Päällystettyjen teiden urautuminen roudan sulamiskaudella

Abstract

Urautuminen on yleinen päällystettyjen teiden ongelma. Tien käyttäjän näkökulmasta urautuminen heikentää tien käyttömukavuutta ja turvallisuutta. Urat altistavat tierakenteen monentyyppisille vaurioille ja niiden korjaaminen aiheuttaa tien omistajalle huomattavia kustannuksia. Urautumisen ja sen syntymekanismien ymmärtäminen on tärkeää, jotta tienpidon resursseja osattaisiin kohdentaa kustannustehokkaasti.

Tämän diplomityön tavoitteena oli muodostaa kattava kuvaus niistä päällystetyssä tieraken-teessa syntyvistä deformaatioista, joita voidaan havaita tapahtuvan roudan alkaessa sulaa talvikauden lopulla. Talvikaudella tarkoitetaan tämän työn yhteydessä sitä aikaa, kun yli 50 %:ssa henkilöautoista on käytössä nastarenkaat. Työssä tutkittiin, missä tilanteissa pääosa talvikauden aikana tapahtuvasta tiestön urautumisesta johtuu nastarengaskulumisesta ja missä tilanteissa pääosin muista syistä, sekä millä tavoin muut tiestön urautumista aiheuttavat tekijät painottuvat eriluokkaisilla teillä. Työ koostui kirjallisuuskatsauksesta ja tapaustutkimuksesta.

Kirjallisuuskatsauksessa perehdyttiin viimeisimpiin kansainvälisiin tutkimusjulkaisuihin, jotka käsitelevät roudan sulamiskaudella keväällä tapahtuvaa tierakenteitten deformoitumista. Kat-sauksessa keskityttiin maihin, jotka vastaavat routimiskauden osalta mahdollisimman hyvin Suomen ilmasto-olosuhteita.

Tapaustutkimuksessa keskityttiin ensisijaisesti urautumiseen Väyläviraston ”Tien urautuminen kesällä ja talvella”-tutkimuksen Someron alueen havaintokohteilla. Aineistona käytettiin Destia Oy:n kohteilta keväällä 2023 keräämää PTM-mittausaineistoa sekä Roadscanners Oy:n kohteilla vuosien 2023 ja 2024 aikana tekemiä videokuvauksia, laserkeilauksia, 2D- ja 3D-maatutkauksia sekä TSD-taipumamittauksia. Työssä yhdisteltiin ja vertailtiin keskenään PTM- ja laserkeilausai-neistoon perustuvia uratunnuslukuja, TSD-mittausdataa, 2D-maatutkaluotaukseen perustuvaa MDI-analyysia sekä 3D-maatutkaluotauksista tulkittuja tierakenteen poikkileikkauksia.

Someron alueella tehtyjen mittausten lisäksi työssä tarkasteltiin Muonioon valtatielle 21 Aurora-älytiehankkeen yhteydessä asennettujen rakenneinstrumentointien vuosina 2018–2019 tuottamia havaintoja roudan sulamisen alkuvaiheessa tapahtuvan tien päällysrakenteen yläosan deformoitumisen osalta.

Tutkimus osoitti, että tierakenne voi deformoitua monin eri tavoin nastarenkaiden käyttöasteen mukaan määritetyllä talvikaudella, ja talvikaudella tapahtuvan urautumisen tyyppien erottaminen toisestaan tätä talvikauden määritelmää käyttäen on erittäin haastavaa. Ainakin seuraavilla liikennekuormitusmuuttujista erillisillä tekijöillä tunnistettiin olevan vaikutus urautumiseen ja sitä mittaaviin tunnuslukuihin: tierakennekerrokset ja niiden materiaalit, pohjamaa, kuivatus, tien reunan muodonmuutokset, kaarteet, tien sivukaltevuus sekä tiepäällysteen vauriot. Tutkimuksen perusteella sitomattomien kerrosten ja pohjamaan leikkausmuodonmuutoksia tapahtui useimmin kohdissa, joissa TSD:llä mitatut taipumaindeksit olivat korkeita. Myös uravälin arvioitiin selittävän melko hyvin sen, tapahtuuko urautuminen enimmäkseen päällysteessä vai syvemmällä rakenne-kerroksissa. Leikkausmuodonmuutoksista johtuvaa urautumista todettiin odotetusti esiintyvän tyypillisemmin alempiluokkaisilla teillä. Näillä esiintyy todennäköisemmin leikkausmuodonmuutoksille altistavia tekijöitä, kuten heikkolaatuisia materiaaleja, routimista sekä kuivatuspuutteita. Valtatien 21 rakenneinstrumentointikohteiden perusteella rakennekerrosten muodonmuutoksia voitiin kuitenkin todeta tapahtuvan tietyissä olosuhteissa myös tieverkon pääteillä.