The geological construction conditions of the Päijänne Water Tunnel

Tässä opinnäytetyössä on tarkasteltu Päijänne-tunnelia ja sen rakennusgeologisia olosuhteita. Tarkastelussa on pyritty soveltamaan elinkaariajattelua niiltä osin, kun se on ollut mahdollista ja mielekästä. Koska Päijänne-tunnelin historiasta on olemassa runsaasti materiaalia, on opinnäytetyön tarkoituksena ollut myös kerätä yhteen professori Heikki Niinin tunnelin suunnittelun aikaista materiaalia ja arvioida niiden käyttökelpoisuuttaja tarvetta mahdollista jatkotutkimusta varten. Päijänne-tunneli valmistui vuonna 1982 ja sen valmistumisen aikaan oltiin siinä uskossa, että se olisi huoltovapaa seuraavat sata vuotta. Näin ei kuitenkaan käynyt vaan jo vuonna 1997, vain viisitoista vuotta valmistumisen jälkeen tunnelissa havaittiin sortumia. Siksi koko tunnelin lujitustarve tutkittiin uudelleen ja suoritettiin mittava huoltoremontti tarvittaviin kohtiin. Päijänne-tunnelin korjaus suoritettiin kahdessa osassa vuosina 2001 ja 2008. Korjausremonttien aikainen tarve on merkittävä siinäkin mielessä, että tunneli mitoitettiin alun perin täyttämään jopa 700 l/vrk/asukas veden ominaiskulutuksen tarvetta. Toteutunut tarve on kuitenkin vain 155 l/vrk/asukas, joten tarvittava tunnelin virtaama on vain noin kolmasosa alkuperäisestä arviosta. Verkkaisesta virtauksesta huolimatta tunneli alkoi rapautua nopeasti valmistumisen jälkeen. Nyt on tunnelia vahvistettu siten, että noin 30 - 40 % pinta-alasta on ruiskubetonoitu ja remonttien yhteydessä voitiin todeta varavesijärjestelmän käytön Vantaanjoesta toimivan moitteettomasti. Tunnelin rakentamisen aikaan ei ollut syytä estää tunnelissa kulkevan veden pääsemistä tunnelin ulkopuolelle tai päinvastoin. Paineolosuhteet täydessä vesitunnelissa aiheuttavat pääosin painetta ulospäin, mutta sopivissa virtaamisolosuhteissa on mahdollisuus, että ympäristöstä kulkeutuu tunneliin haitallisia aineita vaarantaen raakaveden laadun. Koska sekä tunnelin läheisyyteen, että sen päälle on keskittynyt paljon riskialtaista toimintaa, on jatkossakin kiinnitettävä huomiota tunnelin läheisyydessä pohjaveden käyttäytymiseen. Haitallisten aineiden kulkeutumista mallinnettaessa voidaan arvioinnin apuna käyttää geostatistisia menetelmiä. Tästä on esimerkkinä esitetty tunnelin puolivälissä sijaitsevan Oitin Hausjärven Nopon pesulan tetrakloorieteenin mallintaminen maaperässä. Toinen tarkemmin esitetty kohta sijaitsee Kehäradan ja Päijänne-tunnelin risteyksessä, jossa tunnelit on suunniteltu kulkemaan 13 metrin etäisyydellä toisistaan murrosvyöhykkeisellä kallioalueella (Aluehallintoviraston päätös 4/2010).The Greater Helsinki area is supplied with fresh drinking water through The Päijänne Water Tunnel. With a length of 120 kilometres, it is one of the longest continuous rock tunnels in the world. It was constructed between the years of 1973-1982 and needed repairs in 2001 and 2008. The main scope of this study is to examine and find out why the repairs were necessary only 15 years after the original construction was finished. For this study I was able to examine the original tunnel building documents by Professor Heikki Niini. He participated in the original tunnel construction project and his documents are stored at the office of The Pääkaupungin vesi Oy. One particularly intriguing part of the tunnel is the intersection of Päijänne Water Tunnel and the Ring Rail Line. They intersect right next to the Helsinki International airport so that they form a three level system. How they interact is worth considering thoroughly. The railway tunnel will run above the Päijänne Water Tunnel, which has already been reinforced at the intersection to withstand the additional pressure from the railway tunnel. The Päijänne Water Tunnel was originally constructed in a way that the fresh water in the tunnel was allowed to interact with the groundwater outside the tunnel. There was no reason at the time to prevent that to happen. The possibility of environmental risks has increased at the south end of the Päijänne Water Tunnel due to a numerous contaminate activities where chemicals are handled. There is now a potential risk that poisonous chemical could be released into groundwater either intentionally or by accident. If a contaminant should ever have an access to the tunnels fresh water supply, that would soon create a major catastrophe and affect the availability of fresh drinking water for more than one million people in the metropolitan area of Helsinki, Espoo and Vantaa. Modern spatial data handing gives us some useful information and with interpolation we can try to estimate how the diffusion of the pollutant will act in the groundwater