Zemin İyileştirme Yöntemleri | Zemin İyileştirme Neden Yapılır?

Zemin İyileştirme Neden Yapılır?

Zeminlerin iyileştirilmesindeki temel amaç; yetersiz zeminler ile bunları ağır yükleme durumları, deprem veya toprak kayması gibi afetlerden etkilenen bina temel zeminleri için daha uygun ve yeterli koşulları sağlayacak özelliklere ulaştırmaktır. Zemin iyileştirme yöntemlerine yapıların statik yükleri altında istenen performansı gösteremeyeceği anlaşılan zeminlerde de sık ihtiyaç duyulmaktadır.

Son yıllarda inşaat sektörünün büyümesi ve nüfusun artması, ekonomik göstergelerin yükselmesi, ihtiyaçların çeşitlenmesi  ile birlikte yapı alanındaki projelerde adeta bir patlama yaşanmıştır. Bununla birlikte problemli zeminlere de inşaat yapma zorunluluğu gündeme gelmiştir. Taşıma gücü düşük olan, sıkışabilirliği fazla olan ya da sıvılaşabilen zeminler problemli zeminlerdir. Aynı zamanda mühendislik yapılarının boyutlarının da büyümesi zemin koşullarında iyileştirmeyi şart kılmaktadır. Problemli zeminlere inşaat yapmadan önce zemin etüdü yapmak ve bu etütler doğrultusunda gerekli iyileştirmeleri yapmak oldukça önemlidir. Zemin iyileştirmesi, zemindeki boşluklar (zemin üç ana temel bileşenden oluşur dane, su ve boşluk)  farklı bileşenlerden oluşan karışımlar ile doldurulur, mekanik yöntemler ile zemin boşlukları azaltılır. Bu sayede zeminin taşıma gücünün arttırılması ve duraylılık açısından daha güvenli bir zemin oluşturmak hedeflenmektedir.

Zayıf Zemin Koşullarına İlişkin Alternatif Çözümler Nelerdir?

Yetersiz zemin koşulları ile karşılaşıldığında birkaç çözüm söz konusu olabilir:

• Sorunlu parselden vazgeçilip yeni bir arazi seçilebilir.
• Daha iyi nitelikli zemin tabakalarına ulaşmak için derin temeller tasarlanabilir.
• Zayıf zemin kaldırılıp yerine daha iyi bir malzeme, kontrollü olarak yerleştirilebilir.
• Zayıf zemin üzerine inşa edilecek yapı, zeminden beklenen davranışa uyum sağlayabilecek biçimde tasarlanabilir.
• Yetersiz ve zayıf zeminin iyileştirilmesi yoluna gidilebilir.

Zemin İyileştirmesi ile Zeminde Hangi Parametreler Değişir?

Zemin iyileştirmesi dendiğinde çoğunlukla zeminin kayma mukavemetinin, sıkılığının veya kıvamının iyileştirilmesi akla gelmelidir.

• Zeminin kayma mukavemeti, zeminin göçmeye gitmeden karşı koyabileceği en büyük kayma gerilmesi demektir.  Özellikle şev stabilitesinin sağlanmasında ( heyelan analizlerinde örneğin), zeminlerin taşıma gücünün yeterli olup olmadığının anlaşılmasında, sürtünmeli kazıkların tasarımında oldukça önemlidir.
• Zemini oluşturan bileşenlerden danelerin arasındaki boşluk oranının az veya çok oluşu sıkılık kavramı ile ifade edilir. D_r   ile ifade edilen bu oran çakıl, kum gibi kohezyonsuz zeminlerde sıkışmanın bir ifadesi olarak da tanımlanabilir. Zemin ne kadar sıkı ise zeminde meydana gelecek olan oturmalar o kadar kısıtlanmış demektir.
• Zeminde kıvam ise daneler ile su arasındaki ilişkinin bir göstergesidir. Kıvam limitleri olarak da bilinen Atterberg limitlerinde zeminin su içeriklerine göre tanımlamalar mevcuttur.  Zeminin sıvı-plastik-katı haller arası geçişler için sınır değerleri vardır. Likit limit,plastik limit,büzülme limiti gibi..

Zemin İyileştirme Yöntemleri Nelerdir?

Zemin iyileştirmesi yöntemleri en sade haliyle 4 ana başlıkta incelenebilir;

• Mekanik,
• Hidrolik,
• Kimyasal iyileştirme,
• Ekleme yolu.

Mekanik İyileştirme

Mekanik kuvvetlerle zemindeki boşlukların azaltılmasını amaçlar. Örnek olarak darbeli silindir ile zemin tabakalarının sıkıştırılması.

Hidrolik İyileştirme

Boşluk suyu basıncının düşürülmesi temelli bir yöntemdir. İri daneli zeminlerde kuyulardan pompalama ile YASS’(yer altı su seviyesi) ın düşürülmesi veya ince daneli zeminlerde düşey drenlerin kullanılması örnek olarak verilebilir. Düşey drenlerin kullanılması yöntemi öncesinde ön yükleme ile bir miktar suyun kaçışının sağlanması da ekonomik bir çözüm olacaktır. Geosentetikler, geomembranlar da hidrolik iyileştirme yöntemleri arasında sayılabilir.

Kimyasal İyileştirme

Farklı bileşenlerden oluşan katkı adı verilen karışımlar ile zemin boşluklarının doldurulması ise kimyasal iyileştirme yöntemidir. Bu yönteme günümüzde de çok yaygın olan jet grout kolonu uygulaması en güzel örnektir.

Ekleme İle İyileştirme

Zemin çivileri, ankraj yerleştirilerek zeminin donatılandırılması, fiberler veya hasırların zemine yerleştirilmesi ekleme ile iyileştirmeye örnektir. Bu yöntemler sayesinde zemin kütlesinin dayanımı arttırılmış olur.

Zemin İyileştirme Yöntemine Nasıl Karar Verilir?

Zemin iyileştirmesi için kullanılacak yöntemin belirlenmesinde;

• Zemin türü (kohezyonsuz- kohezyonlu zeminlerde farklı yöntemler tercih edilmektedir),
• Yass koşulları ile zemindeki sızıntı durumu,
• Ekonomi,
• İyileştirme yönteminin uygulama süresi,
• Yöntemin güvenilirliği,
• Yöntemin ne derecede etkili olacağı,

gibi çeşitli faktörler göz önünde bulundurulmalıdır. Bilindiği üzere iyileştirme yöntemlerinin her biri zeminin farklı bir parametresini değiştirmek üzere uygulanmaktadır. Bu kapsamda seçilecek yöntemin hangi parametreyi iyileştireceği üzerinde durulmalıdır.

Jet grout yapımı ile ilgili animasyon

NOT: Bu yazı, Sanal Şantiye editörleri tarafından Yük.İnş.Müh. Muhammed DEMİRKOLLU ve İnş.Müh. Kardelen DURSUN’un yazıları derlenerek oluşturulmuştur.

Kaynaklar / References

• Ekinci (2011), Zemin İyileştirme Yöntemleri, Zemin Etüdü Ve Uygulama Alanları

• Bell, F.G. (1993), “Engineering Treatment of Soils”, E&FN Spon