Maanalaisten tilojen rakentamisen vaikutus Tikkurilan keskusta-alueen pohjaveden virtaukseen

Abstract

Currently the constructions of three new buildings which have structures extending under the current groundwater table have been started in the centre of Tikkurila. There is a risk that these buildings decrease permanently the level of the groundwater table. The decrease of the level of the groundwater table accelerates the consolidation of the nearby structures founded on ground and the decomposing of wooden piles. The centre of Tikkurila in Vantaa region is situated mostly on soft soil. Decreasing the level of the groundwater table is not permitted which should be taken into account when designing new buildings.

In this study the permanent effects of building underground spaces on groundwater flow in the centre of Tikkurila were investigated. Also it was investigated if a macadam layer built surrounding the new buildings will compensate the groundwater flow around the buildings. A three-dimensional groundwater model of Tikkurila was compiled using finite-element software SoilVision SVFlux. For the study information on the existing underground spaces was collected.

According to the composed groundwater model the new underground spaces will decrease the level of the groundwater table by 0,3 m on the downstream side if no actions to compensate the flow of groundwater around the buildings are carried out. The degrease of the level of the groundwater table will be 0,1 m approximately 200-300 m away from the new underground spaces. On the upstream side the level of the groundwater table will rise about 0,3-0,4 m. If one meter thick macadam layer with permeability of 0,1 m/s is built around the buildings the situation will reverse. Then the level of groundwater will rise 0,3 m on the downstream side and degrease 0,5-0,6 m on the upstream side. The permeability of the material affects how effectively the macadam layer increases the flow of groundwater around the buildings.

The underground spaces are located on a bedrock sill where the bedrock is at some places higher than the level of groundwater table. In this area the permeability of the upper part of bedrock and till affect how great is the barrier effect the underground spaces create. In the other parts of the studied area the groundwater flow is affected mostly by the permeability of the sand and gravel layer.

Tikkurilan keskustaan on rakenteilla kolme uutta rakennusta, joiden rakenteet ulottuvat nykyisen pohjavedenpinnan alapuolelle. Riskinä on, että kohteet alentavat pohjavedenpintaa pysyvästi. Pohjaveden aleneminen alkuperäisestä tasosta kiihdyttää maanvaraisten rakennusten ja rakenteiden painumista sekä puupaaluperustusten lahoamista. Tikkurilan keskusta-alue Vantaalla sijoittuu pääosin pehmeikköalueelle. Tikkurilan keskustassa ei saa pysyvästi alentaa pohjavedenpintaa, mikä on huomioitava kohteiden suunnittelussa.

Tässä diplomityössä tarkasteltiin uusien maanalaisten tilojen pitkäaikaisia vaikutuksia Tikkurilan keskusta-alueen pohjaveden virtaukseen. Lisäksi tarkasteltiin, parantaako rakennusten ympärille rakennettava sepelitäyttö pohjaveden virtausta rakennusten ympäri. Kohteesta laadittiin kolmiulotteinen pohjavesimalli elementtimenetelmään perustuvalla SoilVision SVFlux -ohjelmalla. Tutkimusta varten koottiin tietoa myös Tikkurilassa jo ennestään olevista, pohjaveteen mahdollisesti vaikuttavista maanalaisista tiloista.

Työssä muodostetun pohjavesimallin perusteella uudet maanalaiset tilat alentavat pohjavedenpintaa pysyvästi 0,3 m virtauksen alajuoksun puolella, jos pohjaveden virtausmahdollisuutta rakennusten ympäri ei paranneta. Pohjavedenpinnan alenema on 0,1 m noin 200 - 300 m etäisyydellä uusista rakennuksista. Virtauksen yläjuoksun puolella pohjavedenpinta nousee noin 0,3-0,4 m. Jos maanalaisten tilojen ympärille rakennetaan metrin paksuinen sepelitäyttö, jonka vedenläpäisevyyskerroin on 0,1 m/s, muuttuu tilanne lähes päinvastaiseksi. Tällöin pohjavedenpinta nousisi noin 0,3 m virtauksen alajuoksun puolella ja laskisi noin 0,5-0,6 m virtauksen yläjuoksun puolella. Sepelikerroksen vaikutus pohjavesitaseeseen riippuu materiaalin vedenläpäisevyydestä.

Maanalaiset tilat sijoittuvat kalliokynnyksen alueelle, jossa kallionpinta on paikoin korkeammalla kuin pohjavedenpinta. Tällä kohdin maanalaisten tilojen padottavan vaikutuksen suuruus riippuu kallion ruhjeisen pintaosan ja pohjamoreenin vedenläpäisevyydestä. Muualla alueella pohjaveden virtaukseen vaikuttaa merkittävimmin pohjamoreenin päällä olevan hiekka- ja sorakerroksen vedenläpäisevyys.