-ti)

RiI-V RG-luokituksen rikkonaisen kallion rakennetyyppien mukaisesti

1

Näytteen geo-loginen sanal-linen kuvaus

Sanallinen kuvaus tehdään koko näytteestä

-

Muut erityis-piirteet näyt-teestä

-

*) 1) Rakennusalan kallioluokitus ja Rakennusgeologisen kallioluokituksen soveltaminen, VTT 2) Using the Q-system, handbook, NGI

Kairasydämen loggaustulokset tulee aina vaatia esitettäväksi myös graafisesti. Graafisen esityksen voi tehdä esimerkiksi liitteen 8 mukaisesti. Raportoinnin yhteydessä sydännäytteet tulee määrittää valokuvattavaksi näy-telaatikoissaan järjesteltyinä ja suunnattuina niiltä osin kuin mahdollista. Valo-kuvat vaaditaan otettavaksi näytelaatikoittain sekä kuivana että märkänä. Valo-kuvassa ja valokuvan tiedostonimessä tulee ilmetä vähintään kairauksen tun-nus, laatikon numero, projekti ja kairauksen syvyysväli. Valokuvien tarkkuudelle tulee asettaa vaatimukset, jotta lopputuote on riittävän tarkka. Mahdollisesti myöhemmin tehtävää tarkempaa tarkastelua varten tulee valokuvien tarkkuuden olla vähintään 3072 x 2084 pikseliä ja tulostuksen reso-luutio 300 dpi. 2.5.4 Porakonekairaukset

2.5.4.1 Tutkimusten suunnittelu

Porakonekairareiät (erityisesti syvät) voidaan myös määrittää digitaalisesti ku-vannettavaksi (ks. kohta 2.5.5 ). Digitaalisen kuvantamisen tarpeellisuus tulee määrittää etukäteen ja dokumentoida.



Porakonekairausten tutkimusohjelmassa esitetään lisäksi: - yleisviittaus standardiin SFS-EN ISO 22475-1 sekä viittaus Suomen Geo-

teknillisen yhdistyksen SGY:n kairausoppaaseen V (porakonekairaus) - vaatimus, että kairaus on ulotettava kalliopintaan saakka ja edelleen kal-

lioon riittävän syvälle (vähintään 3m) kalliopinnan varmistamiseksi - vaatimukset havainnoinnista:

o aika/tunkeuma-havaintojen tekeminen kallio-osuuksilla (yleensä s/0,2m)

o maininta mahdollisten lohkareiden merkitsemisestä tulostustiedos-toon

o maininta maakerrosten rajojen ja maalajien arvioinnista ja kirjaus-vaatimuksesta tulostustiedostoon

o porasoijan väri kallio-osuudelta o kairauksen päättymissyvyys ja päättymistapa

- ohjeet mahdollisesta häiriintyneiden maanäytteiden otosta, näytteenot-toluokka sekä laatuluokka

- tutkimuspisteen sijaintitiedot (koordinaatit) - listaus näytteille laboratoriossa tehtävistä tutkimuksista - ohjeistus tilaajalle toimitettavasta aineistosta (ajankohta, muoto ja

vastaanottajat), huom. muodon noudatettava Väyläviraston vaatimuksia - ohjeistus tutkimusten etenemisen raportoinnista tilaajalle ja suunnitteli-

jalle - ohjeet reikien täyttämisestä

o tarvittaessa reiän kallio-osuuden täyttö standardin SFS-EN 22475-1 kohdan 5.5.4 mukaan.

Edellisten lisäksi porakonekairauksia sisältävissä ohjelmissa voi olla tarpeen esittää myös seuraavat:

- huomio, että esim. mahdollisesti tekemättä jääneet kairaukset ja pe-rustelu tulee raportoida tilaajalle

- ohjeistus miten raportoidaan tilaajalle tutkimusten etenemisestä/ valmiusasteen ilmoittamien esim. kuukausittain

- määriteltävä reiät, jotka täytetään kokonaan tai kallio-osuudelta sekä täyttömateriaali eri osuuksille.

2.5.5 Tutkimusreiän digitaalinen kuvantaminen

Kallionäytekairareiät tulee määrittää digitaalisesti kuvannettavaksi. Ensisijai-sena menetelmänä käytetään digitaalista akustista kuvannusmenetelmää (ABI, Acoustic Borehole Imaging) ja toissijaisena digitaalista optista kuvannusmene-telmää (OBI, Optical Borehole Imaging). Menetelmää määrittäessä tulee arvioida erityisesti seuraavat perustelut:

kallionäytekairauksessa tyypillisesti oleellisimmat parametrit saadaan näytteestä, lukuun ottamatta rakopaksuuksia ja rakojen suuntia kalli-onäytteen suuntauksen ollessa huono

rakopaksuudet ja rakojen suunnat havainnoidaan parhaiten ABI-mene-telmällä, sillä se ei ole herkkä veden sameudelle tai kiven tummuudelle

useimmiten kallionäytereiät ovat pystysuorasta poikkeavia, jolloin sakka (esim. savitäytteisestä raosta) ei välttämättä painu reiän pohjaan, vaan saattaa jäädä reiän kairauspinnoille. Tämä johtaa tyypillisesti OBI-


menetelmällä ABI-menetelmää heikompaan lopputulokseen, sillä kame-ran laskeminen veteen aiheuttaa veden samentumisen.

Mahdollisesti kuvannettavat porakonekairausreiät määritetään digitaalisesti kuvannettavaksi. Ensisijaisena menetelmänä käytetään digitaalista optista kuvannusmenetelmää (OBI) ja toissijaisena digitaalista akustista kuvannus- menetelmää (ABI). Menetelmää määrittäessä tulee arvioida erityisesti seuraa-vat perustelut:

porakonekairarei’istä ei saada kallionäytettä, jolloin kivilajit, rapautunei-suudet, liuskeisuudet, raot ym. on tulkittava kuvasta

porakonekairareiät ovat pystyreikiä, jolloin sakka valuu reiän pohjalle ja vesi selkiytyy eikä samennu, vaikka reikään lasketaan kamera. Näissä olosuhteissa OBI-menetelmällä saadaan yleensä ABI-menetelmää pa-rempi lopputulos

porakonekairareiän seinämäpinnat ovat tyypilliset karkeat ja epätasai-set, jolloin ABI-menetelmän tarkkuus huononee suhteessa OBI-menetel-mään ja esimerkiksi ohuet haarniskapintaiset raot saattavat jäädä ha-vaitsematta.


Kuvantamisen tutkimusohjelma sisällytetään porauksen / kairauksen tutkimus-ohjelmaan. Digitaalisen kuvantamisen raportissa tulee edellyttää esitettävän:

kivilaji (OBI) kiven rikkonaisuus ja heikkousvyöhykkeet rakopinnan kaateen suunta ja kaade raon avonaisuus ja täytteisyys.

Tulokset tulee edellyttää raportoitavan erillisessä raportissa, joka sisältää em. tietojen lisäksi reikäkuvat. 2.5.6 Kalliosavitutkimukset

Jos heikkousvyöhyke tai rakosysteemi sisältää merkittävästi kalliosavea, tulee edellyttää savesta otettavaksi näyte paisuntariskin toteamiseksi paisuvahilais-ten mineraalien määritystä varten. Merkittävyyteen vaikuttaa heikkousvyöhyk-keen saven määrä ja sen laajuus. Raon asennon (suhteessa kalliotilaan) sekä sa-vikerroksen paksuudesta ja paisuntapaineesta muodostuvan paisuntavoiman vaikutus on otettava huomioon lujitussuunnittelussa. 2.5.6.1 Rakosavien (savimineraalit) laboratoriokokeet

Kalliorakojen täytteenä olevien savien määrän ollessa huomattava, tulee suun-nittelijan selvittää saven mahdollisesti sisältävät paisuvahilaiset mineraalit ja arvioida niiden vaikutus. Selvitys tulee tehdä, mikäli aiemmassa suunnitteluvai-heessa asiaa ei ole selvitetty. Olennaista on selvittää, onko paisuvahilaisia savia ylipäänsä ja niiden määrän ollessa merkittävä, tulee ne testata. Rakennustyön aikana mitataan näytteestä saven vapaa paisuminen. Jos saven vapaa paisumi-nen osoittaa sen olevan aktiivista (tilavuuden muutos > 120 %), tulee tehdä pai-suntapainekoe paisuntavoiman selvittämiseksi. Vaihtoehtoisesti, esimerkiksi kallionäytekairauksen näytteestä voidaan savelle tehdä esimerkiksi mineraali-määritys XRD-menetelmällä (röntgendiffraktiomenetelmä).


2.5.7 Jännitystilamittaukset


Jännitystilamittausten tarpeellisuus tulee arvioida maanalaisen geometrian ja geoteknisen vaativuustasoon nähden. Käytettävä menetelmä sekä mittauspai-kat tulee arvioida olosuhteisiin ja geometriaan sekä toteutuskelpoisuuteen näh-den sopivaksi. Yleisesti käytettyjä jännitystilamittausmenetelmiä ovat hydraulisen murtami-sen menetelmä sekä irtikairaukseen perustuvat menetelmät, esim. venymälius-kamittaus tai LVDT-kennolla tehtävä jännitystilamittaus. Mittauksia voidaan tehdä kairarei’issä maan pinnalta tai olemassa olevista tunnelitiloista. Kairareikämittaukset suunnitellaan ensisijaisesti tehtäväksi suunniteltavien ti-lojen syvyydellä tai niiden ylä- ja alapuolella pääjännitysten syvyysgradienttien määrittämiseksi. Irtikairausmenetelmillä suositellaan vähimmäismääräksi kol-mea (3) ja hydraulisen murtamisen menetelmillä viittä (5) toisiaan tukevaa mit-tausta jokaiselta syvyystasolta ja alueelliselta sijainnilta, josta tietoa halutaan selvittää. Tunnelista tehtävät mittaukset voidaan toteuttaa irtikairauksena tai hydrauli-sella murtamisella. Irtikairaus on 3D-menetelmänä huomattavasti käyttökelpoi-sempi menetelmä. Irtikairaukseen perustuvissa menetelmillä suositellaan yhtä mittausprofiilia jokaiselta syvyystasolta ja alueelliselta sijainnilta. Venymälius-kamenetelmässä tulee huomioida, että kaikki venymäliuskat eivät sovellu ala-kätisiin reikiin ja lisäksi venymäliuskat ovat erittäin lyhyitä suhteessa raekokoon ja kiven heterogeenisyyteen aiheuttaen tuloksissa suurempaa hajontaa. Epäsuoran jännityskentän suunnan ja suuruuden arviointimenetelmät (havain-not) toimivat vain syvyydellä, missä jännitykset ovat suuria kiven lujuuteen näh-den. Suomessa näitä ilmiöitä tavataan tyypillisesti vasta > 500m syvyyksillä. 2.5.7.2 Tutkimusohjelman sisältö

LVDT-menetelmään perustuvassa jännitystilamittauksessa timanttikairataan mittareiät mittausten yhteydessä. Menetelmään perustuvassa tutkimusohjel-massa esitetään kohdan 2.5.1 yleisten sisältövaatimusten lisäksi vähintään:

- mittauspaikkojen valintaprosessi ja vastuut huomioiden mittausmene-telmän vaatimukset kalliolaadulle

o esim. yhden mittauksen edellyttämä raoton reikäosuus on 0.35 m ja mittauspaikan päärakosuuntien maksimimäärä on kaksi ja ha-jarakoilu (Jn≤6)

- ensisijaiset mittauspaikat ja varamittauspaikat - vähimmäismäärä mittauspaikan onnistuneille reikämittauksille

o esim. 4-5 kpl täydellistä 3D-tulkintaa varten ja 2-3 kpl vaakajän-nitystulkintaa varten

- vaatimus jännitystilan laskemiseksi mittaustuloksista inversiomenetel-mällä

- kallion kimmo-ominaisuuksien määrittäminen o esim. yksiaksiaalisella puristuskokeella tai biaksiaalitestauksella

jokaisen onnistuneen reikämittauksen kohdalta


- reikien kairausvastuu, suojaukset sekä vastuut kairauksen edellytyksistä (sähkö, vesi, tuuletus ja telineet tai nostimet)

o esim. mittausreikien syvyys määräytyy vallitsevan luonnollisen rakoilun ja louhinnan rikkoutumisvyöhykkeen mukaan, normaa-listi 1-2m.

- mahdolliset muut mittaukseen kuuluvat tehtävät ja vastuu toteutuk-sesta

o esim. urakoitsija suorittaa mittauspaikan ja mittareikien sijainnin ja geometrian kartoituksen 3D-fotogrammetrialla tai laserskan-nauksella sekä mittareikien kairasydänten valokuvauksen

- ohjeet raportoinnista o esim. vähimmäisvaatimuksena mittapaikan kuvaus, sijainti ja

ajankohta, mittausjärjestelmä ja mittauksen kulku, kallion kimmo-ominaisuudet vaihteluväleineen, mitattavien pääjänni-tysten suuruudet ja suunnat virhearvioineen, mittausten luotet-tavuuden arviointi sekä suositukset mittaustulosten jatkokäy-tölle

- mittareikien jättäminen avoimeksi tai niiden tulppaus ja injektointi. Hydraulisen murtamisen menetelmässä reiät kairataan etukäteen pääsääntöi-sesti tilaajan toimesta. Menetelmään perustuvassa tutkimusohjelmassa esite-tään kohdan 2.5.1 yleisten sisältövaatimusten lisäksi vähintään:

- mittauspaikkojen valintaprosessi ja vastuut huomioiden mittausmene-telmän vaatimukset kalliolaadulle

o esim. mittausurakoitsija määrittää mittauspaikat kairasydän-näytteiden tai kairareikäkuvauksen perusteella ottaen huomioon yhden mittauksen edellyttämä raoton kallio-osuus 1.0 m (=mur-topakkerin pituus) ja kahden peräkkäisen mittauksen minimietäi-syys on 1.5 kertaa murtopakkerin pituus

- ensisijaiset mittausreiät, varamittausreiät, mittaussyvyydet sekä onnis-tuneiden mittausten lukumäärä kullakin syvyysvälillä, josta mittauksia halutaan

- vaatimus kansainvälisen kalliomekaniikkajärjestön ISRM:n (International Society for Rock Mechanics and Rock Engineering) suositusten noudat-tamisesta ja selvitys poikkeamista

- reikien kairausvastuu sekä vastuut kairauksen edellytyksistä - ohjeet raportoinnista

o esim. vähimmäisvaatimuksena mittapaikan kuvaus, sijainti ja ajankohta, mittausjärjestelmä ja mittauksen kulku, käytetyt tul-kintamenetelmät, mitattavien pääjännitysten suuruudet ja suun-nat virhearvioineen, mittausten luotettavuuden arviointi sekä suositukset mittaustulosten jatkokäytölle

- mittareikien täyttö (ks. 2.5.2 ), jos mittausurakoitsija kairaa reiät.


2.5.8 Geofysikaaliset menetelmät

Geofysikaalisten mittausten tarpeellisuus ja laajuus tulee arvioida ja dokumen-toida. Käytettävä mittausmenetelmä tulee valita kohteen olosuhteisiin sopi-vaksi. Menetelmiä on esitetty yksityiskohtaisesti ja kattavasti LTS 47/2018 [1]. 2.5.8.1 Tutkimusten suunnittelu

Geofysikaalisten mittausten tutkimusohjelmaa laadittaessa on huomioitava seuraavat asiat:

kalliopinnan korkeusaseman referenssipisteiden riittävyys o jos tunnettuja kallioperän korkeusasemia ei suunnitellulla tutki-

muslinjalla ole tiedossa, tulee tutkimusohjelmaan sisällyttää näiden mittaus tai tutkiminen

tunnistettava ja huomioitava valitun menetelmän häiriötöntä toimintaa rajoittavat ympäristötekijät (esim. liikenne, sähkölinjat, rakennukset yms.) ja menetelmän syvyysulottuvuus

vältettävä mittauslinjan viemistä tutkimustapaa häiritsevien kohteiden lähelle.

2.5.8.2 Tutkimusten sisältö

Geofysikaalisten mittausten tutkimusohjelmissa esitetään kohdan 2.5.1 yleisten sisältövaatimusten lisäksi vähintään:

mittausmenetelmä linjojen alku- ja loppukohtien sekä mahdollisten taitekohtien koordi-

naattitiedot linjojen pituudet tiedossa olevat ympäristön häiriötekijät olemassa olevien referenssipisteiden tiedot menetelmäriippuvaiset:

o vaatimus, että tutkimusurakoitsija laatii suunnitelmat räjäytyk-sistä (ns. kaukopanokset ja välipanokset sekä räjähdemäärät) sekä suunnittelee geofonien paikat ja geofonien etäisyydet toi-sistaan

o kirjattava, että tutkimusurakoitsijan tulee varmistua ympäristön turvallisuudesta (esim. tutkiminen sisältää räjäytystyötä)

määrittää kuinka paljon urakoitsija voi poiketa suunnitellusta linjasta (etäisyys metreinä) ilman ilmoitusvelvollisuutta suunnittelijalle.

Tutkimusohjelmaan kirjataan tulosten tulkinnasta ja tulosten esittämisestä seuraavat minimivaatimukset, jotka urakoitsija kuvaa tutkimusraportissa:

tutkimusten toteutus ja menetelmä tulosten luotettavuus ja tulkintojen epävarmuustekijät tulokset, joita voivat menetelmästä riippuen olla

o kalliopinnan korkeusasema o kallionopeudet o maapeitteiden paksuus o kalliopinnan pinnanmuodot o kallion laatu o pohjavedenpinnan taso o rikkonaisuuskohdat tutkimuslinjoilla o tutkimuksissa käytetty laitteisto


o linjojen mitatut (toteutuneet) alku- ja loppukoordinaatit (xyz-koordinaatit) sekä linjojen pituudet

o paikkatietoon sidotut pituusleikkauskuvat pintarakenteista, maaperästä ja kallioperästä

o tutkimusaineisto toimitetaan sekä piirrettyinä tulkintaviivoina (maatutkaprofiili tulkintoineen) että tulkintoina taulukkomuo-dossa

o kallioperän kivilajien rajapinnat o havaitut putket ja esim. rakennusten paalut o linjojen mitatut (toteutuneet) alku- ja loppukoordinaatit (xyz-

koordinaatit) sekä pituudet o tulokset esitetään maavastusprofiileina, maavastusmalleina tai

tasokarttoina, jos kyseessä on maavastusluotaus o esitetään laskennalliset tasokuvat merkittäviltä syvyyksiltä o tulee esittää mahdollinen vaatimus tulosten raportoinnin yhtey-

dessä tehtävistä maavastuksien eri arvojen tulkintojen 3D-visu-alisoinneista.

2.5.9 Kiven kalliomekaaniset laboratoriomittaukset


Kalliomassan kivilajien lujuus- ja muodonmuutosominaisuuksien selvittämisen tarpeellisuus tulee arvioida ja perustelu tulee dokumentoida ja mahdollinen sel-vitys tehdään sekä kalliolaadullisesti eheän kalliomassan että heikompien kal-liomassojen osalta.

Kokeet suoritetaan kallionäytekairausten sydännäytteistä. ISRM:n suosituksen mukaisesti näytemäärä on vähintään viisi (5) per kivilaji, heterogeeniselle kivelle Väyläviraston kohteissa suositus on 5…10 näytettä per kivilaji. Näytteistä tulee edellyttää määritettäväksi kivilajit, raekoko, rapautuneisuus sekä liuskeisuus ja sen kulma näytteen akseliin nähden. Laboratoriokokeissa tulee edellyttää mää-ritettäväksi yksiaksiaalinen puristusmurtolujuus, kiven kimmokerroin ja Poisso-nin luku, vetomurtolujuus ja tiheys. Yhdestä näytteestä suositellaan tehtävän kaksi vetolujuustestiä ja yksi puristuslujuustesti. Testit ja määritykset sekä raportointi tulee edellyttää tehtäväksi kansainvälisen kalliomekaniikkajärjestö ISRM:n (International Society for Rock Mechanics and Rock Engineering) suositusten mukaan, kuten eurokoodi 1997-2 ohjeistaa. Ra-porttiin tulee vaatia liitettäväksi valokuvat näytteistä ennen sahausta (ns. laa-tikkokuvat) kuivana ja kostutetulta pinnalta, ennen testausta sekä testauksen jälkeen. 2.5.9.2 Tutkimusohjelman sisältö

Tutkimusohjelmassa esitetään kohdan 2.5.1 yleisten sisältövaatimusten lisäksi vähintään:

näytemäärät, näytteistä määritettävät asiat ja kunkin kokeen lukumäärä per näyte

näytteille suoritettavat kokeet ja niiden määrät, viittaus kansainvälisen kalliomekaniikkajärjestö ISRM:n (International Society for Rock Mecha-nics and Rock Engineering) suosituksiin

näytteiden valmistelu SFS-EN 1997-2 liitteen T mukaisesti vaatimukset raportoinnista ISRM:n mukaan.


2.5.10 Pohjaveden painekorkeus ja pinnan korkeus

Noudatetaan SFS-EN 1997-2 kohtaa 3.6 sellaisenaan. 2.5.11 Pohjaveden laadulliset mittaukset


Kalliopohjaveden kemialliset kokeet edellytetään suunniteltavaksi kallion luji-tusrakenteiden käyttöikämäärittelyn edellyttämien ympäristön rasitusluokkien määrittämiseksi. Vesinäyte voidaan ottaa läheisestä kalliotilasta tai tutkimusreiästä, näytteen-ottopaikka tulee arvioida niin, että näyte edustaa mahdollisimman hyvin raken-nettavan kalliotilan ympäröivää pohjavettä. Kairausreiän yhteydessä tehtävä vesinäytteenotto suositellaan tehtäväksi joko heti kairauksen jälkeen tai ennen reiän täyttämistä. Suunnitelmassa on esitettävä järjestelyt, joilla varmistetaan otetun näytteen edustavan kalliopohjavettä eikä esim. kairauksen huuhtelu- vesiä tai vesimenekkikokeissa kallioon pumpattua vettä. Vesinäytteiden ottaminen ja analysointi tulee jakaa kahteen osaan: kenttämää-rityksiin ja laboratorioanalyyseihin. Vesinäytteenottajan tulee olla vesinäyttei-den ottoon sertifioitu näytteenottaja. Mahdolliset pilaantuneiden maiden (pima) alueet tulee huomioida erikseen mm. työsuojelun näkökulmasta. 2.5.11.2 Tutkimusten sisältö

Vesinäytteenoton yhteydessä vaaditaan suoritettavaksi näytteelle seuraavat kenttämääritykset:

lämpötila pH-arvo sähkönjohtavuus happipitoisuus.

Näytteenotosta laaditaan näytteenottopöytäkirja, jossa näytenumerona käyte-tään kairareiän tunnusta. Vesinäytteiden varsinaiset laboratorioanalysoinnit vaaditaan suoritettavaksi Finas-akkreditoidussa laboratoriossa ja ohjelmassa esitetään määritettävät ominaisuudet. Kallion mekaanisten lujitusrakenteiden käyttöikämäärittelyä var-ten vesinäytteestä tehdään seuraavat analyysit:

pH-arvo sähkönjohtavuus hiilidioksidipitoisuus (CO2) sulfaattipitoisuus (SO2

-4) ammoniumpitoisuus (NH4+) magnesiumpitoisuus (Mg2+) happipitoisuus (O2) ja hapen kyllästysaste arseenipitoisuus (Ar) kloridipitoisuus (Cl-) kalsiumpitoisuus (Ca) rikkivetypitoisuus (H2S).


2.5.12 Rakennusgeologiset maastokartoitukset

Rakennusgeologisilla maastokartoituksilla tarkoitetaan lähinnä avokallioiden ja muiden näkyvissä olevien kalliopintojen rakennusgeologista kartoitusta, mutta siihen sisällytetään usein myös muita osa-alueita, kuten havaintoja kasvillisuu-desta, vesistöistä, lohkareisuudesta sekä muista ympäristötekijöistä. Kartoitus-ten tarkoitus on luoda käsitys kalliorakennuskohteen alueellisesta geologiasta. Tiedonhankinnassa tulee olla ennakkoluuloton ja hyödyntää kaikki mahdollisuu-det esim. olemassa olevien rakennusten pohjien louhinnat. Ensimmäisissä suunnitteluvaiheissa suoritetaan yleispiirteinen maastokartoi-tus, jossa saadaan yleiskuva alueesta, sen (maa- ja kallio-) topografiasta ja kal-lioperästä. Mahdollisten kalliopaljastumien, avoleikkausten ja kalliotilojen pe-rusteella luodaan alustava kuva alueen kallioperän geologiasta. Ensimmäisten maastokartoitusten perusteella voidaan myös arvioida lähtöaineiston luotetta-vuutta. Suunnittelun edetessä alueeseen tutustutaan tarkemmin uusilla maastokartoi-tuksilla, ja viimeistään tie- tai ratasuunnitteluvaiheessa suoritetaan yksityis-kohtaiset rakennusgeologiset kartoitukset. 2.5.12.1 Vaatimukset

Kallioperän osalta, suunnitteluvaihe huomioiden, rakennusgeologiset maasto-kartoitukset tulee toteuttaa ja raportoida soveltuvin osin viiteteoksia [8] ja [9] hyväksi käyttäen. Rakennusgeologisessa maastokartoituksessa tulee kartoittaa vähintään seu-raavat määritteet:

- kivilaji - rakennusgeologinen kalliolaatu (Q tai RG) - RQD - rapautuneisuusaste - rakoja liuskeisuussuunnat (kaateen suunta ja kaade) sekä päärako-

suuntien rakojen jatkuvuus ja tiheys - liuskeisuusaste - kallioperän heikkousvyöhykkeet - muut havaitut kalliorakenteiden suunnat ja ominaisuudet.

Maastokartoituksia koskevia määräyksiä ja ohjeita käsitellään myös LTS 47/2018 [1] kohdassa 6.2. 2.5.12.2 Dokumentointi

Maastokartoitusten havainnot tulee kirjata ylös. Kalliosta tulee ottaa valokuvia, erityisesti alueelle tyypillisestä geologisista piirteistä, rakoilusta tai kivilajista. Valokuviin pyritään sijoittamaan skaalatikku tms. ja jos mahdollista, niin jokin merkki indikoimaan ilmansuuntia. Havainnot ja valokuvat ym. dokumentit tulee sitoa sijaintiin jatkovaiheiden käsittelyä ja arkistointia varten. Maastokartoituksista laaditaan raportti, tulkintakarttoineen ja liitteineen, joka esitetään omana dokumenttina tai sisällytetään suunnitteluvaihe huomioiden osaksi muita suunnitelmadokumentteja. Raportti sisältää alueen topografian


sanallisen kuvauksen lisäksi kartoitetut määritteet. Kartoituksen mittakaava, havaintojen sijaintitarkkuus ja digitaalinen esitysmuoto sovitetaan hankkeen laajuutta vastaavaksi. Kallioperän havaintoja raportoidessa (ja raporttia tulkittaessa) tulee ottaa huo-mioon, että havainnot kuvaavat kalliota tai maastoa vain paikallisesti, eikä voida olettaa esim. samanlaisen kallio-olosuhteiden jatkuvan kauemmas yksittäisestä havaintopisteestä. Geologi arvioi kallioperää laajasti kaiken olemassa olevan tiedon perusteella, ei vain yksittäisen havainnon perusteella.

2.6 Kerätyn aineiston rakennusgeologinen tulkinta

2.6.1 Vaatimukset

Kalliorakennussuunnittelun tueksi tulee Väyläviraston kalliotunneleiden suun-nittelualueesta laatia rakennusgeologinen tulkinta. Rakennusgeologisessa tul-kinnassa arvioidaan kallion rakennusgeologisia ominaisuuksia kaiken olemassa olevan tiedon perusteella eikä pelkästään vain yksittäisen havainnon perus-teella. Tulkinnassa tulee hyödyntää kaikkia saatavilla olevia tietoja alueen kal-lioperästä ja kalliopinnan topografiasta, painottaen lähtöaineistoa sen luotetta-vuuden mukaan. Rakennusgeologisessa tulkinnassa tulee ottaa kantaa kalliopinnan korkeusase-maan (yleensä kallionpintamalli), rakoiluun, merkittävimpiin heikkousvyöhyk-keisiin ja kalliomassan vedenjohtavuuteen. Rakennusgeologinen tulkinta esite-tään kuten kohdassa 2.6.3.4 on kuvattu. Geologiset tulkinnat ovat usein subjektiivisia ja tulkintojen luotettavuus eli epä-varmuus vaihtelee. Esitettäessä tulkintoja tulee tulkinnan subjektiivisuus tuoda ilmi ja esittää sen geologinen epävarmuus joko graafisesti tai sanallisesti. 2.6.2 Lähtötiedot ja tiedonkeruu

Rakennusgeologisen tulkinnan laadintaa varten selvitetään kaikki saatavilla oleva aineisto tutkimusalueesta, tällaisia ovat esimerkiksi:

- kantakartta - topografiakartta - laserkeilausaineistot - geofysikaaliset kartat - maanpintamalli - kalliopintamalli - aikaisemmat rakennusgeologiset kartoitukset - aiemmin suoritetut pohjatutkimukset.

Tietoa suositellaan kerättävän ainakin Geologian tutkimuskeskuksen (GTK), val-tion, kaupunkien ja kuntien omista karttapalveluista, tietokannoista ja rajapinta-palveluista sekä arkistoista. Lisäksi tulee ottaa huomioon yksityisten kiinteis-tönomistajien tiedot. Suunnitteluvaiheiden edetessä lähtötietojen määrä kasvaa ja siten mm. kallio-perätietojen ja tulkintojen luotettavuus kasvaa.


2.6.3 Toteutus

2.6.3.1 Kalliopinnan topografia

Suunnittelun ensimmäisissä vaiheissa tutkimustietoa on yleensä käytettävissä vain vähän, joten ensimmäiset tulkinnat laaditaan usein pääosin karttatietojen ja maastokäyntien perusteella. Tulkinta aloitetaan tulkitsemalla kalliopinnan topografiatietoja. Tämän voi tehdä esimerkiksi kalliopintamallin avulla. Kallio-pintamallin laadinta aloitetaan varmojen kalliopintahavaintojen perusteella. Tällaisia ovat avokalliohavainnot ja porakonekairaukset, joilla on tehty kallion-pintavarmistus. Mallia voidaan täydentää esimerkiksi kevyiden kairausten, ku-ten paino-, heijari-, puristinheijarikairausten ja CPTU-tutkimusten tiedoilla, jol-loin tiedetään taso, jota ylempänä kalliopinta ei ole, mutta kalliopinnan todel-lista korkoa näissä pisteissä ei tiedetä. Kallionpintamallin luotettavuuden arvi-ointi on oleellinen osa tarkastelua, ks. LTS 47/2018 [1] kohta 3.5.1. Kalliopintatietojen lisääntyessä kalliopintamallia tarkennetaan. Kalliopintamalli toimii oleellisena lähtötietona kallioperän ominaisuuksien tulkinnassa. Kal-liopinnan vaihtelut viittaavat usein muutoksiin kallioperän ominaisuuksissa. Nämä muutokset voivat olla esimerkiksi kivilajin vaihtuminen tai heikkous-vyöhyke. Kalliopinnan topografiasta ei kuitenkaan voida tehdä luotettavia tul-kintoja kallioperän laadusta, koska aina rakenteet eivät noudattele pinnanmuo-toja, vaan pinnanmuodot ovat useiden tekijöiden summa. Luotettavia havaintoja kallioperän laadusta ja sen rakennettavuudesta saadaan rakennusgeologisista kartoituksista, kallionäytekairauksista, kallionäytekairarei’istä tehtävistä tutki-muksista sekä laboratoriokokeista. 2.6.3.2 Rakoilu

Kallioperän rakoilun määrä ja laatu selvitetään rakennusgeologisella kartoituk-sella sekä kallionäytekairauksella. Rakoiluominaisuudet määritetään alueelli-sesti, alueen laajuus valitaan kohdekohtaisesti rakoiluominaisuuksien vaihte-lusta riippuen (samassa kohteessa voi olla huomattavaa alueellista vaihtelua). Rakennusgeologisista kartoituksista ja kallionäytekairauksista havaittujen ra-kojen perusteella määritetään kallioperän päärakosuunnat. Päärakosuunta-analyysin laadinnassa kallionäytekairauksien perusteella tulee tehdä Terzaghin painotus [10], jolloin huomioidaan kairaussuunnan vaikutus havaittuihin rakoi-hin. Kairasydännäytteisiin pohjautuvassa analyysissa tulee aina ilmoittaa, onko käytetty Terzaghin painotusta.

Kuva 3. Esimerkkikuva rakoilun tilastollisesta kä-sittelystä.


2.6.3.3 Kallioperän laatu

Tulkittaessa kallioperän laatua tulee tarkastella kaikkia saatavilla olevia lähtö-tietoja ja muodostaa niiden perusteella kokonaiskuva kallioperän ominaisuuk-sista. Eri lähtötietojen erilainen luotettavuus on huomioitava tulkintoja teh-dessä. Kalliolaadun tutkimustieto on pistemäistä eli luotettavakin havainto ker-too kalliolaadun vain kyseisessä pisteessä, eikä sen voida olettaa jatkuvan kau-emmas yksittäisestä havaintopisteestä. Rakennusgeologisessa tulkinnassa ar-vioidaan kalliolaatua laajasti kaiken olemassa olevan tiedon perusteella. Kalliolaadun arvioinnissa voi hyödyntää geostatistiikan apuvälineitä, jotka hel-pottavat myös tiedon ja sen epävarmuuden visuaalista esittämistä. 2.6.3.4 Tiedon esitystapa

Rakennusgeologinen tulkinta esitetään sekä visuaalisesti (malli ja/tai piirustuk-set) että raporttimuodossa. Rakennusgeologisessa tulkinnassa tulee esittää vä-hintään:

kalliopinta ja sen havaintopisteet o karttamuotoisessa esityksessä kalliopintakäyrästö o 3D-muodossa kalliopintamalli

toteutetut kallionäytekairaukset ja niistä vähintään o lävistetyt heikkousvyöhykkeet o mitatut vesimenekkiarvot (tulkittu arvo) o kairanäytteestä määritetty Q’-luku

päärakosuunnat (kaateen suunta/kaade) o päärakosuuntien muuttuessa tarvittaessa alueittain jaettuna

tulkitut heikkousvyöhykkeet o laajuus ja asento (paksuus ja paksuuden vaihteluväli, kaateen

suunta ja kaade [vyöhykkeen kulkusuunta esitetään, jos kaateen suunta ja kaade eivät ole selkeästi määritettävissä])

o kalliolaatu kalliomassalle tulkittu kalliolaatu Q-lukuna

o karttamuodossa tai tietomallipohjaisesti 3D-muodossa Tulkinnan yhteydessä (esim. raportissa) tulee lisäksi esittää arvio tutkimusten riittävyydestä sekä kalliolaadun että kalliopinnan osalta.

2.7 Seurantamittaukset 2.7.1 Vaatimukset

Rakentamisesta johtuvien, ympäristössä havaittavien muutosten tulee olla en-nustettavaa. Näiden muutosten havainnointi seurantamittauksilla sekä niiden vertaamisella ennustettuun muutokseen voidaan tehdä päätelmiä muutoksen merkittävyydestä. Hankkeen suuruus ja luonne ja vaikutusalue tulee huomioida arvioitaessa seurantamittaustarvetta ja -laajuutta sekä valittaessa mittausme-netelmiä. Mittausmenetelmän valintaan voi hyödyntää liitettä 4. Seurantamittauksia tulee tehdä ennen rakentamista riittävän vertailuaineiston saamiseksi, rakentamisen aikana ja rakentamisen jälkeen käyttövaiheen alku-vaiheessa.


- Kalliotunnelin tai sen osien sijaitessa pohjavedenpinnan tason alapuo-lella suunnitellaan aina pohjaveden seurantajärjestelmä

o asennettaviin pohjaveden tarkkailupisteisiin tulee rakennussuun-nitteluvaiheessa laatia ennuste, jotta saadaan käsitys ja pysty-tään arvioimaan pohjavesiputkessa tunnelin rakentamisen joh-dosta odotettavissa olevat muutokset (pinnankorkeuden muu-tos) rakentamisen edetessä. Ennustelaskelma voi tukeutua euro-koodin SFS-EN 1997-2+AC:n liitteeseen C

- louhintakohteen sijaitessa rakennetussa ympäristössä tulee suunnitella rakenteiden painumaseuranta- tai siirtymäeroseurantajärjestelmä

- louhintakohteiden läheisyydessä tehdään aina tärinämittauksia, mikäli louhinnan läheisyydessä sijaitsee rakennelmia tai laitteita.

2.7.2 Kalliomekaniikka

Kallion siirtymistä aiheutuvat rakennuskohteiden riskit ja siten seurannan tarve ja määrä tulee arvioida etukäteen sijainnin (rakennettu ympäristö ja luonto), tek-nisen haasteellisuuden (koko ja kallio-olosuhteet) sekä tutkimustiedon luotet-tavuuden ja seuraamusten perusteella. Mikäli todetaan tarve seurata siirtymiä, kallion siirtymämittauksilla varmiste-taan laskelmien mukainen käyttäytyminen louhintojen alusta alkaen, jolloin poikkeamiin voidaan reagoida riittävän aikaisin ja hallita rakentamiseen liittyvät riskit. Merkittävässä poikkeamatapauksessa eroavaisuuden syy tulee pyrkiä selvittämään, tarpeen mukaan laskentamallien lähtötiedot määrittää uudelleen tehtyjen havaintojen mukaisiksi ja suorittaa laskenta uudestaan uuden ennus-teen päivittämiseksi. Mitä useamman seurantamittauspisteen tulokset vastaa-vat laskentaennusteita, sitä todennäköisempää on, että kallio käyttäytyy laske-tun mukaisesti myös seurantakohtien ulkopuolella. Kalliomekaanisten seurantojen tarve todetaan tapauskohtaisesti. Seurantalait-teista rakentamisen alkuvaiheessa saatavan tiedon merkitys korostuu koh-teissa, joissa ennustettua suuremmilla siirtymillä tai vaurioilla on merkittäviä henkilöturvallisuus riskejä tai taloudellisia seuraamuksia:

- kaikille asennetuille kalliomekaanisille seurantamittauslaitteille tulee rakennussuunnitelmavaiheessa laatia ennustelaskelma, jossa arvioi-daan seurantamittauslaitteen kohdalla odotettavissa olevat muutokset (siirtymät) rakentamisen edetessä

o ennustelaskelman yhteydessä tulee määrittää muutosten kriitti-set arvot muutoksille

o ennustelaskelmaa päivitetään työn aikana esim. louhinnan vai-heistuksien tarkentuessa tai jos kalliolaatu ennusteissa käyte-tystä arvosta

- seurantalaitteet tulee suunnitella asennettavaksi riittävän aikaisin, normaalisti kuukausia ennen louhintoja, jotta niiden luentatarkkuudesta saadaan luotettava kuva. Seurantalaitteet, erityisesti niiden lukupäät, tulee suunnitella suojattavaksi lämpötilavaihteluilta ja erityisesti ekstensometrien lukupäät tulee varustaa lämpötila-antureilla.

Mittalaitteiden asennus tulee suunnitella siten, että valvontamittausten suorit-taminen onnistuu myös käyttövaiheen aikana. Mittalaitteet asennetaan hyvissä ajoin ennen louhintojen aloitusta ja ensimmäiset ns. nollamittaukset tulee tehdä heti laitteiden asennuksen jälkeen. Mittauksia tulee tehdä riittävä määrä, jotta


saadaan tyydyttävä lähtöarvo ennen kuin louhinta etenee mittalaitteiden lähei-syyteen. Mittauksia jatketaan vähintään yksi vuosi louhintojen päättymisen jäl-keen. Hankekohtaisesti voi olla tarpeen sopia pidemmästäkin seurantajaksosta. Siirtymämittauksissa tulee varmistaa, että mittausjärjestelmässä on ”kiinteitä” pisteitä, joiden suhteen mittaukset voidaan tulkita.

2.7.2.1 Kalliomekaaninen seurantamittausohjelma

Kalliomekaaninen seurantaohjelma koostuu tekstiosasta ja suunnitelmapiirus-tuksista. Kalliomekaanisen seurantaohjelman tekstiosan tulee sisältää kohteen vaatimassa laajuudessa seuraavat asiat:

- seurantaohjelman taustatiedot, tavoite ja tilaajan yhteystiedot - käytettävien menetelmien ja laitteiden kuvaus sekä ohjeet laitteiden si-

joittelusta ja asennuksesta sekä lisätietoja mm. paikan sijainnista ja koh-teelle pääsyä rajoittavista tekijöistä

- laitteiden varoetäisyydet (huolehdittava, että esitetään myös louhinnan, lujituksen ja injektoinnin suunnitelmissa)

- ohjeet kalliomekaanisen seurannan aloitusajankohdasta, mittaustihey-destä/suorittamisesta ennen louhintaa, louhinnan aikana, rakennustöi-den aikana ja niiden jälkeen käyttövaiheen aikana sekä poikkeamatilan-teessa.

Kalliomekaanisen seurantaohjelman piirustusosan tulee sisältää kohteen vaati-massa laajuudessa seuraavat asiat:

- pohjapiirustus/kartta, johon on lisätty olemassa olevat ja suunnitel-lut/louhittavat maanalaiset tilat sekä tarvittaessa indeksikartta tai si-jaintikartta

- asennettavien mittalaitteiden olennaiset seikat sekä niiden paikat, sym-bolit ja symbolien selitykset.

Kalliomekaanisesta seurantaohjelmasta tulee arvioida seurantamenetelmien tarkoituksenmukaisuus ja soveltuvuus ko. suunnittelukohteeseen. Huomiota tu-lee kiinnittää seuraaviin seikkoihin:

- laitteiden sijainnit ja asennettavuus, pääsy kohteeseen - asennuksen ajankohta - laitteiden määrät ja suuntaus - huolehdittava mittalaitteiden riittävästä suojauksesta - tarkastusmittaukset ennen louhintaa ja mittausten aloitusajankohdan ja

mittaustiheyden (mittauskertojen) määritys - ohjeet yhteydenpidosta.

2.7.3 Pohjavesi

Työnaikaisista pohjavesimittauksista laaditaan suunnitelma tie-/ratasuunnit-teluvaiheessa, alustavasti jo yleissuunnitelmavaiheessa ja/tai YVA-vaiheessa. Mittausten pääasiallisena tarkoituksena on ympäristön muutosten havainnointi, muutoksiin reagointi ja mahdollisten haittojen estäminen. Pohjaveden pinnan mittaukset tulee aloittaa vähintään yksi vuosi ennen rakennustöiden aloitta-mista, jotta saadaan riittävän pitkä aikasarja vuodenaikoihin liittyvästä vaihte-lusta häiriöttömässä tilanteessa. Mittaukset suunnitellaan eurokoodin SFS-EN 1997-2 mukaisesti.


2.7.4 Painumaseuranta

Painumaseurantaohjelman laatii geotekninen suunnittelija.

2.7.5 Tärinämittaukset

Tunnelin louhinta on suunniteltava ja toteutettava siten, että haitalliset ympä-ristövaikutukset ovat mahdollisimman vähäiset. Suunnitteluratkaisuilla voidaan joissain tilanteissa vähentää rakenteisiin kohdistuvaa tärinää (esim. irtipo-raus/-sahaus). RIL 253-2010 Rakentamisen aiheuttamat tärinät [11] mukaan:

- rakennushankkeeseen ryhtyvän käytettävissä tulee olla riittävän ajoissa rakennushankkeen vaativuutta vastaavat kelpoisuusvaatimukset täyt-tävä tärinäasiantuntija

- tärinäasiantuntijan keskeiset tehtävät suunnitteluvaiheessa ovat yleensä ympäristöselvitykseen sisältyvän tärinävaikutusten arvioinnin ja tärinätarkkailuohjelman tekeminen sekä tarvittaessa tärinän vähentä-mismahdollisuuksien selvittäminen.

2.8 Tutkimustiedon siirto/arkistointi 2.8.1 Yhteenveto ja jalostettu rakennusgeologinen tieto

Ennen rakentamista tehtyjen kalliotutkimusten tulokset suunnitteluvaiheittain kootaan jalostetuksi yhteenvedoksi (kallioperän rakennettavuusselvitys), jossa esitetään tehdyt kalliotutkimukset sekä yhteenveto niiden tuloksista ja keskei-simmät johtopäätökset suunnitteluvaiheen rakennusgeologisista tulkinnoista. Selvityksessä otetaan myös kantaa jatkotutkimustarpeeseen seuraavan suun-nitteluvaiheen näkökulmasta. Selvitys toimitetaan tilaajalle kallioteknisen suunnittelun teknisen aineiston yhteydessä.

2.8.2 Tutkimustulosten arkistointi

Noudatetaan: - LO 19/2017 Maastotietojen hankinta, toimintaohjeet [5] - LO 10/2015 Geotekniset tutkimukset ja mittaukset [6] - LO 23/2012 Suunnitelmatiedon hallinta [12] - Ohje pohjatutkimusten arkistoinnista [13].


3 Kalliotekninen mitoitus ja suunnittelu

Kallioteknisellä mitoittamisella määritetään kalliorakenteiden mitat siten, että rakenteiden pysyvyys on varmistettu. Rakenteen hyväksyttävien muodonmuu-tosten arvioinnissa huomioidaan lisäksi lujitusrakenteiden kuormittuminen sekä vaikutusalueella olevien rakenteiden siirtymät. Mitoitus perustuu kallioperän ominaisuuksiin sekä kalliorakenteeseen kohdistuviin ja siitä syntyviin kuormi-tuksiin.

3.1 Vaatimukset Kalliotunnelin kalliorakenteiden mitoitusmenetelminä käytetään viitekohdeme-nettelyä eli aikaisempien kokemuksien hyödyntämistä, taulukkomitoitusta (em-piirinen mitoitus) sekä numeerisia ja analyyttisia laskentoja. Edellisiä täydenne-tään työnaikaisella havainnointiin perustuvalla seurannalla. Mitoitusmene-telmä ja sen tarkkuus on riippuvainen suunnitteluvaiheesta ja kohteen ominai-suuksista (Taulukko 4). Mitoitusprosessin tulee olla jatkuvaa ja rakentamisvai-heessa kertyvän tiedon huomioivaa. Kalliotunneleissa kantavan kalliorakenteen mitoitus tulee perustua kokonais-varmuuteen siten, että ominaiskuormalla laskettu kokonaisvarmuus murto-kuormaan (kapasiteetti) nähden on riittävä. Luotettavuuteen perustuva suunnit-telu (RBD, Reliability-Based Design) on mahdollinen menetelmä kokonaisvar-muuden lisäksi. Rajatilamitoitusta ei lähtökohtaisesti käytetä Väyläviraston kal-liotunnelin kallioteknisessä suunnittelussa, sillä toistaiseksi virallisia osavar-muuslukuja ei ole määritelty kallion ominaisuuksille eikä osavarmuuslukumene-telmä ylipäätään sovellu kaikkiin kalliotunnelin kallioteknisiin mitoituslaskel-miin. Menetelmää voidaan käyttää tapauskohtaisesti. Seurantamenetelmän (OM, Observational method) käyttö ainoana menetelmänä edellyttää tilaajan ennakkohyväksyntää. Sallittavat louhinnan tarkkuusvaatimukset ja louhinnan rikkoutumisvyöhykkeet tulee määrittää InfraRYLin mukaisesti (ks. 3.3.1.3 ). Mitoituslaskelmissa tulee huomioida todellisen louhinnan vaihtelu annetun toleranssin puitteissa sekä rä-jäytyksen aiheuttama lujuuden heikentyminen kalliomassan rikkoutumis-vyöhykkeen alueella. Kalliomassan lujuuden selvittäminen edustavasti kokeiden avulla ei käytän-nössä ole tunnelikohteissa mahdollista, joten kalliomassan ominaisuudet mää-ritetään käyttämällä kallionluokitusmenetelmiä:

- kalliolaatu määritetään ennakkotutkimuksiin ja -havaintoihin pohjautu-vana rakennusgeologisena tulkintana sekä louhintatyön aikana/jälkeen in situ -tehtävällä rakennusgeologisella kartoituksella

- koko kalliotunnelille tulee määrittää ja esittää kalliolaatu mahdollisim-man kattavasti viimeistään yleissuunnitteluvaiheessa. Määritys perus-tuu tutkimuksien ja havaintojen perusteella tehtävään geologiseen tul-kintaan (ks. kohta 2.6 ), jota tarkennetaan tietomäärän karttuessa. Esi-tettäessä kalliolaatua on esitettävä tutkimukset, joita on käytetty laadun tulkinnassa.

Mitoituksessa käytettävät kallion murtokriteerit valitaan aina kohdekohtaisesti valittuun laskentamenetelmään sopivaksi.


Taulukko 4. Kalliorakenteiden mitoitusvaatimukset eri suunnitteluvaiheessa. Taulukossa lyhenne B tarkoittaa kalliotunnelin tai -tilan jänneväliä.

Suunnitteluvaihe Kalliorakenteiden mitoituksen tavoite

Mitoitusmenetelmä Mitoituksen dokumentointi

Esiselvitysvaihe (hankekohtaisesti esim. kehittämis-selvitys, tarvesel-vitys, toimenpideselvitys)

Arvio kallioresurssin käytettävyydestä

Viitekohdemenettely eli aikai-sempien kokemuksien hyödyn-täminen.

Osana muuta suunnitelma- aineistoa (ks. Taulukko 11)

Yleissuunnitelma-vaihe

Arvio rakennuspaikan kal-lioteknisestä rakennettavuu-desta ja yleispiirteisen suunni-telman, sekä arvio kalliotekni-sestä varmuudesta huomioi-den ympäristön rakenteet ja kallion jännitystila. Kallion lujitusrakenteiden määrittely. Asemoinnin ja tilageometrioi-den optimointi, lujitusratkai-sun toimivuuden ja kallio-mekaanisten ympäristövaiku-tusten suuruusluokan arvioi-minen. Arvio pohjavedenhallinnan ratkaisuista

Viitekohdemenettely eli aikai-sempien kokemuksien hyödyn-täminen tai taulukkomitoitus. Konseptuaalinen (jatkuva) nu-meerinen 2D- tai 3D-simulointi, jos: vierekkäiset kalliotilat ovat

lähempänä toisiaan kuin B/2, kalliokaton paksuus on alle

B/2 tai kallioleikkauksen etäisyys

muihin kalliorakenteisiin on vähemmän kuin 0,5 x kallio-leikkauksen syvyys.

Osana muuta suunnitelma- aineistoa (ks. Taulukko 11)

Tie-/rata- suunnitelmavaihe

Varmuus rakennuspaikan kal-lioteknisestä rakennettavuu-desta käytettävällä tilasuun-nitelmalla huomioiden ympä-ristön rakenteet ja kallion jän-nitystila. Kalliorakenteet mitoitettu alustavasti. Kalliotekniset ympäristövai-kutukset arvioitu (kalliomeka-niikka, pohjavesi)

Avainlohkoanalyysi ja taulukko-mitoitus. Alueellinen realistinen (epäjat-kuva) numeerinen 2D- tai 3D-si-mulointi, jos: vierekkäiset kalliotilat ovat

lähempänä toisiaan kuin B/2, kalliokaton paksuus on alle

B/2 tai kallioleikkauksen etäisyys

muihin kalliorakenteisiin on vähemmän kuin 0,5 x kallio-leikkauksen syvyys

risteävät tunnelit risteyksenä tai lähekkäin.

Erillinen laskenta-raportti

Rakennus- suunnitelmavaihe

Kalliorakenteiden yksityiskoh-tainen mitoitus

Mitoitusmenetelmä on riippu-vainen mm. kalliomassan ominaisuuksista, dimensioista, kalliokattopaksuudesta (ks. Taulukko 8).

Erillinen raportti mitoituksesta

Rakentamisvaihe Kalliorakenteiden yksityiskoh-tainen mitoitus varmistettu todellisiin kallio-olosuhteisiin

Rakennussuunnitelmavaiheen kallioteknisen suunnittelun mi-toitusmenetelmä. Seurataan kallion käyttäyty-mistä mittauksin ja verrataan rakennussuunnitelmavaiheessa tehtyjen mitoitusten ja mallien ennustamaan käyttäytymiseen. Jos käyttäytyminen on merkit-tävästi poikkeavaa, arvioidaan poikkeamaan johtava syy ja varmistetaan suunnitellun ra-kenteen toimivuus poik-keamasta huolimatta päivittä-mällä mitoituslaskenta/malli. Yksittäiset lohkot (painovoima); analyyttinen mitoitus.

Erillinen raportti mitoituksesta Yksittäisten lohkojen tuennoista ei erillistä laskenta- raporttia.


3.2 Kalliolaatu 3.2.1 Kallioluokitusmenetelmät

Parhaiten suomalaiseen kallioperään soveltuvia rakennusgeologisia kallioluoki-tuksia ovat Q-, GSI- ja RG-luokitukset yhdessä ja erikseen. Näistä Q- ja GSI-luo-kitukset antavat numeerisen arvon ja RG-luokitus on lähinnä kuvaileva mene-telmä. Myös RQD-luokitusta käytetään, mutta lähinnä yhtenä Q-luokituksen pa-rametrina, sillä sen katsotaan yksittäisenä parametrina kuvaavan enemmän kallion laatua kuin kalliomassan rakennettavuutta. Tyypillinen ja suositeltava tapa on luokitella kallio kauttaaltaan Q-luokituksen mukaisesti ja täydentää heikkousvyöhykkeiden luokitusta RG-luokituksella. Muita luokitusjärjestelmiä ovat mm. RMR, Terzhagin, Lauffer, RSR, NATM sekä eurokoodin mukainen ISO 14689:2018. Näitä ei suositella käytettäväksi ainoina luokituksina Väyläviraston kalliotiloissa.

3.2.1.1 Q-kalliolaatuluokitusjärjestelmä

Kallion Q-luokitus on rakennusgeologinen kalliolaatuluokitusjärjestelmä, jolla kalliota kuvataan laadullisin termein (esim. hyvä, kohtalainen, heikko) sekä tätä vastaavalla logaritmisella numeerisella arvolla. Q-luokituksessa kallion laatua kuvataan kallion rakoilun, rakopintojen leikkauslujuuden ja jännitystilan perus-teella, jotka määritellään erikseen kuudella erillisellä parametrilla.

𝑄 = 𝑅𝑄𝐷𝐽 × 𝐽𝐽 × 𝐽𝑆𝑅𝐹 (1.)

missä RQD = RQD-luku (rakoilun tiheyttä kuvaava luku), Jn = rakosuuntien lukumäärätekijä Jr = rakopintojen karkeusluku Ja = rakopintojen muuttuneisuusluku Jw = rakojen vedenläpäisevyysluku ja SRF = jännitystilatekijä.

Q-luku määritetään kallionäytekairauksen sydännäytteistä sekä kartoittamalla näkyvää kalliopintaa esimerkiksi tunnelissa, kallioleikkauksissa ja kalliopaljas-tumilla.

Q-luokituksen käyttöohjeet löytyvät Norjan Geoteknisen Instituutin (NGI) julkai-semasta Q-menetelmän käsikirjasta [9].

Q-luvussa käytetty parametri RQD on myös eurokoodien mukainen parametri. Parametrin valintaa on käsitelty mm. Q-menetelmän käsikirjassa [9] ja eurokoo-deissa (SFS-EN 1997).

Q-menetelmään kuuluu geologisen Q-parametrin lisäksi siihen pohjautuva kal-lion lujitussuositusjärjestelmä (taulukkomitoitus), jota on käsitelty enemmän kohdassa 3.4.1.2.


3.2.1.2 GSI -luokitus

GSI-luku on kallion laatua kuvaava lineaarinen suure [14]. Sitä käytetään Hoek-Brown myötökriteerin parametrien määritykseen. Määritys tehdään visuaali-sesti huomioiden kalliomassan kiinteys ja rakopintojen laatu, mutta Väyläviras-ton kohteissa suositeltavampaa on johtaa se Q-luvusta. GSI -arvo vaihtelee vä-lillä 0–100 ja on Q-luvusta poiketen lineaarinen, minkä johdosta sitä käytetään kalliomekaanisissa laskentaohjelmissa. GSI -luku voidaan laskea Q’-luvusta kaa-valla [14]:

𝐺𝑆𝐼 = 9 ln 𝑅𝑄𝐷𝐽 × 𝐽𝐽 + 44= 9 ln 𝑄 + 44

(2.)

Q’ on Q-luku, jossa parametreja Jw ja SRF ei huomioida.

GSI- ja Q-järjestelmien numeeristen arvojen vastaavuus ja suhde kalliolaatuun sen rakennettavuuden näkökulmasta on esitetty seuraavassa taulukossa (Tau-lukko 5).

Taulukko 5. Kalliolaatukuvausta vastaavat numeeriset arvot GSI- ja Q-järjes-telmissä.

Kalliolaatu GSI-arvo Q’-luku

Erittäin heikko 3…23 0,01…0,1

Varsin heikko 23…44 0,1...1

Heikko 44…56 1…4

Kohtalainen 56…65 4…10

Hyvä 65…77 10…40

Varsin hyvä 77…85 40…100

Erittäin hyvä 85…98 100…400

Poikkeuksellisen hyvä 98…106 400…1000

3.2.1.3 RG-luokitus

RG-luokitus eli rakennusgeologinen kallioluokitus on Suomessa 1970-luvulla ke-hitetty kalliolaatua kuvaileva luokitusjärjestelmä. Kalliolaatu määritellään kivi-laadun ja rakoilun avulla. RG-luokituksen käyttö on kuvattu lähteissä [1], [8] ja [15].


Taulukko 6. RG-luokituksen mukainen kalliolaadun kuvaus [8].

Rakenteelli-nen kiinteys

Rakennetyyppi Rakennetyyppi ja tihein rakoilu

Vallitsevien kivilaatujen kovuus/sitkeys

kiinteä Ma massarakenteinen Ma1 harvarakoinen pehmeä, p hauras, h sitkeä, s kova, k

Ma2 vähärakoinen

Ma3 runsasrakoinen

Li liuskeranteinen Li1 harvarakoinen

Li2 vähärakoinen

Li3 runsasrakoinen

Se seosrakenteinen Se1 harvarakoinen

Se2 vähärakoinen

Se3 runsasrakoinen

löyhä kallio Lö löyhärakenteinen Lö1 harvarakoinen

Lö2 vähärakoinen

Lö3 runsasrakoinen

Ra raparakenteinen kuvataan kivilaadun perusteella niin laajasti kuin se on rapautumisaste huomioon ottaen mahdollista

rikkonainen kallio

Ri I halkeamarakentei-nen

tasomaiset raot jakavat kallion kahteen tai useampaan erilliseen osaan

Ri II rakorakenteinen runsasrakoinen ei rakotäytettä

Ri III murrosrakenteinen tiheärakoinen rakojen täytteisyys vähäistä

Ri IV ruhjerakenteinen runsas tai tiheärakoinen raoissa savitäytettä

Ri V savirakenteinen - runsaasti kalliosavea

3.3 Louhittavien tilojen suunnittelu 3.3.1 Kalliotilojen asemointi ja muotoilu

Kalliotunnelin asemoinnin reunaehdot muodostuvat tyypillisesti louhittavien ti-lojen mittasuhteista (korkeus, jänneväli), muotoilusta sekä asemasta suhteessa kallio-olosuhteiden tekijöihin, joita ovat mm. kalliopinnan paikallinen korkeus-asema, kalliolaatu ja sen merkittävät poikkeamat (heikkousvyöhykkeet) sekä jännitystilan suuruus ja suunta. Erityisesti väyläkohteissa geometriarajoitteet eivät yleensä mahdollista optimaalisen korkeusaseman tai suunnan hakemista.

3.3.1.1 Korkeusasema ja etäisyydet toisiin tiloihin

Yleisesti hyvänä lähtökohtana on suunnitella kalliotilan kalliokattopaksuus vä-hintään tilan jännevälin puolikkaaksi (Kuva 4). Samat vaatimukset ympäröivän kallion määrästä pätevät myös vaakasuuntaisiin tarkasteluihin.

Edellistä merkittävästi pienemmätkin paksuudet ovat mahdollisia ja niiden py-syvyys tulee aina osoittaa laskelmin, ks. Taulukko 4. Kalliokaton ollessa hyvin ohut tulee erityisesti tarkastella löyhtyneen kalliomassan tukemiseen tarvitta-vaa lujitusta ja kiinnittää erityistä huomioita kalliomassan rakoiluun ja mahdol-listen jännitystilojen ääritilanteisiin.


Kalliokattopaksuutta määritettäessä tulee tarkastella myös kalliopinnan korkeusaseman luotettavuus esim. kalliokattopaksuustarkastelulla, ks. LTS 47/2018 [1] kohta 3.5.1.

Kuva 4. Kalliotunnelia ympäröivän kalliomassan vähimmäisetäisyyden alustavia lähtökohtia.

3.3.1.2 Kalliotilojen suunta

Jos kalliotilan suuntaukseen voidaan vaikuttaa, kalliotilan pysyvyyden näkökul-masta tulee aina tarkastella mahdollisen voimakkaan rakoilun ja liuskeisuuden sekä pääjännityksen suunnan merkitys. Normaali kalliomassan jännitystila tukee kallioholveja ja siten vahvistaa kallioti-lan pysyvyyttä. Kalliotilan optimaalisin suuntaus on useimmiten poikittain suh-teessa suurimpaan vaakajännitykseen syvyyksillä < 50 m. Suurimmassa osassa Suomessa tehtyjen jännitystilamittausten perusteella suurimman pääjännityksen suunta on suunnilleen luode–kaakkosuuntaa (suunta 315°). Pystyjännitystä suuremman vaakajännityksen suunta isossa mit-takaavassa johtuu litosfäärilaattojen (mannerlaattojen) liikkeestä; uutta litos-fäärilaattaa syntyy Atlantin keskiselänteellä, joka aiheuttaa luode–kaakko- suuntaisen puristuksen Suomeen nähden ja siten suunta on todennäköisin suu-rimman jännitystilan suunta.

3.3.1.3 Tilamuotoilu ja toleranssit

Kalliotilan kattoon muodostuu ns. luonnollinen holvi, jonka alapuolella oleva kallio (nk. löyhä kivi) edellyttää yleensä tukemista. Tämän luonnollisen holvin muodon arviointi on tehtävä, sillä kalliotilan holvikaari muotoillaan luonnollisen puristuskaaren aikaansaamiseksi: holvikaaren nuolikorkeus on perustapauk-sissa tyypillisesti B/5…B/8, jossa B on kalliotilan jänneväli. Louhintapohjan muotoiluun ei anneta erillisiä kallioteknisiä ohjeita, mutta kokonaistaloudelli-suuden varmistamiseksi on syytä huomioida toiminnallisten vaatimusten lisäksi tunnelityössä käytettävä kalusto. Pystysuuntaisen seinän ja holvikaaren ris-teyskohtaan suositellaan suunniteltavaksi pyöristyskaari.


Louhinnan toleranssivaatimuksissa (tarkkuusvaatimus) sekä siihen liittyvän kallion rikkoutumisvyöhykkeen paksuuden määrittelyssä hyödynnetään Infra-RYLin rikkoutumisvyöhykeluokkia sekä yleislouhintatoleranssin että erikoista-pausten osalta. Lähtökohtaisesti noudatetaan myös InfraRYLin ohjeita tolerans-seille ja rikkoutumisvyöhykkeille. Nämä tiedot esitetään vähintään kallioraken-nustöiden työselostuksessa, mutta suositeltava tapa on esittää ne myös muissa suunnitelma-asiakirjoissa (piirustukset, tietomallit).

3.4 Kalliorakenteiden mekaaninen mitoitus 3.4.1 Kalliomekaaniset mitoitusmenetelmät

Kalliomekaanisessa mitoituksessa huomioidaan kallio-olosuhteet, siihen louhi-tut ja louhittavat tilat sekä näiden vaikutukset kallio-olosuhteisiin, ulkopuoliset kuormitukset sekä tarpeelliset kalliota lujittavat tai tukevat rakenteet.

Varsinaiset mitoituslaskentamenetelmät voidaan jakaa empiirisiin viitekohtei-siin perustuviin menetelmiin (taulukkomitoitus), yksinkertaisiin analyyttisiin tarkasteluihin ja numeerisiin menetelmiin. Menetelmät eivät ole toisiaan pois-sulkevia ja pääosin toisiaan täydentäviä.

Mitoitusmenetelmä valitaan esitettyjen vaatimusten (ks. Taulukko 4 ja Taulukko 8) mukaisesti. Vaatimuksen soveltuvuus kohteeseen arvioidaan ja varmistetaan.

3.4.1.1 Viitekohdemenettely

Viitekohdemenettely perustuu aikaisempien kohteiden kokemuksien hyödyntä-miseen.

3.4.1.2 Taulukkomitoitus

Väyläviraston kalliotunneleissa hyväksyttävä taulukkomitoitus on Q-lukuun pe-rustuva lujitussuositus, joka sisältää varmuustasomäärittelyn. Empiiristä me-nettelyä käytettäessä tulee kuitenkin dokumentoidusti osoittaa, että se on asi-anmukainen vallitsevissa olosuhteissa.

Q-lujitussuosituksen määrittämiseen tarvitaan kalliolaatutieto Q-lukuna, kal-liotilan käyttömuoto (ESR) sekä lujitettavan tilan dimensiot (jänneväli, seinäkor-keus).

Kalliolaatutieto määritetään Q-lukuna, joka annetaan tunneliosuudelle sekä sitä mahdollisesti leikkaaville heikkousvyöhykkeille erikseen.

Viimeisin viitekohteilla täydennetty lujitussuositusdiagrammi sekä sen käyttö-ohjeet löytyvät Norjan Geoteknisen Instituutin (NGI) julkaisemasta Q-luvun kä-sikirjasta [9]. Q-lujitussuosituksen soveltamisohjeet Väyläviraston kohteissa:

Q-menetelmän pultitussuositus vastaa ominaisveto- ja leikkauskapasi-teetiltaan (ominaismyötökuorma) harjaterästankoa B500B (SFS 1268),jonka nimellishalkaisija (Ø) on 25 mmQ-menetelmän lujitussuositukset eivät huomioi käyttöikäsuunnittelua(esim. materiaalivalinnat)


Q-menetelmän ruiskubetonipaksuussuositus tarkoittaa ruiskubetonin rakenteellisesti lujittavaa osuutta eli mahdollinen suojakerros tulee huomioida erikseen

kuituvahvisteisen ruiskubetonin energian absorptiokapasiteettia ei va-lita Q-menetelmän perusteella.

Huom. Käytettäessä Q-lujitussuositusta tulee huomioida kallio-olosuhteista johtumattomien parametrien käyttö: ESR-luku ja Jn-luvun muunnokset risteys- ja suuaukkoalueilla. Näiden soveltaminen on esitetty em. käsikirjassa.

3.4.1.3 Analyyttiset menetelmät

Analyyttiset laskentamenetelmät pyrkivät selvittämään kallion käyttäytymisen teorian perusteella. Ne edellyttävät tutkittavan rakenteen merkittävää yksin-kertaistamista sekä kallio-olosuhteiden että todellisten tilamuotojen osalta. Analyyttiset menetelmät soveltuvatkin käytännössä vain yksittäisiin ja yksin-kertaisiin tapauksiin. Väyläviraston kalliotunneleissa analyyttisiä menetelmiä voidaan käyttää yksit-täisiin tarkasteluihin ja avainlohkoteoriaan perustuviin laskelmiin.

3.4.1.4 Numeeriset menetelmät

Numeeriset laskentamenetelmät korjaavat analyyttisten menetelmien haas-teita rakenteiden yksinkertaistamisesta. Kohteen ensimmäisissä suunnitteluvaiheissa käytettävissä konseptuaalisissa (jatkuvissa) malleissa ei ole välttämätöntä pyrkiä rakentamaan tarkasteltavaa kalliomassaa todelliseksi (esim. rakoilu), mutta siinä tulee huomioida keskeisim-mät parametrit, joita ovat kalliotilan tilasuunnitelma (layout), kalliopinnan kor-keusasema sekä jännitystilan suuruus ja suunta. Epäjatkuvissa malleissa eli realistisissa tarkasteluissa kalliomassaan mallinne-taan lisäksi kalliolaatutekijät, rakoilutiedot ym. Epäjatkuvissa malleissa käytet-tävän ohjelmiston on kyettävä kuvaamaan kallion vaihtelevaa laatua, epätasai-sia siirtymiä ja suuria muodonmuutoksia sekä näistä johtuvaa etenevää löyhty-mistä/sortumaa. Numeerisilla laskelmilla tulee arvioida muodonmuutosten suuruusluokka. Mur-totilatarkastelu tehdään muodoiltaan erityisen monimutkaisille kalliotiloille. Yleensä se sisältyy myös avainlohkotarkasteluihin. Olennaista on tehdä numee-rinen tarkastelu myös mahdollisesti suunnitellun kalliorakenteen lähellä olevien kalliotilojen ja rakenteiden siirtymistä sekä kalliopinnan osalta (rakennusvau-riot). 3.4.2 Mitoitustavat

3.4.2.1 Kokonaisvarmuusmenetelmä kalliotunnelissa

Kokonaisvarmuusmenetelmässä mitoitettavan rakenteen murtokuorman on ol-tava riittävän suuri verrattuna murtaviin voimiin. Kokonaisvarmuusmenetel-mällä laskenta tehdään ominaisarvoilla.


Kalliorakenteissa lähtöarvojen luonnollinen hajonta on suurta, jolloin kokonais-varmuuskerroin tulee olla riittävä huomioiden seuraamusluokka ja kallion läh-tötietojen luotettavuus. Väyläviraston kalliotunnelin suunnittelussa koko kalliorakenteen epävarmuutta kuvaava kokonaisvarmuuskertoimen (Fkok) minimiarvot suhteessa seuraamus-luokkiin on esitetty alla olevassa taulukossa rakennusosittain. Kokonaisvar-muuskertoimet koskevat koko kalliotilaa.

Taulukko 7. Väyläviraston kalliotunnelin suunnittelussa koko kalliorakenteen epävarmuutta kuvaava kokonaisvarmuuskertoimen (Fkok) mini-miarvo.

Kalliorakenne

Kalliotunnelirakenteen seuraamusluokka (SFS-EN 1990-1)

CC1 CC2 CC3 Väliaikaiset tunnelit (* 1,3 1,3 1,7 Kuilut ja tunnelit, tunnelin jänneväli B < 20 m 1,7 1,7 2,0 Hallimaiset tilat, jänneväli B>20m 1,7 2,0 2,0 (* voidaan soveltaa myös työnaikaisiin lujitusrakenteisiin muissa kuin väliaikaisissa tunneleissa Fkok = rakenteen lujuus/kuormista aiheutuva jännitys

Väyläviraston kalliotunneleissa tilat, joissa liikkuu ihmisiä säännöllisesti, ovat seuraamusluokaltaan vähintään CC2. 3.4.2.2 Seurantamenetelmä kalliotunnelissa

Seurantamenetelmä (OM, Observational method) ei kallioteknisessä suunnitte-lussa ole varsinainen mitoitusmenetelmä vaan osa normaalia kalliorakennus-suunnittelua, jossa rakentamisen aikana seurataan mitoituksessa käytettyjen kallioparametrien todenmukaisuutta sekä siirtymäennusteiden paikkaansa pi-tävyyttä ja tehdään tarvittavat suunnitelmatäsmennykset. Seurantamenetelmän käyttö ainoana mitoitusmenetelmänä edellyttää tilaajan ennakkohyväksyntää. 3.4.2.3 Rajatilamitoitusmenetelmä

Käytettäessä rajatilamitoitusta, lujitusrakenteiden yksityiskohtaisissa mitoituk-sissa materiaalien osalta tukeudutaan eurokoodeihin soveltuvin osin. Käytettä-vät osavarmuusluvut tulee dokumentoida yksiselitteisesti ja perustella niiden riittävyys. Väyläviraston kalliotunneleiden kallioteknisessä mitoituksessa epä-edullisen kuorman osavarmuusluku ei kuitenkaan saa olla alle 1,35. Käytettäessä kokonaisvarmuusmenetelmää (ks. 3.4.2.1 ), ei lisäksi tule käyttää erillisiä osavar-muuslukuja materiaaleille tai kuormille. 3.4.2.4 Luotettavuuteen perustuva mitoitusmenetelmä kalliotunnelissa

Luotettavuuteen perustuva mitoitusmenetelmä (RBD, Reliability-Based Design) on mahdollinen menetelmä Väyläviraston kalliotunnelin kallioteknisessä suun-nittelussa, mutta edellyttää hankekohtaista päätöstä sovellettavista luotetta-vuusindeksin vähimmäisarvoista.


3.4.3 Lähtöarvojen valinta

Lähtöparametrit tulee valita aina kohteeseen ja olosuhteisiin sopivaksi. Liitteessä 2 on esitetty mahdollisia jakaumia mitoituksessa käytettäville kallio-parametreille. Rakopintojen lujuusominaisuudet voidaan määrittää rakoleikkauskokeilla. Mi-käli kokeita ei ole käytettävissä, tulee raon leikkauslujuutta tarkastella. Apuna voi käyttää liitettä 7.

3.4.4 Mitoituksissa huomioitavat ulkopuoliset kuormat

Kalliomassan kuormien (jännitystila sekä kallion paino) lisäksi suunnittelussa tulee tarkastella ainakin seuraavat mahdolliset kuormat:

- liukuvan tai putoavan lohkon aiheuttama kuorma - pohjaveden paineen aiheuttamat kuormitukset - laiteripustukset ja niiden asennusten tartuntapituudet kalliossa - kalliopinnan yläpuoliset kuormat, kuten esimerkiksi maamassa, vesistö,

perustukset. Erityinen huomio kalliokaton paksuuden ollessa vähemmän kuin 8 m tai jännevälin puolikas

- kuilujen yläpäissä maan tuentarakenteiden kuormat sekä perustuskuor-mat

- räjähdyksen aiheuttama kuorma - mahdollisten nosturien kuorma ohuella kalliokatolla tai reunoilla.

Kalliorakennesuunnittelijan on selvitettävä rakennesuunnittelijalta kuormat kallioon asennettaville tartunnoille ja ripustuksille, joita ovat esimerkiksi ver-housrakenteen kiinnikkeet ja rakenteiden ankkuroinnit.

- LO 34/2017: Rakenteiden ankkuroinnit ja kiinnitykset suunnittelee raken-nesuunnittelija yhdessä kalliorakennesuunnittelijan kanssa. Kallion mahdolliset liikkeet huomioidaan liittyvien rakenteiden suunnittelussa ja ne eivät esimerkiksi saa aiheuttaa liittyvien rakenteiden vaurioitumista.

3.4.5 Mitoitusmenettelyt rakennussuunnitelma- ja rakennusvaiheessa

Rakennussuunnitelmavaiheen kalliomekaanisten laskentojen tuloksina tulee saada käsitys tilan louhinnan kalliomekaanisista vaikutuksista olemassa oleviin rakenteisiin sekä lujitusrakenteista ja louhinnan vaiheistuksesta stabiliteetin turvaamiseksi. Väyläviraston kohteissa rakennussuunnitelmavaiheen mitoitus-menetelmän valinnan vähimmäisvaatimus on esitetty tilageometriaan ja kallio-olosuhteisiin riippuvaisesti seuraavassa taulukossa (Taulukko 8). Rakennus-suunnitelmavaiheessa mitoituksen tulee Väyläviraston kohteissa perustua vä-hintään kahden eri mitoitusmenetelmän rinnakkaiseen käyttöön. Tämä tarkoit-taa sitä, että mikäli taulukon (Taulukko 8) perusteella mitoitusmenetelmäksi esitetty vain taulukkomitoitus (ohjemitoitus), tulee taulukkomitoituksen rinnalla tehdä toinen tarkastelu, esimerkiksi avainlohkotarkastelu. Rakentamisvaiheen aikaisen mitoituksen tulee perustua samaan menetelmään kuin rakennussuunnitelmavaiheessa ts. rakennussuunnitelmavaiheen mitoi-tusta tulee tarkentaa jatkuvana työnä rakentamisvaiheen myötä karttuvalla kal-lio-olosuhdetiedolla. Tämä on huomioitava rakentamisvaiheen aikaisessa suun-nittelussa. Saman kohteen alueella voi olla esim. kalliolaadun osalta tai tilojen


läheisyyden osalta useita erilaisia tapauksia, jolloin on perusteltua päätyä usei-siin eri mitoitusmenetelmiin.

Taulukko 8. Rakennussuunnitelmavaiheen ja rakentamisen aikaisen vaiheen mi-toitusmenetelmän valinta. Esitetty mitoitusmenetelmä on periaat-teellinen vähimmäisvaatimus, joka tulee tarkastella tapauskohtai-sesti ja perustella.

Kal

liola

atu

Etäi

syys

lähi

mpä

än k

allio

rake

ntee

seen

ta

i kal

liopi

ntaa

n (B

=jän

nevä

li, H

=kor

-ke

us)

Tila

n, h

eikk

ousv

yöhy

kkei

den

ja r

akoi

lun

ke

skin

äine

n ge

omet

ria

Suur

in p

rofi

ilim

itta

ta

i syv

yys

Vähimmäismitoitusmenetelmä Rakennussuunnitelmavaiheessa mitoituksen tulee perustua vä-hintään kahden eri mitoitusmenetelmän rinnakkaiseen käyttöön.

Lähe

s eh

jä ta

i väh

ärak

oine

n,

ei lo

hkor

aken

tein

en

>B/2 ja

>H/2

yksinker-tainen

< 20 m Taulukkomitoitus

> 20 m 2D-simulointi moni-

mutkai-nen

< 20 m Taulukkomitoitus

> 20 m 3D-simulointi

<B/2 ja/tai <H/2

yksinker-tainen

2D-simulointi moni-

mutkai-nen 3D-simulointi

Ain

akin

kak

si p

äära

kosu

unta

a,

ei r

ikko

nais

ta

>B/2 ja

> H/2

yksinker-tainen

< 15 m Taulukkomitoitus ja avainlohkoanalyysi

> 15 m Taulukkomitoitus ja avainlohkoanalyysi tai epäjatkuva 2D-simulointi

moni-mutkai-

nen

< 15 m Taulukkomitoitus ja avainlohkoanalyysi

> 15 m Taulukkomitoitus ja avainlohkoanalyysi tai epäjatkuva 3D-simulointi

<B/2 ja/tai <H/2

yksinker-tainen

Lohkoanalyysi ja epäjatkuva 2D-simulointi moni-

mutkai-nen Lohkoanalyysi ja epäjatkuva 3D-simulointi

Voi

mak

kaas

ti r

akoi

llut,

tilo

ja le

ik-

kaav

ia h

eikk

ousv

yöhy

kkei

tä >B/2

ja > H/2

yksinker-tainen

Epäjatkuva 2D- tai 3D-simulointi moni-

mutkai-nen > 10 m Epäjatkuva 3D-simulointi

<B/2 ja/tai <H/2

yksinker-tainen

Epäjatkuva 2D- tai 3D-simulointi moni-

mutkai-nen Epäjatkuva 3D-simulointi

Tilojen ollessa monimutkaiset tai laajat ja kuormitusolosuhteet epäedulliset, tulee simuloinneissa tehdä myös murtotilatarkastelu. Rakoilleissa tapauksissa (epäjatkuva malli) käytettävän ohjelmiston on kyettävä kuvaamaan kallion vaihtele-vaa laatua, epätasaisia siirtymiä ja suuria muodonmuutoksia sekä näistä johtuvaa etenevää löyhtymistä/sortu-maa.


Muut Väyläviraston kalliotunneleiden rakennussuunnitelmavaiheen kalliorakenteiden mitoitusta koskevat vaatimukset:

numeeriset laskennat voidaan tehdä pääasiassa staattisilla malleilla. Mikäli kalliotilan jänneväli on yli 10 metriä ja kalliokattopaksuus tole-ranssi huomioiden on vähemmän kuin 1/3 jännevälistä lyhyelläkin osuu-della (esim. suuaukot), tulee arvioida tarve huomioida räjäytyksen ai-kaansaama dynaaminen paineisku numeerisessa laskennassa

tunneliin liittyvät kallioreunat (esim. kuilun reuna, pohjasyvennyksen reuna) tulee aina mitoittaa laskelmiin perustuen.

3.5 Kallion lujitusrakenteiden suunnittelu Tunnelin louhinta aiheuttaa kalliossa muodonmuutoksen. Jos kallion laatu on riittävän huono, jatkuvat muodonmuutokset, kunnes tunneli sortuu, jollei tunne-lia lujiteta. Kallion lujituksella vahvistetaan kalliota niin, että se pystyy itse kan-tamaan siihen kohdistuvat rasitukset eli kalliorakenne toimii kuormitusolosuh-teissa. Rakenteen toimintaa on kuvattu esimerkiksi alan perusteoksessa Support of underground excavations in hard rock [14]. Kalliolujitukset määritellään kalliorakennesuunnittelijan toimesta. Rakentami-seen saakka työ on ns. työpöytätyöskentelyä, mutta rakennusvaiheessa suunni-telmia päivitetään tunnelissa tehtyjen havaintojen perusteella, joista tärkein on rakennusgeologiset havainnot (ks. kohta 8 ), jolloin varmistetaan lujitusten vas-taavan oikealla varmuustasolla olosuhteita, joihin ne ennen rakentamista on suunniteltu. Kallion ennakkolujitukset (pultit) kallioreunoille ja nurkkiin suunnitellaan sito-maan kalliolohkot kiinni toisiinsa ja estämään kalliomassan löyhtyminen. Tun-nelin suuntaiset ennakkolujituspultit suunnitellaan kannattelemaan löyhtyvää kalliomassaa louhintaräjäytyksen ja lopullisen lujituksen välisen ajan. Lujitusrakenteelle tulee varata riittävästi tilaa huomioiden ruiskubetonin pak-suus, ruiskubetonoinnin salaojien tilatarve, louhintatoleranssit ja tilan sisäiset rakenteet lähellä pintaa sekä tilan käyttötarkoitus.

Kuva 5. Kalliotunnelin suunniteltu ja toteutunut poikkileikkaus.


3.5.1 Lujittamattoman alueen määrittäminen

Tunnelin mitoituksessa tulee lopputilanteen lisäksi aina huomioida tilanteet, jol-loin tila on louhittu, mutta lopulliset lujitukset on asennettu vasta osittain tai ei ollenkaan. InfraRYL/2018 taulukko 17611:T2 määrittää yleiset rajoitukset, mutta suunnitel-missa annettavat mitat tulee aina tarkastaa kohteeseen sopivaksi. Huomioitavia asioita voivat olla esimerkiksi seuraavat:

työvaiheiden aiheuttama vaiheistus määräytyy kerrallaan lujittamatto-mana olevan tilan laajuudesta. Tätä voi tarkastella esimerkiksi avainloh-kotarkastelun avulla ja tarkastella lujittamattoman alueen laajuuden riskejä lohkoteorian näkökulmasta

monimuotoisissa kohteissa louhinnan vaiheistus osana kalliomekaa-nista mitoitusta

stabiliteettilaskelmissa huomioidaan lujittamaton osuus ja osoitetaan suurin sallittu lujittamaton ala (leveys, pituus) tai osittaisen lujituksen (esim. juottamaton ankkuripultti, pelkkä ruiskubetoni tms.) rajoitukset, jotka esitetään suunnitelmissa

käytettäessä työnaikaisessa lujituksessa juottamattomia ankkuripult-teja, huomioidaan työnaikaisen tilanteen stabiliteettitarkastelussa pul-tin kapasiteetista vain sen varmistettu kapasiteetti eli toisin sanoen enintään ankkurin tartuntalujuutta tai kiristysmomenttia vastaavan ve-tojännityksen suuruus.

3.5.2 Kalliopultitus

3.5.2.1 Toimintaperiaate

Kalliopultitus vahvistaa mekaanisesti kalliota sitomalla kalliolohkot toisiinsa si-ten, että kallio kestää itsenäisenä rakenteena siihen kohdistuvat kuormitukset (ks. Kuva 6). Kallion pultituksella ja muilla tukemistoimenpiteillä taataan, että tila on turvallinen lähtien rakentamisvaiheesta ja jatkuen koko tilan käyttöiän ajan.


Kuva 6. Kallioholvin lujitus pultituksella, mitoituksen perusperiaate [16].

3.5.2.2 Kuormituskestävyys

Yksittäisen kalliopultin mitoitus määritellään pultin kapasiteetin ja siihen koh-distuvan rasituksen (leikkausrasitus, vetorasitus) perusteella. Pultin kapasi-teetti määräytyy teräslaadun lujuuden ja pultin poikkileikkauksen pinta-alan pe-rusteella. Tyypillisimmin käytetään harjaterästankoa B500B (SFS 1268), jonka nimellishalkaisija (Ø) on 25 mm. Harjateräspultteja käytettäessä suunnitelma-asiakirjoissa ilmoitetaan vaadittava pulttiteräksen materiaali ja nimellishalkai-sija. Käytettäessä muita pulttityyppejä (kaupalliset valmispultit tai erikoismate-riaalit) kapasiteetti- ja muodonmuutosvaatimus tulee ilmoittaa vähintään yksit-täisen pultin pulttiteräksen ominaisveto- tai leikkauskapasiteettina (ominais-myötökuorma) sekä kokonaistasavenymänä. 3.5.2.3 Pulttityyppi

Kalliopulttityypit ja niiden ominaisuudet valintaa varten on esitetty RIL 266-2014 Kalliopultitusohje [17].


3.5.2.4 Pulttipituus

Kalliopultin kokonaispituus riippuu kalliotilan jännevälistä, kallio-olosuhteista ja pulttien keskinäisestä etäisyydestä ja se määritetään aina mitoituslaskelmin. Kalliopultin kokonaispituus sisältää myös ankkurointi- eli tartuntapituuden, joka on harjateräspultille B500B Ø25mm hyvässä kalliolaadussa n. 1 m (Kuva 6). Suunnitelma-asiakirjoissa esitetään aina kalliopultin kokonaispituus L.

3.5.2.5 Pulttien asennustiheys

Kalliopulttien keskinäiseen etäisyysvaatimukseen vaikuttaa pääasiassa kallio-laatu, mutta myös jännevälillä sekä käytettävällä pulttipituudella ja kapasitee-tilla on vaikutusta. Kalliopulttien etäisyysvaatimus tulee aina mitoittaa. Suunni-telma-asiakirjoissa esitetään aina kalliopulttien keskinäinen etäisyysvaatimus joko ruutumittana (#) tai pulttiviuhkassa olevien pulttien kohtisuorana etäisyy-tenä keskeltä keskelle (k/k) ja viuhkavälillä.

3.5.2.6 Muut Väyläviraston kalliotunneleiden kalliopultitusten suunnittelua koskevat vaatimukset

kalliopultteina suunnitellaan käytettävän RIL 266-2014 Kalliopultitus-ohje [17] mukaisia kalliopultteja kallioreunojen pultituslaskelmissa on huomioitava sekä työn- että käy-tön aikaiset kuormat, esim. kuilujen yläreunoilla rakentamisen aikaiset nostoajoneuvon tassukuormat tai pelastusajoneuvojen tassukuormat paikallisen pelastuslaitoksen pelastustiesuunnitteluohjeen mukaisesti suunniteltaessa käytettävän esijännitettyä kalliopulttia (jälki-injektoi-tava paisuntakuoriankkuripultti), sen kantokyky leikkausrasitusta vas-taan pienenee. Esijännityksen vaikutus leikkauskapasiteetin arvoon tu-lee huomioida seuraavasti: 𝑝𝑢𝑙𝑡𝑖𝑛 𝑒𝑠𝑖𝑗ä𝑛𝑛𝑖𝑡𝑦𝑠𝑣𝑜𝑖𝑚𝑎𝑛 𝑚𝑖𝑡𝑜𝑖𝑡𝑢𝑠𝑎𝑟𝑣𝑜𝑝𝑢𝑙𝑡𝑖𝑛 𝑣𝑒𝑡𝑜𝑘𝑒𝑠𝑡ä𝑣𝑦𝑦𝑑𝑒𝑛 𝑚𝑖𝑡𝑜𝑖𝑡𝑢𝑠𝑎𝑟𝑣𝑜 + 𝑙𝑒𝑖𝑘𝑘𝑎𝑢𝑠𝑣𝑜𝑖𝑚𝑎𝑛 𝑚𝑖𝑡𝑜𝑖𝑡𝑢𝑠𝑎𝑟𝑣𝑜𝑙𝑒𝑖𝑘𝑘𝑎𝑢𝑠𝑘𝑒𝑠𝑡ä𝑣𝑦𝑦𝑑𝑒𝑛 𝑚𝑖𝑡𝑜𝑖𝑡𝑢𝑠𝑎𝑟𝑣𝑜 < 1

(3.)

3.5.3 Ruiskubetoni

3.5.3.1 Toimintaperiaate

Ruiskubetonin kalliota lujittava vaikutus perustuu varsinaisen ruiskubetonira-kenteen lisäksi siihen, että se tunkeutuu halkeamiin ja koloihin sekä tasoittaa epätasaisuudet parantaen näin kallion omaan holvaantumiseen perustuvaa kantokykyä. Ruiskubetonin toiminta perustuu tilanteesta riippuen ruiskubetonin tartunta-, leikkaus-, taivutus- ja/tai vetokapasiteettiin.

Ruiskubetonin kokonaispaksuus ja sitkeysominaisuudet määritellään osana kalliorakenteiden mitoitusta (ks. kohta 3.4). Laskelmissa tulee tarkastella vähintään tartunta- ja leikkausrasitukset sekä pyrkiä epävarmuutena huomioimaan ruiskubetonin levitysalustan (kalliopinta) toteutunut muoto suhteessa teoreettiseen muotoon.

Ruiskubetonin klassinen mitoitusperiaate hyvässä kalliossa on mitoittaa pult-tien välinen alue, ks. Kuva 7.


Kuva 7. Esimerkki kalliopulttien väliin hyvässä kalliossa muodostuvasta pyramidista, joka lujitetaan ruiskubetonilla. α on raon kaade, m on massa ja g on putoamiskiihtyvyys. Muokattu lähteestä {16].

Kuva 8. Ruiskubetoniin kohdistuva kuormituksen periaate huonon kalliolaadun alueella, Ø on kitkakulma. Muokattu lähteestä [18].

Halkeillutkin ruiskubetonirakenne toimii lujittavana elementtinä, mutta hal-keamat mahdollistavat vuotovedelle parempia yhteyksiä ruiskubetonin läpi suoraan kalliotilaan. Suurimmat riskit mikrohalkeilulle johtuvat ruiskubetonin kuivumiskutistumasta, jota voidaan jälkihoidon lisäksi parantaa kasvattamalla ruiskubetonin taivutusvetokapasiteettia (ks. 3.5.3.2 ).

3.5.3.2 Ruiskubetonin vahvistaminen

Ruiskubetonin taivutusvetolujuutta voidaan vahvistaa joko lisäämällä ruisku-betonimassaan kuituja tai käyttämällä teräsverkkoja. Ruiskubetonin vahvistuk-sessa käytettävät teräskuidut ja -verkot luetaan raudoituksiksi, jolloin niitä kos-kee raudoituksen betonipeitekerrosvaatimukset, mikä voidaan toteuttaa kuidut-tomalla ruiskubetonikerroksella. Kuiduttomalla kerroksella ehkäistään lisäksi vaaratilanteet (terävyys) ja kosmeettiset haitat (ruoste).


3.5.3.2.1 Kuidut

Ruiskubetonin kuituvahvistus voi perustua teräs- tai polymeerikuituihin. Suun-niteltaessa kalliotunnelin kantava rakenne vahvistettavaksi polymeerikuiduilla, tulee suunnittelijan osoittaa kuiturakenteen käyttöikä viruman suhteen. Kuitujen minimimäärä ruiskubetonimassassa tulee suunnitella olevan vähintään sellainen, että ruiskubetonin sitkeydelle asetettu energianabsorptioluokka (ks. SFS-EN 14487-1 kohta 4.5.3) täyttyy suurimmalla sallitulla kuitumäärän poikkeamalla. Kuidun vähimmäismäärä suunnitellaan osoitettavaksi ennakko-kokeilla juuri kyseisessä kohteessa käytetyllä suhteutuksella, kalustolla ja työ-voimalla eikä sitä voi korvata esimerkiksi laboratorio-olosuhteissa tehdyillä kokeilla. Kuitumäärää kasvattamalla voidaan pienentää kuivumiskutistuman aiheuttamien halkeamien riskiä. Suunnitelmissa esitettävän kuituvahvistetun ruiskubetonin sitkeysvaatimuksen (energian absorptioluokka) tulee olla erikseen perusteltu ja perustelu dokumen-toitu, mikäli poiketaan InfraRYL:n ohjeena mainituista sitkeysvaatimuksista. 3.5.3.2.2 Kallioverkotukset

Kallioverkotuksilla saavutetaan suuremmat sitkeysominaisuudet kuin kuituja käyttämällä. Kallioverkon silmäkoko (#) ja langan vetomurtolujuus tulee esittää suunnitelma-asiakirjoissa. Tyypillisesti kallioverkon silmäkoko (#) on 100 mm tai 150 mm ja langan vetomurtolujuus hehkutuksen jälkeen on noin ≥ 300 N/mm2. Kallioverkot ankkuroidaan kallioon kalliopulttien avulla. Teräsverkon päälle ruiskutettavan ruiskubetonikerros tulee aina suunnitella kuiduttomana, sillä kuidut voivat ”holvaantua” verkkolankojen kohdilla aiheut-taen epäjatkuvuuskohtia, jotka heikentävät yhtenäisen ruiskubetonirakenteen muodostumista. Kallioverkkoja voidaan suunnitella käytettävän myös ei peittävänä -lujituksena esimerkiksi jännitystilavaurioalueella estämässä kivi-/ruiskubetonikappaleiden putoaminen. 3.5.3.3 Muut Väyläviraston kalliotunneleiden ruiskubetonoinnin suunnitte-

lua koskevat vaatimukset

Kaikki pohja- ja reunatäyttöjen yläpuolella olevat kallion holvi- ja seinäpin-nat suunnitellaan ruiskubetonoitaviksi, kerrospaksuus vähintään 30 mm

Suunnitellun ruiskubetonikerrospaksuuden ollessa 50 mm tai enemmän ja aina yleisötiloissa tulee ruiskubetonirakenne suunnitella toteutettavaksi vä-hintään kahdella eri ruiskubetonikerroksella


Väyläviraston kalliotunneleiden yleisötiloissa esteettisyyden ja ihmisen luonnollisen käyttäytymismallin takia ei sallita kauttaaltaan systemaatti-sesti halkeillutta ruiskubetonipintaa, joten rakenteellisen ruiskubetoniker-roksen ulommaisimmaksi kerrokseksi suunnitellaan aina erillinen ”pintaker-ros”, joka on vähintään 20 mm ja joka suunnitellaan ruiskutettavaksi vasta, kun alempi/alemmat varsinaiset rakenteelliseen vahvistukseen kuuluvat ruiskubetonikerrokset ovat kovettuneet riittävästi ja niiden sisäiset kuivumi-sesta johtuvat muodonmuutokset ovat toteutuneet. Riittävä aika arvioidaan aina kohdekohtaisesti riippuen käytettävästä ruiskubetonimassan seossuh-teesta ja tunneliolosuhteista

Ruiskubetonin jälkihoidon ja laadunvarmistuksen suunnittelussa noudate-taan InfraRYLin vaatimuksia.

3.5.4 Materiaaliominaisuudet ja säilyvyys

Pysyvän kalliotunnelin kantavien rakenteiden vähimmäisvaatimukset: ruiskubetoni vähimmäislujuusluokka C30/37, suunnittelukäyttöikä 100 v kalliopultti:

o juotosmassa vähimmäislujuusluokka C28/35, suunnittelu-käyttöikä 100 v

o pulttiteräs, suunnittelukäyttöikä 100 v. Väliaikaisten rakenteiden vaatimukset määritellään kohdekohtaisesti, käyttöikä huomioiden SFS-EN 1990 taulukko 2.1.

3.5.4.1 Paikallavalu- ja elementtibetoni

Noudatetaan LO 34/2017 [2].

3.5.4.2 Ruiskubetoni

Ruiskubetonille noudatetaan samoja vaatimuksia kuin vastaavissa olosuhteissa sijaitsevalle paikallavalu- ja elementtibetonirakenteelle (ks. kohta 3.5.4.1 ). Ruis-kubetonin raudoituksien (teräskuidut ja -verkot) betonipeitepaksuuksien osalta noudatetaan niin ikään paikallavalu- ja elementtibetonirakenteiden vaatimuk-sia. Ruiskubetonin vesitiiviyttä osoittavan vedentunkeuman maksimiarvo on 50 mm (SFS-EN 14487-1). Ruiskubetonin osalta tulee huomioida, että ne ovat suorassa kontaktissa pohja-vesiin, mutta ruiskubetoniin kohdistuu myös esimerkiksi liikennetunneleissa käyttötarkoituksesta johtuvaa ympäristörasitusta. Kallioperän ja vuotovesien haitta-aineiden aggressiivisuus tulee kaikissa kohteissa tutkia pohjavesinäyt-teestä viimeistään rakennussuunnitteluvaiheessa ja huomioida rakenteiden säi-lyvyysmitoituksessa. Pääsääntöisesti säilyvyysmitoitus tehdään SFS-EN 206:n mukaan määrittämällä tarpeelliset ympäristön rasitusluokat XA-, XC-, XD- ja XS-luokat. XF-luokkien osalta ks. kohta 5 .

3.5.4.3 Kalliopultit

Kalliopultin juotoslaastin osalta noudatetaan samoja vaatimuksia kuin vastaa-vissa olosuhteissa sijaitsevaan ruiskubetoniin, kuitenkin sillä erolla, että kal-liopultteihin ei kohdistu käyttötarkoituksesta johtuvaa ympäristörasitusta.


Kallion lujituspultituksissa pulttiteräksen käyttöikä tulee huomioida joko hyväk-symällä korroosio tai estämällä / hidastamalla korroosiota pinnoitteilla tai ma-teriaalivalinnoilla:

korroosion hyväksyminen tarkoittaa ylimitoitusta ns. korroosiovarana o rakenteen tulee olla toimintakuntoinen myös suunnitellun

käyttöiän loppupäässä voidaan toteuttaa arvioimalla teräspultin nimellishal-

kaisijan pienentyminen suunnitellun käyttöiän aikana korroosion vaikutuksesta ja laatimalla mitoituslaskel-mat käyttäen pultin lujuutena halkaisijaltaan pienen-tyneen pultin lujuutta

o korroosion suuruuden voi osoittaa laskelmin tai sen suu-ruutta voi arvioida soveltaen LO 13/2017:ssa [19] olevan liit-teen 5 taulukkojen 3 ja 4 avulla

korroosion estäminen tai hidastaminen pinnoitteilla, esim. pulttiteräk-sen kuumasinkitys, epoksimaalaus tai näiden yhdistelmä

o kuumasinkityskerroksen paksuutta ja kestävyyttä voi arvi-oida Liikenneviraston oppaan 2/2012 [20] kuvan 4.11 avulla

korroosion estäminen materiaalivalinnoilla o esim. lasikuitupultit tai hapon kestävästä teräksestä valmis-

tetut kalliopultit.

3.5.5 Paisuvahilaisten savien huomioiminen lujitusrakenteissa

Mikäli kallioraoissa olevat rakotäytteet ovat paisuvia (paisuvahilainen savi) ja niillä on merkittävästi paisuntavoimaa (ks. 2.5.6 ), tulee näiden vaikutus kallio-tunnelin pysyvyyteen tarkastella. Paisuntavoiman lisäksi oleellista on rakoilun asento sekä raon täytteen paksuus (ts. täytteen määrä). Tarkastelu tehdään läh-teen [21] luvun 4 mukaisesti.

3.6 Kallion tuentarakenteiden suunnittelu Kallion tuentarakenneratkaisuilla siirretään tunneliin kohdistuvia epäedullisia kuormia tunnelille edullisempaan paikkaan esimerkiksi holvitasolta lattiata-solle. Tuentarakenteiden suunnittelun tekee kohteen rakennesuunnittelija. Mi-toituksen lähtötiedot kuormitusten suuruuksista (ominaisarvo), sijainneista ja suunnista toimittaa kohteen kalliorakennesuunnittelija.


4 Vuotovesien hallinta

Kalliotunnelit sijaitsevat tyypillisesti pohjaveden pinnan alapuolella, jolloin tun-neleihin voi kulkeutua pohjavettä kallion rakoja ja rakenteita pitkin aiheuttaen siten mahdollisesti sekä haittaa tunnelissa että muutoksia tunnelin ympäristön pohjavesiolosuhteisiin (korkeusasema, laatu). Kallion tiivistäminen vähentää vesivuotojen muodostumista kalliotilaan ja eh-käisee pohjavesiolosuhteiden muutoksia. Tunnelin kuivatus on kalliotilaan muo-dostuneiden vesivuotojen ohjaamista toiminnallisuuden parantamiseksi.

4.1 Vaatimukset 4.1.1 Suunnittelu- ja dokumentointivaatimukset eri suunnitteluvaiheissa

Vuotovesien hallinnan suunnittelu- ja dokumentointivaatimukset eri suunnitte-luvaiheissa on esitetty alla olevassa taulukossa (Taulukko 9).

Taulukko 9. Vuotovesien hallinnan vaatimukset eri suunnitteluvaiheissa. Esitetty mitoitusmenetelmä on periaatteellinen vähimmäisvaati-mus, joka tulee tarkastella tapauskohtaisesti ja perustella.

Suun-nittelu-vaihe

Vuotovesien hallinnan tavoite

Menettelytapa / hallintatoimenpide Hallintatoimen- piteen dokumen-tointi

Esis

elvi

tys-

vaih

e

Pohjavesialueiden selvitys. Yleispiirteinen arvio pohjaveden pinnankorkeudesta.

Tukeutuminen olemassa olevaan tietoon.

Raportoidaan osana muuta suunnitelma-aineistoa (ks. Taulukko 11).

Ylei

ssuu

nnit

elm

avai

he

Käsitys pohjaveden alueellisen pinnankorkeuden ja tunnelin korkeusaseman välisestä suhteesta. Pohjaveden näkökulmasta riskiperusteisten rakenteiden ja pohjavesikohteiden tunnistaminen. Arvio pohjavedenhallinnan ratkaisuista.

Pohjavedenpinnan korkeusmittaukset. Vesiluvan tarpeen selvitys ja tarvittavat toimenpiteet.

Raportoidaan osana muuta suunnitelma-aineistoa (ks. Taulukko 11).

Tie-

/rat

asuu

nnit

elm

a-va

ihe

Selvitys tunnelin rakentamisen vaikutuksesta alueen pohjavedenpinnan korkeuteen (muutoksen suuruus ja vaikutusalue) sekä vaikutukset virtaussuuntien muutoksiin. Kalliotekniset ympäristövaikutukset arvioitu pohjaveden näkökulmasta. Tiivistysstrategian luotu. Pohjaveden seurantaohjelma luotu.

Kallion vedenjohtavuuden mittaukset. Pohjaveden virtausmalli (numeerinen analyysi): huomioidaan vähintään

kyllästynyt eli jatkuvasti pohjaveden pinnan alapuolinen kerros

nykytilanne rakentamisen aikainen alueellinen

ennuste käyttövaiheen aikainen alueellinen

ennuste. Suunnitelma tiivistystoimenpiteistä (esim. injektointi, membraaniratkaisut), joilla kohteen tiiviystavoitteet saavutetaan.

Tutkimusraportti. Mitoitusraportti. Seurantamittaus-ohjelmat.


Suun-nittelu-vaihe

Vuotovesien hallinnan tavoite

Menettelytapa / hallintatoimenpide Hallintatoimen- piteen dokumen-tointi

Pohjaveden seurantaohjelman luominen (ks. 2.7.3 ), jolloin rakennuttaja voi toteuttaa järjestelmän hyvissä ajoin ennen rakennussuunnitelmavaihetta riittävän aikasarjan varmistamiseksi Kaivoselvitykset (maa-, maalämpö- ja porakaivot) tunnelilinjoilta.

Rak

ennu

ssuu

nnit

elm

avai

he

Tiivistystarpeen yksityis-kohtainen määrittely. Tiiviysluokkien määrittely. Tiivistyssuunnitelmien laatiminen. Ympäristönäkökulmien huomioiminen.

Pohjaveden alenemisvaikutusten ja seurausten arviointi. Alueellisen tiivistystarpeen määrittely esim. Thiemin kaivoyhtälön tai Moyen kaavan avulla ([1], kohta 5.5.3). Tiiviysluokkien määrittely käyttö-tarkoituksen ja ympäristöolosuhteiden perusteella. Kallion vuotovesien määrän pienentä-miseen tähtäävien toimenpiteiden suunnittelu (esim. injektointi-suunnitelmat tai membraanin asennus-suunnitelmat). Pohjaveden seurantaohjelman luominen (ks. 2.7.3 ), jolloin rakennuttaja voi toteuttaa järjestelmän hyvissä ajoin ennen rakentamisvaihetta riittävän aikasarjan varmistamiseksi. Alueella olevien maalämpökaivojen varoalueiden määrittely.

Erillinen mitoitus-raportti. Suunnitelma-asiakirjat.

Rak

enta

mis

vaih

e

Tiivistyssuunnitelmien yk-sityiskohtainen mitoitus varmistettu todellisiin kallio-olosuh-teisiin.

Rakennussuunnitelmavaiheen mitoitusmenetelmä. Seurataan kallion tiiviyttä mittauksin. Jos käyttäytyminen on merkittävästi poikkeavaa, arvioidaan poikkeamaan johtava syy ja varmistetaan suunni-tellun rakenteen tiiviys poikkeamasta huolimatta päivittämällä mitoitus-laskenta ja suunnitelmat.

Mitoitusraportti. Päivitetyt suunnitelmat.

4.1.2 Tiiviysluokka

Suunnittelijan tulee määrittää kohteen lopullisen tiiviystavoite (tiiviys-luokka) ympäristöolosuhteiden ja käyttötarpeiden muodostamien reunaeh-tojen perusteella ja se tulee olla laskennallisesti perusteltu sekä rakenta-mistalouden näkökulmasta oikein asetettu

tiiviysluokkaa määritettäessä tulee huomioida vaikutusalueelle raken-nettavien tunnelien määrät vaikutusalueella

tiiviysluokka tulee selkeästi asettaa tunneleittain (esim. kaksoistunne-lit)

samassa tunnelissa voi olla alueittain eri luokkia mistä tahansa mitattuna mikään 100 m:n tunneliosuus ei saa vuotaa

enempää kuin tiiviysluokan mukainen arvo Kalliotunnelilta edellytetty tiiviysluokan mukainen suurin sallittu vuotovesi-

määrä tulee suhteuttaa käytettävän tunnelipoikkileikkauksen pinta-alaan Tulos on esitettävä suunnitelmapiirustuksissa, tarvittaessa poikkileikkaus-

kohtaisesti Kaikille kalliotunneliin liittyvien kuilujen kallio-osuuksille tulee määritellä ja

esittää suunnitelmissa tiiviystavoite absoluuttisena vuotomääränä.


4.1.3 Ympäristö

Kalliotunnelin pohjaveden alenemisvaikutukset ja seuraukset tulee aina ar-vioida etukäteen ja niitä tulee tarkkailla seurantamittauksilla koko rakenta-misen ajan ja reagoida, mikäli tulokset poikkeavat ennusteista tai osoittavat riskiä ympäristöön tai hankkeeseen. Erityistä huomiota tulee kiinnittää savi-/silttialueisiin

Kalliotunnelista johtuva ympäristön pohjaveden haitallisen aleneman vaiku-tus ei saa ulottua vaakasuunnassa tunnelin kulkuun nähden kohtisuoraan mitattuna kauemmas kuin 2Pv, jossa Pv on pohjaveden painekorkeus tunnelin kohdalla (keskitaso) ja tunnelin syvyys < 50 m (ks. Kuva 9).

Kuva 9. Tunnelin rakentamisen pohjavettä alentavan vaikutuksen suurin vaikutusalue, kun tunnelin syvyys < 50 m. Sallitun aleneman suu-ruus on aina tarkasteltava kohdekohtaisesti.

4.1.4 Laadunvarmistus

Tunnelin vuotovesimäärien seuranta tulee suunnitella todettavaksi mittauksin. Mittauspaikat ja -tiheydet tulee määrittää ja määrittelyyn tulee antaa peruste-lut.

4.2 Tiivistyssuunnittelu Kalliotunnelille asetettava tiiviystavoite tulee perustua sekä ympäristöolosuh-teista johtuviin vaatimuksiin että käyttötarpeista johtuviin vaatimuksiin. Tiiviys-luokkina käytetään InfraRYLin mukaisia tiiviysluokkia ja ne suhteutetaan tunne-lin poikkileikkauksen suuruuteen esim. Thiemin yhtälöllä tai Moyen kaavalla. Liitteessä 6 on esimerkinomainen laskenta.


4.2.1 Tiivistysmenetelmät

4.2.1.1 Injektointi

Tyypillisin kalliotunnelin tiivistysmenetelmä on injektointi, jota voidaan tehdä esi-injektointina ennen tilan louhintaa ja jälki-injektointina tilan louhinnan jäl-keen. Injektointityössä kallioon porataan injektointireikiä, joihin pumpataan pai-neella injektointiaineitta.

4.2.1.2 Vesitiiviit rakenteet

Vesitiiviit rakenteet ovat tyypillisimmin kalliota vasten valettuja betoniraken-teita tai siveltäviä/ruiskutettavia rakenteita (membraani). Ne kohdistetaan joko suoraan vuotaviin kohtiin tai systemaattisesti kaikille tunnelipinnoille tietyllä alueella. Vesitiiviin rakenteen suunnittelussa tulee huomioida vesipaineen aiheuttama rasitus membraanirakenteeseen ja/tai lujitusrakenteisiin. Lisäksi tulee huomi-oida mahdollisen jäätymisen vaikutukset.

4.2.2 Tiivistysstrategian luominen

Tiivistysstrategian lähtökohtana on tunnelissa odotettavissa oleviin kallio-olo-suhteisiin tutustuminen ja oletettavissa olevien vuotovesimäärien suhteuttami-nen tiiviystavoitteeseen. Suhde-erosta riippuen tulee valita kokonaisuuden kan-nalta tai alueellisesti vaihteleva tiivistysstrategia. Tiivistysstrategia on aina kohdekohtainen ja riippuvainen kallio- ja ympäristöolosuhteista sekä käyttötar-koituksesta. Eri tiivistysstrategioiden kustannusvaikutusten erot voivat joissa-kin tilanteissa olla huomattavat.

Taulukko 10. Esimerkinomaisia tiivistysstrategioita.

Tiivistys- menetelmät

Käytäntö Yleistetty soveltuvuus

Esi-injektointi, kriteeripohjai-nen

Systemaattisesti aina ennen tunneli-osuuden louhintaa suoritetaan tun-nusteluporaus. Injektointi käynnistyy ja sitä jatketaan, kunnes asetettu kri-teeri (usein Lugeon-arvo) on alitettu

Normaalit kallio-olosuhteet ja käyttötarkoi-tus

Esi-injektointi, systemaatti-nen

Ennen tunneliosuuden louhintaa po-rataan ja injektoidaan injektointiviuh-kat kaikissa tapauksissa, injektointia jatketaan, kunnes asetettu kriteeri on alitettu

Poikkeuksellisen vaativat vuotovesivaati-mukset (esimerkiksi ympäristövaatimukset tai yleisötila, jossa ei mahdollisuutta eriste-rakenteeseen)

Jälki-injek-tointi

Louhinnan jälkeen suoritetaan vuoto-kohtien jälki-injektointi

Oletettavissa olevien vesivuotojen ja tiiviys-tavoitteiden välinen ero on pieni tai oletetta-vissa olevat vuodot ovat pistemäisiä. Esi-injektoinnin jäännösvuotojen tiivistys. Ei suositella ainoaksi tiivistysmenetelmäksi.

Membraani Ruiskutettava membraani asenne-taan louhinnan jälkeen lujittamatto-malle tai lujitetulle kalliopinnalle

Aina tapauskohtainen. Laskettava pohjaveden paineen aiheuttama kuormitus ja huomioitava mahdollinen jää-tyminen. Palosuojauksen huomiointi.

Vesipaine- rakenne

Käytetään, kun oletetaan vesipaineen aikaansaaman rasituksen olevan liian suuri kalliolujituksille

Poikkeuksellisen suuri vesipaine. Huomioi-tava tilavarauksissa. Rakenteen suunnittelee rakennesuunnitte-lija.


Laadittu tiivistysstrategia dokumentoidaan ja se sisältää valitun menetelmän li-säksi valittujen suunnitteluratkaisujen perustelut mukaan lukien kriteerien ja mahdollisten injektointipaineiden laskenta-arvot sekä materiaalitiedot.

4.2.3 Injektointitarpeen määritys

Injektointitarve määritellään kalliomassan vedenjohtokyvyn ja tiiviystavoitteen erotuksena. Määrittely tehdään reiässä tehtävän vesimenekkikokeen avulla. Pelkkä vuotovesien mittaus ei riitä, sillä vuotovesimäärä on riippuvainen pohja-veden hetkellisestä saatavuudesta virtauslähteestä. Tyypillisesti injektointi-tarve määritellään vesimenekkikokeilla ennen injektointia tehtävissä tunnuste-lurei’issä tai injektoinnin jälkeen tehtävissä kontrollirei’issä, jolloin voidaan tehdä päätös kohdan injektoinnin jatkotoimenpiteistä (täydennysinjektointi/lo-petus). Suunnittelijan tulee raportoida mitoitusmenetelmä injektointitarpeen määrittelystä sisältäen laskelmat mahdollisille suunnitelmissa annetuille luku-arvoille.

4.2.4 Esi-injektoinnin suunnittelu

4.2.4.1 Esi-injektointiprosessin kulku

1. Injektointitarpeen määrittely o esim. tunnustelureikien poraus ja tunnustelurei’issä tehtävät kokeet

(vesimenekkimittaus, vuotovesimittaus), voi olla myös päätös injek-toida ilman tutkimuksia

2. Päätös varsinaisesta injektoinnista o päätettäessä, että injektointia ei toteuteta, sementoidaan profiilin ul-

kopuoliset reiät esim. pulttausmassalla 3. Injektointiviuhkan poraus 4. Mahdolliset kokeet injektointiviuhkan rei’issä 5. Injektointiaineen pumppaus paineella injektointireikiin 6. Odotusaika, jolla varmistetaan injektointiaineen riittävä sitoutuminen ja ko-

vettuminen 7. Injektointityön kontrollointi ja päätös jatkotoimenpiteistä

o injektointityön onnistuminen voidaan todeta esim. poraamalla kont-rollireiät ja määrittämällä niihin tarvittavat kokeet ja koetuloksille hy-väksymisrajat.

4.2.4.2 Esi-injektointiviuhkojen suunnittelu

Esi-injektointiviuhkat suunnitellaan aina kohdekohtaisesti. Yleiset periaatteet:

Esi-injektointiviuhkat ulotetaan tunneliprofiilin ulkopuolelle, reikien päät suunnataan tyypillisesti esim. 5…8 m etäisyydelle teoreettisesta tunneliprofiilista

o lisäksi peräseinät ja vastaavat, joissa on olennaista injektoida myös profiilin sisäpuolelle

Esi-injektointireikien pituudet tulee suunnitella injektoitavaan kallio-massaan huomioiden tulevien tunnelien geometriset reunaehdot ja ym-päristöstä asettuneet vaatimukset. Reikäpituudet tunnelin suoraosuuk-silla on tyypillisesti 15-25 m

o kaarreosuuksilla voidaan käyttää lyhyempiäkin viuhkoja ja eri rei’illä voi olla eri pituuksia


o kuiluissa reikäpituudet aina tapauskohtaisia Viuhkojen keskinäinen limitys 5 metriä tai enemmän Määritetään suunnitelmassa mahdollinen injektoinnin vaiheistus ja do-

kumentoidaan sen tarpeellisuus Esi-injektointireikien reikäväli n. 1…2 metriä tunneliperässä. Kuiluissa ja

jälki-injektoinneissa reikävälit ovat aina tapauskohtaisia.

4.2.4.3 Materiaalivalinnat

4.2.4.3.1 Sementtipohjaiset injektointiaineet

Esi-injektointi tehdään lähtökohtaisesti sementtipohjaisilla injektointiaineilla. Injektointisementti valitaan seuraavin periaattein:

Sementille tai massaseokselle ei aseteta ympäristön rasitusluokan tai sulfaatinkestävyyden vaatimuksia eikä sille toistaiseksi ole olemassa CE-tyyppihyväksyntää

Tyypillinen injektointisementin raekokojakauma d95 = 16…20 µm o tätä suurempien jakaumien käyttö (esim. rapid-sementti) tu-

lee kyseeseen erittäin suurien vesivuotojen tiivistystöissä o tätä pienempien (d95 < 16 µm) käyttö ei ole sallittua johtuen

tunkeutuvuuden äkillisestä pienentymisestä o sementtityypin raekokojakauma d95 voidaan määrittää seu-

raavasti: b/3…10 = d95, kuitenkin d95 > 15 µm, jossa b on injek-toitava kriittinen rakoavauma (µm).

Injektointimassaseoksen eli injektointimassan virtausominaisuudet ovat dynaa-minen viskositeetti ja sementtipohjaisilla massoilla lisäksi tärkeämpänä myötö-raja. Myötöraja on riippuvainen vesi/sementti-suhteesta, mutta sitä voi muut-taa myös lisäaineilla. Myötörajan suuruus vaikuttaa injektointimassan tunkeu-tumiseen sekä injektointimassan huuhtoutumiseen raosta pohjaveden virtauk-sen johdosta. LTS 47/2018:ssä [1] on esitetty tasapainoyhtälöt sopivan myötö-rajan valitsemiseen. 4.2.4.3.2 Kemialliset injektointiaineet

Kemiallisissa injektointiaineissa massa on kemiallisesti valmistettu (esim. poly-uretaanipohjainen) ja paisuu moninkertaisesti täyttäen tyhjät tilat. Kemialliset injektointiaineet soveltuvat lähinnä jälki-injektointiin. 4.2.4.3.3 Kolloidinen silika

Kolloidinen silika (silika sooli) soveltuu erittäin pienien kalliorakojen tiivistämi-seen, havaintojen perusteella raon hydraulisen avauman tulisi olla 10…100 µm. Kolloidisen silikan kiihdytinaineena toimii suola. Mikäli pohjavesi on suolaista, tulee sen vaikutukset ymmärtää kolloidista silikaa kiihdyttävänä ominaisuutena. Silikan ja sen kiihdytinaineen tulee soveltua keskenään käytettäväksi.

4.2.4.4 Materiaalien ennakkokokeet

Injektointimateriaalien ennakkokokeet suunnitellaan toteutettavaksi InfraRYLin vaatimusten mukaisesti.


4.2.4.5 Injektointipaine

Esi-injektoinnin injektointipaine valitaan mahdollisimman suureksi tunkeutu-vuuden varmistamiseksi, mutta sen suuruus ei saa ylittää raon normaalijänni-tystä. Suunnittelijan tulee raportoida mitoitusmenetelmä injektointitarpeen määrittelystä sisältäen laskelmat mahdollisille suunnitelmissa annetuille luku-arvoille, ks. esimerkki LTS 47/2018 [1]. Suunnitelmissa tulee kuvata injektointipaineen tavoiteltu käyttäytyminen, tyy-pillisiä vaihtoehtoja ovat seuraavat: 1. Injektointipainetta nostetaan pikkuhiljaa kohti määritettyä maksimipainetta.

Paineen noston vaikutuksia massan virtausnopeuteen tarkkaillaan jatku-vasti ja verrataan aiempiin kokemuksiin

2. Injektointipaine nostetaan hallitusti ja melko nopeasti kohti määritettyä maksimipainetta, jotta mitoituspainetta käytettäisiin mahdollisimman pal-jon

3. Injektointipaine nostetaan heti kohti määritettyä maksimipainetta, jotta mi-toituspainetta käytettäisiin mahdollisimman paljon.

Injektoinnin mitoitus tulee perustua em. tavoiteltuun paineen käyttäytymiseen.

4.2.4.6 Lopetuskriteeri

Yksittäisen reiän injektoinnin lopetuskriteeri tulee esittää suunnitelmissa ja sen määritetty arvo tulee pyrkiä osoittamaan laskelmin injektointilaskelmissa. Käytettävät menetelmät ovat virtaukseen analyyttiseen malliin perustuva lope-tuskriteeri, jossa injektointiaika toimii yhtenä lopetuskriteerinä (Time Stop) sekä kokemusperäiset raja-arvot massamenekille ja/tai virtaukselle. GIN-menetel-mää ei tule käyttää Väyläviraston kalliotunnelikohteissa [1].

4.2.4.7 Kontrollointikäytäntö

Esi-injektoinnin onnistumista ennen kohdan louhintaa arvioidaan kontrollipo-rauskäytännöllä. Injektointi on valmis ja louhintaa voi jatkaa, mikäli kontrolli-reiän mittauksissa raja-arvot eivät ylity (ks. 4.2.4.1 ). Vastaavasti raja-arvojen ylittyessä käynnistetään täydennysinjektointi joko kohdennetusti johonkin tiet-tyyn suuntaan viuhkassa tai koko viuhkan alueelta kuten aiemmassakin injek-toinnissa.

4.2.4.8 Vuotovesimittaukset

Kohdan louhinnan jälkeen vuotojen kontrollointi tapahtuu visuaalisesti tarkkai-lemalla kalliopintoja sekä mittaamalla vesivuotoja joko suoraan vuodosta tai erilaisilla mittausjärjestelyillä, joita ovat esimerkiksi kaivomittaukset tai mitta-padot.

4.2.5 Jälki-injektoinnin suunnittelu

Jälki-injektointia voi tehdä kaikilla samoilla materiaaleilla kuin esi-injektointikin, mutta tunkeumavaatimukset suhteessa mahdolliseen injektointipaineeseen ovat korkeat, jonka johdosta kemiallisten injektointiaineiden käyttöä tulee har-kita.


Jälki-injektointi suunnitellaan aina kohdekohtaisesti tiivistyskohdan rakoiluomi-naisuudet huomioiden. Jälki-injektoinnin suunnittelussa tulee erityisesti huomioida työturvallisuus:

- Jälki-injektoinnissa käytettävä paine kohdistuu lähelle tunnelin kallio-pintaa, joten mansetin tulppa suunnitellaan asennettavaksi niin kauas kuin se injektointityön kannalta on mahdollista asettaa, jotta injek-tointipaine ei ”tunkkaa” irti kalliolohkoja.

- Jälki-injektoinnissa käytettävä paine tulee rajoittaa, huomioitavia asioita ovat mansetin syvyys, reikägeometria ja erityisesti vallitseva rakoilu.

4.3 Kuivatussuunnittelu 4.3.1 Kuivatusmenetelmät

Kuivatusratkaisuihin tulee aina varautua. Vaihtoehtoja ovat esimerkiksi: - vedeneristys

o vesi- ja lämpöeristetty eristerakenne [2] o ruiskubetonin vesitiiveyttä parantavat aineet

- ruiskubetonoinnin salaojat - vedenohjausreiät - vuotoa ohjailevien tekstiilien/kalvojen käyttö - pohjan kuivatusjärjestelmät.

4.3.2 Kuivatussuunnittelu

4.3.2.1 Vedeneristys

4.3.2.1.1 Vesi- ja lämpöeristetty eristerakenne

Kalliotunnelin vesi- ja lämpöeristetyn eristerakenteen suunnittelee rakenne-suunnittelija [2]. Eristerakenteen etuina on kalliorakenteiden lämpöeristys sekä täydellinen vuo-tosuoja kallion jäännösvuotojen osalta. 4.3.2.1.2 Ruiskubetonin vesitiiveyttä parantavat aineet

Ruiskubetonin vesitiiviyttä voi parantaa kerrospaksuuden kasvattamisen lisäksi ruiskubetoniin sekoitettavilla lisäaineilla. Lisäaineiden tulee olla CE-hyväksyt-tyjä ja soveltua ruiskubetonin kanssa käytettäväksi.

4.3.2.2 Ruiskubetonoinnin salaojat

Ruiskubetonoinnin salaojien tarkat sijainnit määritellään työmaalla suunnitteli-jan toimesta. Niitä ei tule suunnitella asennettavaksi systemaattisesti vaan ainoastaan vuotokohtiin huomioiden kuitenkin esimerkiksi pohjaveden luontai-sen vaihtelun vaikutus vesivuotoihin. Ruiskubetonoinnin salaojan rakennetyyppi InfraRYLin vaatimusten mukainen. Korokepaloja ei käytetä. Ruiskubetonoinnin salaojien jäätymisriski tulee hallita vaurioriskin ehkäise-miseksi. Tyypillisiä keinoja on käyttää ruiskubetonisalaojituksia eristerakenteen välitilassa tai asentaa rakenteen salaojaputkeen saattolämmitys.


4.3.2.3 Vuotoa ohjailevien tekstiilien/kalvojen käyttö

Tekstiilien käyttö Väyläviraston tunneleissa tulee aina tarkastella erikseen huo-mioiden paloturvallisuus- ja toiminnallisuusvaatimukset.

4.3.2.4 Pohjan kuivatusjärjestelmät

Tunnelin pohjan salaojituksen suunnittelun periaate on sama kuin kalliolle pe-rustetun rata- tai tielinjauksen tyyppipoikkileikkauksessa. Tunnelin LVI-suunnit-telija suunnittelee kuivatuksen [4].

4.4 Radonin hallinta tunnelissa kallioteknisin ratkaisuin

Tunnelia ympäröivän kalliomassan tiivistäminen ehkäisee radonin kulkeutu-mista tunneliin, sillä vuotovesi on pääasiallinen radonin lähde tunneleissa. Muita keinoja on estää pohjaveden vapaa virtaaminen tunnelitiloissa tehokkailla kui-vatusratkaisuilla (ruiskubetonoinnin salaojat, pohjan salaojituskerroksen sala-ojat ja vuotovesiviemärit). Tunnelin tuuletukseen liittyvät ratkaisut on kuvattu VO 5/2019 [4].


5 Pakkasen huomioiminen suunnitelmissa

5.1 Vaatimukset Valmis rakenne: kaikissa suunnitteluvaiheissa tulee arvioida pakkasen päätymi-nen kalliotiloihin ja suunnitella ratkaisut haittojen ehkäisemiseksi. Mikäli suun-nitteluratkaisut sisältävät oletuksia, että pakkanen ei pääse kaikkiin eristämät-tömiksi suunniteltuihin kalliotiloihin, tulee ne osoittaa laskennallisesti tai muulla vastaavalla luotettavalla selvityksellä.

Pakkasen rakennustyön aikaiset vaikutukset: suunnitelmissa tulee esittää to-teuttajalle vaatimukset pakkasen (ja kylmän ilman) huomioimiseen rakennus-työssä InfraRYLin mukaisesti. Huomioitavia asioita on ruiskubetonointitöissä, kalliopultituksissa, kallioinjektoinneissa, salaojituksissa sekä kaikissa betonoin-titöissä.

5.2 Pakkasen rakennustyön aikaiset vaikutukset

Rakennustyön aikana pakkanen voi aiheuttaa betonin lopullisen lujuuden heik-kenemistä tai estää injektointimassan virtaamista kallioraossa jäätyneen veden johdosta. Se voi myös rikkoa rakenteita veden jäätyessä. Suunnitelmissa esitetään kullekin työvaiheelle yleiset vaatimukset pakkaskau-delle:

- Injektointi: jäätynyttä kalliota ei saa injektoida, kalliomassa lämmitettävä - Ruiskubetonointi: edellytetään InfraRYL kohdan 15300.3 mukainen toi-

minta, tarvittaessa täydennetään By63/2015 [23] kohdan 7.7 vaatimuk-silla

- Kalliopultitus juotettavilla pulteilla: edellytetään InfraRYL kohdan 15300.3 mukainen toiminta, tarvittaessa täydennetään RIL 266-2014 [17] kohdan 5.1 vaatimuksilla.

5.3 Pakkasen valmiille rakenteelle aiheuttamat vauriot

5.3.1 Pakkasen aiheuttamat vauriot

Pakkanen itsessään ei ole olennaista kalliotunnelin kallioteknisten ratkaisuiden kannalta, mutta yhdessä veden kanssa asiaa tulee tarkastella. Pakkasen seu-rauksena on kaksi erilaista kalliorakenteen normaalia toimintaa haittaavaa seu-rausta: pakkasvaurio syntyy, kun rakenteen sisältämä tai sen takana oleva vesi jäätyessään laajenee aiheuttaen voimaa, joka mekaanisesti vaurioittaa raken-netta. Pakkasrapautumista tapahtuu, kun rakenne (esim. betoni, kallio) on altis toistuvalle jäätymis-sulamis-syklille. Pakkasenkestävyydellä tarkoitetaan ky-kyä kestää pakkasrapaumaa. Pakkasen aiheuttamat vauriot tapahtuvat yleensä siellä missä vesi virtaa eli ruiskubetonirakenteen takana, ruiskubetonisalaojissa ja pohjan salaoja- ja vie-märijärjestelmissä.


Kalliorakenteiden jäätyminen rakentamisen tai käytön aikana tulee selvittää ja huomioida rakentamisessa. Pakkasmäärä voidaan määrittää laskennallisesti tai muulla vastaavalla luotettavalla selvityksellä. Analyysien pakkasmääriin on ar-vioitava varmuus hankekohtaisesti. 5.3.2 Pakkasvaurion hallintatoimet

Pakkasvaurio tapahtuu siellä missä tunnelin rakenteisiin päätynyt vesi pääsee jäätymään. Niissä tunnelin osissa, joissa lämpötila voi mennä pakkasen puolelle, tulee pakkasvaurioihin varautua. Hallintatoimia ovat mm. seuraavat toimenpi-teet:

kalliomassan huolellinen tiivistys esi-injektoimalla saattolämmitettyjen ruiskubetonisalaojien käyttö lämmöneristerakenteet suuaukoilla vedenohjauspalkit vedenohjausreiät muut kuivatus- ja vedenohjausratkaisut.

Jos pakkasvaurion riskiä ei voida välttää, voidaan vaurion seurauksia pienentää esimerkiksi vahvistamalla ruiskubetonirakennetta teräsverkolla tai ankkuroi-malla se kallioon aluslevyllisillä kalliopulteilla käyttäen mitoitusarvona arvioi-tua jäänmuodostumispainetta. 5.3.2.1 Lämmöneristerakenteet

Pakkasen pääsyä tunnelirakenteisiin voi ehkäistä eristerakenteilla. Kalliotunne-lin holvi- ja seinäpintojen lämmöneristerakenteet suunnitellaan siten, että ver-housrakenteen takana lämpötila ei laske alle 0 ⁰C, jolloin kalliorakenteissa vir-taava pohjavesi ei pääsee jäätymään. Yleensä tarvitaan kalliopinnasta irti oleva vesi- ja lämpöeristetty verhousrakenne, joka mitoitetaan tunnelin sisäilman pakkasmäärän funktiona. Verhousrakenteen suunnittelu ks. LO 34/2017 [2]. Myös suoraan ruiskubetonin pintaan ruiskutettavat lämpöeristerakenteet ovat mahdollisia, mutta niiden mahdollinen ”vettyminen” ajan saatossa tulee tarkas-tella ja tarkastelu dokumentoida. Lämmöneristerakenteella estetään pakkasen vaikutus sekä kuivatus- että luji-tusrakenteisiin. 5.3.2.2 Kalliotunnelin pohja ja pohjan salaoja- ja viemärijärjestelmät

Kalliotunnelin pohja louhitaan riittävän syväksi roudattomaan syvyyteen sekä varustetaan massanvaihdolla ja kuivatusjärjestelmällä routimisen estämiseksi RIL 261-2013 mukaisesti. Seinän alaosan perustukset ja kuivatusjärjestelmä lämpöeristetään tai ulotetaan routimattomaan syvyyteen. Kuivatusputket tulee suunnitella routasyvyyden alapuolelle. Koko tunnelin poh-jan laajuista lämpöeristämistä (routalevy) ei uusiin tunneleihin hyväksytä, koska rakenne on hankala kunnossapidon kannalla. Osittainen eristys varsinaisen tie- tai ratarakenteen ulkopuolella on mahdollinen, mikäli lämpöeristeen uusiminen ei edellytä tie- tai ratarakenteen purkamista.


5.3.2.3 Kallion kuivatusrakenteet

Ruiskubetonisalaojat voidaan varustaa saattolämmityksellä virtaavan veden jäätymisen estämiseksi. Saattolämmityksen teho määritetään hankekohtaisesti, varsin yleinen tehon arvo on 10 W/m. 5.3.3 Pakkasrapauman hallintatoimet lujitusrakenteissa

Pakkasen vaikutusta kalliopulteissa ei tarvitse huomioida, sillä kalliopultit on asennettu kuiviin reikiin eikä niissä vaikuta vesi. Kalliotunnelin ruiskubetonin pakkasvaurion hallintatoimista johtuen myös pak-kasrapauman toteutumisen riski pienenee merkittävästi. Ruiskubetonin raken-teellisesta huokoisuudesta johtuen sen pakkasrapautumiseen ei ole kalliotun-neleissa välttämätöntä erikseen varautua, mutta ruiskubetonille voidaan han-kekohtaisesti soveltaa XF-rasitusluokkia standardin SFS-EN 206 -mukaisesti. XF-rasitusluokkia ei kuitenkaan tule edellyttää niiltä alueilta, joissa ruiskubeto-nin pakkasrapauman riski ei ole todellinen. 5.3.4 Ruiskubetonirakenteen pakkasenkestävyyden toteaminen

Ruiskubetonin pakkasvaurioiden osalta pakkasenkestävyyttä ei voi kokeellisesti todeta, vaan on todettava kallion ja ruiskubetonikerroksen välisen kontaktin tiiveys. Käytettäessä ruiskubetonissa XF-rasitusluokkia, on mahdollista todeta ruisku-betonin pakkasrapauman kestävyys kokeellisesti soveltaen valubetonille laa-dittua ohjeistusta standardin SFS-EN 206 kansallisen soveltamisohjeen SFS 7022 liitteen A jäädytys-sulatuskokeella. Suunnittelussa on huomioitava seu-raavat asiat:

- Hankekohtaisesti määritettävä näytteenotto (valmis rakenne / koe-laatta)

- Koekappaleelta edellytetään seuraavia dimensioita: lieriö Ø 75 mm), pituus yli 75 mm

o koekappaleen tulee olla yhtenäinen eikä se saa sisältää use-amman ruiskutuskerroksen välistä saumaa, jotta vältytään rajapintailmiöltä tulosten tulkinnan virhelähteenä

- Kokeet tulee kohdistaa vain niille alueille tunnelissa, joilla pakkasra-pauman riskin seuraukset ovat merkittävimmät

- Hankekohtainen vähimmäisnäytemäärä kohteittain on määritettävä kohtuulliseksi. Suositeltava lukumäärä on sama kuin kohteen tunne-lisuuaukkojen lukumäärä.

SFS 7022 liitteen A mukainen laattakoe ei sovellu ruiskubetonille sen rakenteel-listen ominaisuuksien takia. Myöskään huokosjakokoe ei sovellu, sillä ruisku-betoniin ei sovelleta ympäristöluokkien mukaista ilmapitoisuuden minimimää-rää.


6 Valmiin tunnelin onnettomuus- ja palo-kuormien huomioiminen

6.1 Vaatimukset

Tässä ohjeessa ei anneta uusia onnettomuus- ja palokuormia tiivistetylle ja luji-tetulle kalliotunnelille, vaan viitataan LO 34/2017 [2] ja LO 19/2018 [3] annettui-hin kuormiin. Kalliorakenteen lujitusohje deflagraatiokuormaa vastaan annetaan kohdassa 6.4

6.2 Yleistä

LO 34/2017 [2] ja LO 19/2018 [3] mukaan kalliotunneleiden tulkitaan Suomessa pääosin olevan siten rakennettuja, ettei niiden sortuminen ole todennäköistä voimakkaassakaan palossa tai deflagraatiossa.

6.3 Lohkareen putoamiskuorma

Kalliorakennesuunnittelija arvioi LO 34/2017 [2] kohdassa 3.6 ja LO 19/2018 [3] kohdassa 18.6.2.4 mainitun lohkareen putoamiskuorman lähtötiedoksi rakenne-suunnitteluun.

6.4 Räjähdyspainekuormat

LO 34/2017 [2] kohdan 3.9.1 ja sen liitteen 3 sekä LO 19/2018 [3] kohdan 18.6.2.7. mukaisesti tunneleita ei lähtökohtaisesti mitoiteta detonaatiolle. Samojen kohtien mukaisesti tiivistetty ja lujitettu kantava kalliorakenne mitoitetaan deflagraatiolle, jos kalliotunnelissa on päälle rakentamista ja kalliokaton kestä-vyyttä ei voida osoittaa kalliorakennesuunnittelijan lausunnolla. Kalliorakenteen kestävyys deflagraatiota vastaan voidaan osoittaa joko lausun-nolla tai laskelmilla. Laskelmat voidaan toteuttaa yksinkertaisilla 2D-laskel-milla. Lausuntoa voidaan kuitenkin pitää ensisijaisena menetelmänä ja se voi pohjautua oletukseen, jossa poraus-räjäytys-menetelmää käytettäessä kiven irrottamiseen tunnelin louhinnassa kohdistuu jäljelle jäävään kalliomassaan ja sen pintaan suuremmat räjähdyskuormat kuin ohjeiden [2] ja [3] mukaisessa deflagraatiossa.

6.5 Palotekninen mitoitus

LO 34/2017 [2] ja LO 19/2018 [3] mukaisesti valmiin tunnelin kantavia rakenteita palolta suojaavat verhousrakenteet mitoitetaan palolle osana rakennesuunnit-telua. Tällöin verhousrakenteen suojaaman tiivistetyn ja lujitetun kallioraken-teen palonkestävyyttä ei tarvitse osoittaa kalliorakennesuunnittelussa.


7 Suunnitelmat

7.1 Vaatimukset Suunnitelmien yleistasoisista periaatteiden, laajuuden, sisällön ja tavoitteiden osalta noudatetaan Väyläviraston muuta ohjeistusta. Alla olevassa taulukossa (Taulukko 11) on esitetty laadittavat kalliorakennussuunnittelun suunnitelma-asiakirjat hankevaiheittain.

Taulukko 11. Kallioteknisten suunnitelmien periaatteet eri suunnitteluvaiheissa. Suunnitelma-asiakirjojen

sisällöllinen tavoite Suunnitelma-asiakirjat

Esis

elvi

tys-

vaih

e

Kalliotekniset suunnitel-mat osana muuta suunni-telmakokonaisuutta pe-rustelevat tilahankinnan tarpeellisuuden tai ole-massa olevan tilan muu-tostarpeen.

- rakennettavuusselvitys - karttaliitteet - hankesuunnitelman kalliotekninen selostusosa - alustavat kalliotekniset suunnitelmaratkaisut (pohjapiirustus, pituus- ja

poikkileikkaukset, periaatepiirustukset) - tutkimussuunnitelmat

Ylei

ssuu

nnit

elm

avai

he

Yleispiirteiset kalliotekni-set suunnitelmat ovat to-teuttamiskelpoiset ja mah-dollistavat kustannusar-vion laatimisen vaihtoehtotarkastelut kustannusarvio (toteutus-kustannukset).

- ajantasainen lähtötietomalli - lähtötietoluettelo - täydennetyt kalliotutkimusasiakirjat - kalliotutkimussuunnitelmat ja -ohjelmat - kalliomekaanisten laskentojen suunnitelma - rakennettavuusselvitys/-raportti - louhinnan laajuuden tietomalli tai 3D-malli tai pohjapiirustus ja leik-

kaukset - tietomalliselostus - määrä- ja kustannusarvio - pohjaveden hallinnan yleissuunnitelma - suunnitelmaselostus, joka sisältää vaihtoehtotarkasteluiden dokumen-

toinnin

Tie-

/rat

asuu

nnit

elm

avai

he

Kalliorakennesuunnitel-mat, joissa on esitetty lo-pullinen tilavaraus kaavoi-tuksen sekä aluevarausten ja käyttö- oikeuksien lopullisen mää-rittelyn edellyttämällä tarkkuudella.

- ajantasainen lähtötietomalli - lähtötietoluettelo - täydennetyt kalliotutkimusasiakirjat - kalliotutkimussuunnitelmat ja -ohjelmat - kalliomekaanisten laskentojen suunnitelma - louhinnan laajuuden tietomalli tai 3D-malli tai pohjapiirustus ja leik-

kaukset - tietomalliselostus - peruslujituspoikkileikkaus - suunnitelmaratkaisut rikkonaisten kallio-osuuksien ja/tai vaativien ra-

kenteiden osalta - seurantamittaussuunnitelmat (pohjavesi ja kalliomekaniikka) - suunnitelmaselostus

Rak

ennu

ssuu

nnit

elm

avai

he

Rakentamisen ja hankinnan edellyttämät mitoitetut kalliotekniset suunnitelmat sekä suunnitelma seuranta-mittauksiin.

- ajantasainen lähtötietomalli - lähtötietoluettelo - täydennetyt kalliotutkimusasiakirjat - kalliotutkimussuunnitelmat ja -ohjelmat - suunnitelma rakentamisen aikaisista seurantamittauksista (kalliomeka-

niikka, pohjavesi) - ennusteet mittaustulosten käyttäytymisestä rakentamisen aikana - laskentaraportti kalliotilojen ja rakenteiden mitoituksesta - louhinnan laajuuden tietomalli tai 3D-malli tai pohjapiirustus ja leik-

kaukset (louhinta, lujitus ja tiivistys) - tietomalliselostus - kalliorakennustöiden työselostus - ympäristöselvitys, erikseen sovittaessa - turvallisuusasiakirja, erikseen sovittaessa - yksityiskohtaiset määräluettelot

Rak

en-

tam

is-

vaih

e

Lopulliset lujitus- ja tiivistyssuunnitelmat.

- kalliorakenteen tarkistetut ja täydennetyt / lopulliset louhinta-, lujitus- ja tiivistyssuunnitelmat

- toteumapiirustukset ja/tai toteumamalli (tietomalli tai 3D-malli) - tietomalliselostus

Tilaaja määrittää piirustusten ja mallien keskinäisen aseman hankekohtaisesti.


7.2 Määriteltävät asiat Kalliorakennesuunnittelussa tuotettujen suunnitelmien (kalliotekniset suunni-telmat) tulee sisältää yleisellä tasolla kallion tiivistys-, lujitus- ja louhintasuun-nitelmat sekä näiden laatimisen perusteena käytetyt laskelmat. Lisäksi suunni-telmakokonaisuudessa raportoidaan kalliotutkimusten ja tarpeellisten pohja-tutkimusten tulokset, rakennusgeologiset tulkinnat sekä esitetään seuranta- ja tarkkailusuunnitelmat tutkimusohjelmineen. Varsinaiset tiivistys-, lujitus- ja louhintasuunnitelmat koostuvat selostuksista ja piirustuksista ja/tai malleista. Jos käytettävien materiaalien tai järjestelmien valintaan jää vapautta, suunnit-teluasiakirjassa tulee esittää vaatimukset, jotka saattavat vaikuttaa lopulliseen valintapäätökseen. Mikäli tuotetut suunnitelmat luovutetaan käyttöön vain tietomallina, tulee koh-dassa 7.3 esitetyt vaatimukset huomioida ja olla saatavissa tietomallista.

7.3 Sisältövaatimukset hankevaiheittain 7.3.1 Kalliotekniset suunnitelmat esisuunnitelma- ja tarveselvitysvaiheissa

Suunnitelmien luovutusaineisto sisältää: - tarpeeseen parhaiten sopivien kallioresurssien esitys kartta- ja maasto-

tarkasteluin - selvitys kallioperästä - alustava kalliotekninen rakennettavuus (rakennettavuusselvitys)

o muotoa ei ole määritelty, mutta on yleisimmin tekstidokumentti. Suunnitelmien luovutusaineisto sisältää myös:

- tutkimussuunnitelmat niistä tutkimuksista, jotka eivät olleet välttämät-tömiä suunnitelmavaiheen toteuttamiseksi, mutta parantavat seuraavan vaiheen aloittamisedellytyksiä seuraavan vaiheen tavoitteet huomioi-den. Tutkimussuunnitelmissa esitetään peruste tutkimukselle.

7.3.2 Kalliotekniset suunnitelmat yleissuunnitelmavaiheessa

Yleissuunnitelmavaiheessa kalliotekniseen suunnitteluun kuuluu ratahankkeis-sa Radan suunnitteluohjeen (B20) [22] kohdassa 22 mainittujen kohtien kallio-tekninen suunnittelu. Yleissuunnitelmavaiheessa kalliorakennussuunnittelu kehittää edellisten vai-heiden suunnitelmaa toteutuskelposeksi yleissuunnitelmaksi, mikä edellyttää kallioteknisen perusratkaisujen tuottamista.


Yleissuunnitelman kallioteknisissä suunnitelmissa esitetään: - kalliotunnelin sijainti ja korkeusasema suhteessa kalliopintaan sekä

kokotiedot: o tunnelin teoreettinen louhinta (ääriviivat) vähintään profiililouhinto-

jen osalta kuoppien, kanaalien ja syvennysten louhintojen esittäminen ei

tarpeellista, mikäli eivät ole merkittäviä tyyppipoikkileikkaukset liikennetunneleista, yhdyskäytävistä,

kalliokuiluista ja muista merkittävistä kalliotiloista o päämittojen esittäminen (pituus, leveys ja korkeus, poikkipinta-alat)

- kallion mekaaniset lujitusrakenteet o siinä laajuudessa, että niiden perusteella voidaan arvioida rakenta-

miskustannuksia. Tyyppiratkaisujen käyttö on suotavaa. Kallioympäristösuunnitelmissa esitetään:

- tehdyt kalliotekniset tutkimukset sekä rakennusgeologiset tulkinnat o esitettävä vähintään tutkimuspisteen sijainti sekä keskeisin tulos

(esim. kalliopinnan korkeusasema) kallionäytekairauksista esitetään rikkonaisuuslävistykset (Ri-

luokka ja sen paksuus ja suunta) ja vesimenekkikokeiden tul-kittu tulos histogrammiesityksenä

o leikkauspiirustuksissa pyritään esittämään kairausvastukset o geologisista tulkinnoista esitetään mitattu tai tulkittu kalliopinnan

korkeusasema sekä heikkousvyöhykkeet (Ri-luokka, vyöhykkeen paksuus ja suunta)

suunnitelman seliteosassa tulee olla maininta tulkinnan epä-varmuustasosta ja kuvata vähintään kalliopinnan korkeus-aseman laatimisen periaatteet (mallinnusmenetelmä)

- olemassa olevat louhitut tilat ja kallioleikkaukset. Suunnitelmaselostuksessa kuvataan:

- lähtötiedot - kalliolaatu - suunnittelun periaatteet

o kalliorakenteiden mitoituksen periaatteet o kalliotunnelin vuotovesien hallinnan periaatteet.

Suunnitelmien luovutusaineisto sisältää myös:

- tutkimussuunnitelmat niistä tutkimuksista, jotka eivät olleet välttämät-tömiä suunnitelmavaiheen toteuttamiseksi, mutta parantavat seuraavan vaiheen aloittamisedellytyksiä seuraavan vaiheen tavoitteet huomioi-den. Tutkimussuunnitelmissa esitetään peruste tutkimukselle.

7.3.3 Kalliotekniset suunnitelmat tie- ja ratasuunnitelmavaiheessa

Tie- ja ratasuunnitteluvaiheessa tarkennetaan yleissuunnitelmavaiheen suun-nitelmia kasvaneen tiedon osalta. Kasvanut tieto käsittelee tyypillisesti tarken-tuneita tilatietoja sekä lisääntyneen kallioperätiedon ja siten parantuneita ra-kennusgeologisia tulkintoja. Näiden osalta suunnitelmien sisältö on yleissuun-nitelman kaltainen. Laadittaessa suunnitelmapiirustuksia, esitetään tie- ja rata-suunnitelmavaiheessa merkittävästi enemmän leikkauksia tunnelilinjalta. Leik-


kaukset laaditaan kallioteknisistä erityiskohdista (esim. painanteet, läheiset kal-liotilat, suuaukot) sekä poikkileikkaukset tasavälein, joka on noin 5…10 % kallio-tunnelin kokonaispituudesta. Kallion mekaanisten lujitusrakenteiden osalta esitetään:

- raportti mitoituksesta (ks. Taulukko 4) - peruslujituspoikkileikkaukset - suunnitelmaratkaisut tyyppisuunnitelmatasolla

o myös kalliotekniset erityiskohdat (esim. merkittävät rikkonaisuus-lävistykset, ohut kalliokatto, merkittävät ulkopuoliset kuormat).

Vuotovesien hallinnan osalta esitetään:

- kuvaus suunnitelluista tiivistystoimenpiteistä (Taulukko 9) - raportti mitoituksesta (Taulukko 9).

Kallioympäristöpiirustukset laaditaan kuten yleissuunnitelmavaiheessa. Suunnitelmien luovutusaineisto sisältää myös:

- Tutkimussuunnitelmat niistä tutkimuksista, jotka eivät olleet välttämät-tömiä suunnitelmavaiheen toteuttamiseksi, mutta parantavat seuraavan vaiheen aloittamisedellytyksiä seuraavan vaiheen tavoitteet huomioi-den. Tutkimussuunnitelmissa esitetään peruste tutkimukselle.

- Seurantamittaussuunnitelmat vähintään pohjaveden osalta, jotta raken-nuttaja voi kerätä mittaustiedoista riittävän aikasarjan ennen rakenta-misvaiheen alkamista.

7.3.3.1 Louhintasuunnitelmapiirustukset

Louhintasuunnitelmissa esitetään louhinnan ääriviivat sekä päämitat. Mitat an-netaan systemaattisesti joko metreinä tai millimetreinä. Poikkipinta-alat anne-taan yhden desimaalin tarkkuudella ja neliömetreinä. Louhintapohjapiirustuksessa esitetään:

- piirustuksen numero ja nimi yms. kohteen selvittäminen (=nimiö) - teoreettisen louhinnan sijainti (profiililouhinnat) - koordinaattiristit ja pohjoisnuoli sekä tarvittaessa paikannuskaavio - tarvittavat selittävät ja määräävät tekstit - merkittävät kalliolaatu-, ympäristö- tms. vaikuttavat alueet - mittalinja/keskilinja ja paalutus - pituus- ja poikkileikkauslinjat ja leikkauslinjojen tunnukset - mitoitus (päämitat: pituus, leveys ja korkeus) - tilan korkeusvaatimukset tai määritellyllä alueella käytettävän profiilin

tunnus. Leikkauspiirustuksessa esitetään:

- piirustuksen numero ja nimi yms. kohteen selvittäminen (=nimiö) - leikkauksen nimi ja tarvittaessa paikannuskaavio sijainnin selventämi-

seksi - tarvittavat selittävät ja määräävät tekstit - leikkauksen alueella mahdollisesti käytetyn profiilin tunnus - leikkauslinjaa leikkaavat pituus- ja poikkileikkauslinjat - muut leikkauslinjan etu- ja takapuolen tilat - merkittävät kalliolaatu-, ympäristö- tms. vaikuttavat alueet


- leikkauslinjalle mahdollisesti sijoittuvat paalupisteet - mitoitus (päämitat) - korkeusviivat/tasoviivat (viivojen väli 5…20 m) - louhittavan tilan korkeus, kun mahdollisesti poiketaan profiilitunnuksin

määritellyltä alueelta - korkeusasema korkeusviivojen avulla, korkeuslukemat absoluuttisia

korkeusjärjestelmän mukaisina korkeuksina - mahdollinen yläpuolinen rakennuskanta ja kalliolouhinnat

o avolouhintojen lähellä maanpinta tulee esittää, jotta voidaan arvioida tuenta-/luiskaustarve

- ympäröivät kalliotilat - kuilujen leikkauspiirustuksissa lisäksi maanpintatiedot, tuennat (äärivii-

voina) sekä periaatteellinen ennakkolujitussuunnitelma. Louhintaprofiilit laaditaan ns. pääprofiileista ja niistä esitetään seuraavat asiat:

- profiilin tunnus - suljetun kalliotilan teoreettisen louhinnan ja toleranssin laajuus sidot-

tuna mittalinjan sidontapisteeseen - pysty- ja vaakageometrian sidontatiedot (mittalinja, tsv/kv) - mittalinja ja tarvittaessa keskilinja (holvin lakipisteen kohdalla) - päämitat: seinän mitoituskorkeus, kokonaiskorkeus, nuolikorkeus, koko-

naisleveys, holvi- ja pyöristyskaarien säteet, profiilin poikkipinta-ala.

7.3.3.2 Tiivistyssuunnitelmapiirustukset

Ei erillisiä tiivistyssuunnitelmapiirustuksia 7.3.3.3 Lujitussuunnitelmapiirustukset

Tyyppilujitussuunnitelmassa esitetään louhintapoikkileikkaus, jossa on: - piirustuksen numero ja nimi yms. kohteen selvittäminen (=nimiö) - teoreettisen louhinnan sijainti (profiililouhinnat) - ruiskubetoni esitetään lujituksen tilavarausääriviivana (yleensä 200 mm

teoreettisesta louhintapinnasta), ruiskubetonin rakennetyyppi sisältäen tiedon kokonaispaksuudesta ja mahdollisesta vahvistuksesta

- pultit (holvi, seinät [tarvittaessa myös peräseinä peräseinään päätty-vissä tunnelitiloissa]): sijainti, jakoväli (k/k) ja viuhkaväli tai ruutu (#), pulttityyppi ja pultin pituus.

Kallion mekaaniset lujitusrakenteet voidaan suunnitelmien esittämisen osalta rinnastaa osittain betonirakenteisiin, jolloin suunnitelmien esittämisen osalta niihin voidaan soveltaa betonirakenteiden suunnittelun ohjeistusta suunnitel-missa esitettävistä asioista. Kallion lujitussuunnitelmissa tulee esittää:

- kohteen (tunnelin) geotekninen luokka (huom. kalliotunnelin kalliotekni-nen luokka ks. liite 5)

- SFS-EN 13670 mukainen betonirakenteen toteutusluokka - betonin puristuslujuusluokka (ominaislujuus) sekä rasitusluokista joh-

tuva vähimmäislujuusluokka - kuituvahvisteisen ruiskubetonin energian absorptiokapasiteetti E-luok-

kana ja lujuusvaatimus mahdolliselle ruiskubetoniverkolle - muiden materiaalien vaatimukset tarvittaessa - betonin (ml. ruiskubetoni) rasitusluokat (jos ei luokkia tarvita, käytetään

rasitusluokkaa X0)


- ruiskubetonille kloridiluokka (ks. SFS-EN 14487-1 kohta 6.2.1) - rakenteen suunnittelukäyttöikä (ks. kohta 3.5.4 ) - kiviaineksen raekoon ylänimellisraja - raudoitetussa ruisku- tai valubetonissa betonipeitteen nimellisarvo ja

sen sallittu mittapoikkeama - sementtityyppi, jos siitä on erityisvaatimuksia - lujuuden kehitys, jos siitä on erityisvaatimuksia (kalliotilojen ruiskubeto-

nirakenteissa käytetään SFS-EN 14487-1 mukaisia varhaislujuusluokkia) - jälkihoitoon liittyvät vaatimukset (ruiskubetonille By63/2015 Ruisku-

betoniohjeet [23] mukainen jälkihoitoluokka). Tyyppilujitussuunnitelma laaditaan tyypillisesti kolmelle hankealueelta tulki-tulle yleisimmälle kalliolaatuluokalle (esim. kalliolaatu Q=0,1…1, Q=1…4 ja Q>4). 7.3.3.4 Louhinta- ja kallionlujitustöiden määräluettelo

Määräluettelossa ilmoitetaan ainakin ne massat, joita ei voida määrittää suun-nitelmista. 7.3.4 Kalliotekniset suunnitelmat rakennussuunnitelmavaiheessa

Rakennussuunnitteluvaiheessa laaditaan rakentamisessa tarvittavat kalliotek-niset asiakirjat eli rakentamisen ja hankinnan edellyttämät mitoitetut suunnitel-mapiirustukset, joista käytetään ammattiyhteyksissä puhekielessä termiä urak-kalaskentasuunnitelmat. Hankintoja palveleva suunnittelukokonaisuus tehdään siinä laajuudessa ja sillä tarkkuudella, että kohteen laajuus, määrät, työtavat ja laatutaso voidaan määrittää valittuun urakkamuotoon riittävällä tarkkuudella. Urakkalaskentasuunnitelmat tulee merkitä erikseen (esim. teksti ”Vain urakka-laskentaa varten”), jotta ne erottuvat osana sopimusasiakirjoja eikä niillä vahin-gossakaan rakenneta. Rakennussuunnitteluvaiheessa laaditaan toteutusta palvelevat suunnitelmat. Hankintoja palvelevat suunnitelmat kehitetään ja täydennetään rakentamisen ja toteutuksen edellyttämiksi mitoitetuiksi suunnitelmiksi ja tuotemäärittelyiksi. Rakennussuunnitteluvaiheessa laaditaan lisäksi rakentamisen ja toteutuksen edellyttämät täydentävät detaljisuunnitelmat. Rakentamisen valmistelun ai-kana kalliorakennesuunnittelija osallistuu arvioimaan urakoitsijan mahdollisesti esittämien suunnitelmamuutosten toteutuskelpoisuutta ja hyväksyttävyyttä. Suunnittelija osallistuu rakennusaikaisten tavoitteiden määrittämiseen. Kallioympäristöpiirustukset laaditaan kuten aiemmissa vaiheissa. Kaupallisista syistä piirustuksissa tulee esittää rakennuttajan kanssa sovitut urakkamuotoon soveltuvat vastuunjaot/-rajaukset geologisiin tulkintoihin ja tutkimusten piste-kohtaisuuteen liittyen. Kallion mekaanisten lujitusrakenteiden osalta esitetään lisäksi raportti mitoi-tuksesta (Taulukko 8) ja tiivistyssuunnitelmista esitetään suunnitelmaratkaisu-jen pohjaksi laadittu raportti mitoituksesta (Taulukko 9). Mahdolliset olemassa olevat tunnelilinjaukset lävistäviin kalliokaivoihin suunni-tellaan erilliset täyttö- ja korvaussuunnitelmat Väyläviraston ja maanomistajan lunastussopimuksen mukaisesti.


Rakennussuunnitelmavaiheen seurantamittaussuunnitelmien tulee valmistua ajoissa, jotta seurantamittausinstrumentit ehditään asentaa riittävän ajoissa (ks. kohta 2.7 ). 7.3.4.1 Kalliorakennustöiden työselostus

Työselostus on rakennushankekohtainen asiakirja, joka kuvaa tiettyä rakennus-hanketta koskevat vaatimukset. Kalliorakennustöiden työselostus liitetään osaksi kohteen rakennusselostusta. Kalliorakennustöiden työselostuksessa tu-lee kuvata kohteen rakentamisen edellyttämä laatutaso sekä työvaihesuunnit-telun kannalta olennaiset reunaehdot. Työselostus ei ole selitysmuotoinen (työ-selitys) ja välttää mahdollisuuksien mukaan ottamasta kantaa työvaihesuunnit-teluun, mikäli se ei halutun laadun takaamiseksi ole välttämätöntä. Kallioraken-nustöiden työselostuksessa esitetään ne toteutuksen työvaiheet, joista on laa-dittava työmenetelmäkuvaus. Toteuttaja tulee edellyttää laatimaan työmene-telmäkuvaus, jossa kuvataan millä työmenetelmillä toteuttaja pääsee suunni-telmissa esitettyyn laatutasoon.

Väyläviraston kalliotunneleiden kalliorakennustöiden työselostus laaditaan Infra-järjestelmässä ja siihen tulee viitata työselostuksen yleistä-osiossa, jotta järjestelmän maksu- ja mittausperusteet ovat voimassa sellaisenaan. Laatutason määrittelyssä tulee tukeutua mahdollisimman paljon InfraRYLin mu-kaisiin laatuluokituksiin ja käyttää täydentävin osin standardeja sekä muita tek-nisiä ohjeita, joita julkaisee mm. Suomen Rakennusinsinööriliitto RIL sekä Suo-men Betoniyhdistys BY. Laatutason määrittely saa pohjautua viittauksiin em. lähteisiin eikä lähteiden sisältöä ole tarpeen toistaa työselostuksessa. Kalliorakennustöiden työselostuksessa esitettävät luokitukset:

- tunnelin geotekninen luokka [24, kohta 2.6.4}, huom. kalliotunnelin kal-liotekninen luokka ks. liite 5

- tunnelin seuraamusluokka (SFS-EN 1990), huomaa vähimmäisvaatimus kohdassa 3.4.2.1

- rakentamisen toteutusluokka (SFS-EN 13670) - louhinta:

o laatuluokka rikkoutumisvyöhykkeelle (InfraRYL/2018) o laatuluokka suurimmalle sallitulle reikävälille (InfraRYL/2018) o laatuluokka rusnaukselle (InfraRYL/2018) o laatuluokka tunnelin seinä-, katto- ja pohjapintojen louhintatole-

ransseille (InfraRYL/2018) o laatuluokka kalliokanaalien ja -kuoppien pohja- ja louhintapinto-

jen louhintatoleransseilla o laatuluokka tarkemittauksille (InfraRYL/2018)

- tiivistys: o tunnelin yleinen tiiviysluokka esim. työvoima- ja laitteistovaati-

muksia varten (InfraRYL/2018) o tunnelin alueelliset tiiviysluokat vuotovesimäärineen (Infra-

RYL/2018) - lujitus:

o laatuluokka teräspultituksen korroosiosuojaukselle (Infra-RYL/2018)

o laatuluokka teräspulttien kelpoisuuskokeille (InfraRYL/2018) o ruiskubetonin tarkastusluokka (InfraRYL/2018) o ruiskubetonin jälkihoitoluokka (InfraRYL/2018).


Kalliorakennustöiden työselostuksessa esitetään vaatimukset tunnelin raken-nusgeologisen kartoituksen onnistumiseksi ja niistä urakoitsijalle koituvat vaa-timukset, jotka on kuvattu kohdassa 8.2.1.

Työselostuksessa määritetään lujittamattomien alueiden tarkat suurimmat sal-litut dimensiot.

7.3.4.2 Louhintasuunnitelmapiirustukset rakennussuunnitelmavaiheessa

Louhintasuunnitelmien sisältö on kuten kohdassa 7.3.3.1 on esitetty, mutta mi-toitus tulee tarkentaa päämitoista yksityiskohtaisiin mitoituksiin ja suunnitelmia tulee esittää siinä laajuudessa, että hankinnassa voidaan suunnitelmien perus-teella määrittää kaikki louhittavat tilat.

Louhintasuunnitelmiin lisätään lisäksi mahdolliset tarkkuuslouhinta-alueet (tarkkuusvaatimus ja sen laajuus), ennakkolujitukset (pohjapiirustus, leikkauk-set), vaiheistukset sekä muut työn vaiheistukseen ja siten kustannuksiin vaikut-tavat seikat.

Syvennys-, kanaali- ja kuoppalouhinnoista esitetään mitkä niistä saa louhia pro-fiililouhintojen yhteydessä ja mitkä osat on louhittava erillisenä jälkilouhintana.

7.3.4.3 Tiivistyssuunnitelmapiirustukset

Tiivistyssuunnitelmista esitetään mahdolliset esi-injektoinnin tyyppiviuhkat ja injektointitiedot, joita ovat reikäväli, viuhkojen limitys tunnelin pituussuunnassa, reikien injektointijärjestys, mahdollinen injektoinnin vaiheistus, injektoinnin aloi-tuskriteeri viuhkan alueella (Lug), injektointi- ja maksimipaine (MPa), massan valintaan ja mahdolliseen vaihtamiseen liittyvät tiedot, lopetuskriteeri ja injek-tointia rajoittavat ympäristötekijät sekä kontrollointitoimenpiteet. Injektointi-massan osalta esitetään sementin vaatimukset.

Peräseinään päättyvistä tunnelitiloista tulee esittää myös peräseinän esi-injektointitiedot.

Tunnelilouhinnan rytmitykseen kuuluvien esi-injektointiviuhkojen tarkkoja si-jainteja ei lähtökohtaisesti esitetä.

Esi-injektointisuunnitelmissa esitetään: - injektoinnin materiaalitiedot (sementtityyppi, massatyypit)- injektoinnin aloituskriteeri ja sen edellyttämät tehtävät (esim. tunnuste-

lureiät ja vesimenekkimittaukset)- injektoinnin lopetuskriteeri- kontrollointikäytännöt (esim. kontrolliporaus)- injektointiviuhkan porauksen edellyttämät tiedot rei’istä- reikäkokeiden määrittely- injektointipaine- mansetin tulpan syvyys- lämpötilan rajoitukset- injektointijärjestys- työturvallisuuden edellyttämät maininnat.


7.3.4.4 Lujitussuunnitelmapiirustukset

Tyyppilujitussuunnitelmat laaditaan kuten kohdassa 7.3.3.3 Rakennussuunnitel-mavaiheessa tyyppilujitussuunnitelmat esitetään kaikista louhittavista tiloista. Ruiskubetonin rakennetyypeistä laaditaan oma rakennetyyppipiirustus, josta käy ilmi käytettävät rakennetyypit ja rakennetyyppien osalta niiden kerrospak-suudet sekä kohdassa 7.3.3.3 mainitut asiat. Kalliopultituksista laaditaan tyyppipiirustus jokaisesta käytettävästä pulttityy-pistä sekä esim. rakennetartunnoista. Tyyppipiirustuksessa esitetään pultin-reiän halkaisija, juotosmassan tiedot (käyttöikä, lujuus- ja rasitusluokka, maksi-miraekoko, betonin vaatimukset) sekä mahdolliset pinnoitukset (esim. sinkki, epoksi) ja niiden tarkat vaatimukset. Lisäksi mainitaan mahdolliset vaatimukset keskittimille, niiden vähimmäismäärälle ja keskinäiselle etäisyydelle. Peräseinään päättyvistä tunnelitiloista tulee esittää myös peräseinän lujitus-tiedot. 7.3.4.5 Kalliorakennustöiden määräluettelo

Määräluettelossa ilmoitetaan kaikki kalliorakennustöiden suunnitellut määrät käytetyn nimikkeistön (esim. Infra) mukaisesti. 7.3.5 Kalliotekniset suunnitelmat rakentamisvaiheessa

Rakennussuunnitelmavaiheen päätyttyä suunnitelmat tarkennetaan rakenta-miskelpoisiksi lisäämällä työn yksityiskohtaisen suunnittelun edellyttämiä mi-toituksia ja sitomalla suunnitelmat tarkasti paikkatietoon. Paikkatietoon sitomi-sessa noudatetaan hankekohtaisesti sovittua menettelytapaa, joita voi olla esi-merkiksi absoluuttisten koordinaattitietojen esittäminen, yksityiskohtainen mi-toitus mittalinjaan, joka toimitetaan laskentatietona tai paikkaan sidottuna 3D-linjana tai louhinnan toteutussuunnitelmia vastaavana tietomallina. Paikallisten koordinaatistojen käyttöä tulee välttää koordinaatistomuunnosten aiheutta-mien virheiden takia. Kalliorakenteen lopulliset lujitus- ja tiivistyssuunnitelmat laaditaan vasta ra-kennusaikaisen seurannan avulla, jolloin kallio-olosuhteita mukaan lukien kal-liolaatua seurataan louhituissa tiloissa. Kallion mekaanisten lujitusrakenteiden osalta esitetään todellisilla olosuhteilla päivitetty raportti mitoituksesta (Taulukko 4 ja Taulukko 8). 7.3.5.1 Louhinta-, lujitus- ja tiivistyssuunnitelmien päivitys

Kalliolaatua seurataan rakennusgeologisen kartoituksen avulla. Kalliotunnelin kalliotekniset suunnitelmat tulee aina tarkastaa ja päivittää/täs-mentää todellisia kallio-olosuhteita vastaaviksi ja huomioida louhintatyössä käytettyjen menetelmien vaikutus. Kallio-olosuhteet määritellään huomioiden todellinen kalliolaatu, merkit kallion mahdollisista liikkeistä (esim. seuranta-mittaukset, mahdolliset vauriot ruiskubetoneissa) sekä vuotovesitiedot ja -si-jainnit. Kallio-olosuhteiden osalta on huomioitava, että kaikki seikat eivät ole


paljain silmin nähtävissä, joten mitoitukset (kalliomekaniikka, tiivistys) tulee päivittää tehtyjen havaintojen perusteella ja arvioida muutokset suunnitelmiin. Suunnitelmapäivitykset revisioidaan normaalin muutoskäytännön periaatteilla, jolloin suunnitelmat vastaavat toteutunutta. 7.3.5.2 Toteumapiirustukset

Toteutumapiirustukset laaditaan rakentamistoimenpiteiden pysyvistä raken-teista (esim. lopulliset lujitusrakenteet). Myös tilapäisistä rakenteista, jotka jä-tetään paikalleen rakentamistyön päätyttyä (esim. ennakkopultit, porareiät, työnaikainen lujitus), laaditaan toteutumapiirustukset. Piirustuksista tulee il-metä toteutetun rakennustoimenpiteen yksiselitteinen rakenne, laatu, muoto ja sijainti. Toteutumapiirustukset laaditaan yleensä suunnitelmapiirustuksia tar-kistamalla ja täydentämällä. Tyypillisesti toteumapiirustukset määritellään urakoitsijatehtäväksi.

7.4 Laadunvarmistus ja tarkastus Tunnelin rakennussuunnitelmat tarkastetaan LO 30/2014 Taitorakenteiden ra-kennussuunnitelmien tarkastusohjeen [24] mukaisesti. Väylävirasto edellyttää, että suunnittelija on tehnyt laatimaansa suunnitelmaan laatu- tai toimintajärjestelmänsä mukaisen laadunvarmistuksen ja sen edellyt-tämät täydennykset ja korjaukset ennen suunnitelman toimittamista tarkastet-tavaksi. Taitorakenteen rakennussuunnitelman tarkastukseen kuuluu suunnit-telijan sisäinen laadunvarmistus, varsinainen suunnitelman tarkastus ja hyväk-syntä. Tarkastaminen sisältää rakenteen ja siihen liittyvän kalliotekniikan ja muiden tarkastettavien asioiden, esim. vaikutuksen muihin rakenteisiin, koko-naisuuden. Dokumentti laadunvarmistuksesta on toimitettava allekirjoitettuna tarkastetta-vaksi tarkoitetun suunnitelman yhteydessä.


8 Kalliotilan rakennusgeologinen kartoitus

8.1 Vaatimukset Rakennusgeologinen kartoitus on osa kalliorakennussuunnittelua. Rakennus-vaiheen aikana rakennusgeologisen kartoituksen avulla varmistetaan kalliotek-nisten suunnitelmien vastaavuus oletettuihin olosuhteisiin. Louhittavan tilan ra-kennusgeologisen kartoituksen tulokset toimivat myös dokumentaationa tule-vaisuuden ylläpitoa ja varautumissuunnittelua varten. Kaikki Väyläviraston ra-kennuttamat kalliotunnelit tulee kartoittaa rakennusgeologian menetelmillä vä-hintään holvi- ja seinäpintojen osalta kaikista tunneli- ja kuilutiloista. Rakennusgeologisen kartoituksen yhteydessä tulee kalliopinnoilta määrittää vähintään rakoilu (suunnat ja kaateet, tiheys ja jatkuvuus), pääkivilajit, heikkous-vyöhykkeet, vesivuodot ja mahdollisuuksien mukaan niiden ajallinen seuranta sekä kalliolaatu sisältäen Q-luvun parametrit. Heikkousvyöhykkeet luokitellaan RG-luokituksen mukaisesti [8, 9]. Standardin SFS-EN ISO 14689-1 sekä viiteteoksen [8] mukaisesti kalliorakojen suunta ilmoitetaan aina muodossa “kaateen suunta/kaade” käyttäen kaateen suunnalle aina kolmea numeroa, esim. 040⁰/75⁰. Termin kaadesuunta sijaan voi-daan käyttää termiä kaateen suunta ja termin kaadekulman sijasta termiä kaade. Suunnat annetaan asteina. Rakennusgeologisen kartoituksen loppudokumentaatio (piirustus tai malli) sekä kopiot alkuperäisistä kartoituslomakkeista toimitetaan aina tilaajalle muun suunnitelmaluovutusaineiston kanssa.

8.2 Toteutus 8.2.1 Toteutuksen ehdot

Rakennusgeologisen kartoituksen suorittamista varten tulee hankkeen kaikkien osapuolien (rakennuttaja, toteuttaja, suunnittelija) yhdessä varmistaa seuraa-vien asioiden toteutuminen:

kartoitustyön turvallisuus o rusnattu alue työskentelyyn o ilmanvaihto ja tarvittaessa sen todentaminen (häkä- ja hap-

pikaasu) o siirryttäessä kohteeseen ohi ajavat ajoneuvot o valaistus o kartoitettavan alueen läheisyydessä tehtävät louhinnat

riittävä ja tarvittaessa siirreltävä valaistus huomioiden myös sähkötur-vallisuus

kartoitettavan alueen kalliopinnat tulee olla puhdistettuja (painevesi-pesu) ennen kartoituksen suorittamista

paalutus tulee olla selkeästi merkitty perään saakka, suositeltava mer-kitsemisväli 10 m

käytettävissä tulee tarvittaessa olla henkilönostin ja kuljettaja (sovitaan erikseen huomioiden nostotöiden turvallisuusmääräykset).


8.2.2 Louhintatyönaikainen kartoitus

Heti louhinnan jälkeen tehtävän tunneliosuuden rakennusgeologisen kartoituk-sen yhtenä keskeisimpänä tavoitteena on määrittää ja varmistaa todellinen kal-lion laatu tunnelin kalliopinnoilla. Varmistettu kalliolaatu huomioiden kalliora-kennesuunnittelija varmistaa tunneliosuudelle määritetyt lujitukset ja tarvitta-essa tarkentaa niitä. Lisäksi kartoituksen yhteydessä todetaan ja paikannetaan vesivuodot. Kartoituksesta vastaa yleensä kohteeseen nimetty rakennusgeologi. Hyvän suunnittelukäytännön mukaisesti geologi raportoi havainnot välittömästi työ-maakäynnin jälkeen kalliorakennesuunnittelijalle, joka varmistaa tunnelin luji-tussuunnitelman oikeellisuuden verrattuna toteutuneisiin olosuhteisiin ja to-teuttaa tarvittaessa päivitykset niihin. Hyväksi käytännöksi on havaittu myös, että kohteen kalliorakennesuunnittelija ja geologi käyvät yhdessä työmaalla kartoituskäynnillä ja laativat arvion lujitussuunnitelmiin tulevista muutoksista huomioiden, että kaikki lujitusratkaisut eivät ole pelkästään kalliolaaturiippuvai-sia. Louhittavan kohteen rakennusgeologinen kartoitus tehdään louhintatyön ede-tessä ja dokumentoidaan. Kattavan dokumentoinnin tärkeys korostuu, koska kalliopinnat yleensä peitetään ruiskubetonilla eikä niitä enää sen jälkeen ole nähtävissä. Kartoituksen rytmi tulee sovittaa työmaakiertoon huomioiden suurin sallittu kerralla lujittamattoman alue. Tyypillisesti kartoitus suoritetaan esim. kerran viikossa tai kun louhinta on edennyt 2–3 katkoa. Tämän lisäksi kartoituksia voi-daan tehdä erikseen sovittaessa esim. siten, että urakoitsijalla on ilmoitusvaati-mus kartoittavalle geologille ruiskubetonoinneista, joita aiotaan suorittaa ei-kartoitetuilla alueilla. Kartoitushavainnot tehdään vesipesulla puhdistetuista kalliopinnoista. Havain-not on kyettävä paikantamaan esim. paalulukemien mukaan ja suuntaamaan kompassin avulla. Rakennusgeologisen kartoituksen tukena voidaan tehdä myös louhitun tilan ”3D-valokuvausta”: 2D-valokuvista voidaan luoda fotogra-metrinen malli, josta on mahdollista suorittaa jälkikäteen rakennusgeologista kartoitusta paikan päällä tehdyn varsinaisen kartoituksen lisäksi. Tätä voi hyö-dyntää erityisesti sellaisissa tilanteissa, joissa kartoittava geologi ei voi turval-lisuussyistä tehdä kartoitusta paikan päällä. Työmaalla kalliolaadun kartoituksessa kiinnitetään erityisesti huomioita rikko-naisten kallio-osien rajaamiseen ja rakennetyypin määrittämiseen sekä vesi-vuotojen paikallistamiseen ja vuotovesimäärään. Kartoituksessa tulee käyttää kartoituslomaketta (esim. liitteen 1 mukaista esi-merkkilomaketta). Kartoituskäynnillä kohteesta määritetään soveltuvin osin kohdassa 3.2 määri-tettyjen kallioluokitusten parametrit, mutta vähintään liitteen 1 kartoituslomak-keen tiedot:

RG-luokituksen määritteet o kivilaji o rapautuneisuusaste


o liuskeisuusaste, kivilajin ollessa liuskeinen o kalliolaatu o raekoko o rakotäytteet o rakotiheys o vesivuodot (eriteltynä vesivuodosta aiheutuva kosteus, ti-

puttavat vesivuodot ja juoksevan vesivuodon kohdat) Laskettu Q- arvo

o RQD-luvun ollessa 0…10 käytetään Q-luvun laskennassa RQD-luvulle arvoa 10

o risteysalueilla ja suuaukoilla Q-luku määritellään normaa-listi kalliolaadun mukaan. Käytettäessä Q-lukua lujitussuun-nitteluun tulee ilmaista myös risteyksen ja suuaukon vaiku-tus laskennalliseen Q-lukuun: Jn’=3xJn (risteys) ja Jn’=2xJn (suuaukko), muualla Jn’=Jn, Lomakkeessa on tuotava selvästi ilmi Jn:n kertoimen käyttö

suuaukon vaikutusalue jatkuu tunnelin jännevälin verran suuaukolta tunnelin sisäänpäin

o keskimääräisen rakovälin ollessa >3m, Jr-arvoon lisätään 1 (lomakkeessa kohta Jr+1)

o on tuotava selvästi ilmi se rakosuunta, joka valittiin merkit-täväksi raoksi ja josta määritettiin Jr- ja Ja-arvot

o heikkousvyöhykkeille ja niiden vaikutusalueille tulee määrit-tää erillinen Q-luku (Qm) [9]

Heikkousvyöhykkeille tulee selvästi esittää suunta ja kaade sekä arvio paksuudesta (keskimääräinen ja suurin) kalliotilassa sekä mahdolli-suuksien mukaan arvio vyöhykkeen jatkuvuudesta

Rakoilu o mitatut päärakosuunnat, kaade ja kaateen suunta, rakoilun

laatu, Ja, rakotäyte -tietoineen o jos jokin rakosuunnista on samalla liuskeisuussuunta, niin se

merkitään lomakkeeseen X-merkillä Kuvaus ja erityishuomiot (vapaa tekstikenttä havaintojen sanalliseen

kuvailuun) Levitetty kalliotilan tasokuvapiirros havaintomerkintöineen.

Kartoituslomakkeeseen lisätään myös yleiset asiat:

Päivämäärä Projekti, tunnus tai nimi Kartoittava geologi tilan kalliorakennesuunnittelija Kartoitetun alueen sijainnin yksilöivät tiedot, kuten tila, louhitun tilan

tunnus tai nimi, kartoitetun osuuden paaluväli, alku- ja loppuarvot o käytettäessä suhteellisia termejä vasen ja oikea on aina määri-

tettävä katsontasuunta esim. kasvavaan paalulukuun nähden Kartoitetun tilan leveys Näytetyyppi, jos kartoituskäynnillä on otettu näyte (vesi, savi, kivi) sekä

näytteenoton ottopaikka (esim. paalulukema).

Kartoitetut kalliopinnat tulee valokuvata. Valokuvat tulee ottaa niin, että tunne-liosuuden valokuvista on mahdollista laatia fotogrametrinen malli. Tämä edel-lyttää riittävää valokuvien limitystä. Valokuvien tiedostonimet nimetään esim. tunnelin paaluluvun mukaan (paikannustieto).


Kartoitusta suoritettaessa tulee myös huomioida erityisesti heikkousvyöhykkei-den saven määrää ja sen esiintyvyyden laajuutta. Mikäli heikkousvyöhykkeestä tai rakosysteemistä havaitaan merkittävästi kalliosavea tai on muu syy epäillä savien paisumista, tulee savesta ottaa näyte paisuvahilaisten mineraalien mää-ritystä varten, ks. 2.5.6 . Tarvittaessa kartoituskäynnillä voidaan myös tehdä havaintoja vuotokohtien veden laadusta (esim. väri, haju, sameus, suolaisuus). Kartoituskäyntien havain-tojen perusteella voidaan teettää vuotovesien laboratoriotutkimuksia (esim. ruiskubetonisalaojien tukkeutumisvaara tai veden aggressiivisuuden tutkimi-nen).

8.3 Tulosteet ja tulosten arkistointi Vakiintuneiden käytäntöjen mukaisesti työnaikaisen rakennusgeologisen kartoi-tuksen kartoitustiedot on esitetty tunnelin auki levitetyllä ns. vaippakuvalla, jo-hon on merkitty suunnitellun tunnelin sijainti ja seinät sivuille auki levitettyinä. Karttapohjaan merkitään kartoitetut tiedot sekä heikkousvyöhykkeiden ja mer-kittävien rakojen sijainti, kulku, kaade ja kaateen suunta (Kuva 10). Lisäksi kart-tapohjaan merkitään rasterilla alueet, joita ei päästy kartoittamaan esim. työ-turvallisuuden vuoksi suoritetun ruiskubetonoinnin takia. Nykyisellään raken-nusgeologisen kartoituksen lopputuotteena syntyy useita lomakkeita ja piirus-tuksia. Yksittäisten kartoituslomakkeiden perusteella laaditaan yhtenäinen ra-kennusgeologinen kuvaus. Karttapohjaan kerätään myös käytetyt symbolit ja symbolien selitykset. Kivilaa-dun, rakoilun, rikkonaisen kallion sekä vesivuotojen kuvauksen pääpainon tulee olla lomakkeen piirrososassa, jota täydennetään tekstiosalla. Vesivuodoista kir-jataan vuotojen määrä sekä havainnointiajankohta. Vaihtoehtoisesti kartoitus voidaan dokumentoida tietomallipohjaisesti. Mallin laajuus sovitaan hankekohtaisesti soveltaen LO 12/2017 Tie- ja ratahankkeiden inframalliohje [25].

Kuva 10. Ote rakennusgeologisesta karttapiirroksesta.


9 Suunnitelmien arkistointi

9.1 Vaatimukset

LO 23/2012:ssa [12] määritellään eri väylähankkeiden suunnittelupalveluiden tuottajilta edellytettävät dokumentoinnin toimenpiteet suunnitelmatiedon hal-litsemiseksi sekä sähköisten suunnitelma-aineistokokonaisuuksien luovutus-tapa. Toimintaohje koskee hankkeiden koko elinkaaren aikaista suunnitelmatie-don hallintaa hankekohtaisesta esisuunnittelusta rakennussuunnitteluun sekä näin tehty -piirustusten laatimisvaiheeseen. Toimintaohjeessa on otettu huo-mioon myös rakentamisen ja kunnossapidon tarpeet suunnitelmatiedon hallin-nalle. Kaikki tunneleihin liittyvä uusi tai muuttunut aineisto (suunnitelmatiedot ja ra-kennus- sekä korjaustöiden toteumatiedot) viedään Väyläviraston taitoraken-nerekisteriin, ks. LO 36/2018 Taitorakenteiden tiedon käsittelyohje [26].

9.2 Taitorakennerekisteri

Taitorakennerekisteri on Väyläviraston omaisuudenhallintajärjestelmä. Taitora-kennerekisteri sisältää hallinnollisten ja rakenteellisten tietojen lisäksi mm. vaurio- ja kuntotietoa tunneleiden lisäksi esimerkiksi silloista, rautatie-rummuista, merimerkeistä, tie- ja yhteysaluslaitureista sekä kanavarakenteista. Väylävirasto myöntää käyttöoikeudet rekisteriin hakemusten perusteella.


Lähteet

[1] Liikennevirasto. 2018. Selvitys kalliotunnelin kallioteknisestä suunnittelusta, esiselvitys. Liikenneviraston tutkimuksia ja selvityksiä, 47/2018. https://julkaisut.vayla.fi/pdf8/lts_2018-47_selvitys_kalliotunnelin_web.pdf [2] Liikennevirasto. 2017. Tietunnelin rakennetekniset ohjeet. Liikenneviraston ohjeita 34/2017. https://julkaisut.vayla.fi/pdf8/lo_2017-34_tietunnelin_rakennetekniset_web.pdf [3] Liikennevirasto. 2018. Ratatekniset ohjeet (RATO) osa 18, rautatietunnelit. Liikenneviraston ohjeita 19/2018. https://julkaisut.vayla.fi/pdf8/lo_2018-19_rato18_rautatietunnelit_web.pdf [4] Väylävirasto. 2019. Tietunneleiden LVI-suunnitteluohje. Väyläviraston ohjeita 5/2019. https://julkaisut.vayla.fi/pdf11/vo_2019-05_tietunneleiden_lvi-suunnitteluohje_web.pdf [5] Liikennevirasto. 2017. Mastotietojen hankinta, toimintaohjeet. Liikenneviras-ton ohjeita 19/2017. https://julkaisut.vayla.fi/pdf8/lo_2017-19_maastotietojen_hankinta_web.pdf [6] Liikennevirasto. 2015. Geotekniset tutkimukset ja mittaukset. Liikenneviras-ton ohjeita 10/2015. https://julkaisut.vayla.fi/pdf8/lo_2015-10_geotekniset_tutkimukset_web.pdf [7] Suomen betoniyhdistys ry. 2006. Kalliotilojen injektointi. Suomen Betoniyh-distys, julkaisu By53/2006. [8] Gardemeister, R., Johansson, S., Korhonen, P., Patrikainen, P., Tuisku, T., Vähä-sarja., P. 1976. Rakennusgeologisen kallioluokituksen soveltaminen. Valtion Tek-nillinen tutkimuskeskus, geotekniikan laboratorio, tiedonanto 25 [9] NGI. 2015. Handbook: Using the Q-System, rock mass classification and sup-port design. Saatavissa: https://www.ngi.no/eng/Services/Technical-expertise-A-Z/En-gineering-geology-and-rock-mechanics/Q-system. Viitattu 11.9.2019. [10] RocScience 2018. Terzahgi Weighting. Saatavissa: https://www.rocscience.com/help/dips/#t=dips/Terzaghi_Weighting.htm&rhsearch=ter-zaghi&rhhlterm=terzaghi&rhsyns=%20. Viitattu 11.9.2019. [11] RIL 2010. RIL 253-2010 Rakentamisen aiheuttamat tärinät. Suomen Raken-nusinsinööriliitto RIL ry. Helsinki, Suomi. [12] Liikennevirasto. 2012. Suunnitelmatiedon hallinta. Liikenneviraston ohjeita 23/2012. https://julkaisut.vayla.fi/pdf3/lo_2012-23_suunnitelmatiedon_hallinta_web.pdf [13] Liikennevirasto. 2012. Pohjatutkimusten arkistointi. 602/070/2011. https://julkaisut.vayla.fi/thohje/pdf3/pohjatutkimusten_arkistointi.pdf [14] Hoek, E., Kaiser, P. K., Bawden F. 1993. Support of Underground Excavations in Hard Rock. Saatavissa osittaisena: https://www.mirarco.org/wp-content/uploads/mi-rarco_books/Support_of_Underground_Excavations_in_Hard_Rock.pdf. Viitattu 11.9.2019.


[15] Korhonen, K-H, Gardemeister, R., Jääskeläinen, H., Niini, H., Vähäsarja, P. 1974. Rakennusalan kallioluokitus. Valtion Teknillinen tutkimuskeskus, geoteknillinen laboratorio, tiedonanto 12. [16] Trafikverket. 2019. Projektering av bergkonstruktioner. Publikationsnumem-mer 2019:062. [17] RIL. 2014. RIL 266-2014 Kalliopultitusohje. Suomen rakennusinsinööriliitto RIL. Helsinki, Suomi. [18] Fredriksson, A. 1995. Bergmekanik. Dimensionering av sprutbetong som ytförstärkning. PM 1995-03-31. Bilaga till PM angående drivningsmetoder, injek-tering och förstärkning på sträckan 23+275 – 23+622.5, Projekteringsunderlag Kalhäll-Kungsängen. Banverket 2046, Östra regionen (97-05-26). [19] Liikennevirasto. 2017. Eurokoodin soveltamisohje, geotekninen suunnittelu – NCCI 7. Liikenneviraston ohjeita 13/2017. https://julkaisut.vayla.fi/pdf8/lo_2017-13_ncci7_web.pdf [20] Liikennevirasto. 2012. Geolujitetut maarakenteet – Tiegeotekniikan käsi-kirja. Liikenneviraston oppaita 2/2012. https://julkaisut.vayla.fi/pdf3/lop_2012-02_geolujitetut_maarakenteet_web.pdf [21] Wegelius, A., Holopainen, P. 1997. Paisuvat kalliosavet. Helsingin kaupungin Kiinteistöviraston Geoteknisen osaston tiedote 75/1997. Helsinki, Suomi. Saata-vissa: https://www.hel.fi/static/kv/Geo/Julkaisut/julkaisu75.pdf. Viitattu 11.9.2019. [22] Ratahallintokeskus. 2008. Radan suunnitteluohje. Ratahallintokeskuksen julkaisuja B20. https://julkaisut.vayla.fi/pdf4/rhk_b20_radan_suunnitteluohje.pdf [23] By. 2015. Ruiskubetoniohjeet. Suomen Betoniyhdistys, julkaisu By63/2015. [24] Liikennevirasto. 2014. Taitorakenteiden rakennussuunnitelmien tarkastus-ohje. Liikenneviraston ohjeita 30/2014. https://julkaisut.vayla.fi/pdf8/lo_2014-30_taitorakenteiden_rakennussuunnitelmien_web.pdf [25] Liikennevirasto. 2017. Tie- ja ratahankkeiden inframalliohje. Liikenneviras-ton ohjeita 12/2017. https://julkaisut.vayla.fi/pdf8/lo_2017-12_tie_ratahankkeiden_web.pdf [26] Liikennevirasto. 2018. Taitorakenteiden tiedon käsittelyohje. Liikennevi-rasto ohjeita 36/2018. https://julkaisut.vayla.fi/pdf8/lo_2018-36_taitorakenteiden_tiedon_web.pdf

Väyläviraston ohjeita 28/2019Kalliotunnelin kalliotekninen suunnitteluohje

Liite 1 / 1 (2)

Rakennusgeologinen kartoitus, kartoituslomakepohja

Kivilaji(t)

Raekoko

Q-luokitus, Alue 1:

RQD Jr Jw

Jn Ja SRF Q

Jnx3*

Jnx2* Jr+1*

Q-luokitus, Alue 2:

RQD Jr Jw

Jn Ja SRF Q

Jnx3Jn*

Jnx2* Jr+1*

QM (heikkousvyöhyke tai poikkeava kalliolaadun osio, jonka leveys >1 m):

RQD Jr Jw Q

Jn Ja SRF

Kaade K. suunta Rak.laatu Ja Liusk. (x) Rak. jatk.

Louhitun tilan levitetty tasokuvapiirros havaintomerkintöineen. Paalulukemat, pohjoisnuoli ja vuotovesihavainnot merkittävä kuvaan. Havaintomerkintöinä

käytetään teoksen Rakennusgeologisen kallioluokituksen soveltaminen (VTT) merkintöjä.

Pvm

Geologi

Kalliorak.suun.

Tila

Rakosuunta 2

Plv. alku / loppu

Tilan leveys

Projekti-logo

Rakoilu:

Rakosuunta 1

Liusk.aste(et)

Kuvaus ja erityishuomiot:

Jos kalliolaatualueita on kartoitettavalla osiolla enemmän kuin kaksi, niin nämä voidaan ilmoittaa Kuvaus ja erityishuomiot -kohdassa tai

tasokuvapiirroksessa.

Näytteen PL

Kalliolaatu 1

Rakotäytteet

Rakennetyyppi

Rakosuunta 5

Rakosuunta 4

Rakosuunta 3

Yrityksen-logoRapautun.aste(et) Kalliolaatu 2

Rakotiheydet

Leveys (m)

Projekti

RG-luokitus:

Näytetyyppi

Vuotovesi

sivu

Rakoilutyypit

Rakotäyte

Määräävä kalliolaatu (RG/Q'/Q):

*Risteysalueilla Jn'=3xJn, suuaukoilla Jn'=2xJn, Jr-arvoon lisätään 1, jos

keskimääräinen rakoväli on >3m

*Risteysalueilla Jn'=3xJn, suuaukoilla Jn'=2xJn, Jr-arvoon lisätään 1, jos

keskimääräinen rakoväli on >3m

Heik.vyöh. rakotäyt.

Väyläviraston ohjeita 28/2019 Liite 2 Kalliotunnelin kalliotekninen suunnitteluohje

Soveltuvia jakaumia kallioparametreille

Parametri Soveltuva jakauma

Q-luku Lognormaali

Jännitystila

suunta Normaali

suuruus Normaali

Rakoilu

rakopituus Negatiivinen eksponentiaali, lognormaali

rakoväli Negatiivinen eksponentiaali, lognormaali

rakoilun tiheys Poisson

kulku ja kaade Fisher

kitkakulma Normaali

koheesio Normaali

Ehjän kallion ominaisuudet

Poisson-luku Weibull

puristuslujuus Weibull, normaali, lognormaali

Brazilian-vetolujuus Weibull

pistekuormitusindeksi Weibull

kimmomoduuli Lognormaali, normaali

kitkakulma Normaali, Weibull

koheesio Normaali, Weibull

Kalliomassan ominaisuudet

kimmomoduuli Weibull

Hoek-Brown -parametrit

mi Lognormaali, normaali

GSI Normaali

Taulukon lähde: Seppälä, T. 2019. Luotettavuuteen perustuva kalliotekninen suunnittelu. Opin-näytetyö. Aalto-yliopisto, Insinööritieteiden korkeakoulu. Espoo.


Esimerkkejä kalliotutkimusmenetelmän valintaan

Tutkittava kallioparametri

Aie

mm

in la

adit

un a

inei

ston

ker

ääm

inen

sek

ä ki

rjal

lisuu

stut

kim

us-/

selv

ityk

set

Rak

ennu

sgeo

logi

nen

kart

oitu

s

Geo

fysi

ikan

tutk

imus

men

etel

mät

Pohj

atut

kim

ukse

t (m

m. p

orak

onek

aira

us)

Kei

lauk

set,

vaa

ituk

set

Rei

kätu

tkim

ukse

t (k

allio

näyt

ekai

rare

iäss

ä)

Jänn

itys

tila

mit

tauk

set

Labo

rato

riok

okee

t

Pohj

aves

itut

kim

ukse

t

Maanpinnan korkeusasema laaja-alaisesti [tarkka]

(x) x

Kalliopinnan korkeusasema laaja-alaisesti [suuntaa antava]

(x) x (x)

Kalliopinnan pistekohtainen korkeusasema [tarkka]

(x) x x

Kalliolaatu laaja-alaisesti [suuntaa antava] (x) x x (x)

Kalliolaatu pistekohtaisesti [tarkka] (x) x x

Kivilaji (x) x x x

Kallion heikkousvyöhykkeet (x) x (x) (X) x

Kalliomassan vedenjohtokyky (x) (x) (x) x (x)

Kalliomassan rakoilun geometria (x) x (X) x

Kalliomassan rakoilun ominaisuudet (x) (x) x x

Savien paisuminen paisuvahilaiset savet] (x) (x) x

Kiven lujuus (x) (x) (x) x

Kalliomassan jännitystila (x) x

Pohjaveden korkeusasema (x) (x) x

Pohjaveden laatu (x) x

x = tiedonhankintakeino (x) = tiedonhankintakeino, joka voi antaa tuloksia

Tutkimusmenetelmät on esitetty yksityiskohtaisesti ja kattavasti Liikenneviras-ton tutkimuksia ja selvityksiä -sarjan julkaisussa 47/2018 Selvitys kalliotunnelin kallioteknisestä suunnittelusta.


Esimerkkejä kalliomekaanisten seurantamenetelmien käyttökohteista

Seurantamenetelmä Kohde Ka

lliol

aadu

n se

uran

ta

Ekst

enso

met

rim

itta

us

Konv

erge

nssi

mit

taus

Ta

rkka

vaai

tus

Kuor

mit

uspu

ltti

Jä

nnit

ysti

lan

seur

anta

Tunneli (jänneväli < 10m) tiiviisti rakennetussa kaupunkiym-päristössä

- - o -

Tunneli (jänneväli > 10 m) /monimutkainen geometria/ risteä-vät maanalaiset tilat

Tunneli (jänneväli > 10 m),/yksinkertainen geometria o o o Pieni halli/monimutkainen geometria/risteävät maanalaiset tilat

o o o o o

Tunneli (jänneväli < 10m) /yksinkertainen geometria o - - - o Vaativat kalliomekaaniset olosuhteet Poikkeuksellisen ohut kalliokatto (kalliokatto < jänneväli/3) o o o o

Taulukossa • = erittäin suositeltava, o = suositeltava ja - = ei välttämätön Kalliomekaaniset seurantamenetelmät on esitetty yksityiskohtaisesti ja katta-vasti Liikenneviraston tutkimuksia ja selvityksiä -sarjan julkaisussa 47/2018 Selvitys kalliotunnelin kallioteknisestä suunnittelusta.


Kalliotunnelin kalliotekniset luokat

Geoteknistä vaativuutta arvioidaan Eurokoodi 7:ssä, mutta se keskittyy maa- ja vesirakennuskoh-teisiin eikä siinä ole toistaiseksi huomioitu kattavasti kallio-olosuhteita tunnelirakentamisen nä-kökulmasta. Tässä liitteessä on määritetty kalliotunnelin kallioteknisten luokkien määräytymisen perusteet Väyläviraston hankkeissa, kunnes Eurokoodi 7 on tältä osin kehittynyt. Liitteen sovellus pohjautuu Eurokoodi 7:n geoteknisten luokkien perusteisiin. Kalliotunnelin kalliotekninen luokka määräytyy kalliorakenteen, kallioperän ominaisuuksien, että ympäristövaikutusten perusteella. Suunnitteluvaatimusten määrittämiseen käytetään kolmea kalliotunnelin kallioteknistä luokkaa (1, 2 ja 3). Tavallisesti kalliotunnelin kallioteknisen luokan alustava valinta tehdään ennen kallioteknisiä tut-kimuksia. Kalliotunnelin kalliotekninen luokka tarkistetaan ja tarvittaessa vaihdetaan jokaisessa suunnitteluvaiheessa. Projektin erilaiset mitoitusnäkökulmat voivat vaatia suunnittelua erilaisissa kalliotunnelin kal-lioteknisissä luokissa. Koko tunnelia ei kuitenkaan tarvitse suunnitella korkeimmassa vaaditussa luokassa. Kalliotunnelin kalliotekninen luokka vaikuttaa toteutusluokkaan, jonka määrittää kalliorakenne-suunnittelija. Toteutusluokan valinnassa huomioidaan myös mahdollisen vaurion seuraamukset. Kalliotunnelin kalliotekninen luokka (KL) on:

- KL3, kun kalliorakenne, kallioperän ominaisuudet tai ympäristövaikutukset ovat erittäin vaativat

- KL2, kun kalliorakenne, kallioperän ominaisuudet tai ympäristövaikutukset ovat korkein-taan vaativat

- KL1, kun kalliorakenne, kallioperän ominaisuudet ja ympäristövaikutukset ovat korkein-taan tavanomaiset.

Kalliotunnelin kalliorakenteen vaativuus Tavanomainen Vaativa Erittäin vaativa jänneväli (merkittäviltä osin)

< 15 m 15…30 m ≥ 30 m

kalliokaton paksuus > L/2 < L/2 merkittävällä matkalla ja L ≥ 10 m

< L/3 merkittävällä matkalla ja L ≥ 10 m

etäisyys olemassa olevaan kalliotilaan

pääosin alle puolet pienemmän tilan jän-nevälistä

korkeus kalliotilan pohjasta holvin lakipisteeseen

< 20 m 20…30 m ≥ 30 m

Kallio-olosuhteet

Tavanomainen Vaativa Erittäin vaativa keskimääräinen kallio-laatu Q-luokituksen mukaisin termein

kohtalainen tai parempi

heikko tai varsin heikko

huonompi kuin varsin heikko

kallio on runsaasti tai täysin rapautunutta

X

kallioperän jännitystila on suuri suhteessa kalliope-rän lujuuteen

X

kallioperän lujuusominai-suudet ovat poikkeukselli-sen heikot suhteessa kal-liotilan mittoihin tai kuor-mituksiin

X

pohjavedenpinnan taso tunnelin välittömässä lä-heisyydessa (<1H) on säi-lytettävä

X


Esimerkki tiiviysluokalle sallitun vuodon suhteutuksesta eri kokoisiin tunneleihin

Kalliotunnelin poikkileikkauksen poiketessa 40 m2:sta suhteutetaan InfraRYLin mukainen tiiviysluokan vuotomäärä (Q1) poikkileikkauksen kokoon esimerkiksi Thiemin kaivoyhtälöstä johdetun muunnoskaavan avulla: 𝑄 = 𝑄 ln 2ℎ3,57𝑚ln 2ℎ𝑟 (4.)

jossa Q1 on poikkileikkaukseltaan 40 m2 olevan tunnelin tiiviysluokan mukainen vuotovesimäärä (l/min/100-tunneli-m), h on tunnelia ympäröivän pohjaveden painekorkeus (m) ja r2 on louhittavan tunnelin poikkileikkauksen pinta-alaa vas-taavan ympyrän säde (m). Laskentatulos Q2 on louhittavan tunnelin poikkileik-kauksen kokoon suhteutettu tiiviysluokkaa vastaava sallittu pohjaveden virtaus tunneliin (l/min/100-tunneli-m). Esimerkkilasku:

Q1 = 5 l / min / 100-tunneli-m (tiiviysluokka A) r2 = 6,18 m (tunnelin poikkipinta-ala 120 m2 vastaavan ympyrän säde) h = 15 m (pohjaveden painekorkeus)

𝑄 = 5 𝑙/𝑚𝑖𝑛 ln 2 × 15 𝑚3,57𝑚ln 2 × 15 𝑚6,18 𝑚 = 6,74 𝑙/𝑚𝑖𝑛 (5.)

Tunnelin sallittu vuotovesimäärä (Q2) esimerkkiarvoilla on keskimäärin 6,74 l/min/100-tunneli-m.


Rakopintojen leikkauslujuuden arviointi Rakojen leikkauslujuutta voidaan yksinkertaisimmillaan arvioida seuraavan taulukon avulla.

Raon muuntuneisuusluku φr noin (°) Ja (a) Rakopinnat kiinni toisissaan (ei mineraalitäytettä, vain pinnoitetta)

A Yhteenkasvaneet raot tai rako tiivistä, kovaa, pehmenemätöntä ja läpäisemätöntä, esim. kvartsia tai epidoottia

- 0,75

B Muuttumattomat rakopinnat, rakopinta vain oksidoitunut tai likai-nen

25 – 35 1

C Lievästi muuttuneet rakopinnat. Rakopinnoilla pehmenemättömiä mineraaleja, hiekkarakeita tai murskaantunutta savetonta kalliota

25 – 30 2

D Silttistä tai hiekkaista rakotäytettä, jossa pieniä määriä savea (savi pehmenemätöntä)

20 – 25 3

E Pehmeneviä tai pienen kitkan omaavia savimineraalitäytteitä, esim. kaoliittia tai kiilteitä. Myös kloriitti, grafiitti, vuolukivi, jne. sekä pieniä määriä paisuvaa savea.

8 – 16 4

(b) Rakopintoja erottaa ohut rakotäyte, joka sallii enintään 100 mm leikkaussiirtymän F Täytteenä hiekkarakeita, murskaantunutta, savetonta kalliota 25 – 30 4 G Vahvasti ylikonsolidoitunut, (pehmenemätön) savimineraalitäyte.

(Täytteisyys jatkuvaa, paksuus alle 5 mm) 16 – 24 6

H Keskinkertaisesti tai vähän ylikonsolidoitunut, (pehmenevä) savi-mineraalitäyte. (Täytteisyys jatkuvaa, paksuus alle 5 mm)

12 – 16 8

J Paisuva savitäyte (täytteisyys jatkuvaa, paksuus alle 5 mm). Muuntuneisuusluvun arvo riippuu saven paisuvuudesta ja veden esiintymisestä

6 – 12 8 – 12

(c) Rakopinnat ovat erillään toisistaan ja rakotäyte on paksu K Murskaantunutta kalliota sisältäviä vyöhykkeitä. Vahvasti ylikon-

solidoitunut savitäyte 16 – 24 6

L Savea ja murskaantunutta kalliota sisältäviä vyöhykkeitä. Vähän tai keskinkertaisesti ylikonsolidoitunut tai pehmenevä savitäyte.

12 – 16 8

M Savea tai murskaantunutta kalliota sisältäviä vyöhykkeitä. Sisäl-tää paisuvaa savea. Muuntuneisuusluvun arvo riippuu saven pai-suvuudesta ja veden esiintymisestä.

6 – 12 8 – 12

N Paksut jatkuvat savivyöhykkeet. Savitäyte vahvasti ylikonsolidoi-tunut.

12 – 16 10

O Paksut, jatkuvat savivyöhykkeet. Savitäyte keskinkertaisesti tai vähän ylikonsolidoitunut.

12 – 16 13

P Paksut jatkuvat savivyöhykkeet. Sisältävät paisuvaa savea. Muun-tuneisuusluvun arvo riippuu saven paisuvuudesta ja veden esiin-tymisestä.

6 – 12 13 – 20

Taulukko on suomennettu lähteestä: NGI. 2015. Handbook: Using the Q-System, rock mass classification and support design. Saatavissa: https://www.ngi.no/eng/Services/Technical-expertise-A-Z/Engineering-geology-and-rock-mechanics/Q-system. Viitattu 11.9.2019.


Esimerkki kairasydännäytteen loggauksen graafisesta esitystavasta

Asiakirja on sähköisesti allekirjoitettuAsian VÄYLÄ/6845/06.04.01/2019 asiakirja

Lista allekirjoittajista

Allekirjoittaja Todennus

Kannen kuva: Sitowise Oy:n kuva-arkisto...Väyläviraston ohjeita 28/2019 4 Kalliotunnelin...

Documents

Transcript of Kannen kuva: Sitowise Oy:n kuva-arkisto...Väyläviraston ohjeita 28/2019 4 Kalliotunnelin...