TMH
FORE KAZIK – JET GROUTLU BİR İKSA UYGULAMASI Recep OKAN (*)
İstanbul gibi büyük kentlerde, merkezi yerlerdeki yapılaşmaya uygun alanların azlığı, otopark gibi ihtiyaçların karşılanması zorunluluğu gibi nedenlerle yerin üstü olduğu kadar yerin altı da bir o kadar önem arzetmektedir. Ancak mevcut yapılaşmaların ve yolların durumu düşünüldüğünde uzman kişi ve firmalardan destek alınmadan zemin kazısının mümkün olmadığı bir gerçektir. Özellikle zemin koşullarına ve yer altı suyunun olup olmamasına göre uygun bir projenin yapılması çok önemlidir. Genel olarak kullanılan iksa sistemlerini hatırlayacak olursak; • Fore Kazıklı Konsol İksa • Fore Kazıklı-Öngermeli Ankrajlı İksa • Mini Kazıklı-Öngermeli Ankrajlı İksa • Zemin Çivili-Püskürtme Betonlu İksa • Diyafram Duvarlı Konsol - Öngermeli Ankrajlı İksa • BA Perde (Keson) Konsol - Öngermeli Ankrajlı İksa • Kesişen Fore Kazıklı Konsol – Öngermeli Ankrajlı İksa • Fore Kazık Arası Jet Grout Kolonlu Konsol Öngermeli Ankrajlı İksa Vd. Bu yazı kapsamında gerek imalat hızı ve gerekse de sağladığı ekonomi nedeniyle son yıllarda başarıyla uygulanmakta olan fore kazık arası jet grout kolonlu iksa sistemlerinden biri anlatılmıştır. Projeye söz konusu alan İstanbul ili, Şişli ilçesinde yer almakta olan Kasımpaşa İş Merkezi olarak anılmaktadır. İnceleme alanının yüzeyinde 0-1 metre kalınlık gösteren dolgu katmanı bulunmaktadır. Bu dolgu tabakasının altında ise ∼10m kalınlıkta siltli, az çakıllı kil ve bu tabakanın altında da ∼10m kalınlıkta siltli kil yer almakta olup en altta ise ayrışmış kayaya (Trakya Formasyonuna) girilmektedir. Sahanın zemin profilini tespit etmek amacıyla, derinlikleri 18,0m ile 20,0m arasında değişen 4 adet sondaj yapılmıştır. Sondajlarda 9,0m ile 11,0m (*) İnş. Yük. Müh., Temeltaş İnş. San. ve Tic. A.Ş.
derinliğe kadar sarı renkli, siltli, kumlu, çakıllı kil geçilmiştir. Yapılan Standart Penetrasyon deneylerinden kumlu kil zeminin genelde orta katı olduğu anlaşılmaktadır. Bu sarı kilin altında yeşil renkli siltli kile girilmektedir. Yapılan Standart Penetrasyon deneylerinden bu kil tabakasının da orta katı kıvamda olduğu söylenebilir. Sondajlar sırasında yeraltı su seviyesi zemin yüzeyinden ortalama 2,5 m derinde ölçülmüştür. Sondajlarda rastlanan bu killi tabakaların eski bir dere yatağı teraça alüvyonunu oluşturduğu tahmin edilmektedir. Kasımpaşa İş Merkezi inşaatı nedeniyle yaklaşık 15.70 m derinlikte planlanan bodrum ve temel kazısının sağlıklı bir şekilde yapılabilmesi için YAS da düşünüldüğünde geçirimsiz ve öngermeli ankrajlarla desteklenmiş bir iksa sistemine ihtiyaç duyulmaktadır. Ancak gerek burada ve gerekse de benzer YAS problemi olan zeminlerde, kastedilen geçirimsizlikten pompalar vasıtasıyla atılabilecek kadar suya müsaade edilebileceği anlaşılmalıdır. Yola göre ∼3.50 m aşağıda bulunan söz konusu parselin +6.50 m civarı kotlarından ∅65 cm çapında, merkezden merkeze 1.0 m ara ile fore kazıklar imal edilmiş, malzeme ve su geçirimsizliğinin teşkil edilebilmesi için ayrıca bu fore kazık araları Ø60 cm çaplı jet grout kolonlar ile doldurulmuştur (Şekil 1, Resim 2-3). Düşey taşıyıcı elemanlar nihai kazı kotu altına 2.0 m soketlenecek boyda projelendirilerek imal edilmiştir. Kazık ve jet grout imalatları akabinde hafriyat çalışmalarına başlanmış ve kademeli kazı yapılarak ankraj imalatlarına geçilmiştir. Ayrıca mevcut zeminin taşıma gücü nedeniyle üst yapı yüklerinin emniyetli olarak taşıtılabilmesi için temel altında da Ø60 cm çaplı jet grout kolonlar imal edilmesine karar verilmiştir (Şekil 2). Taşıyıcı özelliğe sahip zemin tabakalarının derinde olması halinde temeller, kazıklar veya jet grout kolonları üzerine oturtulur. Genel olarak bu tip temel sisteminin geçerli bir çözüm olabileceği durumlar aşağıdaki şekilde sıralanabilir:
TMH - TÜRKÝYE MÜHENDÝSLÝK HABERLERÝ SAYI 430 - 2004/2
55
TMH
Şekil 1 - İksa Modülasyon Planı
a) Güvenilir seviyede taşıma gücüne sahip zemin tabakalarının yüzeysel bir temel sistemi teşkili için ekonomik olmayacak kadar derinde olması, b) Yapının hemen altındaki zemin tabakalarının çok yumuşak ya da gevşek olması, c) Yapının yer alacağı alanda zemin tabakalarının büyük farklılıklar göstermesi, d) Zemin yüzü veya zeminde tabakalaşmanın fazla eğimli olması, e) Üniform olmayan, küçük alanlara yoğunlaşmış yük aktaran yapılar, f) Statik sistemleri veya fonksiyonları bakımından farklı oturmalara hassas yapılar. Jet grout kolonu 400-450 bar basınçla püskürtülen su ve çimento karışımının zeminin boşluklarını doldurup ve sıkıştırılması suretiyle elde edilir. Yüksek basınç, sevk edilen enjeksiyonun (grout) nozzle’lardan geçerken yüksek bir kinetik enerji kazanmasını sağlar. Su-çimento karışımının hızı 250 m/sn değerlerine ulaşarak, enjeksiyon zemini yırtarak ve zeminle birleşerek çimentolu zemin yapısı -soilcreteoluşur.
Şekil 2 - Jet Grout İmalatı
Resim 1 - Jet Grout Nozzlelarından Çıkan Su Jeti Görünümü
56
TMH - TÜRKÝYE MÜHENDÝSLÝK HABERLERÝ SAYI 430 - 2004/2
TMH
Resim 2 - İksa Fore Kazık ve Jet Groutların İmali
Resim 3 - Fore Kazık Aralarında Jet Groutların İmali
Resim 4 - Test Jet Grout Görünümü
Jet grout’un özelliklerini belirleyen parametreler; jet enjeksiyon tiji içerisindeki akışkan basıncı, jet enjeksiyon tiji içerisindeki akışkan debisi, enjeksiyon şerbetinin bileşimi, jet enjeksiyon tijinin dönme hızı, çekilme ve yerleştirilme hızıdır. Delme: Delme metodu zemin cinsine bağlı olarak seçilir. Delme işleminin kolaylaştırılması, uç takımın soğutulması ve zeminin enjeksiyona hazırlanması amacıyla delme sırasında değişik akışkanlar kullanılabilir. Bunlar su, hava veya grout olabilir. Enjeksiyon: Projede belirtilen derinliğe ulaşıldığında delme ve akışkan basma işlemi durdurulur. Çelik bir bilye grout borusuna yollanarak groutun yönü ‘monitor’ diye adlandırılan ve delgi ucunun hemen arkasında bulunan 2.0mm - 2.5mm çapındaki 2-4 adet nozzle ’ları taşıyan takıma çevirilir. Su/çimento oranı 0.7’nin altına inmeyecektir. Yüksek basınçlı grout pompalanmaya başlanması ile enjeksiyon fazına geçilir. Takriben 250 m/sn hızlı grout, delici takımın rotasyon hareketi ile dairesel kesitli bir grout tabakası formunu alır. Delici takımın önceden belirlenmiş dönme hareketi sabit bir hızla çekme hareketi ile birleşince düşey kolon şeklinde bir yapı meydana gelir. Zemine çimento enjeksiyonu, istenilen jet grout üst kotuna kadar yapılır. Makine ve Ekipmanlar: Jet grout ekipmanı ve ilgili aksesuarları yukarıda tarif edilen imalatı yapabilecek kapasite ve nitelikte olacaktır. Seçilen ekipman gerektiğinde zeminin kabarmasına mani olmak veya istenen kazık çap ve mukavemetine ulaşmak üzere İşverenin talimatı doğrultusunda “prewashing” (ön yıkama) gerçekleştirilebilecek nitelikte olmalıdır. Jet grout ekipmanı aşağıdaki ekipmanlardan oluşacaktır. Delgi makinesi: Uygulama projesinde öngörülen derinliğe kadar yukarıdaki yöntemlerden biri ile delgi yapabilecek ve jet grout kolon teşkil edebilecek kapasitede delgi makinesidir. Pompa ünitesi: Jet grout enjeksiyon karışımını istenen çapta jet grout kolon teşkil edebilecek basıncı verebilecek pompadan oluşacak jet grout ünitesidir. 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.
TMH - TÜRKÝYE MÜHENDÝSLÝK HABERLERÝ SAYI 430 - 2004/2
57
TMH Çimento silosu: Dökme çimento depolayabilen ve jet grout mikser ünitesini yeterli düzeyde besleyecek çimento silosu ve konveyörüdür. Su tankı: 15-25 ton kapasiteli sağlam su tankıhavuzu ve su pompası olmalıdır. Diğer ekipmanlar 8-12 bar basınçlı kompresör, kaynak makinesi ve elektrik kesintilerinin olması halinde 50KVA’ lık bir jeneratör bulundurulmalıdır. Jet grout imalatlarına başlamadan önce tespit edilen test parametreleri ile imal edilen jet grout kolonları daha sonra açılarak çap kontrolleri yapılmıştır (Resim 4). İksa uygulama projesinde, iksa sistemine ait plan ve kesit detayları Şekil 3'te verilmiştir. a) Planda yaklaşık beşgen şeklinde bir alanın çevreleyen iksa sisteminin; 1,0 m ara ile teşkil edilecek 65 cm çaplı fore kazıklar arasına 60 cm çaplı jet grout kolonu oluşturulması, zemin ankrajları teşkili amacıyla ön yüzeye 30 cm / 70 cm kuşak kirişlerinden oluşması tasarlanmıştır. b) Parselin konumuna bağlı olarak farklı yükseklikler söz konusu olup, kazık boyu yaklaşık 11,0 m ile 15,0 m arasında değişmektedir. c) Kazık uçları nihai kazı kotunun 2,0 m altındadır. d) Kuşak kirişleri üzerinde ikişer adet demet donatılar (ankraj donatısı) ve bu ikili demet donatılar arasında ise 2,0 m bulunması öngörülmüştür. Kademeler ilerledikçe görüldüğü üzere fore kazıklı ve jet groutlu sistem sahaya su girişinin önlenmesinde başarılı bir sonuç vermiştir. Resim 5’den de
Resim 5 - Cephe Görünüşü
Resim 6 - İksa Sistemi Genel Görünüşü
görüldüğü üzere ankraj imalatı için açılan deliklerin dışında fore kazık-jet groutlu sistemden bir su gelişi söz konusu değildir. Son kademe ankraja gelindiğinde oluşan görünüm de Resim 6’dan görülebilir. Kaynaklar Kasımpaşa İş Merkezi İksa Uygulama Projesi, Temeltaş İnşaat San. Ve Tic. A.Ş., 2004. Kumbasar, V., ve Kip, F., Zemin Mekaniği Problemleri, Çağlayan Kitabevi, 1992. Altay A. Birand, Kazıklı Temeller, Teknik Yayınevi, 2001. Özüdoğru, K., Tan, O. ve Aksoy, İ.H., Çözümlü Problemlerle Zemin Mekaniği, Birsen Yayınevi Ltd. Şti., 1996. Özaydın, K., Zemin Mekaniği, Birsen Yayınevi Ltd. Şti., 2000. Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik , Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, 1998.
Şekil 3 - İksa Tip Kesiti
58
TMH - TÜRKÝYE MÜHENDÝSLÝK HABERLERÝ SAYI 430 - 2004/2
Mühendislik Jeolojisi, Şekercioğlu, E., 1993.
