Talon lähelle sijoitettu stabilointirakenne vaimentaa tehokkaasti liikennetärinää

Radan varteen suunnitellulla uudella asuinalueella liikennetärinää torjuu stabilointirakenne, jossa rata-alueelta kulkeutuvaa tärinää hillitsevät maaperään lähelle asuintaloja sijoitetut pystysuuntaiset kalkkisementtipilarit. Ratkaisu pienentää tärinäntorjunnan kustannuksia jopa neljännekseen tavanomaisesta.

A-Insinöörien ja Liikenneviraston yhdessä toteuttamassa tutkimuksessa tärinän torjuntaan sopivien teknisten ratkaisujen lisäksi keskiössä olivat taloudelliset vaikutukset. Tutkimuksen perusteella kustannustehokkaimmaksi osoittautui ratkaisu, jossa stabilointirakenne sijoitettiin lähelle asuinkerrostaloja. Näin toteutettuna kustannukset tipahtivat vain neljännekseen siitä, mitä tärinäntorjunta olisi maksanut, jos stabilointirakenne olisi tehty perinteisemmin ankkuroituna teräsponttiseinänä lähelle tärinän lähdettä eli junarataa.

Asuminen aseman lähellä houkuttelee

Tehokkuus ja ekologisuus vaativat aluesuunnittelulta kaupunkirakenteen tiivistämistä. Keskustoista löytyy kuitenkin enää harvoin vapaata maata rakentamiseen. Radanvarressa on tilaa asumiselle, lisäksi vaakakupissa painavat liikkumisen helppous ja junaliikenteen ekologisuus. Rataliikenteestä aiheutuva tärinä voi kuitenkin heikentää asumismukavuutta merkittävästi.

”Kaupunkirakenteen tiivistämisen kannalta melun- ja tärinäntorjunta on must”, toteaa Liikenneviraston melu- ja tärinäasiantuntija Erkki Poikolainen.

Tärinää voidaan hillitä vaikuttamalla värähtelylähteeseen, siirtotiehen tai häiriintyvään kohteeseen.

Kaupunkirakenteen tiivistämisen kannalta melun- ja tärinäntorjunta on must.

Erkki Poikolainen, Liikennevirasto

Erkki Poikolainen

Liikennevirasto

”Keinoja on enemmän tarjolla, kun suunnitellaan uutta rataa tai rakennuksia. Olemassa olevan radan suhteen ratkaisujen valikoima on suppeampi ja usein mahdollisuudet rajoittuvat ajonopeuksien alentamiseen tai siirtotien eli maaperän muokkaamiseen radan ja rakennusten välillä”, kertoo akustiikkasuunnittelun suunnittelujohtaja Timo Huhtala A-Insinööreiltä.

Liikenneviraston Erkki Poikolainen puolestaan toteaa, että junien massaa tai nopeutta ei mielellään rajoiteta.  Tärinä ja melu pyritään vaimentamaan ensisijaisesti rakenteellisin ratkaisuin.

Tärinää torjutaan kohtuudella, kaikkea vaikutusta ei voida eliminoida. Ihminen aistii tärinän paljon ennen kuin rakenteissa näkyy mitään vaurioita. Tärinän ennustettavuus on meluun verrattuna heikko, sillä maaperä on heterogeenisempi koostumukseltaan kuin ilma”, lisää Poikolainen.

Tärinä kuriin suunnittelun avulla

Tutkittavalle alueelle sijoittuu yhteensä 13 250 kerrosneliömetriä asuntoja. Alueelle teetettiin osana maankäytön suunnittelua tärinä- ja runkomeluselvitys, jonka perusteella todettiin asuinrakentamisen ohjearvojen ylittyvän tavanomaisella rakennustavalla toteutettuna. Täytyi siis löytää tehokkaampi ja kerrosneliöihin suhteutettuna edullisempi keino tärinähaittojen vähentämiseen.

Suomessa on aikaisemmin toteutettu koerakenteita pääosin noin 7-10 metrin etäisyydelle radasta. Niiden vaimennuskyky on pienentynyt sitä mukaan kuin etäisyys vaimennusrakenteeseen on kasvanut. Tässä tutkimuksessa stabilointirakenne sijoitettiin noin 60 metrin päähän radasta ja lähelle suunniteltuja rakennuksia”, Poikolainen taustoittaa.

Selvityksen jälkeen maaperän stabilointi päätettiin toteuttaa kalkkisementtirakenteella lähelle asuinrakennuksia. Lähimmät rakennukset ovat noin 65 metrin etäisyydellä radasta ja kolmen metrin päässä stabilointirakenteesta. Syksyllä 2016 alueella tutkittiin maaperän tärinän lähtötasot.  Stabilointirakenne toteutettiin saman vuoden lopulla. Vertailumittaukset tehtiin vuoden 2017 keväällä.

Kalkkisementtistabilointi toteutettiin 600 mm halkaisijaltaan olevilla pilareilla (k500), jotka muodostavat kaksi riviä (k1500). Pilaririvit yhdistettiin toisiinsa välipilarein 2,5 metrin välein.

”Rakenne ulottuu pehmeiden maakerrosten läpi kovaan pohjaan asti. Maaperästä johtuen pilareiden pituudet vaihtelevat noin 8-13 metrin välillä”, Huhtala selvittää.

Tulokset ovat lupaavat. Pystysuuntainen tärinä vaimeni 10 metrin etäisyydellä noin 50 % ja 45 metrin etäisyydellä noin 40 %. Vaakasuuntainen tärinä väheni noin 80 % molemmilla etäisyyksillä. Pystysuuntainen vaimennus on samaa suuruusluokkaa aikaisempien tutkimusten perusteella, mutta vaakasuuntaisen tärinän osalta tulokset olivat aiempaa paremmat.

VTT on aikaisemmissa tutkimuksissa selvittänyt teräsponttiseinien ja stabilointirakenteiden vaimennuskykyä. VTT:n mukaan heti esteiden takana pystyvärähtely on pienentynyt keskimäärin noin 40–50 % ja noin 60 m etäisyyksillä noin 20–30 %. Vaakasuuntaan vaimennus alle 60 metrin etäisyyksillä on ollut noin 20 %.

Pystysuuntainen tärinä vaimeni

  • 50 %, kun etäisyys oli 10 metriä
  • 40 %, kun etäisyys oli 45 metriä

Vaakasuuntainen tärinä väheni

  • noin 80 % molemmilla etäisyyksillä

Tavoitelujuus ja kustannukset toteutuivat suunnitellusti

Toteutettu stabilointirakenne saavutti tavoitelujuuden ja urakka toteutui ennakkoarvion mukaisin kustannuksin. Stabilointirakenteen kustannukset alueen asuinrakentamiseen olivat noin 6,30 €/kem2. Kustannuksiin vaikuttavat kuitenkin myös alueelle suunnitellun rakennusoikeuden määrä ja pehmeiden maalajien paksuus alueella.

Timo Huhtalan mukaan tärinäntorjunnan kustannuksia voidaan alentaa järkevällä suunnittelulla.

Kaavoituksessa voitaisiin ottaa kokonaistaloudellisuus paremmin huomioon. Mallintaminen alkaa olla arkea melututkimuksissa, tärinää on toistaiseksi ollut vaikeampi mallintaa. Uskon tärinämallinnuksen kehittyvän lähivuosina merkittävästi”, hän vinkkaa.

Kaavoituksessa voitaisiin ottaa kokonaistaloudellisuus paremmin huomioon. Mallintaminen on tulevaisuutta myös tärinätutkimuksissa.

Timo Huhtala, akustiikkasuunnittelun suunnittelujohtaja

Timo Huhtala

A-Insinöörit

Alueen tärinänvaimennuksen suunnittelusta vastasivat Timo Huhtala, Mikko Kylliäinen ja Mikael Ruohonen A-Insinöörien akustiikkasuunnitteluyksiköstä. Stabilointirakenteen suunnittelusta ja urakka-asiakirjojen laadinnasta vastasivat Mauri Kulman ja Jari Nousiainen A-Insinöörien geosuunnitteluyksiköstä. Vuonna 2016 käynnistyneen tutkimuksen rahoitti Liikennevirasto.

Timo Huhtala esittelee tutkimuksen tuloksia Kreikassa Euronoise 2018 konferenssissa 31.5.2018.

Tutustu tutkimusraporttiin: Stabilointirakenne liikennetärinän torjuntakeinona (Huhtala, Ruohonen, Kylliäinen)

Lisätietoja

Timo Huhtala
puh. 040 643 3762
timo.huhtala@ains.fi

Erkki Poikolainen
puh. 029 534 3973
erkki.poikolainen@liikennevirasto.fi