Loppuseminaari Kirsi Lehtonen

MAA-AINESTEN

UUSIOKÄYTTÖ

KADUN

RAKENTAMISESSA

TAMPEREEN INFRAN RAKENTAMISPALVELUT

Kirsi Lehtonen Ympäristöteknologia Opinnäytetyön loppuseminaari 3.10.2013 HAMK / Visamäki

Työn tilaaja

Tampereen kaupunki / Infra Liikelaitos / Rakentamispalvelujen yksikkö

Kuusi yksikköä: korjaamo-, liikenne-, rakentamis-, kunnossapito-,

suunnittelu- ja paikkatietopalvelut

Rakentamispalvelujen yksikkö vastaa kaupunkialueen

yhdyskuntarakentamisesta; kaduista, puistoista, satamista, toreista,

viheralueista, silloista, meluesteistä, yleisistä alueista sekä

erikoisrakenteista

Tampereen Veden, Tampereen Sähkölaitoksen, Tampereen Sähköverkko

Oy:n ja muiden operaattoreiden jakeluverkostojen rakentaminen

Yhdyskuntarakentamista muille kaupungin yksiköille tehtyjen tilausten

mukaan

Kiviainesvarasto sekä lumen- ja maanvastaanottotoiminnot

2

Rakentamispalveluiden ympäristötavoite 2013:

Maa-ainesten uusiokäytön lisääminen

Maa-ainesten uusiokäytön lisääminen

Tavoitteeseen liittyvät

ympäristöpäämäärät

Luonnonmateriaalien ja raaka-aineiden käyttötarpeen

vähentäminen

Kuljetustarpeen ja kaluston määrän optimointi ja

vähentäminen työmailla

Maa-ainesten uudelleen hyödyntäminen

Tavoitteen

saavuttamisen

kriittiset tekijät

Uusiokäytön lisääminen, välivarastointi- ja kierrätyspaikat,

sijainti ja saavutettavuus

Suunnitelmallisen uusiomateriaalien käytön

hallintajärjestelmän kehittäminen, uusien tekniikoiden

soveltaminen

Maiden vastaanottopaikan kaavoitusvalmistelu Teiskoon

Tilaaja- ja kiinteistötoimen yhteistyö rakentamispalveluiden

kanssa

Yhteistyön kehittäminen kaikkien työmaan osapuolien ja

urakoitsijoiden kanssa

Suunnittelun ja tuotannon yhteistyön laatu, ennakointi

Työmaapäälliköiden innovointi ja osaaminen

Tavoitteen seuranta ja

mittaritUusiokäytön määrä (m

3, tn, %)

Taloudellinen hyöty (€)

Toimenpiteet Uusiokäytön määrän seuranta ja seurantajärjestelmän

kehittäminen

Kaupunkialueella olevien välivarastopaikkojen kartoitus;

olemassa olevat sekä uudet

Logistiikkaketjujen mallinnus ja vertailu

3

Kuva: Kirsi Lehtonen

Opinnäytetyön tavoitteet ja toteutus

1) Kokonaiskuva maa-ainesten

uusiokäytön mahdollisuuksista

2) Toimintaa koskeva lainsäädäntö

sekä siihen liittyvä lupa- ja

ilmoitusmenettely

3) Kustannus- ja

ympäristökuormitusvertailu:

- rakentamispalveluiden vuoden

2012 kokonaisluvut sekä kaksi

työmaata

Kirjallisuuteen ja lähdeaineistoon

pohjautuva kooste materiaalien

uusiokäyttömahdollisuuksista

kadun rakentamisessa

Kirjallisuuteen ja lähteisiin

pohjautuva kooste

Elinkaariarvioinnin menetelmällä

toteutettu vertailu

- uusiokäyttöasteet 0 – 70 %

- kaksi varastointivaihtoehtoa

4

Opinnäytetyön tavoitteet ja toteutus

maa-ainesten uusiokäyttö

rakentamispalveluissa

maa-ainesten käyttöä Suomessa

uusiokäyttöön liittyvä lainsäädäntö,

lupa- ja ilmoitusmenettely

ylijäämämaan, jätteiden ja

materiaalien

uusiokäyttömahdollisuuksia kadun

rakentamisessa

vaikutukset ympäristöön ja ihmisiin

tulevaisuuden näkymät

laskelmien toteutustapa ja tulokset

raportti:

- kirjallinen selvitys

- koosteet materiaaleista ja

lainsäädännöstä

- laskelmien tulokset

- johtopäätökset

laskelmien tulokset

valokuvat

5

Työssä käsitelty Tuotokset

6

Maa-ainesten käyttö ja uusiokäyttö nyt

Maa-ainesten käyttö Suomessa

Suomessa kiviaineksia käytetään

vuosittain noin 100 miljoonaa

tonnia

20 tonnia jokaista suomalaista

kohti

20% saadaan rakennuskohteista

70 – 80 % kulutuksesta valtion ja

kuntien rakentamiseen

Kiviainesten riittävyys useita

vuosisatoja

Nykyisellä käyttömäärällä ja

myönnetyille luville noin 15- 25

vuotta

7

Lähde: Valtiovarainministeriö

50%

20%

12%

8%10%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

Liikenneverkot Talonrakennus Betoni ja laasti Asfaltti Muut

Kiviainesten käyttöjakauma Suomessa

Tavoitteita maa-aineksen ja materiaalien

uusiokäytölle

maarakentamisessa8

Jätelain etusijajärjestys

Jätelaki: 70 painoprosenttia rakennus- ja purkujätteestä hyödynnetään

materiaalina vuodesta 2020 alkaen

Valtakunnallinen jätesuunnitelma: maarakentamisessa korvataan

teollisuuden ja kaivannaistuotannon jätteillä 5% (3 - 4 milj. tn)

luonnonsorasta ja kalliomurskeesta vuonna 2016

Etelä- ja Länsi-Suomen jätesuunnitelma: maarakentamisen jätteiden

vähentäminen vuoteen 2020 mennessä 10 % vuoden 2007 tasosta sekä

maa-ainespankkien perustaminen

UUMA-kehityshanke: maarakentamisessa korvataan neitseellistä

materiaalia uusiomateriaaleilla 10 % verran vuoteen 2015 mennessä

vuoden 2005 tilaan verrattuna

Maa-ainesten uusiokäyttö

Tampereen Infran rakentamispalveluissa

Maa-aineshuollon toiminnot

- Ruskonperän ja Myllypuron maanvastaanottoalueet

- kolmas maanvastaanottoalue suunnitteilla, Myllypuron aluetta laajennetaan

- Tarastenjärvelle tulossa välivarastointialue lähivuosina

- Kaupunkialueella useampia varastointialueita lumelle, mullalle ja tarvikkeille

- Useita kallio- ja sora-ainesten ottopaikkoja

- Kuljetusreitit ja –etäisyydet haasteena

Kuva: Maapankki

9

Kuva: Maapankki/Tampereen Infra


Tampereen Infran rakentamispalveluissa10

Tampereen seudun kasvuarvio 43 % vuoteen 2030 mennessä nykyisestä,

asukkaita 435 000

Tarve rakentaa uusia alueita ja liikenneverkkoja sekä saneerata nykyisiä;

pyritään tiiviiseen kaupunkirakenteeseen

Katujen rakentamisen ja kunnossapidon tarve tulevaisuudessa sama kuin

nyt

Uudiskohteita suunnilleen yhtä paljon saneerauskohteiden kanssa ->

jatkossa saneerauskohteiden määrän arvioidaan kasvavan



Tampereen Infran rakentamispalveluissa11

Materiaalien määrät

Maa-aineksen uusiokäyttöasteeksi arvioitu 20 %

-> ylijäämämaata hyödynnetty kadun rakentamisessa 94 000 tn

Ylijäämämaa pääosin moreenia, silttiä, savea, kiviä ja isoja lohkareita

Ylijäämämaa hyödynnetty pääosin sellaisenaan katujen ja meluvallien rakentamisessa, jalostusmuotoina käytetty murskausta ja seulontaa

tn/v m3/v

Hiekka ja sora 56 000

Kalliokiviaines 320 000

Uusi 20 000

Uusiokäyttö 5 000

Jalostamaton 94 000

Jalostettu 0

Uusiokäyttöaste

Myllypuro 41 250 25 000

Ruskonperä 235 950 143 000

yhteensä 277 200 168 000

613 800 372 000

Rakentamispalvelut / vuosi 2012

Asfaltti

Neitseellinen materiaali

Hyödynnetty ylijäämämaa

Loppusijoitus

20 %

12

Maa-aineksen ja materiaalien

uusiokäyttömahdollisuudet

kadun rakentamisessa

Maa-aineksen ja materiaalien hyödyntäminen:

Jätteistä rakennusmateriaaliksi13

Materiaalit aina joko jätteitä tai tuotteita

Ylijäämämaan hyödyntämiselle oltava tarve; suunnitelmallista, ei

muuntamistoimia, perustuu johonkin suunnitelmaan -> ei tarvita

ympäristölupaa

Lajittelu maa- ja kiviainesjätteille

Materiaalin ominaisuudet ja hyödyntämiskelpoisuus: pitoisuudet,

vaaraominaisuudet -> näytteet, tutkimukset, laadunvarmistus

Sivutuotteet, tuotteistaminen, CE-merkintä



Lupa- ja ilmoitusmenettely14

Ympäristölupa:

- jätettä hyödynnetään maarakentamisessa, pilaantunut maa, kiviaineksen murskaus (> 50 vrk), suurien betonimäärien käsittely ja varastointi, asfaltin murskaus ja jäteasfaltin vastaanotto

Maa-ainesten ottolupa:

- Rakentamisen yhteydessä irrotettu maa-aines silloin, kun sen ottaminen ei perustu hyväksyttyyn lupaan tai suunnitelmaan

Rakennus- ja maisematyölupa:

- Maa-ainesten poisto ja hyödyntäminen rakentamista valmistelevana toimenpiteenä

- Maisemaa muuttavien toimenpiteiden tekeminen; louhinta, kaivuu

YVA - menettely:

- Merkittävät haitalliset ympäristövaikutukset; kiviaineksen, soran ja hiekan otto, jätteiden käsittelylaitokset

Siirtoasiakirja:

- Jätteen ammattimaista kuljettamista varten; rakennus- ja purkujäte, pilaantuneet maat

Ilmoitus:

- Erikseen määritetyt materiaalit, mm. betonimurskeen ja jäteasfaltin hyödyntäminen


Uusiomateriaalit kadun rakentamiseen15

Ylijäämämaat; arvio 20 – 30 miljoonaa tn

Vanhat maarakenteet; arvio asfalttimurske ja –rouhe noin 250 000 tn

Teollisuuden sivutuotteet; noin 22 miljoonaa tn

Pilaantuneet maat; noin 1,5 miljoonaa tn

Eloperäiset materiaalit

Yhdyskuntajätteet

Käyttötarve kasvaa:

- Sora- ja hiekkavarojen

väheneminen

- Pidentyvät kuljetusmatkat

- Luonnonsuojelun näkökohdat

Kuvassa:

Ylijäämämaata, reunakiviä,

asfalttimursketta



Materiaalien käyttö ja jalostus16

Sivutuotteita, uusiomateriaaleja ja ylijäämämaata voidaan käyttää

sellaisenaan tai jalostettuna, sitomattomana tai sidottuina

Käyttökohteet valitaan materiaalin syntytavan ja ominaisuuksien mukaan

käyttökohteen vaatimuksiin verraten (materiaalien ominaisuudet, maalajien

luokittelu ja kelpoisuus, geotekninen laatu, pohjavesiolosuhteet,

suunnittelu- ja rakentamisohjeet)

Kohteita: kadun eri rakennekerrokset, päällystemateriaali, pengertäyte,

meluvallit, maisemoinnit, kevennys- ja tiivistemateriaalit, sideaine

Materiaalien jalostus: lajittelu, murskaus, seulonta, välppäys, sekoitus,

stabilointi, pesu, erottelu, pelletointi, kuivaus


Kadun rakenteet

Penger ja pohjamaa:

- kaikki kivennäismaalajit (ei savi ja moreeni)

- louhe, kivet, betoni, kumi

- Stabiloitu moreeni, savi, turve

Suodatinkerros:

- Geotekstiilit, moreeni, betoni, tiili, rouhittu kumi, lasi

Jakava kerros:

- murskeet, louhe, moreeni, betoni

Kantava kerros:

- Murskeet, moreeni, asfalttimurske, betoni

Kulutuskerros:

- Asfalttimurske ja –rouhe, betonimurske, kumi, muovi

Muut rakenteet (täytöt, meluvallit ym.)

- Louhe, isot kivet, sepeli, moreeni, savi

- asfalttimurske, betoni, tiili, kumi, lasi

Teollisuuden sivutuotteista löytyy vaihtoehtoja kaikkiin rakennekerroksiin

17


Rakentamispalveluissa hyödynnettävät18

Moreeni lajiteltuna toisarvoisiin kohteisiin

Murske, sora ja hiekka puhtaana

Louhetta pääosin sellaisenaan, lisäksi murskattuna

Isot kivet räjäytetään pohjamateriaaliksi

Savea sellaisenaan luiskiin ja täyttöihin, pääosin menee läjitykseen

Turve ja leikkikenttähiekka mullan valmistukseen

Jäteasfaltti murskattavaksi



Rakentamispalveluissa hyödynnettävät19

Betoni varastoidaan ja murskataan,

pyritään hyödyntämään jakavan

kerroksen materiaalina

Reunakivet käytetään uudelleen tai

murskataan

Kannot ja risut toimitetaan

loppusijoitukseen

Ei käytössä pilaantuneita maita, sepeliä, teollisuuden sivutuotteita

Uusina toimintoina tulossa:

+ asfaltin valmistuksessa muodostuvan pölyn käyttö täyteaineena ja

rakentamisessa

+ sadevesihiekan hyödyntäminen

+ mahdollisuus tiilijätteen varastointiin ja murskaukseen


20

Ympäristövaikutukset

ja

tulevaisuuden näkymät


Vaikutukset ympäristöön ja ihmisiin

Alueelliset vaikutukset maisemaan,

kulttuuriympäristöön, virkistys-

mahdollisuuksiin, viihtyvyyteen ja

pohjaveteen

Globaaleja vaikutuksia

ilmastonmuutokseen,

happamoitumiseen, rehevöitymiseen

ja luonnonvarojen käyttöön

Uusiomateriaalien käyttö ei aina

ole parempi vaihtoehto

Uusiutumattomat raaka-aineet ja

asfaltti ovat suurimmat kuormittajat

Lähde: Korkiala-Tanttu, Eskola, Valkeisenmäki,

Antila & Mutanen 2007)

21

Ympäristövaikutus Aiheuttajat Ympäristöongelmaluokka

Luonnonvarojen

käyttö

Kallioaines, sora ja hiekka,

ylijäämämateriaalit, läjitettävät

massat, kaatopaikalle menevät

jätteet, uusiutumattomat

energiaresurssit

Luonnonvarojen käyttö

Päästöt ilmaan Kuljetusajoneuvot ja työkoneet,

työnaikaiset liikennejärjestelyt,

räjähdyskaasut, materiaalien

(kuten asfaltin ja sementin)

valmistus

Ilmastomuutos, alailmakehän

otsonin muodostuminen,

happamoituminen,

rehevöityminen, paikallinen

ilman laatu, suorat

terveysvaikutukset

Pölypäästöt Kiviainesten louhiminen, maa-

ainesten kaivu, kuormaus ja

kuljetus, rakentaminen

Paikallinen ilman laatu, suorat

terveysvaikutukset

Päästöt maaperään ja

veteen

Teollisuuden sivutuotteet,

bitumipohjaiset materiaalit,

kemikaali-/polttoainevuodot

Ekotoksisuus, laadulliset

pohjavesivaikutukset

Melu ja tärinä Kuormaus ja kuljetustoiminta,

louhintaporaukset ja

räjäytykset, murskaus ja rikotus,

roudan rikkominen, paalutus

sekä rakennusten ja rakenteiden

purkaminen


Tulevaisuuden näkymät

Ekotehokkuus, kestävä kehitys, pienentyneet ympäristövaikutukset

Maanvastaanottoalueiden rakennustarpeen pienentyminen

Elinkaarihankinta

Maa-aineshuollon kokonaisuuden hallinta: materiaalit ja tieto

Osaamisen, menetelmien, laadunhallinnan kehittyminen

Tuotteistaminen

Yhteistyön parantuminen

Ennakkoluulojen poistuminen

Varastointi- ja jalostusalueiden

puute

Heikko kannattavuus

Asenneongelmat

Saatavuus- ja laatuongelmat

Kuljetusmatkat

Riskien jakamisen periaatteiden,

kannustimien ja

kilpailuttamisvaatimusten

puuttuminen

Lupahallinnon ja logistiikan

viiveet ja kustannukset

22

Hyötyjä Haasteita


Tulevaisuuden näkymät

Suunnittelu, lupaprosessit

Tiedottaminen, koulutus, keskustelu,

tutkimus, yhteistyö

Jalostus- ja käyttöasteen nosto

Alueellinen ja seudullinen yhteistyö,

logistiikka, maa-aineshuollon

kokonaisuus

Maanvastaanottomaksut, jäteverot

Hankekohtainen valmistelu ja tilaajan

osaaminen

Materiaalipankit, maa-ainesten

välityspalvelut, tietojärjestelmät

Elinkaarihankinta, kilpailutus,

hankintamenettelyt

23

Keinoja


24

Kustannus- ja

ympäristökuormitusvertailu

Kustannus- ja ympäristökuormitusvertailu

Katujen rakentamisessa

käytettyjen neitseellisen hiekan

ja kallioaineksen, uuden asfaltin,

ylijäämämaan ja uusioasfaltin

määrät ja hinnat

Kuljetusten etäisyydet ja kulunut

aika, kuljetuskustannukset

Ympäristökuormituksina

ilmastonmuutos, luonnonvarojen

käyttö ja suorat

terveysvaikutukset

Maa-aineksen uusiokäyttöasteet

0 – 70 %, kaksi varastointi-

vaihtoehtoa

Elinkaariarviointi

25

Myllypuron ja Ruskonperän

maanvastaanottoalueet

Tarastenjärven välivarastointialue

Kaksi työmaata: Pohtola ja

Leinola


Kustannus- ja ympäristökuormitusvertailu:

Vaikutukset nykyisellä 20 % uusiokäyttöasteella26

Ylijäämämaata hyödynnetty 94 000 tn ja uusioasfalttia 5 000 tn

Säästöt:

- Materiaalien hankintakulut

1 089 000 €

- Loppusijoituskulut 244 000 €

- Matka-aikasäästö 145 000 €

- Aika 2 500 h

- Kilometrit 101 000 km

- Kasvihuonekaasut 7,1 % (444 tn)

- Luonnonvarat 19,6 % (353 tn)

- Terveysvaikutukset 12,1 % (241 g)

- Kokonaishaitta 15,9 %


Vaikutukset 20 – 70 % uusiokäyttöasteilla27

Ylijäämämaata voidaan hyödyntää enimmillään 329 000 tn

Säästöt:

- Soraa ja mursketta sekä uutta asfalttia säästyy 99 000 – 347 000 tn

- Materiaalien hankintakulut 814 000 – 3 050 000 € (47,5 %)

- Kuljetuskustannukset 43 000 – 230 000 € (68,8 %)

- Matka-aikasäästö 145 000 - 917 000 €

- Aika 2 400 – 16 000 h (65,8 %)

- Kilometrit 101 000 – 579 000 km (68,5 %)

Ympäristökuormitukset:

- Kasvihuonekaasut 4 400– 5 800 tn (säästö 29,2 %)

- Luonnonvarat 560 – 1 500 tn (säästö 68,7 %)

- Terveysvaikutukset 900 – 1 800 g (säästö 52,4 %)

- Hiilidioksidipäästöt 4 400 – 5 600 tn (säästö 28,2 %)

Kokonaishaitta pienenee enimmillään 57,5 % Kuva: Kirsi Lehtonen


Varastoinnin merkitys

Hyödynnettävä ylijäämämaa

198 000 € (3,1 %)

Kuljetuskustannukset 76 000 €

(22,8 %)

Matka-aikasäästö 408 000 €

Kuljetusaika 7 000 h (29,5 %)

Kilometrit 226 000 km (26,7 %)

Kasvihuonekaasut 269 tn (4,3 %)

Terveysvaikutukset 200 g (10,0

%)

Hiilidioksidipäästöt 267 tn (4,4 %)

Kokonaishaitta 1,9 %

28



Työmaat

Pohtolassa pidemmät etäisyydet

- Kustannukset ja

ympäristökuormitukset

suuremmat, säästöjä vähemmän

- Varastoinnin läheisyys korostuu

29

Leinolassa materiaalitarve sekä

kaivettavan maa-aineksen

määrät suuremmat

- Loppusijoitettavan ylijäämämaan

kulut koko ajan suuret

Työmaakohteissa materiaali- ja

kuljetuskustannusten säästöt

suhteessa pienemmät, kun

kuljetusetäisyydet ovat todelliset

ja pidemmät kuin

rakentamispalveluissa

keskimäärin


Kokonaishaitat30

31

Yhteenveto

Johtopäätökset

32

Maa-ainesten uusiokäytön lisääminen kannattaa

Soveltuvia keinoja rakentamispalveluihin:

- Tavoitteiden ja toimintamallien määrittely

- Koordinoija kokonaisuuden hallintaan ja kehittämiseen

- Maapankki, varastokirjanpito, seurantajärjestelmät, elinkaariarviointi

- Ylijäämämaan käytön tehostaminen työmaiden välillä, varastointi Tarastenjärvelle ja työmaan läheisyyteen

- Uusien materiaalien ja jalostusmuotojen kokeilu ja käyttöönotto

- Koulutus, tiedotus, yhteistyö

- Käyttökohteiden lisääminen, pilot-kohteet

- Kannustemallit

- Kaavoitus, hankinta- ja kilpailutus

- Varastointi- ja maanvastaanottoalueiden riittävä määrä ja sopivat etäisyydet

33

Kiitos!


Engineering

Loppuseminaari Kirsi Lehtonen