Kunnonvalvonta ohjaa siltojen ylläpitoa
Aika ja ympäristössä tapahtuvat luonnon ja ihmisten aikaansaamat muutokset vaikuttavat infrastruktuurimme rakenteisiin. Erityisen turvallisuuskriittisiä ovat terässillat, joista vanhimmat on suunniteltu höyryveturiaikaan. Haasteena on niiden laatu, ei määrä.
SUOMESSA ON tällä hetkellä noin 800 maantie- ja rautatiesiltaa, jotka ovat piakkoin peruskorjauksen tarpeessa tai ovat sitä jo nyt. Lisäksi lukumäärä tulee tulevien vuosien aikana nousemaan. Vuoteen 2020 mennessä peruskorjausta kaipaavia siltoja on jo noin 1000.
Suurin ongelma Suomen siltojen huonossa kunnossa ei ole niiden määrä, vaan vaurioiden ja siltarakenteiden kunnon laadun määrittämisen haasteellisuus. Siltojen silmämääräinen tarkastelu ei ole riittävä menetelmä kunnon määrittämiseen. Terässilloissa vaurioiden löytäminen on esimerkiksi vaikeaa ja vaatii sillan alle menemistä, kun sitä kuormitetaan. Vasta tällöin voidaan nähdä, ”irvistääkö” jokin kohta rakenteessa.
Terässillat ovat hyvä esimerkki huonokuntoisista silloista, sillä ne on rakennettu aikana, jolloin nykyisiä nopeita henkilöjunia tai raskaita tavarajunia ei vielä ollut olemassakaan. Kuormitus on siis lisääntynyt huomattavasti siitä tarkoituksesta, johon sillat aikoinaan suunniteltiin. Eniten terässiltoja rakennettiin 1920–30-luvuilla mutta uusimmatkin ovat 1950-luvulta ja terässiltojen keski- ikä on 65,4 vuotta.
Terässiltojen huonokuntoisuus johtuu pääosin niiden niittiliitoksista, jotka löystyvät ruosteen alkaessa syövyttää rakenteita. Kun niitit löystyvät, liitoslevyt alkavat hakata sillan palkkeihin, joissa voi olla myös ruosteen syövyttämiä reikiä. Heikkokuntoiset palkit katkeavat lopulta, jos liitoslevyt hakkaavat niitä vasten riittävät pitkään.
Turvallisuuskriittisille silloille Liikennevirasto on osoittanut koko maahan 55 miljoonan euron lisärahan seuraaville neljälle vuodelle. Yhden suuren ratasillan peruskorjaus voi maksaa jopa miljoona euroa. Korjauksen kuluerästä suuri osa, jopa neljännes, menee liikenteen poikkeusjärjestelyihin. Korjaukset tehdään tärkeysjärjestyksessä ja korjausta odottaville silloille määrätään liikennerajoituksia. Osassa maata siltojen painorajoitusten määrää on jouduttu kolminkertaistamaan, sillä peruskorjaustarpeen lisäksi liikenne tulee uusien jättirekkojen myötä yhä raskaammaksi.
Valokuituanturit ratkaisu kunnonvalvontaan
Siltojen huono kunto on ollut tiedossa jo useita vuosia. Asiantuntijapiireissä siltojen toimivaksi kuntotutkimusmenetelmäksi on mielletty valokuituteknologiaan perustuva optinen monitorointi. Inspecta käyttää monitorointipalveluissaan Osmos-valokuituteknologiaa, jolla on maailmanlaajuisesti toteutettu yli 3 000 rakenteen muodonmuutosten ja jännitystilojen seuranta.
Liakanjoen teräsristikkorakenteinen silta Tornion ja Kolarin välisellä rataosuudella. Vuonna 1946 rakennetussa, 152 metriä pitkässä sillassa on 11 kivirakenteista välitukea.
Eiffel-tornin rakenteissa tapahtuvia muutoksia on seurattu optisella monitoroinnilla jo 20 vuotta ja mittausmenetelmä yleistyy myös Suomessa. Esimerkiksi pääkaupunkiseudun Kehäradan rakentamisessa monitorointia on hyödynnetty räjäytysten vaikutusten seurantaan.
Valokuituteknologialla toimivat anturit asennetaan tavallisesti rakenteen pintaan ja ne tallentavat rakenteen nopeat ja hitaat ilmiöt samalla tarkkuudella ja samanaikaisesti. Monitorointi perustuu kuidussa tapahtuvaan valon vaimenemiseen, joka on suoraan verrannollinen rakenteessa tapahtuvaan muodonmuutokseen. Jatkuvan ja tarkan mittauksen ansiosta pienimmätkin tapahtumat rekisteröityvät ja tallentuvat analyysiä varten.
Etäluettavaa mittaustapahtumaa voi tarkastella reaaliajassa internetin kautta mistä tahansa.
– Tiedot tallentuvat mittauspaikalla olevan tietokoneen muistiin, josta ne siirtyvät automaattisesti palvelimelle talteen. Mittaustulokset saadaan käyttöön palvelimelta internetin kautta eli mittaustuloshistoria on käsillä aina haluttaessa, kertoo optisen mittauksen asiantuntija ja tuotepäällikkö Leena Sarell-Kankaanpää Inspectasta.
Varsinais-Suomen ELY-keskus ja Inspecta ovat tehneet Pomarkun museosillan optisesta monitoroinnista sopimuksen seuraavan kymmenen vuoden ajalle. Vuonna 1913 rakennettu vanha kivisilta on kuusi metriä leveä ja 43 metriä pitkä. Siltaan on asennettu yhteensä neljä anturia. Ne havaitsevat rakenteen oman liikkumisen tai kuormitusten aiheuttamat mahdolliset liikkeet 0,02 millimetrin tarkkuudella.
Optisen monitoroinnin käyttömahdollisuudet
Mikäli sillan seuraamiseen riittää lyhytaikainen, tarkastustyyppinen monitorointi, etäseuranta ei ole tarpeen tai kohteessa ei ole sähkönsyöttöä, voidaan monitorointi toteuttaa itsenäisesti toimivilla Liris-valokuituantureilla. Paristolla toimivissa Liris-antureissa on kussakin oma muisti, jonne tiedot tallentuvat.
– Liris-anturien asentaminen on helppoa ja nopeaa, sillä ne eivät tarvitse kaapelointia, joten ne ovat ihanteellinen ratkaisu rakenteellisten muodonmuutosten ja jännitystilojen mittauksiin myös silloin, kun asennusolosuhteet ovat haasteelliset, Sarell- Kankaanpää kertoo.
Liris-antureita Inspecta on käyttänyt esimerkiksi Liakanjoen teräsristikkorakenteisen sillan monitorointiin Tornion ja Kolarin välisellä rataosuudella. Optista monitorointia voidaan käyttää hyväksi jo sillan rakennusvaiheesta lähtien. Kehä II:n ylittävä Lukusilta Espoon Suurpellon alueella on esimerkki tällaisesta kohteesta.
– Sillan rakenne on mielenkiintoinen ja siksi sen käyttäytymistä halutaan monitoroinnin avulla seurata sillan koko eliniän ajan, Sarell-Kankaanpää selittää. Sillan betonirakenteisiin asennettiin valokuituantureita sillan muodonmuutosten ja jännitystilojen seuraamiseen.
Monitoroinnista on hyötyä myös silloin, kun silta valmistetaan muualla ja joudutaan siirtämään valmistuspaikalta lopulliseen sijaintiinsa. Sen avulla voidaan seurata sillan rakenteiden tilaa ja kunnon säilymistä siirron ja paikalleen sijoituksen aikana.
Valokuitumonitorointi tarjoaa mahdollisuuden käyttää ikääntyneen rakenteen turvallisesti loppuun. Hakanimen silta Helsingissä on hyvä esimerkki sillasta, joka on elinkaarensa päässä ja silmämääräisesti tarkastellen huonokuntoisen näköinen. Monitoroinnin ansiosta sillan omistaja Helsingin kaupunki voi jatkaa sillan turvallista käyttöä, kunnes monitorointitulokset toisin kertovat tai uusi silta saadaan rakennetuksi. Kallista investointia uuteen siltaan voidaan näin siirtää useilla vuosilla.
– Optisen monitoroinnin avulla saadaan ennakoivaa tietoa siltarakenteiden todellisesta kunnosta, niin korjausten suunnittelun ja optimoinnin tueksi kuin rakenteen turvallisen käytön takaamiseksi. Mikäli sillan kunto muuttuu eikä enää vastaa sille asetettuja, tiedetään ryhtyä toimenpiteisiin ajoissa, Sarell-Kankaanpää summaa.
