Metro Espoon kallioon

Ensimmäinen kontaktini metroon oli matka Tukholmaan 70-80 –luvun vaihteessa ja matka sikäläisellä Tunnelbanalla maan alla. Oranssien metrojunien tultua Helsinkiin 1980-luvun alussa pääsikin kätevästi liikkumaan säältä suojassa Helsingin keskustasta Itäkeskukseen.

Vuosituhannen alussa kuulin ensimmäistä kertaa, että Espooseen suunnitellaan metroa. Yhden kesän aikana sijaistin työkaveriani, tehtävänä oli ohjata kallioperätutkimuksia tekeviä pohjatutkijoita.

Kalliorakennussuunnittelun ensimmäisiä tehtäviä on selvittää kallioperää ja siitä aiheutuvia reunaehtoja maanalaisten tilojen kohdalla ja ympäristössä, jotta voidaan ottaa kantaa maanalaisten tilojen toteutettavuuteen sekä tarpeen mukaan ohjata muiden suunnittelijoiden työtä.

Muutaman vuoden kuluttua löysin itseni tekemässä Pöyryllä kallioperätutkimusohjelmia ja suunnitelmia entisen opinahjoni ”alakertaan” Otaniemen kallioon. Aalto-yliopiston metroaseman, metrotunneleiden ja kuilujen suunnittelutöiden edistyttyä saimme Espoon kaupungilta lisätehtävän suunnitella metro Matinkylästä Kivenlahteen.

Arkkitehtien, ratasuunnittelijoiden ja muiden suunnittelijoiden kanssa aloimme miettiä ratalinjausta sekä asemien paikkoja Länsimetron kakkososuudella. Metro koostuu useista tiloista : rinnakkaiset metrotunnelit, yhdystunnelit, pumppaamot radan alimmissa kohdissa, asemat sisäänkäynteineen, raiteenvaihtopaikat, huoltotunnelit, tekniset kuilut sekä maanalainen metrovarikko. Jotta metro palvelisi käyttäjiensä tarpeita mahdollisimman hyvin, ovat asemien hyvät sijainnit ensiarvoisen tärkeät. Metrorata linjataan sitten asemien välille.

Junien liikennöinnin takia metroradan geometria on suhteellisen kankea, eli vaakageometrian kaarresäteiden täytyy olla varsin suuria (yli 600 m) ja pystygeometrian varsin loiva (enintään noin 3 %). Pelastusviranomaisten vaatimukset tulee huomioida, jotta esimerkiksi turvallinen poistuminen tiloista on onnettomuustilanteissa järjestetty.

Lisäksi tilojen täytyy sijaita riittävän syvällä kallionpinnan alapuolella, jotta ei rajoiteta tarpeettomasti rakentamista maanpinnalla ja pidetään toteutuskustannukset kohtuullisella tasolla. Maanalaisen metron tavoitteena on vapauttaa maankäyttöä siirtämällä liikennettä pois maanpinnalta. Suomalainen kallioperä on rakennettavuudeltaan varsin hyvää, yleisesti riittää kun maanalaisen metroaseman holvin päällä on noin 10 m kalliota niin tilat saadaan toteutettua järkevästi. Ratageometrian kankeuden vuoksi kalliota on monesti enemmänkin, koska tilojen korkeusasema määräytyy alimpien notkopaikkojen perusteella.

jukka esl asema
Espoonlahden asema, näkymä Solmutorin sisäänkäynniltä tulevaan asemahalliin.

Suunnittelun edistyttyä käynnistettiin tutkimukset kallionpinnan korkeusaseman sekä kallion laadun selvittämiseksi. Geologit kartoittivat kallion ominaisuuksia avokallioilla. Maapeitteisillä osuuksilla kallioon porattiin 3 m pitkiä reikiä sen korkeusaseman selvittämiseksi sekä tehtiin seismistä luotausta. Kallion laatua selvitettiin lisäksi kairaamalla syvemmältä kalliosta kairasydännäytteitä, joista geologit määrittivät kallion ja kalliorakojen ominaisuuksia.

Tutkimusten perusteella arvioitiin metron tilojen toteutettavuutta sekä ohjattiin tilojen sijoitusta kallioperän kannalta optimaalisiin paikkoihin, siltä osin kun se oli mahdollista. Tutkimus- ja suunnitteluvaihe kesti noin 5 vuotta. Lopputuloksena olivat suunnitelmat tilojen toteuttamista varten; niissä esitettiin mm. tutkimusten perusteella määritetty kallion pinnan sijainti, kallioperän laatu, maanalaiset tilat sekä tilojen toteutusten tarvitsemat kallion lujitus- ja tiivistystoimenpiteet. Suunnitelmien perusteella tilaaja kilpailutti ja hankki urakoitsijat louhintaurakoihin.

Kalliorakennustyöt aloitettiin kuuden huoltotunnelin tekemisellä. Työ eteni huoltotunneleiden valmistumisen jälkeen viidelle asemalle sekä asemien välisille rataosuuksille. Esimerkiksi asemahallit ovat poikkileikkaukseltaan sen verran leveitä (23 m) ja korkeita (15 m) tiloja, että kalliorakennustyöt tehtiin useassa vaiheessa. Kerralla louhittavan osuuden pituus oli noin 5 m, jotta asemahalli saatiin poikkileikkauksen leveydeltään ja korkeudeltaan täyteen mittaan; em. osuudelta tarvittiin noin 6 louhintavaihetta. Kuilujen louhinta tehtiin alhaalta ylöspäin. Aluksi tehtiin maanalainen tunneli kuilun alle sekä maankaivutyöt maanpinnalla. Tämän jälkeen kuilua louhittiin maanalaisesta tilasta kohti kallion pintaa, ja kivet pudotettiin maanalaiseen tilaan, josta ne ajettiin pois.

Urakoiden edistyessä tarkkailimme kallioperäolosuhteita ja vertasimme niitä tutkimusten perusteella määritettyyn. Suunnitteluvaiheessa tehdyt tutkimukset osoittautuivat riittäviksi, kallion laatu oli tutkimusten perusteella arvioidun mukaista ja työt voitiin toteuttaa suunnitellusti. Länsimetron kakkosvaiheen tunnelit yhdistyivät Matinkylässä ykkösvaiheen tiloihin alkuvuonna 2018, kun kohdan kalliokannas puhkaistiin.  Tätä blogia kirjoitettaessa tehdään kalliorakennustöitä Espoonlahden asemalla sekä Soukan aseman läntisellä sisäänkäynnillä. Seuraavaksi käynnistyvät metron sisustustyöt.

jukka s

Jukka Salminen

Kirjoittaja on Länsimetron osuuden Matinkylä-Kivenlahti kalliorakenteiden pääsuunnittelija. Hän työskentelee Pöyry Finland Oy:ssä kalliorakennussuunnittelun projektipäällikkönä.

Geologin matka kalliopaljastumilta louhittuun kalliotilaan

Viime vuosituhannella geologiopintoja aloittaessani ei minulla ollut vielä mitään käsitystä siitä, miten monipuolisia tehtäviä saan työurallani geologina tehdä. Suuret kalliorakennushankkeet Pöyryllä työskennellessäni ovat olleet erittäin mielenkiintoisia ja myös haasteellisia geologin näkökulmasta.

Vuonna 2011 rakennusgeologisia kartoituksia Espoossa länsimetron jatkeen linjaukselle tehdessäni oli uteliaisuutta ja intoa ilmassa. Uuden metro-osuuden Matinkylä –  Kivenlahti suunnittelu oli alkutaipaleella ja minun oli geologina muodostettava kokonaiskuva useita kilometrejä pitkän tunneliosuuden kalliolaadusta.

blogi harju kuva 1

Kollegan kanssa kalliopaljastumillla rakoja mittaillessa mietin, että tästä se taas uusi hanke alkaa. On mielenkiintoista nähdä miten hyvin kalliolaatutulkinta osuu kohdilleen sitten, kun päästään louhintavaiheeseen.

Yksittäiset rakohavainnot, laajemmat ruhjetulkinnat ja muu geologinen aineisto toimivat lähtötietona, jonka perusteella luodaan käsitys olosuhteista ja jatkotutkimustarpeista. Tutkimusten myötä hankeen edetessä tulkinta tarkentuu ja rakentamisen kannalta olennaiset kalliorakenteet saadaan paikannettua.

Useiden tutkimus- ja suunnitteluvaiheiden jälkeen louhinnat pääsivät käyntiin vuonna 2015. Ensin urakoitsijat louhivat työtunnelit, sitten suuret asemahallit, raiteenvaihtopaikat ja ratatunnelit.

Pöyryn geologikollegojen lisäksi työmailla lujitussuunnittelua tukevia rakennusgeologisia kartoituksia tekevät muiden toimistojen geologit. Koska tunnelia louhittiin monessa paikassa samaan aikaan, pari geologia ei riittänyt tekemään kartoituksia mittavassa kalliorakennushankkeessa.

Työmaa veti minuakin puoleensa, mutta pääsuunnitteluryhmän geologina kartoitukset eivät enää kuuluneet tehtäviini. Työmaalle on kuitenkin päästävä silloin tällöin, jotta pysyy hyvä käsitys siitä, millaista kalliota louhittaessa tulee vastaan – ehjää vai ruhjeista. Ja ovatko kalliorakoiluun liittyvät vesivuodot hallinnassa. Pelkästään paperidokumenttien perusteella kokonaisuudesta kun ei saa käsitystä.

Vaikka kalliota maanpäältä katsellessa voisi ajatella, että Suomen kallioperä on hyvin tiivis ja ehjä, virtaa avoimissa kallioraoissa pohjavettä. Maakerrosten alla kallioperä jakautuu rakojen ja ruhjevyöhykkeiden rajaamiin lohkoihin. Avoimet raot täyttyvät vedellä. Avoimien rakojen tiivistämiseen kiinnitetään kalliorakennushankkeissa erityisesti huomiota, jotta tunneliin vuotavaa vesimäärää saadaan pienennettyä ja mm. ympäristövaikutukset minimoitua.

On ollut antoisaa olla geologina mukana useassa mittavassa kalliorakennushankkeessa lähes alusta loppuun asti ja saada omin silmin nähdä koko ketju tutkimuksista toteutukseen.

Nyt länsimetron Matinkylä – Kivenlahti osuuden louhintatyöt ovat jo hyvin pitkällä. Asemahallit ja raiteenvaihtohallit on koko komeudessaan louhittu lähes valmiiksi. Maastokartoituksilla aloitettiin, ja tähän on päädytty. Nyt, ainakin geologin silmissä kauniit, kalliopinnat ovat peittyneet ruiskubetonilla ja ns. sisustustyöt alkavat.

blogi harju kuva 2

Geologia-aiheisia linkkejä:

http://www.geologia.fi/index.php

http://www.gtk.fi/geologia/

Blogi Harju kuva 3

Piri Harju

Kirjoittaja työskentelee Pöyry Finland Oy:ssä geologina. Länsimetron jatkeen lisäksi hän on ollut mukana myös länsimetron ensimmäisellä osuudella ja Kehärata-projektissa.