Tunnelin vuotovesien ohjausrakenteiden kehittäminen

Abstract

Kalliotunneleiden kuntoon ja käyttöturvallisuuteen vaikuttaa merkittävästi kalliosta tunneliin vuotavien vesien hallittu poistaminen tunnelitiloista. Rakentamisen aikana tunnelia ympäröivää kalliota tiivistetään injektoimalla, mutta kaikista toimenpiteistä huolimatta vuotoja voi esiintyä tunnelin käytön aikana. Näitä vuotoja joudutaan hallitsemaan paikallisesti erilaisilla vedenohjausrakenteilla ja kuivatusjärjestelmillä.

Työn tavoitteena oli selvittää vuotojen yleisimmät syyt ja seuraukset sekä vedenohjausrakenteille asetettavat tekniset ja toiminnalliset vaatimukset. Lisäksi kartoitettiin Suomessa ja muissa Pohjoismaissa yleisimmin käytettävät menetelmät ja niiden vahvuudet ja heikkoudet. Tässä työssä keskityttiin Väyläviraston hallinnoiman tie- ja rautatieverkon liikennetunneleiden, erityisesti tiivistetyn ja lujitetun kalliotunnelin seinä- ja holvirakenteisiin sekä soveltuvin osin tunnelin lattiarakenteisiin. Tarkastelun ulkopuolelle rajattiin tunnelin suuaukkorakenteet, kuilut ja sisäverhousrakenteet.

Tutkimus perustuu kolmen toisiaan täydentävän menetelmän yhdistelmään: kirjallisuustutkimukseen, asiantuntijahaastatteluihin ja kohdehavaintoihin. Kirjallisuustutkimuksessa tarkasteltiin kotimaisia ja muiden Pohjoismaiden ohjeita ja määräyksiä. Määritettiin keskeiset suunnittelukriteerit, jotka on otettava huomioon ohjausrakenteiden suunnittelussa. Haastattelujen ja kohdehavaintojen avulla selvitettiin käytännön kokemuksia eri menetelmien toteutettavuudesta, huollettavuudesta ja pitkäaikaiskestävyydestä. Tutkimuksen osana laadittiin myös kustannus- ja CBA-vertailutaulukot, joiden avulla eri menetelmiä voidaan arvioida yhtenäisin perustein ja soveltaa hankekohtaisesti.

Tämän työn kirjoitusvaiheessa on käynnistetty Kalliotunnelin korjaussuunnitteluohjeen laatiminen, mutta tällä hetkellä ei ole vielä julkaistu sen virallista versioita. Tämän tutkimustyön tulokset tukevat ohjeen kehittämistä ja tarjoavat käytännön tietopohjan tulevien korjaushankkeiden suunnitteluun ja päätöksentekoon.

The condition and operational safety of rock tunnels are significantly influenced by the controlled removal of groundwater seeping from the surrounding rock into the tunnel space. During construction the surrounding rock mass is sealed by injection grouting but despite these measures, water leakage may still occur during the life of the tunnel. Such leakages must be locally managed with various water drainage structures and dewatering systems.

The aim of this thesis was to identify the most common causes and consequences of water leakage and to determine the technical and functional requirements for water drainage structures. In addition, the study examined the most commonly used repair methods in Finland and other Nordic countries, assessing their strengths and weaknesses. The work focuses on the rock wall and vault structures of reinforced and sealed traffic tunnels managed by the Finnish Transport Agency’s (Väylävirasto) road and railway networks, as well as, where applicable on floor structures. Portal structures, shafts and tunnel linings were excluded from the scope of this study

The research is based on a combination of three complementary methods: a literature review, expert interviews and site observations. The literature review examined Finnish and Nordic guidelines and regulations are defined the key design criteria to be considered in the design of water drainage structures. Through interviews and site observations practical experiences were collected regarding the constructability, maintainability and long-term durability of different methods. As part of the study, cost and CBA (Cost-Benefit Analysis) comparison tables were also prepared to enable systematic evaluation and project-specific adaptation of different methods.

At the time of writing the preparation of the Guidelines for the Rehabilitation Design Rock Tunnels was started but its official version has not yet been published. The results of this study support the development of that guideline and provide a practical knowledge base for the planning and decision-making of future tunnel rehabilitation projects.