Malzeme İlave Edilmeksizin Zemin Islah Yöntemleri

Önyükleme + Düşey Drenler ile Konsolidasyon

İnce daneli, killi ve siltli zeminlerin konsolidasyonu zeminin hidrolik geçirgenliğinin (permabilitesinin) düşük olmasından dolayı zaman içerisinde gerçekleşir. Statik yükleme altında oluşan ilave boşluk suyu basıncını zaman içerisinde sönümlenmesini, dolayısıyla zeminin konsolidasyonunu hızlandırmak amacıyla zemin içerisine geçirgenliği daha yüksek düşey prefabrike drenlerin bir grid şeklinde yerleştirilmesi ve üzerine zeminin maruz kalacağı yükleme kadar veya bunun bir miktar fazlasının önceden yüklenmesi ile önyükleme sonucu konsolidasyon süreci hızlandırılır. Böylelikle killi zemin içerisindeki drenaj boyu kısaltılarak zeminin konsolidasyon sürecinin kısaltılması temin edilebilir.

Düşey drenler tipik olarak 30 cm ila 60 cm çapında delgi içerisine kum yerleştirilmesi (kum drenler) veya eşdeğer çapları 5 cm ila 10 cm arasında olan prefabrike bant drenlerin, içi boş bir mandrel vasıtasıyla zemin içerisine sürülmesi şeklinde inşa edilir.

Düşey şerit veya fitil drenler (genellikle PES veya PP esaslı, etrafına geotekstil sarılmış malzemeler olup çekirdek ve filtre kısımlarından oluşur.

Prefabrike düşey dren (prefabricated vertical drains - PVD) uygulaması, ıslah edilecek zemin derinliğine bağlı olarak bir vince veya uygun paletli bir iş malkinası monte edilmiş bir mast ve mandrel ile mandrelin zemin içerisine sürülmesini sağlayan mekanizmadan oluşan dren makinaları ile yapılır. Zemin şartlarına bağlı olarak çok hızlı bir üretim kapasitesine ulaşmak mümkündür.

Zemin iyileştirilmesi yapılacak bölgelerde şerit veya fitil drenlerin boyları ve ara mesafeleri projelendirme safhasında her zemin türüne ve istenen proje kriterlerine göre spesifik olarak belirlenir. Her drenin çakımı sırasında mandrelin alt ucuna uygun boyutlarda bir çelik tapa (ankraj pabucu) yerleştirilerek mandrelin içinden geçen şerit veya fitil drenin proje kotuna kadar zemin içine yerleştirilmesi sağlanır; mandrelin geri çekilmesi sırasında da tapa zemin içinde terk edilir.

Fitil veya şerit drenler yerleşim planındaki pozisyonlarından en fazla 10 cm toleransla çakılır ve düşeyden maksimum sapma toleransı ise 1/50 mertebesinde olmalıdır. Çakılamayan drenin en fazla 45 cm uzağında başka bir drenin çakılmasına çalışılıp mümkün olmadığı taktirde o dren hakkında İşverenden talimat almak üzere diğer drenlerin yapımına devam edilir.

Çakımı tamamlanan drenler zemin yüzeyinden itibaren 15~20 cm yukardan kesilmelidir.

Ön yükleme dolgusuna başlanmadan önce zemin iyileştirilmesi yapılacak saha çevresinde drenaj hendekleri yapılması tamamlanmalıdır. Zemin iyileştirilmesinin sonuçları yapılacak aletsel gözlemlerle izlenmeli ve istenilen iyileşmenin sağlanıp sağlanmadığı kontrol edilerek ilgili raporlama yapılmalıdır.

Bursa Atıksu Arıtma Tesisi Önyükleme ve Düşey Prefabrike Dren ile Zemin Islahı

Diğer Konsolidasyon Yöntemleri

Diğer konsolidasyon yöntemleri arasında eğer ilgili proje kapsamında yeterli bekleme süresi varsa düşey dren uygulamadan önyükleme ile konsolidasyon veya yüklemenin kademeli olarak yapılması gerekliliği nedeni ile dünya üzerinde uygulanan gelişmiş vakum konsolidasyon teknikleri gibi teknikler sayılabilir.

Sadece önyükleme yönteminde sınırlama zeminin taşıma gücüdür. Önyükleme dolgusunun güvenli olarak zemin tarafından taşınabileceği yükseklik çoğu zaman sınırlı olup birçok projede bekleme süreleri ekonomik olarak yeterli değildir.

Vakum konsolidasyon yöntemine ise önyükleme dolgusunun yapılamayacağı kadar çok zayıf zemin koşullarında zemin içerisine yerleştirilen özel borular ve vakum konsolidasyon uygulanacak alanda zemin yüzeyinin geçirimsiz membran ile kaplanması ve negatif atmosferik basınç oluşturularak pompaj ile desteklenen zemin konsolidasyonunun hızlandırılması prensibi esastır.

Vibro Kompaksiyon

Vibro kompaksiyon (veya vibroflotasyon) olarak adlandırılan bu yöntemde vibrasyon ile arzu edilen derinliğe kadar granüler zeminin yerinde sıkıştırılarak ıslah edilmesi esastır. Bu yöntemin uygulanması doğrudan ıslah edilecek zeminin tane boyu dağılımına bağlı olup, iri daneli zeminlerde uygulanmaktadır.

Tipik olarak kil + silt oranı %12'den az olan granüler zeminler bu yöntemle oldukça yüksek birim hacim ağırlıklara kadar yerinde sıkıştırılabilmektedir. Aşağıdaki şekilde A noktasının sağında kalan tipte zeminlerin bu yöntemle sıkıştırılması için "kaba taneli" kalmaktadır.

Bu tip zeminlerde vibro'nun zemin içerisinde sürülmesi için ön delgi yapılması veya çok güçlü vibro ekipmanı kullanmak gerekli olabilir. Buna mukabil yine aşağıdaki şekilde D noktasının solunda kalan tipte zeminlerin geçirgenliği vibrasyon yöntemi için yeterli olmayabilir.

Ancak, aşağıdaki şekilde B ve C noktası civarında yer alan gradasyona sahip zeminlerde bu yöntem oldukça efektif olarak kullanılabilmektedir. İleride anlatıldığı üzere bu yönteme malzeme (taş) ilavesi ile taş kolon ile zemin ıslahı yapılabilmektedir.

Bu yöntemde bir vibratör belirli bir grid ve ara mesafe ile sistematik olarak zemin içerisine düşey olarak indirilir. Vibartörün içesinden geçtiği zemin vibrasyon etkisi olarak geçici olarak sıvılaşma durumuna ulaşır ve sonrasında zemin danelerinin daha sıkı bir biçimde yerleşmesi temin edilir.

Vibro kompaksiyon genel olarak üçgensel grid ile, ıslah edilecek zemin tipi, ıslah öncesi zemin yoğunluğu ve hedeflenen sıkışma miktarı, kullanılacak vibartör tipi (gücü, vibrasyon salınım amplitüdü, eksantrik kuvvet) ve sıkıştırma prosedürü (geçiş tekrar yüksekliği, sayısı vb) gibi parametrelere bağlı olarak, tipik ara mesafeleri 2.5 m ila
5.5 m olacak şekilde uygulanır.

VİBRATÖRÜN İNDİRİLMESİ

İstenen derinliğe kadar vibratör su veya hava jeti yardımı ile indirilir.

SIKIŞTIRMA

Vibrasyon 50 cm'lik kademeler halinde uygulanır. Sıkışan granüler zeminler vibratörün ucuna doğru hareket eder.

İŞLEMİN SON ERMESİ

İşlemin sonunda sıkışma etkisi ile oturan zemin yüzeyi doldurulur.

Dinamik Kompaksiyon

Zemin ıslah yöntemleri arasında suya doygun olmayan zeminlerin veya kontrolsüz dolguların, mühendislik ve mekanik özelliklerini yüksek derinliklerde iyileştirmek ve toplam ve farklı oturmaları azaltmak amacı ile dinamik sıkıştırma (dinamik kompaksiyon) metodu uygulanmaktadır. Bu yöntem ilk olarak Fransa'da ortağımız Soletance Freyssinet şirketinin grup şirketi Menard tarafından geliştirilmiştir.

Bu zemin ıslah yönteminin gerektirdiği ana ekipmanlar, ağır mobil bir vinç ve değiştirilebilir ağırlıklardır. Vinçlerin çoğu özel olarak dizayn edilmiş olup belirli ağırlıkları proje kriterlerine göre değişken yükseklikten serbest düşüş ile bırakarak bir veya birkaç vuruşla zemine ıslah için gerekli enerjiyi verebilmektedir.

Bu çeşit zemin iyileştirme metodu ile, mevcut zeminin boşluk oranı azalacak ve birim hacim ağırlığı artacaktır. Bu değişim izafi sıkılık değerinde daha büyük pozitif bir değişime yol açacaktır.

Zemin ıslahına yönelik olarak dinamik kompaksiyon etki derinliği, darbe başına verilen enerji ile doğru orantılı olup aşağıdaki ifade ile belirlenebilmektedir.

0.5 x (WxH)1/2 < D < 0.8 x (WxH)1/2

Buna göre, projesine ve zemin koşullarına bağlı olarak öngörülen enerji seviyesi (ton.m) için ıslah derinliği - D belirlenebilmektedir.

Dinamik kompaksiyon yöntemleri arasında verilen enerji seviyesi ve ıslah amacına yönelik olarak, Ağır Dinamik Kompaksiyon (Heavy Dynamic Compaction - HDC), Yüksek Enerji Payandaları (High Energy Pillars - HEP), ve ıslah sonrası yüzey sıkışmasını arttırmak için uygulanan ütüleme (Ironing) yöntemleri proje gereklerine göre ayrı ayrı veya birlikte uygulanmaktadır.

Zemin ıslah çalışmalarının kalite kontrolü ve yöntemin performansı bir dizi kalite kontrol yöntemi ile tahkik edilmelidir. Bunlar;

  • Zemin ıslahı öncesi ve sonrası sahanın boyuları ve planlanan yapılar dikkate alınarak farklı noktalarda sondaj yapılarak sistematik presiyometre - PT ve/veya statik penetrasyon CPT deneyleri yapılmalıdır.
  • Seçilen alanlarda ıslah kotundan itibaren ıslah edilecek derinliğe kadar her metrede bir sistematik presiyometre deneyleri veya ıslah derinliğine kadar CPT deneyleri gerçekleştirilmelidir.

  • Saha içerisindeki zemin koşullarının temsil edecek bir noktada test bölgesi seçilmelidir. Bu test bölgesinde, optimum sıkışma enerjisinin belirlenmesi ve her bir noktadaki darbe sayısı, düşüm yüksekliği ve uygulanacak düşüm ağırlığının belirlenmesine yönelik kabarma ve penetrasyon deneyleri gerçekleştirilmelidir. Dinamik kompaksiyon için optimum enerji düzeyi ve düşüm sayısı belirlendikten sonra, imalata geçilmelidir. Kabarma ve penetrasyon deneylerine ilişkin yöntem örneği ekte sunulmuştur.
  • Ayrıca, zemin ıslahı öncesi ve sonrası zemin yüzeyinde Rayleigh dalga hızları ölçülerek zemin modül değerindeki artış gözlenebilir. Bu amaçla, jeofizik yöntemler kullanılabileceği gibi farklı noktalarda zemin koşullarına bağlı olarak ıslah öncesi ve sonrası sismik CPT yöntemi ile yüzey dalga hızı ölçümleri de yapılabilir.

Dinamik kompaksiyon uygulama yöntemi

Dinamik kompaksiyon uygulama sırası

 

Zetaş Zemin Teknolojisi A.Ş.

  Alemdağ Merkez Mah.
      Reşadiye Cad. No: 69/A
      34794 Çekmeköy-İstanbul

  0-216-430 06 00
  0-216-484 41 74
  info@zetas.com.tr

Yükselen Değerleri Üzerinde Taşır

Türkiye ile birlikte Orta Doğu ve Orta Asya'da 10'un üzerinde ülkede aktif olarak, faaliyetleri ile uluslararası alanda önde gelen bir marka olan Zetaş, aynı zamanda geoteknik mühendisliğinde uzman ve geniş kaynaklara sahip, konusunda dünya lideri olan global bir grubun üyesidir.

Web Tasarım & Uygulamaları: İstanbulNet