Tienpintaa syvemmältä

Julkaistu 21.9.2023

Tien pohjarakenne turvaa, ettei tie painu liikaa tai pääse sortumaan, mikäli alueen kantavuus ei ole muuten riittävä. Huolellisesti tehdyt tien rakennekerrokset puolestaan ehkäisevät muun muassa roudan tai liikenteen kuormituksen aiheuttamia päällystevaurioita. Selvitimme, mitä maantiet ovat niin sanotusti syöneet.

Jos pohjamaa ei itsessään kanna maantietä, tarvitaan erillistä pohjarakennetta. Tämä tehdään nykyaikana usein teräsbetonipaalutuksella, jonka päälle tulee tierakennetta kannatteleva teräsbetoninen paalulaatta.

”Pohjamaata voidaan myös vahvistaa, jos se ei itsessään ole tarpeeksi kantava mutta toisaalta pohjarakenne paaluttamalla olisi turhan järeä toimenpide. Pohjanvahvistuksessa luonnon maapohjaa muokataan esimerkiksi massanvaihdolla, jossa pehmeä pohjamaa kaivetaan pois ja korvataan kantavalla maa-aineksella tai louheella. Toinen vaihtoehto on syvästabilointi, jossa maahan sekoitetaan lujittavaa sideainetta”, kertoo geotekniikan asiantuntija Veli-Matti Uotinen Väylävirastosta.

Maalaji ei aina ratkaise pohjanvahvistustarvetta

Teoriassa uuden tien voisi perustaa millaiselle maaperälle tahansa. Esimerkiksi paalulaattarakenteet erityisesti syvillä pehmeiköillä ovat kuitenkin kalliita, joten ehdoin tahdoin ei tietä kannata linjata heikosti kantavaan paikkaan. Useimmiten tielinjausta ei kuitenkaan voida tehdä pelkästään maaperäolosuhteiden mukaan.

”Pohjanvahvistusta tai pohjarakennetta joudutaan usein tekemään muun muassa rannikkoseuduilla, missä on paljon savi- ja liejupohjia. Sisämaassa vastaavan haasteen voivat aiheuttaa turvealueet tai silttiset pohjamaat. Maalaji ei kuitenkaan aina ratkaise pohjanvahvistustarvetta, sillä esimerkiksi saven lujuus ja kokoonpuristuvuus voi vaihdella huomattavastikin. Ylipäätään kohteen maaperäolosuhteet, tiepenkereen korkeus ja teknis-taloudelliset tekijät ratkaisevat tapauskohtaisesti tarvittavat toimenpiteet”, Uotinen selvittää.

Samat lainalaisuudet ja menetelmät pätevät myös rautatien pohjarakentamisessa, mutta ratojen tiukemmat tasaisuusvaatimukset johtavat herkemmin paalutettuihin pohjarakenteisiin. Tiepuolella sallitaan tieluokasta riippuen jopa jonkin verran routanousua, kun taas uusia rautateitä rakennettaessa routimista ei sallita hidasliikenteisiä ratoja lukuun ottamatta ollenkaan.

Esimerkkikuva tien rakennekerroksista. Vähäliikenteisillä teillä päällystettä on useimmiten 1–2 kerrosta, mutta valtateillä on useampia asfalttikerroksia ennen kantavaa kerrosta. Pohjamaa muodostaa alusrakenteen, loput kerrokset luetaan päällysrakennekerroksiin.

Vanhoja puupaalutuksia korjataan vuosittain

Vielä 1980-luvun alkuun saakka tien pohjarakenteissa käytettiin yleisesti puupaaluja. Suunnittelu- ja työvirheistä johtuen puupaalujen yläpäät ovat usein päässeet ilman kanssa tekemisiin, jolloin riski puupaalun yläpään lahoamiselle on suuri. Rakenteissa, joissa paalujen päihin on tehty niin sanotut paaluhatut, on havaittu ongelmia lahoamisen lisäksi itse paaluhatuissa ja koko rakenteen toimivuudessa, jos niiden alla oleva pohjamaa on vuosien saatossa painunut.

”Puupaalutettuja kohteita korjataan joka vuosi jossain päin Suomea silloin, kun tien painuminen tai muu vaurio antaa siihen aihetta. Kun vaurio arvioidaan kriittiseksi, eli tie on esimerkiksi sortumavaarassa, pohjarakenne uusitaan yleensä uusilla teräsbetoni- tai teräspaaluilla ja paalulaatalla käytettävissä olevien resurssien puitteissa. Usein heikkokuntoisen pohjarakenteen uusiminen liittyy suurempaan hankkeeseen, jossa väylää parannetaan muutenkin”, Uotinen toteaa.

Näin toimittiin äskettäin esimerkiksi Vantaan Askiston kohdalla, jossa Kehä III:n parantamisen yhteydessä uusittiin kokonaan vaurioituneet pohjarakenteet muun hankkeen yhteydessä. Korjatun tai kokonaan uuden tien pitäisi pysyä pohjarakenteiltaan kunnossa ainakin seuraavat 100 vuotta.

Esimerkkikuva havainnollistaa painunutta maanpintaa tien alla. Kun tie korjattiin, tuli uusi paalulaatta alemmas kuin vanha, jolloin tien alle ei jäänyt tyhjää tilaa. Uusi paalulaatta on rakennusteknisistä syistä myös aiempaa paksumpi. Lisäksi maahan juntattiin uudet teräsbetoniset paalut vanhojen puupaalujen tilalle. Tukeva pohjamaa tulee eteen noin 5–20 metrin savi- ja liejukerroksen jälkeen.

Monen kerroksen teitä

Teissä on erilaisia rakennekerroksia, koska kerroksittain rakennetut tiet ovat kantavampia, kestävämpiä ja paremmin kosteudelta suojattuja. Me kaikki näemme kulutuskerroksen, jonka paksuus määritellään liikennemäärien mukaan. Kuten tässä jutussa aikaisemmin nähdyssä infografiikassa selviää, on sen ja mahdollisen alemman päällystekerroksen alla kantava kerros. Nimensä mukaisesti tämä kerros lisää tien kantavuutta sekä muodostaa riittävän tasaisen alustan kulutuskerrokselle.

Kantavan kerroksen alapuolella on rakennetuilla teillä jakava kerros. Jakavassa kerroksessa käytetään yleensä isorakeisempaa kiviainesta kuin kantavassa kerroksessa. Karkea kiviaines rajoittaa myös veden kapillaarista nousua pohjamaasta.

”Useimmiten sekä jakava että kantava kerros on tehty kalliomurskeesta, mutta vilkasliikenteisillä pääteillä voidaan käyttää myös niin sanottua louherakennetta, jossa jakava kerros on tehty mursketta karkeammasta louheesta. Mitä raskaampi liikenne päällysteellä kulkee, sitä suurempi kantavuus päällysteen päälle tulee saavuttaa. Se edellyttää paksumpia päällysrakennekerroksia”, kiteyttää Väyläviraston tie- ja geotekniikkayksikön päällikkö Sami Petäjä.

Viimeisenä kerroksena ennen pohjamaata on hienorakeisella pohjamaalla suodatinkangas tai hiekasta tehty suodatinkerros. Tämän kerroksen tarkoituksena on estää jakavan kerroksen karkeiden kivirakeiden sekoittuminen saven tai muun hienorakeisen pohjamaan kanssa.