ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Transkript

1 ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ Aykut PÜSKÜLLÜOĞLU CEYHAN HİDROELEKTRİK SANTRALİ PROJESİ (CEVDETİYE-OSMANİYE) REGÜLATÖR YAPILARINDAKİ GEÇİRİMSİZLEŞTİRME YÖNTEMLERİ JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI ADANA, 2010

2 ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ CEYHAN HİDROELEKTRİK SANTRALİ PROJESİ (CEVDETİYE - OSMANİYE) REGÜLATÖR YAPILARINDAKİ GEÇİRİMSİZLEŞTİRME YÖNTEMLERİ Aykut PÜSKÜLLÜOĞLU YÜKSEK LİSANS TEZİ JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI Bu Tez 23/09/2010 Tarihinde Aşağıdaki Jüri Üyeleri Tarafından Oybirliği ile Kabul Edilmiştir. İmza... İmza.... İmza... Doç. Dr. Sedat TÜRKMEN Yrd. Doç. Dr. Hakan GÜNEYLİ Yrd. Doç. Dr. Kıvanç ZORLU DANIŞMAN ÜYE ÜYE Bu Tez Enstitümüz Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalında hazırlanmıştır. Kod No: Prof. Dr. İlhami YEĞİNGİL Enstitü Müdürü Bu Çalışma Ç. Ü. Araştırma Projeleri Birimi Tarafından Desteklenmiştir. Proje No: MMF2009YL 33 Not: Bu tezde kullanılan özgün ve başka kaynaktan yapılan bildirişlerin, çizelge ve fotoğrafların kaynak gösterilmeden kullanımı, 5846 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanunundaki hükümlere tabidir.

3 ÖZ YÜKSEK LİSANS TEZİ CEYHAN HİDROELEKTRİK SANTRALİ PROJESİ (CEVDETİYE- OSMANİYE) REGÜLATÖR YAPILARINDAKİ GEÇİRİMSİZLEŞTİRME YÖNTEMLERİ Aykut PÜSKÜLLÜOĞLU ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI Danışman : Doç. Dr. Sedat TÜRKMEN Yıl : 2010, Sayfa: 194 Jüri : Doç. Dr. Sedat TÜRKMEN Yrd. Doç. Dr. Hakan GÜNEYLİ Yrd. Doç. Dr. Kıvanç ZORLU Ceyhan Hidroelektrik Santrali (HES) Projeleri, enerji üretimine yönelik Oşkan ve Berkman adı altında iki santral yeri olarak projelendirilmiştir. Oşkan HES yerindeki Fliş birimini üzerleyen alüvyon gerecin geçirimliliği m/sn olup çok geçirimlidir. Berkman HES yerindeki alüvyon gereç ise cm/sn değerlerindedir. HES tesislerinin inşaatlarında alüvyon zeminde oluşacak sızmanın kontrolü için kazı aşamasında inşaat alanının çevresinde Jet Grouting yöntemiyle beton kolonlardan oluşan bir perde uygulaması yapılmıştır. Yapılan uygulamanın istenilen geçirimsizliği sağlamadığı görülmüştür. Gövde ekseni ve dolusavak üzerinde projelendirilen hat üzerinde ise geçirimsizleştirme çalışması Slurry Trench yöntemiyle plastik beton duvar uygulaması ile gerçekleştirilmiştir. Kullanılan teknikler ayrıntılarıyla ve nedenleriyle incelenmiştir. Kullanılan karışımların laboratuvar sonuçları ve teknik özellikleri çalışmanın kapsamı içerisinde anlatılmıştır. Geçirimsizletirme uygulamasının yapıldığı zeminlerin özelliklerine göre elde edilen verilerin benzer özellik gösteren zeminler için kılavuz olacağı sonucuna varılmıştır. Uygulama yapılmadan önceki jeoteknik çalışmalar ayrıntılarıyla anlatılmıştır. Anahtar Kelimeler: Jet Grouting, Slurry Trench, Diyafram Duvar I

4 ABSTRACT Msc THESIS DEWATERING METHODS ON THE SITE OF REGULATOR STRUCTURES OF CEYHAN HYDROELECTRIC POWER PLANT PROJECT (CEVDETIYE-OSMANIYE) Aykut PÜSKÜLLÜOĞLU ÇUKUROVA UNIVERSITY INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES DEPARTMENT OF GEOLOGICAL ENGINEERING Supervisor : Assoc. Prof. Dr. Sedat TÜRKMEN Year : 2010, Pages: 194 Jury : Assoc. Prof. Dr. Sedat TÜRKMEN Asst. Prof. Dr. Hakan Güneyli Asst. Prof. Dr. Kıvanç ZORLU Ceyhan Hydroelectric Power Plant (HEPP) Projects, consists of two plants named Oşkan and Berkman for energy generating purposes. The permeability of alluvium material covering the flysch unit at Oşkan HEPP is m/sn, which is high permeable. The alluvium material at Berkman HEPP is around cm/sn values. For the control of the possible leakage on the alluvium soil around the construction zone, Jet Grouting process involving concrete columns to make barrier was applied. It was seen that, the application didn t achieve the desired permeation levels. For the Dam axis and at the spillway, plastic concrete was applied by Slurry Trench process to form an impermeable layer. The techniques used are observed with details and selection reasons. The laboratory result of the used mixtures and technical specifications are also explained in the scope of this research. The properties of the soil, which impermeable process applied, will guide for the cases with similar soil characteristics as a result of this research. The geo-technical works made before the application also explained with details. Key Words: Jet Grouting, Slurry Trench, Diaphragm Wall II

5 TEŞEKKÜR Yüksek lisans tez çalışmamı hazırlarken, görüşleri ve katkılarıyla beni yönlendiren, bana her türlü kolaylığı gösteren danışman hocam Sayın Doç. Dr. Sedat TÜRKMEN e teşekkür ederim. Çalışmalarım sırasında bölüm imkanlarını kullanmamı sağlayan Jeoloji Mühendisliği Bölüm Başkanlığı na teşekkür ederim. Çalışmalarımda bana hiçbir yardımı esirgemeyen Enova Enerji Proje Müdürü Bülent ÇAĞIRGAN a, Jeoloji Yüksek Mühendisi Talip KARAOĞULLARINDAN a ve Enova Enerji personeline teşekkür ederim. Eğitim ve öğrenim hayatım boyunca benden hiçbir zaman desteğini esirgemeyen sevgili aileme teşekkür ederim. III

6 İÇİNDEKİLER SAYFA ÖZ...I ABSTRACT... II TEŞEKKÜR... III İÇİNDEKİLER... IV ÇİZELGELER DİZİNİ... VIII ŞEKİLLER DİZİNİ... X 1. GİRİŞ ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR MATERYAL VE METOD Materyal Genel Jeoloji Stratigrafi (1). Karataş Formasyonu (2). Hamış Formasyonu (3). Delihalil Bazaltı (4). Taraça (5). Alüvyon Tektonik ve Yapısal Jeoloji Jeomorfoloji Hidrojeoloji Depremsellik Jet Grouting (Yüksek Basınç Enjeksiyonu) Yöntemi Jet Grouting Yönteminin Uygulama Alanları Jet Grouting Sistemleri (1). Tek Akışkanlı Sistem (2). Çift Akışkanlı Sistem (3). Üç Akışkanlı Sistem Jet Grouting Ekipmanı (1). Delgi Makinesi (2). Pompa Ünitesi IV

7 (3). Mikser Ünitesi (4). Çimento Silosu (5). Su Tankı (6). Diğer Ekipmanlar Uygulama Parametreleri Jet Grouting Uygulaması (1). Saha Hazırlıkları (2). Çalışma Programı (3). Kolonların İmalatında Kullanılan Malzemeler Jet Grouting Yönteminin Avantajları Dezavantajları Slurry Trench (Bulamaç Hendeği) Yöntemi ile Diyafram Duvar Oluşturulması Uygulama Tipleri (1). İstinat Duvarları (2). Geçirimsiz Diyafram Duvarlar Uygulama Alanları (1). İstinat Yapıları ve Köprü Ayakları (2). Yapı temelleri ve Perde Duvarlar (3). Aç-Kapa Yöntemiyle İnşa Edilen Tüneller (4). Geçirimsizlik Perdeleri (5). Heyelan Önleme Yapıları Malzemeler (1). Destekleyici Akışkanlar (2). Kendiliğinden Sertleşen Çamurlar (3). Beton (4). Plastik Beton veya Plastik Harç Ekipman Uygulama Şekli (1). Ön Çalışmalar (2). Kazı (3). Betonlama ve Tesviye V

8 Yöntemin Avantajları ve Dezavantajları Metod Büro Çalışmaları Arazi Çalışmaları Laboratuvar Çalışmaları ARAŞTIRMA BULGULARI Temel Araştırmaları Oşkan HES Yerinde Yapılan Temel Araştırmaları Temel Sondajları Yerinde (İn-Situ) Deneyler ve Örnek Alımı Berkman HES Yerinde Yapılan Temel Araştırmaları Temel Sondajları Yerinde (İn-Situ) Deneyler ve Örnek Alımı HES Yerlerinin Geçirimliliği Oşkan HES Yerinin Geçirimliliği Bağlama Seddesi (Gövde) Dolusavak Yapısı Santral Yeri Berkman HES Yerinin Geçirimliliği Bağlama Seddesi (Gövde) Santral Yeri ve Dolusavak Yapısı Oşkan ve Berkman HES Yerlerinde Yapılan Jet Grouting Çalışmaları Kullanılan Malzemelerin Karışım Oranları Kullanılan Karışım Miktarları Kullanılan Karışımların Özellikleri Enjeksiyon Geri Çekme Süreleri Jet Grouting Perde İmalatı Günlük İlerleme Hızı Oşkan HES Yerinde Yapılan Jet Grouting Perdesinin Kontrolü ve Deneyler Yapımı Tamamlanan Kolonların Etrafının Açılarak Kontrolü VI

9 Kolonların Üzerinden Sondaj Kuyusu Açılarak Su Testi Yapılması Jet Grouting Perdesi Üzerinde Kare Şeklinde Kapalı Bir Alan Oluşturulması Alüvyon Kazılarındaki Gözlemler ve Yapılan Ölçümler Berkman HES Yerinde Yapılan Jet Grouting Perdesinin Kontrolü ve Deneyler Yapımı Tamamlanan Kolonların Etrafının Açılarak Kontrolü Jet Grouting Perdesi Üzerinde Kare Şeklinde Kapalı Bir Alan Oluşturulması Alüvyon Kazılarındaki Gözlemler Oşkan ve Berkman HES Yerinde Yapılan Slurry Trench Yöntemi ile Plastik Beton Duvar Çalışmaları Yapılan Deneyler Plastik Beton Yoğunlukları Plastik Beton Basınç Dayanımları Basınçlı Geçirgenlik Deneyi Panel Etrafının Kazılarak Kontrolü Plastik Beton Duvar İmalatında Kullanılan Malzeme Miktarları SONUÇLAR VE ÖNERİLER KAYNAKLAR ÖZGEÇMİŞ EKLER VII

10 ÇİZELGELER DİZİNİ SAYFA Çizelge 3.1. Deprem Bölgelerine göre olası maksimum yer ivmesi değerleri Çizelge 3.2. Jet Grouting Sistemlerinin Kullanıldığı Uygulamalar Çizelge 3.3. Jet Grout İmalat Parametreleri Çizelge 3.4. Jet Grouting Yönteminin Avantajları ve Dezavantajları Çizelge 3.5. Bentonit süspansiyonların özellikleri Çizelge 3.6. En az çimento içeriği Çizelge 3.7. Plastik Harç ve Plastik Beton Bileşenleri Çizelge 3.8. Oşkan ve Berkman HES Yerlerinde Kullanılan Plastik Beton Karışım Oranları Çizelge 3.9. Slurry Trench Yönteminin Avantajları ve Dezavantajları Çizelge 4.1. Oşkan HES Yerinde Yapılan Sondajların Konumları Çizelge 4.2. Berkman Hes Yerinde Yapılan Sondajların Konumları Çizelge 4.3. Oşkan Hes Yerinde Yapılan Sondajların Özet Tablosu Çizelge 4.4. Kullanılan çimento miktarları Çizelge 4.5. Kullanılan karışımların özellikleri Çizelge 4.6. Enjeksiyon çekme hızları Çizelge 4.7. Hes Yerlerinde yapılan jet grouting çalışmaları ilerleme hızları Çizelge 4.8. Basınçlı su testi sonuçları Çizelge 4.9. Gözlem Kuyusundaki Su Seviyesi Ölçümleri Çizelge Gözlem Kuyusundaki Su Seviyesi Ölçümleri Çizelge Gözlem kuyusu su seviyesi ölçümü Çizelge Gözlem kuyusu su seviyesi ölçümü Çizelge Gözlem kuyusu su seviyesi ölçümü Çizelge Ortalama plastik beton basınç dayanımları Çizelge Basınçlı Geçirgenlik Deneyi Sonuçları Özeti Çizelge Oşkan HES Yerindeki Plastik Beton Duvar İmalatında Kullanılan Malzeme Miktarları Çizelge Berkman HES Yerindeki Plastik Beton Duvar İmalatında Kullanılan Malzeme Miktarları VIII

11 IX

12 ŞEKİLLER DİZİNİ SAYFA Şekil 1.1. Çalışma Alanı Yerbulduru Haritası... 2 Şekil 3.1. Temel Jet Grouting Sistemleri Şekil 3.2. Jet grouting imalatında kullanılan delici makine Şekil 3.3. Çimento- su karışımını basınçla zemine gönderen pompa Şekil 3.4. Su ve çimento şerbetinin hazırlandığı mikser Şekil 3.5. Zemin cinslerine göre enjeksiyon uygulama aralığı Şekil 3.6. Zeminlerin sökülebilirliği Şekil 3.7. Koordinatları verilerek işaretlenmiş kolon yerleri Şekil 3.8. Kazı makinesinin görüntüsü Şekil 3.9. Bentonit dinlendirme tankları Şekil Ölçü tankı Şekil Kare tırpan ve yıldız tırpanın görüntüsü Şekil Oşkan HES Gövde kısmı çalışma platformu ve üzerinde yapılan kılavuz duvar hazırlıkları Şekil Kılavuz duvar kesiti Şekil Berkman HES gövde kısmında yapılan kılavuz duvar inşası Şekil Panel imalat planı Şekil Kazı Sırasında Karşılaşılan Doğrultudan Sapmalar Şekil Oşkan HES dolusavak kısmı panel imalatında makinenin kazı yaparkenki görüntüsü Şekil Tırpanlayarak kaya kırma işlemi yapılırkenki görüntü Şekil Panellerin birbirini takip ederek kazısının ve betonlamasının tamamlanması Şekil Panellerin birbirini takip ederek kazısının ve betonlamasının tamamlanması Şekil Panellerin betonlanması Şekil Dolusavak membasında kazısı biten panelin betonlanması Şekil 4.1. Oşkan HES yerindeki Jet grouting uygulamasının yapıldığı yaklaşık alan X

13 Şekil 4.2. K366 nolu kolon üzerinden yapılan 30 eğimli karotlu sondaj çalışması Şekil 4.3. Santral binası memba kısmında su çeken pompalar Şekil 4.4. Sol sahil mansap kısmı, alüvyonda görülen su sızıntıları Şekil 4.5. Yeterli çapta oluşmayan jet grouting kolonları Şekil 4.6. Dolusavak sağ sahil kısmında kil tabakaları üzerinden gelen su gelişi Şekil 4.7. Mansap kısmındaki su pompaları Şekil 4.8. Sellenme ile ortaya çıkan oluşmamış kolonlar Şekil 4.9. Oşkan HES dolusavak memba kısmında 59,00 kotuna kadar kazıldıktan sonraki plastik beton duvar yüzeyi görüntüsü XI

14 1. GİRİŞ Aykut PÜSKÜLLÜOĞLU 1. GİRİŞ Ceyhan Hidroelektrik Santralleri (HES) projesi akışyukarıda Aslantaş Barajı ve HES ile akışaşağıda Cevdetiye regülatörü arasında kalan düşünün değerlendirilmesi amacıyla Ceyhan Nehri üzerinde planlanmıştır. Bu düşünün ilk kademesi olan Oşkan Hidroelektrik Santrali Osmaniye ilinin kuş uçuşu 18 km kuzeyinde 71 m talveg kotunda yer almaktadır. Projenin ikinci kademesi olan Berkman Hidroelektrik Santrali ise Osmaniye ilinin 11 km kuzeybatısında 61 m talveg kotunda yer alır. (Şekil1.1.). Proje kapsamında bulunan Mühendislik yapıları bğlama seddesi, dolusavak, hidroelektrik santral, şalt sahası, çevirme batardosu, memba ve mansap batardolarıdır. Tez kapsamında proje yerlerinde yapılan geçirimsizleştirme yöntemleri ve uygulama sonuçları değerlendirilmiştir. Oşkan HES Projesi Ceyhan nehrinin 71 m ile m kotları arasında, debi ile elektrik enerjisi üretmek amacıyla planlanmıştır. İlk aşamada Ceyhan Nehri doğal yatağında akarken sol sahilde bulunan kuru alanda Dolusavak ve Santral Binası inşa edilmiştir. Bu amaçla, kurak dönemde nehir doğal yatağında akarken m kret kotundaki çevirme batardosu ile batardonun altında, inşaat alanına su sızmasını önlemek için alüvyonda 20 m derinliğe kadar jet grouting (yüksek basınç enjeksiyonu) uygulaması yapılmış ve inşaat kuruya alınmaya çalışılmıştır. Ayrıca Bağlama Seddesi altındaki alüvyonun geçirimsizliğinin sedde ekseni boyunca plastik beton duvar ile sağlanması düşünülmüştür. Berkman HES Projesi Ceyhan Nehrinin 61 m ile m kotları arasında, debi ile elektrik enerjisi üretmek amacıyla planlanmıştır. Yine dolusavak ve santral binası sol sahilde kuru alanda inşa edilmiştir. Buradaki inşaat yapılarına su sızmasını önlemek amacıyla 25 m derinliğe kadar Jet Grouting uygulaması yapılmıştır. Uygulamada, kullanılan delgi ekipmanları ile ana kayaya kadar inilerek bar basınçla çimento/su karışımı verilerek 80 cm aralıklarla birbiri ile kesişen kolonların oluşturulması ve kazı alanına su girişinin önlenmesi amaçlanmıştır. 1

15 1. GİRİŞ Aykut PÜSKÜLLÜOĞLU Tez, proje alanında geçirimsizliği sağlamak amacıyla uygulanan geçirimsizleştirme yöntemlerinin uygulama tekniklerini içermekte olup, sonuçlarının değerlendirilmesini amaçlamaktadır. Şekil 1.1. Çalışma Alanı Yerbulduru Haritası 2

16 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Aykut PÜSKÜLLÜOĞLU 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR İnceleme alanı ve çevresinde daha çok Genel Jeoloji amaçlı çalışmalar yapılmıştır. Genel Jeoloji amaçlı yapılan çalışmalar çok eski yıllara uzanır. Mühendislik Jeolojisi açısından bakıldığında Aslantaş Barajı Mühendislik Jeolojisi Raporu, Kati Proje Raporu ve Ceyhan HES Projesi Mühendislik Jeolojisi çalışmaları ile sınırlı kaldığı gözlenir. Blumenthal (1944), Torosların, Kayseri-Malatya arasında kalan bölümünde çalışmış, Paleozoyik,Mesozoyik ve Tersiyer yaşlı kayaları tespit etmiştir. Devoniyen ve Permo-Karbonifer kalkerli, greli, şistli bi istif gösterdiğini belirtmiş, Devoniyen, Karbonifer ve Permiyen arasında bir sınır ayrımı yapamamıştır. Paleozoyik birimlerin üzerinde yer alan kalın Triyas, Jura ve Kretase kalker istifini belirlemiş bunda da sınır ayıramamıştır. Paleozoyik ve Mesozoyik yaşlı birimlerin üzerinde Tersiyer in yer aldığını ve flişle temsil edildiğini saptamıştır. Schmidt (1961), Adana Havzasında yapmış olduğu araştırmalarda iki ayrı fasiyes ayırt etmiştir. Bu fasiyeslerden kumtaşı, marn, çamurtaşı ardalanmalı kırıntılar Karataş Klastik Fasiyesi, karbonat kayaçları ile ofiyolitik kayaçlar İsalı Katostrofik Fasiyesi olarak tanımlanmıştır. Çalışmada Karataş tepelerinde ve Misis dağlarında yapının çok karışık olması nedeniyle kalınlık bilinmemekle beraber m kalınlıkta olabileceğini belirtmiştir. Havzadaki bazaltlarla ilgili olarak Kuvaterner e ait olduğunu söylemiş detaylı bilgi vermemiştir. Yazar Osmaniye, Bahçe çevresindeki Miyosen i Tortoniyen olarak değerlendirmiştir. Ertürk ve Sözen (1964), Dörtyol ve Erzin yörelerinde jeofizik reistivite çalışmaları yapmışlardır. Çalışmanın amacı ovalardaki alüvyon ve Neojen konglomerasının kalınlığını saptamak, formasyonların su içerikleri hakkında bilgi edinmektir. Alüvyon kalınlığı Dörtyol ovasında m, Erzin ovasında m olarak saptanmıştır. Pliyosen konglomerasının tabanı belirlenememiştir. ScMetteatte (1971), Misis dağlarının jeolojisine ait çalışmalar yapmış Schmit (1961), tarafından tanımlanmış olan fasiyesleri İsalı Formasyonu ve Karataş Formasyonu şeklinde değiştirerek kullanmıştır. Misis Grubu olarak tanımladığı bu iki formasyona Oligo-Miyosen yaşını vermiştir. 3

17 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Aykut PÜSKÜLLÜOĞLU Özdemir (1971), Petrol amaçlı olarak yaptığı çalışmada, Misis yükselimi ile bu yükselimin her iki tarafındaki Miyosen serilerinin çeşitli yönlerini araştırmıştır. İskenderun ve Arsuz daki Miyosen in Helvesiyen ile, Osmaniye civarındaki Miyosen in Tortoniyen ile başladığını belirtmiştir. Yazar çalışma alanını üç bölüme ayırarak incelemiş ve Miyosen seksiyonunun anakayadan yoksun olduğunu, yörelerdeki yer üstü ve yer altı hidrokarbon belirtilerinin Miyosen öncesi birimlerden göç yoluyla gelebileceğini düşünmüştür. Özgül (1976), Torosların bazı temel jeoloji özellikleri adlı yayınında, Torosların Kambriyen-Tersiyer aralığında çökelmiş kaya birimlerinden oluştuğunu belirtmiştir. Kuşakta birbirinden değişik koşulları yansıtan birliklerin varlığından söz etmiştir. Bu birliklerin stratigrafi ve metamorfizma özellikleri, kapsadıkları kaya birimleri ve günümüzdeki yapısal konumlarıyla birbirlerinden farklı oldukları belirtilmiştir. Bunlardan Bolkardağı, Aladağ, Geyikdağı ve Alanya birlikleri şelf türü karbonat ve kırıntılı kayaları deniz çökellerini, ofiyolitleri ve bazik denizaltı volkanitlerini kapsadığı belirtilmiştir. Karaoğullarından ve ark. (1977), Türkiye de ilk defa uygulanması yapılan, Aslantaş Barajı ndaki slurry trench yöntemiyle sızdırmazlık perdesi yapımını anlatmışlardır. Aslantaş Baraj yerinde yapılan çalışma, inşaat süresi içerisinde kazının kuruda yapılabilmesi ve yeraltısuyu etkisinin minimuma indirilebilmesi amacıyla memba ve mansap batardoları, çevirme tünelleri çıkış yapıları önü, santral binası çevresinde ve dolusavak düşü havuzunda geçirimsizliği sağlamak amacıyla yapılmıştır. Çalışmacılar yöntemi, dik kenarlı bir hendek kazıp bunu bentonit çamuru ile destekledikten sonra, hendeğin seçme toprak gereciyle (kum, silt ve çimento) harmanlanması ve yeniden doldurulması şeklinde özetlemişlerdir. Uygulamada, betonlamada kullanılan karışımlar %64 bentonit çamuru, %20 çimento ve %16 su şeklinde olduğu söylenmiş, yöntemin başarıyla sonuçlandığı belirtilmiştir. Eroskay ve ark. (1978), Ceyhan-Berke rezervuarının jeolojisini ve mühendislik jeolojisini çalışmışlardır. Amanos grubuna ait birimleri ayrıntılı olarak incelerken Miyosen i kabaca Kuzgun Formasyonu olarak tanımlamışlardır. Allokton olarak yorumladıkları Jura-Kretase yaşındaki kireçtaşlarını Andırın Kireçtaşı olarak adlandırmışlardır. 4

18 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Aykut PÜSKÜLLÜOĞLU Bilgin ve ark. (1981), Ceyhan, Yumurtalık, Osmaniye, Karataş, Haruniye, Kadirli yörelerini içine alan sahanın 1/ ölçekli jeolojik haritasını yapmışlardır. Çalışılan alan içerisinde Kadirli Formasyonu, Andırın Formasyonu, Karataş Formasyonu, Delihalil Bazalt Formasyonu gibi birimleri ayırt etmişlerdir. Ayrıca sahada büyük olistolitleri kapsayan Olistostromal seviyelerin bulunduğu, bloklar arasında matriks olarak fliş içerdiğini ifade ettikleri, Olistostromal seviyeler, taşınmış ofiyolitik kayaçlar, çeşitli yaşlardaki kireçtaşı blokları ile arasında bulunan matriks nitelikli Andırın Formasyonu, sahada yüzeylenmiş fliş ise Karataş Formasyonu olarak verilmiştir. Andırın Formasyonuna Alt Lutesiyen-Burdigaliyen, Karataş Formasyonuna ise Burdigaliyen-Tortoniyen yaşı verilmiştir. Kozlu (1987), Misis-Andırın dolaylarının stratigrafisi ve yapısal evrimi ile ilgili yaptığı çalışmada, Misis-Andırın Tersiyer basenini tanıtmış, Bulgurlukaya Formasyonu adı altında Üst Eosen-Oligosen yaşlı olistostromal birimi tanımlayarak, bu olistostrom içindeki blokların Misis-Andırın as birliğine ait olduğunu vurgulamıştır. Ayrıca Misis-Andırın basenindeki Alt Miyosen yaşlı Gebenköy Formasyonu ile Alt-Orta Miyosen yaşlı Aslantaş-Karataş formasyonlarını tarif ederek bu formasyonların Adana ve İskenderun basen istifleriyle korelasyoununu yapmıştır. Gökçen ve ark. (1987), yapmış oldukları çalışmada Misis Karmaşığı, Karataş Formasyonu nun kil mineralojisini araştırıp bölgenin sedimanter jeolojisine değinerek kumtaşlarında yapılan petrografik çalışmalardan bahsetmişlerdir. Çalışma sonucunda kum taşlarında hakim kil minerallerinin simektit ve serpantin olduğu düzenli ve düzensiz tabakalı kaolinit mineralinin de var olduğu kil mineralojisi ile petrografik, jeolojik veriler birleştirildiğinde, bölge kırıntılı materyalinin kuzeyden beslendiği görüşü savunulmuştur. Önceki araştırmacılar tarafından Oligo-Miyosen olarak değerlendirilen Çukurova Baseni nin yaşının Miyo-Pliyosen olduğu ileri sürülmüştür. Ayhan ve ark. (1988), Kozan, Ceyhan ve İmamoğlu ilçeleri arasında ve çevresinde detaylı jeolojik araştırmalar yapmışlardır. İnceleme alanındaki kaya türlerini; Toros doğu jeolojik otokton kayaları, allokton kayalar, Misis grubu kayaları, örtü birimleri, genç karasal birimler olmak üzere beş grupta toplamışlardır. 5

19 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Aykut PÜSKÜLLÜOĞLU 1/ ve 1/ ölçekli haritalar hazırlamış, bölgenin genelleştirilmiş stratigrafik kesitini çıkarmışlardır. Formasyon ve birimlerin fosil kapsamları, kaya türlerinin mineralojik ve sedimantolojik özellikleri araştırılıp, açıklık getirilmiştir. Pliyosen ve Kuvaterner yaşlı birimlerin karasal, diğerlerinin denizel kökenli olduğunu saptamışlardır. Temelsu (2007), Ceyhan HES yerlerinde yaptıkları projelendirme çalışmalarında; Oşkan HES yerindeki temel kayalarını ince taneli yer yer ince kiltaşı ara katmanlı kumtaşları olarak tanımlamışlardır. Yapılan basınçlı su deneylerinde kumtaşları orta geçirimli (10-6 m/sn) bulunmuştur. Flişin üzerinde kalınlığı 25 m ye ulaşan alüvyon gerecin geldiğini belirtmişler, üst kısımda bulunan ince gereçli alüvyonun kalınlığının 13 m ye ulaştığını ve az geçirimli-geçirimsiz (10-8 m/sn) olduğunu belirlemişlerdir. Alt kısımda bulunan bloklu çakıl ve kumdan oluşan gerecin ise çok geçirimli ( m/sn) olduğunu belirlemişlerdir. Berkman HES yerindeki temel kayasını molas biriminin çakıltaşı üyesi olarak tanımlamışlardır. Projenin temellendirileceği çakıltaşlarının kütlesel olarak az geçirimli olduğu söylenmiştir. Çakıltaşı üzerine gelen alüvyonda yapılan geçirgenlik deneylerinde yaklaşık olarak cm/sn geçirgenlik katsayısı elde edilmiştir. 6

20 3. MATERYAL VE METOD Aykut PÜSKÜLLÜOĞLU 3. MATERYAL VE METOD 3.1. Materyal Genel Jeoloji Stratigrafi Proje alanı ve yakın çevresinde, Güney Neotetis in kuzey kenarının Akdeniz Bölgesindeki Tersiyer tektonik evrim ürünleri ile Neojen in kıta içi karasal çökelleri oluşturmaktadır. Bu çerçevede ve yakın çevresinde çok geniş yayılımlar gösteren Üst Kretase ve Tersiyer tektonik birimleri Misis-Andırın Karmaşığı olarak anılmaktadır (Robertson ve ark., 2002). Bölgesel ölçekte Misis-Andırın Karmaşığı kendi içinde üç dağoluşum bölgesine ayrılmıştır (Robertson ve ark., 2002). Bunlar güneybatıdan kuzeydoğuya doğru sırasıyla; Misis, Andırın ve Engizek bölümleridir. Proje alanı ve yakın çevresi Misis tektonik bölümü içinde bulunmaktadır. Proje alanı ve yakın çevresinde yaşlıdan gence doğru bir dizilim içinde aşağıdaki birimler yer almaktadır: Karataş Formasyonu (Alt- Orta Miyosen) Hamış Formasyonu (Pliosen) Taraça (Plio Kuvaterner) Delihalil Bazaltı (Plio Kuvaterner) Alüvyon (Kuvaterner) Birimleri gösteren Jeolojik Harita Ek 1 de verilmiştir (1). Karataş Formasyonu Bölgesel ölçekte ve levha tektoniği kuramı çerçevesinde, batım zonlarının derin denizel ürünü olan bu birim Schmidt (1961), tarafından Karataş Formasyonu olarak tanımlanmıştır. Kozlu (1987), Karataş Formasyonu nu Orta Miyosen yaşlı 7

21 3. MATERYAL VE METOD Aykut PÜSKÜLLÜOĞLU istif için kullanmıştır. Proje alanı ve yakın dolaylarında çok geniş yayılımlar gösteren fliş özelliğindeki birim Berkman Hidroelektrik Santrali (HES) yapılarının yaklaşık 3 km akışyukarısında, Karagedik Mahallesi dolaylarından başlayarak sağ yakada sürekli yüzlek verir ve akışyukarı doğru Oşkan HES yerinden geçerek Aslantaş Barajı göl alanını oluşturur. Sol yakada ise Berkman HES yerinin yaklaşık 3 km akışyukarısında sınırlı bir alanda yüzeylendikten sonra Pliosen in çakıltaşı ve bazaltları ile örtülüdür. Fliş bundan sonra Oşkan HES yerinin akışyukarısında yaklaşık 1 km sonra yüzeyler ve kuzeyde Aslantaş Barajı göl alanına kadar uzanır. Karataş Formasyonu nu oluşturan birim ince-orta ve yer yer kalın katmanlı kumtaşları ile, orta-kalın tabakalı, laminalı şeyllerin düzenli ve eşit ardalanmalarından oluşmaktadır. Gri renk tonlarıyla ayırtlanan birim yoğun deformasyon izlerini taşımaktadır (Kozlu, 1997). İlksel oluşum koşulları gereği bu birimler ardalanma ile birlikte, birbirleri ile yanal ve düşey geçiş gösterirler (2). Hamış Formasyonu Birim, Pliyosen denizinin çekilmesi ve sığlaşması sonucu çökelen regresif özellikli konglomeradır. Çökelim Kuvaterner de de devam etmiştir. Önceki çalışmalarda proje alanının akış aşağısındaki Hamış mahallesinden dolayı, Hamış formasyonu olarak adlandırılan birimin, Plio-Kuvaterner yaşında olduğu ve çökelimin sığ deniz-karasal ortamda oluştuğu belirlenmiştir (Bilgin ve ark., 1981). Çakıltaşları çoğu alanlarda kil çimentoludur. Berkman HES yerinin sol yakasında mevcut yol kotlarında bu tür çakıltaşları yüzeyler. Tesis yerinin sağ yakasında, sarp topografyanın bulunduğu yerlerde ise kalsit çimentoludur. Buralarda çakıltaşları masif görünümleri ile dikkat çekerler. Çakıltaşları ofiyolit, kireçtaşı, sileks ve magmatik kökenli değişik türde taneler içermektedir. Bu taneler çakıl, iritaş, kocataş boyutundadır (Bilgin ve ark., 1981). Genelde ince taneli olan kumtaşları da kil ve kalsit çimentolu düzeyler oluştururlar. Kil çimentolu masif düzeyler çakıltaşları içerisinde kısa aralıklarla kamalanırlar. Seyrekçe gözlenen kalsit çimentolu düzeyler ise iyi gelişmiş katman düzlemleri içerirler (Bilgin ve ark., 1981). 8

22 3. MATERYAL VE METOD Aykut PÜSKÜLLÜOĞLU (3). Delihalil Bazaltı Kozlu (1982), tarafından Delihalil Volkaniti olarak adlandırılan birim Berkman HES yerinin sol yakasında yaklaşık 4 km akışyukarıda nehir kotlarında dar bir alanda yüzeyler. Daha sonra üst kotlarda Göztaşı sırtlarına tırmanır. Bu sırtlardan güneydoğuya doğru çok geniş yayılımlar gösteren bazalt akıntıları ve bunların piroklastikleri yöredeki platoları ve tarım alanlarını oluşturur. Genelde genç tektonik hatlar boyunca yarık erüpsiyonu şeklinde çıkan bu volkanitler; gözenekli, siyah renkli bazaltlar ve kırmızımsı-gri ve siyah renkli tüflerin ardalanması şeklindedir (Kozlu, 1997) (4). Taraça Kuvaterner yaşlı taraça çökeller Ceyhan Nehri nin her iki yakasında değişik kotlarda gözlemlenir. Çoğu alanda fliş ve Pliosen in çakıltaşı-kumtaşı birimi üzerinde uyumsuz ve yatay olarak bulunur. Pliosen çökeller ile tane boyu ve kayaç kökeni bağlamında çok benzer özellikler gösterir. Çakıllar andezit, kireçtaşı, sileks ve ofiyolit kökenlidir (Bilgin ve ark,1981) (5). Alüvyon Ceyhan Nehri yatağında kimi kesimlerde 500 m ye varan yayılımlar gösteren alüvyon başlıca az killi ve siltli çakıl ve kumdan oluşur. Ancak akarsuyun enerjisine bağlı olarak kimi alanlarda iritaş, kocataş ve çok seyrekçe blok boyutunda gereç de içerir. Taneler çoğunlukla, kireçtaşı andezit, sileks ve ofiyolit kökenlidir (Bilgin ve ark, 1981) Tektonik ve Yapısal Jeoloji Proje alanı ve yakın dolayında Paleo-Tektonik ve Neo-Tektonik dönemin jeolojik formasyonları yüzeyler. Paleo-Tektonik dönemin batım zonu ürünü Alt 9

23 3. MATERYAL VE METOD Aykut PÜSKÜLLÜOĞLU Eosen flişi okyanus kapanmasından sonra kıta-kıta çarpışması ile sıkışma tektoniğinden etkilenmiş ve kıvrımlanmıştır (Şengör ve Yılmaz, 1981). Proje alanı ve yakın dolayında Neo-Tektonik dönem çok hızlı yükselmeler ve buna koşut gelişen çöküntü havzaları ile temsil edilir. Bu anlamda Neo-Tektonik dönem; hem sıkışma hem de çekme tektoniği devinimleri ile ıralanır. Pliyosen yaşlı Çakıltaşı birimi bu evrenin ürünüdür. Diğer yandan Plio-Kuvaterner yaşlı karasal bazalt akıntıları, sıkışma tektoniği sonucu oluşan büyük ve derin yarılmalardan akan lavların ürünleridir (Kozlu, 1987; Kelling ve ark., 1987). Büyük boyutlu yapısal özellikler çerçevesinde ise; fliş ile çakıltaşı arasında açısal uyumsuzluk vardır. Bazalt ve taraça ise kendilerinden yaşlı birimler üzerindeki ilksel akma ve çökelim konumlarını korumaktadır (Kozlu, 1987) Jeomorfoloji Bölgesel olarak jeomorfoloji Paleo-Tektonik ve Neo-Tektonik etkinlikler ile denetlenmektedir. Bu anlamda proje alanı ve yakın dolayında basma tektoniği etkindir. Buna koşut olarak bölgedeki akarsu vadileri hızlı yükselmelerle çok derindir. Genç aşınım şekillerinin etkin olduğu jeomorfoloji modeli bölge için tipik olarak vadilerde aşınım düzlükleri biçiminde görülmektedir. Jeolojik yapı, akaçlama sistemi ve kayaçların litolojik özellikleri güncel morfolojinin oluşumunda etkindir (Şengör ve Yılmaz, 1981) Hidrojeoloji Karataş formasyonu başlıca; kiltaşı, marn, çakıltaşı, kumtaşı ve seyrekçe kireçtaşı ardalanması olarak yüzeyler. İlksel oluşum koşulları gereği bu birimler ardalanma ile birlikte, birbirleri ile yanal ve düşey geçiş gösterirler. Bu anlamda birim içerisinde göreceli olarak geçirimli olan; çakıltaşı, kumtaşı ve kireçtaşı arakatmanları; kiltaşı ve marn gibi geçirimsiz olan birimler ile yanal-düşey geçişli ve oluşum yapısı gereği süreksizdirler. Bu oluşum koşulları çerçevesinde Karataş formasyonu kütlesel olarak geçirimsiz kabul edilebilir. Hidrojeolojik açıdan Karataş 10

24 3. MATERYAL VE METOD Aykut PÜSKÜLLÜOĞLU formasyonu zayıf akifer özelliğindedir. Karasal ortamın ürünü olan çakıltaşı birimi (Hamış formasyonu) Karataş formasyonu üzerine uyumsuz olarak çökelmiştir. Kalsit ve kil çimentolu çakıltaşı ve kumtaşından oluşan ve seyrekçe kiltaşı düzeyleri içeren Hamış formasyonu kütlesel anlamda az geçirimli kabul edilebilir. Pliosen yaşlı çakıltaşı birimi geçirimli-yarı geçirimli özelliğiyle yer yer akifer özelliğindedir. Bu birimleri üzerleyen ve kalınlığı m olan Alüvyon ise geçirimli-çok geçirimli ve akifer özelliktedir Depremsellik Misis - Andırın fay zonları ile Yumurtalık fay zonu ve tamamen inceleme alanını kuşatan aktif deprem kaynaklarıdır. Osmaniye ve çevresi aktif deprem kuşağında olup, Bakanlar Kurulunun 18 Nisan 1996 tarih ve 96/8109 sayılı kararıyla yürürlüğe giren Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Türkiye Deprem Bölgeleri haritasına göre İkinci derece deprem bölgesi kuşağında yer alır. Çalışma alanı için yatay yer ivmesi değerinin 0.30 g 0.40 g arasında seçilmesi uygundur (Çizelge 3.1.). 2. Derece deprem Mercalli şiddet çizelgesindeki 8 ve daha büyük deprem şiddetine karşılıktır. Çizelge 3.1. Deprem Bölgelerine göre olası maksimum yer ivmesi değerleri (DAD,1996) DEPREM BÖLGESİ DERECESİ MAKSİMUM YER İVMESİ (a max.) 1. Derece Deprem Bölgesi a max. >= 0.40 g 2. Derece Deprem Bölgesi 0.30 g 0.40 g 3. Derece Deprem Bölgesi 020 g 0.30 g 4. Derece Deprem Bölgesi 0.10 g 0.20 g 5. Derece Deprem Bölgesi a max.< Jet Grouting (Yüksek Basınç Enjeksiyonu) Yöntemi Jet Grouting Yöntemi, delgi ve yüksek basınç ile zemin içerisinde yüksek dayanıma sahip zemin çimento kolonları oluşturma amaçlı zemin iyileştirmelerinde 11

25 3. MATERYAL VE METOD Aykut PÜSKÜLLÜOĞLU kullanılan modern yöntemlerden birisidir. Zemin iyileştirmesi, zeminin mekanik özelliklerini değiştirir ve iyileştirir, özellikle zeminin taşıma gücünü ve elastisite modülünü arttırırken aynı zamanda geçirgenliğini azaltır. Jet Grouting yöntemi bu sonuçlara ulaşmak için en başarılı yöntemlerden birisidir. Jet Grouting zemine enjekte edilen çimento enjeksiyonu tarafından orijinal zemin ile kısmi yer değiştirme ve karışma sonucu zeminin ayrışması sürecidir (Stoel, 2001). Jet Grouting yüksek basınçlı su jetleri ile kesilmiş zeminin yerine kontrollü ve eş zamanlı olarak çimento enjeksiyonu verilmesidir (Welsh ve ark., 2000). Jet Grouting, direkt olarak küçük çaplı nozul ile çok yüksek basınçla zemine enjekte edilen duraylı gerecin (genellikle su-çimento karışımı) doğal zemin ile karıştırılmasıdır. Duraylı gereç küçük çaplı nozuldan bar gibi yüksek basınçlarda püskürtülür. Bu yöntemde, enjeksiyon nozullarından çok yüksek basınçla püskürtülen gereç ile zeminin doğal matrisi bozulmakta ve duraylı gerecin yerindeki zeminle karışması sağlanmaktadır. Sonuçta, homojen ve sürekli yapıya sahip ve temel karakteristikleri önceden belirlenebilen bir yapı elde edilmektedir. Jet Grouting, bir başka tanımlamaya göre, zemin-çimento ürünüdür ve bir aşındırma-yer değiştirme sistemidir. Birçok zemin tipi için uygundur ve zemin altındaki kısıtlı alanlara karşın gerçekleştirilebilir. Jet grouting; zemin duraylılığı, zemin takviyesi, kazı desteği ve yeraltı suyu kontrolü için kullanılan çok yönlü bir tekniktir. Mevcut zemin çimento ile mekanik karıştırıcılar vasıtası ile karıştırılması halinde yöntem deepmix olarak tanımlanır. Kolonların diğer bir teşkil yöntemi ise mevcut zeminin önce özel delgi makinesi ile delinmesi ve bilahare yüksek basınçta, bar çimento şerbetinin zeminin yerinde parçalanarak karıştırılması ve kullanılan özel tij ve monitörün belirli bir hızla döndürülerek yukarı çekilmesi suretiyle yerinde silindirik kolon teşkil edilmektedir. Bu inşa metodu jet grout yöntemi olarak adlandırılmaktadır. 12

26 3. MATERYAL VE METOD Aykut PÜSKÜLLÜOĞLU Jet Grouting Yönteminin Uygulama Alanları Durgunoğlu (2004), Jet grouting yönteminin genel uygulama alanlarını aşağıda şekilde sıralamıştır: Temeller altında, düşey yükler için basınç elemanı olarak taşıma gücü ve deplasman kontrolü, Döşemeler altında düşey ve özellikle yüksek yayılı yükler altında basınç elemanı olarak taşıma gücü ve deplasman kontrolü, Dolgular altında basınç elemanı olarak taşıma gücü ve deplasman kontrolü, Köprülerde yaklaşım dolguları altında düşey dolgu yüklerinin taşınması, dolgu altında oturma kontrolü ve kenar ayak kazıklarına negatif çeper sürtünmesi aktarılmasının önlenmesi, Kazılarda, ağırlık tipi istinat yapısı teşkili ile yanal zemin itkilerinin alınması, Kazılarda donatı ile teçhiz edilerek düşey eğilmeye maruz iksa elemanı olarak, Geçirimli zeminlerde ve yüksek yeraltu suyu seviyesi (YASS) ile kazılarda taşıyıcı elemanlar arasında batardo kapama elemanı olarak, Yumuşak killerdeki kazılarda kazı öncesi kazı taban seviyesi altında teşkil edilen payanda elemanı olarak, Kazı tabanından kazıya gelecek yeraltı suyunun kontrolü için tıkaç elemanı olarak, Şevlerde duraylılığın sağlanması için zemin takviye elemanı olarak, Yumuşak zeminde açılan yüzeye yakın tünellerde tünel üstündeki zeminin iyileştirmesi amacı ile, Önemli ve ağır yapılarda sıvılaşma güvenlik sayısı düşük olan yerlerde kazıklı temellere gelecek yatay yüklerin ve oluşacak deplasmanların kontrolü için, kazıklarla birlikte, Sıvılaşma sonucu oluşacak zemin yanal ve düşey deplasmanlarının sınırlandırılması için yapı etrafında veya altında kapama elemanları olarak, 13

27 3. MATERYAL VE METOD Aykut PÜSKÜLLÜOĞLU Sıvılaşma riskine karşı güvenlik sayısının arttırılması, zeminde oluşan kayma gerilmelerinin bir kısmının taşınarak deprem sonucu oluşabilecek düşey ve yanal deplasmanların sınırlandırılması Jet Grouting Sistemleri Değişik jet grouting sistemleri mevcuttur. Bununla birlikte geleneksel anlamda üç tip jet grouting sisteminden söz edilebilir. En uygun sistemin seçilmesi, sahadaki zemine uygulamaya ve uygulama için istenen zemin çimento karışımının fiziksel özelliklerine bağlıdır. Buna karşın, doğru tasarım ve işletme prosedürleri uygulandığı takdirde her sistem neredeyse her uygulama için kullanılabilir. Şekil 3.1. de gösterilen temel jet grouting sistemleri şu şekildedir: Tek akışkanlı sistem Çift akışkanlı (hava) sistem Çift akışkanlı (su) sistem Üç akışkanlı sistem (1). Tek Akışkanlı Sistem Tek akışkanlı sistem genellikle çimento enjeksiyonu kullanılarak zeminin aşındırılıp ayrıştırılması ve zemin ile enjeksiyonun karıştırılması işlevini yerine getirmek için yüksek enerjili tek akışkanlı su jetinin kullanılması esasına dayanan bir sistemdir. Enjeksiyon karışımını jetlemek için bir ya da daha çok dairesel nozul kullanılır. Çimento karışımının yüksek basınçtaki tedariki için sadece bir rod kullanılır (Stoel, 2001). Tek akışkanlı jet grouting yöntemi, üç sistem arasında en basit olanıdır. 14

28 3. MATERYAL VE METOD Aykut PÜSKÜLLÜOĞLU Şekil 3.1. Temel Jet Grouting Sistemleri Enjeksiyon gereci rod aracılığıyla pompalanır ve monitördeki yatay nozullardan yüksek bir hızla (yaklaşık 200m/sn) püskürtülür. Bu enerji zeminin aşınmasına ve enjeksiyonun yer değiştirerek zeminle karışmasına neden olur. Enjeksiyon ve havanın farklı ve aynı merkezli nozullara ayrı olarak temini için iki fazlı iç rod sistemi kullanılır. Enjeksiyon zemini parçalama ve karıştırma amacı ile kullanılır. Hava, zeminin parçalanması etkinliğini arttırır. Çift rod sistemi kohezyonlu zeminlerde tek rod sistemine göre daha etkilidir (2). Çift Akışkanlı Sistem Çift akışkanlı hava sistemi zeminin ayrıştırılması ve çimento haline gelmesinin genellikle çimento hamuru olan bir akışkan ve ikinci bir akışkan olarak düşünülen hava jeti ile gerçekleştirildiği bir sistemdir. Bir ya da daha çok çift nozullar havanın ve enjeksiyonun eşzamanlı olarak püskürtülmesi için kullanılır. İki akışkanı iletmek için iki rod kullanılır. Çift akışkanlı su sistemi, zeminin ayrıştırılmasının ve çimento ile karıştırılması işleminin yüksek enerjili su jeti ile gerçekleştirildiği ve çimento-zemin karışımının eşzamanlı olarak ayrı bir enjeksiyon jeti tarafından sağlandığı bir sistemdir. Bir ya da daha çok nozul suyun yüksek basınçlı olarak püskürtülmesi için 15

29 3. MATERYAL VE METOD Aykut PÜSKÜLLÜOĞLU kullanılır. Bir ya da daha çok derin nozullar çimento karışımının püskürtülmesi ve enjekte edilmesi için kullanılır (3). Üç Akışkanlı Sistem Üç akışkanlı jet grout sistemi zeminin ayrıştırılmasının hava jeti ile desteklenmiş yüksek enerjili su jeti ile gerçekleştirildiği ve çimento-zemin karışımının eşzamanlı olarak ayrı bir enjeksiyon jeti tarafından sağlandığı bir sistemdir. Özel durumlarda su yerine diğer uygun akışkanlar ya da süspansiyonlar kullanılabilir. Bir ya da daha çok çift nozullar havanın ve suyun eşzamanlı püskürtülmesi için; daha derin seviyeye yerleştirilmiş bir ya da daha çok tek nozullar ise grout enjeksiyonu için kullanılır. Üç adet rod, yüksek basınçlı su, sıkıştırılmış hava ve basınçlı çimento enjeksiyonu sağlamak için kullanılır. Grout, hava ve su ayrı yollardan monitöre pompalanır. Yüksek hızlı hava ve su zeminin parçalanması amacıyla aracı görevi görürler. Grout, aşındırma jetinin altında ayrı nozullardan daha düşük hızla çıkar. Üç rodlu jet grouting sistemi kohezyonlu zeminler için en etkili sistemdir. Jet grouting sistemlerinin kullanıldığı uygulamalar Çizelge 3.2 de verilmiştir. Çizelge 3.2. Jet Grouting Sistemlerinin Kullanıldığı Uygulamalar. (Tek akışkanlı sistem) (Çift akışkanlı sistem) (Üç akışkanlı sistem) Boşluklu zeminde geçirimsizlik perdeleri Tünel çatı için zemin konsolidasyonu Yumuşak zeminde derin hendeklerin takviyesi Ankrajlar Geçirimsizlik uygulamaları Zemin duraylılığı Boşluklu zeminde temel takviyesi Panel geçirimsizlik perdeleri Yumuşak zeminde derin hendeklerin takviyesi Temel takviyesi ve kazı desteği Döşeme/yeraltı suyu kontrolü Panel geçirimsizlik perdeleri Geçirimsizlik uygulamaları Çoğu ince taneli zeminlerin duraylılığı 16

30 3. MATERYAL VE METOD Aykut PÜSKÜLLÜOĞLU Jet Grouting Ekipmanı Ekipman, tasarlanmış hızda stringin rotasyonel yer değiştirmesini gerçekleştirerek jet grout işini yapmaya yöneliktir. Karışım ünitesinden gelen enjeksiyon gerecini stringe istenen basınçta ve akış oranında sağlamak gerekir (Stoel, 2001) (1). Delgi Makinesi 100 mm çapında delik açabilen ve bir kılavuz içerisinde düşey olarak hareket edebilen tijlere bağlı yanlardan 2,2 mm çapında 2 adet nozul bulunan matkap ile kazı gerçekleştirilmektedir. Oşkan HES inşaatında 1997 model Soil Mec-SM 400 ile Soil Mec SM 312 tipi delgi makineleri kullanılmıştır (Şekil 3.2.). Berkman HES inşaatında 38 m derinlikte delgi yapabilen 2006 model Comacchio MC 150 ile 18 m delgi kapasiteli MC 120 tipi delgi makineleri kullanılmıştır. Şekil 3.2. Jet grouting imalatında kullanılan delici makine. 17

31 3. MATERYAL VE METOD Aykut PÜSKÜLLÜOĞLU (2). Pompa Ünitesi Jet grout enjeksiyon karışımını istenen çapta jet grout kolonu teşkil edebilecek basıncı verebilecek pompadan oluşacak jet grout ünitesidir. Şekil 3.3. de görülen maksimum 1000 bar kapasiteli pompa kanalıyla zemine grout enjeksiyonu işlemi gerçekleştirilmektedir. Şekil 3.3. Çimento- su karışımını basınçla zemine gönderen pompa (3). Mikser Ünitesi Jet grout enjeksiyon karışımını istenen karışım oranında elektronik olarak tartarak karıştıracak mikser ve dinlendiriciden oluşan, jet grout pompa ünitesini beslemeye yeterli kapasitede mikser ünitesidir. Karıştırıcılardan bir tanesi 400 lt kapasiteli çimento su karışımını yapmakta, diğeri ise yaklaşık 1000 lt kapasiteli olup, hazırlanan çimento-su karışımına katkı gereci alarak karıştırmaktadır (Şekil 3.4.). 18

32 3. MATERYAL VE METOD Aykut PÜSKÜLLÜOĞLU Şekil 3.4. Su ve çimento şerbetinin hazırlandığı mikser (4). Çimento Silosu Dökme çimento depolayabilen ve jet grout mikser ünitesini yeterli düzeyde besleyecek çimento silosu ve konveyörüdür (5). Su Tankı ton kapasiteli sağlam su tankı-havuzu ve su pompası olmalıdır (6). Diğer Ekipmanlar 8-12 bar basınçlı kompresör, kaynak makinesi ve elektrik kesintilerinin olması halinde 50KVA lık bir jeneratör bulundurulmalıdır. 19

33 3. MATERYAL VE METOD Aykut PÜSKÜLLÜOĞLU Uygulama Parametreleri Jet grouting yöntemi geniş bir zemin tipi aralığında kullanılabilmektedir (Şekil 3.5.). Aşındırma esasına dayalı bir sistem olduğu için, zeminin aşınabilirliği geometri, kalite ve üretim tahmininde önemli bir rol oynar. Kohezyonsuz zeminler, kohezyonlu zemine göre daha çok aşınabilirler. Şekil 3.5. Zemin cinslerine göre enjeksiyon uygulama aralığı. Değişik zemin tipleri farklı parçalanma karakteristikleri gösterir. Kohezyonsuz zeminler, taneleri arasında (nemden başka) bir bağlayıcı olmadığı için göreceli olarak daha kolay parçalanırlar ve türbülanslı bir ortama maruz kaldıklarında kendi kendilerine parçalanabilirler. Öte yandan, yüksek derecede plastik killer kohezyon ile bağlandıkları için zor parçalanırlar. Plastik killer genellikle küçük parçalara bölünürler ve delgi sırasında topaklanarak parçalar halinde koparlar. Bu durum çoğunlukla delik ağzının tıkanması ve geri dönmesi gereken artık gereçte kayıplar olmasına yol açar. Bu durum, ayrıca oluşturulacak jet grout kolonunun kalitesinin ve geometrisinin iyi kontrol edilememesinin nedeni olabilir. Kesilen zeminin dışarı alınması, delicinin kaplanması, birden çok püskürtme ağzı kullanılması, püskürtme ağızlarının farklı doğrultulara yönlendirilmesi ve hava kılıfı oluşturulması gibi uygulamalar ile sağlanabilir (Fırat, 2001). Jet grouting yönteminin uygulanabileceği zeminler sökülebilirliği en yüksek olan zeminden en düşük olana kadar aşağıda yer almaktadır (Şekil 3.6.). 20

34 3. MATERYAL VE METOD Aykut PÜSKÜLLÜOĞLU Şekil 3.6. Zeminlerin sökülebilirliği Teorik olarak iyileştirme derinliği sınırsızdır, ancak jet grouting 50 m den daha fazla derinliklerde ender kullanılmıştır. Değişik jet grouting sistemleri için çalışma parametreleri Çizelge 3.3. de verilmiştir. Jet grout uygulaması sonucu seçilen sisteme ve zemin cinsine bağlı olarak oluşan kolon çapı değişken olmaktadır. Kolon çapı jetleme esnasında çimento yanında, hava ve su kullanmak suretiyle arttırılmaktadır. Ülkemizde genellikle yaygın olarak Jet-1 ve Jet-2 sistemleri kullanılmaktadır (Fırat, 2001). Çizelge 3.3. Jet grout imalat parametreleri (Kutzner, 1996) Sistem Enjeksiyon Basınç Nozul Çekme Dönme Su/çimento Pompa Tipi (bar) Adet ve Hızı Hızı oranı Kapasitesi çapı(adet (cm/dk) (rpm) (lt/dk), mm) JET1 Çimento , JET 2 Çimento , Hava Çimento , JET 3 Hava Su

35 3. MATERYAL VE METOD Aykut PÜSKÜLLÜOĞLU Jet Grouting Uygulaması Jet grout kolonu, bağlantı manşonlarında bar basınca dayanıklı sızdırmazlık elemanları vasıtasıyla delgide 90 mm çapında tijler kullanılarak istenilen derinliğe kadar inilerek bar basınçla püskürtülen su ve çimento karışımının zeminin boşluklarını doldurup sıkıştırılması suretiyle elde edilir. Yüksek basınç, sevk edilen enjeksiyonun 1,50 mm 2,50 mm çapındaki 2 4 adet nozul dan geçerken yüksek bir kinetik enerji kazanmasını sağlar. Delgi takımı sabit bir hızla dönerek yukarı doğru çekilirken su çimento karışımının hızı 250 m/sn değerlerine ulaşarak, enjeksiyon zemini yırtarak, zeminle birleşerek çimentolu zemin yapısı oluşmaktadır (1). Saha Hazırlıkları Proje kapsamındaki Jet grout perdesi ekseni boyunca makinenin çalışabileceği yaklaşık 10,00 m genişliğinde ve nehir yatağındaki su seviyesinden yaklaşık olarak 1,50-2,00 m yükseklikte olacak şekilde alan hazırlanarak, kotu ve koordinatları belirlendikten sonra çalışmaya elverişli duruma getirilmiştir. Her bir delgi noktasının konumu hassas bir şekilde tespit edilmiş ve işaretlenmiştir. Çalışma sahası; delgi makinesi, paletli vinç, beton mikseri, beton pompası ve iş makinelerinin batmadan çalışmalarına olanak sağlayacak şekilde düzeltilip sıkıştırılmıştır. İmalatı yapılacak kolonların yerleri ile eksenleri arasındaki aralıklar 0,80 m olacak şekilde arazide işaretlenmiş ve km leri belirlenerek numaralandırılmıştır. (Şekil 3.7.). 22

36 3. MATERYAL VE METOD Aykut PÜSKÜLLÜOĞLU Şekil 3.7. Koordinatları verilerek işaretlenmiş kolon yerleri (2). Çalışma Programı Dolusavak yapısı ile Santral binası inşaatlarının kuruda yapılabilmesini sağlamak amacıyla daha önce tespit edilen iş programına göre günde ortalama 200,00 m delgi yapacak şekilde 2 makine ile ikili vardiya şeklinde düşünülmüştür. Ancak uygulama sırasında istenilen program gerçekleştirilememiş ve iş zamanında bitirilememiştir (3). Kolonların İmalatında Kullanılan Malzemeler Jet grout kolonlarının imalatında kullanılan malzemeler, çimento, su ve yüksek oranda su azaltıcı katkı maddesinden ibarettir. (a) Çimento: CEM II / B-M 42,5 N tipi dökme çimento (b) Katkı malzemesi: Rheobuild 1000 tipi malzeme olup, naftalin sülfonat esaslı, betona Reoplastik özellik vererek betonun erken ve son dayanımlarını arttıran, 23

37 3. MATERYAL VE METOD Aykut PÜSKÜLLÜOĞLU yüksek oranda su azaltıcı / süper akışkanlaştırıcı beton katkı gerecidir. Yoğunluğu 1,20-1,22 kg / lt dir. (c) Su: Ceyhan nehrinden akan su, pompajla alınarak karışımlarda kullanılmıştır Jet Grouting Yönteminin Avantajları ve Dezavantajları Fırat (2001), Jet Grouting yönteminin avantajlarını ve dezavantajlarını Çizelge 3.4. deki gibi belirtmiştir. Çizelge 3.4. Jet Grouting Yönteminin Avantajları ve Dezavantajları (Fırat, 2001) AVANTAJLARI DEZAVANTAJLARI Her türlü zemin tipine uygulanabilir. Diğer yöntemlere nazaran ekipman daha hafif ve küçüktür. En yumuşak zeminlerden kaya ortamlarına kadar kullanılan ekipman aynıdır. Gürültü, titreşim ve kirlilik oluşturmaz. Su jetinin aşındırıcı etkisi sayesinde klasik enjeksiyon yöntemlerine göre daha verimlidir. İstenilen mukavemet ve permeabiliteye göre tasarlanabilir. Önceden belirlenecek geometrik ölçülerle tasarlandığından malzeme giderleri önceden hesaplanabilir. Arazi şartlarına bağlı olarak inşaat süresini %30-%60 kısaltır Küçük bir delgiyle geniş çaplı kolonlar oluşturmak mümkündür. Yatay, eğimli ve dik çalışmalar yapılabilir. Zemin koşulları nedeniyle geometri ve mukavemette oluşan değişkenlikler. Maliyet tam olarak belirlenemeyebilir, zemin durumuna göre aşırı çimento tüketimi gözlenebilir. Tasarımda kesin kurallar belli değildir tecrübe ile elde edilen sonuç ve gözlemlerden yararlanılır. Zemin için enjeksiyon dağılımının ve oluşan geometrinin bilinmesi zordur. Çok yüksek basınç zeminde çatlak ve kırıklara sebep olabilir, zemin taşıma gücünde düşüş olabilir ve komşu yapılarda oturmalar gözlemlenebilir. 24

38 3. MATERYAL VE METOD Aykut PÜSKÜLLÜOĞLU Slurry Trench (Bulamaç Hendeği) Yöntemi İle Diyafram Duvar Oluşturulması Diyafram duvar yöntemi 1950 li yıllarda geliştirilmiş ve giderek de artan bir şekilde kullanılmaya başlamış bir kazı destekleme yöntemidir. Bu yöntem çoğunlukla Batı Avrupa da geniş bir kullanım alanı bulmuştur. Diyafram duvar tiplerinin sınıflandırılması, duvarın fonksiyonuna bağlıdır. Diyafram duvarlar genellikle geçirimsizlik perdesi veya bir kazıyı tutan yapı elemanı olarak ya da her iki fonksiyonu bir arada sağlayan yapı elemanı olarak projelendirilirler. Açık bir kazı yüzeyini tutan diyafram duvarlar aynı zamanda taşıyıcı duvar veya kazıya bitişik yapıları tutmak için de kullanılabilir. Diyafram duvar tekniğinin başlıca kullanıldığı yerler aşağıda ayrıntılı olarak incelenmiştir Uygulama Tipleri (1) İstinat duvarları: Bu tip duvarlar genellikle zemindeki kazıların duvarlarını desteklemek için yapılır. Bunlar; (a) Yerinde dökme beton diyafram duvarlar, (b) Ön yapımlı beton diyafram duvarlar, (c) Donatılı bentonit çamurlu (slurry) duvarları, kapsar. (2) Geçirimsiz diyafram duvarlar: Bu tip duvarlar genellikle, temiz veya kirli yeraltı suyunun veya zeminde mevcut diğer akışkanların hareket etmesini engelleyen duvarlardır. Bu tip duvarlar: (a) Bentonit çamurlu duvarlar (muhtemelen membran veya palplanş duvarlarla birlikte), (b) Plastik beton duvarlardır. 25