Pieni siirto, iso onnistuminen – Hessundinsalmen sillan harvinaislaatuisen betoninivelrakenteen tunkkaus onnistui erinomaisesti

Uusi Hessundinsalmen silta on moderni versio betonisesta kaarisillasta, ja se rakentuu vanhan sillan viereen. Allianssihankkeen kehitysvaiheessa siltaa on ideoitu suunnittelusta vastaavien AFRYn ja SOFin Consultigin johdolla myös urakoitsija Kreaten ja tilaaja Väyläviraston kanssa. Kehitysvaiheessa päädyttiin muun muassa teräksen rajun hinnan nousun myötä vaihtamaan terässilta betoniin. Yhteistyön tuloksena syntyi poikkeuksellinen suunnitelma, jossa riittää mielenkiintoisia ratkaisuja sillan vinoista jaloista aina Suomessa harvinaiseen betoninivelrakenteeseen.   

– Siirsimme suunnittelupöydällä välituen perustukset rannalle kallion varaan ja jalat vinoiksi, jotta saimme sillan kansipalkkien jännemittaa lyhennettyä. Silti silta on lähes 120 metrin varsinaisella jännemitallaan Suomen pisimpiä kehäsiltarakenteita. Betoninivelrakenteita ei ole tässä mittakaavassa tehty Suomessa ikinä, ja edellisistäkin toteutuksista on aikaa kymmeniä vuosia. Suunnittelun ja rakentamisen tiivis yhteistyö sekä urakoitsijalta saatu palaute kustannustehokkaasta ja tehtävissä olevasta rakenteesta ovat mahdollistaneet teknisesti haastavan Hessundinsalmen sillan toteuttamisen, kertoo sillan pääsuunnittelija Atte Mikkonen Sofin Consultingista.

Oppeja betoninivelrakenteen suunnitteluun ja toteuttamiseen on haettu Saksasta Leonardt, Ändra und Parteners AG:ltä, jonka johdolla toteutettiin myös koerakenne ennen lopullisen rakenteen toteuttamista.

Kaunis insinööritekninen rakenne jää näkyviin

Betoninivelrakenteen ansiosta sillan perustukset ja pilarit pystyttiin tekemään ulkomuodoltaan sirommiksi. Tärkein tehtävä sillan jalkojen alaosiin valetuilla betoninivelillä on kuitenkin auttaa vähentämään sillan kehämäisestä muodosta ja lämpöliikkeistä aiheutuvaa suurta rasitusta sillan jalkoihin ja betoniin.

Betoninivelen ansiosta siltaan ei synny betonirakenteita rikkovaa taivutusrasitusta, halkeilemista tai muita vaurioita, kun rasitukset ja kuorma kohdistuvat sillan perustuksille.

– Betoninivel ei oikeastaan ole nivel perinteisessä mielessä. Nivel ajatellaan usein varusteeksi tai laitteeksi, mutta tämä betoninivel on huoltovapaa pysyvä osa rakennetta. Se on poikkileikkauksen pienennys, joka sallii sillan rakenteeseen kohdistuvia muodonmuutoksia, mutta pitää rakenneosan puristettuna siihen kohdistuvan voiman ansiosta. Toiminnallisen tehtävänsä lisäksi se on elegantti pieni yksityiskohta, joka voi jäädä ohikulkijalta huomaamatta, ellei sen olemassaoloa tiedä, Mikkonen kuvailee.

Esikohotusasentoon nostaminen minuuteissa ohi – työtä takana tuhansia tunteja

Hessundinsalmen siltaan liittyy erityistoimenpiteitä, joita kukaan kokeneista siltasuunnittelijoista ja -rakentajista ei ole aikaisemmin toteuttanut. Lokakuun lopussa työmaalle kokoontui iso joukko rakennusalan ammattilaisia, kun vuorossa oli tukipilareiden asennon muuttaminen siirtomenetelmällä.

– Vaikea työ onnistui erittäin hyvin. Vaikka Kreatella on kokemusta sadoista tunkkauksista, sivusiirroista ja muista haastavista työvaiheista, emme olleet tehneet aikaisemmin vastaavaa. Käytännössä tunkkasimme 480 tonnia painavan vesiaukkoon nojaavan pilarin 30 millimetriä esikohotusasentoon, kertoo kehityspäällikkö Rasmus Sainmaa Kreatelta.

Ajan myötä silta liikkuu ja kaikki liikkeet ovat samansuuntaisia. Kun pilarit on valettu, painuvat telineet, kansi kutistuu ja erilaiset lämpötilavaihtelut aiheuttavat myös liikettä. Nivelelle on ominaista, että se pyrkii kiertymään samaan suuntaan, ja siksi pilarirakenteen kohottaminen on tärkeää.

– Käytännössä poistimme tunkkauksella telineistä rakenteeseen aiheutuneen painuman sekä ennakoimme tulevia liikkeitä. Varsinainen kohotustyö kaikkine mittauksineen oli ohi 30 minuutissa, mutta onhan tätä tietyllä tapaa valmisteltu jo lähes vuoden päivät, Sainmaa sanoo.

Perusrakentamisen lisäksi tällaisten erikoisoperaatioiden toteuttaminen vaatii tiivistä kehitystä ja yhteistyötä kumppaneiden kanssa aina suunnittelusta urakointiin ja mittauksesta laadunvarmistukseen.

Siirtymän onnistumista mitattiin propellihattumeiningillä

Rakenteen siirtymän onnistumista mitattiin silmä tarkkana monella eri menetelmällä niin ennen kuin jälkeen siirron. Kreate pilotoi kohteessa Koherent Oy:n erittäin tarkkaa reaaliaikaista siirtymämittausta, jota ei siltarakentamisessa ole aikaisemmin hyödynnetty. Myös mittaamisen saralla ennakkoon tehty kehitystyö tähtäsi laadunvarmistukseen ja tarkkaan määritelty mitta siirrolle viitoitti tietä onnistuneeseen lopputulokseen.

– Monitorointijärjestelmä mittasi pilareiden kaltevuutta, nivelen neljän nurkkapisteen muodonmuutoksia ja iskun pituutta. Takymetrillä puolestaan mittasimme koordinaatteja. Lisäksi meillä oli reaaliaikainen siirtymämittaus, jonka perusteella kontrolloitiin hydrauliikkaa. Vähän oli jopa propellihattumeininkiä, mutta näin me pystymme yhdessä varmistamaan laatua sekä löytämään uusia menetelmiä ja tapoja tehdä töitä, Mikkonen ja Sainmaa iloitsevat.

Kaiken kaikkiaan Hessundinsalmen sillan harvinaislaatuinen rakennustekninen toteutus lisäävät Suomessa osaamista sillan vinojalkaisuuden ja betoninivelrakenteen suunnittelusta ja toteuttamisesta.

– Tämä on ollut Kreaten siltarakentajille sekä haaste että ainutlaatuinen mahdollisuus. Onneksi me nautimme teknisistä haasteista ja ongelmien ratkaisusta, Sainmaa päättää.

Hessundinsalmen sillan lyhyt oppimäärä:

• Ensimmäinen osa Hessundinsalmen nykyistä teräsbetonista holvikaarisiltaa rakennettiin vuonna 1937 ja toinen puoli 1967.
• Nykyinen silta on 170 metriä pitkä ja 13 metriä leveä.
• Sillalla kulkee vuorokaudessa noin 11 000 ajoneuvoa, joista raskasta liikennettä lähes 700 ajoneuvoa. Silta on tärkeä, sillä Maantie 180 on ainut yhteys Paraisten saaristosta mantereelle.
• Vanha silta on rakennettu salmen parhaimmalle paikalle ja uusi silta rakennetaan sen viereen. Vanha silta puretaan uuden valmistuttua.
• Uusi silta on 260 metriä pitkä ja 16,25 metriä leveä.
• Sillan alikulkukorkeus kasvaa 15 metristä 16 metriin.
• Uusi silta on vinojalkainen kaarisiltamainen teräsbetonisilta ja se on jännemitaltaan suurimpia Suomessa toteutettuja kehäsiltarakenteita.
• Kohteeseen on rakennettu harvinaislaatuinen betoninivelrakenne, jota on käytetty Suomessa aikaisemmin vähän eikä näin suuressa mittakaavassa ollenkaan.
• Sillan suunnittelusta vastaa AFRY, joka on toteuttanut suunnittelun yhdessä SOFIN Consultingin ja Leonhardt, Andrä und Partnerin kanssa. Sillan rakentaa Kreate.
• Hessundinsalmen silta on osa Maantie 180 Kirjalansalmen ja Hessundinsalmen siltojen uusiminen -allianssihanketta, jonka osapuolina ovat Väylävirasto ja Kreate.