0 Tünel Ölçmelerinde Bazı Terimler

Tweet

Segment: Tünel kaplamasında kullanılan her bir beton üniteye verilen isim

Şaft: Tünele giriş yapısı ve tünele dikey olarak açılan tünel

Halka: Segmentlerin bir araya gelmesiyle oluşan segment boyu kadar dairesel tünel

İksa: NATM kazıklarında tünelin geometrik şeklini gerçekleştirmek amacıyla kullanılan çelik destek sistemi

NATM: Yeni Avusturalya Tünel Açma Metodu. Zeminin deformasyonuna izin verilerek kendi stabilizesini sağlayacak şekilde klasik metotla açılan tünel

EPS Modu: Bir çeşit TBM'dir (Earth Pressure Balance). Yeryüzü basınç dengelemeli TBM, kazı yüzeyine basınç uygulayarak çalışır

TBM: Tam cepheli tünel delme/açma makinasıdır. Kesici baş, halka üretim yeri, motor, posa çıkışı ve diğer ekipmanlar

Konsol: Tünel içerisinde, tünel yan duvarlarına yada tavanına tesis edilen askı şeklindeki poligon noktaları

PLC (Programlanabilir Lojik Kontrol): TBM bilgisayarı

SLS-T: Yönlendirme sistemi programı

Ekstansometre: Jeoteknik deformasyon ölçme cihazı

Ayna: Açılacak, kazılacak tünel duvarı

0 Tünel Açma Makinası (Köstebek) Genel Çalışma Prensibi

Tweet

TBM tam cephe kazı yapan bir tünel açma makinesidir. TBM zemin çeşidine ve yapısına göre ikiye ayrılır. Sert Kaya (Hard Rock) ve Yumuşak Zeminler için (EPBM) olarak tasarlanan TBM'ler mevcuttur. Tek ve çift kalkanlı olan TBM'ler posa ile çıkışını belirler.

TBM'nin çalışma mekanizması kabaca;

Kesici baş ile aynadaki zeminin parçalanması, pistonlar ile TBM'nin ilerlemesi, kazı tamamlandığında halkaların örülmesi ve tekrar kazı yapılması gibi aşamalardan oluşur. Posanın çıkışı ise kesici baştan itibarendir.

0 Zemin İyileştirme Yöntemleri - Sıkıştırma Kazıkları

Tweet

Kum sıkıştırma kazıkları yumuşak zeminleri iyileştirme tekniği olarak Japonya’da geliştirilmiştir. Bu teknik yumuşak zemin içerisinde titreşimli bir muhafaza borusu yardımıyla kum veya benzer bir malzeme kullanarak iyi sıkıştırılmış kum kazıklardan oluşmaktadır.

Kum Sıkıştırma Kazıkları (SCP) tekniğine ilişkin ekipman kum dren yerleştirme ekipmanına benzemektedir. Ekipman istenilen derinliğe ulaştıktan sonra, daha önceden belirlenen boydaki gevşek kum ekipmanın mili arasından boşaltılır ve ekipman biraz yukarı çekilir. Daha sonra milin üstündeki bir vibratör yardımıyla mil gevşek kumu sıkıştırır ve çapını artırır. Bu işlemin tekrar ettirilmesiyle sıkıştırılmış kum kazıkları oluşturulur ve ayrıca etraftaki zeminde sıkıştırılmış olur.

Zeminler kazık çakılması sonucu oluşan deplasmanlar yoluyla sıkıştırılabilir. Fakat, söz konusu bu teknik granüler zeminlere uygulandığında sıkıştırma, deplasmanlara ek olarak kazık çakımı esnasındaki titreşim hareketleri sonucunda da gerçekleşmektedir. Dolayısıyla elde edilen sıkıştırma derecesi sadece bu kazıkların aralıklarına değil aynı zamanda titreşim enerjisine de bağlıdır. Bu durumu ince daneli malzeme miktarı etkilemektedir; çünkü titreşimlerin yayılması ince malzemelerin etkisiyle sönümlenmektedir. Genel olarak, eğer ince malzeme miktarı %20’yi geçerse iyileştirme oranı azalacak ve kazıkların daha sık aralıklı yerleştirilmesi gerekecektir. Chung vd. (1987) titre imim sıkıştırma üzerine etkisinin olabilmesi için %35’lik bir ince daneli malzeme miktarı sınırı önermişlerdir. Sıkıştırma kazıkları yapısal kazıklar (ahşap ya da betonarme) olabileceği gibi kum sıkıştırma kazıkları da olabilir.

Yüksek deplasmanlı sıkıştırma kazıkları zemin içerisinde istenilen derinliğe kadar 0.5 m çapında bir kuyu açılıp, muhafaza borusu içinin boşaltılarak yerine her seferinde 100 kJ’dan fazla enerji verebilen bir şahmerdan yardımıyla sıkıştırılmış kumun doldurulmasından oluşmaktadır.

 

Sıkıştırma Kazıkları yapım aşamaları (Bell, 1993)

Yerleştirilen muhafaza borusu küçük miktarlar yukarı çekilir ve her yukarı çekişte bir miktar kum yerleştirilip sıkıştırılır. Dolayısıyla bu şekilde oluşturulan sıkıştırılmış kum kazığı muhafaza borusundan daha büyük çapta olmakta ve etrafındaki zemin de sıkıştırılmaktadır.

Franki tekniğiyle çakıl sıkıştırma kazıklarının yerleştirilmesi de benzer olup çakıl tıkaç veya sıfır çökme değeri olan beton ile kapatılmış bir tüpün şahmerdan yardımıyla zemin içerisine çakılmasından oluşur. Çakma esnasında tüp etrafındaki zemin yanal olarak sıkıştırılmaktadır. Tüp tasarım derinli ine kadar batırıldığında belli bir miktar çakıl veya kuru beton tüp içerisinden tabana yerleştirilir ve yüksek enerjili bir şahmerdan yardımıyla sıkıştırılarak geni iletilmiş bir taban oluşturulur. Daha sonra tüp aşamalı olarak geri çekilir ve bir miktar çakıl daha yerleştirilip sıkıştırılır ve sonuçta sıkıştırılmış bir çakıl kazığı oluşturulur. Kazık içerisine yerleştirilen çakılın miktarı ölçülerek çapı hesaplanabilir ve deplasman değerleri yardımıyla da etrafındaki zeminin yoğunluğunda meydana gelen artış belirlenebilir.

Bu kazıklar yapım aşamasından önce gerçekleştirilen testler sonucu belirlenen aralıklarla oluşturulur.

 

Sıkıştırılmış kum kazıkları oluşturma aşamaları (Tanimoto, 1973)

0 Zemin İyileştirme Yöntemleri - Vibro Sondalar

Tweet

Granüler zeminlerin sıkıştırılması için derinde malzeme eklenmesi yapılmaksızın titreşimli borular veya sondalar üstteki düşey vibratörler yardımıyla zemin içerisine sokulabilir. Yalnız yüzeyde meydana gelecek çöküntü geri dolgu malzemesiyle doldurulmalıdır. Bu tekniğin uygulanabilmesi için kohezyonsuz zemin içerisindeki ince daneli malzeme miktarı maksimum % 15 ile 20 olmalıdır. Birkaç değişik patentli sondalar mevcuttur ki bunlardan bazıları şunlardır: Terra-Probe, Vibro-Wing ve Tri-Star veya Y-Probe.

Terra-Probe’da 760 mm çapındaki geniş, açık uçlu bir boru titreşimli kazık çakma makinesi ile gevrek granüler zemin içerisine çakılır. Boru tasarım derinliğinden 3 – 5 m daha uzundur. Zeminin sıkıştırılması borunun hem içinde hem de dışında gerçekleşmektedir. Oluşturulan titreşim genellikle düşey yönde olup vibratörün frekansı ayarlanabilmektedir. Genellikle frekans 15 Hz civarındadır. Bir saat içerisinde 1-3 m aralıklarla yaklaşık 15 sonda zemin içerisine çakılabilmektedir. Bu teknik vibroflotasyonda olduğu gibi sonda etrafına geri dolgu malzemenin yerleştirilmesini gerektirmemektedir. Fakat orijinal yüzey kotunu muhafaza etmek için bir miktar geri dolgu malzemesi eklenir.

Japon tipi Vibro-Sonda sisteminde üzerinde kısa nervürleri olan çelik çubukları kullanmaktadır.

Yıldız şeklindeki Franki Y-Probe ise 120 derecelik açılarla birbirlerine kaynaklanmış 0.5 m genişliğinde çelik kanatlardan oluşur. Sonda ile zemin arasındaki sürtünmeyi artırmak amacıyla plakalar üzerine küçük yatay nervürler oluşturulmuştur. Sonda 25 m uzunluğuna kadar olabilir.

İsveç Vibro Wing sistemi ise 0.5 m aralıklarla yerleştirilmiş yaklaşık 0.8 m uzunluğunda kanatları olan 15 m uzunluğunda bir çelik çubuk kullanmaktadır. Sondanın zemin içerisine sokulma hızının yavaşlaması üzerine sürtünme direncini azaltmak için su jeti kullanılabilir. Sonda aynı zamanda sıkıştırma işlemi sonucunda oluşabilecek aşırı boşluk suyu basınçlarının sönümlenebilmesini kolaylaştırmak için drenaj tüpleriyle de teçhiz edilebilir. Bu teknikte sıkıştırma verimliliğini etkileyen en önemli faktörler sıkıştırma noktaları aralıkları, her noktadaki sıkıştırma süresi ve sondanın kullanımına ilişkin özellikler (zemin içerisine sokulması, tutulması, geri çekilmesi) dir. Bununla beraber zeminin başlangıçtaki izafi sıkılığı, sıkıştırılması gereken zeminin derinliği ve istenilen sıkıştırma derecesi de göz önünde bulundurulmalıdır (Massarsch, 1991). Sondanın zemin içerisine sokulması esnasında meydana gelen deplasmanlar da önemli ölçüde zeminin sıkıştırılmasına katkıda bulunmakta ve hem düşey hem de yatay gerilmeler artmaktadır. Sondanın farklı derinliklere sokulma sayısı ve ilerleme miktarı da önemlidir. Genellikle sonda tasarım derinliğinin sonuna kadar sokulmakta ve aşama aşama geri çekilmektedir. Bu işlem istenilen sıkışma derecesi sağlanana kadar tekrar ettirilir. Sıkıştırma noktaları arasındaki optimum aralık sondanın şekline ve ebatlarına bağlıdır. Daha dar bir karelaj aralığı fakat daha kısa sıkıştırma süresi genellikle tercih edilir. Bu tip bir seçim daha homojen bir zemin sıkıştırması sağlayacaktır.

Bir diğer önemli faktör ise sıkıştırma işleminin hangi sırada yapıldığıdır. Sıkıştırma işlemini, ilki daha geniş bir karelaj aralığında olmak üzere iki geçişte yapmak daha avantajlıdır. Karelaj aralığının daha geniş olması durumunda sondanın zemin içerisine sokulması daha kolay olacaktır.

İlk sıkıştırma işleminden sonra ikinci geçişe başlamadan önce zemine tekrar konsolide olabilmesi için zaman tanınmalıdır. Bu ana kadar ki tecrübe göstermiştir ki ikinci geçiş esnasında sıkıştırma süresi çok daha az ve ilk geçişte sıkıştırılmış zemin kolonları sondayı daha gevrek zeminlere yönlendirecektir. Bir kum tabakası içerisindeki çok ince silt ve kil bantları bile sıkıştırma işlemini olumsuz olarak etkileyecektir.

 

0 Zemin İyileştirme Yöntemleri - Vibroflotasyon Yöntemi

Tweet

Vibroflotasyon zemin içerisine yerleştirilen bir vibratörden kaynaklanan yatay titreşimler sonucu granüler zeminlerin sıkıştırılmasını sağlamaktadır. Dolayısıyla granüler zeminlerin başlangıçtaki boşluk oranları ve sıkışabilirlikleri azalmaktadır.

Diğer yandan içsel sürtünme açıları, taşıma gücü ve sıvılaşmaya karşı olan dirençleri de artmaktadır.

 

İnceler yüzdesinin vibroflotasyonla elde edilen penetrasyon direnci artımına etkisi (Saito,1977)

Vibroflot, titreşim oluşturacak sondanın tabanındaki düşey eksen üzerine kurulu olan eksantrik bir ağırlıktan oluşmaktadır. Titreşim hareketi yatay olup düşey bir eksen etrafında devirsel hareket söz konusudur. Bu sayede oluşan enerji zemine ya vibratör sondasının bütün uzunluğu boyunca ya da sadece vibratörün ucundan aktarılır. Bu enerji miktarı sondanın yerleştirildiği derinliğe bağlı olmaksızın sabittir.

Vibroflotasyon tekniği yeraltı su seviyesi altındaki çok gevşek kum malzemelerin sıkıştırılması için çok uygundur. Fakat kil bantlarının, aşırı miktarda ince daneli malzeme ve organik madde bulunması bu teknikten alınabilecek verimi önemli ölçüde düşürmektedir. Dolayısıyla granüler malzeme içerisinde inceler oranı % 20’yi aşmamalı ve bunun da en fazla %3’ü aktif kil olmalıdır.

 

Vibroflotasyon yöntemiyle sıkılaştırmaya uygun zeminlerin dane çapı dağılımı (Brown, 1977)

Vibroflotun zemin içerisine sokulması esnasında genellikle su jeti ve basınçlı havadan yararlanılmakta dolayısıyla sondaj duvarları da bu sayede desteklenmiş olmaktadır. Granüler zeminlerin sıkıştırılması hem vibroflotun zemin içerisine sokulması hem de yavaşça yukarıya çekilmesi esnasında gerçekleşmektedir. Bu durum ise yüzeyde koni şeklinde bir çöküntüye neden olmaktadır. Bu çöküntü daha sonra granüler bir malzeme ile doldurulmalıdır. Bu yöntemle elde edilecek sıkıştırma derecesi birkaç faktöre bağlıdır (Brown, 1977): kullanılan ekipmanın tipi, vibroflot merkezlerine ilişkin karelaj ve aralıkları, vibroflotun geri çekilme yöntemi, geri dolgu malzemenin yapısı ve işçilik kalitesi. Vibroflot etrafında sıkıştırılan zeminin çapı 2.4 ile 3 m arasında değişmektedir. Genellikle üçgensel bir karelaj seçilmekte fakat vibroflot merkezleri aralıkları arazi koşullarına ve istenilen taşıma gücüne bağlı olmaktadır.

 

Sömeller için tipik vibroflotasyon karelajları (Brown, 1977)

Granüler zeminlerde herhangi bir derinliğe yerleştirilen vibroflotun sağlayacağı sıkıştırmanın çoğu başlangıçtan itibaren 2 ile 5 dakika arasında gerçekleşmektedir. Dolayısıyla daha yüksek bir sıkıştırma derecesi elde etmek için titreşim zamanını aşırı miktarda artırmak ekonomik görülmemektedir. Vibroflotun yukarıya çekilme hızı geri dolgu malzemenin yerleştirilmesine göre belirlenmelidir. Eğer vibroflot aşamalı olarak küçük miktarlarda yukarıya çekilirse azami yoğunluklar elde edilebilir. Sıkıştırılacak kumla aynı olabileceği gibi kullanılacak granüler malzemenin yapısına gelince Brown (1977) bir uygunluk sayısı, Sn, tanımlamıştır:

 

Burada D50, D20 ve D10 sırasıyla malzemenin % 50, 20 ve 10’unun küçük olduğu mm cinsinden dane çaplarıdır. Bu sayı sonda etrafındaki geri dolgu malzemenin oturma hızına bağlıdır. Uygunluk sayısının 10’dan küçük olması durumunda, geri dolgu malzemesi çok iyi, 50’den büyük olması durumunda ise uygun değildir.

 

 

Genel görünüm

 

Denizdeki uygulamalar

 

Kohezyonsuz zeminlerde vibro-kompaksiyon

0 Zemin İyileştirme Yöntemleri

Tweet

Derin sıkıştırma yöntemleri:

• Vibroflotasyon
• Vibro-Sondalar
• Kum sıkıştırma kazıkları
• Ağırlık düşürme(Dinamik kompaksiyon)
• Patlatma

Suni direnler kullanılarak-kullanılmaksızın önyükleme ile konsolidasyon:

• Toprak dolgu ile ön yükleme
• Yeraltı su seviyesinin düşürülmesi ile ön yükleme
• Vakum uygulaması ile ön yükleme
• Elektro-osmoz

Zemin güçlendirmesi -I:

• Mini kazıklar
• Zemin çivileri
• Zemin ankrajları
• Geotekstiller
• Fiber Güçlendirme
• Taş kolonlar
• Kireç kolonlar
• Derin karıştırma

Zemin güçlendirmesi -II:

• Permeasyon(sızdırma-emdirme) enjeksiyonu
• Çatlatma(yapraklanma) enjeksiyonu
• Kompaksiyon enjeksiyonu
• Jet enjeksiyonu

Zemini Değiştirme:

• Zeminin kazılması ve değiştirilmesi (yapısal -kontrollü dolgular)
• Ön karıştırma yapılmış dolgular

Drenaj:

• Çakıl Kazığı Drenler
• Suni Malzeme Drenaj Kazığı
• Kuyu ve Hendeklerle Yer Altı Su Seviyesinin Düşürülmesi

Hafif malzemeler:

• Hafif doğal malzemeler
• Hafif geo-malzemeler     

Isıl İyileştirme:

• Isıtma
• Kristallendirme     

Elektro-iyileştirme (Elektrokinetik iyileştirme)

Biyoteknik Yöntemler

Diğer yöntemler

0 Dinamik Kompaksiyon Metodu

Tweet

Dinamik kompaksiyon bir derin zemin iyileştirme yöntemi olup, gevşek ve yumuşak zeminlere dinamik gerilme ve titreşim uygulanarak zeminin sıkıştırılması suretiyle taşıma gücünün artırılması, oturmasının azaltılması amacı ile uygulanır.

Makine ve Ekipman:
- Paletli Vinç
- Test Ekipmanı
- Komparatör
- Hidrolik kriko ve pompa seti
- CPT/SPT seti

FUWA QUY75D Paletli Vinç

Yapım Yöntemi:

Saha Hazırlığı ve İmalat Öncesi Saha Testleri Çalışma platformu, üzerinde ağır paletli vincin çalışabileceği şekilde hazırlanır. Islah edilecek zemin istenen kota tesviye edildikten sonra ıslah edilecek bölge bayraklar veya tahta çubuklarla işaretlenir. Ağırlığın düşürüleceği her bir nokta ölçme grubu tarafından sahaya aplike edilir. Her bir geçişten sonra zemin düzleştirilerek sonraki geçişler için bayraklı veya tahta çubuklu işaretler ile darbe vurulacak noktalar yeniden sahaya aplike edilir.

FUWA Paletli Vinç - Dinamik Kompaksiyon

Dinamik kompaksiyon hesapla belirlenen ön tasarım parametrelerini doğrulamak amacıyla, uygun boyutlardaki bir pilot test sahasında deneme kompaksiyonu uygulanır. Pilot test sahasındaki deneme kompaksiyonu tamamlandıktan sonra elde edilen sonuçlara göre karelaj, düşme sayıları ve geçiş sayılarına karar verilir. Ağırlıklar (tokmak) kare veya daire şeklinde çelikten imal edilebilir. Doğrulama testleri sonuçlarına göre kullanılacak tokmak ağırlığı ve düşme yüksekliklerine karar verilir.

FUWA Paletli Vinç - Dinamik Kompaksiyon

Dinamik Kompaksiyonun Uygulanması:

Büyük bir ağırlık kullanılarak oluşturulan tekrarlı ve sistematik yüksek enerjinin zemine uygulanmasıyla, zemin sıkıştırılır. Oluşturulan bu enerji, kayma ve basınç gerilmelerinin tabakalar arasında yayılmasıyla, zemin daneciklerini daha sıkı bir hale getirir.

Uygulanan enerjinin etkin yayılmasını sağlamak amacıyla, kuru bir çalışma platformu oluşturulur. Başlangıçta, çalışma platformu mevcut zemin seviyesinde hazırlanır. Darbe noktalarında oluşan kraterler 2 m derinliğe kadar ulaşabilir. Bu kraterler tekrar doldurularak düzleştirilir. İstenen ıslah oranına bağlı olarak birkaç faz veya geçiş istenebilir. Yüksek enerjili sıkıştırma işleminin tamamlanmasının ardından oluşan kraterlerdeki malzemeyi ve üstteki katmanı sıkıştırmak için düşük enerjili düzleştirme "ütüleme" fazı uygulanır.