Kirjalansalmen sillan rakenteet hakevat vertaistaan Suomessa – näin mestariteos toteutettiin

Loppuvuodesta 2022 käynnistynyt Mt180 Kirjalansalmen ja Hessundinsalmen sillan uusimishanke on päässyt loppusuoralle Paraisilla. Uusi Kirjalansalmen silta kohoaa uljaana maisemassa koko 675 metrin pituudellaan ja sen massiiviset pylonit lepäävät syvälle merenpohjaan ulottuvien porapaalujen ja vankkojen antureiden varassa. Rakenteisiin piiloon jääneet kallioperään asti ulottuvat betonoidut teräspaalut varmistavat sillan perustusten vakauden vaativissa geoteknisissä olosuhteissa.

– Valoimme paalujen päälle mittavat perustukset, joiden koko ja muoto optimoitiin kantavuuden ja rakentamisen tehokkuuden näkökulmasta. Pylonin perustusten alimmat osat sijaitsivat meren pinnan alapuolella. Nämä anturoiksi kutsuttavat rakenteet valettiin kuivatyönä, mikä paransi työn laatua ja vähensi rakentamisen aikaisia riskejä, kertoo hankkeen projektipäällikkö Timo Hirvasmaa Kreatelta.

Perustamisratkaisu mahdollisti sillan kuormien turvallisen siirtymisen maaperään ja muodosti kestävän perustan koko sillan rakenteelle.

–  Pylonien anturat ja tuet olivat erittäin massiivisia ja vaikeassa paikassa. Pelkästään yhden pylonin perustus oli 20-metrisen kerrostalon kokoinen. Pylonin perustuksiin kului valtava määrä betonia ja terästä, ja niiden valu vaati huolellista suunnittelua sekä laadunvarmistusta, Hirvasmaa selvittää.

Teräsrakenteiden asennukset millimetrin tarkkuudella  

Yksi mielenkiintoisista vaiheista oli teräslohkojen asennus meren päälle, mikä vaati poikkeuksellista suunnittelua ja tarkkaa vaiheittaista asennusta. Sillan vinoköysiosuuden teräsrakenne koostuu neljästä massiivisesta lohkosta, joiden asennusmenetelmä valittiin lohkojen sijainnin ja rakenteellisten vaatimusten mukaan.

– Kevään ja kesän 2024 aikana siirsimme kolme ensimmäistä lohkoa paikoilleen lanseeraamalla eli työntämällä ne vaiheittain valmiiksi rakennettujen tukirakenteiden päälle. Yli 100-metriset lohkot liukuivat lanseerauspedillä hydraulitunkkien avulla noin 5–6 metrin tuntivauhtia. Jokainen siirto vaati huolellista muotitusta, asennusnokan käyttöä ja jatkuvaa mittausta, valottaa Hirvasmaa.

Sillan pisimmän jännevälin kohdalla teräslohko oli niin suuri ja rakenteellisesti vaativa, ettei sen siirtäminen lanseeraamalla ollut mahdollista. Tämän vuoksi lohko nostettiin paikoilleen.

– Toteutimme noston kahden synkronoidun nosturin avulla ja asensimme lohkon väliaikaisten tukien varaan millimetrin tarkkuudella. Tällaisia nostoja ei joka päivä tehdä, mutta hyvän suunnittelun ansiosta sekin onnistui.

Teräslohkojen onnistuneet asennukset mahdollistivat vinoköysien asennuksen sekä sillan viimeistelyvaiheiden aloittamisen aikataulussa.

Harvinaisessa liitoksessa teräs kohtaa betonin

Kirjalansalmen sillan teknisesti vaativimpia yksityiskohtia on sillan teräsrakenteisen vinoköysiosuuden liittyminen teräsbetoniseen tulosiltaan. Rakenteellisessa nivelessä kuormitukset, liikkeet ja muodonmuutokset kohtaavat toisensa täysin eri tavoin käyttäytyvissä rakenteissa.

– Teräs- ja teräsbetonirakenteen liitoskohta on todella vaativa, eikä vastaavaa liitosta ole tämän mittakaavan siltarakenteessa aiemmin tehty Suomessa, Hirvasmaa kertoo.

Liitoksen suunnittelu vaati poikkeuksellista tarkkuutta, kun teräsosan joustavuus ja lämpöliikkeet piti sovittaa yhteen jännitetyn betonirakenteen jäykkyyden kanssa. Liitospisteessä kuormia siirtyy sekä pituus- että poikittaissuunnassa, ja rakenteen piti kestää sekä sillan oma paino että liikenteen aiheuttamat dynaamiset rasitukset.

– Asennusvaiheessa varmistimme, että elementtien välinen geometria oli täsmälleen suunnitelmien mukainen, ja että liitoksen voimat jakautuivat hallitusti. Rakensimme saumattoman rakenteen, jossa kaksi eri rakennetekniikkaa yhdistyvät toimivaksi kokonaisuudeksi. Liitos on suunniteltu kestämään aikaa, liikennettä ja sääolosuhteita vuosikymmeniä eteenpäin.

Vinoköydet varmistavat sillan rakenteellisen toiminnan

Kreate asensi yhdessä omien silta-ammattilaistensa ja yhteistyökumppanin asiantuntijoiden kanssa Kirjalansalmen siltaan 76 vinoköyttä. Työvaihe oli visuaalisesti näyttävä, mutta ennen kaikkea rakenteellisesti tärkeä ja erittäin tarkkaan ajoitettu työvaihe. Vinoköydet kannattelevat sillan kansirakennetta sekä määrittävät koko sillan muodon, kuormien jakautumisen ja pitkän aikavälin käyttäytymisen. Keväällä 2025 toteutettu asennusprosessi kesti kymmenen viikkoa ja eteni köysipari kerrallaan tarkasti suunnitellun jännitysjärjestyksen mukaisesti.

– Toteutimme köysien asennuksen usean työryhmän yhteistyönä. Osa työskenteli sillan kannella, osa sen alapuolella ja osa 80 metrin korkeudessa pylonien sisäpuolella samanaikaisesti, kertoo köysiasennuksia johtanut lohkopäällikkö Juha Valjakka Kreatelta.

Jokainen köysi koostui HDPE-suojaputkeen asennetuista kuumasinkityistä rasvapunoksista, joita oli köydestä riippuen 20–58 kappaletta. Punokset jännitettiin yksitellen hydraulitunkkien avulla kahdessa vaiheessa: ensin 70–80 prosenttiin lopullisesta jännityksestä ja myöhemmin täyteen kuormaan.

– Seurasimme asennuksen aikana reaaliaikaisesti sillan muodonmuutoksia, kuten venymiä, siirtymiä ja jännityksiä. Näin varmistimme rakenteen käyttäytymisen suunnitellulla tavalla, Valjakka muistelee.

Asennusprosessin onnistuminen edellytti myös lämpötilavaihteluiden huomioimista, sillä teräsrakenteen lämpölaajeneminen vaikutti jännitysten jakautumiseen.

– Köysien asennus oli millintarkkaa työtä, jossa jokainen yksittäinen punos vaikutti koko sillan muotoon ja rakenteelliseen tasapainoon, sanoo Valjakka.

Vinoköysien asennus oli harvinainen ja vaativa työvaihe – vastaavia siltoja ei ole Suomessa rakennettu lähes kolmeen vuosikymmeneen – ja se toi yhteen kotimaisen ja kansainvälisen osaamisen huipputason.

Uudenlainen suunnittelumalli nopeutti Kirjalansalmen sillan toteutusta

Aikataulutus hankkeella on ollut todella tiukka, sillä sekä Kirjalansalmen sillan että Hessundinsalmen sillan toteutuksessa rikottiin perinteisiä toimintatapoja ottamalla käyttöön limittäinen toteutusmalli, jossa suunnittelu ja rakentaminen etenivät samanaikaisesti.

– Tämä malli mahdollisti merkittävästi nopeamman käyttöönoton verrattuna vesiputousmalliin, jossa rakentaminen alkaa vasta suunnitelmien valmistuttua, kertoo hankkeessa siltasuunnittelun ohjauksesta vastannut suunnittelupäällikkö Aki Kopra Kreatelta.

Allianssimalli ja reaaliaikainen tietomallinnus (BIM) loivat perustan uudenlaiselle yhteistyölle: kaikki osapuolet tilaajasta suunnittelijoihin ja tarkastajiin työskentelivät yhteisen digitaalisen tilannekuvan pohjalta.

– Jaoimme suunnitelmat pienempiin, työvaiheisiin rytmitettyihin paketteihin, jotka tarkastettiin vaiheittain. Tämä mahdollisti rakentamisen etenemisen ilman viivytyksiä. Myös väliaikaiset rakenteet ja työmenetelmät mallinnettiin, mikä paransi ennakoitavuutta ja vähensi virheitä, Kopra selventää.

Vaikka limittäinen malli toi mukanaan riskejä, ne hallittiin tehokkaasti avoimella yhteistyöllä ja jatkuvalla tiedonvaihdolla.

– Yhtenä onnistumisen kulmakivenä oli avoimen ja yhteistyöhön perustuvan projektiympäristön luominen. Lopputuloksena toteutimme teknisesti vaativan sillan aikataulussa ja laadukkaasti. Samalla loimme uusia toimintamalleja koko alan hyödynnettäväksi, Kopra kuvailee.

Yhteistyö ja tekeminen jatkuvat vanhan sillan purku-urakassa

Teknisesti erittäin vaativan Kirjalansalmen sillan rakentamisessa tuli matkan varrella vastaan myös haasteita, mutta ne ratkaistiin nopeasti varmistaen rakentamisen laatu joka vaiheessa.  

– Yhteistyö Väyläviraston ja muiden osapuolten kanssa on toiminut erinomaisesti. Allianssissa ollaan aidosti samalla puolella pöytää, ja jos ongelmia tulee, ne ratkotaan yhdessä. Tämä on ollut paras mahdollinen malli näin monimutkaiseen hankkeeseen, Hirvasmaa vakuuttaa.

– Allianssikumppani Kreaten kanssa yhteistyö on sujunut erittäin hyvin. Olemme saaneet nopeasti tehtyä päätöksiä ja ideoita saatiin hyvin mietittyä jo kehitysvaiheessa. Upea katsoa näitä kahta upeaa siltaa, kuinka ne ovat muutamassa vuodessa nousseet suunnittelupöydältä Paraisten maisemaan, tiivistää projektipäällikkö Saramaria Cowell Väylävirastolta.

Hanke ei ole vielä kokonaisuudessaan valmis, sillä parhaillaan käynnissä on vaativat vanhan Kirjalansalmen sillan purkutyöt. Tämän jälkeen Kreate ennallistaa alueen tiepohjan luonnontilaan sekä elävöittää maisemaa istuttamalla puita ja viherkasveja. Kokonaisuudessaan hanke valmistuu vuoden 2026 loppuun mennessä.

Siltatietoutta pähkinänkuoressa:

• Siltatyyppi: Uusi Kirjalansalmen silta on vinoköysi- ja liittopalkkisillan yhdistelmä. Se koostuu kahdesta korkeasta pyloniparista, jotka kannattelevat pyloniparin avulla sillan 265 metrin pituista pääjännettä.
• Sillan strategiset mitat: Silta on 675 metriä pitkä ja hyötyleveydeltään lähes 16 metriä. Ajoneuvoliikenteen osuus 10 metriä ja jalkakäytävän ja pyörätien leveys 5,75 metriä.
• Jännemitta: Kirjalansalmen sillan pääjänne on 265 metriä, mikä tekee siitä Suomen pitkäjänteisimmän sillan.
• Pylonit: Sillan pylonit kohoavat yli 80 metrin korkeuteen ja niiden perustukset ovat massiivisia, suunniteltu kestämään Saaristotien vilkas liikenne ja vaativat meriolosuhteet.
• Vinoköydet: Sillassa on 76 vinoköyttä, joiden asennus vaati erityistä tarkkuutta ja jatkuvaa mittausta rakenteen liikkeiden varalta.
• Teräsrakenteet: Teräsrakenteet valmistettiin Oulussa ja niiden siirto sekä asennus vaativat mittatilaustyötä ja huolellista aikataulutusta.
• Liittymäkohta: Nelostukien päällä oleva siirtymä, jossa teräspalkki ja teräsbetonipalkki liittyvät toisiinsa noin 60 metrin matkalla, on ainutlaatuinen Suomessa.
• Betonia ja terästä: Kirjalansalmen sillassa on yhteensä 3 500 tonnia rakenneterästä ja 26 700 kuutiota betonia.
• Työllisyysvaikutus: Mt180 Kirjalansalmen ja Hessundinsalmen sillan uusimishanke on työllistänyt parhaimmillaan 160 ammattilaista kerrallaan ja kaiken kaikkiaan hankkeelle on perehdytetty töihin 1 545 osaajaa.