Kuivatusratkaisujen toimivuuden ja vaikutusten arviointi

Vuonna 2018 julkaistussa ”Radan kuivatuksen toimivuuden arviointi ja parantaminen” –raportissa todettiin, miten veden määrällä on merkittävä vaikutus radan alusrakennemateriaalien toimintaan. Tässä projektissa tutkimusta on jatkettu selvittämällä todellisia, kentällä olevia olosuhteita kolmen hyvin erilaisessa rataympäristössä olevan mitta-aseman avulla sekä tarkastelemalla kentältä otettujen näytteiden toimintaa erilaisissa kuormituskokeissa laboratoriossa.Materiaalien kuormituskestävyyttä tutkittiin laboratoriossa staattisilla ja syklisillä kolmiaksiaalikokeilla. Molemmilla koemenetelmillä vesipitoisuuden vaikutus materiaalin lujuuteen oli merkittävä, staattisissa kokeissa neljällä erilaisella materiaalilla havaittiin leikkauslujuuden kasvavan, kun kyllästysaste oli alle 40–50 %. Syklisissä kokeissa parhain kestävyys saavutettiin aina pienimmällä vesipitoisuudella, joka materiaalista riippuen vastasi noin 35–65 % kyllästysastetta. Kyllästyneet näytteet kestivät kuormitusta selvästi heikoiten. Kenttämittausten perusteella alusrakenteiden vesipitoisuudet vaihtelevat merkittävästi kohteittain sekä syvyyden mukaan. Kriittisiä kyllästysasteita (>70 %) esiintyy lähinnä vain pohjaveden pinnan alapuolella sekä kevään sulamisaikaan myös rakenteen yläosassa. Mittausten ja kokeiden perusteella kapillaariveden rooli on pienehkö ja ulottuu vain vähän pohjavedenpinnan yläpuolelle. Siirtymämittauksissa ei pystytty havaitsemaan selvää yhteyttä rakenteen kosteuden ja siitä aiheutuvien siirtymien välille vaikkakin pieniä viitteitä siitä paikoin olikin olemassa.Tutkimuksessa pyrittiin kehittämään myös kentällä tapahtuvaa materiaalien arviointia testaamalla Panda2-dynaamista penetrometriä. Laajan laboratoriosarjan ja kenttäkokeiden perusteella vesipitoisuudella on vaikutusta laitteen mittaamaan kärkivastukseen, mutta kuivairtotiheyden merkitys on selvästi suurempi. Hyvää ja huonolaatuista materiaalia ei pystytty erottamaan kärkivastuksen perusteella. Johtopäätöksenä todettiin laitteen soveltuvan paremmin rakentamisen aikaisiin tiivistystarkasteluihin.Heikkolaatuisilla alusrakennemateriaaleilla radan geometrian pysyvyys todennäköisesti heikkenee, mikäli alusrakennemateriaalit ovat lähellä kyllästynyttä tilaa ja liikennekuorma on raskasta. Erityisesti välikerroksen materiaaliin ja vesipitoisuuteen tulee kiinnittää huomiota. Osa Rantaradan materiaaleista (km137) on herkkiä vesipitoisuuden vaikutukselle, mutta niiden ominaisuuksia ei kuitenkaan täysimääräisesti ulosmitata, koska radalla ei esiinny raskaan akselipainon liikennettä ja liikennemäärät ovat kohtalaisen pieniä. Radan kuivatustoimet tulisi kohdistaa erityisesti kohteisiin, joissa vedenpinta on lähellä alusrakenteen yläosaa ja pyrkiä estämään mahdollinen tulviminen myös poikkeustilanteissa.