Kalliotunnelin korjaussuunnittelu

Abstract

Kalliotilojen ja -tunneleiden kunto on rapistumassa ja siten niiden korjaustarve kasvaa. Monin paikoin huoltotoiminta on ollut puutteellista ja vaurioiden korjaamiseen on saatettu käyttää vääriä toimenpiteitä. Ymmärrys vaurion syy-seuraus-suhteesta on oikean korjausmenetelmän valitsemisessa ensiarvoisen tärkeää. Kallion ominaisuuksien, erityisesti pohjaveden ja jännitystilamuutosten sekä vallitsevien sääolosuhteiden vuoksi, kalliorakenne on haastava korjauskohde. Myös käytössä olevat resurssit ja työskentelyolosuhteet voivat aiheuttaa haasteita kalliotunneleiden korjaamiselle. Säännöllinen huolto- ja tarkastustoiminta, suunnittelun aikainen korjauksiin varautuminen sekä vaurioiden aiheuttajien ja merkitysten ymmärtäminen on tärkeää. Niiden avulla kalliotilojen ja -tunneleiden kunnossa pysyminen voidaan taata ja käyttöikää jatkaa. Kalliorakenteet eivät ole ikuisia, mutta oikein suunniteltuina ja huollettuina ne kestävät hyväkuntoisina käyttöikänsä loppuun.

Kalliotilojen ja -tunneleiden korjaussuunnitteluun ei ole olemassa kansallista ohjetta. Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää kalliotunneleiden kalliorakenteiden vauriotyypit ja niiden vaikutukset kalliotunnelin toiminnalle, käytössä olevat korjaustoimenpiteet ja niiden kohdentaminen tiettyyn vauriotyyppiin sekä tutkia vaurioiden korjausten ohjeistamista. Diplomityön tarkoituksena on toimia esiselvityksenä korjaussuunnitteluohjeen laadinnalle. Diplomityö koostuu kirjallisuustutkimuksesta ja haastattelututkimuksesta. Kirjallisuustutkimuksessa perehdyttiin kallioperän ominaisuuksiin, kalliotunneleiden toimintaan, kalliotunneleissa esiintyvien vaurioiden syihin ja seurauksiin, korjausmenetelmiin ja korjaussuunnittelukäytäntöihin. Haastattelututkimuksessa selvitettiin kalliorakennusalan asiantuntijoiden kokemuksia ja mielipiteitä kalliotunneleissa ilmenevistä vauriotyypeistä, korjausmenetelmistä ja korjaussuunnittelun kehittämisestä.

Kalliotunnelin vauriotyyppejä on monenlaisia ja samoin vaurioiden korjaustoimenpiteitä. Etenkin vesivuodot ovat haitallisia kalliotunneleille. Vaurioiden korjaaminen ei välttämättä kuitenkaan onnistu suunnitellusti, jos syytä vaurion taustalla ei tunneta. Koska jokainen kalliorakennuskohde on erilainen ja korjauksiin ei ole ollut olemassa ohjeistusta, on suunnittelun ja toteutusten laatu ollut vaihtelevaa. Tämä on johtanut laajaan määrään erilaisia suunnittelukäytäntöjä ja ratkaisuja, joka tekee korjaushankkeiden ohjaamisesta ja valvonnasta haastavaa. Siksi korjaussuunnitteluohjeelle todettiin huomattavaa tarvetta. Korjaussuunnitteluohjeessa olisi tärkeää käsitellä vaurioiden korjaamisen lisäksi muun muassa työ- ja käyttöturvallisuutta, korjaustöiden toteutettavuutta ja kustannuksien vaikutusta. Ohjeessa voitaisiin tuoda esille esimerkkejä hyvistä suunnitteluratkaisuista ja antaa vaatimuksia tilojen tarkastustoiminnalle. Kokemuksen esiin tuominen ohjetta laadittaessa todettiin hyvin tärkeäksi.

The condition of rock facilities and tunnels is deteriorating, thus increasing the need for their repairs. In many places, maintenance actions have been insufficient and incorrect methods may have been used to repair the damages. Understanding the causal analysis of the damages is crucial for selecting the correct repair method. Due to the properties of the rock, especially groundwater, stress changes and prevailing weather conditions, rock structures present a challenging target for repair. Additionally, the available resources and working conditions can pose challenges for the repair of rock tunnels. Regular maintenance and inspection actions, preparing for repairs during the designing phase, and understanding the causes and consequences of damages are important. These measures can ensure the condition and maintenance of rock facilities and tunnels and extend their service time. Rock structures are not eternal but with proper designing and maintenance, they can remain in good condition until the end of their service time.

There is no national guideline for the repair designing of rock facilities and tunnels. The aim of this thesis was to identify the damage types of the rock structures in rock tunnels and their impact on tunnel functionality, the available repair methods and their targeting to specific damage types and to examine the guidelines for repairing damages. The purpose of the thesis is to serve as a preliminary study for the development of the repair designing guideline. The thesis consists of a literature research and an interview research. The literature research examined the properties of the bedrock, the operations of rock tunnels, the causes and consequences of damages in rock tunnels, repair methods and repair designing practices. The interview research examined the experiences and opinions of experts in the rock construction field regarding the types of damage encountered in rock tunnels, repair methods and the development of repair designing.

There are many types of damage in rock tunnels, as well as many repair methods. Water leaks in particular are detrimental to rock tunnels. However, repairing the damage may not succeed as designed if the cause of the damage is not known. Since each rock construction site is unique and there is no guideline for repairs, the quality of designing and execution has been variable. This has led to a wide range of different designing practices and solutions, making the guidance and supervision of repair projects challenging. Therefore, a significant need for a repair designing guideline was identified. The repair designing guideline should cover not only damage repairing but also work and user safety, feasibility of repair works and the impact of costs. The guideline could highlight examples of good designing solutions and set requirements for the inspection of facilities. Bringing experience into the development of the guideline was discovered to be essential.