Mobilisoitua kantavuusmittausta

Esa Suominen

Tiestöalan konsultointipalveluita tarjoava porilainen West Coast Road Masters Oy suorittaa maanlaajuisesti teiden ja erilaisten kenttien kantavuusmittauksia. Käytössä on kaksi mittausmenetelmää. Pudotuspainolaitteella suoritettavat toimet vaativat alleen autolla ajettavan ajoalustan. Toisessa levykuormituslaitteella tehtävässä mittauksessa vaaditaan paikalle vastapaino, kuten kaivukone tai jyrä. Levykuormitusmittauksia voidaan tehdä hankalamminkin luokse päästävissä kohteissa.

Porilainen West Coast Road Masters Oy suorittaa tiestön kantavuusmittauksia helposti liikuteltavalla kalustolla. Tämä monille autoilijoille tuttu omituisen näköinen perävaunu pitää sisällään huipputarkkaa mittaustekniikkaa.

Vuodesta 2012 toiminut Roadmasters suorittaa teiden ja erilaisten kenttien kantavuusmittauksia ympäri maan. Yrityksen toimitusjohtajalla Juha-Matti Vainiolla on pitkä kokemus mittausalan tehtävistä. Hän aloitti vuonna 1986 tuolloisen Tie- ja Vesirakennushallituksen (TVH) palveluksessa. Samana vuonna TVH:lle hankittiin ensimmäiset Kuab FWD 50 -pudotuspainolaitteet. Vainio oli mukana näissä laitehankinnoissa ja toimi pitkän ajan yrityksen mittalaitevastaavana kouluttaen omaa porukkaa sekä itsekin mittauksia tehden. Toimialueena hänellä oli silloin Turku tiepiirin alue. Sittemmin työtakkiin tuli Destian logo. Muutamilla muillakin työnantajilla toiminut Vainio päätti kuitenkin ryhtyä tämän

Kuomun alta löytyy laitteisto, joka suorittaa puntin pudotuksen automaattisesti lähes laboratorio-olosuhteissa.

vuosikymmenen alussa itsenäiseksi yrittäjäksi ja perusti mittausalan yrityksen. West Coast Road Masters Oy työllistää nyt neljä vakituista henkilöä ja ruuhkahuippuina on mukana aina silloin tällöin muutamia apulaisia. Roadmastersin toimialueena on koko Suomi sekä Viro. Kantavuusmittauksia tehdään paljon yksityisteillä, metsäautoteillä, satamissa, teollisuusalueilla, tuulipuistoissa ja tietyömailla. Suurilla tierakennustyömailla toimenpiteet liittyvät usein rakentamisen aikaiseen laadunvalvontaan. Kantavuusmittausten lisäksi yritys tekee teiden sekä katujen kesä- ja talvikunnossapidon laadunvalvontaa liittyen lumenauraukseen, suolaukseen, hiekoitukseen, harjaukseen sekä vesakkoleikkuuseen. Valvontaa tehdään silmämääräisenä tarkasteluna ja laiteavusteisena kitkamittarilla. Konsultointipalveluun kuuluvat myös erilaiset teiden kunnon kartoitukset.
Destia, Lemminkäinen, YIT, Skanska sekä SL Asfaltti käyttävät paljon Roadmastersin palveluita rakennus- ja ylläpitokohteissaan. Yritys palvelee paljon myös kuntia, kaupunkeja sekä yksityisteiden omistajia ja isännöitsijöitä. Edellä mainitut asiakkaat työllistävät paljon juuri kantavuusmittaustehtävillä.

Roadmastersin Juha-Matti Vainio vierellään perävaunun päälle rakennettu pudotuspainolaite. Kuomut ovat tässä auki laitteiston tarkastelua varten. Mittausprosessin aikana niitä ei tarvitse availla. Tapahtuma hoituu vetoautosta käsin, eikä kuljettajan penkiltä tarvitse poistua mittausten aikana.

Punttia maahan
Syyskuun alussa Roadmasters suoritti tiestön kantavuusmittauksia Lounais-Suomeen rakennettavan tuulipuiston ajoväylillä. Tiet ovat nykyisellään metsäautoteitä. Tuulivoimaloiden rakentamiseen tarvittavan kaluston sekä itse voimalalaitteistojen paikalle kuljettaminen edellyttää riittävän kantokykyistä alustaa. Se ei selviä pelkällä silmämääräisellä tarkastelulla tai jalkaa polkemalla. Roadmasters suoritti kyseisessä kohteessa mittaukset henkilöauton perävaunuun asennetulla laitteistolla. Monille varmasti maanteiltä tuttu omituisen näköinen perävaunu pitää sisällään erityisen herkän mittauslaitteiston, jonka avulla alla olevan kohdan kantavuus voidaan määrittää. Kyseessä on KUAB-pudotuspainolaite. Sen avulla kerätään suunnittelua varten aineistoa mahdollisia tienparannustoimia silmälläpitäen.

Kuomun alla on myös tarkkuusmittalaitteita. Kahdeksan anturia (kuvassa neljä) mittaavat iskusta aiheutuneen värähdyksen korkeuseron (amplitudin) 1,5 metrin matkalta. Mittaustarkkuus on mikrometri. Anturit laskeutuvat maata vasten mittauksen ajaksi.

Roadmastersilla on kaksi tällaista ruotsalaisvalmisteista perävaunutyyppistä pudotuspainolaitetta. Autolla vedettävyys rajoittaa sen käytön teillä tapahtuvaksi tai vähintään autolla ajokelpoisilla reiteillä. Laite mittaa tierakenteen tai muun alustan taipumat 1,5 metrin matkalta mittauskohdasta. Se toimii nimensä mukaisesti pudotusperiaatteella. Maahan lasketaan halkaisijaltaan 300 millimetrin levy, jonka päälle sitten pudotetaan kumipuskureille painoa. Pudotuspainolaitteen kuormitus vastaa kuorma-auton paripyörän aiheuttamaa kuormitusvaikutusta. Laskennallinen kuorma on viisi tonnia. Puntin pudotuksen aiheuttama isku synnyttää värähdysaallon, jota mitataan kahdeksan huipputarkan anturin avulla eri etäisyyksillä iskukeskiöstä. Anturit rekisteröivät seismologiset värähdykset maksimissaan edellä mainitulta puolentoista metrin etäisyydeltä. Isku kestää 22 millisekuntia ja anturit mittaavat sen aiheuttaman värähdyksen korkeuseron (amplitudin) mikrometrin tarkkuudella (yksi mikrometri on millimetrin tuhannesosa). Kyse on siis erittäin tarkoista havainnoista. Kahdeksan mittapisteen otoksista syntyy sienen muotoinen painumakuvio, jota sitten hyödynnetään tienrakentamisessa tai ylläpidossa. Metsä- ja yksityisteillä näytteitä otetaan 50 metrin välein. Kuntien ja kaupunkien taajama-alueilla näytteitä otetaan 20­–30 metrin välein.
Itse mittaustapahtuma hoituu vetoautosta poistumatta. Perävaunuun sijoitettujen mittalaitteiden tulokset tallentuvat autossa oleviin tietokoneisiin ja muihin tiedonkeruulaitteisiin. Mittavaunu ajetaan sopivaan kohtaan ja laitteen automatiikka laskee mittalevyn sekä anturit maahan ja suorittaa ensin niin sanotun ”tyhjät pois” -iskun, jonka jälkeen tehdään

Elektroniikka-asentajan koulutuksen saanut Juha-Matti Vainio viihtyy edelleen digitaalisten laitteiden keskellä. Komentokeskuksena toimivan Toyota Land Cruiserin ohjaamo on pullollaan tietokoneita ja muita tiedonkeruulaitteita. Kaikki mitattu data tallentuu näihin välineisiin.

varsinainen mittausisku. Järjestelmä pudottaa puntin automaattisesti levyn päälle ja anturit rekisteröivät korkeuserot eri kohdista. Tapahtuma kestää alle minuutin, jonka jälkeen vaunu siirtyy kuljetusasentoon. Iskulevy ja anturit nousevat ilmaan ja vaunu voidaan näin siirtää seuraavaan mittauskohtaan. Tietokoneet tallentavat mikrometrin tarkat amplitudiarvot sekä lähes yhtä tarkat mittauspaikkatiedot. Metsäautoteillä kantavuutta tarvitaan 80 meganewtonia neliömetrille (MN/m²). Nyt työn alla olleesta kohteesta saatiin tavoitekantavuuden alittavia arvoja, joten toimenpiteitä kantavuuden parantamiseksi on tehtävä. Monenmoisia kohteita on Vainion mukaan käyty mittaamassa. Tänäkin vuonna Roadmasters on tehnyt paljon mittauksia jopa suon päällä olevien puuarinoiden pinnalla. Mittauksilla selvitetään miten paljon paikalle on tuotava maa-ainesta, jotta saadaan riittävä kantavuus esimerkiksi metsäkoneille tai puutavara-autoille. Pudotuspainolaitteella voidaan tehdä luotettavia mittauksia vain sulan maan aikana.

Pudotuspainolaitteella maahan lasketaan halkaisijaltaan 300 millimetrin levy, jonka päälle suoritetaan mittausisku kumipuskurimenetelmällä. Maahan jää hienoinen jälki tapahtumasta. Isku on havaittavissa jalkatuntumalla lähellä seistäessä, mutta etäämmällä siitä kielii vain vaisu tömähdyksen ääni.

Levykuormitusmittaus
Roadmasters tekee kantavuusmittauksia myös toisella menetelmällä edellä mainitun pudotuspainomittauksen ohella. Levykuormituslaitteella tapahtuva mittaus voidaan tehdä hankalissakin maasto-olosuhteissa. Paikalle tarvitaan tosin vastapainoksi jokin raskas laite, esimerkiksi kaivukone tai jyrä. Raskas traktorikin käy. Siinä työkoneen alle asetettua mittalevyä painetaan tunkin avulla maata vasten. Työkone toimii tapahtumassa vastapainona, joten aivan kevyellä koneella se ei onnistu. Vastapainon pitää olla vähintään 12 tonnia. Levy tunkataan piukkaan tiettyjä arvoja noudattaen ja jälleen kerran mitataan herkillä mittalaitteilla puristuksesta syntyvää painumaa. Menetelmää käytetään paljon juuri tuulipuistojen ja talonrakentamisen pohjatöissä.

Muutakin kalustoa
Edellä mainittujen kantavuusmittalaitteiden lisäksi Roadmastersilla on välineet maaperätutkimusten tekoon. Tierakennekerroskairan avulla selvitetään maaperän kerrokset. Siinä 140 millimetrin putki painetaan maksimissaan 1,3 metrin syvyyteen. Putken pinnalla on reikiä (ikkunoita) joista sitten nähdään kerrostumien koostumus. Tuloksia käytetään hyväksi tiesuunnittelussa. Tutkimuksia tehdään usein vilkkaastikin liikennöidyillä teillä, joten Roadmastersilla on omat liikennemerkit liikenteen ohjaukseen sekä vaihtolavapohjainen törmäysvaimennin.