ENJEKSİYON
Buradaki amaç zeminin ya da kaya kütlesinin mühendislik özelliklerini iyileştirmektir. Nitekim bu iyileştirme zeminin gerilmedeformasyon ve dayanım gibi mekanik özellikleri ile geçirimlilik gibi hidrojeolojik özellikleri değiştirilerek elde edilir. Özelikle yapı etki alanı içinde kalan zeminlerin geçirgenliğini azaltmak, yapı tabanındaki izin verilen temel taban basıncını değerini arttırmak, tünel ve baraj kazılarında su problemini ortadan kaldırmak ve deprem esnasında sıvılaşma riski olan granüler malzemenin sıvılaşma riskini azaltmak için kullanılır.
Enjeksiyon teknolojisinin kökeni diğer zemin iyileştirme teknikleri gibi eskiye dayanmakla beraber bu teknoloji hem yeni enjeksiyon malzemeleri hem de bu malzemelerin zemin içerisine nüfuz ettirilmesi bakımından sürekli bir gelişim içerisindedir. Enjeksiyon tekniği, başlangıçta su sızıntılarını önlemek ve dayanım kontrolü için maden endüstrisinde ve baraj temellerinde sızdırmazlık perdesi oluşturulmasında uygulanmaya başlanmış, daha sonra; inşaat mühendisliğinde de tünel kazımı esnasında gevşek zeminlerin ve parçalı kayaların stabilizasyonunda, sondaj ve numune alma esnasında, su problemlerinin çözümünde, zemin içerisindeki boşlukların doldurularak aşırı oturmaların engellenmesinde, hem mevcut hem de yeni inşaa edilecek yapıların zemin emniyet gerilmelerinin artırılmasında özellikle de son 10-15 yıllık bir süreç içerisinde tünel kazımı dolayısıyla yüzeydeki veya yakın çevredeki yapılarda meydana gelebilecek zararlı oturmaların engellenmesinde deprem esnasında sıvılaşabilecek gevşek, suya doygun granüler zeminlerin sıvılaşma potansiyellerinin azaltılmasında kullanılmıştır.
Enjeksiyon malzemesinin D85 tane boyutu içine gireceği zeminin yada çatlakların 1/3 ünden küçük olmalıdır. Zeminler için enjekte edebilirlik oranı (N) aşağıdaki formül ile hesaplanabilir. Enjekte edilebilirlik oranının 15 den büyük olması durumunda enjeksiyonun verimli olduğu kabul edilir.
Enjeksiyon malzemesi olarak daneli karışımların kullanılmadığı durumlarda kimyasal eriyikler kullanılır.
ENJEKSİYON TEKNİKLERİ Enjeksiyon teknikleri enjeksiyon malzemesinin zemin içerisine yerleştirilme biçimine bağlı olarak değişmektedir. Sızıntı (Permeasyon) İntrüzyon (Çatlatma) Kompaksiyon Jet
Sızıntı (Permeasyon) Enjeksiyonu: Bu enjeksiyon, danelerin konumunu bozmadan zemin boşluklarının doldurularak geçirimliliğin azaltılması amacıyla yapılır. Genellikle zemine su/çimento karışımı enjekte edilir. Enjeksiyon şerbetinin küçük boşluklara girerek etki edebilmesi için vizkozitesinin düşük olması gerekmektedir. Ayrıca kullanılan çimentonun da ince olması çatlak ve boşluklara daha kolay ulaşması açısından önemlidir. Sızıntı enjeksiyonu küçük basınçlar kullanılarak zemine enjekte edilir. Zemin içine enjekte edilen malzeme zamanla sertleşerek zeminin mekanik ve hidrojeolojik özelliğini değiştirmektedir. Diğer yandan kimyasal malzemeler kullanılarak benzer iyileştirilmeler de yapılmaktadır.
Çatlatma (Intrüzyon) Enjeksiyonu: Burada zeminin kontrollü bir şekilde, düşük viskoziteli çimento enjeksiyonu ile yüksek basınçlarda (4 MPa) çatlatılması söz konusudur. Bu enjeksiyon tekniği temel olarak permeasyon enjeksiyonunun mümkün olmadığı düşük geçirimliliğe sahip, ince daneli zeminlerin stabilizasyonunda uygulanmaktadır. Çatlatma enjeksiyonunun gelişimi tünel veya kazı aktiviteleri esnasında meydana gelen oturmaları önleme çalışmalarına dayanmaktadır. Çatlatma enjeksiyonu sonucunda zemin içerisinde ağaç dallarına benzer bir şekilde sertleşmiş çimento kanalları oluşmakta ve bu sayede zemin kontrollü bir şekilde ve bölgesel olarak sıkıştırılmaktadır. Çimento şerbeti başlangıçta yüksek basınçlarda enjekte edilmekte ve zeminin çatlamasıyla beraber oluşan çatlaklar çimento ile doldurulmaktadır.
Kompaksiyon Enjeksiyonu Yüksek basınç altında viskozitesi yüksek bir karışımın zemin içine enjekte edilmesidir. Zemin içine enjekte edilen koyu şerbet enjekte edildiği bölgede topaklanarak zemini sıkıştırmaktadır. Dolayısıyla bu yöntemde enjekte edilen şerbetin zemin boşluklarına girmeksizin zemin içinde bir kütle oluşturulması amaçlanmaktadır Zemini iç bölgeden sıkıştırılmasına yönelik bu işlem için yüksek basınçlar gerekmektedir. su- çimento-kum ve bentonit karışımından oluşan bu şerbet zemine yaklaşık 400kN/m2 basınçla enjekte edilir Bu uygulama sonucunda zeminin orjinal yapısı bozularak radyal olarak sıkıştırılır. Bu yöntem aşırı oturma problemi olan zeminin iyileştirilmesinde, farklı oturma problemi olan mevcut yapıların rehabilitasyonunda, yumuşak zeminlerin sıkıştırılarak geçirimliliğinin azaltılmasında aktif olarak kullanılmaktadır. Kompaksiyon enjeksiyonu tüm zeminler için kullanıldığından diğer enjeksiyon yöntemlerinden ayrılmaktadır.
Kompaksiyon Enjeksiyonu
Jet Enjeksiyonu Bu enjeksiyon türünde tasarım derinliğine kadar, su kullanılarak delgi yapılmakta ve delgi için kullanılan tijlerin ucundaki nozullardan yüksek basınçlarda çimento şerbeti zemine jetlenmektedir. Bu jetleme esnasında tijler de belirli bir hızla döndürülmekte ve yine belirli bir hızla da zemin içinde aşağıdan yukarıya doğru çekilmektedir. Böylece, belirli bir çapta ve boyda zemin içinde silindirik bir kolon oluşturulmaktadır.
Buradaki mekanizmadan anlaşılabildiği gibi jet enjeksiyonu aslında bir enjeksiyon tekniği değil bir karıştırma yöntemidir. Sonuçta zemin içerisinde beton-zemin karışımı yüksek dayanımlı ve geçirimliliği düşük kolonlar elde edilmektedir. Bu yönüyle jet enjeksiyonu diğer enjeksiyon türlerinden kesin olarak ayrılmaktadır.
Jetleme esnasında kolon çapını artırabilmek için çimento jeti yanında hava ve su jetleri de kullanılabilmektedir.
JET 1 Tek Akışkanlı Sistem: Zemine gönderilen tek akışkan çimento su karışımıdır. JET 2 Çift Akışkanlı Sistem: Zemine gönderilen akışkanlar çimento su karışımı ile havadır. Yüksek hıza sahip enjeksiyon jeti, 2-15 barlık sıkıştırılmış ve enjeksiyonu çevreleyen hava konisi ile birlikte püskürtülmektedir. JET 3 Üç Akışkanlı Sistem: Zemine gönderilen akışkanlar çimento su karışımı, hava ve sudur. Sistemde zeminin sökülmesi, sıkıştırılmış hava konisi tarafından çevrelenmiş su jeti ile yapılmakta ve bu jetten birkaç desimetre aşağıda yerleştirilmiş olan püskürtme ağzından çimento enjeksiyonu tek başına püskürtülmektedir. Bu sayede, sistemin aşındırma enerjisi ve verimi artmakta, kohezyonlu zeminlerde 150 cm, kohezyonsuz zeminlerde 300 cm çapa kadar kolon oluşturulabilmektedir
JET GROUT YÖNTEMİNİN UYGULANABİLDİĞİ ZEMİNLER