Kuva: PowerPile Oy
Polymeeripilari pursotetaan talon alle pienestä asennusreiästä. Kemiallisen reaktion vaikutuksesta polymeerimassa turpoaa tilavuudeltaan moninkertaiseksi ja kovettuu.
Porilaisrivitalon keskimmäisten asuntojen seiniin halkeili railoja. Maa petti savelle vanhan ojan päälle pystytetyn talon alla. Rakennuksen vajoaminen pysäytettiin pursottamalla sen alle polymeeripilareja.
As Oy Lahnakuja on 1980-luvun puolivälissä rakennettu rivitaloyhtiö Porissa Kalaholman asuinalueella. Vuosien kuluessa kolmessa huoneistossa rivitalon keskellä alkoi tapahtua kummia: seiniin poksahteli railoja.
– Asiaa ruvettiin selvittämään ja ilmeni, että talo oli painunut keskeltä kymmenisen senttiä, kertoo yhtiötä isännöivä Jarno Norgård Isännöinti- ja tilipalvelu Balanssista.
Ramboll Finland Oy:n tekemissä kairauksissa ja maaperätutkimuksissa painumiselle ei löytynyt yhtä varmaa syytä.
– Kalaholma on rakennettu 1940–1950-luvuilla harvasti rintamamiestaloalueeksi ja sitä on täydennysrakennettu voimakkaasti 1980-luvulla. Alue, jolla talo sijaitsee, on vanhaa peltoa, ja tiettävästi painuneen talon keskeltä on mennyt kokoomaoja. On mahdollista, että oja on täytetty tontilta kaivetulla täyttömaalla, jossa on ollut kantoja, jotka ovat ajan mittaan lahonneet ja aiheuttaneet painuman. Täytön yhteydessä eri kohtiin on myös laitettu eripaksuiset hiekkakerrokset.
Kaiken kukkaraksi rakennus sijaitsee savimaalla, jolla ilmenee epätasaista painumaa luonnostaankin.
Teräspaalut, uretaani vai polymeeri?
Taloyhtiössä ryhdyttiin miettimään, mitä tilanteelle voisi tehdä. Yksi vaihtoehto oli korjaamisen jättäminen sikseen, painuneiden asuntojen ostaminen taloyhtiölle ja vuokraaminen eteenpäin puutteineen kaikkineen. Rakennus päätettiin kuitenkin korjata.
Perinteinen korjaustapa olisi ollut teräspaalutus, mutta saneerauskohteessa se olisi tullut tolkuttoman kalliiksi.
Loppusuoralla oli kaksi suunnilleen saman hintaista korjausratkaisua. Uretaaninostosta luovuttiin, koska se vääntäisi talon suoraan niin nopeasti, että putkia ja muita rakenteita menisi todennäköisesti rikki.
Lopulta jäljelle jäi rakennuksen painuneen kohdan tukeminen pienistä asennusrei’istä maan alle pursotettavilla polymeeripilareilla.
– Tähän vaihtoehtoon päädyttiin, koska polymeeripilarit asennetaan painuneen kohdan alle tueksi ja talo oikenee pikkuhiljaa päätyjen painuessa. Luotimme siihen, että hitaasti ajan kuluessa tapahtuva oikaisu ei aiheuta talolle lisävahinkoja.
Asennus kesti viikon
Pilarit asennettiin maaliskuussa 2013. Asennukset tehtiin noin viikon aikana.
Rakennuksessa käytetty polymeeripilarointi on Suomessa tällä vuosituhannella kehitetty menetelmä. Sopiviin kohtiin talon sisä- ja ulkopuolelle poratuista, 50 millin läpimittaisista rei’istä pursotettiin usean metrin mittaisen kapselin sisään geelimäistä polymeerimassaa. Se laajeni kemiallisen reaktion vaikutuksesta, ja syrjäytti sekä tiivisti maamassaa.
– Kun sanottiin, ettei asumiseen tule mitään haittaa, pelkäsimme, että se on vain mainospuhetta. Kyllä se kuitenkin piti paikkansa joitain laitteiden liikuttelussa tulleita kolhuja lukuun ottamatta. Yhdessä asunnossa tapettiin tuli jotain jälkiä, mutta ne hyvitettiin suoraan osakkaille.
Kaapelinäytöissä tarkentamista
Projektin ainoa isompi mutka oli puhelinkaapelien katkeamiset. Kohteessa tehtiin ennen toimenpidettä kaapelinäytöt arkojen kohtien löytämiseksi, mutta jälkikäteen selvisi, että kaikkia kaapeleita ei havaittu.
– Puhelinkaapeli on sen verran ohut, ettei se näy näytössä yhtä hyvin kuin sähköjohdot. Kaapelien katkeamiset eivät kuuluneet sopimukseen ja jäivät taloyhtiön maksettaviksi, joskin jonkin verran hyvitystä saatiin. Luultavasti pilarien turpoaminen aiheutti katkeamiset. Porilainen kollega, jonka isännöimässä kohteessa oli tehty vastaava projekti aiemmin, sanoi, että heillä ei mennyt kaapeleita poikki lainkaan, kertoo Norgård.
Pilarointi ei oikaise taloa vaan pysäyttää painuvan kohdan. Varmaa lopputulosta ei voi ennustaa, mutta toiveskenaariossa tukea vailla olevat päädyt painuvat savimaalla ja kirivät vuosien mittaan keskiosan etumatkaa kiinni.
– Aiemmin varsinkin keskimmäisen asunnon viemäri veti erittäin huonosti, mutta nyt pahimmin painuneissa asunnoissa asuvat ihmiset ovat valittaneet entistä vähemmän viemäriongelmia. Tämä viittaa siihen, että tilanne kehittyy oikeaan suuntaan.
Paisuva polymeeri
Polymeeriin perustuvat oikaisut on monipuolinen kokoelma eri menetelmiä, jotka kaikki perustuvat maaperään ruiskutettavan polymeerin laajenemiseen ja kovettumiseen.
Vapaainjektoinnissa polymeeria ruiskutetaan suoraan maaperään. Menetelmä toimii, jos maaperä tarjoaa riittävästi vastapainetta, mutta massan ruiskuttaminen saveen olisi kuin veden kantamista kaivoon.
Polymeeripilarointi on vapaainjektoinnista jatkokehitetty menetelmä. Siinä polymeerimassa pursotetaan ohueen kapseliin, joka muodostaa kuoren tuhdiksi pilariksi paisuvalle massalle ja estää massan leviämisen maaperään.
Savelle rakennetun As Oy Lahnakujan tukemisessa käytettiin pilaria, joka tarttuu ympäröivään saveen koheesiovoiman vaikutuksesta.
– Koheesio tarkoittaa aineiden välisiä sähkömagneettisia vetovoimia. Kaikilla hiukkasilla on keskenään tällainen vetovoima, mutta isoista hiukkasista koostuvassa maa-aineksessa koheesiolla ei ole kitkaan verrattuna juuri vaikutusta. Sen sijaan raekooltaan hienoissa maa-aineksissa, kuten savessa ja siltissä, hiukkasia on valtava määrä, ja koheesion aiheuttama kokonaisvoima kasvaa merkittäväksi. Polymeeripilari absorpoi vettä savesta ja samalla pilarin pintaan siirtyy savihiukkasia. Tällöin pilarin ja sitä ympäröivän saven välille syntyy koheesiotartunta, selostaa suunnittelujohtaja Antti Perälä PowerPile Oy:stä.
Hidas ja hellä oikaisu
Savea on tyypillisesti kymmeniä metrejä ennen kuin kova pohja tulee vastaan. Pilarointia ei tehdä kovaan pohjaan asti, vaan pilarit tarttuvat koheesion vaikutuksesta saveen ja kantavat kuormaa vaipallaan.
Pilarointi ei pysäytä painumista kokonaan vaan vain hidastaa sitä. Jos painumaa on tarpeen jarruttaa jostain kohtaa voimakkaasti, laitetaan pitkät polymeeripilarit, jos lievempi jarruttaminen riittää, käytetään lyhyempiä pilareita.
– Talon painuneimpaan reunaan laitetaan isoimmat pilarit ja pilarien pituus lyhenee vähemmän painunutta aluetta kohti. Vahvimmin pilaroitu alue painuu hitaimmin, joten rakennus suoristuu pikkuhiljaa vuosien mittaan. Painuminen on kestänyt usein 50 vuotta, eikä oikeneminenkaan tapahdu vuodessa tai kahdessa. Hidas oikaisu on rakenteille hellävaraisempi kuin se, että rakennus tunkattaisiin ylös. Nopea suoristaminen on väkivaltainen toimenpide, hidas suoristaminen ei riko rakenteita, selventää Perälä.
Saneerausta varten
Tuettaessa kovalla maaperällä seisovaa rakennusta polymeeripilari kantaa kuormaa vaipan sijaan kärjellään. Polymeerimenetelmiä käytetään niin savimaalla, täyttömaalla, hiekalla kuin muillakin mailla.
Usein savimaalla painuvan talon painumisessa on myös jokin toinen tekijä. Rakennuksen alla saattaa olla täytetty kaivanto, tai niin kuin As Oy Lahnakujan tapauksessa, vanha oja. Luultavasti ojaan oli laitettu huonolaatuista täyttömaata, mikä aiheutti painumisen.
Sama menetelmä ja materiaali ei sovi kaikkialle, vaan ratkaisu valitaan kohteen mukaan. Käytettäviä polymeerejä on peräti noin 80 erilaista.
Polymeeripilareita ei kannata käyttää uudisrakentamisessa, sillä neitseellisen maaperän vahvistaminen on niitä kustannustehokkaampaa perinteisellä paalutuksella. Saneerauskohteissa tilanne muuttuu, sillä tavanomainen paalutus vaatisi massiivisia purkutöitä.
Miksi talo painuu?
Savi ja siltti pettävät luonnostaan
Rakennusten painumien tyypillisimmät syyt jakautuvat kahteen pääluokkaan.
Ensimmäisessä on kyse siitä, että talo on rakennettu luonnostaan painuvalle maaperälle, eli savelle tai siltille, ilman asianmukaista perustusten tukemista. Erityisesti Suomen rannikkoseuduilla on laajalti savimaata, joka on niin sanotusti konsolidoituva eli kokoon puristuva maalaji.
Vaikka maantieteellisiä yleistyksiä ja sitä kautta ennusteita voidaan tehdä, jokainen rakennus on viime kädessä oma tapauksensa. Rakentamisessa ei voi nojautua naapurin tilanteeseen, vaan geologiamme on niin pienipiirteistä ja muutokset suuria lyhyillä matkoilla, että pohjatutkimukset on tehtävät kullakin tontilla erikseen.
Joskus talo painuu säntillisistä pohjatutkimuksista huolimatta. Harjujen lievealueilla kantavan maan alla saattaa olla pieniä ”savilinssejä”, jotka menevät hyvinkin tehdyn tutkimuksen seulan läpi. Linssin päälle sattuva talon nurkka alkaa painua.
Kun kyse on pehmeiden maakerrosten painumisesta, rakennuksen vajoaminen etenee yleensä hitaasti mutta vääjäämättä vuosien mittaan. Kerran alkanut savimaalle tehdyn talon painuminen tuskin pysähtyy ilman toimenpiteitä.
Huono täyttömaa on ihmisen tekemää
Toinen painumien pääluokka käsittää heikkolaatuiselle täyttömaalle rakentamisen aiheuttamat ongelmat.
Täyttömaa on ihmisen kasaamaa maa-ainesta. Täyttömaan painumiseen liittyy usein huolimattomuus rakentamisen alkumetreillä. Täyttömaan tiivistämisessä on saatettu oikaista, tai täytöksi on ajettu risuja, männynkäpyjä, kantoja ja rakennusjätteitä sisältävää maata. Kannon tai muun ”sattuman” lahotessa sen kohdalle syntyy onkalo, joka ei kanna rakennuksen kuormaa.
Myös osaamaton talvirakentaminen voi aiheuttaa painuman. Jäätynyt, ilmava täyttömaa kantaa eri tavalla kuin sula, joten talvella pystytetty rakennus voi notkahtaa kevään tullen yhtäkkiä.
Huonosti kantava täyttömaa aiheuttaa painumaongelmia myös luonnostaan kantavalla maaperällä, kuten soralla, hiekalla ja moreenilla. Täyttömaalla esiintyvät pulmat ja rakennusvirheet voivat aiheuttaa tai pahentaa ongelmia myös savi- tai silttimailla.
Varsinais-Suomesta Venetsiaan
PowerPile Oy toimii emoyhtiönsä Uretek Worldwide Oy:n kautta maailmanlaajuisesti. Lisensiointipäällikkö Ville Käyhkö tuntee painumaongelmat kymmenissä maissa Argentiinasta Taiwaniin.
Painumien kaksi pääluokkaa, eli luonnostaan painuva maa ja ihmisen toiminnan seurauksena syntynyt painuva maa, ovat maailmanlaajuiset. Vanhoilla kulttuurialueilla ihmisen läsnäolosta ja toiminnasta juontuvat ongelmat ovat tavallisempia kuin suomessa.
– Alueilla, joilla on ollut vakituista asutusta pidempään kuin Suomessa, on rakennettu paljon vanhojen rakennusten päälle, kertoo Käyhkö.
– Afrikassa maaperä on kuivaa ja muuttuu runsaalla sateella liejuksi, mikä asettaa omat ongelmansa. Keski-Euroopassa maaperä on tavallisesti kovempaa kuin Suomessa. Toisaalta vaikkapa Rotterdamin ja Amsterdamin alueet ovat samantyyppisiä kuin Turun ja Porin seutu, eli syvää ja pehmeää savikkoa. Indonesiassa on samantyyppiset maaperäolosuhteet kuin Suomessa, kuvailee Käyhkö maailman eri laitoja.
Polymeerimenetelmän näyttävimpiä referenssikohteita on Venetsian satamassa sijaitseva vanha tullirakennus Punta della Dogana. Välimeren ympäröimä kanaalikaupunki käy jatkuvaa eloonjäämistaistelua vajoamista ja nousevaa merta vastaan, ja polymeerimenetelmillä onkin tuettu Venetsiassa myös lukuisia muita rakennuksia.