Radan tukikerros- ja routivuusnäytteenoton luotettavuus

Abstract

Radan maarakenteiden kunnolla ja laadulla on merkittävä vaikutus radan toimivuuteen ja käytettävyyteen. Suomen rataverkosto ja erityisesti sen alusrakenne on paikoin hyvinkin vanhaa, ja siksi sen materiaalit ja rakenteet eivät kohtaa tämän päivän vaatimuksia. Alkuperäisten materiaalien ja rakenteen lisäksi liikenteen kuormitus voi tehdä muutoksia radan rakenteeseen ja sen toimivuuteen. Radan maarakenteiden kuntoa tutkitaan useimmiten näytteillä. Näytteet ohjaavat voimakkaasti suunnittelua ja niiden perusteella tehdään laajojakin suunnitteluratkaisuja. On siis tärkeää, että näytteet edustavat tutkittua rakennetta tarkasti.Ajatus lähteä tutkimaan routanäytteiden luotettavuutta lähti kokemusperustaisesti, kun useampaan kertaan maastossa routimattomaksi arvioitu näyte olikin seulonnan perusteella routivaa. Tukikerroksen hienontumista on tutkittu paljon, ja niiden perusteella nykyinen näytteenottotapa ja erityisesti näytteenottopaikka ratapölkkyjen välissä ei anna oikeanlaista kuvaa tukikerroksen tilasta.

Tutkimuksen tavoite oli selvittää, vaikuttaako näytteenottotapa näytteiden edustavuuteen, ja miten näytteenottoa radalla voitaisiin kehittää jatkossa. Routatutkimusten luotettavuutta tutkittiin tekemällä ratarakenteesta rinnakkaistutkimuksia eri näytteenottotavoin. Rinnakkaistutkimuksien lisäksi tutkimusaineistoon kuuluu myös suunnittelukohteiden varsinaiset routatutkimukset, jotka sijoittuvat rinnakkaistutkimusten viereen. Näytteiden pesuseulottuja raekokojakaumia vertailltiin niin rinnakkaistutkimusten kesken kuin rinnakkaistutkimusten ja routatutkimusten välillä. Vertailun tuloksina todettiin, että perinteisillä näytteenottimilla, kierrekairalla ja putkinäytteenottimella, hienoainespitoisuus on korkeampi kuin koekuopasta otetun näytteen. Ero hienoainespitoisuuksissa näytteiden välillä näyttäisi olevan sitä isompi mitä karkearakeisempaa materiaalia tutkitaan. Routatutkimusten näytteet olivat keskimäärin myös hienorakeisempia kuin samalla näytteenottimella raiteen vierestä otetut näytteet. Erot näytteiden rakeisuuksien välillä vaihtelivat paljon eri tutkimuskohteiden välillä.

Tukikerrosnäytteenoton luotettavuutta tutkittiin myös vertailemalla eri tavoilla otettuja näytteitä. Ensimmäinen näyteryhmä otettiin voimassa olevan sepelitukikerroksen laadun tutkimusohjeiden mukaan. Toisen näyteryhmän näytteet kerättiin ratapölkkyjen päähän kaivetuista matalista koekuopista. Koekuopista näytteet päästiin ottamaan pölkyn alta ja syvemmältä kuin ohjeen mukaiset näytteet. Pölkyn päästä otettujen näytteiden keskimääräinen rakeisuusluku oli noin 30~\% suurempi kuin ohjeen mukaan otettujen näytteiden keskimääräinen rakeisuusluku.

Näytetutkimusten lisäksi diplomityötä varten haastateltiin radalla työskenteleviä pohjatutkijoita. Haastatteluissa nousi esiin lyhyet työraot ja kiireinen aikataulu. Eri näytteenottimien ongelmat on kentälläkin havaittu, mutta edustavampien tutkimusten tekeminen vaatisi enemmän aikaa ja jossain tapauksissa isompaa kalustoa. Tutkimusten perusteella nykyohjeiden mukaiset näytteet eivät anna täysin luotettavia tuloksia, joten näytteenottoa radalla tulisi kehittää, vaikka se kasvattaisikin hankkeen pohjatutkimusten kustannuksia. Tukikerrosnäytteiden osalta suosittelen tässä työssä esiteltyä koekuoppamenettelyn kaltaista näytteenottotapaa. Routatutkimusten osalta tulokset eivät ole yhtä yksiselitteiset. Tukikerroksen vaikutus routatutkimuksiin pitäisi pystyä poistamaan, jotta voidaan selvittää kuinka hyvin raiteen viereen tehty koekuoppa kuvaa raiteen alla olevia rakenteita. Koekuopan kaivaminen ratarakenteeseen on radan rakenteelle raskas tutkimustapa, eikä sitä voida suositella routatutkimusten ainoaksi tutkimusmenetelmäksi. Ikkunanäytteenotin on vähäisessä käytössä radalla. Se voisi kuitenkin parhaimmassa tapauksessa olla hyvä tutkimusväline kerrokselliseen rakenteeseen.