Enjeksiyon teknikleri ( gözenek- sokulum enjeksiyonu) 101

Enjeksiyon terimi çimentolu malzemenin zemine verildiği değişik birtakım süreçleri tanımlamada kullanılmaktadır. Enjeksiyonlama teknikleri genellikle şerbetin zemine veriliş şekline göre sınıflanmaktadır [35].

a.Gözenek enjeksiyonu

Gözenek enjeksiyonu, zemin yapısını bozmayacak şekilde düşük viskoziteli şerbetin zemine verilmesini kapsar. Bu işlemde, daneli enjeksiyon malzemeleri (çimento, uçucu kil, bentonit, mikro-çimento veya bunların belirli bir karışımının sulu şekli) veya çok çeşitli kimyasal enjeksiyon malzemeleri (silikat ve lignin jöleleri veya fenolik ve akrilik reçineler) kullanılmaktadır. Değişik türdeki şerbetlerin farklı zemin şartlarına uygunluğu, en çok zeminin tane boyundan etkilenmektedir. Örneğin kilin taşıma gücü içine kum ve çakıl katılarak artırılabileceği gibi, kaba daneli zeminlerin mukavemeti de içlerine kil, çimento veya bitüm gibi malzemeler katılarak attırılabilir. Zeminde ince taneli malzemenin varlığı gözenek enjeksiyonunun etkinliğini önemli ölçüde azaltır.

Enjeksiyon boruları tipik olarak 1,2 ile 2,4 m aralıklardan oluşan bir ağ şeklinde yerleştirilir [36]. Şerbet, çok değişik şekillerde verilebilir. Aşamalı enjeksiyonda tijin ucundan şerbet verilmeden önce, sondaj ile kısa bir mesafe ilerlenir. Şerbet

oturduktan sonra bir miktar daha sondaj yapılır ve tekrar şerbet verilir. Enjeksiyonlama işlemi arzu edilen derinliğe inene kadar bu işleme devam edilir.

Şekil 5.16.Gözenek enjeksiyonu [35]

Gözenek enjeksiyonu, enjeksiyon maddesinin zemin taneleri arasındaki boşlukları doldurması ve bu şekilde tekrarlı yükleme sırasında sıkılaşma (veya aşırı boşluk suyu basıncı oluşumu) eğilimini azaltılması ile sıvılaşma eğilimini azaltmaktadır. Gözenek enjeksiyonu ile iyileştirilen zeminlerin kayma dayanımı 345 ile 2070 kPa (50 ile 300 psi) arasında değişmektedir.

b.Sokulum enjeksiyonu

Sokulum enjeksiyon yöntemi doğal olarak parçalanmış yada topaklı ortama yüksek basınçta sıvı yollayarak gerçekleştirilir. Burada amaç boşluklara kadar girme yerine ayrı parçalar arasında oluşturulan merceklerle enjeksiyon işleminin gerçeklemesidir.

İyileştirme için ilk şerbetin verilmesinden sonra tekrarlanan sokulum enjeksiyonu, zemini değişik düzlemler boyunca patlatır. Sonuçta, birbirini kesen enjeksiyon merceklerinden oluşan uç boyutlu bir ağ ortaya çıkar. Zeminde bir miktar sıkılaşma meydana gelebilir, fakat iyileştirmenin ana mekanizması, zemin kütlesinde

enjeksiyon maddesinin katılaşmış merceklerinden ileri gelen rijitlik ve dayanım artısıdır.

Şekil 5.17.Sokulum enjeksiyonu [35]

5.2.3.2.Karıştırma teknikleri

Zemin kolonlarının yerel olarak iyileştirilmesi, zeminin çimentolu malzeme ile yerinde karıştırılması suretiyle sağlanabilir. Çimentolu malzeme, zemin ile fiziksel olarak karıştırıldığından son derece düşük viskoziteli olmasına gerek yoktur. Kuvvetli çimento şerbetleri yaygın olarak kullanılır. Sismik tehlikelerin azaltılmasında bu yaklaşım en yaygın olarak zemin karıştırma ve jet enjeksiyonu şeklinde yapılmaktadır.

a.Zemin karıştırma

Zemin karıştırma terimi, çimentolu malzemenin delikli bir burgu ve pedal düzenlemesinden oluşan özel bir teknikle mekanik olarak zemine karıştırılmasını kapsar. Zemin karıştırma tijleri (0,5 ile 4 m çapında) tek bir burgudan veya (toplam çapı genellikle 1 m civarında olan) sayısı iki ile sekiz arasında değişen tij demeti seklinde olabilir. Karıştırıcı burgular zemin içinde ilerlerken, iç kısımlarından şerbet pompalanmak suretiyle uç kısmından zemine şırınga edilir. Şerbet; burgu helezonları ve karıştırma pedalları vasıtasıyla zeminle tam anlamıyla karıştırılır.

Şekil 5.18.Wyoming'de Jackson Gölü Baraj yerindeki sıvılaşabilir zeminleri iyileştiren üç burgulu zemin karıştırma sondajı

b.Jet enjeksiyonu

Bu yöntemde tasarım derinliğine kadar, su kullanılarak delgi yapılmakta ve delgi için kullanılan tijlerin ucundaki çok küçük çaplı deliklerden (nozzle) zemine çok yüksek basınçla enjeksiyon maddesi pompalanmaktadır. Bu işlem esnasında tijlerde belli bir hızla döndürülerek zemin içinde aşağıdan yukarı doğru çekilmektedir. Zemine enjekte edilen bu malzeme, zemini bir bıçak gibi keserek zemin içinde silindirik kolonlar oluşturmaktadır. Buradaki mekanizmadan anlaşılacağı gibi jet enjeksiyonu yöntemi aslında bir enjeksiyon yöntemi değil bir karıştırma tekniğidir. Sonuçta zemin içerisinde oluşan yüksek dayanımlı ve geçirimliliği düşük bu kolonlar zeminin taşıma kapasitesini arttırmakta ve sıkışabilirliğini azaltmaktadırlar. Jet enjeksiyonu yöntemi, alüvyonel zeminlerden kumlu çakıllı zeminlere, kohezyonlu zeminlerden karışık suni dolgu ve turba zeminlere kadar hemen her türlü zeminde uygulanabilmektedir.

Şekil 5.19.Jet Enjeksiyonu İşlemi

Jet enjeksiyonu uygulamaları, tek akışkanlı, çift akışkanlı ve üç akışkanlı sistemler olmak üzere üç farklı sistemde uygulanmaktadır. Tek akışkanlı sistemde zemini kesme, aşındırıp uzaklaştırma ve zemin ile enjeksiyonu karıştırmada yalnızca tek bir jet akımı kullanılmaktadır. Sistemde enjeksiyonun iletildiği tijde 2.0-4.0 mm çapında bir veya birkaç püskürtme ağzı vardır ve bu noktalardan çimento enjeksiyonu 90⁰ ‘lik açı ile püskürtülür. Çift akışkanlı sistemde yüksek hıza sahip enjeksiyon jeti, 2-15 barlık sıkıştırılmış ve enjeksiyonu çevreleyen hava konisi ile beraber püskürtülmektedir. Sisteme eklenmiş olan bu hava jeti çimento enjeksiyonun sahip olduğu aşındırıcı etkiyi oldukça arttırır ve oluşturulan kolon çaplarında tek akışkanlı sisteme göre neredeyse 2 katlık artış olur. Üç akışkanlı sistem, bütün jet enjeksiyonu sistemleri içine en ileri ve en karmaşık olan sistemdir. Sistemde zeminin sökülmesi, sıkıştırılmış hava konisi tarafından çevrelenmiş su jeti ile yapılmakta ve bu jetten bir miktar aşağıya (birkaç desimetre) aynı eksenli olacak şekilde yerleştirilmiş püskürtme ağzından da çimento enjeksiyonu tek başına püskürtülmektedir. Üç akışkanın (hava, su ve çimento karışımı) ayrı ayrı iletilip püskürtülmesi daha fazla zeminin sökülüp uzaklaştırılmasına, zemin ile enjeksiyonun tam anlamıyla yer değiştirmesine yol açmaktadır.

Şekil 5.20.Jet enjeksiyon sistemleri

Jet enjeksiyonu yöntemi mevcut yapıların altının desteklenmesi, tünellerin açık kazıları, kanalların ve barajların geçirimsizliğini sağlamak üzere, duvarlar yapılması ,kazı ve şaftlarda destek sağlanması, yeni yapılar, dolgular ve istinat yapıları için temel zemin ıslahı ve heyelanların stabilizasyonu alanlarında kullanılmaktadır.

Bu yöntem hemen hemen her tür zayıf zemin tiplerinde ve kum, çakıl, kil gibi doğal zemin elemanlarının oluşturduğu kombinasyonlarda, diğer iyileştirme metotlarından daha hızlı, kalıcı ekonomik bir çözümdür. Geleneksel enjeksiyon metoduna karşı ise zemin iyileştirici enjeksiyonun miktarı delme ve sevk işleminden önce hesaplandığı için, işin birim ve toplam maliyetlerine çok hassas yaklaşımlar mümkündür.