Geotehnika – kellele ja miks? Aastalõpuintervjuu Peeter Talvistega

Geotehnika ja ehitusgeoloogia on geoloogiateaduse harud, millega Eesti Geoloog varasemalt just väga palju piike murdnud ei ole. Selle aasta lõpus tunnustas aga Eesti Ehitusinseneride Liit aasta ehitusinseneri nominendina… geoloogi(!)

Võtsime ühendust aasta ehitusinseneri nominendi Peeter Talvistega, kes juhib geotehnikaalast väikefirmat IPT Projektijuhtimine OÜ ja nõustab geotehnikaalaselt Eesti ehitusmaastiku väikeseid ning suuri. Uurisime, mida kujutab endast geoloogia haru geotehnika.  

Peeter Talviste Geoloogia sügiskoolis 2018. Foto: Sigrid Soomer
Peeter, esiteks palju õnne ehitusinseneride poolt antud nominatsiooni puhul, aga siit kohe esimene kiuslike küsimuste voor: ehitusgeoloogia, geotehnika, ehitusinseneeria … Mis vahe on ehitusgeoloogial ja geotehnikal – kui üldse? Mis seosed on inseneriteadustel ja geoloogial? Ühed teatavasti ehitavad meile vahvaid hooneid, teid, raudteid ja ökodukte, teised aga tahavad lihtsalt puhtsportlikust huvist vaadata, mis järgmise kivi all peidus on. Siin oli nüüd mitu küsimust koos, aga hakka otsast pihta. Ehitusgeoloogia vs geotehnika kõigepealt?

Ehitusgeoloogia päritolu on ilmselt sümbioos venekeelsest insenergeoloogiast (inženernaja geologija) ja teiselt poolt protestist selle vastu, et NL-i ajal eesti ehitusinsenerid sadamate jm suurte insenerrajatiste juurest eemal majade ja hoonete ehitamise juurde „lukustati“. Suured insenerrajatised käisid läbi NL-i keskasutuste. Ei ole küll termini autori käest otse küsinud, aga insenergeoloogia nudimisel ehitusgeoloogiaks tundub protesti maik juures olevat.

Geotehnikaga on teine lugu, see termin oli teatud perioodil NL-is keelatud. Aga Eestis hakati Eesti Geotehnika Konverentse korraldama väga ammu, vaatasin, et mul on riiulis IV Eesti Geotehnika Konverentsi teesid aastast 1970. Tänaseks on jõutud XII konverentsini. Tõsi, seda küll aastal 2008, aga eks seegi ole aja märk – kõigil on kiire ja süüvimiseks tasemel, mis lubaks mõtted artikliks kokku panna, ei jätku aega. Geotehnika on laiem mõiste. Kui ehitusgeoloogia (täpsem oleks insenergeoloogia) tegeleb pinnase ja kalju omaduste uurimisega projekteerimise tarbeks, siis geotehnika lisab sellele projekteerimiseks vajalikud arvutused ja vundamendiehituse.

Enamus tegutsevaid pinnaseuuringutega tegelevaid geolooge on ehitusgeoloogid ja nende tegevus piirdub pinnaste ja kalju mehaaniliste omaduste määramisega. Enamus projekteerivatest ehitusinseneridest ei tea, kuidas neid pinnaseomadusi uuritakse, nemad kasutavad ehitusgeoloogidelt saadud andmeid sellisena, nagu need aruandesse kirja on pandud. Kui puutepunkti ei ole, ühe jaoks on algus ja teise jaoks lõpp n-ö „must kast“, siis võib asi kiiva kiskuda. Mujal maailmas on selle ühenduslülina geotehnikud, kes teavad nii pinnaste uurimise ja omaduste määramise poolt kui oskavad teha vajalikke arvutusi nii pinnase kui betooni osa lahendamiseks.

Eesti Geotehnika Ühingu, Eesti Ehitusinseneride Liidu kollektiivliikme liikmeskonna moodustavad uurimisega tegelevad ehitusgeoloogid, projekteerimise ning vundamendiehitusega tegelevad ehitusinsenerid. Eestis ehitusgeoloogiliste uuringutega tegelemiseks peab omama Eesti Ehitusinseneride Liidu poolt omistatavat ehitusinseneri kutset geotehnika allerialal ehitusgeoloogiliste uuringute ametialal.

Seega oled nii ehitusgeoloog, geotehnik kui ka ehitusinsener. Sinu portfoolio geoloogiliste problemaatikumide lahendamisel on muljetavaldav. Kas on ka mõni objekt, mille puhul hiljem mõtled, et „jumal tänatud, et nii läks…“? Ehk kas ja kui palju tuleb geotehnikas ette n-ö piiri peal kõndimist?

Ei ole mingit „piiri peal kõndimist“. Lahendamise käiku reglementeerib Eurostandardite süsteem, mille peamiseks ülesandeks on määratleda varutegurite süsteem, mis tagab lahenduste 100% ohutuse. Seega peab avariide juhtumiseks tekkima summeeruv viga mitmes kohas.

Kord ammu arvutasin sõbrale vaia kandevõime ja panin valemisse raadiuse asemel diameetri, sisuliselt suurendasin vaia otsa pindala 4-kordseks. Õnneks oli ehitamisel väike viilhall, veale sai jälile kohe peale vaiade valmistegemist ja vea parandamiseks sai kasutada vaiadele valatava betoonvöö tugevdamist rohke armatuuriga. Lisaks erinevad varud nii koormuses vaiadele kui ka pinnaseomadustes ja nii lahenes piinlik olukord selliselt, et keegi eriti peale maksma ei pidanud, viilhallgi tänaseni püsti.

Eesti Ehitusinseneride Liidu poolt toodi välja Sinu osalusel teostatud projektidena Estonia kaevanduse päikesepark, Kohtla-Järve kaevanduskäigud ja Reidi tee sadevee pumpla rajamine. Reidi tee on neist vast kõige kurikuulsam projekt. Kui suur väljakutse on projekteerija ja ehitaja jaoks mere piirile ligi 10 meetri sügavuse „augu“ rajamine allpool merepinda?

Väga suur, eriti Tallinna Kesklinna tingimustes. 10 m sügavune kaeve väga peenes veeküllastunud liivas on igal pool keeruline, sest seinad tuleb toestada. Toestatud seintele surub nii pinnase koormus kui veesurve ning seinte liikumise vältimiseks tuleb kasutada ülipikki puuritud ankruid (mis on kallid) või toestada süvend seestpoolt tugedega/taladega seinte vahel. Viimane aga segab kaevamist ja hiljem augu sees toimetamist. Selliste ehitiste raskuse kirjeldamiseks sobib ajaskaala vast kõige paremini – augu kaevamine ja (maapinnani) täis ehitamine võtab 2–3 korda nii palju aega kui hiljem 5–8 korruse peale ehitamine.

Ja siis jääb veel see asi, et kui arhitekt midagi ilusat teeb, naudivad seda inimpõlved sajandeid. Maa-alune osa ja seal ette võetud briljantsed lahendused – neist teavad vähesed ja imetlemiseks ei jää midagi. Alles siis, kui midagi viltu läheb, saavad geotehnikud endale monumendi. Vihjan siin ühele kuulsale tornile …
Reidi tee sadevee pumpla rajamine 2019 a. Foto: IPT Projektijuhtimine OÜ

Kas ühe võimalusena olnuks võimalik rajada Reidi tee Pirita tee ja sadama vahelises lõigus ka tunnelina, mis oleks jätnud palju poleemikat põhjustanud mereäärse rekreatsiooniala inimestele rohkem avatumaks?

Kindlasti, kui rääkida insenertehnilistest lahendustest ja võimalustest. Kindlasti mitte, kui rääkida ehitusmaksumusest. 

Eri aegadel on räägitud Tallinna eri linnaosasid ühendavast ja südalinnas maa all kulgevast trammiliinist. Kui reaalne geotehnilises vaates on Tallinnasse metroo rajamine?

„Tallinna metroo“ ehk kiirtrammi liinide eeluuringud viidi läbi juba NL-i ajal, eelmise sajandi 80-ndatel. Väga põhjalikud ja sügavate puuraukudega ning esinduslike katsetega nii laboris kui väljas. Andmed on tänapäevalgi rohket kasutamist ja viitamist väärivad ja saavad. Tingimused on aga ülimalt keerulised, eriti Kesklinnas. Sossi mägi ja Toompea koos Tõnismäega on aluspõhjakivimitest koosnevad saared. Saarte vahel väga nõrgad savid ja ülemises osas veeküllastunud peenliivad. Keerulised on just üleminekud ühtedelt tingimustelt teisele. Ja tänaseks on (uute hoonete rajamise käigus -toim.) Kesklinn vaiu täis puuritud ja rammitud, lisaks süvendeid toestanud ankrud horisontaalsuunas (neid peale maa-aluse osa valmimist enam kätte ei saa, need jäävadki maa alla tulevaste põlvede geoloogidele imetlemiseks ja arheoloogidele imestamiseks). Sobiva vaba ja sirge koridori leidmine "metroole" on tänapäeval vist juba pea võimatu. 

Püsiühendus mandri ja Saaremaa vahel – kas tunnel või sild?

Arvestades, et selle 3 km lõigul on ca 1/3 ulatuses sügav ja voolava konsistentsiga saviga mitmekümne meetri paksuselt täitunud sälkorg, siis ilmselt mitte kumbki. Vähemalt lähiajal mitte.  

Talsinki tunnel – mis on selle hüpoteetilise suurprojekti kitsaskohad, mis geotehnilises plaanis kõigepealt silma hakkavad ja lahendamist nõuavad?

Rikkevööndid. (EGT meregeoloogia ja geofüüsika osakonna juhataja - toim) Sten Suuroja näitas ühes ettekandes merepõhja reljeefi 3D pilti rikkevööndites. Rikked ulatuvad ka väga sügavale. Rikete vööndis võib tööde tegemise ajal ette tulla ootamatuseid. Tunnel oleks suhteliselt lihtne ettevõtmine, kui kulgeks riketeta ühtlases graniidis.

Eesti poole peal kulgeb tunneli trass aga läbi erineva tugevusega aluspõhjakivimite, läbi mitme veepideme ja horisondi. 

2015. aasta kevadel tegi ERR-i „Pealtnägija“ loo Tallinna ähvardanud kommunaalkatastroofist seoses Stroomi rannas paikneva tunnelkollektori purunemisega. Olid avarii likvideerimisel kaasatud geotehnikaeksperdina. Mis selle avarii lahendamise keeruliseks tegi ja kas „Pealtnägija“ pingutas olukorda potentsiaalse katastroofina kirjeldades pisut üle?

Kõne all olev kollektor on väike „tunnel“ mere ääres veeküllastunud liivas. Kindlasti pingutati ajakirjanduses natuke üle, aga kollektori rekonstrueerimine selles lõigus oli tõepoolest keeruline insenertehniline ülesanne.

Aga, nagu eespool kirjeldatud, lahendatakse insenertehnilised ülesanded eurostandardist lähtuvalt, s.o varutegurite süsteemi rakendamisega insenerarvutuste tegemisel. Mis tähendab, et lahenduste stabiilsus on varuga tagatud. Seda nii ehitamise ajal kõikidel ehitusetappidel kui hiljem ekspluatatsiooni ajal. Eksperte oli vaja, et ette näha kõik võimalikud avarii tekkimise kohad ja võimalused ning neid vältida.

Kui ohud on sõnastatud, siis saab neile alati ka lahendused välja töötada. Avariid tekivad asjaoludest, mida ei osata ette näha. Just ohtude sõnastamisega töö erinevatel etappidel tegeleski rahvusvaheline ekspertide grupp. 

Eesti taasiseseisvuse aja üks suuremaid ja pikaajalisemaid keskkonnaalaseid projekte on olnud Sillamäe radioaktiivsete jäätmete hoidla keskkonnaohutuks muutmine. Mis olid selle objekti suurimad ohud keskkonnale ja kuidas toimus selle „tiksuva ajapommi“ keskkonnaohutuks muutmine?

Lihtsustatult öeldes oli hoidla natuke liiga suureks ja kõrgeks kasvanud ja libises mööda sinisavi leostunud ja nõrgaks muutunud pinnakihte aeglaselt mere poole. Liikumised olid registreeritud mõõtmistega. Kaldakindlustused olid vanad ja amortiseerunud, lainetus kulutas hoidla tammi. Eksisteeris oht, et tammid purunevad ja radioaktiivsed jäätmed voolavad merre. Hoidla asus klindi ees ja sellest voolas läbi arvestatav kogus vett, mis kandis pidevalt lahte raskemetalle.
Sillamäe radioaktiivsete jäätmete hoidla katmine. 2008. a. Foto: IPT Projektijuhtimine OÜ


Ohutuks muutmine oli põhimõtetes lihtne. Hoidla nõlvad kaevati laugemaks ja nii peatati mere suunas libisemine. Hoidla ette rajati uus ja võimas kaldakindlustus, mis on arvutatud arvestama mere veetaseme tõusu võimalikul kliimasoojenemisel. Hoidla isoleeriti sügava saviekraaniga maa poolt ning põhjavesi juhitakse kahelt poolt hoidlast mööda. Hoidla kaeti 2,5 m paksuse kattekonstruktsiooniga, mis kogub vihmavee ega lase sel hoidlasse infiltreeruda.

Seda lihtsat lahendust rajati 7 aastat.

Ida-Virumaal paikneb rohkelt keskkonnaohtlikke objekte. Viimastel aastatel on ümber kujundatud ja kaetud Kiviõli ja Kohtla-Järvel poolkoksi- ja tööstusjäätmete prügilad, oma järjekorda ootab Kukruse aherainemägi. Kas ja kui, siis mille poolest erineb Kukruse mägi eelpool mainitutest? Välja pakutud lahendus mägi teisaldada on leidnud mitmesugust vastukaja. Miks mäe teisaldamine on keskkonnaprobleemi lahendamiseks sinu hinnangul kõige mõistlikum lahendus?

Poolkoksimägedes on valdavalt tööstusjäätmed. Aherainemäes on põlevkivi aheraine, välja sorteeritud madalakvaliteediline põlevkivi. Kukruse mäes läks möödunud sajandi 70-80-ndatel põlevkivi põlema. Leegid kustutati ja kolle maeti. Temperatuur aga mäe sees jäi endiselt suureks. Sisuliselt moodustus suuremastaapne utmisseade. Utmise tagajärjel tekib pidevalt produkte, mis väljuvad mäest gaasina õhku või vedelikuna põhjavette. Utmise peatamiseks tuleb kolle maha jahutada. Jahutamise lahendusena ongi mäe teisaldamine välja töötatud ja variantide võrdluses osutus koha peal teisaldamine soodsamaks kui teisaldamine ohtlike ainete prügilasse.
Geotehnilised välitööd Pärnu jõel asuval Tori sillal 2019. a. Foto : IPT Projektijuhtimine OÜ
Aeg-ajalt jõuab meediasse teateid peamiselt Pärnu kandist, kus pehmetes savides voolavate jõgede kallastel toimuvad maalihked. Oled neid lihkeid ja selle kandi maalihkeohtu uurinud, sul on ka selle teema kohane doktorikraad Tartu Ülikoolist.  Kas tegemist on paratamatusega, millega Audru, Sauga ja Pärnu jõgede kallastele ehitisi rajavad inimesed lihtsalt leppima peavad, või saab inimene lihete ärahoidmiseks midagi ette võtta?

Tegemist on paratamatusega. Loomulikult saab inimene lihete ärahoidmiseks midagi ette võtta, küsimus on taas ettevõtmise mõttekuses. Tavaliselt tõstatub küsimus väikeste või natuke suuremate ühepereelamute korral. Soov ilusa vaatega jõekaldale ehitada võib kiiresti üle minna, kui selgub kalda kindlustamise hind. Selle kõrval võib elamu enda maksumus olla tühine nagu nööp ülikonna küljes. Mis nii? Põhjuseks ehitust reguleerivad standardid. Loodus võib jõekalda kujundada minimaalse stabiilsusvaruga ja nii võibki ebasoodsate asjaolude kokkusattumisel (kõrge veetase, pikk intensiivne sadu jms) vallanduda maalihe. Ehitustegevusel tuleb aga ebasoodsad tingimused prognoosida ja kavandada lahendus standardis ette nähtud varuga ka nende tingimuste suhtes. Nii on paljud jõekaldad Pärnumaal küll loodulikus mõistes püsivad, aga ehituslikus mõistes ebastabiilsed, s.o vajalik tugevusvaru puudub. See näiline vastuolu võib-olla kirjeldabki loodusvaatleja ja inseneride vaatenurga erinevust kõige ilmekamalt. 

Viimasel ajal on räägitud energiaalaste suurprojektidena pump-hüdroakumulatsiooni elektrijaamade rajamisest Pakri poolsaarel ja Ida-Virumaal. Tegemist on lihtsustatult öeldes väga suurte „aukudega“ maa sees, mida täidetakse veega ja tühjendatakse elektrihinnast tulenevalt sobival hetkel. Mis on selliste „aukude“ rajamise ja ekspluatatsiooni kitsaskohad ja kuidas tagatakse nende suurte reservuaaride veepidavus ja stabiilsus?

Ei ole temaatikat endale pulkadeni selgeks teinud, aga – maakoore liikumisi tekitavad jõud on nüüd küll nii suured, et nende vastuvõtmiseks inimene betoonist midagi piisavalt tugevat ehitada ei suuda. Siit tekib mõte, et tuleks tagada tingimused, kus võimalikud liikumised toimuks inimese poolt rajatud struktuurist mööda. Struktuurid tuleb rajada rikete vööndite vahele – rikete vööndid on nõrgemad ja nii võib eeldada, et ka tuleviku pinged maakoores lahenduvad juba mööda neid nõrgemaid rikkevööndeid. Analoog oleks ka soovitada – hoonete vajumisvuugid. Vajumisvuugid tagavad hoonete vajumiserinevuse realiseerumise ette määratud kohtades ja välistavad seintesse pragude tekkimise juhuslikkuse alusel. 

Suurte „aukudega“ me oma intervjuu ka lõpetame. Eestis on mõnede „aukude“ rajamise pärast ka sõdu peetud. Fosforiidisõjast on tänaseks möödas üle 30 aasta. Taas on hakatud tasahilju rääkima fosforiidist kui maavarast, esialgu küll üksnes uuringute võtmes. Kuivõrd fosforiit asub enamasti võrdlemisi sügaval maa all, siis tuleb mõelda ka allmaakaevandamise peale. Kui vaadelda fosforiidi allmaakaevandamist üksnes geotehnilisest vaatevinklist, siis kui hästi-halvasti kaevandatav on Eesti fosforiit?

Kaevandusel ja kaevandusel on vahe. Väikeses sügavuses on tühjaks kaevatud „aukusid“ hoidvad tervikud koormatud väikese mäerõhuga. Suures sügavuses on mäerõhk lineaarselt suurem. Kui kivim on seejuures sama tugevusega, siis tuleb mäerõhu vastuvõtmiseks kasutada suuremaid tervikuid. Kaevata saab väiksemaid „auke“. Fosforiiti kandvad karbid on ühtlasi põhjuseks, miks kivim fosforiidi ümber just suure tugevusega ei hiilga, mis aga teeb võimalikud lahendused fosforiidi kättesaamiseks suurest sügavusest väga kalliks. Isegi kui hüpoteetiliselt sinna alla robotid kaevama saata ja isegi kui kaevamine toimuks hüpoteetiliselt vee all, ikkagi tuleb tagada „aukude“ stabiilsus kaevamise ajal ja järgselt ning see tähendab ilmselt „aukude“ suhteliselt kohest kinniplommimist. Tagasitäitmise vajadus teeb tootmise kalliks.

Tänud, Peeter!

Jõudu ka Eesti Geoloogile!


Intervjueeris EG toimetus


Eelmine
Kivimäe kuningas
Järgmine
Arbavere lood, osa 1

1 vastus

Email again:
Viktor Undusk 23. detsember 2019
Ülaltoodud kirjutis on üldsõnaline - puuduvad arvud. Äriplaani rahuldav kaevise (fosforiidi) hind, sõltuvalt väljamise variandist (4 varianti) on 16,9...25 eurot/t. (vt. Sonda uuringuvälja fosforiidi kaevandamiskulu eelhinnang. Lep. 11116, Tallinn 2012. Mäeinstituut, Ehitajate tee 5). 16.
Tänusönad. Projekti vastutav täitja tänab AS Viru Keemia Grupist Viktor Unduskit, kes panustas projekti tehnoloogia, varasema kogemuse põlevkivi kaevandamiskulu andmete, tervikute arvutamise metoodika ja tehnoloogiliste skeemide koostamise eest.
Samuti tänab vastutav täitja AS Viru Keemia Grupist Kalev Kallemetsa, kes korraldas kohtumised mäemasinate tootjate esindajatega firmadest Caterpillar, Sandvik, Putzmeister ja konsultatsioonifirmaga SRK ning hankis hinnapakkumisi Ammannist.