Kaivamattomat menetelmät vesihuollon verkostorakentamisessa: Päästöjen ja kustannusten tarkastelu
Hömppi, Reeta (2026)
2026
Ympäristö- ja energiatekniikan DI-ohjelma - Programme in Environmental and Energy Engineering
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2026-06-03
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202606026802
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202606026802
Tiivistelmä
Suomen vesihuoltoalan tavoitteeksi on asetettu olla hiilineutraali vuoteen 2030 mennessä. Tavoitteen saavuttamiseksi tarvitaan toimia vesihuollon kaikilla osa-alueilla. Vesihuoltoverkos-tojen toimintakyvyn heikkeneminen ja kasvava saneerausvelka lisäävät saneeraustarvetta, minkä vuoksi on yhä tärkeämpää, että verkostorakentamisen ratkaisut tukevat hiilineutraalius-tavoitetta.
Työn tavoitteena oli arvioida vesijohdon ja jätevesiviemärin rakentamisen ja saneerauksen aiheuttamat kasvihuonekaasupäästöt ja tunnistaa merkittävimmät päästöjen syntymiseen vai-kuttavat tekijät. Lisäksi tavoitteena oli selvittää merkittävimmät haasteet ja edellytykset kai-vamattomien menetelmien yleistymiseen Suomessa. Tutkimusmenetelminä hyödynnettiin kir-jallisuustutkimusta, haastattelututkimusta ja laskennallista analyysia.
Päästötarkastelussa rajauduttiin kolmeen putkikokoon, jotka vesijohdoille olivat DN150, DN400 ja DN800, ja jätevesiviemäreille DN200, DN500 ja DN1000. Tarkasteltava linjapituus oli 400 metriä. Päästöjä laskettiin kuudelle kaivamattomalle menetelmälle, joita olivat pitkäsuju-tus, sukkasujutus, muotoputkisujutus, pakkosujutus, suuntaporaus ja mikrotunnelointi. Näitä menetelmiä verrattiin aukikaivun päästöihin. Päästölaskennassa otettiin huomioon putkien, maamateriaalien, venttiilien ja kaivojen valmistus, kuljetukset, työkoneiden käyttö ja ohipump-paus sekä liikenteen häiriintyminen työmaan takia. Päästölaskennan tulosten yksikkö on kg hiilidioksidiekvivalentti (kg CO2e). Päästölaskennan lähtöarvoja kerättiin kuuden haastattelun sekä kahdeksan materiaalikyselyn avulla vesilaitoksilta, urakoitsijoilta, putki- ja materiaalival-mistajilta sekä muilta asiantuntijoilta. Haastatteluilla kerättiin myös tietoa kaivamattomien me-netelmien haasteista ja edellytyksistä.
Päästölaskennan tulosten perusteella aukikaivu aiheutti lähes kaikissa putkikokoluokissa suurimmat kokonaispäästöt verrattuna kaivamattomiin menetelmiin. Kaivamattomilla menetel-millä saavutettiin merkittäviä päästövähennyksiä, jotka olivat suurimmillaan vesijohdoilla 62 % ja jätevesiviemäreillä 87 % verrattuna aukikaivuun. Kaivamattomista menetelmistä pitkäsuju-tus ja sukkasujutus todettiin vähäpäästöisimmiksi, ja ne olivat myös kustannustehokkaimpia ratkaisuja. Esimerkiksi putkikoossa DN400 pitkäsujutuksen hiilijalanjälki oli 40 300 kg CO2e, kun putkimateriaalina oli polyeteeni, ja putkikoossa DN500 sukkasujutuksen oli 19 600 kg CO2e, kun putkimateriaalina oli lasikuitusukka. Putkimateriaalin valinnoilla todettiin olevan merkitystä kokonaispäästöihin, jonka huomattiin korostuvan putkikoon kasvaessa. Putkimate-riaalien valmistuksesta muodostuvista päästöistä pallografiittivalurauta aiheutti eniten päästöjä kaikissa putkikokoluokissa, mutta polyeteeni (PE)-putkien päästöt kasvoivat merkittävästi put-kikoon kasvaessa. Sukkamateriaalit sekä BIO-pohjainen PE todettiin vähäpäästöisimmiksi kaikissa putkikokoluokissa. Pienillä putkikoilla päästölähteet jakautuivat tasaisemmin, ja työ-maalla aiheutetut päästöt aiheuttivat suurimman osan päästöistä. Putkikoon kasvaessa putki-materiaalin valmistuksen päästöt kasvoivat merkittävimmäksi osuudeksi, ollen suurimmillaan jopa 86 % kokonaispäästöistä.
Kaivamattomien menetelmien yleistymisen haasteiksi havaittiin menetelmien tuntematto-muus ja päätöksenteon hitaus, joka ilmeni erityisesi tietämättömyytenä ottaa käyttöön uusia tai vähemmän tuttuja menetelmiä. Menetelmien laajemman hyödyntämisen edellytyksiksi nousivat osaamisen ja tietoisuuden levittäminen sekä resursointi kestävämmän toiminnan suuntaami-seen.
Vesihuollon verkostorakentamisen päästöjä voidaan pienentää hyödyntämällä kaivamatto-mia menetelmiä, valitsemalla kohteeseen kokonaisarvion perusteella sopiva menetelmä, opti-moimalla ja valitsemalla vähäpäästöisempi putkimateriaali ja käyttämällä vähäpäästöisempiä polttoaineita työkoneissa. The Finnish water services sector has set a target of achieving carbon neutrality by 2030. Reaching this goal requires actions across all areas of water services. At the same time, the deteriorating condition and increasing rehabilitation backlog of water supply networks are in-creasing the need for renewal, making it increasingly important that network construction and rehabilitation solutions support carbon neutrality objectives.
The aim of this study was to assess the greenhouse gas emissions generated by the con-struction and rehabilitation of water supply and wastewater sewer networks and to identify the most significant factors influencing emission formation. In addition, the study examined the key challenges and prerequisites for the wider adoption of trenchless technologies in Finland.
The emission assessment focused on three pipe size categories for both water supply and wastewater networks: DN150, DN400, and DN800 for water supply pipes, and DN200, DN500, and DN1000 for wastewater sewers. The analyzed pipeline length was 400 meters. Six trench-less methods were included in the analysis: continuous sliplining, cured in place pipe (CIPP) lining, fold-and-form lining, pipe bursting, horizontal directional drilling, and microtunneling. These methods were compared to traditional open-cut construction. The emission calculations included the production of pipes, soil materials, valves, and manholes, transportation, the use of construction machinery, bypass pumping, and traffic disruptions caused by construction ac-tivities. The unit of the emission calculations is kilograms of carbon dioxide equivalent (kg CO₂e). Input data for the analysis were collected through six interviews and eight material data surveys from water utilities, contractors, pipe and material manufacturers, and other experts. The interviews were also used to identify challenges and prerequisites related to trenchless technologies.
The results showed that open-cut construction generated the highest total emissions in nearly all pipe size categories. Trenchless methods achieved significant emission reductions, with reductions of up to 62% for water supply networks and 87% for wastewater sewers com-pared to open-cut construction. Among the trenchless methods, continuous sliplining and cured in place pipe lining (CIPP) were identified as the lowest-emission options and were also the most cost-effective solutions. Pipe material selection was found to have a significant im-pact on total emissions, with the effect increasing as pipe size increased. Among pipe materi-als, ductile iron produced the highest emissions across all pipe sizes, while emissions from polyethylene (PE) pipes increased considerably with pipe diameter. Bio-based PE and lining materials used in trenchless rehabilitation were identified as the lowest-emission alternatives. For smaller pipe sizes, emission sources were more evenly distributed, with construction ac-tivities contributing the largest share. As pipe size increased, emissions from pipe material production became the dominant factor, accounting for up to 86% of total emissions.
The main challenges to the wider adoption of trenchless technologies were identified as lim-ited familiarity with the methods and slow decision-making, which was reflected in the reluc-tance to adopt new or less familiar solutions. The key prerequisites for broader implementation were identified as the dissemination of knowledge and expertise, as well as the allocation of resources toward more sustainable practices.
Overall, emissions from water network construction and rehabilitation can be reduced by utilizing trenchless technologies, selecting the most suitable method based on a comprehen-sive project-level assessment, optimizing pipe material choices, and using low-emission fuels in construction machinery.
Työn tavoitteena oli arvioida vesijohdon ja jätevesiviemärin rakentamisen ja saneerauksen aiheuttamat kasvihuonekaasupäästöt ja tunnistaa merkittävimmät päästöjen syntymiseen vai-kuttavat tekijät. Lisäksi tavoitteena oli selvittää merkittävimmät haasteet ja edellytykset kai-vamattomien menetelmien yleistymiseen Suomessa. Tutkimusmenetelminä hyödynnettiin kir-jallisuustutkimusta, haastattelututkimusta ja laskennallista analyysia.
Päästötarkastelussa rajauduttiin kolmeen putkikokoon, jotka vesijohdoille olivat DN150, DN400 ja DN800, ja jätevesiviemäreille DN200, DN500 ja DN1000. Tarkasteltava linjapituus oli 400 metriä. Päästöjä laskettiin kuudelle kaivamattomalle menetelmälle, joita olivat pitkäsuju-tus, sukkasujutus, muotoputkisujutus, pakkosujutus, suuntaporaus ja mikrotunnelointi. Näitä menetelmiä verrattiin aukikaivun päästöihin. Päästölaskennassa otettiin huomioon putkien, maamateriaalien, venttiilien ja kaivojen valmistus, kuljetukset, työkoneiden käyttö ja ohipump-paus sekä liikenteen häiriintyminen työmaan takia. Päästölaskennan tulosten yksikkö on kg hiilidioksidiekvivalentti (kg CO2e). Päästölaskennan lähtöarvoja kerättiin kuuden haastattelun sekä kahdeksan materiaalikyselyn avulla vesilaitoksilta, urakoitsijoilta, putki- ja materiaalival-mistajilta sekä muilta asiantuntijoilta. Haastatteluilla kerättiin myös tietoa kaivamattomien me-netelmien haasteista ja edellytyksistä.
Päästölaskennan tulosten perusteella aukikaivu aiheutti lähes kaikissa putkikokoluokissa suurimmat kokonaispäästöt verrattuna kaivamattomiin menetelmiin. Kaivamattomilla menetel-millä saavutettiin merkittäviä päästövähennyksiä, jotka olivat suurimmillaan vesijohdoilla 62 % ja jätevesiviemäreillä 87 % verrattuna aukikaivuun. Kaivamattomista menetelmistä pitkäsuju-tus ja sukkasujutus todettiin vähäpäästöisimmiksi, ja ne olivat myös kustannustehokkaimpia ratkaisuja. Esimerkiksi putkikoossa DN400 pitkäsujutuksen hiilijalanjälki oli 40 300 kg CO2e, kun putkimateriaalina oli polyeteeni, ja putkikoossa DN500 sukkasujutuksen oli 19 600 kg CO2e, kun putkimateriaalina oli lasikuitusukka. Putkimateriaalin valinnoilla todettiin olevan merkitystä kokonaispäästöihin, jonka huomattiin korostuvan putkikoon kasvaessa. Putkimate-riaalien valmistuksesta muodostuvista päästöistä pallografiittivalurauta aiheutti eniten päästöjä kaikissa putkikokoluokissa, mutta polyeteeni (PE)-putkien päästöt kasvoivat merkittävästi put-kikoon kasvaessa. Sukkamateriaalit sekä BIO-pohjainen PE todettiin vähäpäästöisimmiksi kaikissa putkikokoluokissa. Pienillä putkikoilla päästölähteet jakautuivat tasaisemmin, ja työ-maalla aiheutetut päästöt aiheuttivat suurimman osan päästöistä. Putkikoon kasvaessa putki-materiaalin valmistuksen päästöt kasvoivat merkittävimmäksi osuudeksi, ollen suurimmillaan jopa 86 % kokonaispäästöistä.
Kaivamattomien menetelmien yleistymisen haasteiksi havaittiin menetelmien tuntematto-muus ja päätöksenteon hitaus, joka ilmeni erityisesi tietämättömyytenä ottaa käyttöön uusia tai vähemmän tuttuja menetelmiä. Menetelmien laajemman hyödyntämisen edellytyksiksi nousivat osaamisen ja tietoisuuden levittäminen sekä resursointi kestävämmän toiminnan suuntaami-seen.
Vesihuollon verkostorakentamisen päästöjä voidaan pienentää hyödyntämällä kaivamatto-mia menetelmiä, valitsemalla kohteeseen kokonaisarvion perusteella sopiva menetelmä, opti-moimalla ja valitsemalla vähäpäästöisempi putkimateriaali ja käyttämällä vähäpäästöisempiä polttoaineita työkoneissa.
The aim of this study was to assess the greenhouse gas emissions generated by the con-struction and rehabilitation of water supply and wastewater sewer networks and to identify the most significant factors influencing emission formation. In addition, the study examined the key challenges and prerequisites for the wider adoption of trenchless technologies in Finland.
The emission assessment focused on three pipe size categories for both water supply and wastewater networks: DN150, DN400, and DN800 for water supply pipes, and DN200, DN500, and DN1000 for wastewater sewers. The analyzed pipeline length was 400 meters. Six trench-less methods were included in the analysis: continuous sliplining, cured in place pipe (CIPP) lining, fold-and-form lining, pipe bursting, horizontal directional drilling, and microtunneling. These methods were compared to traditional open-cut construction. The emission calculations included the production of pipes, soil materials, valves, and manholes, transportation, the use of construction machinery, bypass pumping, and traffic disruptions caused by construction ac-tivities. The unit of the emission calculations is kilograms of carbon dioxide equivalent (kg CO₂e). Input data for the analysis were collected through six interviews and eight material data surveys from water utilities, contractors, pipe and material manufacturers, and other experts. The interviews were also used to identify challenges and prerequisites related to trenchless technologies.
The results showed that open-cut construction generated the highest total emissions in nearly all pipe size categories. Trenchless methods achieved significant emission reductions, with reductions of up to 62% for water supply networks and 87% for wastewater sewers com-pared to open-cut construction. Among the trenchless methods, continuous sliplining and cured in place pipe lining (CIPP) were identified as the lowest-emission options and were also the most cost-effective solutions. Pipe material selection was found to have a significant im-pact on total emissions, with the effect increasing as pipe size increased. Among pipe materi-als, ductile iron produced the highest emissions across all pipe sizes, while emissions from polyethylene (PE) pipes increased considerably with pipe diameter. Bio-based PE and lining materials used in trenchless rehabilitation were identified as the lowest-emission alternatives. For smaller pipe sizes, emission sources were more evenly distributed, with construction ac-tivities contributing the largest share. As pipe size increased, emissions from pipe material production became the dominant factor, accounting for up to 86% of total emissions.
The main challenges to the wider adoption of trenchless technologies were identified as lim-ited familiarity with the methods and slow decision-making, which was reflected in the reluc-tance to adopt new or less familiar solutions. The key prerequisites for broader implementation were identified as the dissemination of knowledge and expertise, as well as the allocation of resources toward more sustainable practices.
Overall, emissions from water network construction and rehabilitation can be reduced by utilizing trenchless technologies, selecting the most suitable method based on a comprehen-sive project-level assessment, optimizing pipe material choices, and using low-emission fuels in construction machinery.