Gebze-Orhangazi-İzmir (İzmit Körfez Geçişi ve Bağlantı Yolları Dahil) Otoyolu Projesi İzmit Körfez Geçişi Asma Köprüsü

Nurettin AKDENİZ, İnşaat Yüksek Mühendisi,
OTOYOL Yatırım ve İşletme A.Ş. – Teknik Müdür

İzmit Körfez Geçişi Asma Köprüsü, Türkiye Cumhuriyeti tarihinin tek seferde yapılacak olan en büyük Yap-İşlet-Devret Altyapı Projesi olarak tarihe geçen “Gebze-Orhangazi-İzmir (İzmit Körfez Geçişi ve Bağlantı Yolları dahil) Otoyolu” Projesi’nin, adından da anlaşılacağı üzere İzmit Körfezi’nin bir asma köprü ile geçişini sağlayan hayati parçalarından birisidir.

Öncelikle kısaca projenin tamamından bahsetmek gerekir ise, Gebze-Orhangazi-İzmir Otoyolu;
TEM Otoyolu’ndan bir kavşak ile ayrılarak yaklaşık 4 km sonra Gebze-Dilovası’na ulaşan, körfezi asma köprü ile geçerek Yalova-Hersek Burnu’na ve oradan sırasıyla Orhangazi ve Bursa’ya; Bursa’da mevcut 21 kilometrelik Bursa-Batı Çevre Yolu’na bağlandıktan sonra Susurluk, Balıkesir, Kırkağaç ve Manisa il ve ilçeleri üzerinden İzmir’e ulaşan ve toplam 405 kilometrelik otoyol gövdesi ve 49 km’lik bağlantı yollarından oluşan dev bir YİD projesidir.

Projenin ana yapıları ile ana iş kalemlerine ait miktarları aşağıdaki gibi özetlenebilir.

İzmit Körfez Geçişi Asma Köprüsü ise, ana açıklığı 1,550 m, kenar açıklıklarının her biri 566 m ve toplam 2,682 m uzunluğundadır. Kuzey ve Güney’deki geçiş açıklıkları ile toplam uzunluğu 2,907 m’dir. Tabliye genişliği 35.93 m, tabliye yüksekliği 4.75 m olup, 3.65 m genişliğindeki 3 gidiş ve 3 geliş olmak üzere toplam 6 şeritten oluşmaktadır.

Asma Köprü inşaatında, 55.000 ton yapısal çelik ve 20.000 ton ana kablo ve askı halatları olmak üzere toplam 75.000 ton çelik imalatı bulunmaktadır. Zira köprünün kuleleri olarak adlandırdığımız deniz içindeki betonarme temellerden çıkan çelik şaftların üzerine oturan ayakları ve tabliyesi yapısal çelikten imal edilmektedir. Buna mukabil deniz içindeki kule temelleri ve ana halatın bağlandığı ankraj blokları için de yaklaşık 200,000m³ betonarme imalat söz konusudur.

Asma köprülerin büyüklükleri, esas olan ana açıklıkları ile belirlendiğinden, bu kritere göre tamamlandığında dünyanın en büyük 4.asma köprüsü, Avrupa’nın ise en büyük 2.asma köprüsü olacaktır.

İzmit Körfez Geçişi Asma Köprüsü, malum olunduğu üzere oldukça yüksek sismik hareketlerin olduğu bir bölgede inşa edilmektedir. Bu sebeple OTOYOL A.Ş. tarafından çok derin ve çok sığ sularda jeoteknik ve jeofiziksel araştırmalar yapan ve yurt dışından getirilen özel gemiler ile yerli ve yabancı uzmanlar marifetiyle tüm körfezde aylarca süren bir sismik tarama çalışması yapılmıştır. Bu tarama sonucunda, daha önce haberdar olunmayan ikincil bir fay hattı da dahil olmak üzere çok değerli bilimsel verilere ulaşılmıştır. Bu veriler hem asma köprünün dizaynında kullanılmış, hem de bir anlamda ülkemizin bilimsel veri tabanına çok ciddi katkılar sunmuştur. Bu çalışmaların da ışığında dünyaca ünlü Danimarkalı COWI firmasına 2475 yılda bir meydana gelmesi beklenen depreme (No Collapse Earthquake) karşı dahi ayakta kalacak bir yapı tasarlatılmıştır.

İzmit Körfez Geçişi Asma Köprüsü’nün servis ömrü, standart yapılardan farklı tutularak 100 yıl olarak tasarlanmıştır. Bu sebeple tüm yapısal elemanlar bu ömre hizmet edecek şekilde oluşturulan projeye özel (project specific) şartnamelere göre dizayn edilmekte ve imal edilmektedir. Özellikle betonarme yapıların durabilitesi için deniz suyundaki klor iyonlarının betonun içine nüfuz etmesine karşı gerekli ölçüde geçirimsizliğin sağlanması konusu, KGM dahil tüm tarafların hassasiyetle üzerinde durduğu bir konudur.

Sismik hareketler elbete asma köprüler için önemli olmakla birlikte, en az sismik hareketler kadar önemli olan ve tasarım aşamasında dikkate alınması gereken bir diğer parametre ise rüzgardır. Bir asma köprünün değişik hız ve doğrultulardaki rüzgara göre özellikle kulelerinin ve tabliyesinin davranışı iyi analiz edilmelidir. Bu sebeple, gerek tabliyenin, gerek kulelerin gerekse de asma köprünün tamamının hem inşaatın herhangi bir aşamasını, hem de köprünün hizmet verme aşamasını simule edecek modelleme çalışmaları yapılmış ve modeller, o modellemeye uygun tasarım rüzgar hızını simgeleyecek değişik doğrultulardaki rüzgar etkisine maruz bırakılmıştır. Bu Rüzgar Tuneli Testi (Wind Tunnel Test) olarak adlandırdığımız testlerden tabliye için olanı Danimarka’da, kule için olanı Kanada’da ve full model için olanı ise İtalya’daki üniversitelerde/laboratuvarlarda gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak, tasarlanan kule ve tabliye kesitleri ile full model, 58 m/sn’lik tasarım rüzgar hızının yaklaşık %15 daha fazlasına kadar test edilmiş olmasına rağmen hiçbir olumsuz sonuç ile karşılaşılmamıştır. Diğer taraftan 58 m/sn’ye tekabül eden 208.80 km/sa’lik tasarım rüzgar hızına rağmen, köprü servis aşamasında 120 km/sa’i geçen rüzgar hızlarında, trafik güvenliği açısından ulaşıma kapatılacaktır. Bu durum boğaz köprüleri için de aynıdır.

Asma Köprü’nün Genel Özellikleri ve Ana İş Kalemlerine ait miktarlar aşağıdaki gibi özetlenebilir.

İtalya’da yapılan Full Model Wind Tunnel Test’e Ait Bir Fotoğraf

İzmit Körfez Geçişi Asma Köprüsü’nün Yapım Yöntemi ise, belli noktalarda Türkiye’de ilk ve dünyada da nadir uygulanan spesifik yöntemler içermektedir. Şöyle ki;

Asma Köprü’nün deniz seviyesinden 40.4 m derinde oturacak olan 54×67×15 m ebatlarındaki kuzey ve güney keson temelleri, Yalova Hersek Burnu’nun batı kıyısı doldurulduktan sonra kara tarafında 16 m, diğer 3 tarafında ise 24 m uzunluğundaki 780 adet palplanşın (sheet pile) zeminde sıkılaşmış kil tabakasına en az 5 m saplanacak şekilde çakılması sonucu geçirimsiz bir alan teşkil edilmiş ve Kuru Havuz (Dry Dock) olarak adlandırdığımız bu alanın içinde hapsedilmiş olan su, deniz seviyesinden 7,80 m derine kadar yapılan kazı ile eş zamanlı olarak tahliye (dewatering) edilmiştir. Tamamen kurutulmuş bu alanda, 2 adet betonarme keson temel imalatına başlanmış ve an itibariyle devam etmektedir. Keson temellerin Kuru Havuz içinde yapılacak kısmı tamamlandıktan sonra bu havuzun içine su alınarak keson temeller yüzdürülmeye hazır hale gelecektir. Zira, temellerin imalatının bu aşamada tamamlanması mümkün olmadığından, yapımı halihazırda tamamlanmış olan Kaytazdere mevkiindeki Islak Havuz (Wet Dock) olarak adlandırdığımız platforma yüzdürülerek götürülecek ve kalan imalatlar orada tamamlanacaktır. Keson temel imalatlarının 2 aşamalı olarak ve farklı lokasyonlarda yapılmasının sebebi ise, Kuru Havuz’da tüm imalatların tamamlanması halinde havuzdan yüzdürülerek yerine götürülmesi için yeterli miktarda su derinliğinin Kuru Havuz’dan yüzdürülerek çıkartılacağı noktada olmamasıdır. Kuru Havuz’da temel imalatlarının kısmi olarak yapılıyor olması durumunda dahi, yaklaşık 300.000 m³’lük bir Yaklaşım Kanalı (Approach Channel) tarama kazısı yapılması gereği hasıl olmuştur ve an itibarı ile yapımı devam etmektedir.

Neticede, Islak Havuz’da da ilave betonarme imalatların ve kulelerin oturacağı kaidenin (plinth) altında bulunan ve üretimine başlanmış olan her temel için 2 adet çelik şaftın temele montajının tamamlanmasının ardından, temeller tekrar yüzdürülerek projedeki kalıcı yerine götürülecek ve odacıklardan oluşan bu temeller deniz suyu ile doldurularak kontrollü bir şekilde batırılacaktır.

Kuru Havuz Teşkil Etme Çalışmaları Devam Ederken

Kuru Havuz’da Keson Temel İmalatı Öncesi

Tüm bu aktiviteler bir taraftan gerçekleştirilirken, Kule Keson Temelleri’nin deniz tabanında oturacağı alanda -43 m derinliğe kadar ve 2 temel için yaklaşık 90.000 m³’lük bir tarama gerçekleştirilmiştir. Tarama işlemi bittikten sonra temellerin oturacağı alanların her birinde 195 adet 34.25 m boyunda, 2 m çapında ve 20mm et kalınlığında çelik kapsama kazıklarının (steel inclusion piles) çakılması tasarlanmıştır. Haziran-2013 sonu itibarı ile Kuzey Kule Keson Temeli için 195 adet kazığın çakılması tamamlanmış, Güney Kule Keson Temeli için kazık çakımına da başlanmıştır. Bu kazıklar tamamlandıktan sonra, -43 m’den -40 m’ye kadar granuler malzeme ile deniz dibinde 3 m’lik bir dolgu yapılacak ve keson temeller bu granuler malzemenin üzerinde serbest olarak oturtulacaktır; yani kazıklar ile kule temelleri arasında bir bağlantı bulunmamaktadır. Zira, yukarıda bahsi geçen kazıklar, zemin iyileştirme kazıkları olup, tabliye üzerindeki ölü ve canlı yüklerin askı halatları ile ana kablo ve oradan da kulelere ve kule temellerine aktarılması neticesinde temellerin altındaki zeminin blok olarak davranış göstermesini sağlayacaktır. Bu şekilde gerçekleştirilen tasarım Türkiye’de bir ilk olup daha önce Yunanistan’daki Rion-Antirion Eğik Askılı Köprüsü’nde de yapılmıştır.

Kule Temellerinin Yüzdürülerek Yerine Götürme Simülasyonu

Ana Kablo’nun iki yakada bağlanacağı yapılar ise Ankraj Blokları (Anchorage Block) olarak adlandırdığımız 2 adet yapıdır. Güney Ankraj Bloğu, Kuzey Ankraj Bloğu’na nispeten yaklaşık 2.5 kat daha büyük bir yapı olup her ikisinin de kazısı an itibarı ile devam etmektedir. Kuzey Ankraj Bloğu’nun kazısı ana kayada patlatma ile devam ederken, Güney Ankraj Bloğu’nun deniz seviyesinden yaklaşık 15 m derinliğe kadar yapılacak olan ve inşaat çalışmalarının ilk aktivitesi olarak denizin doldurulduğu alanda geçirimsizliği ve şev stabilitesini sağlamak için -32 m derinliğe kadar uzanan, 108 adet panelden oluşan ve kesişen iki adet daire ve diktörtgensel kesitten ibaret diyafram duvarın içerisinde gerçekleşmektedir. Güney Ankraj Bloğu ağırlık tipi (gravity-type) olup yapının diyafram duvar üst kotuna kadar olan kısmı diyafram duvar ile öpüşürken, Kuzey Ankraj Bloğu, yarı-ağırlık tipi (semi-gravity-type) olup, bu yapının da mevcut zemine kadar olan kısmı ana kaya ile irtibatlı olacaktır. Bu sayede, Kuzey Ankraj Bloğu’nun, gerek yanal sürtünmeden gerekse de özellikle yapının deniz tarafındaki ana kayadan yararlanması sağlanacaktır.

Kapsama Kazıkları, Granüler Yatak, Keson Temel, Çelik Şaft, Kaide ve Bağ Kirişi Kombinasyonu

Güney’de Kuru Havuz Keson Temel İmalatı, Geçici İskele, Reklamasyon Dolgusu ve Güney Ankraj Bloğu Kazısından Bir Hava Fotoğrafı

Bir taraftan kule keson temelleri, diğer taraftan ankraj bloklarının imalatı devam ederken, her bir kulenin değişken kesit ve yükseklikteki ve +10 m’den +245 m kotuna kadar yükselecek olan 22’şer adet bloktan oluşan doğu ve batı kule bacaklarının imalatına başlanmıştır. Bu çelik kule bloklarının imalatı, Gemlik’teki bir çelik fabrikasında devam etmekte olup, aşağıdan 12. panele kadar olan kısmı blok olarak hazır şekilde, 12-22 no’lu bloklar arası ise blokları oluşturan paneller olarak ve denizyoluyla yerine getirilecektir. Zira, çelik şaftlar üzerine kurulmuş geçici bir platformdan yükselen kulelerin montajı, 12. bloğa kadar denizden yüzer vinçler (floating cranes) marifetiyle ve blok olarak, 12. bloktan sonraki kısmı ise kule bacakları arasındaki alt enlemesine kirişin (lower cross beam) üzerine monte edilmiş kendinden tırmanır vinçlerle (self climbing crane) ve blokların her bir yüzünü oluşturan paneller olarak sağlanacaktır.

Tipik Tabliye Kesiti

FSM Köprüsü Tabliye Segmenti Yüzdürme ve Montaj Operasyonlarından Birer Fotoğraf

Kulelerin, yani deniz üzerinde görünen ilk çalışmanın tamamlanmasından sonra, Ana Kablo montajına geçilecektir. Ana kablo montajı, daha önce sıkça denenmiş olan ana kablo içindeki tellerin tek tek çekilmesi yöntemiyle değil, göreceli olarak daha yeni bir teknik olan PPWS (Prefabricated Parallel Wire Strand) yöntemi ile gerçekleşecektir. Şöyle ki, her biri 127 adet telden oluşan ve daha önceden hazırlanan tel demetlerinden 110 adeti bir araya getirilmekte ve köprünün doğu ve batı tarafında bulunan ve kule üzerindeki semerleri aşarak Kuzey ve Güney Ankraj Blokları’na saplanan ve herbiri 780 mm çapındaki Ana Kablo’yu oluşturmaktadır. Bu yöntem, projenin hızına da ciddi katkı sağlayan bir yöntemdir. Zira, aksi takdirde ipek böceği gibi her bir tel tek tek çekilecekken bu yöntem ile her biri 5.91 mm çapındaki 127 adet tel daha önceden hazırlanarak ve bir demet olarak tek seferde çekilmektedir. Bir araya getirilen PPWS demetleri, daha sonra sıkıştırma (cable compaction) işlemine tabi tutularak dairesel kesite dönüştürülecektir.

Ana Kablo montajı tamamlandıktan sonra ise, 25 m’lik segmentler halindeki tabliye parçalarının montajına başlanacaktır. Tabliye segmentleri yine Gemlik’te bir fabrikada üretilmeye başlanacak, çeliklerin ana kesim ve montaj işlemlerinden sonra deniz yoluyla Gölcük’e getirilecek ve burada belirlenen sahada nihai 25 m’lik segmentler haline getirilecektir. Tabliye montajı, ankraj bloklarından kulelere doğru ilk segmentlerin konması ve aynı zamanda kulelerin kuzey ve güneyinde bulunan segmentlerin montajı ile ve yüzer vinçler marifetiyle başlayacak; daha sonra hem ankraj bloklarından kulelere doğru hem de ana açıklığın ortasından kulelere doğru ilerleyerek devam edecektir. En son 4 noktada, iki kulenin de hem kuzeyinde hem de güneyinde, kilitleyen nihai segmentler monte edilerek tabliye montajı tamamlanacaktır. Tabliye montajında, yukarıda bahsi geçen ve yüzer vinçlerle montajı yapılan segmentler dışındaki tüm segmentler kablo vinci (cable crane) dediğimiz ana kablo üzerindeki vinçler yardımı ile monte edilecektir.

İzmit Körfez Geçişi Asma Köprüsü’nde, çok sayıda elektromekanik sistem de yer alacaktır. Bunlar, köprü yol ve mimari aydınlatmaları, yıldırımdan korunma/topraklama sistemleri, yangın koruma sistemleri, SCADA sistemi, nem alma sistemi (dehumi-dification system-bu sistem ana kabloda, kulelerde, tabliyede ve ankraj bloklarında mevcut olacaktır), Yapısal Sağlık Takip Sistemi (Structural Health Monitoring System), kameralar, her kulede yük ve insan asansörleri ve kesintisiz güç sağlayacak olan jeneratörler, güvenlik ve haberleşme sistemleri olarak özetlenebilir. Ayrıca muayene ve onarım maksadıyla köprünün tüm iç ve dış yüzeylerine ulaşımı sağlayan iç yollar, merdivenler, tabliye altı hareketli iskeleleri gibi sistemler mevcuttur.

İzmit Körfez Geçişi Asma Köprüsü için, Gebze-Orhangazi-İzmir Otoyolu’nun finans temini süreci devam ederken, bu sürecin sonlandırılmasını beklemeksizin OTOYOL A.Ş.’yi kuran grup firmaları olan Nurol, Özaltın, Makyol, Astaldi, Yüksel ve Göçay firmalarının öz kaynakları ile yaklaşık 1 senedir fiziki olarak çalışmalara devam edilmektedir. OTOYOL A.Ş.’nin projeye olan inancı ve ciddi bir öngörü ile erken başlatılan bu çalışmalar neticesinde, İzmit Körfez Geçişi Asma Köprüsü’nün 2015 yılı sonlarında tamamlanması hedeflenmektedir.

Finansal Kapanış’ın 15 Mart 2013’de gerçekleştiği ve Haziran-2013 sonu itibarı ile, yaklaşık 1.100 kişinin çalıştığı sadece asma köprü şantiyesinde %20’nin üzerinde gerçekleşmeye ulaşılırken, bir taraftan Türk yatırım ve müteahhitlik sektörünün geldiği noktayı net bir şekilde işaret eden diğer taraftan Türk firmalarının yurt içinde de yabancı çözüm ortakları ile iş birliği tecrübesini ortaya koyan, ülkemizin gözbebeği yatırımların sadece devlet eliyle değil özel sektör marifetiyle de gerçekleşebileceğini gösteren bu dev projenin memleketimize hayırlı olmasını temenni ediyor, kazasız günler diliyor ve tüm teknik ve idari kadro ile işçi kardeşlerimi bu büyük projede yer almalarından ötürü kutluyorum.

©Yapı Dünyası Dergisi 2013 Sayı: 2013/206-207 de yayınlanmıştır.