İnşaat Mühendisliğinde Fore Kazık ve Diğer Zemin İyileştirme – Destekleme Yöntemleri (İnşaat Yüksek Mühendisi Burak Keskin)

Konu	İnşaat Mühendisliğinde Fore Kazık Uygulamaları ve Diğer Zemin İyileştirme ve Destekleme Yöntemleri
Tarih	28.02.2024
Konuşmacı	İnşaat Yüksek Mühendisi Burak KESKİN
Branşlar	İnşaat Mühendisliği Jeoloji Mühendisliği Jeofizik Mühendisliği

ÖZET

Zeminin taşıma gücü, emniyet gerilmesi gibi parametrelerine bağlı olarak zemin içerisinde dairesel kesitli bir delgi açılarak içerisine donatı ve beton yerleştirilerek yapılan zemin güçlendirme uygulamasına “fore kazık” adı verilmektedir. ..

Zeminin taşıma gücünün ve emniyet gerilmesinin düşük olduğu, suya doygun olduğu durumlarda zeminin taşıma kapasitesini artırmak için yapılan bir tür zemin iyileştirme yöntemidir. Zemin iyileştirme, iksa sistemlerinde, şev stabilitesinde, derin kazılarda ve kazıklı temellerde yaygın olarak kullanılan bir uygulamadır. Özellikle ülkemizde, köprü ve yüksek binalarda kullanılan en etkili temel güçlendirme yöntemlerinden birisidir. İnşaat alanlarından optimum seviyede yararlanmak, yerleşime uygun olmayan yerleri uygun hale getirmek, çevresel düzenlemeleri yapmak, depreme daha dayanıklı binalar inşa etmek gibi farklı amaçlarla farklı kullanım alanlarında tercih edilmektedir

İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİNDE FORE KAZIK UYGULAMALARI
(VE DİĞER ZEMİN İYİLEŞTİRME VE DESTEKLEME UYGULAMALARI)

İnş. Yük. Müh. Burak KESKİN

 

FORE KAZIK NEDİR?

—Zeminin taşıma gücü, emniyet gerilmesi gibi parametrelerine bağlı olarak zemin içerisinde dairesel kesitli bir delgi açılarak içerisine donatı ve beton yerleştirilerek yapılan zemin güçlendirme uygulamasına “fore kazık” adı verilmektedir.

—Delgi işlemleri Fore kazık makinesi adı verilen iş makinesi ile yapılmaktadır.

—Delgi içerisine yerleştirilen demir donatı şantiye içerisinde uygun bir alanda imal edilir, hazır beton ise bir pompa yardımıyla gerekli ekipmanlar kullanılarak delgi içerisine yerleştirilir.

 

 

FORE KAZIK İMALATI HANGİ DURUMLARDA YAPILIR?

—Zeminin taşıma gücünün ve emniyet gerilmesinin düşük olduğu, suya doygun olduğu durumlarda zeminin taşıma kapasitesini artırmak için yapılan bir tür zemin iyileştirme yöntemidir. Zemin iyileştirme, iksa sistemlerinde, şev stabilitesinde, derin kazılarda ve kazıklı temellerde yaygın olarak kullanılan bir uygulamadır.

—Özellikle ülkemizde, köprü ve yüksek binalarda kullanılan en etkili temel güçlendirme yöntemlerinden birisidir. İnşaat alanlarından optimum seviyede yararlanmak, yerleşime uygun olmayan yerleri uygun hale getirmek, çevresel düzenlemeleri yapmak, depreme daha dayanıklı binalar inşa etmek gibi farklı amaçlarla farklı kullanım alanlarında tercih edilmektedir.

 

FORE KAZIK İMALATI NASIL YAPILIR?

1.İmalata başlamadan önce; ilk olarak zemin etüdü yapılmalı ve sonrasında zemin şartları, yeraltı su seviyesi, kazık boyu ve çapı gibi faktörlere bağlı olarak uygun makine ve ekipman  tercih edilmelidir.

2.Zemine açılan delgi, muhafaza(kılıf) borusu ya da bentonit çamuru kullanılarak yapılabilir.

3.Bentonit(delgi) çamuru kullanılması durumunda, delgi sonucu çıkan çamurun kumdan arındırılmasıyla dışarıda hazırlanan donatı vinç yardımı ile delgi içerisine indirilir ve proje kotlarına uygun olarak yerleştirilir.

4.Daha sonra ise beton tremi boruları kullanılarak kazık alt ucundan üst ucuna doğru dökülerek tamamlanır. Genelde 65-300 cm çaplarında ve 0-50 metre uzunluğunda standart delgi ekipmanları ile yapılır.

FORE KAZIK NİÇİN TERCİH EDİLİR?

—Sağlam zemine ulaşabilmek için farklı uygulamaları vardır.

—Bu yöntemle fazla kazı-dolgu işlerinin önüne geçilir.

—Bu yöntemle çevredeki toprak örtüsüne fazla zarar verilmez.

—Titreşim ve gürültünün az olması sebebiyle çevreye verdiği zarar daha azdır.

—Uygun kullanım yerlerinde daha ekonomiktir.

—Diğer yöntemlere göre daha dar alanlarda ve derinlerde çalışılabilmektedir.

 

FORE KAZIK DEPREME DAYANIKLI MI?

—Kazık temeller, deprem esnasında temel hareketlerini azaltmanın en etkili yöntemlerinden biridir. Kazık temellerin deprem koşullarında en sık kullanılan iki çeşidi, fore kazık ve bağlantı kiriş sistemi ile ön gerilmeli kazık temellerdir. Kazıklı radye temellerin kullanımı son yıllarda daha da artmıştır. Kazıklar ve radyenin birlikte çalışması, taşıma kapasitesini arttırmakta, oturmayı azaltmakta ve kazıklar ile radyenin farklı oturması minimuma indirilmektedir.

 

FORE KAZIK UYGULAMA YÖNTEMLERİ VE EKİPMANLAR

—Fore kazık uygulama yöntemleri; zemin sınıfına, yoğunluğuna vb. parametrelere bağlı olarak dört farklı şekilde uygulanabilmektedir.

1.Kılıfsız ve Katkısız Normal Delgi

2.Borulu Kazık(Kılıflı) Delgi

3.Bentonit Delgi

4.Su ile Delgi

—Ekipmanlar ise;

1.Fore kazık makinesi

2.Servis vinci

3.Delgi başlıkları

4.Muhafaza boruları

5.Tremie boruları vb..

 

FORE KAZIK UYGULAMA DOĞRULUK TESTLERİ

—Süreklilik (İntegrty) Testi;

1.Fore kazıklar, yer altında imalatı sürdürülen beton yapılardır. Üzerine gelen proje yükler ve bilhassa yer sarsıntısı hatıranda gereksinim duyulan yüksek dayanım, bu tip alt yapı imalatlarının kalitesi ile orantılıdır.

2.Kazık süreklilik,bütünlük deneyi sayesinde bu imalatları kontrol etmek olasıdır. Böylelikle tabanı açmadan yeraltındaki imalatın konumu ve problemleri belirlenebilmektedir.

3.Bu deney, kazık kolonunun üst bölümüne küçük bir el çekici ile vurarak yeniden kazık kolonu üstüne yerleştirilmiş olan ivme ölçerle bir yansıma sinyali kaydı asalına dayanır. Kazığın cevabı hemen ekranda görüntülenebilir ve çözümleme için hafızada depolanabilir.

—Kazık Yükleme Testi;

1.Kazık yükleme deneyleri kazıkların maruz kalabileceği basınç, çekme ve yanal yükleri emniyetli bir şekilde taşıdıklarını test etmek maksadıyla yapılır. En bilinen 2 yöntemden bahsettik. Birçok farklı deney yöntemleri de mevcuttur.

 

—İksa ve Derin kazı sistemlerinde;

1.Ankrajlı ve Ankrajsız Fore Kazık Uygulamaları

2.Ankrajlı  ve Ankrajsız Mini Kazık Uygulamaları

3.Shotcrete  (Zemin Çivisi yada Ankraj)

4.Temel Kazısı ve Dolgular, Geçirimsiz Perde Duvarlar

—Zemin iyileştirme sistemlerinde;

1.Donatılı ve Donatısız  Fore Kazık Uygulamaları

2.Donatılı ve Donatısız  Mini Kazık Uygulamaları

3.Deep Soil Mixing (DSM) (Derin Zemin Karıştırma Yöntemi)

4.Jet Grouting  (Zemin Karıştırma Yöntemi)

5.Enjeksiyon

—Kazıklı temel sistemlerinde;

1.Fore Kazık Uygulamaları

2.Plastik Kazık (Donatısız kazıklar plastik kazık olarak adlandırılır)

3.Mini Kazık Uygulamaları

4.Jet Grouting

5.Deep Soil Mixing

6.Enjeksiyon

—Şev stabilite sistemlerinde;

1.Ankrajlı ve Ankrajsız Fore Kazık Uygulamaları

2.Ankrajlı ve Ankrajsız Mini Kazık Uygulamaları

3.Shotcrete  (Zemin Çivisi yada Ankraj)

 

—ŞİMDİ KISACA FORE KAZIK UYGULAMASI HARİCİ, DİĞER ZEMİN UYGULAMALARINDAN BAHSEDELİM;

1) ANKRAJ UYGULAMASI

—Öngermeli ankraj: Derin kazılarda çevredeki yapıları emniyete almak ve iş güvenliği yönünden sağlıklı bir çalışma yapabilmek için iksa sistemleri uygulanır. Öngörmeli ankraj bunu sağlayan elemanlardan bir tanesidir. Açılan yapı çukurunun tekrar doldurulması planlanıyorsa bu sistem geçici ankraj’dır. İnşaat aşamasında su basman kotu veya zemin kotuna kadar olan kısmı doldurulana kadar uygulanan ankrajlar geçici ankraj veya öngermeli ankraj diye isimlendirilir.

—Kalıcı ankraj: Sabit olarak düşünülen yapıları, veya açıkta kalacak derin kazıları desteklemek için kullanılan iksa sistemidir. Kalıcı ankrajların öngermeli ankrajlara göre uygulaması daha spesifik ve daha zordur.

 

ÖNGERMELİ ANKRAJ NASIL UYGULANIR?

—Öncelikle yatay da 10-30 derecelik açılarla delgi işlemi projede belirtilen boylarda tamamlanır.

—Özel üretim olan çelik halatlar projede belirtilen şekilde en az üçlü en fazla altılı şekilde serbest boy ve kök boyu olmak üzere hazırlanır.

—Açılan kuyularda su bulunması halinde kılavuz denilen sistemle içindeki çamurlu su temizlenir.

—Ankraj halatları temizlenen kuyuya atılır.

—Enjeksiyon için hazırlanan kuyular kaliteli çimentolarla enjeksiyonlanır.

—Priz süresine kadar beklenildikten sonra germe işlemi için hazırlık yapılır.

—Germe işlemi için ankraj elemanları temin edilmelidir. Kafa, plaka, grip daha sonra bu elemanlar montajlanarak germe işlemine geçilir.

—Projede belirtilen yüklerde germe makinesi ile gergiler yapılarak işlem tamamlanır.

 

 

ÖNGERMELİ ANKRAJ NERELERDE KULLANILIR?

—Düşey yer değiştirmelerin önlenmesinde,

—Yapıların dönmeye karşı güvenceye alınmasında,

—Yapıların kritik yüzeyler boyunca kaymaya karşı emniyetinin sağlanmasında,

—Yeraltı yapılarının stabilitelerinin arttırılmasında,

—Yapıların sismik duyarlılığının arttırılmasında,

—Deney sahası dar olan yerlerde kazık yükleme deneylerinde öngörme sağlayan eleman olarak,

—Barajların yükseltilmesinde,

—Dalgakıran ve iskelelerde gemilerin iskele babalarına verdikleri yükün dağıtılmasında kullanılır.

—Ankraj uygulaması sıklıkla iksa sistemlerinde; Fore kazık-ankraj, Mini kazık-ankraj, Perde duvar-ankraj, püskürtme beton-ankraj vb. düşey elemanlarla tamamlayıcı yatay eleman olarak kullanılmaktadır.

 

2) PÜSKÜRTME BETON (SHOTCRETE) UYGULAMASI

—Günümüzde uygulama alanları gittikçe artmakta olan Püskürtme Beton (shotcrete); normal betona göre daha ince taneli ve daha yüksek çimento oranlı özel dizayn betonun, yüksek basınçlı pompa ve hava ile birlikte püskürtülmesiyle uygulanmaktadır. Kuru karışım püskürtme beton ve yaş karışım püskürtme beton olarak uygulanmaktadır.

—Püskürtme Beton, muadili uygulamalara göre hem çok ucuz hem de çok hızlı ve pratik bir çözümdür. Bir çok alanda perde beton yerine püskürtme beton uygulaması yapılabilir. Bu durumda Püskürtme Beton maliyetide daha uygun olacaktır.

—Püskürtme Beton Nerelerde Kullanılır? 

1.Yol veya otoban kenarlarındaki şevlere,

2.Temel kazısı sırasında kayma tehlikesi olan yan yüzeylere,

3.Tünel yada metro inşaatlarında tavan ve duvarlara,

4.Toprak kayması yada kaya, taş parçasının düşmesinin engellenmesinin istenildiği alanlarda,

5.Yapı güçlendirme projelerinde bina duvar ve kolonlarına,

6.Dekoratif amaçlı olarak yapay kaya gibi alanlara,

7.İzolasyon koruyucu katman olarak havuzlarda,

8.Suyun aşındırıcı etkisinden korunmak amacıyla dere yataklarında kullanılabilmektedir.

 

3) ZEMİN ÇİVİSİ UYGULAMASI

—Zemin çivisi ; derin kazılarda , şevlerde , duraylılığı sağlamak için yapılan iksa sistemidir. Zemin çivisine pasif ankraj da denmektedir. Zemin düzlemine paralel , yataya yakın açıyla delgi işlemi yapılır. Açılan delgi içine projede belirtilen belirli çaplarda inşaat demiri ve çimento(enjeksiyon) yerleştirilerek imalat tamamlanır.

—Zemin çivileri katı killerde, ayrışmış kaya formlarında ve kayalarda kullanılır. Yapımı kolay ve hızlıdır. Kısacası bu uygulama kendini tutabilen zeminlerde ve kayalarda uygulanmaktadır.

 

4) PERDE DUVARLI İKSA SİSTEMLERİ

—20-30 cm’lik betonarme bloklardan oluşan ve kazı yapıldıkça yukarıdan aşağıya doğru gelişen duvarlardır. Tuttukları zemine ankraj edilirler. Bunlar normal bir duvar gibi inşa edilip sonrada doldurulabilirler. Bu duvar tipi derin ve yüksek kapasite isteyen durumlarda oldukça kullanışlıdır. Büyük yapıların açık kazılarında yamaç dolgu ve yol dolgularının tutulması gibi durumlarda da bu duvarlar avantajlıdır. Bu sistemin en büyük faydası kazı yapılırken şeve daima destek verilmesidir. Duvar yapılıp bittikten sonrada ilave ankrajla duvarın kapasitesi arttırılabilir.

 

5) JET GROUT  UYGULAMASI

—Ana maddesi çimento ve su olan jet grout yönteminde, belirli çaplarda ve boylarda kolon oluşturularak zemin iyileştirmesi sağlanır. Bu yöntem ,yüksek basınçlı özel jet pompaları ve delici makine ekipmanlarıyla yapılır. Zemine basınçlı çimento enjekte edildiği için zeminde kılcal boşluklar ve su damarları çimento ile doldurulur. Bu sayede yapılar için oturmalar azaltılmış ve/veya engellenmiş olur.

—Jet Grout ; Zemin iyileştirme yöntemleri arasında ülkemizde geniş uygulama alanı bulmuştur.. Özellikle depremden fazla etkilenen ve etkilenmesi beklenen bölgelerimizde sıklıkla jet grout kullanılmaktadır.

—Jet grout kolonu, 300 – 600 bar, genellikle 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.

—Avantajları;

1.Hemen hemen her türlü zeminde uygulanabilir.

2.Zararlı vibrasyon etkisi oluşturmadığından önemli ve tarihi binaların yakınında uygulanabilir.

3.Karışım , sadece çimento ve sudan oluştuğu için çevre kirliliğine neden olmaz.

4.Küçük çaplı delgi deliği ile büyük çaplı kolonlar elde etmek mümkündür.

5.İşe başlamadan önce yaklaşık maliyet kolaylıkla hesaplanabilir.

 

6)DEEP SOİL MİXİNG UYGULAMASI (DSM)

—Deep soil mixing sistemi jet grout yöntemine paralel oluşturulmuş jet grout yapılan tüm zeminlerde ,bağlayıcı malzemenin  çimento vb. ortası delik burgular veya kanatlı karıştırıcılar ile zeminle birlikte karıştırılıp değişik çap ve boylarda kolon oluşturmaya dayanan etkili bir zemin iyileştirme yöntemidir.

—Rijit bir kolon oluşmasına olanak sağlayan bu yöntem  zemin iyileştirme projelerinde  zemin taşıma kapasitesinin ve/veya sıvılaşma direncinin arttırılmasında, farklı oturma problemlerinde etkin çözümler sağlamaktadır.

—Deepmix uygulaması genellikle tork gücü yüksek makine ve ekipmanlarla yapılmaktadır.Kolon oluşturmanın sağlanabilmesi için derin karıştırmayı yapılabilecek donanıma sahip makineler gereklidir. Donanımı kazık pozisyonuna getirilip kurulum aşaması tamamlanır. Delme işlemi projede belirtilen derinliğe kadar yapılır. Delgi esnasında enjeksiyon ile delinmesi işlem kolaylığı sağlar. Belirli sayıda bıçak bulunduran delme aparatıyla projede belirtilen devir aralığında karıştırma yapılır. Sistematik şekilde yukarı çekilerek işlem tekrarlanır. İşlem en yukarı kadar rotasyon sağlandıktan sonra soil mixing imalatı tamamlanmış olur.

—Derin karıştırma sistemi kolonu, 30 cm ile 250 cm çapında toprak-çimento kolonu üretmek için mekanik toprak karıştırma teknolojisine dayanan gelişmiş bir derin toprak karıştırma yöntemidir. Karıştırma kafası, alt burgu ve karıştırma bıçaklarının saat yönünde, dönüş mekanizması ile donatılmıştır. Bu eşsiz mekanizma, yerinde homojenliği verimli bir şekilde keser ve çimento bazlı ham madde ile karıştırır, daha homojen ve daha kaliteli toprak-çimento kolonları üretir. Derin karıştırma sistemi kolonu taşıma kapasitesini artırmak ve sıvılaşmayı önlemek için binanın temelini ve yapı zeminini etkin bir şekilde iyileştirir.

 

AVANTAJLARI VE UYGULAMA ALANLARI?

—Avantajları;

1.Soil mixing uygulaması istenilen çapta kolon oluşturulmasına olanak sağlar.

2.Maliyeti diğer zemin iyileştirme yöntemlerine göre de uygundur.

3.Kullanım alanı oldukça yaygındır makine temini konusunda zorluk yaşamazsınız

4.Uygulanması ve kurulumu pratiktir. Projede istenilen sürede teslim edilmesi konusunda kolaylık sağlar.

—Uygulama Alanları;

1.İskele yapıları

2.Üst yapı zemin iyileştirme

3.Büyük depoların zemin iyileştirilmesinde

4.Yol çalışmalarında

5.Tünel açımında zemin hareketlerinin kontrol altına alınmasında ve daha çok yapı sahasında kullanılabilir.

İndirilebilir dosya. Dosyayı PDF formatında indirebilirsiniz. Dosya veya konu hakkında daha detaylı bilgi almak ve merak ettiklerinizi sormak için ÜLKÜ-TEK İstanbul İl Yönetimi Derneğiyle iletişime geçebilirsiniz.