Kompaksiyon Enjeksiyonuna Teorik Ve Pratik Yaklaşımlar *

Benzer belgeler
SIVILAŞMA RİSKİNİN DÜŞÜK BASINÇLI ÇİMENTO ENJEKSİYONU İLE AZALTILMASI REDUCING LIQUEFACTION POTENTIAL BY LOW PRESURE CEMENT GROUTING

inşaat mühendisliğinde de tünel kazımı esnasında gevşek zeminlerin ve parçalı kayaların stabilizasyonunda,

TEMEL ZEMİNLERİNİN ENJEKSİYON TEKNİĞİYLE İYİLEŞTİRİLMESİ

GEOTEKNİK VE SAYISAL MODELLEME

TEMEL ENJEKSİYONU YÖNTEMLERİ

16.6 DEPREM ETKİSİ ALTINDAKİ ZEMİNLERDE SIVILAŞMA RİSKİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

Prof. Dr. Osman SİVRİKAYA Zemin Mekaniği I Ders Notu

1. Temel zemini olarak. 2. İnşaat malzemesi olarak. Zeminlerin İnşaat Mühendisliğinde Kullanımı

EK-2 BERGAMA OVACIK ALTIN İŞLETMESİ TÜBİTAK RAPORU ELEŞTİRİSİ NE İLİŞKİN GÖRÜŞLER

Yatak Katsayısı Yaklaşımı

Ders Notları 2. Kompaksiyon Zeminlerin Sıkıştırılması

Zeminlerin Sıkışması ve Konsolidasyon

Dolgu ve Yarmalarda Sondaj Çalışması ve Değerlendirmesi. HAZIRLAYAN Özgür SATICI Mad. Yük. Jeo. Müh. (MBA)

Artan İnce Kum Oranının Silt Zeminin Sıkışabilirliğine ve Dayanımına Etkisi

TEMEL (FİZİKSEL) ÖZELLİKLER

DÜŞÜK BASINÇLI ÇİMENTO ENJEKSİYONU İLE ZEMİN İYİLEŞTİRİLMESİ

Sıvılaşma hangi ortamlarda gerçekleşir? Sıvılaşmaya etki eden faktörler nelerdir? Arazide tahkik; SPT, CPT, Vs çalışmaları

ZEMİN İYİLEŞTİRME YÖNTEMLERİ. Yrd. Doç. Dr. Selçuk Bildik

10. KONSOLİDASYON. Konsolidasyon. σ gerilmedeki artış zeminin boşluk oranında e azalma ve deformasyon yaratır (gözeneklerden su dışarı çıkar).

ZEMİN MEKANİĞİ DERS NOTLARI

INM 305 Zemin Mekaniği

Zemin Gerilmeleri. Zemindeki gerilmelerin: 1- Zeminin kendi ağırlığından (geostatik gerilme),

Üst yapı yüklerinin bir bölümü ya da tümünü zemin yüzünden daha derinlerdeki tabakalara aktaran

Zemin İyileştirme Yöntemleri

Yrd. Doç.. Dr. Selim ALTUN

INSA354 ZEMİN MEKANİĞİ

Ders Notları 3 Geçirimlilik Permeabilite

TEMEL (FİZİKSEL) ÖZELLİKLER

GRANÜLER ZEMİNLERDE ÇİMENTO ENJEKSİYONU Aydın KAVAK 1, Utkan MUTMAN 1, Erdinç Keskin 1 aydinkavak@yahoo.com, utkanmutman@yahoo.com, erdinc79@yahoo.

AKADEMİK BİLİŞİM Şubat 2010 Muğla Üniversitesi GEOTEKNİK RAPORDA BULUNAN HESAPLARIN SPREADSHEET (MS EXCEL) İLE YAPILMASI

ÖZGEÇMİŞ. Derece Üniversite Alanı Yılı. Lisans Uroumieh Üniversitesi İnşaat Mühenlisliği

Zemin Suyu. Yrd.Doç.Dr. Saadet BERİLGEN

TEMEL İNŞAATI ZEMİN İNCELEMESİ

ÇEVRE GEOTEKNİĞİ DERSİ

SIVILAŞMA POTANSİYELİNİN BELİRLENMESİNDE BASİTLEŞTİRİLMİŞ YAKLAŞIMLA YAPI ETKİSİ ANALİZİ

DUMLUPINAR ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜZ YARIYILI

Saha Deneyleri. Saha Deneyleri. Geoteknik Mühendisliğinde. Prof. Dr. Ahmet Orhan EROL. A. Orhan EROL Zeynep ÇEKİNMEZ. Dr.

Zemin ve Asfalt Güçlendirme

Konsol Duvar Tasarımı

ZEMİN MUKAVEMETİ: LABORATUVAR DENEY YÖNTEMLERİ

Laboratuar Kayma Mukavemeti Deneyleri

ZEMİNLERİN KAYMA DİRENCİ

Ek-3-2: Örnek Tez 1. GİRİŞ

INM 305 Zemin Mekaniği

Zemin İyileştirme Yöntemleri

İSTİNAT YAPILARI TASARIMI

9. TOPRAKTA GERİLME DAĞILIMI VE YANAL TOPRAK BASINCI

Prof. Dr. Osman SİVRİKAYA Zemin Mekaniği I Ders Notu

taze beton işlenebilirlik

2004 Üniversitesi Y. Lisans İnşaat Mühendisliği İzmir Yüksek 2008 Teknoloji Enstitüsü Doktora İnşaat Mühendisliği Ege Üniversitesi 2015

ZEMİN İNCELEMELERİ. Yetersiz Zemin İncelemesi Sonucu Ortaya Çıkabilecek Kayıplar. İçin Optimum Düzey. Araştırma ve Deney

T.C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

NUMERICAL ANALYSIS USING FINITE ELEMENT METHOD; example OF

ZEMİNLERİN GERİLME-ŞEKİL DEĞİŞTİRME DAVRANIŞI VE KAYMA MUKAVEMETİ

2. Basınç ve Akışkanların Statiği

ANALİZ YÖNTEMLERİ. Şevlerin duraylılığı kaya mekaniği ve geoteknik bilim dallarının en karmaşık konusunu oluşturmaktadır.

ŞAMLI (BALIKESİR) TAŞOCAĞI MALZEMESİ İLE YAPILAN DOLGUNUN KOMPAKSİYON ÖZELLİKLERİ

Sıkıştırma enerjisi arttıkça optimum su muhtevası azalmakta, kuru birim hacim ağırlık artmaktadır. Optimum su muhtevasına karşılık gelen birim hacim

Bu yöntem pek mantıklı ve ekonomik değil ZEMİN İYİLEŞTİRME YÖNTEMLERİ. Mevcut zeminin değiştirtilmesi veya proje yerinin değiştirilmesi

JEOLOJİK-JEOTEKNİK BİLGİ SİSTEMİNE BİR ÖRNEK: AKSARAY İL MERKEZİ

YAPI TEKNOLOJİSİ DERS-2

ZM-I FİNAL SORU ve CEVAPLARI SORU-1 [10]: Sıvılık indisi (I L ) ne demektir? Sıvılık indisinin 2.1, 0 ve -0.6 olması ne ifade eder?

Yalova Çevre ve Şehircilik İl Müdürlüğü. ZEMIN VE TEMEL ETÜT RAPORLARı, KARŞıLAŞıLAN PROBLEMLER

ZEMİN MEKANİĞİ DENEYLERİ

ZEMİNLERDE SU ZEMİN SUYU

Yeni Deprem Yönetmeliği ve İstinat Yapıları Hesaplarındaki Değişiklikler

INM 308 Zemin Mekaniği

ZEMİN MEKANİĞİ VE TEMEL İNŞAATI İnce Daneli Zeminlerin Kıvamı ve Kıvam Limitleri. Yrd.Doç.Dr. SAADET A. BERİLGEN

T.C. Adalet Bakanlığı Balıkesir/Kepsut Cezaevi inşaat sahasındaki presiyometre deney sonuçlarının incelenmesi

POLİPROPİLEN FİBERLERLE GÜÇLENDİRİLMİŞ KUM ZEMİNLERİN DİNAMİK ETKİ ALTINDA BOŞLUK SUYU BASINCI DAVRANIŞI

Biyopolimer Katkıların Killi ve Kumlu Zeminlerin Permeabilite ve Kayma Dayanımına Etkisinin Araştırılması

1. GİRİŞ 2. ETÜT ALANI JEOLOJİSİ

Çimento Enjeksiyonu Yapılmış Zeminlerde Kaliforniya Taşıma Oranının (CBR) İncelenmesi

8. TOPRAK ZEMİNLERİN TAŞIMA GÜCÜ (BEARING CAPACITY OF SOILS)

İNM 305 ZEMİN MEKANİĞİ

Anıl ERCAN 1 Özgür KURUOĞLU 2 M.Kemal AKMAN 3

9. TOPRAKTA GERİLME DAĞILIMI VE YANAL TOPRAK BASINCI

5/8/2018. Windsor Probe Penetrasyon Deneyi:

Dr. Ayhan KOÇBAY Jeoteknik Hizmetler ve Yeraltısuları Dairesi Başkanlığı

İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ

İNŞAAT MÜHENDİSLERİ ODASI- İZMİR ŞUBESİ

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

İNM Ders 4.1 Dinamik Etkiler Altında Zemin Davranışı

KODU DERSİN ADI SORUMLUSU YER P.TESİ SALI ÇARŞ PERŞ CUMA Yüksek Lisans Tezi Doç. Dr. Tayfun DEDE

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ (Y.L.) PROGRAMI EĞİTİM ÖĞRETİM YILI DERS KATALOĞU

Killi Zeminlerde Permeabilite ve Efektif Gerilmenin Kompaksiyon Enerjisine Bağlı Olarak Değişimi

Yığma yapı elemanları ve bu elemanlardan temel taşıyıcı olan yığma duvarlar ve malzeme karakteristiklerinin araştırılması

7. TOPRAĞIN DAYANIMI

ATIK BARAJLARINDA UYGULANAN JEOTEKNİK ÇALIŞMALAR; GÜMÜŞTAŞ (GÜMÜŞHANE) ÖRNEĞİ SELÇUK ALEMDAĞ ERDAL GÜLDOĞAN UĞUR ÖLGEN

ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ

İnşaat Mühendisliği Bölümü. Niğde Üniversitesi Toprak İşleri Ders Notları TOPRAK İŞLERİ. Dersin Amacı

TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR

DUMLUPINAR ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜZ YARIYILI

5/3/2017. Verilenler: a) TS EN standardından XF1 sınıfı donma-çözülme ve XA3 sınıfı zararlı kimyasallar etkisi için belirlenen kriterler:

Akışkanların Dinamiği

Bahar. Yrd. Doç. Dr. Burhan ÜNAL. Yrd. Doç. Dr. Burhan ÜNAL Bozok Üniversitesi n aat Mühendisli i Bölümü 1.

ÇEV207 AKIŞKANLAR MEKANİĞİ KİNEMATİK-1. Y. Doç. Dr. Güray Doğan

Beton sınıfına göre tanımlanan hedef (amaç) basınç dayanımları (TS EN 206-1)

T.C. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Nevzat MENGÜLLÜOĞLU (Jeodinamik Yerbilimleri- S.Melike ÖZTÜRK (Çevre Şehircilik Bakanlığı Mekansal Planlama Müdürlüğü )

Transkript:

İMO Teknik Dergi, 2007 4069-4080, Yazı 269 Kompaksiyon Enjeksiyonuna Teorik Ve Pratik Yaklaşımlar * Fatih TUNÇDEMİR* ÖZ Henüz Türkiye de uygulanmamakla beraber, kompaksiyon enjeksiyonu dünyada ve özellikle Amerika da yaklaşık 50 yıldan beri temel mühendisliği alanında zeminin boşluk oranının azaltılmasında, farklı oturmalara maruz kalmış binaların tekrar eski seviyelerine yükseltilmelerinde, döşeme ve sömellerin alttan desteklenmelerinde, oturma kontrolünde ve son 10 15 yıllık bir süre içerisinde de sıvılaşabilir zeminlerin sıvılaşma potansiyellerinin azaltılmasına yönelik olarak kullanılmıştır. Bu çalışmada kompaksiyon enjeksiyonuna ilişkin teorik yaklaşımlarda bulunulmuş, enjekiyon parametreleri ile kullanılan enjeksiyon malzemesinin reolojik özelliklerinden bahsedilmiş ve bu tekniğin özellikle zeminin sıvılaşma direncini artırmasına yönelik olmak üzere diğer pratik uygulamaları üzerinde durulmuştur. ABSTRACT Theoretical and Practical Aspects of Compaction Grouting Although not applied in Turkey, compaction grouting has been used widely in many parts of the world and especially in the USA in foundation engineering for reducing the void ratio of soils, relevelling of settled buildings, underpinning of footings and slabs, controlling settlements, and for mitigation of liquefaction potential of the soils in the last 10 to 15 years. In this study, a theoretical approach regarding compaction grouting has been presented, injection parameters and rheological properties of the grout has been correlated and practical applications, especially for increasing liquefaction resistance, have been discussed. Not: Bu yazı - Yayın Kurulu na 28.06.2005 günü ulaşmıştır. - 31 Mart 2007 gününe kadar tartışmaya açıktır. * ODTÜ, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Ankara tfatih@metu.edu.tr

Kompaksiyon Enjeksiyonuna Teorik ve Pratik Yaklaşımlar 1. GİRİŞ 1980 yılında ASCE Enjeksiyon Komitesi [1] kompaksiyon enjeksiyonunu çökme değeri 25 mm (1 inch) den düşük olan, plastisiteyi sağlayacak kadar silt ve içsel sürtünmeyi sağlayacak kadar da kum içeren zemin ve çimento karışımı enjeksiyon malzemesinin çok yüksek basınçlarda zemin içerisindeki boşluklara girmeksizin, enjeksiyon noktası etrafında giderek genişleyen bir kütle halinde kalacak şekilde enjekte edildiği ve bu sayede enjeksiyon noktası etrafındaki zeminlerin sıkıştırıldığı veya üzerindeki yapıların kontrollü bir şekilde kaldırılabildiği bir enjeksiyon tekniği olarak tanımlamıştır (Şekil 1). 4070 Şekil 1. Kompaksiyon enjeksiyonunun şematik gösterimi [2] Gevşek veya yumuşak zeminlerin derin sıkıştırma yöntemlerinden biri olan kompaksiyon enjeksiyonunun kullanımı, çok derinlerdeki bölgesel zemin tabakalarını efektif olarak sıkıştırabilmesi, kullanılan ekipmanın dar bölgelerde hatta bina bodrum katlarında bile çalışabilmesi, yapım esnasında nispeten daha az atık ve kirlilik oluşturması ve mevcut yapılar üzerindeki titreşim etkilerinin asgari olması nedeniyle giderek yaygınlaşmaktadır. Özellikle son 15 yıllık bir süre içerisinde, her ne kadar uygulamalar sınırlı olsa da, sıvılaşma potansiyelini azaltmada kullanılmaya başlanmıştır. Boulanger ve Hayden [3] gevşek ve derin dolgu zeminlerin kompaksiyon enjeksiyonuyla sıkıştırıldığı ve bu sayede sıvılaşma dirençlerinin artırıldığı geniş bir vaka analizleri raporunu sunmuşlardır. Baker [4] mevcut iki baraj dolgusu altındaki gevşek sıvılaşabilir zeminin, Orense, v.d. [5] ise mevcut bina temelleri altında sıvılaşma riski taşıyan zeminlerin kompaksiyon enjeksiyonuyla iyileştirilmesini araştırmışlardır. 2. TEORİK YAKLAŞIM Kompaksiyon enjeksiyonunda kritik nokta enjekte edilen malzemenin enjeksiyon noktası etrafında giderek genişleyen küresel bir kütle olarak kalabilmesidir. Kullanılan malzemenin çok akışkan (düşük viskoziteli) olması durumunda etraftaki zemin hidrolik çatlamaya maruz kalır ve sıkıştırma işlemi üzerindeki kontrol kaybedilebilir. Daha da fazlası bu durum enjeksiyon noktası üzerindeki binalara veya yakındaki yeraltı yapılarına zarar

Fatih TUNÇDEMİR verebilir. Kompaksiyon enjeksiyonu hemen hemen bütün tip zeminlerde uygulanmakla beraber yumuşak killerde enjeksiyondan kaynaklanan aşırı boşluk suyu basınçları çok yavaş sönümleneceğinden özel önlemlerin alınması gerektiği unutulmamalıdır. Graf [6] teknik hakkındaki ilk teorik tanımlamayı yapmış ve enjekte edilen kütlenin genellikle küresel olarak genişleyeceğini ve zemini radyal olarak her yönde sıkıştıracağını belirtmişitir. Warner ve Brown [7] tam ölçekli yaptıkları deneylerin kazılıp enjekte edilmiş kütlenin açığa çıkarılması sonucunda gerçek mekanizmayı açıklamaya ilişkin ilk raporu sunmuşlardır. Bu ilk çalışmalardan sonra zemin içerisine enjekte edilen birçok kütle gerçekleştirilen projelerin ön çalışmalarıyla bağlantılı olarak açığa çıkarılmış ve mekanizmayı etkileyen enjeksiyon parametreleri, etraftaki yeraltı yapılarına etkiyen yanal kuvvetler, ve iyileştirme öncesi ve sonrasında yapılan standart penetrasyon ve koni penetrasyon deneyleri yardımıyla zeminin rölatif sıkılığında meydana gelen artış belirlenmeye çalışılmıştır. Zeminin homojen ve eşyönlü kabul edilmesi durumunda enjeksiyon basınçları zemin içerisinde merkezi enjeksiyon borusunun ucu olan küresel bir sınır boyunca yayılacaktır. Bu sınır (nötr sınır) üzerinde enjeksiyon işleminden kaynaklanan gerilme ve birim deplasmanlar sıfırdır. Bu durumda enjeksiyon malzemesi ve zeminde Şekil 2 de gösterilen gerilme durumu oluşacaktır. Şekil 2. Enjeksiyon malzemesi ve zemindeki gerilme durumları Zemin ve enjeksiyon malzemesi için birim deformasyonlar ise Şekil 3 de gösterilmektedir. Homojen, lineer, elastik ve eşyönlü bir malzeme için hacimsel birim deformasyon, enjeksiyon malzemesi hacminin nötr sınır içerisindeki zemin hacime bölümü olup 1 no lu denklemde görüldüğü gibi formüle edilebilir. V e ε v =...(1) Vns 4071

Kompaksiyon Enjeksiyonuna Teorik ve Pratik Yaklaşımlar Burada: V e = enjeksiyon malzemesinin hacmi V ns = nötr sınır içerisindeki zemin hacmidir. 4072 Şekil 3. Enjeksiyon malzemesi ve zemindeki birim deformasyonlar Eğer zeminin hacim modülünü P E P g b = şeklinde tanımlayacak olursak ε v g ε v =...(2) Eb olur. 1 ve 2 no lu denklemleri birleştirirsek, V P e g =...(3) Vns Eb olur. Zeminin birim hacim ağırlığında meydana gelen artış ( γ ) şu şekilde formüle edilebilir: m γ = Vns burada m zemin içerisine enjekte edilen kütledir. 3 no lu denklemden V ns nin yukarıdaki denkleme yazılmasıyla P m g γ = V. elde edilir. E e b Fakat burada enjekte edilen kütle enjeksiyon malzemesinin hacmiyle birim hacim ağırlığının çarpımı olarak algılanamaz. Nötr sınır içindeki (V ns ) zemin içerisine enjekte

Fatih TUNÇDEMİR edilen ve nötr sınır içindeki zeminin yoğunluğunu efektif olarak artıran kütle enjekte edilen malzeme hacmiyle zeminin birim hacim ağırlığının çarpımına eşittir. Bunu daha iyi açıklayabilmek için şöyle bir örnek verebiliriz: Zemin içindeki bir balon içerisine enjeksiyon malzemesi olarak basınçlı hava verildiğini düşünelim. Bu durumda hava ve balonun zemin içinde oluşturduğu deformasyon enjeksiyon malzemesinin (yani havanın) hacmiyle zeminin birim hacim ağırlığının çarpımı olacaktır. Görüldüğü gibi sonuçta enjeksiyon malzemesinin birim hacim ağırlığı etkili olmayacaktır. Bu durumda: m = Ve. γ s burada γ s enjeksiyon noktasında zeminin birim hacim ağırlığıdır. Dolayısıyla zeminin birim hacim ağırlığında meydana gelen artış Pg γ = γ s. veya E b Pg E b = γ s....(4) γ olacaktır. Pratik amaçlar için zeminin birim hacim ağırığı, γ s, sabit kabul edilebilir. Bir zemin özelliği olan E b ise tanımından dolayı enjeksiyon malzemesinin hacmi ile basıncı arasındaki ilişkiyi temsil etmektedir. Değişik zemin tiplerinde uygulanan kompaksiyon enjeksiyonu basınçlarıyla zeminlerin yoğunluğunda meydana gelen artışlar Tablo 1 de gösterilmiştir [8]. Zeminin homojen, eşyönlü, lineer ve elastik olduğuna dair başlangıçta yapılan varsayımlardan ötürü, herhangi bir uygulamada hataya düşmemek için zemin tipi, kalınlığı ve birim deformasyon seviyeleri göz önünde bulundurularak gerekli değişiklikler yapılmalıdır. Tablo 1. Farklı zemin tipleri için elastisite modülü değerleri Zemin Tipi Zeminin Birim Elastisite Enjeksiyon Yoğunluktaki Hacim Ağırlığı, Modülü, E kn/m 3 Basıncı, kpa artış, % b, kpa x 10 6 Turba 9700 1500 0.30 4.8 Yumuşak kil/siltli kil 13000 2000 0.20 19.5 Orta sıkı kil/siltli kil 14500 3500 0.15 33.8 Yumuşak kumlu silt/kil 13000 3500 0.15 30.3 Orta sıkı kumlu silt/kil 14500 4100 0.10 59.5 Gevşek siltli kum/kum 13000 4100 0.08 66.6 Orta sıkı siltli kum/kum 16000 5500 0.07 125.7 4073

Kompaksiyon Enjeksiyonuna Teorik ve Pratik Yaklaşımlar 3. ENJEKSİYON MALZEMESİ VE ZEMİN İÇERİSİNE YERLEŞTİRİLMESİ Zemin içerisinde oluşan enjeksiyon kütlesinin şekli ve bunun elde edilen iyileştirme derecesine olan etkisi ilk olarak Warner ve Brown [7] tarafından rapor edilmiştir. 100 den fazla kompaksiyon enjeksiyonu test kolonu oluşturulmuş ve daha sonra bunlar zemin kazılarak açığa çıkarılmıştır. Farklı karışım oranlarına ve reolojik özelliklere sahip enjeksiyon malzemeleri farklı hızlarda enjekte edilmiştir. Sonuç olarak ince kumlu ve yaklaşık %12 çimento ve su içeren çok katı karışımların en iyi sonucu verdiği görülmüştür. Ayrıca raporda enjeksiyon hızının yavaşlamasının daha fazla enjeksiyon alımına yol açtığı belirtilmiştir. Aynı araştırmacılar enjeksiyon karışımı içerisindeki kil miktarını sınırlamanın tekniğin başarısı için önemli olduğunu vurgulamışlardır. Bunun nedeni kilin enjeksiyon karışımına aşırı akışkanlık sağlaması ve bu sayede zemini çatlatma riskinin doğmasıdır. Gerçekten karışım içerisinde kullanılacak kum malzemesi için Şekil 4 de gösterilen gradasyona bakıldığında kil yüzdesinin sıfır olduğu görülür. Aynı zamanda çok katı, plastik kıvamda bir enjeksiyon malzemesinin elde edilebilmesi için mümkün olan en az miktarda suyun kullanılması önerilmektedir. Kısacası karışım ne kadar katı olursa enjeksiyon işlemi o kadar verimli olacaktır. Ayrıca, karışımın zemin içerisine yüksek hızlarda enjekte edilmesi zemini çatlatarak yarma riski doğurduğundan bu durum sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir. Bu nedenle dakikada 0.06 m 3 ü geçen enjeksiyon hızları önerilmemektedir. Şekil 4. Kompaksiyon enjeksiyonu karışımındaki kum için öngörülen dane çapı dağılım aralığı [9] 4074

Fatih TUNÇDEMİR Enjeksiyonun zemin içerisine yerleştirilmesi bütün arazi koşullarını (zemin, yapı, mülkiyet hakkı sınırlamaları) göz önüne almayı gerektirmekte ve genellikle yukarıdan aşağıya, aşağıdan yukarıya ve bazen de her ikisi birden gerçekleştirilmektedir (Şekil 5). Yüzeysel uygulamalar ve farklı oturmuş sömellerin kaldırılmaları yukarıdan aşağıya, yüzeysel kabarmaların asgari tutulması gereken stabilizasyon işleri ise aşağıdan yukarıya gerçekleştirilmektedir. Enjeksiyonun yularıdan aşağıya yapılmasının avantajı ilk olarak üst tabakaların sıkıştırılması ve bu sayede aşağıya doğru ilerledikçe daha yüksek enjeksiyon basınçlarının kullanılabilmesidir. Fakat her enjeksiyon aşamasında ek delgi gerektiğinden maliyetin artması bu yöntemin dezavantajını oluşturmaktadır. Şayet yukarıdan aşağıya gerçekleştirilen enjeksiyon işlemi derin formasyonlarda oturma problemine yol açacaksa ilk olarak aşağıdan yukarıya yapılan birkaç enjeksiyondan sonra işlem yukarıdan aşağıya tabandaki son enjeksiyon kütlesine ulaşılana kadar devam ettirilir. Şekil 5. Aşağıdan yukarıya ve yukarıdan aşağıya gerçekleştirilen kompaksiyon enjeksiyonu işlemleri [10] Enjeksiyon sondaj deliklerinin aralıkları ve yerleşimi büyük önem arzetmektedir. Zemin tipi, su muhtevası, zeminin mevcut rölatif sıkılığı ve istenilen iyileştirme derecesi, geostatik gerilmeler, mevcut yapısal elemanlar v.b. gibi faktörler enjeksiyon malzemesinin zemin içerisine yerleştirilme şeklini ve dolayısıyla elde edilen nihai iyileştirmeyi etkilemektedir. Enjeksiyon delikleri aralığı temel merkezi altında genellikle 2.5 m civarında olup tercihen üçgensel konum seçilir. Yapının çevresi etrafında bir veya iki sıra ek enjeksiyon bölgesi oluşturmak etraftaki yapısal elemanlara yanal yükleme nedeniyle zarar vermemek açısından uygun görülmektedir. Enjeksiyon noktaları arasındaki yatay aralıklar yüksek geostatik gerilmelerin olması durumunda (ya derin formasyonlarda ya da yapısal yükler altındaki enjeksiyon noktaları) daha yüksek enjeksiyon hacmi ve basınçları gerektireceğinden daha geniş tutulmaktadır. Gevşek zeminler içerisinde gerçekleştirilen enjeksiyon işlemi daha sıkı zeminlerdekine göre daha büyük enjeksiyon kütlesi oluşturduğundan yatay aralık daha büyüktür. 4075

Kompaksiyon Enjeksiyonuna Teorik ve Pratik Yaklaşımlar 4. UYGULAMA ALANLARI Kompaksiyon enjeksiyonu en çok farklı oturmaların düzeltilmesinde, temel ve döşemelerin alttan desteklenmesinde [11, 12, 10] kullanılmakla birlikte sıvılaşma ve sismik problemlerin önlenmesinde [3], yumuşak veya gevşek zeminlerde açılan tünel kazılarından dolayı meydana gelecek yüzeysel oturmaların karşılanmasında [13; 14], (Şekil 6), yeraltı boru hatları veya menfez temellerinin güçlendirilmesinde [15] ve baraj temellerinde yeraltı boşluklarının (sinkhole) oluşumunun önlenmesinde [16] de yaygın olarak kullanılmıştır. 4076 Şekil 6. Kompaksiyon enjeksiyonuyla tünel inşaatından kaynaklanan oturmaların önlenmesi [2] Boulanger ve Hayden [3] kompaksiyon enjeksiyonunun sıvılaşmayı önlemek için kullanıldığı geniş bir vaka analizleri özeti hazırlamışlardır. Vaka analizlerinde bu enjeksiyon tekniğinin siltli kumlarla siltli zeminlerin SPT ve CPT penetrasyon direnç değerlerini önemli ölçüde artırdığı belirtilmiştir. Fakat şu da unutulmamalıdır ki kompaksiyon enjeksiyonu sonucu zemin içerisinde oluşturulan kütlenin uzun vadede de yeterli dayanımda olması gerekir. Ayrıca bu tekniğin çok yumuşak killerde uygulanması aşırı boşluk suyu basınçları oluşturacak bu da uzun vade oturmalarına yol açacaktır. Dolayısıyla bu hususların uygulama öncesinde enjeksiyon parametreleri ve enjeksiyon malzemelerinin tasarımı esnasında göz önünde bulundurulması gerekir. Boulanger ve Hayden [3] killi silt ve siltli kumun sıvılaşma potansiyelinin azaltılmasına yönelik kompaksiyon enjeksiyonunun etkinliğini göstermekte, ayrıca zamanın enjekte edilmiş zeminin penetrasyon dirençleri üzerine etkisini incelemişleridr. Bu doğrultuda enjeksiyon işleminden bir hafta, bir ay ve 18 ay sonra CPT denyleri yapılmıştır. Deney sonuçlarından kompaksiyon enjeksiyonunun silt ve kumların SPT ve CPT dirençlerini artırmada başarılı olduğu sonucuna varılabilir. Siltli zeminde elde edilen iyileştirme

Fatih TUNÇDEMİR derecesi, diğer iyileştirme tekniklerinden çok azının bu tip zeminlerde uygulanabildiği göz önüne alındığında, gerçekten teşvik edicidir. Enjekte edilmiş silt ve kumun penetrasyon dirençlerinde büyük bir artış gözlenmiştir. Fakat ortalama artışın %30 u takip eden 18 ay içerisinde kaybolmuştur (Şekil 7). Bu sonuç yanal gerilmelerin zamanla azaldığını göstermektedir. Bu nedenle kompaksiyon enjeksiyonuyla iyileştirilmiş zeminlerin sıvılaşma direnci düşünüldüğünde uzun vadede yanal gerilmelerin azaldığı gözönüne alınmalıdır. 4.1 Ekipman Çok katı çimento harçlarının kullanılmasından dolayı kompaksiyon enjeksiyonu için özel ekipman gerekmektedir. Karıştırıcı (mikser) düşük çökme değerli, çok katı çimento harcını homojen bir şekilde karıştırabilecek kapasitede olmalıdır. Kompaksiyon enjeksiyonu için gerekecek pompa: düşük çökme değerli çimento harcını işleyecek kapasitede, yüksek basınçlarda (4000 7000 kpa) çalışabilen, pompalama esnasında ayarlanabilen ve 20 m 3 /saat e kadar pompalama hızı sağlayabilen ve enjeksiyon noktasında basınç ölçümü yapabilen tipte olmalıdır. Çimento harcı enjeksiyon pompasından enjeksiyon noktasına genellikle 38-50 mm çapındaki borularla iletilmekte olup, katı, yüksek viskoziteli çimento harcı kullanıldığından boru içerisinde sürtünmeden kaynaklanan yüksek basınç kayıpları söz konusudur. Bu nedenle pompa ile enjeksiyon noktası arası mesafe kısa tutulmalıdır. 4.2 Tasarım için gerekli veriler Kompaksiyon enjeksiyonu tasarımı için gerekli bilgiler diğer enjeksiyon işlemlerinde olduğu gibi şunları içermektedir: arazi jeolojisi ve geoteknik parametreler (zemin tipi, birim hacim ağırlığı ve yapısı), zeminin geçirimliliği, uygulamanın geçici veya kalıcı olma durumu, izin verilebilir zemin veya yapı deplasmanları, arazi erişimi (açık arazide veya mevcut yapıların altında uygulamalar). 4.3 Enjeksiyon parametreleri Enjeksiyon işlemi sırasında enjeksiyon basıncı hem pompada hem de enjeksiyon noktasında gözlenmelidir. Çünkü basınç enjekte edilen hacim ilişkisi hem zemin koşulları hakkında hem de karşılaşılan herhangi bir problem hakkında bilgi sağlayacaktır. Örneğin basınçta meydana gelen bir düşme enjeksiyon malzemesinin ya bir boşluk veya yeraltı yapısı içine enjekte edildiğini veya zeminin hidrolik çatlatmaya maruz kaldığını veya bir dayanma yapısıyla sağlanan yanal direncin yenildiği anlamına gelebilir. Genellikle enjeksiyon pompalamanın durdurulması gereken bir kriter belirlenir. Pompalama aşağıda belirtilenlerden hangisi ilk olarak gerçekleşirse durdurulur: 4077

Kompaksiyon Enjeksiyonuna Teorik ve Pratik Yaklaşımlar Belli bir hızda pompalama esnasında basıncın ani olarak düşmesi ki bu durum zeminin kayma direncinin düştüğünü göstermektedir. Yüzeysel kabarmaların meydana gelmesi durumunda (enjeksiyonun oturmaların engellenmesi amacıyla uygulanması hariç). Önceden belirlenen azami enjeksiyon miktarının enjekte edilmesi durumunda (nadiren olur). Enjeksiyon malzemesinin zemin içerisine enjekte edilememesi durumunda [10]. Şekil 7. Kompaksiyon enjeksiyonu öncesi ve sonrasında ortalama CPT uç dirençleri [3] 4.4 Enjeksiyon denemeleri Büyük projelerde gerçek zemin koşullarında deneme enjeksiyonlarının yapılması önerilmektedir. Bu sayede önceden belirlenen enjeksiyon parametreleri, enjeksiyon deliklerinin yerleşimi ve enjekte edilme sırası ve enjeksiyon malzemesinin reolojik özellikleri hakkında gerekli değişiklikler yapılabilir. Ayrıca deneme sonucunda 4078

Fatih TUNÇDEMİR kompaksiyon enjeksiyonunun proje için en uygun zemin iyileştirme tekniği olup olmadığına da karar verilmelidir. 4.5 Gözlem Kompaksiyon enjeksiyonunun düzgün bir şekilde gerçekleştirilmesi için enjeksiyon esnasında gözlem şarttır. En azından enjeksiyon malzemesinin kıvamı, enejksiyon hızı, enjeksiyon basıncı ve her aşamada enjekte edilen malzeme miktarı gözlenmeli ve kaydedilmelidir. Bu veriler zemin koşullarını ve enjeksiyon işleminin verimliliğini belirlemede kullanılabilir. Daha yumuşak ve gevşek zeminlerde enjeksiyon basınçları daha düşük, enjekte edilen hacimler ise daha fazladır. Birinci aşamada gerçekleştirilen enjeksiyon zeminin biraz olsun iyileştirilmesini sağladığından ikinci geçişte daha yüksek basınçlar ve daha az malzeme enjeksiyonu söz konusu olabilir. 5. SONUÇ Zemin iyileştirme (sıkıştırma) tekniklerinden kompaksiyon enjeksiyonu üzerine teorik ve pratik yaklaşımlarda bulunulmuş, tekniğin uygulama alanlarından ve özellikle son 10-15 yıl bir süre içerisinde sıvılaşma riskini azaltma yöntemi olarak kullanıldığından bahsedilmiş, zemin ve enjeksiyon parametreleri üzerinde kısaca durulmuştur. Tekniğin yumuşak killerde uygulanması durumunda aşırı boşluk suyu basınçlarını sönümleyecek özel önlemlerin alınması gerektiği ve yanal gerilmelerin uzun vadede azalmasından ötürü iyileştirilmiş zeminin penetrasyon dirençlerinde zamanla azalma meydana gelebileceği vurgulanmıştır. 6. SEMBOLLER σ x = x ekseni yönündeki toplam gerilme σ y = y ekseni yönündeki toplam gerilme σ z = z ekseni yönündeki toplam gerilme P g = Enjeksiyon basıncı ε v = Hacimsel birim deformasyon V e = Enjeksiyon malzemesinin hacmi V ns = Nötr sınır içerisindeki zemin hacmi ε x = x ekseni yönündeki birim deformasyon ε y = y ekseni yönündeki birim deformasyon ε z = z ekseni yönündeki birim deformasyon E b = Zemin hacim modülü γ = Zemin yoğunluğunda meydana gelen artış m = Zemin içerisine enjekte edilen kütle γ s = Enjeksiyon noktasında zeminin birim hacim ağırlığı 4079

Kompaksiyon Enjeksiyonuna Teorik ve Pratik Yaklaşımlar Kaynaklar [1] Committee on Grouting of the Geotechnical Engineering Division, 1980, Preliminary Glossary of Terms Relating to Grouting, Journal of the Geotechnical Engineering Division, ASCE, Vol. 106, No. GT7, Proc. Paper 15581, pp. 803-815. [2] Essler, R.D., Drooff, E.R., and Falk, E., (2000), Compensation Grouting: Concept, Theory and Practice. Advances in Grouting and Ground Modification, ASCE, GSP No.104, pp. 1-15. [3] Boulanger, R.W. and Hayden, R.F. (1995), Aspects of Compaction Grouting of Liquefiable Soil, Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, Vol. 121, No. 12. [4] Baker, W.H. (1985). Embankment Foundation Densification by Compaction Grouting, Proceedings, Issues in Dam Grouting, ASCE, New York, NY, pp 104-122. [5] Orense, R.P., Morita, Y., and Masanori, I. (2000), Assessment and Mitigation of Liquefaction Risk for Existing Building Foundation, An International Conference on Geotechnical and Geological Engineering, Melbourne, Australia. [6] Graf, E.D., Compaction Grouting Technique, Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, Vol. 95, No. SM5, September, 1969. [7] Warner, J., and Brown, D.R. (1973), Compaction Grouting, Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, Vol. 99, No. SM8, Proc. Paper 9908, August, 1973. [8] Al-Alusi, H.R. (1997), Compaction Grouting: From Practice to Theory, Grouting: Compaction, Remediation and Testing, ASCE, GSP No.66, pp. 43-53. [9] Warner, J., and Brown, D.R. (1974), Planning and Performing Compaction Grouting, Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, Vol.100, No. GT6, Proc. Paper 10606, pp. 653-666. [10] Graf, E., (1992). Compaction Grout, 1992. Proceedings. Grouting, Soil Improvement and Geosynthetics, ASCE Geotechnical Special Publication No.30, Vol. 1, New Orleans, February 25-28, pp 275-287. [11] Mitchell, J.K., (1981). State-of-the-Art Report on Soil Improvement, Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, Vol.96, No.SM1. [12] Welsh, J.P., Anderson, R.D., Barksdale, R.P., Satyapriya, C.K., Tumay, M.T., and Wahls, H.E., (1987). Densification. Proceedings, Soil Improvement A Ten Year Update, ASCE Geotechnical Special Publication No.12, New Jersey, April 28. [13] Baker, W.H., Cording, E.J., and Macpherson, H.H. (1983), Compaction Grouting to Control Ground Movements During Tunneling, Underground Space, Vol.7, pp 205-212. [14] Harris, D.I., et al. (1994). Observations of Ground and Structure Movements for Compensation Grouting During Tunnel Construction at Waterloo Station, Geotechnique, Vol. 44, No. 4, pp 691-713. [15] McGovern, M.S. (1996). Grouting Combination Repairs Sewer Pipe, Concrete Repair Digest, pp 94-100. [16] Garner, S.J., Jefferies, M., and To, P. (1998). Compaction Grouting Project Completion Report, WAC Bennett Dam Sinkhole Remediation Project. BC HydroPower Supply Engineering. 4080