Doğru yol yapımı, doğru yerin tespit edilmesiyle mümkündür. Sürekli kullanılacak

Transkript

1 6. TOPRAK MÜHENDİSLİĞİ 6.1 Orman Yolları Yapımında Toprak Mühendisliği Doğru yol yapımı, doğru yerin tespit edilmesiyle mümkündür. Sürekli kullanılacak orman yollarının, yapım ve bakım masraflarının minimize edilmesi ve doğru yerin seçini için zeminin yapı ve özelliği ile davranışının bilinmesi gerekir. Zemin özeliklerinin tespitinde zemin etütleri şu yararları sağlar; - Taşıma gücü zayıf, drenajı yetersiz ve potansiyel heyelan alanlarından kaçınmak mümkün olur, - Uygun dolgu malzemesi ile üst yapı için gerekli stabilize malzemesinin temin edilebileceği yerlerin ve ocakların belirlenmesine yardımcı olur, - Yol yapımı sırasında güvenle uygulanabilecek kazı ve dolduru şev eğimi değerlerinin belirlenmesi ile dolduruların stabilizesi ile ilgili konularda yol gösterir, - Taban zemininin taşıma gücü ile buna bağlı olarak üst yapı dizaynı (kalınlığının hesabı) konusunda yardımcı olur, - Yeterli drenaj tesislerinin dizaynında faydalı olur. - Erozyonu önleyici tedbirlerin planlanmasında etkili olur, - İnşaatın yürütülesi sırasında yol yapım malzemesinin niteliklerinin kontrol edilmesini mümkün kılar, - Orman transportunun planlanması yanında sivikültürel amaçlar için faydalar sağlar, - Yol yapım masraflarının gerçeğe en yakın şekilde belirlenmesine yardımcı olur(bayoğlu, 1997). Zeminlerin yollarda alt yapı ve üst yapı malzemesi olarak kullanılabilirliğini belirleyen faktörlerin başında tane büyüklüğü ile bunların dağılımı (gradasyon) ve nem içeriği gelmektedir. Bunların yanında toprak tanecikleri arasındaki iç sürtünme (kohezyon),

2 kapillarite, elastisite, sıkıştırılabilme (komprehensibilite) ve geçirgenlik (permabilite) gibi özellikler de bu konuda bu konuda büyük önem taşımaktadır (Bayoğlu, 1997). 6.2 Taşıtların Yol Üzerindeki Etkileri Statik Etkileri Yol üzerinde seyreden taşıtlar yola tekerlekleri veya paletleri,ile yüklenmeyi aktarırlar. Zemine isabet eden basınç palet tekerlekli araçlarda lastik tekerlekli araçlardan daha azdır. Yükü yol yüzeyine ileten lastik tekerlekli iki yönlü statik etki yapar. Birincisi; yolun hemen üst yüzeyine etki yapan zımbalama kuvvetleri dir. İkincisi ise lastik ile donatılmış bir tekerleğe gelen toplam yükten yolun içinde alt yapının altına, doğal zemin yüzeyine kadar dağılan Basınç Kuvvetleridir. Yolun görevi, doğal zemine gelen bu basıncın belirli bir sınırı aşmamasını sağlamaktır Dinamik Etkiler Yol üzerinde hareket eden taşıtlar yolu; - Frenleme veya hızlanma sırasında - Motor gücünü lastik aracılığı ile zemine iletme sırasında - Hareket anında rendeleme etkisi yaparak Dinamik kuvvetlerle zorlar. Böylece yolda sökülmeler, çukurlar, çatlamalar ile aşınmalar meydana gelir. Bunlar ise, yolun daha da bozulmasına ve taşıtların arızalanmasına neden olurlar. Bu nedenle, yapılacak orman yolları taşıtlardan doğan statik ve dinamik etkilere karşı yeterli direnç ve stabiliteyi gösterecek şekilde planlanmalıdır. 6.3 Yol Jeotekniği Daha önce açıklandığı gibi taşıtlar gelen yüklerin etkileri üst ve alt yapı aracılığıyla yollara ve zemine iletilir. Bu nedenle doğal zeminlerin gerek yolların yapımı sırasında gerekse yol işletmeye açıldıktan sonra taşırlara ait tekrarlanmış yük etkileri altındaki davranışlarını etüt etme zorunluluğu vardır. Yüklerin doğurduğu basınç altında zemin sıkışmasının önemine ve zeminin cinsine göre zeminin davranışının etüdü, yol jeotekniğinin konusudur.

3 Yol jeotekniği yönünden zemin denince, kolay ayrışabilen mineral parçalarından oluşan bir karışım anlaşılır. Dolayısıyla yüzeyde bulunan bitkisel humus toprağı hiçbir zman söz konusu değildir. Ayrıca çok yüksek taşıma gücüne sahip, ayrışmaz ve homojen masif kayalarda yol jeotekniği açısından zemin sayılmaz. Orman yolları yapımında zeminin gerek yol tabanı olarak gerekse yol yapı malzemesi olarak kullanılabilme özelliklerin çok iyi bilinmesi gerekir. Bir orman yol projesinin hazırlanmasında gerekse yol yapımı sırasında yapılması gereken jeoteknik araştırmalar şöyle özetlenebilir. - Yol geçkisini yerinde incelemek; kazı ve dolduru bölgelerinde zeminin yapısını ve durumunu, bitki örtüsünü, mevsimsel etkileri belirlemek - Jeolojik haritalardan veya hava fotoğraflarından yararlanarak arazinin stabilizesi hakkında bilgi edinmek - Yol geçkisi boyunca yeterli sayıda sondajlar yaparak zemin tabakalarının kalınlığı hakkında kesin bilgi edinmek - Daha önce köy ve il yolları yapımı gerçeklemişse bunu yapan idarelerle bağlantı kurarak yol geçkisi boyunca jeoteknik bulgular edinmek. Yapılacak sondajların sayısı, yol geçkisi boyunca edinilecek izlenimler ve jeolojik harita ve hava fotoğraflarından çıkarılacak sonuçlar tamamen yol yapımından sorumlu orman mühendisinin isteği ve bilgisi içinde kalan tasarruflardır (Erdaş, 1997, s ) TABLO 1 VE TABLO 2 İLAVA EDİLECEK 5.4 Orman Yolları Açısından Zeminin İncelenmesi Orman yolları ormanlık alanlarda değişik yapıdaki zeminler üzerine inşa edilmektedir. Orman yolu da bir kara yoludur. Bunun için malzemeler ile zemin yapı ve özelliği ile davranışlarının incelenmesi gerekir. Kavram ve Tanımlar Orman yollarında yol yapımı ile ilgili hususların iyice anlaşılabilmesi için önce yol ve yol yapım ile ilgili kavramların tanımlanması gerekir (Şekil ).

4 Şekil : Tipik bir orman yolu en kesiti Yol: Teknik yönden bir çok defa tanımlanmasına rağmen burada yol; kara ulaştırma araçlarının gidiş gelişini temin amacıyla ortaya konulan yapının bütünüdür. Kamulaştırma Alanı: Yol yüzeyi, hendekleri, şevleri, sanat yapıları, köprüler, malzeme ocakları ve güvenliği için kamulaştırılan arazidir. Platform: Yolun banket dışı sınırları arasında kalan yüzeyidir. Kaplama: Motorlu araçların ve özel hallerde diğer taşıt ve yayaların geçmesine ayrılan şeritlerin yapımında kullanılan (asfalt, beton, parke, kum-çakıldan oluşan) en üst tabakadır. Banket: Yolun yüzeyinin motorlu araçların gidiş gelişine ayrılan kısım dışında kalan, yerine göre malzeme koymaya, yaya, hayvan vs. geçişine ve araçların durmasına ayrılan kısımdır. Şev: Herhangi bir kazı veya dolduruda platform kenarı ile doğal zemin arasında ki eğik yüzeye şev adı verilir. Temel Tabakası: Kaplama tabakası ile ince tesviye yüzeyi veya alt temel tabakası arasına konulan tabakadır. Üst Yapı: Kaplama, temel, alt temel tabakalarını içine alan yol yapısıdır. Alt Yapı: Yolun üst yapısı altında kalan, kazı ve kazı dolduru çalışmalarıyla sanat yapılarının tümü orman yolu inşaatında alt yapı olarak karakterize edilebilir. Hendek: Su akım amacıyla kazı şevi ile platform arasında kalan üçgen kesitli ve tabanı boyunca eğimi olarak açılan kanallara hendek adı verilir. Menfez: Akarsu, diğer bir yol ve benzeri engelleri aşmak üzere inşa edilen ve gözlerden herhangi birinin dayanak eksenleri arasındaki açıklığı eksen boyunca m den (OGM 202 Sayılı Tebliğde 6 m den) küçük açıklıklı yapılardır.

5 Köprü: Aynı amaç için yapılan açıklığı 10 m den (OGM 202 Sayılı Tebliğine göre 6 m den büyük olan yapılardır. Köprü Üst Yapısı: Köprünün ayakları üstünde kalan kısımdır. Köprü Alt Yapısı: Köprü üst yapısı altında kalan ayak ve temel kısmıdır. Anlaşılacağı üzere orman yollarında önemli olan yolun dikey yapısı yönünden alt yapı ve üst yapının birbirinden ayrılması gerektiğidir. Çünkü bunlar gerek inşaat tarz ve şekillerinin farklı olması, gerekse gördükleri ödevlerin farklı olması ve inşaat zamanlarının farklılığı ve birinin diğerini takip etmesi nedeniyle birbirinden ayrılır veya birbirine bağımlıdır. Alt yapı, kazı, dolduru ve sanat yapıları (İstinat duvarı, büzler vs.)çalışmalarını içerir. Üst yapı ifadesinde de yol trafiği yüzünden doğrudan doğruya yüklenmeye terk olunan yol tabakası ile banketler anlaşılır (Şekil ). Şekil : Yol Enkesitinde Üst Yapı ve Alt Yapı Alt yapının en üstü toprak tesviye yüzeyi olarak adlandırılır. Bunun üzerine sırasıyla üst yapı tabakaları olan alt temel, temel ve kaplama (alınma) tabakaları gelir. Yolun dikey olarak incelenmesi sırasında alt yapı ile zemin kavramlarını birbirine karıştırmamak gerekir. Zemin doğal olarak alt yapıda (kazılarda)veya alt yapının altında (dolduru altında) rastlanılan topraktır. Alt yapı çalışmaları doğrudan doğruya zeminle ilgili olduğundan zeminin daha yakından tanınması gerekir.

6 5.5 Zeminin Mekanik Yönden İncelenmesi Orman yolları, orman topraklarının yeterli taşıma yeteneği gösterememesi, belli bir kalınlıkta humus tabakası içermesi veya belli bir doğrultudaki kesiti çok zaman üzerinde bir taşıtın hareketine olanak sağlamayacak dalgalı olması sebebiyle hiçbir zaman doğrudan doğruya zemin üzerine oturtulmazlar. Bunun için doğal zemin yüzeyini kaplayan cm kalınlığındaki humus tabakasını ve bitki örtüsünü kaldırdıktan sonra ortaya çıkan yüzeyi belirli bir kesit biçimini alacak duruma getirmek için düzeltmek gerekir. Bu amaçla ya belirli bir derinliğe kadar bu zemini kazmak yada dışarıdan getirilecek olan toprak materyaliyle doldurmak ve sermek suretiyle belirli bir seviye ye yükseltmek yoluna gidilir. Bu kazı ve doldurma işlemlerinin tümüne yol inşaatında toprak işleri denir Üç fazlı sistem olarak zemin Herhangi bir anda zemine yapılan bir yükleme zeminin dengesini bozar yani zemin içindeki kuvvetler dengesi bozulur. O ana kadar kuvvet taşımayan taneler kuvvet taşır. Eğer zeminde su varsa kuvvetlerden o da etkilenir ancak gaz varsa gazlar zemin içindeki basınca katılır. Anlaşılacağı üzere zemin katı, sıvı ve gaz fazlarından oluşan bir sistemdir (Şekil ). Şekil : Üç fazlı sistem olarak zemin Zemin için; Vk : Katı tanelerin hacmi Vs : Suyun hacmi Vh : Hava hacmi Vt : Toplam hacim Pk: Katı tanelerin ağırlığı Ps : Suyun ağırlığı Ph : Havanın ağırlığı Pt : Toplam ağırlık Boşluk oranı n = [ (Vh + Vs) / Vt ] * 100 (%)

7 Su muhtevası w = (Ps / Pk) * 100 (%) Kuru yoğunluk γd = Pk/Vt (gr/cm 3 ; t/m 3 ) Islak yoğunluk γf = (Pk+Ps) / Vt (gr/cm 3 ; t/m 3 ) Vh=0 Zemin su ile doymuştur. Bu ifadeler zemini ifade etmeye yardımcı olur Zeminin mekanik yönden sınıflandırılması Zeminin sınıflandırılması tüm ulusların kabul ettiği USCS (Unified Soil Classification System) sistemdir. Bu sistem zeminin kalitatif özelliklerine göre 15 ana tipte toplanmıştır. Bu sisteme göre zeminin sınıflandırılması şu kriterler esas alınarak yapılmaktadır. a) Tane dağılım eğrisi b) Plastisite özellikleri c) Organik maddeler a) Tane Dağılım Eğrisi: Zeminin tane dağılım eğrisini çıkarmak amacıyla zemindeki tane büyüklükleri şu şekilde sınıflandırılır mm Kil İnce Taneler mm Silt mm Kum 2-60 mm Çakıl mm Taş >200 mm Blok Kaba Taneler Bu sınıflandırmadaki tane büyüklükleri esas alınarak tane dağılım eğrisine ulaşılır (Şekil ) Şekil: Bir Siltli Kum Zemininde Tane Dağılım Eğrisi

8 a) Plastisite Özellikleri: Bu özellik arazide el denemeleri ile laboratuarda belli deneylerle tespit edilir. b) Organik Maddeler: Arazide zeminin incelemesi sırasında zemin içindeki organik maddeler esmer rengi, kokusu ve süngerimsi yapısı ile tanınır. 5.6 Arazide Zeminin Sınıflandırılması Kaba taneli zeminlerin sınıflandırılması Zemini oluşturan tanelerin %50 den fazlası 0.06 mm den daha büyükse zemin kaba taneli olarak sınıflandırılır. Buna göre zeminde çakıl veya kum hakimdir mm lik tanelerin ağırlık yüzdesinden daha büyükse ana malzemesi çakıl olan zeminler söz konusudur. Eğer mm lik tanelerin ağırlık yüzdesi olarak payı 2-60 mm lik tanelerin ağırlık yüzdesinden büyükse bu defa da ana materyali kum olan bir zemin söz konusudur. Çakıl ve kumun bu kombinasyonundan şu sınıflandırmalar ortaya çıkar. a- İnce tane zemin içinde hiç mevcut değil veya %5 e kadar mevcut ise başka bir ifade ile zemin temiz ise şu dört sınıf mümkün demektir. - İyi bir tane dağılımı gösteren temiz çakıl; hiçbir tane grubu eksik değil veya fazla temsil edilmemiş. - Fena bir tane dağılımı gösteren temiz çakıl; bir veya birkaç tane grubu eksik veya fazla temsil edilmiş - İyi bir tane dağılımı gösteren temiz kum; hiçbir tane grubu eksik değil veya fazla temsil edilmemiş - Fena bir tane dağılımı gösteren temiz kum; bir veya birkaç tane grubu eksik veya fazla temsil edilmiş b- Zemin oldukça ince tane ihtiva ediyorsa (%5-15) plastisite özelliklerinin araştırılması gerektiği yanında aşağıdaki kombinasyonlar mümkündür. Siltli Çakıl: İnce taneler hiç ve çok zayıf bağlayıcı karakterde Killi Çakıl: İnce taneler bağlayıcı karakterde Siltli Kum: İnce taneler hiç ve çok zayıf bağlayıcı karakterde Killi Kum: İnce taneler bağlayıcı karakterde c- Zemin oldukça fazla ince tane ihtiva ediyorsa (%15-49) bu taktirde ince tanelerin plastiklik özelliklerinin araştırılması gerekir.

9 5.6.2 İnce taneli zeminlerin sınıflandırılması İnce taneli zeminler aşağıdaki deneyler sonucu sınıflandırılır. a) Sarsma Deneyi Su ile doygun vaziyetteki zemin örneği iyice yoğrulur ve 2-3 cm çapında bir küre halinde getirilir, avuç içerisine konur. Açık bir durumda bulunan el, yatay vaziyette sağa sola doğru sarsılır. Çok killi bir zeminde üst yüzeye su iletilmesi olmaz ve küre mat bir görünüş alır. Zayıf killi veya kumlu olan bir zeminde su üst yüzeye iletilir. Küre parlak bir görünüş alır. Çok uzun bir süre sarsmadan sonra üst yüzeyde su görünürse bu halde az killi siltli bir zemin düşünülür. Üst yüzey birden bire parlak bir görünüm alıyorsa kumlu bir zemin söz konusu demektir. b) Ezme Deneyi Zemin örneği su ile yoğrulur ve müteakiben kuru bir taban üzerinde 3 mm lik bir çapta kırılmaya başlayıncaya kadar ileri geri hareket ettirilerek avuç içi bir taban arasında yuvarlanır. Bu iş için harcanan zaman plastisite üzerinde bir ölçüdür. Ayrıca 3 mm lik bir çapta kırılmaya başlayan yuvarlanmış bir zeminin bu andaki sertliği plastisite üzerinde bir anlam ifade eder. Bu sertlik ne kadar büyük olursa zemin o kadar plastik demektir. Plastik olmayan zeminler 3 mm lik bir çapa kadar yuvarlanamazlar. Bilindiği üzere killer siltlere oranla daha yüksek plastisite gösterirler. c) Kuru Direnci Tespiti Bu zemin örneği havada, güneşte veya fırında kurutulur ve bu esnada parmaklar arasınsa kırılmaya, dağılmaya tabii tutulur. Killer çok yüksek bir direnç göstermesine karşılık, plastik olmayan siltler çok küçük bir direnç gösterirler Turba ve humus Organik madde muhtevası çık yüksek olan zeminler turba olarak kabul edilir. Bunlar yol inşaatında arzu edilmeyen zeminlerdir. Ayrıca yol yapım malzemesi olarak da kullanılmaz. 5.7 Zeminin Mekanik Özellikleri

10 Zeminin mekanik özellikleri genellikle su muhtevasına bağlıdır. Taşıma yeteneği ve kesme direnci su muhtevası azaldıkça artar. Su muhtevası belli bir değerden sonra artmaya devam ederse sıkıştırılabilme yeteneği azalır, kohezyon düşer. Su muhtevası başta olmak üzere zeminin mekanik özellikleri zeminin plastisite özelliği, zeminin kesme mukavemeti, taşıma yeteneği, sıkıştırılabilme özelliği ve organik zeminler olarak sıralanabilir Zeminin su muhtevası Orman yol yapımı anlatımında iki tür su muhtevası söz konur olacaktır. Bunlar; Wdoğal : Zeminin doğal halde ihtiva ettiği su miktarı Woptimal : Zeminin en iyi sıkıştırılabileceği anda ihtiva ettiği su miktardır. Zeminin su muhtevası (%) olarak ifade edilir. Bir zemindeki su muhtevası tesbitinde kullanılan metotlar, - Kurutma Metodu - Benzin Metodu - CaC2 Metodu dur Zeminin plastisite özellikleri a) Plastik Zeminler Bir zeminin kıvamı onun su muhtevasına bağlı ise de bir durumdan diğer duruma geçmesi zeminin cinsi ile yakından ilişkilidir. İsviçreli Atterberg zeminlerin kıvamlarını ve bu kıvamlar arasındaki sınırları şöyle tanımlamıştır. - Likit durumu : Zeminin bir çamur kıvamında olduğu durumdur (akıcı durum) - Plastik durum : Zeminin elle şekillendirilebilir hamur kıvamına oluğu durumdur. - Katı durum : Zeminin katı, sert durumda olup kurutulunca büzülme gösterdiği veya göstermediği durum. Zeminin durumları şematik olarak şöyle gösterilebilir. KATI PLASTİK LİKİT(şekil çizilecek) Zeminin bu fiziksel durumlarının değişmesi arasındaki sınırlar şu şekilde ifade edilebilir.

11 - Likit Limit : Zeminin kendi ağırlığı altında aktığı minimum su muhtevasıdır. - Plastik Limit : Zeminin kırılmadan el ile yuvarlanarak çapı yaklaşık (3 mm) olan bir silindir iplik biçimine getirilebildiği su muhtevasıdır. Plastik limit ile Likit limit arasındaki farka Plastisite İndeksi (PI) denir ve PI = LL-PL şeklinde gösterilir. PI miktarı zemin içinde ince kil miktarını karakterize ettiği gibi zeminin sınıflandırılmasında da bir faktördür. Eğer PI > 10 ise, bu zeminin oldukça killi, (PI > 20) ise çok killi oluğu söylenebilir. Plastisite İndeksi yüksek olan (PI > 6) zeminler temel altı ve temel tabakası olarak uygulanmaya elverişli değildir. Eğer bir zeminin su muhtevası Wdoğ, palastik limiti (PL) ve plastsite indeksi ile bulunur. Likit İndeksi; LI = (Förmül yazılacak) Formülü ile hesaplanır. Buna göre; LI < 0 zemin katı durumdadır LI=0-1 zemin plastik surumdadır LI > 1 zemin akıcı (likit) durumdadır. b) Plastik Olmayan Zeminler Oldukça temiz bazı kum türleri, bir kısım kaya tozları ve bazı diğer malzemelerin plastik limitleri belirlenemez. Bunlara plastik olmayan zeminler adı verilir. Kural olara bu tür zeminler bir aşınma tabakası ile uygun biçinde kaplandıkları zaman en uygun yol zemini oluştururlar Zeminin kesme mukavemeti Zeminin kesme mukavemeti genel olarak iki elemandan oluşur. 1. İç sürtünme elemanı: Zemini meydana getiren taneler arasındaki kilitlenmeden oluşan mukavemet. 2. Kohezyon elemanı: Zemin içindeki ince taneleri birlikte tutmaya çalışan iç kuvvetlerden doğan mukavemet.

12 Genel olarak ifade edilirse saf kum-çakıl gibi kaba taneli zeminler hemen bütün kesme mukavemetini taneler arası sürtünmeden, saf kil-silt gibi ince taneli zeminler özellikle kohezyondan aldıkları halde, bunların karışımı zeminlerde kesme mukavemeti sürtünme ile kohezyon elemanlarının birlikte etkisinden oluşur. Kesme mukavemeti esas alınarak üç zemin tipi söz konusu olabilir. 1- Sürtünme zeminleri (Kum-Çakıl) 2- Kohezyon zeminleri (Kil- silt) 3- Karışık zeminler (Kil-silt- kum-çakıl) Yol inşaatı sırasında toprak işlerinde zeminin kesme mukavemetinin oldukça yüksek olması zeminde arzu edilen bir özelliktir. Yol inşaatının yanında bilhassa orman içinde motorlu araçlarla taşıma sırasında zeminin kesme mukavemetinin oynadığı rol orman mühendisliğinde oldukça önemlidir. Zira herhangi bir motorlu aracın bir P yükünü çekebilmesi için aks üzerinde motor gücü arcılığıyla oluşturulan Md dönme momenti lastik tekerlekleri veya paletleri arcılığıyla zemine yatay yönde itici kuvvet uygular (Şekil ) Şekil: Düşey kuvvetler altında zemin içinde kuvvetlerin oluşumu Zeminin kendi bünyesinde oluşturduğu kesme mukavemeti (H) ile buna kaşı koyar. Böylece bir itme doğar. Araç hareket eder. Eğer kesme mukavemeti oldukça zayıf ise (H 0) zemin yük altında yeterli mukavemet göstermeyeceğinden deforme olur ve taşıt patinaj yapar (Erdaş, 1976). Zeminde oluşan (H) kesme mukavemeti oldukça önemli olup büyüklüğü kaba ve ince taneli zeminlerde birbirinden farklıdır. Kesme mukavemetini arttırmak için (F) lastik tekerlek veya palet temas yüzeyini arttırmalıdır. Zeminin kesme mukavemeti serbest basınç deneyi ile ölçülür. Burada bu deneylere ve ilgili detaylara yer verilmeyecektir Zeminin taşıma yeteneği Zeminin taşıma yeteneği zeminin herhangi bir yüklenmeyi deformasyon veya oturmalar belli bir sınır içinde kalmak şartıyla taşıyabilme yeteneğidir şeklinde tanımlanabilir.

13 Gerek alt yapıda veya orman içinde taşıma sırasında taşıtlardan gelen yüklemeyi zeminde deformasyonun belli bir sınır içinde kalarak taşımanın arzu edilmesi gerekse yol üst yapı tabakalarının oturmaması ve böylece yolun zarara uğramaması yönünden zeminin taşıma yeteneği yol yapımında çık önemlidir. Taşıma yeteneği şu metotlarla belirlenir: - CBR deneyi - Plak oturması deneyi - Defeleksiyon ölçmeleri - Zeminin sınıflandırılmasını esas olan tahmine dayalı metot. Orman yollarında yol yapımından önce yol geçkisine isabet edecek arazi taşıma yeteneği yönünden mutlaka etüt edilmelidir. Taşıma yeteneği fena olan zeminlerde transport sırasında gelen yüklenmenin zeminin alt tabakalarına doğru güvenli bir şekilde dağıtılması için yapılacak yollarda üst yapı kalınlığının fazla olası gerekir. Aynı şekilde böyle zeminlerde alt yapı çalışmalarının makine ile yapımı zor olduğu gibi yine böyle zeminlerde yüksek dolduru yapmaktan kaçınılmalıdır. Bu nedenle zeminin taşıma yeteneği değerlerinin mutlaka bilinmesi gerekir. Taşıma yeteneğinin bilinmesi yanında şu özelliklerinin nasıl değiştiğinin de bilinmesi önemlidir. - Taşıma yeteneğinin zamana göre değişimi Taşıma yeteneği, zeminin özelliklerine (kohezyon, su muhtevası, plastisite vb. )bağlı olduğundan bunlardaki değişim taşıma yeteneğini de değiştirir. Yapılan ölçmelere göre ilkbahar ve kış aylarında taşıma yeteneği değerinin en düşük olduğu söylenebilir. Orman yolları açısından değerlendirme en küçük taşıma değeri göz önüne alınarak yapılır. - Taşıma yeteneğinin yol geçkisi boyunca değişimi Taşıma yeteneği yol geçkisi boyunca aynı değerde olmayacağı için zeminin taşıma yeteneğinin düşük olduğu yerlerdeki yol kısımlarında oturma ve çökmeler oluşur. Bu ise orman yollarında transport akışını bozar, yol bakım masraflarını arttırır. Bu nedenle yol geçkisi boyunca taşıma yeteneğinin ortalama değerlerden büyük bir sapma göstermemelidir. -Taşıma yeteneğinin derinlikle değişimi

14 Bilinmesi, yol yapımı için uygun olmayan tabakanın kazılması gerekliliği, kazı derinliğinin tespit edilmesi ve makine ile yol inşaatının yürütülmesinin işletme yönünden değerlendirilmesi açısından önemlidir. Yapılan ölçmelerden belirlendiği üzere zeminin taşıma yeteneği derinlikle birlikte artar. Kazı derinliği arttıkça zeminin taşıma yeteneğinin arttığı görülür. Üst yüzeydeki organik madde miktarının fazlalığı olumsuz yönde etkiler. - Taşıma yeteneğinin su muhtevasıyla değişimi Genellikle derinlik artarken taşıma yeteneği arttığı, su muhtevası arttıkça taşıma yeteneği azalmakta ancak doyma noktasından sonra önem arz edecek kadar değişim olmamaktadır. Anlaşılacağı üzere orman yolları yapımında zeminin iyi drene edilmesi gerek şarttır. Zeminin taşıma yeteneği ile ilgili bu açıklamalar şöyle özetlenebilir. 1. Üst yapının kalınlığı zeminin taşıma yeteneği değerlerine bağlıdır. 2. Taşıma yeteneği değerleri zeminde belli bir değerin altına düşmemelidir. Aksi halde yükseltmek için çeşitli stabilizasyon metotları kullanılarak zeminin mekanik özelliklerinin düzeltilmesi gerekir. 3. En düşük taşıma yeteneği değerleri ilkbahar da donların çözülme periyodunda veya karların erime periyodu ardında belirlenmelidir. 4. Taşıma yeteneği fena olan zeminlerde yüksek dolduru yapılmamalı ve ağır yapım makineleri kullanılmamalıdır. Zeminin cimsi belirlendikten sonra yaklaşık olarak taşıma yeteneği belirlenebilir (Şekil ). Şekil : Zeminin taşıma yeteneğinin yaklaşık olarak tahmin edilmesi Zeminin sıkıştırılabilme özelliği Kısaca maddeler halinde özetleyecek olursak;

15 1. Eğer zeminin doğal su miktarı yaklaşık olarak optimal su miktarına eşit ise zemin doğrudan doğruya sıkıştırılabilir (Wdoğ = Wopt.). 2. Eğer zemin doğal su miktarı optimal su miktarından çık yüksek ile (Wdoğ >Wopt.), zemin ancak kurutulduktan sonra sıkıştırılabilir. 3. Eğer zeminin doğal su miktarından çok düşük ise (Wdoğ < Wopt) zemin sıkıştırılmadan önce uygun oranlarda sulanmalı yani ıslatılmalıdır. Pratik olarak kaba taneli zeminlerin genellikle kuru havalarda sıkıştırılması, buna karşılık ince taneli zeminlerin nemli havalarda veya kısa süreli bir yağmurdan sonra sıkıştırma yapılması uygundur. 6. Organik Zeminler Organik zeminler veya organik madde miktarı fazla olan zeminler dolduru materyali olarak arzu edilmezler. Çünkü bu tip zeminler; - Yüksek su muhtevasına sahiptir - Sıkışılamazlar - Taşıma yetenekleri düşüktür - yükleme altında oturma ve göçmelere neden olur. - Zamanla çürüme sonunda çöküntülere neden olur. 5.8 Alt Yapı Elemanı Olarak Zemin Davranışlarının İncelenmesi Alt yapı, kaplama ve temel tabakasından oluşan yol tabakalarının dayandırıldığı zemin ile sanat yapılarına genel olarak verilen bir kavramdır. Alt yapı kavramı içinde zemin, yol inşaatı içinde iki şekilde yorumlanabilir ve incelenebilir Yol tabanı olarak Yol tabakalarını taşıması ve yol inşaat makinelerinin çalışma alanı olarak görev üstlenmesi yönünden zeminin incelenmesi Dolduru materyali olarak Mevcut doldurular için gerekli materyalin doğrudan doğruya kazı materyali ile doldurulması imkanının araştırılması ve dolduru malzemesi olarak dışarıdan getirilen zeminin dolduru için elverişli olup olmadığının incelenmesi

16 Dört tane grubunun hangisinin zeminin özelliklerinin belirlenmesinde etken rol oynadığının bilinmesi gerekir. Aşağıdaki Tablo zeminin özelliklerinin hangi tane grubunun etkisiyle değişebileceğini ortaya koymaktadır (Tablo ). Tablo : Tane büyüklüklerinin değişimine göre zeminin özelliklerinin değişimi (ok işareti o yöne doğru artışı göstermektedir. Zeminin cinsi ile yol yapım makinelerine çalışma alanı olarak ne ölçüde elverişli olduğu konusunda şunlar özetlenebilir. 1.kaba taneli zeminlerin taşıma yeteneği oldukça yüksek olup alt yapı içinde yol yapım makinelerine çalıma alanı olarak kullanılabilmeye oldukça elverirlidir. 2. Kaba taneli zeminlerden ince taneli zeminlere geçerken zeminin makine ile çalışma alanı olarak kullanılması özelliği sınırlanmakta ve ince taneli zeminlerde ise kuru hallerde iyi iken ıslak tanelerde zorlaşmakta hatta olanaksızlaşmaktadır. 5.9 Orman Yolları Açısından Zeminin Morfolojik Olarak İncelenmesi Orman yolları yapımında esas olarak 3 zemin tipi söz konusu olup bunlar sırasıyla toprak, küskülük ve kaya olarak adlandırılır Toprak: Üç grupta incelenebilir. a) Batak ve Balçık: Su muhtevası yüksek olan ve suyu kolay bırakmayan genellikle akıcı ve yapışkan nitelikteki zeminlerdir. b) Yumuşak Toprak: Bel küreği ve kürekle kazılabilen gevşek toprak, bitkisel toprak, gevşek kum, gevşek silt ve benzeri zeminlerdir. c) Sert toprak: Kazmanın yassı ve ara sıra sivri ucu ile kazılabilen kil; kumlu kil, çakıllı kil ve kürekle atılabilen taşlı torak ve benzeri zeminlerdir Küskülük: İki grupta incelenebilir

17 a) Yumuşak küskülük: Kazmanın sivri ucu ara sıra küskü ve kamayla kazılabilen toprak, sert kil, yumuşak marn ile m³ e kadar büyüklükteki her cins moloz taşları yumuşak küskülük olarak adlandırılır. b) Sert Küskülük: Kazmanın sivri ucu küskü, kama ve kırıcı tabanca ile kazılabilen, çok ayrışmış yapıdaki granit, andezit, dasit, trakit, serpantin ve benzeri; zayıf çimento ve yumuşak yapıdaki gre, koglemera, anglomera vb. konsolide marn, kompact kil, çok çatlaklı siltile m³ büyüklükteki her cins kaya parçaları sert küskülük olarak adlandırılır Kaya: Üç grupta incelenir. a) Yumuşak Kaya: Küskü, kırıcı tabanca veya patlayıcı madde kullanılarak kazılabilen gre, koglomera, şistler, alçı taşı, yumuşak marnlı kalkerler, çatlaklı ve ayrışmış gnays, taşlanmış marn ve kil taşları ile m³ den büyük aynı cins kaya blokları yumuşak kaya olarak adlandırılır. b) Sert Kaya: Patlayıcı madde kullanılarak atılabilen, kırıcı tabanca ile parçalanıp sökülebilen, kalın tabaka ve kitle halindeki gre ve konglemera, andezit, dasit, trakit, gnays ve benzeri ile m³ den büyük aynı cins kaya blokları sert kaya olarak adlandırılır. c) Çok Sert Kaya: Fazla miktarda patlayıcı madde kullanılarak atılabilen kırıcı tabanca ile parçalanıp sökülebilen, ayrışmamış granit ve benzeri kayalar, bazalt, mermer vb. kayalar ile m³ den büyük aynı cins kaya parçalarıdır Orman Yollarının İnşaatı Orman yollarının yapımına öncelikle şantiye oluşturma ile başlanır. Orman yolları genellikle dağlık alanlarda ve yerleşim biriminden uzak yerlerdeki ormanları işletmeye açmak için planlandığından bu yolların yapımını gerçekleştirmek için yol yapım yerinin yakınında bir barınma yeri ile bazı araç gereçlerin korunduğu yerleri içeren dar anlamda bir şantiye kurmak gereklidir. Şantiye kurulumundan sonra, alt yapı çalışmalarının yapılması gerekir. Bunun için inşaat alanının temizlenmesi bağlamında ağaçların kesilmesi, kütüklerin çıkarılması, gerekli

18 olan yerlerde uygun yöntem ve malzeme kullanılarak patlayıcı maddeler ile kayaların parçalanması, değişik kazı metotları kullanılarak platform teşkili için toprak düzlemesi, kazı ve dolduru şevlerinin belirlenmesi ile kontrolü işlemleri sırasıyla gerçekleştirilir. Bütün karayollarında olduğu gibi orman yollarında da çalışmalar 3 aşamada tamamlanır. Bunlardan birinci aşama, yolların planlanması, ikinci aşama planlanan yolların alt yapı çalışmalarının tamamlanması ve üçüncü aşamada ise üst yapı cinsinin seçilmesi, boyutlandırılması ve uygulanmasıdır. Orman yollarının yapı elemanları olarak üst yapı, kaplama tabakası, temel tabakası ve alt temel tabakası olarak verilebilir. Üst yapı, zemin ve alt yapı üzerinde inşa edilmiş yol tabakaları olup kaplama, temel ve alt temel tabakalarından oluşur. Kaplama tabakası, motorlu araçların ve özel durumlarda diğer araçların istenilen hızda, konforda ve emniyette geçmesine yarayan hidrokarbonlu karışımlar, beton, kil-kum vb. gibi malzeme ile yapılan en üst tabakadır. Temel tabakası, taşıt tekerleklerinden önce ince kaplama tabakasına gelen ve oradan alta yayılan dinamik ve statik kuvvetlerin meydana getirdiği gerilmeleri alan ve onların homojen dağılımını sağlayarak bunları alt temele geçiren yolun en önemli tabakasıdır. Alt temel tabakası ise, temel tabakasından gelen gerilmeleri temele göre daha ucuz bir yapı ile alt yapıya geçirmek üzere, alt yapıyla temel tabakası arasına konan tabakadır. Bu tabaka kum, stabilize malzeme, kırmataş gibi materyalden meydana gelir. Alt Temel Temel Kaplama Banket Yol Ekseni Kazı Üst Yapı Dolduru Alt Yapı Zemin Şekil 1. Orman yolu yapı elemanları Orman yollarında yukarıda sözü edilen üç tabakanın hangi malzemelerden ve hangi kalınlıkta seçilmesi gerekliliği bir başka ifade ile boyutlandırılması üst yapının en önemli

19 konusudur. Üst yapının boyutlandırılmasından amaç ise yapı malzemesi, trafik, yöresel koşullar ve zemin gibi boyutlandırma faktörlerinin göz önüne alınarak aynı değerde çeşitli alternatiflerin bulunması ve bunlardan bir tanesinin seçilmesidir. Aynı değerde çeşitli alternatiflerden birisinin seçilmesi ise teknik olanaklara, amaca uygunluğa, taşımadaki konfor ve emniyete, yol bakım ve onarım olanakları ile yol yapım, bakım ve onarım giderlerinin ekonomikliğine bağlıdır (Erdaş, 1997). BOYUTLANDIRMA ŞEMASI ZEMİN Taşıma yeteneği Homojenlik Stabilizasyon olanağı Oturma ve çökmelere karşı duyarlık YÖRESEL KOŞULLAR Hidrolojik koşullar Don olayı TRAFİK Aks yükü Sayısı Büyüklüğü YAPI MALZEMESİ Mukavemeti Stabilitesi Aynı Değerde Eşdeğer Üst Yapı Variyantların Boyutlandırılması Variyantlar Arasında Seçim Kriterleri EKONOMİK KRİTERLER Yapım giderleri Bakım ve onarım giderleri TEKNİK KRİTERLER Amaca uygunluk Yapım ve bakım kolaylığı Konfor ve emniyet Yapı malzemesi temini olanağı Şekil 2. Orman yollarında üst yapının boyutlandırılması ve seçimini etkileyen faktörler (Erdaş, 1997) Bugün üst yapı kalınlıklarının belirlenmesi çoğunlukla amprik yöntemlerle yapılmaktadır. Bu yöntemler esas itibariyle daha önce yapılmış bulunan yolların etüdü ile deneme yollarında yapılan araştırmaların neticesinden ortaya çıkmıştır. Dolayısıyla bu amaçla başvurulabilecek en basit yol evvelce yapılmış bir yolun bozulmamış olmasını esas alarak o yol üzerindeki döşeme kalınlığının diğer yollara da uygulanmasıdır. Ancak bu yöntem her

20 zaman için ekonomik olmaz. Zira iyi cins bir zemin üzerine zayıf zeminde uygulanmış malzeme kalınlığının uygulanması veya aksi her zaman için mümkündür (Bayoğlu, 1997) Üst yapının tayini için kıyaslama, üst yapı sayısı, zemin taşıma yeteneği (CBR) ve grup indeksi metotları kullanılmaktadır. Bunlardan grup indeksi yöntemi sadeliği ve tatbik kolaylığı nedeniyle bugün köy ve il yolları yapımında uygulanmaktadır. Teknik özelikler bakımından birbirine yakınlığı dolayısıyla, orman yolları yapımında da üst yapı kalınlıklarının saptanması için bu yöntemden yararlanmak mümkündür (Aykut, 1978). Grup indeksi esas itibariyle ampirik bir sabitedir ve bir zeminin kendi dahil bulunduğu grup içerisinde temel zemin malzemesi olarak elverişlilik derecesinin ölçüsüdür. Dolayısıyla grup indeksi tek başına bir zeminin hangi gruba dahil olduğunu tayine yaramaktadır. Bir zeminin grubu her şeyden önce elek analizi neticesi ile likit limit ve plastisite indekslerinin değerleri ile ortaya çıkmaktadır. Bir zeminin grup indeksi değeri yükseldikçe buna paralel olarak evsafı da düşmektedir. Grup indeksi bir formül yardımıyla hesap edilmekte olup bu esas itibariyle toprağın 200 nolu standart elekten geçen miktarı ile likit limit ve plastisite indekslerinin bir fonksiyonudur. Toprakların grup indeksleri 0-20 arasında değerler almaktadır (Bayoğlu 1968 b) Orman Yolları İnşaatı Açısından Zeminin İncelenmesi Orman yolları ormanlık alanlarda değişik yapıdaki zeminlerin üzerinde inşa edilmektedir. Bu zeminler ıslak veya kuru halde killi, siltli, kumlu veya çakıllı malzemelerden veya bunların karışımlarından oluşabilmektedir. Orman yollarında yolun dikey yapısı yönünden alt yapı ve üst yapının birbirinden ayrılması gerekmektedir. Bunlar gerek inşaat tarz ve şekillerinin başka olması, gördükleri işlevlerin farklı olması ve gerekse, özellikle orman yollarında yolun bir an önce hizmete açılmasının istenmesi nedeniyle inşata zamanlarının farklılığı ve birinin diğerini takip etmesi nedeniyle birbirlerinden ayrılır. Orman yolları için zeminler mühendislik yönünden çok önem taşımasına rağmen uygulamada orman yolları ile ilgili çalışmalara bir göz atıldığında bu konunun büyük ölçüde göz ardı edildiği açıkça görülmektedir. Gerçekten yolların üst yapı ve tabanında meydana gelen deformasyonlar, heyelanlar, yol gövdelerinin sularla yıkanıp götürülmesi, artan bakım, onarım ve yenileme giderleri ile trafikteki aksamalar hep bu ihmalin sonucu olarak ortaya çıkmaktadır (Bayoğlu, 1997).