Makale Dizisi: Heyelan Vakası ve Çözüm Önerisi 1

Bu makale dizisinde, saha araştırmaları ve değerlendirmeleri ile geoteknik açıdan yapılan analizlerde ve alternatif çözüm üretme süreçlerinde görev alınan bazı projeler özetlenmeye çalışılacaktır. Bu yazı dizisinde, zemin ve kaya ortamlarda tespit edilen heyelanların veya şev  duraysızlıklarının hareket mekanizmaları, saha gözlemleri ve inklinometre vb. tekniklerle ortaya koyularak güvenli, uygulanabilir ve ekonomik çözüm yolları tartışılmıştır.

Bu çalışmada, projesi yapılan bir heyelanın rehabilitasyonuna ilişkin, araştırma ve değerlendirme süreçleri özetlenmiştir. Araştırma kapsamında, ilgili kesiminde meydana gelen şev duraysızlığı sonucunda izlenen yapısal deformasyonların ve zemin problemlerinin iyileştirilmesi amacıyla, jeolojik – jeoteknik ve geoteknik değerlendirmelerin yapılması hedeflenmiştir.

Jeolojik – Jeoteknik Değerlendirmeler

İnceleme alanında yapılan temel araştırma sondajları ve gözlemsel incelemeler, bölgede kontrolsüz bir şekilde teşkil edilmiş bloklu kumlu çakıl / kil karakterinde yapay dolgu (Yd) malzemesinin olduğunu ortaya koymaktadır. Söz konusu malzemenin içerisinde beton ve kiremit parçalarının da olduğu inşaat atıklarına rastlanmıştır. Bölgede tespit edilen birden fazla kayma dairesinin içerisinde kalan ve ilksel hali yamaç molozu olan birim, mobilize olduğu için heyelan malzemesi olarak isimlendirilmiştir. Bu birim, bloklu kumlu killi çakıl ve yer yer de killi seviyeler şeklinde gözlenmektedir. Örtü birimlerinin altında ve derinliği 15 ile 20 m arasında değişen Atbaşı Formasyonu’na (Tpea) ait çok ayrışmış kiltaşı birimi yer almaktadır. Bu birimin ayrışma ve dayanım özellikleri; çok ayrışmış – ayrışmış (W4 – W5) ve aşırı derecede zayıf – zayıf (R0 – R1) karaktere sahiptir. Yapılan ayrıntılı karot incelemelerinde, kaya yapısının ve dokusunun tespit edilebildiği bu seviyenin altında daha masif olan kumtaşı ara seviyeli kiltaşı biriminin izlendiğini ortaya koymaktadır. Kumtaşı ara seviyelerinin 1 – 5 cm arasında değiştiği birim genel olarak; az ayrışmış (W2) ve çok zayıf – zayıf dayanımlıdır (R1 – R2). 

İnceleme alanına ait idealize jeolojik kesitlerden bir tanesi aşağıda gösterilmiştir.

İnceleme alanında yapılan öncel çalışmalarda şev duraysızlığının etki alanının mevcut asfalt yol ile deniz çizgisi arasında olduğu öngörülmüştür. Jeolojik – jeoteknik araştırma çalışmalarında yapılan temel araştırma sondajları ile uygun görülen noktalardaki inklinometre tesisleri ve bu sondajlarda yapılan periyodik ölçümlerde de şev duraysızlığının derinliği, hızı ve yönü net bir şekilde ortaya konmuştur. İnceleme alanına denizden yapılan teknik gezilerde, temel kayası ile örtü birimler arasında su sızıntılarının olduğu tespit edilmiştir. İnklinometre tesis edilen temel araştırma sondajlarında yapılan periyodik ölçümlerde, haraketin derinliğinin 17 ile 22 m arasında değişmekte olduğu ve duraysızlığın ayrışmış kiltaşı seviyesinden gerçekleştiği tespit edilmiştir.

Çalışma alanında heyelanın tepe noktasının mevcut asfalt yoldan başladığı görülmektedir. Ayrıca inceleme alanında mevcut asfalt yoldan denize doğru farklı zamanlarda kontrolsüz bir şekilde inşaat pasa malzemesinin dökülmesinin de, söz konusu hareketi tetiklediği düşünülmektedir. Arazinin sarp yapısı ve diğer bazı etkenler sebebiyle bu malzeme kendi iç stabilitesini koruyamamış ve denize doğru mobilize olmuştur. Mevcut yolun altından başlayıp denize doğru mobilize olan kütle, yanal ve düşey deformasyonlara sebep olmakta ve ilçe merkezine ulaşımı sağlayan asfalt üzerinde sık sık bakım onarım çalışması ihtiyacını doğurmaktadır. Yapılan incelemeler, duraysızlığa bağlı olarak mevcut yol kotundan itibaren yaklaşık 1.5 ‑ 2.0 m seviyesinde bir düşü olduğunu göstermektedir.

Hareketin mevcut asfalt yol üzerinde bulununa taç sınırı.

Bölge halkından elde edilen bir diğer bilgi ise, proje güzergâhında ve yakın çevresinde yapılan kazı çalışmalarından çıkarılan pasa malzemesinin proje güzergahı sonunda yer alan dere yatağına döküldüğü yönündedir. Yapılan bu dolgu çalışması neticesinde dere yatağı daralmış olup, aşırı yağış koşullarında yağmur sularının karayolu altından ve üstünden denize doğru deşarj olma ihtimalini arttırmıştır.

Doğal dere yatağının pasa malzemesi ile doldurulması sebebiyle yeraltı suyu kontrolsüz bir şekilde denize deşarj olmakta ve denizden yapılan incelemelerde temel kaya birimleri ile örtü zemini arasından ciddi su akışları izlenmektedir. Bu durum da süreksizlik yüzeylerinin kil/silt dolgulu ve düz/kaygan olabilecek kiltaşı birimi için stabilite açısından kritik bir koşul oluşturacaktır. Tabakalarının çok az bir eğim için de olsa denize doğru olduğu kiltaşı biriminin üzerindeki gevşek örtü seviyesinin mobilize olma ihtimali bu durum çerçevesinde de artmaktadır.

Proje güzergâhının alt tarafında yer alan bir yapıda, heyelana bağlı olarak gelişen bir takım deformasyonlar izlenmiştir. Birden fazla geometride kompleks bir şekilde seyreden heyelan mekanizmalarının taç sınırlarının bir tanesi de bu yapının hemen altından geçmektedir.

Yapıda gözlenen hasar ve heyelan taç sınırı.

İnklinometre Uygulaması

İnceleme alanında yapılan temel araştırma sondaj planında kesit oluşturacak şekilde ve hareketin en yüksek seviyede izlendiği noktalardaki sondajlarda inklinometre tesisi önerilmiştir. Aşağıdaki tabloda inklinometre tesis edilen kuyularda yapılan periyodik ölçümlere ilişkin özet bilgiler sunulmuştur.

Mühendislik jeolojisi planında da açıkça görüldüğü üzere hareketin denize doğru olduğu tespit edilmiştir. Kümülatif kayma hızı bu bölgede 1.9 mm/gün mertebesine varmaktadır. Buna paralel olarak özellikle hareketin hızlı olduğu İSK-4 no.lu sondajda inklinometre borusunun kırıldığı gözlenmiştir. Söz konusu kuyudan alınan 10 günlük ölçüm sonrasında inklinometre borusu kırılmış olup, bu tarihten sonraki deformasyonlar boru kuyuda serbest halde olduğu için değerlendirmeye alınmamıştır.   

Nümerik Analizler ve Çözüm Önerileri

Öncelikle yapılan araştırma çalışmaları sonucunda ortaya çıkan idealize zemin profilinde yer alan birimlere ait dayanım parametreleri elde edilmiştir. Daha sonra rehabilitasyon önerisi değerlendirilmiş ve gerekli stabilite analizleri gerçekleştirilmiştir.

Yapılan sondajlarda tesis edilen inklinometre sonuçları ve mobilize zemin derinliklerine göre çizilen kayma daireleri jeolojik kesitlerde açıkça görülmektedir. Bu kayma daireleri esas alınarak yapılan geri analiz ile kaymanın gerçekleştiği yenilme zonunun dayanım parametreleri elde edilmiştir. Geri analizde yenilme zonunun dayanım parametreleri kademe kademe düşürülerek güvenlik sayısının ~1.00 olmasını sağlayan parametreler belirlenmiştir.

Geri analiz modeli ve malzeme parametreleri.

Geri Analiz Sonuçları – Yenilme Zonu

Alternatif Çözüm-1 Kazık İmalatı ve Jet-Grout ile Zemin İyileştirme

İlk alternatif olarak yol ekseninden kilometre artışına göre 28m, 35m ve 40m sağa 2 sıra olacak şekilde Φ120cm çapında ve L=30-35m boyunda sıralı fore kazıklar ve tabliye betonu imal edilmesi planlanmıştır. Fore kazıkların yapılacağı bölgede doğal arazi yüzeyi ile kayma yüzeyi arasındaki mesafe yaklaşık ~20m mertebelerindedir. Kazıkların bu 20m’de yer alacak kesimlerinin konsol olarak çalışacağı düşünüldüğünde konsol boylarının kısaltılarak kazık boylarının makul seviyelerde imal edilebilmesi ve rehabilitasyon sonrası düzgün bir yüzey sağlanması amacıyla +34.50 kotuna kadar sıyırma kazısı yapılması ve kazıkların bu kazıdan sonra imal edilmesi uygun görülmüştür. +34.50 kotuna kadar yapılacak sıyırma kazısı 3Y/2D eğimde ~12-13m’lik bir şev ile yol platformuna bağlanacaktır.

Alternatif-1 Statik Durum Kazık Deplasman Değerleri (s=4.2cm).

Analiz sonuçları incelendiğinde statik ve sismik durumlarda kazıklarda gözlenen deplasman değerleri ile kazıklara etkiyen kuvvetler kabul edilebilir mertebelerde bulunmuştur. Statik ve sismik durumlarda gözlenen 2.00 ve 1.54 güvenlik sayıları, istenen 1.50 ve 1.10 değerlerini sağlamaktadır. Sonuç olarak önerilen rehabilitasyon Km: 0+170 kesitinde güvenli bulunmuştur.

Alternatif Çözüm-2 Kazık İmalatı ve Zemin Yer Değiştirme

İkinci alternatif olarak yol ekseninden kilometre artışına göre 28m, 35m ve 40m sağa 2 sıra olacak şekilde Φ120cm çapında ve L=30-35m boyunda sıralı fore kazıklar ve tabliye betonu imal edilmesi planlanmıştır. Fore kazıkların yapılacağı bölgede doğal arazi yüzeyi ile kayma yüzeyi arasındaki mesafe yaklaşık ~20m mertebelerindedir. Kazıkların bu 20m’de yer alacak kesimlerinin konsol olarak çalışacağı düşünüldüğünde konsol boylarının kısaltılarak kazık boylarının makul seviyelerde imal edilebilmesi ve rehabilitasyon sonrası düzgün bir yüzey sağlanması amacıyla +34.50 kotuna kadar sıyırma kazısı yapılması ve kazıkların bu kazıdan sonra imal edilmesi uygun görülmüştür.

Km: 0+200 kesitinde L=30m boyunda Φ120cm çapında fore kazıklar, yol ekseninden 35m sağa yerleştirilmiştir. Yapılacak sıyırma kazısı ve taş dolgu teşkili ile birlikte elde edilen sonuçlar aşağıda verilmiştir:

Km: 0+200 statik durum kazık deplasman değerleri (s=2.1cm)

Rehabilitasyon için kazık imalatı + jet-grout ve kazık imalatı + zemin yer değiştirme olmak üzere 2 alternatif önerilmiş, yapılan stres – deformasyon ve şev stabilitesi analizleri ile alternatifler değerlendirilmiştir. Sonuç olarak 2 alternatif de güvenli bulunmuştur.

Kazık imalatı ile birlikte;

- İlk alternatifte dolgu tabanında yer alan kontrolsüz yapay dolgu ve yumuşak kil birimlerinde jet-grout uygulaması ile zemin iyileştirme yapılacaktır.

- İkinci alternatifte dolgu altında yer alan kontrolsüz yapay dolgu ve yumuşak kil birimlerinde 1.5m yatay / 1.0m düşey dişli kazı paterni ile sıyırma kazısı yapılacak ve yerine taş dolgu malzemesi teşkil edilecektir. Bu alternatifte, stres – deformasyon ve şev stabilitesi analizlerine ek olarak yeni teşkil edilecek taş dolgu tabanında yer alan zemin profili düşündüğünde, kohezyonlu birimlerde efektif gerilme artışı hissedilmeyeceği için herhangi bir oturma ve taşıma gücü problemi beklenmemektedir.

Anahtar Kelimeler: Heyelan, Şev, Duraysızlık, İnklinometre, Deformasyon, Kazık, Jet-Grout