Geofoam Bloklar ile Otoyol Dolgularının İnşaatı

Yumuşak killi zeminler üzerine inşa edilecek olan otoyol dolguları özel geoteknik çözümler gerektirmektedir. Bu gibi sahalarda, geleneksel sıkıştırılmış toprak dolgu inşaatı tercih edilecek ise, taşıma gücü aşılmasına ve oturmalara karşı uygun bir zemin iyileştirme yöntemi seçilir ve uygulanır. Bu işlemin ardından sıkıştırılmış toprak dolgu inşaatı gerçekleştirilir. Zemin iyileştirme yöntemlerinden taş kolonlar, fore kazıklar, jet grout kazıklar, darbeli kırma taş kolonlar, prefabrike düşey bant drenler (PVD), sürşarj, vakum konsolidasyon, derin karıştırma ve benzeri geleneksel teknolojiler hem yurt dışında hem de ülkemizde yaygınlıkla kullanılmaktadır. Bununla birlikte, zemin iyileştirme çalışmalarının tamamlanması projenin trafiğe açılma süresini uzatmakta ve iyileştirilecek zemin derinliğine bağlı olarak da imalat maliyetlerini artırmaktadır.

Zemin iyileştirme uygulaması ve sonrasında geleneksel sıkıştırılmış toprak dolgu inşaatına alternatif olarak zayıf zeminler üzerine yol dolguları, herhangi bir zemin
iyileştirmesine gerek olmaksızın, toprak dolgudan 100 kata kadar hafif geofoam bloklar ile inşa edilebilmektedir. Bu yöntem ilk kez 1972 yılında Norveç Karayolları İdaresi (NPRA) tarafından uygulanmıştır (Aabøe vd., 2019). 159 No.lu Otoyol üzerinde, Oslo yakınında, yer alan Flom Köprüsü’nün yaklaşım dolgusu için NPRA tarafından bir geofoam blok çözümü tasarlanmış ve bu çözümün uygulanması sayesinde inşa edilen yolda toplam oturmaların meydana gelmesi önlenmiştir. Dünyadaki bu ilk uygulama günümüzde de servis yükleri altında hizmet vermektedir (Aabøe vd., 2019). Uygulamaların yaygınlaşması ile birlikte Norveç Yol Araştırma Laboratuvarı (NRRL) tarafından geofoam blokların otoyol inşasında kullanılmasına yönelik bir şartname yayınlanmıştır (NRRL, 1992).

_{Dünyadaki ilk geofoam blok otoyol dolgusu : Flom Köprüsü (Norveç) yaklaşım dolgusu inşaatı, 1972 (Aabøe ve Frydenlund, 2011)}

Geofoam teknolojisinin Norveç’teki başarılı uygulamalarının ardından Japonya EPS sektör temsilcileri EPS İnşaat Uygulamalarını Geliştirme Organizasyonu’nu (EDO) kurmuşlardır. EDO önderliğinde, geofoam teknolojisi Japonya’da ilk defa 1985 yılında uygulanmıştır (Tsukamoto, 2011). Amerika Birleşik Devletleri’nde geofoam bloklar ilk defa 1989 yılında Colorado Eyaleti 160 No.lu Otoyolda kullanılmıştır. Utah Eyaleti I-15 Otoyolunda 1998 – 2001 yılları arasında gerçekleştirilen otoyol genişletme ve yeniden inşa projesinde kullanılmıştır (Bartlett vd., 2000). Uygulamanın Amerika Birleşik Devletleri’nde yaygınlaşarak kabul görmesi ile birlikte geofoam bloklar kullanılarak inşa edilecek otoyol dolguları için bir tasarım şartnamesi, Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Otoyol Araştırma Programı Birliği (NCHRP) tarafından fonlanan çalışma ile hazırlanmıştır (Stark vd., 2004 a; 2004 b).

_{I-15 Yeniden İnşa Projesi, SLC/Utah, 1998-2001 (Kaynak: S. F. Bartlett ağ sayfası)}

Geleneksel zemin iyileştirme yöntemlerine alternatif olarak geofoam blokların otoyol projelerinde kullanılmasına yönelik uygulamalara Avrupa’da Norveç’e ek olarak Hollanda (Duškov ve Nijhuis, 2011), Almanya (Beinbrech ve Hillmann, 1997), Fransa (Perrier, 1997), İngiltere (Thompsett vd., 1995), Çek Cumhuriyeti (Herle, 2011), Yunanistan (Papacharalampous ve Sotiropoulos, 2011), Finlandiya (Saarelainen ve Kangas, 2001) ve Sırbistan’da (Spasojević vd., 2011) rastlanmaktadır. Uygulamaların Avrupa kıtasında yaygınlaşması ile birlikte, Avrupa EPS Üreticileri Birliği (EUMEPS) geofoam blokların mekanik ve fiziksel özellikleri için malzeme standardının yanı sıra tasarım standardını da
oluşturmuştur (EUMEPS, 2014). Amerika Birleşik Devletleri ve Avrupa ülkelerine ek olarak, teknolojinin Rusya, Çin, Güney Kore ve Tayvan’da kullanıldığı bilinmektedir (Aabøe vd., 2019). Geofoam bloklar ile otoyol dolgusu inşaatında projenin tamamlanma süresinin çok kısa olmasının yanı sıra, zemin iyileştirme uygulaması ve sonrasında geleneksel sıkıştırılmış toprak dolgu inşaatına göre (iyileştirilecek zeminlerin derinliğine bağlı olarak) proje ilk yatırım maliyeti daha düşük olabilmektedir (Duškov ve Waarts, 2011; Özer vd., 2012). Toplam ve farklı oturmalara karşı etkili bir çözüm olması nedeni ile, geofoam blok çözümü otoyolların servis ömrü boyunca bakım maliyetlerinin minimum
düzeyde olmasını sağlamaktadır.

Geofoam blok otoyol dolguları hem trapez kesitli hem de yatay ile doksan derece eğimli (düşey) olarak inşa edilebilirler. Ayrıca, gerekli görünen durumlarda, her iki uygulama tekniği kombine olarak da güzergâh boyunca uygulanabilir. Bu uygulamada takip edilen saha imalat aşamaları;

Kum tesviye katmanının serilmesi
Geofoam blokların yerleştirmesi
Betonarme yük yayma platformunun imalatı
Geofoam blok dolgu şevlerinin geomembran ve ardından toprak örtü ile kapatılması
Yol alt temel-temel katmanları ve ardından sıcak kaplamanın imalatı şeklinde sıralanır .

_{Trapez kesitli geofoam blok otoyol dolgusu}

_{Yatay ile 90 derece eğimli (düşey) geofoam blok otoyol dolgusu}

Türkiye’de 2017 yılından beri GeoTech Zemin ve Temel Mühendisliği tarafından proje tasarımı (tasarım raporu ve uygulamaya esas blok yerleşim planlarının hazırlanması), uygulama saha süpervizyonu ve aletsel gözlem (enstrümantasyon) hizmetlerinin sağladığı birçok geofoam blok dolgu inşaatı projesi hayata geçmiştir. Bu projelere aşağıdaki bağlantılardan ulaşabilirsiniz:

İstanbul 1. Çevre Yolu (O-1) Uzunçayır Çıkışı Geofoam Otoyol Dolgusu

Kuzey Marmara Otoyolu İGA VIP Terminali Kavşağı Geofoam Otoyol Dolgusu

Boğazköprü D.D.Y. Üstgeçidi A2 Kenar Ayağı Geofoam Yaklaşım Dolguları

Kuzey Marmara Otoyolu U48 Köprüsü Geofoam Yaklaşım Dolguları

O-4/O-1 Avrasya Tüneli Bağlantı Yolu Geofoam Blok Yol Dolgusu Projesi

KAYNAKLAR

Aabøe, R., Frydenlund, T. E. (2011). 40 years of experience with the use of EPS geofoam blocks in road construction. Paper presented at the 4th international conference on geofoam blocks in construction applications, Lillestrøm, Norway, 6–8 June 2011.
Aabøe, R., Bartlett, S. F., Duškov, M., Frydenlund, T. E., Mandal, J. N., Negussey, D., Özer, A. T., Tsukamoto, H., Vaslestad, J. (2019). Geofoam Blocks in Civil Engineering Applications. In: Arellano D., Özer A., Bartlett S., Vaslestad J. (eds) Proceedings of 5th International Conference on Geofoam Blocks in Construction Applications (EPS2018), Kyrenia, May 9-11, 2018, 3-38.
Bartlett, S. F., Negussey, D., Kimblei, M., Sheeley, M. (2000). Use of geofoam as super-lightweight fill for I-15 reconstruction. Transportation research board 79th annual meeting, Washington, DC.
Beinbrech, G., Hillmann, R. (1997). EPS in road construction—Current situation in Germany. Geotextiles and Geomembranes, 15 (1–3), 39–57.
Duškov, M., Nijhuis, E. (2011). Lightweight road embankments for the crossover of the N207 over the railway Alphen A/D Rijn-Gouda. Paper presented at the 4th international conference on geofoam blocks in construction applications, Lillestrøm, Norway, 6–8 June 2011.
Duškov, M., Waarts, P. (2011). Cost comparison of construction methods for highway widening on compressible subgrade. Proceedings of the 4th International Conference on Geofoam Blocks in Construction Applications, EPS 2011, Lillestrøm, Norway.
European Manufacturers of Expanded Polystyrene (EUMEPS) (2014). EPS White Book. EUMEPS background information on standardisation of EPS, version 15/10/2014.
Herle, V. (2011). Design and monitoring of EPS embankment on D1 near Ivanovice in the Czech Republic. Paper presented at the 4th international conference on geofoam blocks in construction applications, Lillestrøm, Norway, 6–8 June 2011.
Norwegian Road Research Laboratory (NRRL) (1992). Use of expanded polystyrene in road embankments—design, construction and quality assurance. Public Roads Administration, Oslo, Norway.
Özer, A. T., Kiziroğlu, S., Akyol, Y., Ateş, E. (2012). Yumuşak killi zeminler üzerine inşa edilecek köprü yaklaşım dolguları için zemin iyileştirme metotlarının ekonomik analizi. Beşinci Ulusal Geosentetikler Konferansı, G5 2012, Boğaziçi Üniversitesi, İstanbul, Mayıs 24-25, 2012, 165-176.
Papacharalampous, G., Sotiropoulos, E. (2011). First time application of expanded polystyrenein highway projects in Greece. Paper presented at the 4th international conference on geofoam blocks in construction applications, Lillestrøm, Norway, 6–8 June 2011.
Perrier, H. (1997). Ultra light cellular structure – French approach. Geotextiles and Geomembranes, 15 (1-3): 59–76.
Tsukamoto (2011). History of R&D and design code for EDO-EPS method in Japan. Paper presented at the 4th international conference on geofoam blocks in construction applications, Lillestrøm, Norway, 6–8 June 2011.
Saarelainen, S., Kangas, H. (2001). Behavior of an old EPS light-weight fill at Vammala, Finland. Proceedings of the 3rd International Conference on Geofoam Blocks in Construction Applications, EPS 2001, Salt Lake City, Utah, USA.
Spasojević, S., Mitrović, P., Vujanić, V. et al. (2011). The application of EPS in geotechnical practice: a case study from Serbia. Paper presented at the 4th international conference on geofoam blocks in construction applications, Lillestrøm, Norway, 6–8 June 2011.
Stark, T. D., Arellano, D., Horvath, J. S., Leshchinsky, D. (2004a). Geofoam applications in the design and construction of highway embankments. NCHRP web document 65 (Project 24-11).
Stark, T. D., Arellano, D., Horvath, J. S., Leshchinsky, D. (2004b). Guideline and recommended standard for geofoam applications in highway embankments. NCHRP Report 529, Transportation Research Board, Washington, D.C., http://trb.org/publications/nchrp/nchrp_ rpt_529.pdf.
Thompsett, D. J., Walker, A., Radley, R. J., Grieveson, B. M. (1995). Design and construction of expanded polystrene embankments: Practical design and methods as used in the United Kingdom. Construction and Building Materials, 9(6): 403–411.