Microsoft Word - GirisDEERLENDRLMES
Yüksek Lisans Tezi
Erol SEMZ
Eylül, 2009
EROL SEMZ tarafndan PROF. DR. AHMET HAKAN ONUR yönetiminde
hazrlanan “METRO NAASINDA KULLANILAN ZEMN YLETRME
ÇALIMALARININ DEERELENDRLMES” balkl tez tarafmzdan
okunmu, kapsam ve nitelii açsndan bir Yüksek Lisans tezi olarak kabul
edilmitir.
Danman
Çalmalarm yöneten, deerli yorum ve önerilerinin yan sra sabrn da
esirgemeyen danman hocam Sayn Prof. Dr. Ahmet Hakan ONUR’a teekkürü bir
borç bilirim.
Bu tezin oluturulmas sürecinde yaptm tüm çalmalarda bana destek olan,
deerli bilgi ve deneyimlerini paylaan, tandklar tüm imkanlarla beni daha iyisini
yapmak için cesaretlendiren Sayn Hasan BAR ve Sayn Aziz YUR’a,
Yüksek lisans örenimim boyunca bana her konuda destek ve yardmc olan
deerli arkadam Ara. Gör. Mehmet Volkan ÖZDOAN’a,
Her türlü maddi ve manevi destekleriyle hep yanmda olan ve beni yalnz
brakmayan sevgili aileme sonsuz sayg ve teekkürlerimi sunarm.
Erol SEMZ
ÇALIMALARININ DEERELENDRLMES
Bu tez çalmasnda, zemin iyiletirmesi ve uygulanan teknikler hakknda genel
bilgiler verilmi, bir vaka analizi olarak Karyaka Tüneli ve stasyonlar Yapm i
kapsamnda jet-grouting yöntemiyle gerçekletirilen zemin iyiletirme ileri
incelenmitir.
Proje hakknda özet bilgiler verilmi, inaat sahasnn jeolojisi ve zemin
özellikleri tanmlanmtr. Zemin iyiletirmesi için sunulan jet-grouting teknii ile
ilgili uygulama türü, prosedürü ve parametreleri ortaya konmutur.
Sistemin inas öncesi deneme kolonlar oluturulmas ile parametrelerinin
belirlenmesi irdelenmi, yapm sürecinde ve sonrasnda uygulanan kalite kontrol
çalmalar ile uygulama baars deerlendirilmitir. Proje kapsamnda kullanlan
ekipmanlarn ileyii anlatlm, gerçekletirilen imalatlar hakknda bilgi verilmitir.
Anahtar Sözcükler: Zemin yiletirme Teknikleri, Jet-Grouting, Jet-Strut
v
CONSTRUCTION
ABSTRACT
In this thesis study, ground improvement and application techniques are examined
then ground improvement works that used by jet-grouting method in Construction of
Karyaka Tunnels and Stations was studied as a case study.
The geology and rock and soil masses properties of construction site are defined.
Application type, procedure and the parameters of jet-grouting system that used for
ground improvement was explained.
Determination of the parameters was studied with installation of trial columns
before the production. Efficiency of applications was evaluated by quality controls
during and after production. The process of equipments which used in the project
was given and production of the project was summarized.
Keywords: Ground Improvement Techniques, Jet-Grouting, Jet-Strut
vi
ÇNDEKLER
Sayfa
TEEKKÜR .............................................................................................................. iii
ÖZ .............................................................................................................................. iv
ABSTRACT ............................................................................................................... v
2.1 Vibrokompaksiyon (Vibroflotasyon) ............................................................... 4
2.3 Vibro – Sondalar .............................................................................................. 8
2.4 Dinamik Kompaksiyon ................................................................................... 10
2.5 Yüzey Kompaksiyonu .................................................................................... 11
2.9 Elektro – Osmoz ............................................................................................. 16
2.12 Ta Kolonlar ................................................................................................. 20
2.13 Derin Kartrma ........................................................................................... 21
2.14 Kireç Kolonlar .............................................................................................. 22
2.16 Su Düürümü (Drenaj) ................................................................................. 25
vii
2.17.3 Uçucu Kül le Stabilizasyon ................................................................. 29
2.18 Hafif Malzemeler .......................................................................................... 29
2.19 Biyoteknik Yöntemler .................................................................................. 31
2.20 Enjeksiyon Teknikleri .................................................................................. 31
2.20.2 Kompaksiyon Enjeksiyonu ................................................................... 35
2.20.3 Çatlatma Enjeksiyonu ........................................................................... 37
2.20.4 Jet – Grouting ....................................................................................... 38
BÖLÜM ÜÇ – ZMR BANLYÖ SSTEMNN GELTRLMES PROJES 2. ETAP KARIYAKA VE STASYONLARI YAPIMI NDE JET–GROUTING YÖNTEM LE ZEMN YLETRLMES ...................................................................... 50
3.1 Projenin Tantm ............................................................................................ 50
3.4 Deneme Kolonlar .......................................................................................... 60
BÖLÜM DÖRT – JET–GROUT MALATLARI ................................................ 72
4.1 Kullanlan Ekipmanlar ................................................................................... 78
4.2 malat Bilgileri ............................................................................................... 81
KAYNAKLAR ......................................................................................................... 86
EKLER ..................................................................................................................... 91
GR
Büyük kentlerin ulam sorununda en etkili çözüm yolu olan metro; günümüz
toplu tamaclk sistemlerinin yaygn bir türü olarak, ulam güvenlii, konforu ve
emniyeti açsndan tüm dünyada giderek artan oranda kullanlmaktadr. Aslan’n
(2009) tanmlad, seyahat süresi, güvenlik, ekonomiklik, yap özellikleri, sosyal ve
çevresel faktörlerin nda belirlenen bir güzergahta, tasarlanan yap ile artan bu
ihtiyaca ve ilgiye cevap verilmeye çallmaktadr. Bu noktada, güzergahn
belirlenmesi ile yapnn oluturulaca zemin tayin edilmekte, inaat safhasnda ve
iletim esnasnda yeterli performans salamas gereken inaat yönteminin kurulmas
ise zemin yapsnn özellikleri ile belirlenmektedir.
Eer zemin, ortaya çkan yükler altnda çok fazla deforme olursa veya tama
gücü yönünden yeterli deilse zayf özellikli zemin olarak ele alnr. na edilecek
yaplarn veya mevcut tesislerin doal zemini proje ölçütlerini salayamayan zayf
zemin özelliinde ise; tasarlanan kstaslara ulaabilmek için uygulanan çözüm
yöntemlerinden biri zemini iyiletirmektir. Bununla birlikte, tasarm ve projenin
gereksinimleri ksmen iyi zemin koullarnda da iyiletirme ileri yaplmasna yol
açabilir.
deiik yöntemler kullanlmaktadr. Bu yöntemlerden bir ksm tek zemin tipi için
uygun olurken bir ksm geni aralktaki zemin özelliklerinde uygulanabilmektedir.
Hemen her tür zayf zemin tiplerinde dier iyiletirme yöntemlerine göre daha
hzl, güvenilir, kalc ve ekonomik bir çözüm olan jet-grouting yöntemi, zemin
iyiletirmesi ile beraber, yap yüklerinin derindeki tabakalara aktarlmas, temel
takviyesi yaplmas, s kazlarda ev stabilitesinin salanmas, kaz tabanndan gelen
suyun önlenmesi, tünel iksalar gibi çeitli mühendislik alanlarnda çok yaygn olarak
kullanlmaktadr. Uygulama öncesi gerekli malzeme miktarnn tespit edilebilmesi ile
maliyetinin belirlenebilmesi, yapm srasnda parametrelerinin deitirilmesi ile
1
2
yöntemini dier iyiletirme yöntemlerinden ayran özellikleridir.
Jet-grouting ilemi zeminin parçalanmas ve enjeksiyon erbeti ile karmas,
ksmi yer deitirmeyi kapsar. Yüksek basnç deerleri ile zeminin erozyonu
salanmakta, zemin enjeksiyon erbeti ile yer deitirmek ve kartrmak suretiyle
farkl özellikte zemin-çimento erbeti karm bir yap elde edilmektedir. Bu yapnn
oluturulmas sürecinde kullanlan; basnç deeri, enjeksiyon süresi, nozul çap ve
adedi, uygulanacak yöntem gibi parametrelerin doruluu, hazrlk ve yapm
safhasndaki kontroller ile yapm sonrasnda gerçekletirilen ölçüm ve deneyler
jet-grouting yöntemiyle zemin iyiletirmesinin baarsn salamaktadr.
3
incelenerek salkl bir ekilde belirlenmesi büyük önem tamaktadr. Zemin
özelliklerinin proje ölçütlerini salamad hallerde yetersiz zemin koullarna ilikin
alternatif çözümler olarak (Venkatramaiah, 2006);
• Sorunlu parselden vazgeçilip yeni bir arazi seçilebilir,
• Daha iyi nitelikli zemin tabakalarna ulamak için derin temeller
tasarlanabilir,
• Zayf zemin kaldrlp yerine daha iyi bir malzeme kontrollü olarak
yerletirilebilir,
• Zayf zemin üzerine ina edilecek yap zeminden beklenen davrana uyum
salayabilecek biçimde tasarlanabilir,
Zemin iyiletirilmesine ihtiyaç olup olmad zayf ve sorunlu zeminlerin
tanmlanmas ve özelliklerinin proje tasarm ve yapm gereksinimleriyle birlikte
deerlendirilmesiyle belirlenir (Ergun, Özkan, Önalp, ve Keçeli, 2005). Zemin
iyiletirilmesinde temel ilke, zemin içerisindeki mevcut boluklarn mekanik
araçlarla azaltlmas, zemin boluklarnn çeitli bileimdeki karmlarla
doldurulmas, yer alt su seviyesinin düürülmesi veya zeminin su içeriinin
azaltlmas ya da çeitli elemanlarn kullanlmas ile mevcut zeminin
güçlendirilmesidir (Salamer, 2006).
hzlandrmak, dolgu ve evlerin stabilitesini salamak, istinat duvarlarn
desteklemek, zeminin potansiyel svlama riskini azaltmak amaçlaryla yaplan
zemin iyiletirme yöntemleri uygulandnda zeminin (Moseley ve Kirsch, 1993);
3
4
• Kumlu zeminlerin skl, killi zeminlerin kvam iyileir,
• Borulanmaya kar mukavemeti artar,
Derin granüllü zeminleri vibratörlü sondalar ile sktrma ilemi olan bu yöntem
vibroflotasyon olarak da isimlendirilmektedir. Vibroflotasyon ile granüler zeminlerin
balangçtaki boluk oranlar ve sktrlabilirlikleri azalrken içsel sürtünme açlar,
tama gücü ve svlamaya kar olan dirençleri de artmaktadr (Sondermann ve
Wehr, 1993).
olan eksantrik bir arlktan olumaktadr. Titreim hareketi yatay olup düey bir
eksen etrafnda devirsel hareket söz konusudur. Bu sayede oluan enerji zemine ya
vibratör sondasnn büyük uzunluu boyunca ya da sadece vibratörün ucundan
aktarlr. Bu enerji miktar sondann yerletirildii derinlie bal olmakszn sabittir
(Sondermann ve Wehr, 1993).
Vibroflotasyon teknii yeralt su seviyesi altndaki çok gevek kum malzemelerin
sktrlmas için çok uygundur. Fakat kil bantlarnn, ar miktarda ince daneli
malzeme ve organik madde bulunmas bu teknikten alnabilecek verimi önemli
ölçüde düürmektedir. Dolaysyla granüler malzeme içerisinde ince malzeme oran
% 20’yi amamal ve bunun da en fazla %3’ü aktif kil (ince daneli zeminlerin
plastisite indisinin kil yüzdesine oran zeminin aktivite katsays olarak tanmlanr,
aktivite katsays 1,25’den büyük olan killer aktif kil olarak kabul edilmektedir)
olmaldr (Bell, 1993).
Vibroflotun zemin içerisine sokulmas esnasnda genellikle su jeti ve basnçl
havadan yararlanlmakta dolaysyla sondaj duvarlar da bu sayede desteklenmi
olmaktadr. Granüler zeminlerin sktrlmas hem vibroflotun zemin içerisine
sokulmas hem de yavaça yukarya çekilmesi esnasnda gerçeklemektedir. Bu
durum ise yüzeyde koni eklinde bir çöküntüye neden olmaktadr. Bu çöküntü daha
sonra granüler bir malzeme ile doldurulmaldr (Sondermann ve Wehr, 1993).
Bu yöntemle elde edilecek sktrma derecesi birkaç faktöre baldr (Brown,
1977):
• Vibroflotun geri çekilme yöntemi,
Vibroflot etrafnda sktrlan zeminin çap 2,4 ile 3 m arasnda deimektedir.
Genellikle üçgensel bir karelaj seçilmekte fakat vibroflot merkezleri aralklar arazi
koullarna ve istenilen tama gücüne bal olmaktadr.
6
(http://forum.skyscraperpage.com/showthread.php?t=107871&page=10 ).
sktrmann çou balangçtan itibaren 2 ile 5 dakika arasnda gerçeklemektedir.
Dolaysyla daha yüksek bir sktrma derecesi elde etmek için titreim zamann
ar miktarda artrmak ekonomik görülmemektedir. Vibroflotun yukar çekilme hz
geri dolgu malzemesinin yerletirilmesine göre belirlenmelidir. Eer vibroflot
aamal olarak küçük miktarlarda yukarya çekilirse azami younluklar elde edilebilir
(Sondermann ve Wehr, 1993).
Brown (1977), geri dolgu malzemesi ile ilgili (sktrlacak granüler zemin ile
ayn özellie sahip malzemeler dahil olmak üzere) bir uygunluk says, ,
tanmlamtr:
= 1,7
Burada , ve srasyla malzemenin % 50, %20 ve %10’unun küçük
olduu mm cinsinden dane çaplardr. Bu deer sonda etrafndaki geri dolgu
malzemenin oturma hzna baldr. Uygunluk saysnn 10’dan küçük olmas
durumunda geri dolgu malzemesi çok iyi, 50’den büyük olmas durumunda ise geri
dolgu malzemesinin uygun olmad anlamna gelir.
7
Kum sktrma kazklar, yumuak zeminleri iyiletirme yöntemi olarak
Japonya’da gelitirilmitir. Bu yöntem, yumuak zemin içerisinde titreimli bir
muhafaza borusu yardmyla kum veya benzer bir malzeme kullanarak sktrlm
kum kazklarn oluturulmas eklinde uygulanmaktadr (Aboshi, Mizuno, ve
Kuwabara, 1990).
ekipmanna benzemektedir. stenilen derinlie ulatktan sonra daha önceden
belirlenen boydaki gevek kum kaz donanmnn mili arasndan boaltlr ve takm
biraz yukar çekilir. Daha sonra milin üstündeki bir vibratör yardmyla mil gevek
kum kazn sktrr ve çapn artrr. Bu ilemin tekrar ettirilmesiyle sktrlm
kum kazklar oluturulur ve ayrca etraftaki zeminde sktrlm olur (Aboshi ve
dier., 1990).
ve Takefumi, 1991):
• Çok hzl imalat,
desteklenmekte ve dolaysyla duvarn göçme olasl engellenmektedir.
Ayrca etraftaki zeminin yaylm veya erozyon yoluyla kum kaz içersine
girme olasl da önemli ölçüde azaltlmaktadr.
Sktrlm kum kazklarn ta kolonlara göre olumsuz yanlar ise (Barksdale ve
Takefumi, 1991):
mekanik dayanm ta kolonlarnkinden daha düük ve dolaysyla da daha
yüksek bir yerletirme yüzdesi gerekmektedir,
• Bir kil tabakas içerisine muhafaza borusu çaklmas kolonun snrlar
boyunca skmaya neden olmakta ve böylelikle zeminin yatay geçirimlilii
ve kolonun da dren olarak etkinlii azalmaktadr,
8
Sktrlm kum kazklarla zayf zeminlerin iyiletirilmesinde en önemli
etmenlerden biri; kum ile deitirilen gevek kum veya yumuak kil hacmidir.
Deitirilen zemin miktarn saysal olarak belirleyebilmek için kazn etki
alanndaki zeminin toplam alannn sktrlm kum kazn alanna bölünmesiyle
elde edilen bir yer deitirme oran tanmlanr. Sktrlm kum kazk tasarm
standart penetrasyon direnci veya zeminin göreceli skl göz önüne alnarak
gerçekletirilir (Barksdale and Takefumi, 1991).
2.3 Vibro – Sondalar
sürülebilir. Bu ilem esnasnda yüzeyde meydana gelecek çöküntü geri dolgu
malzemesiyle doldurulur. Vibro-sondalar yönteminin uygulanabilmesi için
kohezyonsuz zemin içerisindeki ince daneli malzeme miktarnn en yüksek % 15 ila
% 20 olmas istenir (Raj, 2005).
Terra-Probe, Vibro-Wing ve Tri-Star veya Y-Probe, bu yöntemde kullanlan
birkaç deiik patentli sondalardan bazlardr. Terra-Probe’da 760 mm çapndaki
geni, açk uçlu bir boru titreimli kazk çakma makinesiyle gevek granüler zemin
içerisine çaklr. Boru tasarm derinliinden 3-5 m daha uzundur. Zeminin
sktrlmas borunun hem içinde hem de dnda gerçeklemektedir. Oluturulan
titreim genellikle düey yönde olup vibratörün frekans ayarlanabilmektedir.
Genellikle frekans 15 Hz civarndadr. Bir saat içerisinde 1-3 m aralklarla yaklak
15 sonda zemin içerisine çaklabilmektedir. Bu teknik vibroflotasyonda olduu gibi
sonda etrafna geri dolgu malzemenin yerletirilmesini gerektirmemektedir. Fakat
orijinal yüzey kotunu muhafaza etmek için bir miktar geri dolgu malzemesi eklenir
(Raj, 2005).
Japon tipi vibro-sonda sistemi, üzerinde ksa nervürleri olan çelik çubuklardan
olumaktadr. Yldz eklindeki Franki Y-Probe, 120 derecelik açlarla birbirlerine
9
kaynaklanm 0,5 m geniliinde çelik kanatlardan oluur. Sonda ile zemin
arasndaki sürtünmeyi artrmak amacyla plakalar üzerinde ksa yatay nervürler
oluturulmutur. Sonda uzunluu 25 m boyunda kadar olabilmektedir (Massarsch,
1991).
sveç Vibro-Wing sisteminde, 0,5 m aralklarla yerletirilmi yaklak 0,8 m
uzunluunda kanatlar bulunan, 15 m uzunluunda bir çelik çubuk kullanmaktadr.
Sondann zemin içerisine sürülme hznn yavalamasn önlemek üzere sürtünme
direncini azaltmak için su jeti kullanlabilir. Sonda ayn zamanda sktrma ilemi
sonucunda oluabilecek ar boluk suyu basnçlarnn sönümlenebilmesini
kolaylatrmak için drenaj tüpleriyle de teçhiz edilebilir. Bu teknikte sktrma
verimliliini etkileyen en önemli faktörler; sktrma noktalar aralklar, her
noktadaki sktrma süresi ve sondann kullanmna ilikin özellikler (zemin içerisine
sokulmas, tutulmas, geri çekilmesi) olarak saylabilir. Bununla beraber zeminin
balangçtaki izafi skl, sktrlmas gereken zeminin derinlii ve istenilen
sktrma derecesi de göz önünde bulundurulmaldr. Bir kum tabakas içerisindeki
çok ince silt ve kil bantlar bile sktrma ilemini olumsuz olarak
etkileyebilmektedir (Massarsch, 1991).
Sondann zemin içerisine sürülmesi esnasnda meydana gelen deplasmanlar da
önemli ölçüde zeminin sktrlmasna katkda bulunmakta ve hem düey hem de
yatay gerilmeler artmaktadr. Sondann farkl derinliklere sokulma says ve ilerleme
miktar da önemlidir. Genellikle sonda tasarm derinliinin sonuna kadar sürülmekte
ve aama aama geri çekilmektedir. Bu ilem istenilen skma derecesi salanana
kadar tekrar ettirilir. Sktrma noktalar arasndaki en uygun aralk, sondann
ekline ve ebatlarna baldr. Daha dar bir karelaj aral ile daha ksa sktrma
süresi genellikle tercih edilir. Bu tip bir seçim daha homojen bir zemin sktrmas
salayabilmektedir (Massarsch, 1991).
Yöntemin baarsn belirleyen önemli bir etmen de sktrma ileminin hangi
srada yaplddr. Sktrma ilemini, ilki daha geni bir karelaj aralnda olmak
üzere iki geçite yapmak daha yararldr. Karelaj aralnn daha geni olmas
durumunda sondann zemin içerisine sokulmas daha kolay olmaktadr. lk sktrma
ileminden sonra ikinci geçie balamadan önce zemine tekrar konsolide olabilmesi
10
için zaman tannmaldr. Uygulamalardan elde edilen sonuçlara göre; ilk geçite
sktrlm zemin, sonday daha gevek zeminlere yönlendirmekte ve ikinci geçi
esnasnda sktrma süresi daha ksa zaman aralklarnda gerçeklemektedir
(Massarsch, 1991).
yüksekliklerden zemin üzerine düürülmesinden olumaktadr. Yüklerin arlklar
genellikle 5 ton ile 27 ton ve düü yükseklikleri ise 12 m ile 30 m arasnda
deimektedir. Darbe sonucu oluan enerji genellikle tüm alan üzerindeki karelaj
üzerine aamal olarak tek veya birden çok geçili olarak uygulanmaktadr. Her
geçiten sonra oluan kraterler yeni geçie balamadan önce granüler bir dolgu
malzemesiyle düzeltilir (Lukas, 1995).
Bu yöntem ile elde edilen iyiletirme derecesi, uygulanan enerjiye yani tokman
arlna, düü yüksekliine, karelaj aralklarna ve her noktadaki düü saysna
baldr. Hafif tokmaklarn alçak yüksekliklerden düürülmesi ile 3,0 m ile 4,6 m
arasnda bir iyiletirme derinlii elde edilir. Daha ar tokmaklarn daha
yükseklerden düürülmesiyle elden edilen iyiletirme derinlii ise 6,1 m ile 9,1 m
arasnda deimektedir (Lukas, 1995).
http://kshitija.files.wordpress.com/2006/09/dynamiccomp.jpg,
Gevek, suya doygun, kohezyonsuz zeminlerde düen arln etkisiyle zemin
11
svlaarak zemin partikülleri birbirlerine daha yakn ve daha youn ekil alrlar. En
büyük iyileme, efektif derinliin 2/3’lük ksmnda elde edilir (Lukas, 1995).
na edilecek yap yüklerinden dolay gerilme artlarna maruz kalacak
zeminlerin de sktrlmas amacyla dinamik kompaksiyon ilemi genellikle dolgu
veya yükleme yaplacak alandan daha geni bir planda gerçekletirilir (Lukas, 1995).
Dinamik kompaksiyon ilemi sonunda, etkinliinin doru olarak belirlenebilmesi
için yaplabilecek kalite kontrol amaçl test teknikleri; Standart Penetrasyon Deneyi
(SPT), Konik Penetrasyon Deneyi (CPT), Pressiyometre Deneyi (PMT) ve
Dilatometre Deneyi (DMT)’dir (Lukas, 1995).
2.5 Yüzey Kompaksiyonu
parçacklarnn birbirlerine yaklamasn salamak ve birim hacim arlklarnn
arttrlmas sonucu zeminin faydal özelliklerinin iyiletirilmesidir. Statik,
vibrasyonlu ve darbeli aletlerle zeminin mekanik olarak sktrlmas, zemin
boluklarndaki havann atlmas ve dolaysyla zeminin kayma mukavemetinin ve
borulanmaya kar direncinin arttrlmas, geçirimliliinin ve skabilirliinin
azaltlmas ve svlama riskinin düürülmesi salanr (Raj, 2005).
Yüzey kompaksiyonu silindirler yardmyla yaplr ve genel olarak kullanlan
silindir tipleri aada sralanmtr (Raj, 2005):
• Dolu gövdeli silindirler (sktrma enerjisi 300 ile 400 kN/m² arasnda),
• Pnömatik silindirler (sktrma enerjisi 600 ile 700 kN/m² arasnda),
• Keçi ayakl silindirler (sktrma enerjisi 1500 ile 7500 kN/m² arasnda),
• Vibratörler.
Genellikle slak kil dndaki tüm zeminler ve üniform kumlarda düz tekerlekli,
slak kohezyonlu zeminlerde keçi aya silindirler, küçük çapl ilerde ise arlk
düürmeli veya dövmeli tokmaklar kullanlmakta olup, daneli zeminlerde ise daha
ziyade vibrasyonlu silindirler tercih edilmektedir (Raj, 2005).
12
ekil 2.4 Dolu gövdeli silindir, vibratör ve keçi ayakl silindire birer örnek
(http://www.hewden.co.uk/_images/cache/pid_026-001.400.400.scale.jpg,
http://www.albatooltrading.com, http://www.apolloequipment.net/categorys/compactors.htm).
dalm), su muhtevas, tabaka kalnl, pas says ve kompaksiyon aletinin geçi
hzna baldr (Raj, 2005).
Sktrma sonucu zeminde meydana gelen younluk art, belli bir miktardan
sonra (yaklak 15 pas) azalr ve belli bir pas saysndan sonra zeminin younluunda
deiim olmaz. Skma miktar ayn zamanda belli bir derinlie kadar artar (yaklak
0,5m fakat deneyle bulunmas uygundur) ve bu derinliin altnda zemin skmad
gibi gever. Bunun sebebi de zemin yüzüne yakn yerlerde çevreleyen gerilmenin az
olmasdr (Raj, 2005).
yollarndan biri de patlayc maddelerin infilak ettirilmesi ile uzunlamasna ve kayma
dalgalarn oluturulmasdr. Bu yöntem ile balayc ve yapkanlk özellii az olan
zemin bileenleri patlatma etkisi ile yer deitirerek ve daha küçük parçalara
ayrlarak çkan tozun da etkisi ile skmaya uygun bir yapya dönütürülmektedir
(Court ve Mitchell, 1994).
Uygulama ileminde ilk olarak bentonit süspansiyonu veya bir muhafaza borusu
yardmyla gevek, suya doygun zeminde, tasarm derinliine kadar ulalr. Daha
sonra patlayc malzeme yerletirilip delgi kuyusu kapatlr. Dikkatlice seçilmi sra
13
Mitchell, 1994).
Suya doygun, gevek granüler zeminlerde oluturulan ani darbe ve titreimler
kendiliinden bölgesel svlamaya neden olmakta ve zemin taneleri yeniden
düzenlenmektedir. Yük geçici olarak boluk suyuna aktarlmakta ve zemin
taneciklerinin yönelimi daha sk olacak bir ekilde deimektedir. ok dalgalarn
düzgün bir ekilde dalm için suya doygunluk koulu büyük önem arz etmektedir.
Aksi takdirde zemin patlatma ile homojen bir ekilde sktrlm olmayabilir. Zemin
içerisindeki boluklarn azalmas büyük hacimlerde suyun skmasn salarken, bu
boluklarn azalma miktar uygulama derinlii, balangçtaki boluk oran ve
istenilen skma derecesine baldr (Court ve Mitchell, 1994).
ekil 2.5 Patlatma ile zemin iyiletirme yöntemine ait bir örnek (http://www.pacificblasting.com).
Patlatma yöntemiyle sktrma ileminin snrsz bir etki derinlii olup en çok
izafi skl ( ) % 50 ila % 60’dan düük olan temiz kumlar ve siltli kumlar için
uygundur. Herhangi bir tabaka kalnl için belli bir alan, her biri belli bir saat veya
gün aralklarla patlatlan 2 veya 3 seri patlayc malzeme ile iyiletirilir. Kullanlan
patlayc malzeme miktarna ve zemin ve arazi özelliklerine bal olarak % 2 ile
% 10 arasnda bir yüzey oturmas beklenebilir. Nihai tasarm için genellikle bir arazi
deneyi gerçekletirilmektedir (Court ve Mitchell, 1994).
14
Tipik bir patlatma program 2 ile 15 kilogram arasnda deien patlayc
malzemelerin 3 m ile 15 m aralklarla yerletirilmesini içerir. Toplam kullanlan
patlayc malzeme miktar genellikle 40 g/m³ ile 80 g/m³’dür. 10 m’den daha az
kalnl olan zemin tabakalar için patlayc malzemeler genellikle iyiletirilecek
tabaka kalnlnn üçte ikisi kadar bir derinlie yerletirilir. Eer tabaka kalnl 10
m’den daha fazlaysa tabaka alt tabakalara bölünüp her biri ayr olarak ele alnr. Her
alt tabakadaki patlayclar üstten alta veya alttan üste doru fitillenir (Court ve
Mitchell, 1994).
gerekir. Dier bir etmen; patlaycnn kuyu içerisine yerletirilme eklidir. Patlayc
ya tek bir noktaya yerletirilebilir ya da birkaç farkl noktaya datlabilir. Patlatma
tekniinin verimliliini etkileyen en önemli etmen ise karelaj içerisindeki
patlayclarn patlatlma srasdr. Polonya uygulamasnda patlatmaya karelajn
kenarlarndan balayp içeriye doru ilerlemek daha avantajldr. Rus tecrübesine
göre ise patlatmalar arasndaki gecikme çok ksa olmamaldr. Patlatma teknii
yardmyla gevek kum zeminlerin izafi sklklar, eer zeminin ilk skl yeteri
kadar düükse ( < % 50), en az ortalama % 15 ile % 30 arasnda artrlabilir. Orta
sklktaki zeminlerde ise gözle görülür bir iyiletirme elde etmek genellikle çok
zordur (Court ve Mitchell, 1994).
2.7 Ek Dolgu le Ön Yükleme
Ek dolgu ile ön yükleme, konsolidasyon oturmalarnn tamamlanmas için gereken
sürenin kabul edilemez derecede uzun veya çok kaln homojen kil tabakalarnn
mevcut olduu durumlarda söz konusudur (Rowe, 2001).
Temel kural zeminin tama gücünü amayacak ekilde ek dolgunun
uygulanmasdr. Böyle bir yükün uygulanmas gereken durumlarda yükleme hz,
oluan ar boluk suyu basnçlarnn sönümlemesini salayacak ekilde belirlenir ya
da dolgunun hemen altnda jeotekstiller kullanlmaktadr (Rowe, 2001).
15
Konsolidasyonu hzlandrmann en etkili yolu, ön yüklemeden dolay oluan ar
boluk suyu basnçlarnn hem düey hem de yatay yönde sönümlenmesini
salamaktr. Düey ve yatay yöndeki geçirimlilik katsaylar büyük deiiklikler
göstermektedir. Birçok durumda kilin yapsna bal olarak yatay geçirimliliin
düey geçirimlilikten yüksek olduu görülmütür. Belli aralklarla kil içerisine
yerletirilen yüksek geçirimli düey kolonlar yeralt suyunun yatay olarak hzl bir
ekilde drene olmasn salamakta, bu esnada ayn zamanda düey drenaj da devam
etmektedir. Sonuç itibariyle sistem doal durumdan çok daha hzl bir ekilde
konsolide olmaktadr (Rowe, 2001).
2.8 Vakum Uygulamas le Ön Yükleme
Vakum uygulamas ile konsolidasyon suya doygun yumuak killerin ön dolgu ile
yüklenerek göçmesine yol açmakszn iyiletirilmesini salayan etkili bir yöntemdir.
Zeminin etraf hava geçirmez bir membranla kaplanr ve bir çift Venturi vakum
pompas kullanlarak membran altnda vakum oluturulur. Bu yöntem ile 4,5 m
yüksekliinde normal bir ek dolgunun salayaca edeer bir ön yükleme
gerçekletirilebilir (Terashi ve Juran, 2000).
Vakum uygulamas ile konsolidasyon, normal mekanik ön yüklemede olduu gibi
toplam gerilmeleri artrarak zemin kütlesindeki etkin gerilmeleri artrmak yerine,
toplam gerilmeyi sabit tutup boluk suyu basncn azaltma yoluyla salanmaktadr
(Terashi ve Juran, 2000).
Bu yöntem ek dolgu malzemesiyle birlikte uygulandnda verimlilik arttrlabilir.
Saha tecrübeleri normal ek dolgu ile konsolidasyona oranla bu tekniin büyük bir
ekonomi ve zaman kazandrdn göstermektedir (Terashi ve Juran, 2000).
Vakum uygulamas ile konsolidasyon ilk olarak 1950’lerde düey fitil drenlerin
gelitiricisi Kjellman tarafndan önerilmitir. Fakat toprak kaymas durayll gibi
özel uygulamalar hariç vakum uygulamas ile konsolidasyon, normal ek dolgu
yöntemiyle konsolidasyonda ek dolgunun yerletirilme ve kaldrlma maliyetinin
düük olmas ve vakumun uygulanmasnda karlalan zorluklar nedeniyle ciddi bir
ekilde aratrlmamtr. Fakat ek dolgu yerletirme ve kaldrma maliyetlerinin
dorudan ve dolayl olarak giderek artmas ve kat atk sahalarnda gaz çekim
16
olarak daha uygun hale gelmesini salamtr (Terashi ve Juran, 2000).
2.9 Elektro – Osmoz
Elektro-osmoz ince taneli zeminlerde katot ve anot kullanlarak elektriksel alan
oluturma sonucu su aknn ve hareketinin saland bir ilemdir. Eer suya
doygun, killi bir zemine doru akm (DC) elektrik enerjisi uygulanrsa, katyonlar
katota ve anyonlar da anota çekilecektir. Katyonlar ve anyonlar hareket ederken
kendi hidrasyon sularn ve viskoz sürtünmeden kaynaklanacak ek sular tarlar. Net
negatif yük dolaysyla hareketli katyonlar anyonlardan daha çok olup killi zemin
içerisindeki net boluk suyu akm katoda doru olacaktr. Eer katot bir nokta kuyu
ise, katotta toplanan su çekilebilir ve elektrotlar arasndaki zemin de konsolide olur.
Konsolidasyon anotta en fazla, katotta ise en azdr. Katotun kendisinde ise hiç
konsolidasyon olmayacaktr. Elektro-osmoz ilemi daha düük bir su muhtevas ve
skabilirlik, daha yüksek bir dayanm salamaktadr. Doru akm elektrik
enerjisinin suya doygun bir kile uygulanmasyla iyon ve mineral deiime yol açan
elektrokimyasal bir sertlemeden dolay dayanmda ek bir art, plastisitede de bir
düü gerçekleebilir (Rittirong ve Shang, 2005).
ekil 2.6 Elektro-osmoz ile konsolidasyonun ematik gösterimi (Rittirong ve Shang, 2005).
17
Jeosentetik donat olarak da isimlendirilen jeotekstiller oldukça ince ve esnek
polimer malzemelerdir. Son yllarda, farkl mekanik özelliklerde çok sayda yeni
malzemenin gelitirilmesiyle, jeotekstillerin kullanmnda olaanüstü bir art
olmutur. Geleneksel yöntemlerin yerine çok çeitli ilerde kullanlabilen bu
malzemeler zemine doal olarak sahip olmad yeni özellikler kazandrp
mühendislik parametrelerini gelitirmekte, dorudan ve dolayl üstünlükler
salamakta, muhtelif geri kazanmlara neden olmakta ve inaat maliyetlerini
düürmektedir (Ylmaz ve Eskiar, 2007).
Jeoteknik mühendisliinde genelde poliamid (naylon), polipropilen, poliester,
polietilen ve polivinilklorid (PVC) malzemelerden oluan jeotekstil çeitleri olarak;
örgülü jeotekstiller (s ile yaptrlm elyaftan, mekanik yaptrlm, kimyasal
yaptrlm), örgüsüz jeotekstiller, alar ve üç boyutlu matlar saylabilir (Ylmaz ve
Eskiar, 2007).
ekil 2.7 Jeotekstil malzeme ile bir park alan zemin iyiletirme çalmas
(http://www.baumpub.com/cep/industry/35/layfield_group_limited.html).
Jeotekstiller bir dizi fonksiyon yerine getirirler (Ylmaz ve Eskiar, 2007);
18
dayanm özelliklerinin sonucu olarak suyun doal dolamna engel olmadan
deiik jeoteknik özelliklere sahip iki zemini birbirinden ayrr.
• Filtrasyon: Jeotekstil, bir filtre gibi davranarak, suyun geçiine izin verir ama
buna karn belirlenmi en küçük dane çapl zemini tutar ve sürüklenmesine
izin vermez. Su akna engel olmamak ve boluk suyu basnc oluumunu
önlemek için jeotekstilin geçirgenlii en az zeminin geçirgenlii kadar
olmaldr.
Özellikle gözenekli olduklarnda ve yeterli eim salandnda, kendi
düzlemlerinde su akm salanabilir. Drenaj amac ile kullanlacak
jeotekstiller, kendi düzleminde yüksek geçirgenlik, basnca kar yüksek
dayanm ve iyi filtre özelliklerine sahip olmaldr.
• Güçlendirme: Noktasal yüklerin eit olarak geni bir alana yaylmas ve
oluan gerilme kuvvetlerine direnerek, zemin kütlesini güçlendirmesidir.
Zeminlerin aksine, jeotekstiller çekme direncine sahiptir. Çekme direncini ve
kopmadan önce deformasyon kabiliyetini arttrarak, zeminin
güçlendirilmesini salarlar.
istenilen malzemeyi korur. ki malzeme arasna yerletirilen jeotekstil
(örnein asfalt kaplama ile eski yol kaplamas arasna veya jeomembran ile
agrega arasna) malzemelerden birini korur (asfalt kaplama veya
jeomembran).
• Yaltm: Jeotekstil, geçirimsiz bir tabaka oluturmak için bitüm veya plastik
yaltm malzemeleriyle doygun hale getirilir ve böylelikle bir çeit membran
görevi görür. Özellikle yeni kaplama yaplacak eski kaplamal yollarn
üzerine serilir. Jeotekstilin, yeterli miktarda bitümü tutma özellii olmas
gerekir.
Baz uygulamalarda tek bir fonksiyon hakim olabilir. Ancak, çou jeotekstil
uygulamasnda amaç birden fazla fonksiyonun bir kombinasyonu eklindedir.
19
Bu yöntemde zemin malzemesi galvanizli çelik veya plastik jeogridlerden oluan
elemanlarla güçlendirilir. Özellikle granüler zemin çekme dayanmnda çok zayf
olduundan, eer erit elemanlar zemin içerisine yerletirilirse zemindeki çekme
kuvvetleri bu erit elemanlara iletilebilir. Oluan bu kompozit yap güçlendirici
elemanlarn çalt yönde bir çekme dayanmna sahip olmaktadr. Güçlendirmenin
verimlilii, yerletirilen malzemenin çekme dayanm ve etrafndaki zemin ile
oluturaca ba kuvvetiyle ilgilidir. Zeminin hem kayma dayanm hem de
güçlendirici elemanlarla oluturaca ba, sürtünmeye bal olup normal efektif
gerilme dalmyla dorudan ilgilidir. Dolaysyla güçlendirici elemanlarn
mevcudiyeti granüler zeminin mekanik özelliklerini iyiletirmektedir. Oluan
kompozit yapnn verimliliini; yapdan kaynaklanan yüklemenin ekli, geometrisi
ve tipi, kullanlan güçlendirici malzemenin tipi ve drenaj koullar etkilemektedir
(Ergun ve dier., 2005).
Güçlendirici elemanlar yeterli çekme dayanmna sahip herhangi bir malzemeden,
kayma ve zeminden sökülme eklindeki göçmeleri engelleyecek ekilde yeterli
sürtünme yüzeyi salayabilecek herhangi bir ebatta ve ekilde oluturulabilir. Ayrca
paslanmaya ve ilerliini olumsuz etkileyecek dier faktörlere kar da dirençli
olmaldr. Güçlendirici elemanlar olarak genellikle çelik veya alüminyum eritler,
20
jeosentetik malzemeler kullanlmtr (Ergun ve dier., 2005).
Fiber güçlendirme genellikle ulam uygulamalarndan dolgu, istinat duvarlar
veya köprü destek ve ayaklarnn yapmnda, temel döemelerinde, dalga kran ve sel
önleme yaplar gibi hidrolik yaplarda ve göçmü evlerin iyiletirilme ve eski
hallerine döndürülmesinde kullanlmaktadr (Ergun ve dier., 2005).
2.12 Ta Kolonlar
Ta kolonlar, vibrokompaksiyona benzer yöntemle imal edilirler. Farkl olarak
çakl geri dolgu kullanlr ve genellikle temiz kumlardan çok, az kohezif zeminlerde
veya siltli kumlarda tercih edilirler (U.S. Army Corps of Engineers, 1999).
Kuru yöntemde, vibratörle silindir bir çukur açlr ve aadan yukarya çakl veya
krma ta ile doldurulur. Sktrma vibrasyonla ve vibratörün bir kerede geri
çekilmesi ve sürülmesi srasndaki deplasmanla salanr. Ta kolonlar, zemin
koullarna, kullanlan donanm ve imalat yöntemine bal olmak kaydyla genellikle
1 m çapnda ve kare veya üçgen karelaj sisteminde uygulanrlar. Ancak sömelleri
veya duvarlar desteklemek için küme veya dizi biçiminde de uygulanabilir (USACE,
1999).
çekilmesi (Nalçakan, 2004).
Ta kolonlar ile temel uygulamalarnda, derinlikle beraber gerilme dalm da
düünülerek üst yapnn kaplayaca alandan daha geni bir alanda uygulama
21
geniletilmelidir. Ayrca, üst yapdan gelen gerilmeleri datmak amacyla uygulama
alannn üzerine 0,3 m veya daha kaln bir kum veya çakl drenaj örtüsü
yerletirilmesi önerilir (USACE, 1999).
edilir ve bunlar kolonlar veya iyiletirilmi malzeme panelleri oluturacak ekilde
büyük çapl, tek veya çok eksenli burgular yardmyla iyice kartrlr (USACE,
1999).
yüksek frn cürufu, kireç, çeitli katklar veya bunlarn birleimleri balayc madde
olarak kullanlmaktadr (USACE, 1999).
• Kartrcnn gerekli derinlie kadar girmesi,
• Balaycnn dalm,
• Moleküler difüzyon.
22
çi bo auger borusu istenilen derinlie indirildikten sonra boru içinden balayc
madde pompalanarak boru ucundaki paletler yardmyla zemin ile kartrlr.
Kartrma enerjisi (geri çekme ve dönme hz) ve çimento oran ayarlanarak
iyiletirilen zeminin özellikleri belirlenir. Kartrma ileminin amac, balaycy
zemin içerisinde kimyasal reaksiyonlarn gerçeklemesi için en uygun ortam
hazrlayacak ekilde datmaktr. Eer balaycnn tümü zeminin iyiletirilmesine
aktif olarak katkda bulunacaksa, balayc taneleri kolonun hacmi içerisinde düzgün
bir ekilde dalm olmaldr. Buna ek olarak balayc, kolon kesitinde, dayanm ve
deformasyon özelliklerinin deiimini snrlamak üzere düzgün dalmaldr
(Salamer, 2006).
ekil 2.11 Derin kartrmada kullanlan delici makineye ve oluan kolonlara ait birer örnek
(Salamer, 2006).
Kireç kolonlar, çimento yerine kirecin kullanld veya çimento ile kirecin
beraber kullanld bir çeit derin zemin kartrma yöntemidir. Kireç kolonlar derin
yumuak kil tabakalarnn stabilizasyonunda çok etkilidir. Kireç ile kil mineralleri
arasnda, dayanmda önemli bir art ve yerel malzemenin plastisitesinde azalmaya
neden olan bir puzolanik reaksiyonu oluur. Kirecin hidrasyonu sonucu ortaya çkan
s ile killi zeminlerin su muhtevas düer ve bu da konsolidasyonun hzlanmasna ve
dayanm kazanlmasna yol açar. Kireç kolonlar yük desteinde, doal ve yarma
evlerin stabilizasyonunda ve kaz destek sistemi olarak kullanlabilir (Ergun ve
dier., 2005).
23
ekil 2.12 Kireç kolon yapm ve oluturulan kolonlara ait bir örnek (Moseley ve Kirsch, 1993).
Kireç kolonlarda stabilizasyonun fizibilitesi ve puzolanik reaksiyonu tetikleyecek
kireç miktar, iyiletirilecek zemin tipine baldr. Genel olarak, kireç stabilizasyonu
kohezif zeminlere (hem organik hem de inorganik) uygulanr. Düük-orta plastisiteli
inorganik zeminler için, kullanlan kireç miktar, stabilize edilen zeminin kuru birim
arlnn % 6 ile 8 i arasndadr (Ergun ve dier., 2005).
Yüksek plastisiteli zeminlerde, daha fazla kireç ilave edilir. Organik zeminlerin
iyiletirilmesinde kirecin % 2-3’ü organik maddenin asitliini nötrlemek için
kullanlrken, geri kalan kireç (toplam %10-12) puzolanik reaksiyonu tetiklemek için
kullanlmaktadr (Ergun ve dier., 2005).
Yüksek su muhteval organik zeminlerin stabilizasyonunda, sönmemi kireç ile
alç da kartrlr. Düük-reaktif killerde, zemin-kireç arasndaki puzolanik
reaksiyonu salamak için uçucu kül veya frn curufu eklenebilir. Yüksek dayanm
gerektiinde eit oranl kireç-çimento karmlar kullanlmaktadr (Ergun ve dier.,
2005).
2.15 Isl lemler (Istma-Dondurma)
Istma ya da camlatrma ilemi zemin bileenlerini kristal ya da cam ürünler
haline getirir. Bu ilemde zemini stmak ve zeminin fiziksel karakteristiini
modifiye etmek için elektrik kullanlr. Normal hava scaklnda bile ince daneli
malzemelerin özellikleri desikasyon (kuruma) yoluyla iyilemektedir. Bu çou kez
slah edilmi çamur yüzeyinde kuru kabuk olarak görülmektedir. Islah ilemi çok
24
yava olduunda desikasyona uram tabaka kalnl birkaç metreyi bulmaktadr.
Zeminin suni olarak stlmas ise çok daha verimli olup niteliine göre uygulanacak
scaklk 300 ile 1000 °C arasnda deimektedir (Terashi ve Juran, 2000).
Son zamanlarda zemin stma teknii kirlenmi zeminlerin temizlenmesinde
kullanlmaktadr. Zeminin orta scaklklarda stlmas uçucu organik bileiklerin
buharlamasna yardmc olmaktadr. Zemin buhar çkarm verimlilii, enjeksiyon
kuyular yardmyla kirlenmi zemin içerisine scak hava veya buhar enjekte edilmesi
yoluyla artrlabilir. Zeminin ar yüksek scaklklara stlmas elektrik akmnn
kullanld kristallendirme tekniiyle gerçekletirilir. Bu teknik organik, inorganik
veya radyoaktif bileiklerle kirlenmi zeminlerin temizlenmesinde verimli sonuçlar
vermektedir (Terashi ve Juran, 2000).
Dondurma yönteminde ise zemin içerisindeki boluk suyu, tuzlu su veya sv
azotla (-196 ºC), soutucu sv dolaml boru sistemi yardmyla, dondurulup gerekli
imalatlar tamamlanr. malatlarn tamamlanmasnn ardndan, soutucu svnn
dondurma borularndan geri dönüünde buharlamayla oluan gazlar boaltlmakta
ve zemin kendi haline terk edilmektedir. Zemin eski haline ancak birkaç yl içersinde
dönebilirken bu süreçte zeminde farkl oturmalar gerçekleebilmektedir. Bu
yöntemde en fazla hata yaplan nokta ise dondurulacak zeminin içerdii boluk suyu
miktarna göre zemin kesme mukavemeti artmasnn göz ard edilmesidir (Sümer,
1995).
ekil 2.13 Tünel aft ve zorlu bir evin kontrolünde zeminin dondurulmas
(http://personalpages.to.infn.it/~dattola/CMS_pic/CMS-Various/CMS-CivilEng/Freezing%20the%20
ground.jpg).
25
Isl ilemler ile geçici olarak zeminin kayma mukavemetini ve deformasyon
modülünü arttrmak mümkündür (Terashi ve Juran, 2000).
2.16 Su Düürümü (Drenaj)
gücünde önemli azalmalara neden olur. Temeller belirli artlara göre hesaplanarak
tasarmlandrldndan, su muhtevasnda meydana gelebilecek deiiklikler temel
sisteminde ciddi hasarlara neden olabilir. Bu nedenle yer alt suyu mutlaka kontrol
altna alnmaldr (Raj, 2005).
Kuyu ve hendeklerle yer alt su seviyesinin düürülmesi, kum drenler, çakl
drenler ve prefabrike drenler su düürümü ile salanan zemin iyiletirme
yöntemleridir (Raj, 2005).
Su tablasnn doal olarak kaz tabanna yakn olduu veya su tablas seviyesinin
düürülmesi gereken durumlarda kuyu ve hendekler sk sk kullanlmaktadr (Raj,
2005).
Kum drenler, yüksek dolgularn oturduu yumuak veya killi taban zemininin
konsolidasyonunu hzlandrmak, dolgunun yapm srasnda ve sonunda ortaya
çkabilecek onarm güç oturmalar önlemek için uygulanan bir yöntemdir
(Xanthakos, Abramson ve Bruce, 1994).
Çakl drenler, svlama esnasnda oluan ar boluk basnçlarnn boalmasn
salayarak svlama tehlikesinin azaltlmas amac ile kullanlmas önerilen bir çeit
ta kolonlardr. Svlaan bölgenin iyiletirilmesi, iyiletirilmemi bölgeden gelecek
boluk suyu basnçlarn toplamak için iyiletirilen bölgenin çevresini slah eden bir
yöntem olarak kullanlr (USACE, 1999).
naat srasnda drenaj malzemesi ile tabii zeminin karmas halinde drenaj
malzemesinin geçirimlilii düebilmektedir. Bu nedenle çakl kolonlar kullanlan
durumlarda asl amaç zeminin sktrlmasdr ve drenaj genellikle yan bir yarar
olarak düünülmektedir (USACE, 1999).
26
Fitil drenler olarak da bilinen prefabrike düey drenler oturma hzn ve
dolaysyla dayanm artma hzn arttrmak amacyla genellikle yumuak, kohezyonlu
zeminler için kullanlmaktadr. Düey drenlerin kullanlmas drenaj yolunu
ksaltmakta ve dolaysyla oturma hzn artrmaktadr (Xanthakos ve dier., 1994).
Düey drenler genellikle polietilen veya polipropilen, boyuna yivli filtre beziyle
sarlm, ince erit eklinde elemanlar olup, makineye monte edilmi bir mandrel
araclyla zemine çaklr. Düey drenlerin çaklmasyla zemin suyunun yatay
hareketi önlenir ve en yakndaki düey dren vastasyla suyun dar atlmas salanr.
Eer dren, alt ucunda da geçirimli bir tabakaya girmise çift tarafl drenaj da
mümkün olabilmektedir (USACE, 1999).
(http://www.geomembranes.com/spec_cs.cfm?cutsheetid=30&productid=123).
Su düürümü yöntemleri ile yer altndaki zemin suyunun belirli bir seviyeye
ulamadan kat edecei mesafenin ksaltlarak dar atlmasyla zemin
konsolidasyonunun hzlandrlmas salanmaktadr.
2.17 Zemin Deitirme
kaldrlmas, özelliklerini iyiletirici katk maddeleri ile kartrlarak slah edildikten
veya sktrlarak uygun duruma getirildikten sonra kontrollü bir ekilde tekrar
yerine yerletirilmesi veya uygun vasfl baka bir zeminle yer deitirmesi eklinde
yaplmaktadr (USACE, 1999).
Kullanlan ek katk malzemeleri genellikle çimento, kireç, uçucu kül veya asfalt
olmaktadr. Katk malzemeleri genellikle zeminin dayanmn artrmak,
27
malzemeleri zemin içerisindeki boluklar doldurabilir, zemin taneciklerini birbirine
balayabilir veya mevcut tanecik temasn krarak daha güçlü bir ba oluturabilir
(USACE, 1999).
bozulmas, katk malzemesinin ve gerekiyorsa suyun eklenmesi, kartrma ileminin
homojen bir ekilde gerçekletirilmesi, zeminin sktrlmas ve kür edilmesi
ilemlerinden olumaktadr (USACE, 1999).
2.17.1 Çimento le Stabilizasyon
getirilerek çimento eklenmesi ve kartrlmas ile gerçeklemektedir. Gerekli zemin
bölümleri; toz haline getirme, çimento ekleme, slatma ve sktrma yöntemlerinin
kullanm ile iyiletirilmektedir. Bu yöntem, gevek ve akkan olmayan, younluk
ve nem olarak tüm zemin derinliinde benzerlik gösteren zeminlerde uygulanmakta
ve etkili olmaktadr (Bell, 1993).
ekil 2.15 Çimentonun zemine serilmesi
(http://www.reconconstruction.com/images/soil_stabilization1.jpg).
28
Zemin yüzeyi çimento stabilizasyonu uygulamas için yumuak ve uygun hale
getirilmelidir. Kullanlacak çimento uygulama sahasnda depolandktan sonra
nemden korunmaldr. Çimento stabilizasyonuna geçmeden önce gevek ya da uygun
olmayan zemin malzemesi uzaklatrlmal ya da slatarak, baz yerlerde kurutarak
veya zeminin yüzeyini kartrarak uygulamann yaplaca alann her bölümü ayn
younlua getirilmelidir (Bell, 1993).
Çimento ile stabilizasyon uygulamasna hazr hale gelen zemine gerekli oranda
çimento yaylr (ekil 2.15). Zemin üzerine yaylma yolu ile serilen çimentonun ayn
gün içinde kartrma ve sktrma ilemlerinin tamamlanmas, çimentonun zemine
serilme ileminde ve sonrasnda rüzgar ile istenmeyen yönde yaylmasn kontrol
altna almak açsndan önemlidir. Çimento ve zemin su ile kartrlmadan önce kuru
bir ekilde kartrlmal, kuru karm gerçekletikten hemen sonra hzla su ile
kartrma ilemine geçilmektedir. Su ile karmn ardndan sktrma yaplmaktadr
(Bell, 1993).
2.17.2 Kireç le Stabilizasyon
Kireç ile zemin güçlendirme mevcut zemin malzemesi ile kireç tozu ya da kireç
çamurunun kartrlmas ve zeminin sktrlmas ile gerçeklemektedir. Genellikle
ince taneli zeminlerde uygulanr (Süt, 2006).
ekil 2.16 Kireç çamuru uygulamasna ait bir örnek
(http://www.asphaltbusters.com/admin/ktml/files/cms_img/News/riverside-3.jpg).
29
Kireç, yüksek plastisiteli ve kil içerii yüksek olan kohezyonlu zeminler için iyi
bir iyiletirme katdr. Bunun nedeni, kil mineralleri ve kireç arasnda meydana
gelen reaksiyonlardr. Bu reaksiyonlar ksa vadeli ve uzun vadeli iyilemeler salar.
Ksa vadeli iyilemeler, katyon deiimi ve flokülasyon-aglomerasyon sonucu, uzun
vadeli iyilemeler ise puzolanik reaksiyonlar sonucu olmaktadr. Hzl bir ekilde
gelien katyon deiimi ve flokülasyon-aglomerasyon sonucu direnimde ani bir art,
plastisitede düü, ilenebilirlikte art ve ime potansiyelinde düü görülür. Yava
ilerleyen puzolanik reaksiyonlar sonucu ise direnimde art görülür (Süt, 2006).
Kireç katks ayn zamanda malzemenin skma karakteristiklerinde de
deiimlere yol açar. Maksimum sktrlm kuru birim hacim arlk azalrken,
optimum su muhtevas artar. Zeminin tek eksenli dayanmysa % 6’lk bir kireç
ilavesiyle yaklak olarak 6 kat artar (Süt, 2006).
2.17.3 Uçucu Kül le Stabilizasyon
Uçucu kül alüminyum, silisyum, çeitli oksitler ve alkaliler içeren yapay
puzolanik yapda bir malzeme olup sönmü kireçle reaksiyonunda çimentolama
görülür. Bu yüzden çimentoyla beraber (%10~35 uçucu kül, %2~10 kireç)
kullanlarak etkili karmlar elde etmek mümkündür. Bunun yannda yapsnda kireç
içeren uçucu küller de vardr ve bunlar normal uçucu küllerle kartrlarak, kirece
ihtiyaç duyulmadan ayn etkiyi gösterecek karm elde edilebilir. Maliyeti önemli
ölçüde azaltt için tercih edilen bir yöntemdir (Vazquez, 1991).
2.18 Hafif Malzemeler
Bu zemin iyiletirme teknii yumuak, skabilir bir zemin üzerindeki arln
hafif dolgu malzemelerinin kullanlmasyla azaltlmasn içermektedir. Hafif
malzeme bir dolgu yapmnda olduu gibi ya dolgu olarak yer yüzeyine veya
kazlm doal bir zemin tabakas yerine kullanlabilir ve zemin üzerine etki eden
gerilmelerin azalmasn salar (Ergun ve dier., 2005).
Hafif dolgu malzemelerinin kullanlmasyla oturmalar azaltlmakta, ev durayll
artrlmakta ve istinat duvarlar üzerine etki eden yanal toprak basnçlar
30
azaltlmaktadr. Bu tekniin kazandrd ana yarar ise depreme kar salanan
yüksek dirençtir (Ergun ve dier., 2005).
Jeoteknik uygulamalarda kullanlan hafif malzemeler Tablo 2.1’de sralanmtr.
Bunlardan bazlar geri dönüümlü dierleri ise üretilmekte olan malzemelerdir.
Hafif malzemeler doal zemin üzerine aadaki üç yoldan biriyle yerletirilmektedir
(Ergun ve dier., 2005):
• Blok ekillerde kesilip belli düzenlemeye göre istiflenerek,
• Akkan sv eklinde pompalanarak.
Tablo 2.1 Zemin iyiletirmesinde kullanlan hafif malzemeler (Ergun ve dier., 2005).
Dolgu Malzemesi Kaynak / lem Kuru Birim Arlk
(kg/m³)
Uçucu Kül Yanm Kömür Art 1120-1400
Soutulmu Curuf Frn Curufu 1100-1500
Akkan Dolgu Beton Matris çinde Köpüklü Malzeme 335-770
Geo-köpük Blok Kalpl Geniletilmi Polyester 12-32
Hafif malzemeler ile arlk azaltmaya ilikin zemin iyiletirme tekniinde
malzemenin yerletirilmesi, uzun vadedeki ilerlii ve ömrü, yöntemin baars
açsndan önemlidir. Örnein uçucu kül, yerletirme esnasnda ya ise malzeme
gevek ve sktrlmas zor olacak, kuru ise çok tozlu ve çevresel açdan istenmeyen
bir durum oluturacaktr. Uzun vadede ilerlii ve dayanm açsndan örnek olarak
geoköpük, çeitli kimyasallara, haerelere kar zayftr ve baz ek önlemler ile
malzemenin korunmas gerekmektedir (Ergun ve dier., 2005).
31
(http://www.houstonfoam.com/products/geofoam/).
Biyoteknik iyiletirme yöntemi canl bitki örtüsünün istinat duvarlar ve zemin
kaplama sistemleri gibi yapsal veya mekanik bileenlerle beraber kullanlmasn
içermektedir. Örnein bitki örtüsü set duvarlar, hücreli gridler veya kademeli istinat
duvarlarnn banklarna yerletirilebilir. Bitki örtüsü ve mekanik sistemler beraber
çalarak erozyon direnci ve ev durayll salayabilmektedir (Gray ve Sotir, 1996).
ekil 2.18 Biyoteknik yöntemle dere kysnda toprak hareketlerine kar bariyer oluturulmas
(http://www.natural.fi/html/soil_biotech.html).
Yöntem canl bitki örtüsünün a eklinde kullanlarak zemin güçlendirmesi ve
toprak hareketine kar hidrolik drenler ve bariyerler salanmasna yöneliktir (Gray
ve Sotir, 1996).
2.20 Enjeksiyon Teknikleri
içerisindeki boluklara enjekte edilmesidir. Buradaki amaç zeminin,
gerilme-deformasyon ve dayanm gibi mekanik özellikleri ile geçirimlilik gibi
mühendislik özellikleri deitirilerek zeminin iyiletirilmesidir (Warner, 2004).
32
Enjeksiyon teknolojisinin kökeni dier zemin iyiletirme teknikleri gibi eskiye
dayanmakla beraber bu teknoloji hem yeni enjeksiyon malzemeleri hem de bu
malzemelerin zemin içerisine nüfuz ettirilmesi bakmndan sürekli bir geliim
içerisindedir. Enjeksiyon teknii, balangçta su szntlarn önlemek ve dayanm
kontrolü için maden endüstrisinde ve baraj temellerinde szdrmazlk perdesi
oluturulmasnda uygulanmaya balanm, daha sonra inaat mühendisliinde de
tünel kazs esnasnda gevek zeminlerin ve parçal kayalarn stabilizasyonunda,
sondaj ve numune alma esnasnda su problemlerinin çözümünde, zemin içerisindeki
boluklarn doldurularak ar oturmalarn engellenmesinde, hem mevcut hem de
yeni ina edilecek yaplarn zemin emniyet gerilmelerinin arttrlmasnda, tünel kazs
dolaysyla yüzeydeki veya yakn çevredeki yaplarda meydana gelebilecek zararl
oturmalarn engellenmesinde ve deprem esnasnda svlaabilecek gevek, suya
doygun granüler zeminlerin svlama potansiyellerinin azaltlmasnda kullanlmtr
(Warner, 2004).
Enjeksiyon teknikleri üzerinde durulmas gereken nokta, her bir uygulama için
ayn enjeksiyon malzemesinin ve enjeksiyon parametrelerinin kullanlamayacadr.
Enjeksiyon malzemesi ve enjeksiyon parametreleri (enjeksiyon basnc, enjeksiyon
hz, enjekte edilen hacim vs.) zemin koullarna (dane çap dalm, jeostatik
gerilmeler vs.) ve uygulama amacna yönelik olarak tasarlanmaldr (Shroff ve Shah,
1993).
ve yapsnda bir deiiklik meydana getirmemektedir. Zemin içerisine enjekte edilen
malzeme zamanla sertlemekte ve böylece zeminin mekanik ve hidrojeolojik
özelliklerini deitirmektedir (Xanthakos ve dier., 1994).
Akkan bir enjeksiyon malzemesinin boluklu bir zemine veya hacme emdirme
yoluyla giriine engel olan üç temel direnç söz konusudur (Byle ve Borden, 1995):
33
büyük olan taneciklerin filtrasyona (karm içerisindeki danelerin zemin
tanecikleri tarafndan tutulmas) uramas,
etkileiminden kaynaklanan iç kayma direnci,
• Akkan enjeksiyon malzemesinin zemin içerisindeki boluklara ak hzn
engelleyen viskozitesi.
Filtrasyon ve kayma direnci mutlak engeller olup enjeksiyon akn durdururlar.
Ayrca akkann viskozitesinin sertleme boyunca artmas da enjeksiyon akna ek
bir direnç göstermektedir. Yüksek viskoziteler akma yüksek dirençler göstermekte,
her ne kadar akm durmasa da pratik olarak enjeksiyon mümkün olamamaktadr. Bu
dirençler enjeksiyon basncnn artrlmasna yol açmaktadr ki bu art ancak pompa
kapasitesine kadar veya zemin yüksek basnçlarda çatlayana kadar devam edebilir
(Byle ve Borden, 1995).
Emdirme enjeksiyonunda hem süspansiyon türünde olan çimento erbeti hem de
koloid yapdaki saf kimyasal çözeltiler kullanlabilir. Fakat zeminin geçirimlilii
azaldkça hem teknik hem de ekonomik zorluklar artmaktadr (Xanthakos ve dier.,
1994).
Tablo 2.2 aadaki faktörleri göz önüne alarak permeasyon enjeksiyonu için
genel bir çerçeve oluturmaktadr (Nonveiller, 1989):
• Temel reolojik kategoriler ve enjeksiyon malzemesi türleri,
• Enjekte edilecek zemine bal olarak uygulama alanlar,
• Geçirimlilik katsays ve özgül dane yüzeyi cinsinden yaklak enjekte
edilebilirlik snrlar,
Reolojik Kategori
Partiküler Süspansiyonlar
(Bingham Akkanlar)
Malzemeleri
Büyük Boluklar
Özgül Yüzey
Temel
Düük Basnç
(Boluklarn Doldurulmas)
Yukarda sözü edilen karmlar çok ince daneli çimentolar (microfine cements)
ve deiik katk malzemeleri kullanlarak elde edilmitir. Bu sayede elde edilen
karmlar için segregasyon (karm içerisindeki çimento veya katk malzemesi
danelerinin zamanla çökmesi ve karm suyundan ayrlmas) ve filtrasyon oranlar
çok daha az, viskozite parametrelerinden olan akma deeri belli bir süre boyunca
sabit ve daha düük, uzun vadedeki dayanm daha yüksek ve geçirimlilik daha azdr.
Burada kritik olan husus zeminin jeoteknik özelikleriyle enjeksiyon malzemesinin
reolojik özelliklerinin (viskozite ve zamanla deiimi, statik ve basnç altndaki
segregasyon miktar, filtrasyon oran, ilk ve son priz zaman) tam olarak belirlenmesi
ve bu özelliklerin birbirleriyle uyumlu olarak bir araya getirilmesidir (Nonveiller,
1989).
yukarya doru enjeksiyon ilemi gerçekletirilir. Alternatif olarak kuyu açlrken de
enjeksiyon ilemi yaplabilir. Kuyu belli bir derinlikte açldktan sonra enjeksiyon
35
durum tasarm derinliine kadar tekrar ettirilir (Bell, 1993).
Kademeli enjeksiyon ilemi ise göreceli olarak yüksek enjeksiyon basnçlarnn
gerektii daha derin zeminlerde ve daha etkin bir permeasyon için uygulanr. Burada
enjeksiyon kuyusu belli bir derinlie kadar açlr ve enjeksiyon yaplr. Enjeksiyon
malzemesi sertletikten sonra kuyu biraz daha derinletirilir ve tekrar enjeksiyon
yaplr. Kademeli enjeksiyon derinliinin artmas, enjeksiyon basncnn artrlmasn
salar ve yüzeydeki szntdan meydana gelebilecek enjeksiyon malzemesi kaybn
engeller (Bell, 1993).
2.20.2 Kompaksiyon Enjeksiyonu
1980 ylnda ASCE (American Society of Civil Engineers) Enjeksiyon Komitesi,
kompaksiyon enjeksiyonunu; 25 mm'den daha az çökme deeri olan, yeterli
plastisiteyi salayacak kadar silt ve içsel sürtünmeyi salayacak kadar da kum içeren
zemin-çimento karm enjeksiyon malzemesinin, zemin boluklar içerisine
girmeksizin enjeksiyon noktas etrafnda giderek genileyen bir kütle oluturacak ve
bu sayede etrafndaki gevek zeminleri sktracak ekilde yüksek basnçlarda
enjekte edilmesi olarak tanmlamtr (Byle ve Borden, 1995).
ekil 2.19 Kompaksiyon enjeksiyonunun ematik gösterimi (Xanthakos ve dier., 1994).
36
Kompaksiyon enjeksiyonu, çok derinlerdeki bölgesel zemin tabakalarn etkin bir
ekilde sktrabilmesi, kullanlan ekipmann dar bölgelerde hatta bina bodrum
katlarnda bile çalabilmesi, yapm esnasnda nispeten daha az atk ve kirlilik
oluturmas ve mevcut yaplar üzerindeki titreim etkilerinin asgari olmas nedeniyle
yaygn olarak kullanlan bir yöntemdir (Byle ve Borden, 1995).
Kompaksiyon enjeksiyonunda kritik nokta, enjekte edilen malzemenin enjeksiyon
noktas etrafnda giderek genileyen küresel bir kütle olarak kalabilmesidir.
Kullanlan malzemenin çok akkan (düük viskoziteli) olmas durumunda etraftaki
zemin hidrolik çatlamaya maruz kalr ve sktrma ilemi üzerindeki kontrol
kaybedilebilir. Daha da fazlas bu durum enjeksiyon noktas üzerindeki binalara veya
yakndaki yeralt yaplarna zarar verebilir. Kompaksiyon enjeksiyonu hemen hemen
bütün tip zeminlerde uygulanmakla beraber yumuak killerde enjeksiyondan
kaynaklanan ar boluk suyu basnçlar çok yava sönümleneceinden özel
önlemlerin alnmas gerekebilmektedir (Graf, 1992).
Enjeksiyonun zemin içerisine yerletirilmesi bütün arazi koullarn (zemin, yap,
mülkiyet hakk snrlamalar) göz önüne almay gerektirmekte ve genellikle
yukardan aaya, aadan yukarya ve bazen de her ikisi birden
gerçekletirilmektedir (ekil 2.20). Yüzeysel uygulamalar ve farkl oturmu
sömellerin kaldrlmalar yukardan aaya, yüzeysel kabarmalarn asgari tutulmas
gereken stabilizasyon ileri ise aadan yukarya gerçekletirilmektedir.
Enjeksiyonun yukardan aaya yaplmasnn avantaj ilk olarak üst tabakalarn
sktrlmas ve bu sayede aaya doru ilerledikçe daha yüksek enjeksiyon
basnçlarnn kullanlabilmesidir. Fakat her enjeksiyon aamasnda ek delgi
gerektiinden maliyetin artmas bu yöntemin dezavantajn oluturmaktadr. ayet
yukardan aaya gerçekletirilen enjeksiyon ilemi derin formasyonlarda oturma
problemine yol açacaksa ilk olarak aadan yukarya yaplan birkaç enjeksiyondan
sonra ilem yukardan aaya tabandaki son enjeksiyon kütlesine ulalana kadar
devam ettirilir (Graf, 1992).
ilemleri (Graf, 1992).
Zemin tipi, su muhtevas, zeminin mevcut rölatif skl ve istenilen iyiletirme
derecesi, jeostatik gerilmeler, mevcut yapsal elemanlar gibi faktörler enjeksiyon
malzemesinin zemin içerisine yerletirilme eklini ve dolaysyla elde edilen nihai
iyiletirmeyi etkilemektedir. Enjeksiyon delgileri aral temel merkezi altnda
genellikle 2,5 m civarnda olup tercihen üçgensel konum seçilir. Bir veya iki sra ek
enjeksiyon bölgesi oluturmak etraftaki yapsal elemanlara yanal yükleme nedeniyle
zarar vermemek açsndan uygun görülmektedir. Enjeksiyon noktalar arasndaki
yatay aralklar yüksek jeostatik gerilmelerin olmas durumunda (ya derin
formasyonlarda ya da yapsal yükler altndaki enjeksiyon noktalar) daha yüksek
enjeksiyon hacmi ve basnçlar gerektireceinden daha geni tutulmaktadr. Gevek
zeminler içerisinde gerçekletirilen enjeksiyon ilemi daha sk zeminlerdekine göre
daha büyük enjeksiyon kütlesi oluturduundan yatay aralk daha büyüktür (Graf,
1992).
viskoziteli çimento enjeksiyonu ile yüksek basnçlarda çatlatlmas söz konusudur.
Bu enjeksiyon teknii temel olarak permeasyon enjeksiyonunun mümkün olmad
düük geçirimlilie sahip, ince daneli zeminlerin stabilizasyonunda uygulanmaktadr.
38
önleme çalmalarna dayanmaktadr (Gallevresi, 1992).
Çatlatma enjeksiyonu sonucunda zemin içerisinde aaç dallarna benzer sertlemi
çimento kanallar olumakta ve bu sayede zemin kontrollü bir ekilde ve bölgesel
olarak sktrlmaktadr. Çimento erbeti balangçta yüksek basnçlarda enjekte
edilmekte ve zeminin çatlamasyla beraber oluan çatlaklar çimento ile
doldurulmaktadr. Oluan çatlaklarn boyu, genilii ve hacmi enjeksiyon basncna
ve mevcut jeostatik gerilmelere baldr (Gallevresi, 1992).
Normal konsolide, homojen bir zemin içerisinde meydana gelen ilk çatlaklar
düey dorultuda (büyük asal gerilme dorultusunda) oluur, bu sayede yatay
gerilmeleri artar ve zemini sktrr. Eer ayn noktadan birden fazla enjeksiyon
ilemi tekrarlanacak olursa asal gerilmelerin dorultular deiir ve yatay yönde
çatlaklar meydana gelmeye balar. Bu da sonuç olarak (bazen ani bir ekilde) yer
yüzeyinde ya da üst yaplarda kabarmaya neden olur. Fakat pratikte, meydana
gelecek çatlaklarn yönü zemin içerisinde mevcut çatlaklara, zayf bölgelere veya
fisürlere bal olarak deimektedir (Gallevresi, 1992).
2.20.4 Jet-Grouting
Bu yöntemde zemin dorudan doruya genellikle su-çimento karm stabil bir
malzeme ile, en az 300 barlk çok yüksek basnçl enjeksiyonla kartrlr. Delme
tijinin ucunda bulunan monitördeki püskürtme memelerinden (nozul) 250-300 m/sn
gibi bir hzla çkan enjeksiyon, zeminin doal yapsn bozarak zemin ile stabilize
malzemenin karmndan meydana gelen, özellikleri tamamen deitirilmi ve
iyiletirilmi, çimento-zemin karmndan olumu jet-grout kolonlar ortaya çkar
(Essler ve Yoshida, 1993).
Jet-gouting yöntemi, hemen her tür zayf zemin tiplerinde ve kum, çakl, kil gibi
doal zemin elemanlarnn oluturduu kombinasyonlarda dier iyiletirme
yöntemlerinden daha hzl, güvenilir, kalc ve ekonomik bir çözüm alternatifi
olmakla beraber dier klasik enjeksiyon sistemlerinden en önemli fark,
uygulamadan önce gerekli malzemenin miktar ile iyiletirilmi zeminin tama gücü,
deformasyon modülü ve geçirimlilii gibi çeitli zemin parametrelerinin bilinmesi ve
39
dolaysyla ie balamadan maliyetin belirlenebilmesidir. Yapm srasnda enjeksiyon
hz, açs, tijin dönme ve geri çeki hz, nozul çap ve says gibi parametrelerin
deitirilmesi ile çeitli iyiletirilmi zemin ekilleri elde etmek mümkün olmaktadr
(Xanthakos ve dier., 1994).
lke olarak önceden hazrlanm enjeksiyon erbetinin çok yüksek basnç altnda
ince püskürtme memelerinden jetleme eklinde zemin içine püskürtülerek çevredeki
zeminin bu erbetle kartrlmas esasna dayanan yöntemi delme, zemini kesme ve
dolgu safhas olarak üç aamada irdelemek mümkündür (ekil 2.21).
Delme ileminin çeidi, delinecek zeminin özelliklerine bal olarak seçilir. lk
etapta zemin özel atamanl delgi makineleriyle öngörülen derinlie kadar delinir.
Delgi srasnda kuyu aznn yer alt su seviyesi üzerinde olmas çalabilme
açsndan tercih edilir (Askay, 2002).
Delme ileminin kolaylatrlmas, uç takmmn soutulmas ve zeminin
enjeksiyona hazrlanmas amacyla delgi srasnda su, hava, bentonit süspansiyonu
veya çimento-su karm gibi çeitli akkanlar kullanlmaktadr. Uç takm olarak,
yumuak karakterli zeminlerde genellikle kil bitleri, sert karakterlerde ise tricone
bitler ve bloklu zeminlerde delik dibi tabanca bitleri (DTH) kullanlmaktadr. Delme
borusu (tij) olarak da balant manonlarnda 600~700 bar basnca dayankl
szdrmazlk elemanlar (keçe) kullanlan yüksek basnca dayankl özel imal edilmi
delgi tijleri kullanlmaktadr (Askay, 2002).
Zemini kesme aamasnda, projede belirlenen derinlie eriildiinde delme ve
akkan basma ilemi durdurulur, çelik bir bilya tijin içine braklarak uç ksmn
hemen üstünde yer alan bir valf bu suretle kapatlm olur. Valf kapannca tije
gönderilecek enjeksiyonun yönü boru ucunda monitör diye adlandrlan ve nozullar
tayan takma çevrilmi olur. Jetleme enjeksiyonu genellikle 300 ile 600 bar
basnçla, 1,8 ile 4,0 mm çap aralkl nozullarda yaplr. Yaklak 250 ile 300 m/sn
aras hzla çkan enjeksiyon erbeti, tad yüksek kinetik enerji dolaysyla
çevredeki zemini parçalar, kartrr ve zemin-çimento erbetinden oluan özellikleri
tamamen farkl yeni bir malzeme (soilcrete) oluturur (Xanthakos ve dier., 1994).
40
Dolgu aamasnda ise delici takmn önceden belirlenmi dönme hareketi, sabit bir
hzla çekme hareketi ile birleince zemin cinsine bal olarak deiik çaplarda
jet-grout kolonlar elde edilir. Dolgu ilemi srasnda kesilip kartrlan zeminin bir
ksm delici takm etrafndan yüzeye çkar (kusma). Bu durum slah edilen zeminde
basnç olmadnn ve enjeksiyon basncnn çevreye ve üst yaplara zarar
vermeyeceinin göstergesidir. Zemin içersinde basnç kald takdirde zeminde
krlma ve buna bal olarak da kabarma oluur ve kolonlarn süreklilii tehlikeye
girer. Bu olay önlemek için enjeksiyon basncn düürürken çekme hznn
arttrlmas, enjeksiyon debisi miktarnn azaltlmas, masif kil özellikli zeminlerde
ön ykamal delgi yaplmas yararl olur. Kusma miktar zeminin geçirimliliine ve
türüne bal olarak killerde daha fazla, kum ve çakllarda daha az olmak üzere
ortalama olarak enjekte edilen miktarn % 10’u mertebesindedir (Xanthakos ve
dier., 1994).
ekil 2.21 Jet-grouting yönteminde delme, zemini kesme ve dolgu aamalar
(http://www.kellergrundbau.com/download/pdf/en/Keller_67-03E.pdf).
41
Çeitli türden balayc materyalin yüksek hzla ve önceden belirlenmi miktar ve
dozda zemine enjekte edilmesi ilemi olan jet-grouting bunu çeitli yollardan
salayabilir.
Jet 1: Delgi ve enjeksiyon ilemlerinin tek kanall tijle yaplmakta olduu en
yaygn yöntemdir. Enjeksiyon 300 ile 600 bar arasnda bir basnçla tij içinden
yaplmaktadr (ekil 2.22). Bu yöntemle elde edilen zemin-çimento karm jet-grout
kolonlarn çaplar, zemin cinsi ve çalma parametrelerine bal olarak killi
zeminlerde 600 ile 800 mm, kum-çakl zeminlerde ise 1000 ile 1200 mm arasnda
deien deerlerde olabilmektedir (Croce ve Flora, 2000).
ekil 2.22 Jet 1 kolon oluturma prensibi
(Hayward Baker, 2004).
Jet 2: Bu yöntemde ayn merkezli iç içe iki borudan oluan tijler kullanlmaktadr.
Jetleme enjeksiyonu jet 1 yönteminde olduu gibi içteki borudan yaplr. Dtaki
borudan 8 ile 10 bar arasnda deien miktarlarda basnçl hava verilir. Basnçl hava,
jet 1’deki kinetik enerji sürtünme kayplarn ksmen azaltt için, bu yöntemle
oluan kolon çaplar jet 1’e kyasla % 60 ile % 80 daha büyük olur (Croce ve Flora,
2000).
42
ekil 2.23 Jet 2 kolon oluturma prensibi ve jet 2 yönteminde kullanlan matkap ucu monteli
monitör örnei (Hayward Baker, 2004).
Jet 3: Delgide su ile hava, dolguda ise enjeksiyon erbetinin kullanld bu
yöntemde sistem ayn merkezli, iç içe üç borudan olumaktadr (ekil 2.24). 400 ile
600 bar aras deien basnçl su en iç borudan baslr. 8 ile 12 bar aras basnçl hava
ortadaki borudan verilmektedir. Su ve hava, jet 2 yönteminde olduu gibi
nozullardan zemine girer. Dtaki borundan gelen enjeksiyon erbetinin basnc 30 ile
80 bar arasnda deimektedir. Hava + su basnc ile önü açlan enjeksiyon erbeti
daha uzaklara kadar zemine nüfuz edebilir. Bu ekilde uygun zemin koullarnda
2000 mm üzeri soilcrete kolon oluturmak mümkün olabilmektedir. Bu yöntemle
imal edilen kolonlarda zemin-çimento karm malzeme içersine giren hava ve fazla
su nedeniyle, çaptaki büyümeye kar kolonlarn dayanmnda bir miktar azalma söz
konusu olmaktadr (Croce ve Flora, 2000).
43
ekil 2.24 Jet 3 kolon oluturma prensibi ve jet 3 yönteminde kullanlan üç kanall tij örnei
(Hayward Baker, 2004).
Jet-grouting yöntemi bir seri parametrelerden oluan bir yöntemdir. Bu
parametrelerin bir ksm kullanlan makine ve ekipmann kapasitelerine bal olan
snrl, dier bir ksm ise enjeksiyon ileminden istenen sonuca ve zemin cinsine
bal deiebilen parametrelerdir. Çalma parametreleri seçimi zemin artlar, kolon
çap, istenilen tama gücü deeri ve uygulanan yönteme göre belirlenir. Kullanlan
imalat parametreleri (Durgunolu, 2004):
• Enjeksiyon basnc (bar)
• Nozul says ve çap
stenilen çapta kolon elde edebilmek için en önemli parametre basnçtr. Basnç ve
çap arasnda doru orantl bir iliki vardr, basnç arttrld zaman kolon çap da
artar. Bununla beraber ulalmak istenen çapta bir soilcrete kolon elde etmek için
kolon imali yapm süresi ile de ilikilidir (Essler ve Yoshida, 1993).
44
ekil 2.25 Basnç, kademeli bekleme süresi ve hedeflenen kolon çap ilikileri (Melegari, 1997).
Zemin ile enjeksiyon erbetinin homojen bir karm oluturabilmesi için, takm
dönü hz belirli bir deerden fazla olmamal, takm çekme hz da slah edilen
bölgenin tamamnda süreklilii salayacak ekilde ayarlanmaldr. Çekme hz,
zeminin özelliklerine ve birim hacme enjekte edilecek enjeksiyon erbeti miktarna
baldr. Ba dokusu kuvvetli zeminler, jetlemenin gerekli yrtma ilemini ve
homojen karm oluumunu salayabilmesi için genellikle daha uzun süreler
gerektirirler (Essler ve Yoshida, 1993).
Dönme ve çekme hz optimizasyonu slah edilecek zemine ve kullanlan imalat
yöntemine çok sk baldr. Jet 2 ve jet 3 metotlar, daha büyük çaplar hedeflendii
ve dolaysyla slah edilen zemin hacmi daha büyük olduu için, daha uzun sürelere
ihtiyaç duyarlar.
deerlendirilmesiyle neticeye ulalabilmesi olmaktadr. Yöntemin tasarmnda esas
konu; güvenli, ekonomik ve tatminkar bir çözüme ulamak için uygulanacak sistemin
45
aktiviteler aada özetlenmitir (Essler ve Yoshida, 1993):
• Zemin hakknda elde edilecek tüm bilgilerin toplanmas,
• Zeminin mekaniksel modellenmesi,
• Yükleme artlarnn belirlenmesi,
Genel itibariyle tasarmc, yöntemin zemin iyiletirilmesi veya yapsal tayc
eleman olarak tasarlanaca konusunda karar vererek, ikinci aama olan dizayn için
önemli aadaki özellikleri belirler (Essler ve Yoshida, 1993);
• Zemin cinsi ve parametreleri,
• Çelik donat, tip ve geometrisi,
• Katk malzemesi.
tama gücü uç ve çeper sürtünmesi ile belirlenerek, zemin-enjeksiyon erbeti
karm malzemede (soilcrete) zemin cinsi, dozaj ve iletme parametrelerine ve karot
deneylerine dayanarak güvenli olarak saptanacak deerden daha büyük bir gerilme
olmamas salanmaldr (Essler ve Yoshida, 1993).
Hesaplama yönteminde gurup eklindeki tayc elemanlarn toplam tama
gücünün tüm tekil kolonlarn toplam tama güçlerine eit olaca göz önüne alnr.
Yapsal yük rijit bir gövde ile tayc tabaka içine girdii durumlarda, tüm yük
güvenli bir ekilde salam tabakalara aktarlm olup, bu ekilde oluacak oturma da
elastik ksalma ile snrl kalm olur (Burke ve Welsh, 1991).
Yükle temel arasnda yeterli kalnlkta granüler bir tabaka varsa, yükün bir
ksmnn kolonlarla tanmas gerçekleirken, önemli bir ksm da zemin tarafndan
tanr. Granüler malzeme jet-grout kolonlarn davrann daha düzenli
gerçekletirmelerini salar. Kolon boyu arttkça zemin gerilmesinin önemli ksmn
46
jet-grout kolonlar tar. Yapsal yükün rijit bir gövde ile salam tabakalara
aktarlmas durumunda jet-grout kolonunun davran kazk uygulamalarnda olduu
gibidir. Dier tüm klarda kolonlarn varl yükle ilgili zemin davranna göre
deien özel bir zemin iyiletirilmesi durumundadr. Jet-grout yöntemiyle zemin
iyiletirilmesinde tama gücü, kolonlar çevreleyen snrlar içindeki alann
hesaplanmasyla belirlenir. Doal zeminlerle bu tür iyiletirilmi zeminler arasndaki
fark kompozit zeminlerin tanmlamasyla belirlenmektedir (Burke ve Welsh, 1991).
Soilcrete kolonlarn performanslarn etkileyen özellikleri olan zemin-çimento
karmnn kalitesi ve mukavemeti, imal edilmi kolonun bütünlüü, boyu, çap,
geçirimsizlii ve tama gücü, uygulama etkinlii ve baaras dorultusunda kalite ve
proje ölçütleri kontrol edilmelidir. Bu kontroller ön deneyler, gözlem ve proses
srasndaki deneyler, imal edilmi kolonlar üzerindeki yaplan deneyler ve gözlem
olarak sralanabilir (TS EN 12716, 2002).
Jet-grouting yönteminin salkl olarak uygulanabilirlii, zemin ile ilgili tüm etüt
ve testlerin yaplm ve bunlarla ilgili deerlerin elde edilmi olmasn gerektirir.
Bununla beraber en etkin sistem ve jet-grouting parametrelerinin belirlenmesi;
seçilen sistem ve jet-grout parametrelerinin tasarm artlarn saladnn
dorulanmas amacyla uygulama öncesi sahada test kolonlar inas ve ön deneylerle
gerçekletirilir (Durgunolu, 2004).
malat srasnda, karm suyu ile pH derecesi, karbonat içerii, klor ve organik
madde oran, çimento ile dane çap dalm deneyi ve enjeksiyon erbeti ile birim
hacim arlk, Marsh viskozitesi, priz süresi, basnç mukavemeti ve szma deneyleri
uygulanabilir (Salamer, 2006).
Genellikle elde edilmesi gereken minimum kolon çap proje kriteri olarak
belirlenir. Seçilen sistem parametreleri ile bu çapn oluup olumad kolonlarn
etraf açlarak çeitli seviyelerde çevrelerinin ölçülmesi suretiyle tespit edilir
(ekil 2.26). Farkl zemin tabakalamalar olan yerlerde ince daneli zeminlerde
seçilen parametreler altnda en küçük çap oluacandan tasarm, bu çap esas
alnarak yaplr (Burke ve Welsh, 1991).
47
Soilcrete kolonlarn boylar, bir aft içerisinde tek boyutlu stres dalgas yaylmas
teorisine dayal süreklilik deneyi (Pile Integrity Test) ile tespit edilebilmektedir.
Deney kolonu bana bir çekiç ile vurmak suretiyle oluturulan düük gerilimli stres
dalgas kolon boyunca aaya doru, sabit bir hzda ve sabit bir dalga boyunda,
farkl empedansl bir yere rastlayncaya kadar yaylr ve geri döner. Kolonda bulunan
çatlak, boluk, kesitteki daralmalar ve genilemeler gibi düzensizlikler, normal kolon
empedansndan farkl empedansta yansmalar gösterir. Böylelikle kolon boyu ile
beraber kolondaki çatlaklar, kesit deiikliklerini ve toprak tabakasnn etkilerini
saptayabilmek mümkündür (Burke ve Welsh, 1991).
2.27 Kolon süreklilik testi uygulamas (Salamer, 2006).
48
Her bir kolon tarafndan tanmas öngörülen proje yükleri, kolon yükleme
deneyleri ile kontrol edilir. Uç direncin ihmal edildii durumlarda kolon içine çekme
donats yerletirmek suretiyle çekme deneyi yaplmas tercih edilir. Arazide daha
önce yaplm deneme kolonlar varsa tercihen bunlar üzerine göçertmeli veya kabul
edilebilir maksimum oturmaya kadar yükleme yaplr. Kontrol deneylerinde ise proje
kolonlar üzerine proje yükünün en az bir buçuk kat yükleme yaplarak kolon tama
kapasitesi tayin edilir. Yükleme deneyi tek bir kolon veya bir grup kolon üzerinde
bölgesel yükleme deneyi olarak da tekil edilebilir (Durgunolu, 2004).
Kolon basnç mukavemeti ve deformasyon modülü genellikle soilcrete
kolonlardan arazide alnan silindirik numuneler üzerinde laboratuarda yaplan serbest
basnç deneyi ile tayin edilir. Numuneler uygulama esnasnda kolon ya iken piston
numune alc veya prizini alm kolon üzerinde karot numune alnarak yaplr
(Durgunolu, 2004). Serbest basnç deneyinde tercihen deformasyonlar da ölçülerek
deformasyon modülü tayin edilir (Salamer, 2006).
Jet-grout kolonlar geçirimsizlik amac ile imal edilmise, zemin-çimento kolon
kalitesini kontrol edebilmek için açlan karot deliklerinden kolaylkla sabit
permeabilite deneyleri yaplarak geçirimsizlik denetlenebilir.
Jet-grouting yönteminin çok geni bir kullanm alan olduu göz önüne alnarak
kalite kontrol ve denetim ölçütleri her alan için ayr olarak (temel takviyesi amaçl
kolonlarda permeabilite testi, geçirimsizlik perdesi kolonlarnda yükleme deneyi
yaplmasna gerek olmamas, vb.) belirlenmelidir (Essler ve Yoshida, 1993).
Jet-grout kolonlarn çeitli amaçlarla kullanmlar aada sralanmtr
(Durgunolu, 2004):
• Temeller altnda, düey yükler için basnç eleman olarak tama gücü ve
deplasman kontrolü,
• Döemeler altnda düey ve özellikle yüksek yayl yükler altnda basnç
eleman olarak tama gücü ve deplasman kontrolü,
• Dolgular altnda basnç eleman olarak tama gücü ve deplasman kontrolü,
49
dolgu altnda oturma kontrolü ve kenar ayak kazklarna negatif çeper
sürtünmesi intikalinin önlenmesi,
• Havuzlarda, yer alt su depolarnda ve su yaplarnda, donat ile teçhiz
edilerek çekme eleman olarak,
• Kazlarda, arlk tipi istinat yaps tekili ile yanal zemin itkilerinin alnmas
• Kazlarda donat ile teçhiz edilerek düey eilmeye maruz iksa eleman
olarak,
• Kazlarda ve ankrajl istinat yaplarnda özel donat ile ankraj eleman olarak,
• Geçirimli zeminlerde ve yüksek yer alt su seviyesi ile kazlarda tayc
elemanlar arasnda batardo kapama eleman olarak,
• Yumuak killerdeki kazlarda kaz öncesi kaz taban seviyesi altnda tekil
edilen payanda eleman olarak,
• Kaz tabanndan kazya gelecek yeralt suyunun kontrolü için tkaç eleman
olarak,
arlk batardosu tekili ile,
iyiletirmesi amac ile,
• Yumuak zeminde açlan tünellerde tünel içinde ve ayna önünden yaplarak,
kaz öncesi tünel kesiti üzerinde tayc bir emsiye oluturulmas amac ile,
• Önemli ve ar yaplarda svlama güvenlik says düük olan yerlerde
kazkl temellere gelecek yatay yüklerin ve oluacak deplasmanlarn kontrolü
için kazklarla birlikte,
snrlandrlmas için yap etrafnda veya altnda kapama elemanlar olarak,
• Svlama riskine kar güvenlik saysnn arttrlmas, zeminde oluan kayma
gerilmelerinin bir ksmnn tanarak deprem sonucu oluabilecek düey ve
yanal deplasmanlarn snrlandrlmas.
KARIYAKA TÜNEL VE STASYONLARI YAPIM