Väylän alusrakenteen elinkaarikustannusmalli

No Thumbnail Available

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

2005

Department

Rakennus- ja ympäristötekniikan osasto

Major/Subject

Pohjarakennus ja maamekaniikka

Mcode

Rak-50

Degree programme

Language

fi

Pages

116 s. + liitt. 8 s.

Series

Abstract

The research was part of the "Lifecycle Project Management and Maintenance Services of Infrastructure Projects" research project by the HUT Laboratory of Construction Economics and Management. The research project belonged to the "Infra -Construction and Services 2001-2005 technology programme by TEKES (National Technology Agency of Finland). Both Helsinki University of Technology and Lemcon Ltd. financed the research. The aim was to create a model for a ground improvement method with the lowest life cycle costs (LCC) in road and railroad projects. The methods included embankment piling, stabilization, soil replacement, lightweight filling materials and preloading. During the life cycle rehabilitation must be made when the limit value of the settlement is exceeded. The rehabilitation costs are discounted to present value and added to the investment costs. In this research it was not possible to create a pure LCC model due to the inaccuracies in the prediction of settlement and its timing. There is always the risk of uneven settlement and the behaviour of soil IS difficult to model. Many simplifications would have to be made when creating the LCC model. Simplified models, based on unit costs, were created for the construction costs of ground improvements. The variables in the models are the width of embankment (B), the height of embankment (H) and the depth (Z) of the soft soil layer. A process was created to find the most cost effective ground improvement method. The process includes six stages: dividing the road/railroad into sections, alternatives for ground improvement methods, settlement analysis, maintenance cycles, LCC and choosing the ground improvement method. Before starting the process the project team chooses the strategy of the project. The sensitivity of the LCC is examined regarding both the interest rate and the time and size of the rehabilitation. The LCC were studied with two cases. The first one was the railroad connection between Kerava and Lahti. In a railroad project hardly any settlement is permitted. That is why the life cycle model is not suitable for railroad projects. The second case was Highway 9 between Turku and Lieto. In road projects the limit values are usually larger, so it is possible to use ground improvement methods which need rehabilitation during their life cycle. The results show that it is more cost effective to use no ground improvement and repave more often. Frequent repaving can cause inconvenience to road users. It remains for the client or owner to decide how to weigh the costs versus the inconveniences.

Tutkimus oli osa TKK:n rakentamistalouden laboratorion "Infraprojektin toteutus projektinjohto- ja hoitopalvelumenettelyillä elinkaaritalous tavoitteena" tutkimusprojektia, joka kuuluu TEKES:n "Infra Rakentaminen ja palvelut 20012005" -teknologiaohjelmaan. Tutkimus tehtiin TKK:n ja Lemcon Oy:n yhteisestä toimeksiannosta. Tutkimuksen tavoitteena oli luoda malli, jonka avulla voitaisiin löytää elinkaarikustannuksiltaan edullisin pohjarakenne tie- ja ratahankkeiden tarpeisiin. Käsiteltyjä pohjarakenteita olivat paalulaatta ja -hatut, pilari- ja massastabilointi, massanvaihto kaivamalla ja pengertämällä, kevennys, lujitteet sekä maanvarainen penger. Elinkaaren aikana korjaustoimenpiteen laukaisee sallitun painuman tai kaltevuudenmuutoksen raja-arvon ylittyminen. Korjaustoimenpiteiden kustannukset diskontataan nykyarvoon ja lisätään investointikustannuksiin. Varsinaista alusrakenteen koko elinkaarikustannusten mallia ei pystytty muodostamaan. Painumien suuruutta ja ajankohtaa ei pystytä luotettavasti ennustamaan. Epätasaisen painuman riski on aina olemassa ja pohjamaan käyttäytymisen mallintaminen on vaikeaa. Mallin muodostamisessa joutuisi tekemään paljon yksinkertaistuksia. Pohjarakenteille luotiin yksinkertaistetut mallit, joiden avulla niiden rakennuskustannukset pystytään laskemaan yksikköhintojen perusteella. Muuttujina malleissa ovat penkereen leveys B, penkereen korkeus H ja pehmeikön syvyys Z. Tutkimuksessa muodostettiin prosessi elinkaarikustannuksiltaan edullisimman pohjarakenteen valitsemiseksi. Prosessiin kuuluu kuusi vaihetta; väylän jako osiin, pohjarakennevaihtoehdot, painuma-analyysi, ylläpitojaksot, elinkaarikustannukset ja pohjarakenteen valinta. Ennen prosessin alkua projektitiimi päättää hankkeen kokonaisstrategiasta. Elinkaarikustannusten herkkyyttä tutkitaan sekä laskentakoron että korjaustoimenpiteiden ajankohdan ja suuruuden suhteen. Pohjarakenteiden elinkaarikustannuksia tutkittiin kahden case-tapauksen avulla. Rata-caseksi valittiin "Oikorata Kerava - Lahti". Ratahankkeessa on niin tiukat painumakriteerit, että pohjarakenteen tulee olla käytännössä painumaton. Elinkaarimalli soveltuu siten huonosti ratahankkeeseen. Tie-casena oli "Vt 9 Turku - Lieto MO". Tiehankkeissa on yleisesti väljemmät painumakriteerit, jolloin on mahdollista tehdä painuvia rakenteita ja korjata niitä. Vt 9-casen perusteella tulee edullisemmaksi tehdä maanvarainen penger ja korjata sen painumia uudelleen päällystämällä. Usein toistuvat korjaukset voivat olla tienkäyttäjälle haitta. Tilaaja lopulta päättää, miten kustannusten edullisuutta arvotetaan muihin haittoihin nähden.

Description

Supervisor

Vepsäläinen, Pauli

Thesis advisor

Kailasalo, Harri

Keywords

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120451249

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK