Asiakkaan tilanne ja tausta

Ilmalan rautatievarikolla, joka sijaitsee Helsingissä lähellä Suomen suurinta ja vilkkainta rautatieasemaa, on ongelmia maaperän painumisen kanssa.

Ilmalan varikko sijaitsee alueella, joka oli alun perin suo mutta josta myöhemmin tehtiin kaatopaikka. Kaatopaikka oli käytössä aina vuoteen 1963 asti, ja usean vuoden kestäneen ratapenkereen esikuormituksen jälkeen alueelle rakennettiin ensimmäiset raiteet vuonna 1968. Nykyään alueella on raiteita kaikkiaan 65 kilometriä.

Varikkoalueen historia, jossa raiteet rakennettiin 20 metrin jäte-, turve- ja savikerroksen päälle, on myötävaikuttanut nykyisten painumien syntyyn. Maaperä painuu paikoitellen 5−30 millimetrin vuosivauhtia, mikä tarkoittaa sitä, että 30 vuoden aikana maaperä on painunut näissä kohdissa jopa kaksi metriä.

Alueen rakennukset ja perustukset on paalutettu, mutta raiteet lepäävät jopa kahden metrin paksuiseksi muodostuneen aluspengerryksen päällä.

Laajojen painumaongelmien syynä ovat alueelta löytyvien rakenteiden erilaiset perustamistavat. Tässä tapauksessa itse pylväsperustukset seisovat vakaina, mutta niiden ympärillä oleva maaperä painuu. Tämä saa aikaan onkaloita, mikä kasvattaa myös onnettomuusriskiä, sillä alueella työskentelevät voivat pahimmassa tapauksessa pudota näihin onkaloihin.

 

Korjausvaihtoehdot

Koska tässä tapauksessa ongelmana on se, että perustusten ympärillä oleva maaperä painuu ja maaperään muodostuu onkaloita, Ilmalan työntekijöiden oli varmistettava, että onkalot täytetään ja mieluiten myös estetään niiden syntyminen kokonaan.

Yhtenä vaihtoehtona geopolymeeri-injektoinnille olisi ollut onkaloiden täyttäminen hiekalla, soralla tai betonilla. Menetelmän haittapuolena on kuitenkin se, että nämä materiaalit ovat painavia, mikä näin ollen kiihdyttäisi maaperän painumista entisestään.

Toisena vaihtoehtona oli ympäröidä ponttiseinillä ne perustukset, joissa ongelmia esiintyy, mikä estäisi painumia leviämästä. Tämä tarkoittaisi sitä, että pilari täytyisi ensin kaivaa esiin ennen ponttiseinän asentamista. Perustuksen alla oleva onkalot voidaan tämän jälkeen täyttää perustuksen läpi porattujen putkien avulla. Lopuksi alue täytyisi palauttaa alkuperäiseen tilaansa.

Onkaloiden täyttäminen hiekalla, soralla tai betonilla olisi ollut lyhyellä tähtäimellä hiukan halvempi ratkaisu, mutta koska painuminen olisi kiihtynyt entisestään, ei se ollut pitkällä tähtäimellä hyvä vaihtoehto. Pontitus olisi ollut pitkäikäinen ratkaisu, mutta sen kustannukset ylittivät reilusti valitun geopolymeeri-injektoinnin kustannukset.

 

Miksi asiakas valitsi Geobearin muiden vaihtoehtojen sijaan?

Ratkaisuksi valittiin Geobearin menetelmä, jossa hyödynnettiin geopolymeeri-injektointia ja Leca-soraa, sillä se oli kustannustehokas ja pitkäikäinen ratkaisu. Geobearin menetelmän ansiosta myös rautatieliikenteeseen kohdistuneet häiriöt jäivät vähäisiksi.

 

Geobearin ratkaisu ja lopputulos

Työ aloitettiin kartoittamalla alueen onkaloita rautatievarikosta saatavilla olevan geoteknisen informaation avulla. Näiden perusteella arvioitiin, että syntyneet onkalot olivat 0,5−1 metrin kokoisia.

Tämän jälkeen onkaloiden olemassaolo varmistettiin 3D-skannerilla, minkä avulla ”anomaliat” eli eri syvyyksien väliset eroavaisuudet voitiin havaita. Lähempään tarkasteluun valittiin kolme perustusta.

Tarkemmat tutkimukset – vaihe 1

3D-skannerin avulla löydetyt tyhjätilat verifioitiin timanttiporauksen avulla, minkä jälkeen näiden kolmen pilarianturan alle puhallettiin noin 5 kuutiometriä Leca-soraa.

Tarkemmat tutkimukset – vaihe 2

Seuraavassa vaiheessa Leca-soralla täytettyihin tyhjätiloihin injektoitiin geopolymeeriä. Näin maaperässä olevat tyhjätilat saatiin täytettyä ja Leca-sora tiivistettyä 100-prosentin täyttöasteen aikaansaamiseksi.

Injektioreiät porattiin perustuksen ulkoreunan ympärille, ja injektoinnissa hyödynnettiin myös timattiporattuja reikiä. Kun projekti oli saatu päätökseen, yhtään onkaloa ei löydetty perustusten alta tai ympäriltä. Työn onnistuminen varmistettiin penetrometritesteillä ja pilarianturoiden läpi tehdyillä porauksilla. Onnistunut lopputulos varmistetaan myös uudella 3D-skannauksella.

Lisää menetelmästä

Geopolymeerit ja Leca verrattuna betoniin

Koska Leca-sora ja geopolymeeri muodostavat yhdessä paisuvan tuotteen, on niiden avulla mahdollista saavuttaa 100 prosentin täyttöaste. Materiaali on myös hyvin kevyttä, vain 10 % betonin painosta. Yksi merkittävä etu on myös se, että geopolymeereillä on hyvin nopea reaktioaika, mikä tarkoittaa sitä, että materiaali saavuttaa 90 % kestävyydestään ja lujuudestaan 15 minuutissa, kun taas betonilla sama vie päiviä.

Geopolymeeri-injektoinnin muita etuja

Geopolymeeri on materiaalina pitkäikäinen, ja Geobear tarjoaa kaikille tehdyille töille 10 vuoden materiaalitakuun. Lisäksi materiaali on ympäristön kannalta neutraali, eivätkä erilaiset fyysiset, kemialliset tai biologiset ilmiöt vaikuta sen ominaisuuksiin.

Ilmalassa tehdyt työt eivät häirinneet liikennettä – kiitos nopean työprosessin ja materiaalin lyhyiden reaktioaikojen.

Tässä tapauksessa perustukset päätettiin kaivaa auki timanttiporauksen takia. Tämä ei ole kuitenkaan välttämätöntä, vaan porauslaitteisto mahdollistaa saman työn ilman, että perustuksia tarvitsee kaivaa auki. Yhtenä etuna on näin ollen myös se, että työt voidaan toteuttaa ilman kaivutöitä.

Tyhjätilat saadaan täytettyä hyvin suurella tarkkuudella. Tämä johtuu siitä, että menetelmää voidaan hyödyntää juuri siellä missä sitä tarvitaan ja reaktioajat voidaan säätää juuri kullekin alueelle sopiviksi.

 

MAAPERÄN VAHVISTAMINEN

KATEGORIA…………………………………..RAUTATIET
FOKUS……………………….TYHJÄTILOJEN TÄYTTÖ
SIJAINTI………………………………… ILMALA, SUOMI
AJANKOHTA…………………………TOUKOKUU 2019
TEKNOLOGIA……………………….. GEOPOLYMEERI
………………………..- INJEKTOINTI JA LECA-SORA