Derin Kazılar Özer Boğaziçi Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Derin Kazı Tasarımının Genel Akışı Çevre yapıların durumunun incelenmesi Kritik eğim analizi İtme analizi Kabarma analizi Başlangıç Tasarım kriterlerinin belirlenmesi Kazı alanının durmunun tanımlanması Kazı yöntemine karar verilmesi Yardımcı/Destek yöntemlere karar verilmesi Kazı derinliğinin belirlenmesi Ekonomik mi? Geoteknik ve Jeolojik inceleme HAYIR HAYIR EVET SON İzleme/takip sisteminin kurulması İksa sisteminin ayrıntılı tasarımı Gerilme analizi Tasarım kriterleri sağlanabildi mi? Deformasyon analizi Kazı yönteminin belirlenmesi Ankraj/Payanda/ Destek Sistemlerinin Tasarımı Kazı suyunu boşaltma analizi Alttan kaldırma analizi 1
Geoteknik ve Jeolojik İnceleme Jeolojik şartların etkiledikleri İksa sisteminin tipi Çalışmalarda karşılaşılacak zorluklar Kazı duvarları ve tabanın davranışı Yeraltı suyu Seviye yükselmesi / düşmesi Artezyen Kıyılarda tekrarlı yükselmesi ve alçalması Testler ve deneyler Zemin tanımlama, konsolidasyon, mukavemet... Bunlara bağlı drenajlı / drenajsız tanımı Zemin deneyleri ne kadar ayrıntılı, sonuçları da ne kadar gerçekçiyse, TASARIM O KADAR EKONOMİK OLUR! Çevre Yapıların Durumunun İncelenmesi Çevredeki yapılar için izin verilebilir oturmalar kazı metodu, iksa sistemi ve yardımcı uygulamaların seçiminde etkilidir. Yapıların izin verilebilir oturması nelere bağlıdır? Yapı önemi Temel tipi Yapı malzemesi Yapı tipi Yapının yaşı Yapının durumu 2
Kazı alanının durumunun tanımlanması Kazı alanının Şekline Boyutuna Kotlarına Jeolojik şartlara ve yeraltı suyunun derinliğine Çevre yapıların durumlarına bağlı olarak başlangıç iksa sistemine ve kazı sistemine karar verebiliriz. Denge analizleri Tasarım kriterleri Basit ve gelişmiş gerilme-deformasyon analizleri Kazı suyunun boşaltılması analizi Yapı sistemlerinin tasarımı Çevre yapıların korunması 3
Geoteknik ve jeolojik çalışmalarda her zaman gözden kaçanlar olabilir. Eğer inşaat alanının çevresinde daha önce derin kazı yapıldıysa, o çalışma sırasında karşılaşılan sorunları öğrenmek çok önemli bilgiler verecektir. Yardımcı / Destek Yöntemler Zayıf / yetersiz zemin özellikleri Sorunlu çevre yapıları sebebiyle Derin kazı problemini sadece iksa sistemiyle aşmak imkansız veya gayriekonomik olabilir. Böyle durumlarda yardımcı / destek yöntemlere başvurulur. Bu durumlarda Zemin iyileştirme yöntemleri Dayanma ayakları Payandalar Mini kazıklar Duvar iğnesi gibi bir veya birkaç yardımcı / destek yönteme başvurulabilir. 4
Derin Kazı Analizleri Denge analizleri göçmeyi engellemeye yöneliktir: Nihai göçme analizi Kritik akım eğimi analizi Alttan göçme analizi Deformasyon analizleri muhtemel deformasyon ve deplasmanları hesaplamaya yöneliktir: İksa sistemlerinin yatay deplasmanı / deformasyonu Kazı tabanının kabarma miktarı Kazı alanını çevreleyen zeminin oturma miktarı Gerilme analizleri kazı sistemlerinin yapısal tasarımına yöneliktir: Ankraj / payanda yükleri ve gerilmeleri İksa sistemi eğilme momenti ve kesme kuvveti Ankraj ve payanda dağılımının belirlenmesi Denge analizleri yardımıyla iksa duvarının derinliği belirlenir. Ardından ankraj ve/veya payandaların muhtemel pozisyonları inşaat alanındaki şartlar da göz önüne alınarak seçilir. Bu duruma göre yapılan deformasyon-gerilme analizleri ile ankraj yükleri belirlenir ve yapısal tasarım yapılır. 5
İzleme / Takip Sistemi Tüm ön araştırma çalışmalarına rağmen kazı çalışmalarında birçok belirsizlik mevcuttur. Bu sebeple kazı çalışmalarına başlanmadan izleme / takip ağının kurulması zorunludur! Böylece gerilme ve deformasyon durumundaki değişiklikler takip edilebilecek ve gerektirdiği hallerde önlemler alınabilecek, hatta proje değişiklikleri yapılabilecektir. Kazı Yöntemleri Açık kazılar Şevli açık kazılar Konsollu açık kazılar Payanda destekli kazı Ankraj destekli kazı Ada şekilli kazı Eşzamanlı yapı ve kazı çalışması (Top-down) Bölgelere ayrılmış kazı 6
Şevli Açık Kazılar İksa sistemi oluşturulmaz. Derin kazılarda ve şevlerin düşük eğimli açılabildiği durumlarda hafriyat çok miktardadır. Buna ek olarak dolgu miktarı da çok olacaktır. Bunlara bağlı olarak maliyet düşük ya da yüksek olabilir. Konsollu Açık Kazılar Herhangi bir destek sistemi kullanmadan sadece iksa duvarlarının rijitliği ile açık kalan kazılar. Şevli kazıya ve ardından dolgu çalışmasına gerek bırakmaz. 7
Payanda Destekli Kazı İksa duvarlarının payandalarla desteklendiği kazılardır. Payanda Destekli Kazı 8
Payanda Destekli Kazı Destekleme sistemini oluşturan parçalar: Payandalar Kuşak kirişleri (iksa duvarı ve payandalar arası yükü aktarır, kazıklı iksa sistemlerinde yükün tüm sisteme aktarılmasını sağlar). Köşebentler (payandaların yük aktarımının dengeli olmasını sağlar, gerilme yoğunluğunu düşürerek kuşak kiriş kesitinin azaltılmasına yardımcı olur). Destek direkleri (payandalar kendi yükleri altında düşmelerine engel olur, payandalara düşey yönde destek olur). Payanda Destekli Kazı Payandalar ve destek direkleri kazı alanında çalışmayı zorlaştırır. Sistem tüm kazı derinliklerinde ve genişliklerinde kullanılabilir. Geniş kazılarda birkaç payandayı birbirine yük aktaracak şekilde yerleştirerek kazı yapılabilir. Bu durumda payandaların birbirleriyle aynı doğrultuda olmaları kritik önemdedir. Payanda yüklerinin ölçülebilmesi kazı güvenliğini arttırır. Tasarımda ve uygulamada esneklik için krikolu payandalar kullanılabilir. 9
Payanda Destekli Kazı Payanda destekli kazıda imalat aşamaları 1. Destek direklerinin yerleştirilmesi 2. İlk aşama kazının yapılması 3. Kazı tabanının üstünde kuşak kirişlerinin oluşturulması, payandaların yerleştirilmesi ve yüklenmesi 4. Kazı tabanına kadar 2. ve 3. aşamalar tekrar edilir 5. Bina temeli oluşturulur 6. Temel üzerindeki payandalar alınır 7. Kat döşemeleri oluşturulur 8. Zemin kat seviyesindeki döşeme oluşturuluncaya kadar 6. ve 7. aşamalar tekrarlanır. Ankraj Destekli Kazı Ankraj temel olarak üç kısımdan oluşur 1. Sabitlenmiş uzunluk (ankraj kökü): ankraj kuvvettini zemine aktaran kısım 2. Serbest uzunluk (ankraj halatı): ankraj kökü ile ankraj plakası arasında yükü aktaran kısım 3. Ankraj plakası (ankraj başlığı): Tendonların sabitlendiği/kilitlendiği ve ankraj kuvvetini iksa duvarına aktaran yapı 10
Ankraj Destekli Kazı Ankrajlı kazının yapım aşamaları: 1. İlk kademe kazı yapılır 2. Ankraj delikleri açılır 3. Tendonlar sokulur 4. Harç enjekte edilir 5. Harç prizini alınca tendonlar yüklenir ve ankraj plakasına kilitlenir 6. İkinci aşama kazı yapılır 7. İstenilen derinliğe kadar 2-6 arası adımlar tekrarlanır 8. Bina temeli oluşturulur 9. Yapı inşa edilir Ankraj Destekli Kazı Anjraj sistemi aktarabileceği yük sadece zeminin mukavemetine bağlıdır. Bu sebeple granüler zeminler daha yüksek ankraj kuvveti sunarlar. Killer ise hem düşük mukavemete sahiptirler, hem de ankraj kuvveti krip etkisiyle zamanla düşer. Fakat granüler zeminlerde, yüksek geçirimlilik sebebiyle su seviyesinin altında ankraj deliklerinin sızdırmazlığının sağlanmasında zorluklar çekilir. 11
Ada şekilli kazılar İnşaat alanının önce ortası şevler halinde kazılır Yapının orta kısmının inşası burada yapılır Şevler iksa duvarları ve bina arasında payandalar oluşturularak kazılır Kazı tabanına ulaşınca binanın geri kalanı inşa edilir ve bu süreçte payanda sistemi toplanır Ada şekilli kazılar Ada şekilli kazı yapılmasının anlamlı olması kazı alanının yeterli büyüklükte olmasına bağlı Yapının mimarisi ve statiği buna uygun olarak önceden planlanmalı Şev eğimleri güvenli olacak şekilde hesaplanmalı Ayrıca denge hesaplarına önem verilmeli, çünkü şevlerin pasif direnci çok düşüktür 12
Eşzamanlı yapı ve kazı çalışması (Yukarıdan aşağıya yöntemi / Top-down metodu) Önceki kazı yöntemlerinde önce kazı işi bitiriliyor, ardından yeraltı yapısı aşağıdan yukarı oluşturuluyordu. Yukarıdan-aşağıya yönteminde herbir kazı aşamasının ardından kat döşemeleri oluşturulur. Bunlar payanda görevi görürler. Böylece yeraltı yapısının inşaatı, kazı çalışmasıyla eşzamanlı yürütülür ve aynı anda bitirilir. Eşzamanlı yapı ve kazı çalışması (Yukarıdan aşağıya yöntemi / Top-down metodu) 1. İksa duvarı oluşturulur 2. Kazıklar tasarlanan temel kotunun altında oluşturulur, çelik kolonlar bunlar üzerine yerleştirilir 3. İlk aşama kazı yapılır 4. Zemin kat döşemesi oluşturulur 5. Üstyapının inşaatına başlanır 6. İkinci aşama kazıya başlanır. Birinci bodrum döşemesi oluşturulur 7. Hedef derinliğe kadar aynı işlemlere devam edilir 8. Temel döşemesi oluşturulur ve bodrum katların inşaatı biter 9. Üstyapı inşaatı tamamlanıncaya kadar çalışmalar devam eder 13
Eşzamanlı yapı ve kazı çalışması (Yukarıdan aşağıya yöntemi / Top-down metodu) Avantajları: Daha kısa inşaat süresi Döşemelerin payanda ve ankrajlara göre yüksek rijitliği sebebiyle kazı güvenliği Dezavantajları Pahalı Döşeme inşaatının payanda ve ankraja oranla uzun sürmesi sebebiyle gevşek/zayıf zeminlerde iksanın yatay deplasmanı İnşaat sahasında havalandırma ve aydınlatma problemleri Bölgelere ayrılmış kazı Diyafram duvarlar kullanılan uzun kazılarda, iksa sisteminde oluşacak yatay deformasyonun azaltılması amacıyla kazının aşama aşama yapılmasıdır. Kazının bir kısmı yapılır, payandalarla desteklenir. Ardından geri kalan kısmı kazılır ve payandalarla desteklenir. Böylece yatay deplasman azaltılmış olur. 14
İksa perdeleri Asker kazıkları Palplanş / levha kazıkları Betonarme kazıklı perdeler Diyafram duvarlar Asker kazıkları Genellikle H- veya I-kesit çelik kazıklar kullanılır Araların güvenlik için ahşap kaplama zemin özelliklerine bağlı olarak kullanılabilir İnşası 1. Kazıklar zemine sokulur 2. Ahşap kaplama inşaat ilerledikçe yerleştirilir 3. Gereken noktalarda payandalar kullanılır 4. Tabana ulaşınca temel inşaatı ile üstyapı oluşturulur 15
Asker kazıkları Avantajları Kolay, hızlı ve ucuz inşaat Kazıklar geri çekilebilir ve tekrar kullanılabilir Kazık ucu güçlendirilerek çakıllı zeminlerde kullanılabilir Dezavantajları Sızdırmazlığı sağlamak güç Kazıkları çakmak gürültülü Eğer sondaj çukuru açılarak yerleştirilirlerse dolgu yapmak lazım. İyi oluşturulmamış dolgu sorunlar çıkarabilir Palplanşlar 1. Levha kazıklar çakılarak veya titreşimle yerleştirilir 2. İlk aşama kazı yapılır 3. Destek gerekiyorsa kuşaklar oluşturulur ve ankraj/payanda yerleştirilir 4. İkinci aşama kazı yapılır 5. 3. ve 4. aşamalar kazı tabanına kadar tekrarlanır 6. Kazı tamamlanır ve temel inşa edilir 7. Binanın tamamlanmasını müteakip palplanşlar geri alınır 16
Palplanşlar Avantajları Yüksek derecede su sızdırmaz Tekrar kullanılabilir Asker kazıklarından daha rijit Dezavantajları Kazıklı iksalardan ve diyafram duvarlardan düşük rijitlik Sert zeminlere çakılmalarında zorluklar Çakma sırasında gürültü Suyun sızışını tam anlamıyla kesemiyor Betonarme kazıklı perdeler Betonarme kazıklar kullanılarak iksa perdesi oluşturulur. 17
Betonarme kazıklı perdeler Yeraltı suyunun pozisyonu ve zemin özelliklerine göre kazıkların düzeni değişebilir Aralıklı (geçirimli, yeraltı suyu yüksekse bu düzenin kullanılması durumunda kuyulardan pompalamayla YASS nin düşürülmesi gerekir) Şaşırtmalı teğet (Yüksek rijitlik gerektiğinde. Su geçirimsizliği düşük, o nedenle enjeksiyon gerekebilir) Doğrusal teğet (geçirimsizlik düşük, enjeksiyon gerekebilir) Kesişen kazıklar (Su sızdırmazlık gerektiğinde tercih edilir) Şaşırtmalı kesişen kazıklar (Hem yüksek rijitlik, hem de geçirimsizlik gerektiğinde tercih edilir) Betonarme kazıklı perdeler Avantajları Az gürültü ile imal edilebilir Büyük derinliklere ulaşılabilir Asker kazıkları ve palplanşlardan daha rijit Uygun kazı ekipmanı ile çakıllı zeminlerde de oluşturulabilir Dezavantajları Diyafram duvarların sahip olduğu kemerlenme etkisi yok İnşası uzun sürüyor Diyafram duvarlardan daha düşük rijitliğe sahip İmalat kusurları çok olabiliyor 18
Diyafram duvarlar Diyafram duvarlar Avantajları İmalat sırasında düşük titreşim, az gürültü, yüksek rijitlik ve az deformasyon Ayarlanabilir duvar derinliği ve kalınlığı Yüksek geçirimsizlik Kalıcı olarak oluşturulabilir Döşemeler diyafram duvara bağlanabilir ve diyafram duvar kazık olarak kullanılabilir Dezavantajları Büyük ekipman gerekir, inşası uzun sürer, yüksek maliyetlidir Yan ekipmanlar (çökeltim havuzu v.b.) büyük yer kaplar Çakıllı zeminlerde oluşturulamaz Kumun kaynadığı durumlarda inşaatı zordur 19
Denge (stabilite) analizleri Toptan kayma göçmesi İtme ile göçme Kabarma ile göçme Denge (stabilite) analizleri İtme ile göçme İtme göçmesi duvarın denge durumuna bağlıdır. İtme sırasında kazı alanındaki zeminde kabarma hareketi yapar. İtme göçmesi duvarın her iki yanındaki toprak itkilerinin dengeye ulaşması ile meydana gelir. 20
Denge (stabilite) analizleri İtme ile göçme İtme ile göçmeye karşı iki analiz yöntemi vardır: Serbest toprak desteği yöntemi (duvarın gömülü kısmı ötelenebiliyor) Payandalı / ankrajlı duvarların analizi için uygun Sabitlenmiş toprak desteği yöntemi (duvarın gömülü kısmı bir noktada sabitlenmiş kabul ediliyor) konsol çalışan duvarların analizi için uygun Denge (stabilite) analizleri İtme ile göçme Serbest toprak desteği yöntemi Etkiyen kuvvetler: destek sistemi kuvvetleri, aktif ve pasif toprak basınçları 21
Denge (stabilite) analizleri İtme ile göçme Sabitlenmiş toprak desteği yöntemi Eğer payandalı bir sistem için bu hesap yöntemi kullanılırsa, konsol derinliği ekonomik olmayan uzunlukta çıkar Denge (stabilite) analizleri İtme ile göçme güvenlik sayısı F P M M r P L M P L p p S d a a F P = itme ile göçmeye karşı güvenlik sayısı M r = direnç momenti M d = göçürmeye çalışan moment P a = en alt seviye payanda/ankrajdan itibaren aktif itki P p = duvarın iç tarafında kazı tabanından itibaren pasif itki M S = duvarın izin verilebilir eğilme momenti 22
Denge (stabilite) analizleri Kabarma ile göçme Kabarma ile göçme sadece kil zeminlerde yapılan kazılarda risk teşkil eder Üç yöntemle incelenir: Taşıma gücü yöntemi Negatif taşıma gücü yöntemi Kayma dairesi yöntemi Denge (stabilite) analizleri Kabarma Taşıma gücü yöntemi 23
Denge (stabilite) analizleri Kabarma Taşıma gücü yöntemi Qu Fb W s H u1 W H q B e s 1 1 e Q 5.7s B 1 u u2 1 s u1 = kazı tabanı üstündeki zeminin drenajsız kayma mukavemeti s u2 = kazı tabanı altındaki zeminin drenajsız kayma mukavemeti q s = sürşarj Denge (stabilite) analizleri Kabarma Taşıma gücü yöntemi Yakında sert zemin tabakası olan durumlarda Qu 5.7s D Fb W s H H q D s H u 2 u1 e e s u1 e 24
Denge (stabilite) analizleri Kabarma Taşıma gücü yöntemi Hesaplarda iksa duvarı rijitliğinin pozitif etkisi gözönüne alınmıyor, onun için sonuçlar güvenli tarafta elde ediliyor. Taşıma gücü yöntemi kazı genişliğinin kazı derinliğinden fazla olduğu durumlarda kullanılmaya uygun, çünkü bu hesap kayma düzleminin yeryüzünden kazı tabanına kadar ulaştığını kabul ediyor. Denge (stabilite) analizleri Kabarma Negatif taşıma gücü yöntemi Kazı alanının derinliğini ve şeklini gözönüne alan denge analizidir. Bu nedenle her derinlikteki kazılara uygundur. Ns c u Fb H q e s 25
Denge (stabilite) analizleri Kabarma Kayma dairesi yöntemi Şev stabilitesi problemlerinde olduğu gibi kayma dairesi analizi yapılabilir Kritik akım eğimi kum kaynaması Gs 1 ikritik 1 e ikritik Fs imaks cikis 26
Gerilme ve deformasyon analizleri Sonlu elemanlar veya sonlu farklar gibi yöntemlerle gerçekleştirilir. Kullanılan modeller hakkında bilgi sahibi olmak çok önemlidir. Malzeme davranışı hakkında bilgi sahibi olmak çok önemlidir. Eksenel simetri ve düzlem deformasyon şartları hakkında bilgi sahibi olmak çok önemlidir. Davranış modellerinde kullanılan parametrelerin nereden, nasıl elde edilebileceğini bilmek çok önemlidir. Gerilme ve deformasyon analizleri Analizlerin ayrıntılı zemin araştırmasından elde edilmiş parametrelerle yapılması güvenlik ve ekonominin aynı anda sağlanabilmesi için tek yoldur. Sonuçlar amprik bağıntılarla öngörülen deformasyon değerleriyle karşılaştırılmalı, sonuçların gerçekçiliği her zaman sorgulanmalıdır. 27
Gerilme ve deformasyon analizleri Sayısal analiz yöntemlerinde ne kalitede bilgi kullanırsanız, o kalitede sonuç elde edersiniz. Aynı şekilde, zemin mekaniği bilginiz ne kadarsa, o kadar doğru sonuçlar elde edersiniz. Sonlu elemanlar analizlerinde yapılmaması gereken birçok şeyden sadece birkaç örnek: Örnek 1: Analizlerde deformasyon değerlerini az (ve yanlış) hesaplamak istiyorsanız sismik etütler yoluyla elde edilmiş rijitlik değerlerini kullanın. Örnek 2: Kalıcı iksa sistemini için gerçek güvenlik sayılarından daha yüksek güvenlik sayılarını analizlerde elde etmek istiyorsanız UU üç eksenli mukavemet değerlerini kullanın Gerilme ve deformasyon analizleri Sayısal analiz yöntemlerinde ne kalitede bilgi kullanırsanız, o kalitede sonuç elde edersiniz. Aynı şekilde, zemin mekaniği bilginiz ne kadarsa, o kadar doğru sonuçlar elde edersiniz. Sonlu elemanlar analizlerinde yapılmaması gereken birçok şeyden sadece birkaç örnek: Örnek 3: Modelde tanımlanan aralıklı kazıklı iksa duvarının olduğundan daha rijit davranmasını istiyorsanız kazık rijitliğini duvar rijitliği olarak tanımlayın Örnek 4: Kazı altı kum tabakalarının gerçek mukavemetlerinden daha yüksek mukavemet tanımlayarak güvenliksiz tasarım yapmak istiyorsanız yüzeydeki kumun kayma açısını tabaka derinde diye arttırarak kullanın 28
Gerilme ve deformasyon analizleri Sayısal analiz yöntemlerinde ne kalitede bilgi kullanırsanız, o kalitede sonuç elde edersiniz. Aynı şekilde, zemin mekaniği bilginiz ne kadarsa, o kadar doğru sonuçlar elde edersiniz. Sonlu elemanlar analizlerinde yapılmaması gereken birçok şeyden sadece birkaç örnek: Örnek 5: Hatalı ve yüksek güvenlik sayısı hesaplamak için UU ve CU deneylerinden elde edilen drenajsız kayma mukavemetini drenajlı analizde kohezyon olarak tanımlayın. Örnek 6: Gayri ekonomik veya güvensiz tasarım yapmak istiyorsanız, deneylere dayanmadan kitaplardan parametre seçerek tasarım yapın! Ne yazık ki örnekleri verilen bu hatalar ve burada aktarılmayan daha bir çoğu sürekli olarak tasarım sırasında yapılıyor. Uzman bir geoteknik mühendisinin (jeoloji veya jeofizik mühendisi kesinlikle değil) desteği olmadan derin kazı çalışması yapmak doğru değildir! 29
İzleme ve takip sistemi Analiz, tasarım ve imalat teknolojileri hala kazı çalışmalarında mevcut belirsizlikler ve değişkenlikler ile başa çıkabilecek seviyede değil. Bu nedenle sağlıklı bir şekilde oluşturulmuş izleme ve takip sistemi kazı çalışmalarında kazı güvenliği için şart. İzleme ve takip sistemi kurulmasında amaçlar şöyle özetlenebilir: Kazı güvenliğinin sağlanması Çevre güvenliğinin sağlanması Tasarım kabullerinin doğrulanması Uzun dönem davranışının takibi Gerekli olduğu durumlarda hukuki işlemlere bilgi sağlamak İzleme ve takip sistemi Kazı tasarımının performansının takibi temel olarak bazı fiziksel değerlerin sürekli ölçümüdür. Bunlar eğilme, gerilme ve gerinim, kuvvet, deplasman gibi değerlerdir. Genel olarak takip edilen değerler şunlardır: Yapı veya zeminin hareketi Yapıda ve/veya zeminde gerilme değişimleri ve gerinim Su basıncı ve yeraltı suyu seviyesi 30
Bir vaka analizi Tayvan ın başkenti Taipei de yeraltı istasyonu için aç-kapa kazı çalışması İstasyon 23.25m genişlikte, 560m uzunlukta Yer seviyesi +104.5m, kazı tabanı +80m, yani kazı derinliği 24.5m Diyafram duvar kalınlığı 1m, 60.5m derinlikte bitiyor Kazı sahası Taipei nin merkezinde ana bir cadde *Chow, H.-L and Ou, C.-Y (1999), Journal of Performance of Constructed Facilities, ASCE, vol.13, no.3. Bir vaka analizi Sungshan formasyonu: Ardışık siltli kum (SM) ve siltli kil (CL) tabakalarından oluşur Chingmei formasyonu: ana olarak çakıldan oluşur ve derinlere kadar uzanır Yeraltı suyu +98m de. Ama Chingmei de piyezometrik seviye +88m. Buna göre geçirimsiz Sungshan formasyonu sebebiyle Chingmei formasyonunda artezyen basıncı var. *Chow, H.-L and Ou, C.-Y (1999), Journal of Performance of Constructed Facilities, ASCE, vol.13, no.3. 31
Bir vaka analizi Kazıda 160m ye karşılık gelen kesitte hedef derinlik olan +80m ye ulaşılmış ve beton temel altlık için çalışmalara başlanmış Bu sırada kazı çalışmalarının başlamasından önce diyafram duvarının önüne yerleştirilmiş olan bozulmuş bir piyezometrenin duvardan 6.2m uzağa yerleştirilecek bir piyezometre ile değiştirilmesine karar veriliyor Bunun sebebi kontratta bozulan piyezometrelerin yüklenici tarafından değiştirilmesi gerektiğinin tanımlanması Bunun için kazı tabanından (+80m) başlayan 100mm çapında bir çukur açılmış Sondaj çalışması +59.5m ye ulaştığında kazı alanına delikten su akışı olduğu saptanmış Bir vaka analizi 32
Bir vaka analizi Akım debisi fazla değilmiş ve müteahit in 100mm çapında çelik bir boruyu deliğe sokmasıyla çözülmüş Görüldüğü gibi kılıf kazı tabanının 9m üstüne kadar yükselmekteymiş Bir vaka analizi Fakat bir süre sonra yüksek miktarlarda zemin ve suyun yakındaki tabanı kazı taban kotundan 4m daha düşük olan su toplama çukuruna girdiği belirlenmiş Böylece çelik kılıfın yerleştirilmesinden 3 saat sonra kum kaynaması yaşanmış 33
Bir vaka analizi Kaynamanın sebebi Chingmei formasyonunda mevcut artezyen şartlardı. Sondaj çukuru 59.6m ye ulaştığında piyezometrik seviyesi 80m olan Chingmei boşluk suyu sondaj çukuru yoluyla kazı alanına girmişti. Mühendis bu problemi doğru bir yaklaşımla çelik bir boru vasıtasıyla çözmeyi denedi. Bir vaka analizi Fakat bu bir çözüm getirmedi çünkü çekil boru Sungshan formasyonunda geçirimsiz CL tabakasına kadar uzatılmadı. Böylece çelik boru seviyesine kadar sondaj çukurunu takip eden basınçlı su yakındaki su toplama çukuruna ulaşarak kaynamaya sebep oldu. 34
Bir vaka analizi Bu olayın en önemli etkileri şunlar oldu: Diyafram duvarda 100mm ye varan oturmalar Diyafram yanında ana caddede 200mm ye varan oturmalar Altındaki zeminin kabarması sonucu payanda destek direklerinin 200mm kadar kalkmaları Destek direklerinin hareket etmesi sonucu payandaların eğrilmesi ve zorunlu desteklenmesi Diyafram duvar 30mm kazı alanına hareketi Payandalarda %15 gerilme artışı Bir vaka analizi Sorunların üstesinden geçebilmek için acil durum uygulamalarına geçildi Pompalama ve zemin iyileştirme yöntemleri denendi fakat kum kaynaması sırasında uygulanamayacakları görüldü Böylece ana cadde trafiğe kapatıldı ve 11,000m 3 dolgu kazı alanına boşaltıldı. Fakat bu da kum kaynamasını durduramadı 35
Bir vaka analizi Ardından şehir su şebekesinin ana hatlarından biri kırılarak kazı alanı su dolduruldu. Böylece anakentin merkezinde 23.5m genişliğinde ve 560m uzunluğunda bir göl oluştu. Su seviyesi artezyen seviyesi olan 88m ye yükseldi Böylece sorun kontrol altına alınmış oldu Diyafram duvar donatılarına yerleştirilmiş olan gerinim-ölçer okumaları incelenerek gerilmelerin elastik sınırlar içinde kaldığı görüldü ve sistemin yapısal olarak güvenli olduğu anlaşıldı Bir vaka analizi Bunları takiben kazıya devam edilmesi noktasına geldiğinde iki farklı sorun vardı 1. Kum kaynama probleminin bertaraf edilmesi 2. Destek sisteminin güçlendirilmesi Birinci problemin ya çimentolama veya su seviyesinin düşürülmesi yoluyla çözülebilirdi İkinci problem için ise eğilen payandalar düzeltilerek ve ek payandalar kullanılarak çözülebilirdi 36
Su seviyesinin düşürülmesinin çimentolamadan çok daha uygun olduğu düşünüldü. Buna sebep çimentolanacak alanın büyüklüğü ve tam geçirimsizliği sağlamanın zorluğuydu Ayrıca çevre zeminlerin aşırı konsolide olmaları sebebiyle binalarda oturma etkisi çok düşük olacaktı Ayrıca hesaplara göre su seviyesi 96 günde kazı tabanının altına düşürülebilecekken, çimentolama işi yaklaşık bir sene sürecekti Maliyet olarak ise harç enjeksiyonu $850,000, su seviyesinin düşürülmesi ise $260,000 tutuyordu. Bu nedenle su seviyesi düşürülerek inşaat çalışmalarına devam edildi. GÜVENLİ VE EKONOMİK TASARIMLAR DİLEĞİYLE! Yard. Doç Dr. Özer Boğaziçi Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 37