JET-GROUTING UYGULAMA TEKNİĞİ

8/9/2019 JET-GROUTING UYGULAMA TEKN

1/14

JET-GROUTING UYGULAMA TEKN

(* ) Muammer INAR( * * ) Ahmet Bar AKKAYA

Yer alt yaplarnn yapmnda karlalan zemin ile ilgili problemler

zemin iyiletirme almalarn zorunlu olarak gndeme getirmitir. Tnel-cilikte de yeni yeni yer bulmaya balayan jet-grout almalar bunlardan

biridir .Ulam amal veya deiik amalar iin alan tneller ile ak kazyaplarn da olduka geni bir yer bulan jet - grout almalarndan bahsedeceiz

Yeni bir yapnn inas ve/veya mevcut bir yapnn glendirilmesi iinen nce yapnn stnde yer ald zeminin kuvvetlendirilmesi ve slahngerektirir. Proje ncesi yaplan zemin ettleri, yapnn kendine ait ve dierekstra yklerin tanmasn mmkn gstermiyorsa, yapnn tanmas yakazkl temelle ya da tama gc arttrlm zeminle (baz durumlarda herikisi ile) mmkndr. Teknoloji ilerledike yeni yntemler kullanlmaya

balanmtr. Bunlardan en gncel olan da JET-GROUTING yntemidir.Jet-grouting yntemi ilk olarak 70'li yllarn banda Japonya'da denenmi,baarl olmutur, yine 70'li yllarn sonunda talya'da ve dier Avrupa lkelerinde uygulanmaya balanmtr. lkemizdeki ilk uygulamas 1986 ylnda Hali Kollektrleri Projesi kapsamnda Ayvansaray tnel aynasnnzemin slahnda yaplmtr.,

Zemin slah, ana ilev olarak zeminin mekanik mukavemet deerleriniarttrmay hedefler, dolaysyla tama kapasitesi ve elastisite modl artar,geirgenlik azalr.

Jet-grout bu maksatlara ulamakta en baarl olan metottur. Bu metodzeminin, min. 300 bar basnla pskrtlen bir stabilizerle kantnlmasdr.Stabilizerler, genellikle su-imento karmdr (grout). Yksek basn, sevkedilen nbzzle(lar) dan geerken yksek bir kinetik enerji (hz) kazanmasnsalar. Yksek hzl (200-250 m/sn) grout, zemini "yrtarak", zeminle birkarm salar (Soilcrete). Bu karm, homojen ve srekli bir yap zelli-indedir.

f * ) Maden Mhendisi Tinsa-Ozra-Haznedarolt- Smelko Olakl( * * ) Maden Y Mhendisi ITU

-317-


2/14

Bu ok basit tarifiyle jet-grouting, hemen hemen hertr zayf zemintiplerinde ve kum, akl, kil gibi doal zemin elemanlarnn oluturduukombinasyonlarda, dier iyiletirme metodlarndan daha hzl, gvenilir,kalc ve ekonomik bir zm alternatifidir.

JET-GROUTING METODUNUN UYGULAMASI

Delme:Delme ileminin eidi, delinecek zeminin zelliklerine bal olarak

seilir. Buna gre de bilinen tm rotary ve darbeli-rotary metodlan kullanlr.Darbeli-rotary metodunun en yaygn da harici ekili sistemlerdir. Delmeileminin kolaylatrlmas, u takmnn soutulmas ve zeminin enjeksiyona

n hazrlanmas maksadyla delme srasnda ok eitli akkanlar kullanlmaktadr. Bunlar su, hava, bentont erbeti, imento erbeti (grout) olabilmektedir. U takm olarak, yumuak karakterli zeminlerde genellikle kil bitleri,sert karakterlerde ise "tricone" bitler kullanlmaktadr. Delme borusu (tij)olarak da jet grout tijleri kullanlmakta, bunlar yksek basnca dayanaklmalzeme ve imalat teknii ile imal edilmektedir. Balant (ek) manonlarndada 500-600 bar'a dayamml szdnnazlk elemanlar kullanlmaktadr.

-318-


3/14

Enjeksiyon:Projede belirlenen derinlie ulaldnda delme ve su (akkan) basma

ilemi durdurulur, elik bir bilya delme borusuna yollanacak grout'un yn"monitor" diye adlandrlan ve jet grout nozzle'lann tayan takma evrilmiolur. Yksek basnl grout pompalanmaya balanr ve enjeksiyon faz balam olur. Yksek basn, grout'a nozzle'lardan geerken yksek hz kazandrr. Yksek hzl grout, zeminin doal yapsn yrtarak zeminle karr.Delici takmn dnel hareketi sayesinde bu karm daire kesitli bir kolonformunda oluur ve bu yolla tabii zeminden ok farkl mekanik deerleresahip bir karm (soilcrete) elde edilmi olur. Delici takmn dnme hareketi,nceden belirlenmi ve sabit bir hzla ekme hareketi ile birleince deykolon(lar)dan oluan bir yap oluturulur.

Delici boru takmnn, ekilmesi esnasnda, dnme hareketinin ksmiolarak tatbiki de mmkn olup, bu yolla eitli kesitlerde "thin grout curtains"(ince imento perdeler) elde edilebilir.

Oluacak kesitlerin ebatlar, zeminin zelliklerine bal olduu gibi;

-319-


4/14

Dn hz, ekme hz, Grout basnc, Grout debisi (dakikada stroke says), Nozzle ap ve adedi,

gibi jet-grouting ana parametrelerine de baldr.

Basnl enjeksiyon esnasnda, delici takmn etrafndan darya belirlibir miktar zemin materyali tamas uygun grlr. Bu durum groutla kartrlan zemin iinde an basn olumadna iaret eder, nk an basnolumas halinde, basncn fazlas delme borusu ap ile delinen delik ap

farkndan oluan boluktan dar kaar. Ar basn olumamalidir, nkar basn zeminde knlmalara ve ayrca zeminin kaldnlmasna sebep o-lur. Bu durum oluturulan kolonlarda sreksizlie ve mevcut yaplann konst-rksiyonlarnda problemlere yol aar. Bu trden sorunlann yaanmamasiin uygulamada u trden tedbirler yararl olur;

Debi miktarnn azaltlmas, Enjeksiyon basncnn drlmesi, zellikle masif kil zellikli zeminlerde, n ykamal delme ilemi.

Basnl enjeksiyon esnasnda taan materyal miktar, zeminingeirgenliine ve trne baldr. Bu miktar, killi zeminlerde daha fazla,kumlu-akll zeminlerde daha az olacaktr, ortalama olarak enjekte edilen

miktann %10'u alnabilir.

JET-GROUT TEKNKLER

eitli trden balayc materyalin yksek hzla ve nceden belirlenmimiktar ve dozda zemine enjekte edilmesi ilemini anmsatmakta ama bunusalamann da eitli yollar vardr.

-320-


5/14

E T

En basit ve yaygn kullanlan tekniktir. lk olarak 70'li yllarn bandaJaponya'da, 70'lerin ortalarnda ise talya'da denenmitir. Delme-enjeksiyontakm tek eperli bir borudan ibaret olup, grout bu borudan 300-600 kg/cm2(bar) basnla baslr. Bu metodla oluan kolonlar zemin trlerine veparametre aralklarna gre yaklak olarak killi zeminlerde 600-800 mm,kumlu-akll zeminlerde 1000mm. olarak oluur.

JET 2

ift eperli bir boru takmnn delici olarak kullanld, ift akkankullanlan metottur. Grout orta borudan, basnl hava (8-12 bar) d borudangeer. Basnl hava, jet l'deki kinetik enerji srtnme kayplarn ksmenazaltt iin, bu metotta oluan kolon aplan jet 1 'e kyasla %60-80 daha

byk olur.

JET 3

ice 3 borulu takm kullanlan bu metotta, 400-600 bar basnl suortadaki borudan, 8-12 bar basnl hava ara borudan, tpk jet 2'deki gibi,nozzlelardan baslr. 30-80 bar basnl grout ise en d borudan ayr birnozzle'dan, su-hava karm iine enjekte edilir. Soilcrete kolonlarnnaplan bu metotla 2 metrenin zerine kadar kar.

ALIMA PARAMETRELER:

Jet-Grouting yntemi; Zemin zelliklerine, elde edilmek istenen kolonapna, kolonunun tama kapasitesine ve seilen jet-grouting metoduna

- 3 2 1 -


6/14

gre seilir. Deiik alma parametreleri ve bunlarn elde edilecek sonucaetkilen aada grlebilir.

Basn:

Enjeksiyon basncnn alma aralklarna gre, jet-grouting ilerinigenel olarak snflandrmak daha kolay olur;

. 200-250 bar aralnda alma DK BASINLI

. 300-400 bar aralnda alma ORTA BASINLI- 400-700 bar aralnda alma YKSEK BASINLIileri olarak tanmlanabilir.Basn, elde edilmek istenen apn olumasnda en nemli parametredir.

Basn ile grout jeti yarapnda direk bir balant vardr; basn arttrldzaman kolon ap artar.Bununla beraber; Ulalmakistenen apta homojen bir kolon elde etmek iin basn de

eri gerekli fakat yeterli deildir, ayn ap ve homojenlikte kolon olumaszaman faktr ile de ilikilidir.

Baz zemin artlarnda, basn arttrmak, apn artmasn salayama-yablir.

Dnme ve ekme Hz:

Zemin materyali ile balayc materyalin (grout) homojen bir karmoluturabilmesi iin, takm dn hz belirli bir deerden fazla olmamal,

takm ekme hz da slah edilen blgenin tamamnda sreklilii salayacakekilde ayarlanmaldr.

Dn hz genellikle 10-20 d/d deerleri arasnda deiir, baz zel durumlarda 30 d/d'ya kadar kabilir.

Takm ekme ilemi, iki ekilde olabilir;1. Kademeli ekme.2. Srekli ekme.

Bu iki ayr tip ekme metodu, genellikle delici makinenin imal ynteminebal olarak seilir. Baz makinelerde sadece kademeli, bazlarnda ise hemkademeli, hem srekli ekme dzenei bulunmaktadr.

Kademeli ekmede, her kademede 4 cm. ilerleme ve her kademede 6-

10 sn. bekleme antiye tecrbelerinde en iyi neticeyi salamtr.ekme hz, zeminin zelliklerine ve birim hacime enjekte edilecek

grout miktarna baldr. Ba dokusu kuvvetli (cohesive) zeminler, jethuzmesinin gerekli yrtma ilmini ve homojen karm oluumunusalayabilmesi iin genellikle daha uzun sreler gerektirirler.

Dnme ve ekme hz adaptasyonu (optimizasyonu) slah edilecekzemine ve kullanlan jet-grouting metoduna ok sk baldr. Jet 2 ve jet

-322-


7/14

3 metodlan, daha byk aplar hedeflendii ve dolaysyla slah edilen zemin hacmi daha byk olduu iin, daha uzun srelere ihtiya duyarlar.

Deylik

Jetgrout kolon deliinin oluturulmas esnasnda, delgi ucu mmknolduunca dey bir konumda tutulmal ve deyden sapma 1/75'den dahafazla olmamaldr.

Toleranslar

Tm jetgrout kolonlar, uygulama projelerinde gsterilen konumlarndanen fazla 75 mm mesafe iinde kalacak ekilde oluturulmaldr.

Dozaj:Standart su/imento oran s/=l, zgl arl isel410-1570 kg/m3'

dr. Bu oran seilen metod, uygulanan slah yntemi ve kolonlarn finalmukavemetlerine gre deiebilir. Su/imento orannn, su geirmez plastikgrout perde tekili iin karmnda bentonit kullanm hali hari, 0,7' ninaltna inmesi uygun grlmez.

m 3 slah edilmi zemin iindeki imento miktar 350-700 kg/m3 arasnda deiir. Genelde, bu deer ortalama 450 kg/m3 arasnda alnabilir.

Grout karm ierisine baz katklar ilave etmek de mmkndr, rneinyksek debili zemin suyu bulunan durumlarda (high substratum water flow),1-3 oranlarnda sodyum silikat ilavesi tavsiye edilebilir.

Bir jet-grouting kolonun mekanik karakteristikleri:Islah ilemi 2 nemli sonu salar;a) Direk etki, stabilizer ile kartrlm zeminin mukavemeti artar. b) Endirek etki, slah edilmi hacim, bitiiindeki ilem grmemi

-323-


8/14


9/14

Jetting kolonunun imalinde kullanlacak (sarf edilecek) imentomiktarnn hesaplanmas:

Jet-groutun en nemli zelliklerinden birisi de zeminin cinsine ve eldeedilmek istenen tama kapasitesine gre kullanlacak imento miktarnnnceden hesaplanabilmesidir.

rnek: Kullanlacak imento miktarnn hesab :Balang Datalan:

Uygulanacak metod jet 1,Killi zeminde, 600 mm kolon ap,Islah edilmi zemindeki imento dozaj 450 kg/m3s/=lNozzle says =2Nozzle ap =2 mm.Enjeksiyon basnc:400 bar

Parametrelerin hesab:1 mt slah edilecek zeminin hacmi:V =1,00 x 0.302 x 3,14 = 0,28 m3

1 mt slah edilmi zemindeki imento miktar: 450 kg/m3 x 0,28 m3

= 126kg/mtimento enjeksiyonunun hacmi su/knento oran 1/1 oranna gre(imento zgl arl : 2,9 kg/t olarak kabul ediliyor)1 / 2,9 =0,35 t /kg 1,00+0,35 = 1,35 t/kg (grout)t mt kolondaki grout hacmi: 126kg/mtx 1,35 t/kg = 170 t.Enjeksiyon karmnn zgl arl : 2,0kg / 1,35 t /kg = 1,48gr/ cm3

H Edeer ykseklik ( 400 bar = 4000 m ) : 4000 / 1,48 = 2703mJet huzmesinin nozzle'dan k hz:

V= -2gh, h=hidrostatik d = 4000/1,48= 2,703 mtV= +2 x 9,81 x 2,703 = 232 m/snGrout miktar: Q= VxA, V=jet hz,

A= jet k kesit alan,Q= 2320 dm/sn x 0,00062 dm2 = 1,45 t/sn,1 mt kolon tekili iin gerekli sre yaklak 120 sn'dir. (170/1,45 =117 sn)Takmn her ekmede 4 cm ilerlediini hatrlarsak,lmt iin 25 kademegerekir.120 sn/25 kademe= 5 sn., her kademede bekleme sresi kar.

Hesabn bir rnek zerinden yaplm olduunu, genellenmemesigerektii bilinmelidir.

-325-


10/14

JET -GROUTING YNTEMNN DZAYN ESASLARI:Jet-groutun uygulamalarnn artmasyla sadece granler zeminlerde

baarl olaca ngrlen bu uygulamann ince daneli zeminlerde de baarl sonular verdii grlmtr. Jet-grout yntemi dizayn arazide eldeedilen deneyimlerden yararlanlarak yaplmaktadr. Yntem dizaynnda esasmesele gvenli, ekonomik ve tatminkar bir zme ulamak iin uygulanacakmetodun iyi seilmesi, prosedr ve detaylarn adm adm hesaplanmasdr.Bilinmesi gerekenler ;

Zemin hakknda elde edilecek tm bilgilerin toplanmas. Zeminin mekaniksel modellenmesi. Ykleme artlarnn belirlenmesi. Yklerin hesaplanmas. yiletirilmi zeminin spesifik dayanm dahil malzemelerin seilmesi.

Tasarmc yntemin zemin iyiletirilmesi veya yapsal tayc elemanolarak tasarlanaca konusunda karar verecek ve ikinci aama olarak dizayniin nemli olan aadaki zellikler belirlenecektir;

Zemin cinsi ve parametreleri Enjeksiyon zellikleri Zemm-Enjeksyon karmlar ( ksa ve uzun sreli dayanmlar ) elik donat, tip ve geometrisi Katk malzemesi Ta tozu

Tayc olarak tasarlanacak stablize edilmi kolonlarn kapasite hesaplarnda ,tekil kazk tama gc hesaplarnda ki esaslar geerli olup toplamgvenli tama kapasitesi u ve eper srtnmesi ile belirlenecek olmakla

beraber , zemin -imento (soil-crete ) malzemede zemin cinsi ,dozaj ve iletme parametrelerine ve karot deneylerine dayanarak gvenli olarak saptanacak deerden daha byk bir gerilme olmamas salanmaldr.

Hesaplama ynteminde gurup eklindeki tayc elemanlarn toplamtama kapasitesinin tm tekil kazklarn toplam tama kapasitelerine eitolaca gz nne alnacaktr. Yapsal yk rijit bir gvde ile tayc tabakaiine girdii taktirde ,tm yk gvenli bir ekilde salam tabakalara aktarlmolup , bu ekilde oluacak oturma da elastik ksalma ile snrl kalm olur.

Yk rijit bir gvde ile tayc olmayan bir zemin iersinde yzenkazklarla tatlyor ve kazklar tayc tabakaya girmiyorsa ykn bykbir ksm kolonlara aktarlmakla beraber ykn bir ksm zemine intikaleder ve reel oturma kolonlarnn elastik oturma deerinden daha bykolarak gerekleir.

Esnek bir zeminde uniform bir yk tayc zemin tabakasna girecekekilde aktarlyorsa farkl oturmalar meydana gelir.

-326-


11/14

Ykle temel arasnda yeterli kalnlkta gronler bir tabaka varsa ,yknbir ksmnn kolonlarla tanmas gerekleirken, nemli bir ksm da zemintarafndan tanr.Gronler dolgu malzemesi jet-grout kolonlarn davranndaha uniform yapar. Kolon boyu arttka zemin gerilmesinin nemli ksmn

jet-grout kazklar tam olur.Yapsal ykn rijit bir gvde ile salamtabakalara aktarlmas durumunda jet-grout kolonunun davran kazkuygulamalarnda olduu gibidir.Dier tm klarda kolonlarn varl ykleilgili zemin davranna gre deien zel bir zemin iyiletirilmesidurumundadr. Jet -grout yntemiyle zemin iyiletirilmesi tama kapasitesikazklar evreleyen snrlar iindeki alann hesaplanmasyla belirlenir.Doal

zeminlerle bu tr iyiletirilmi zeminler arasndaki fark kompozit zeminlertanmlamasyla belirlenmektedir.Sonu olarak zemin iyiletirilmesi yklerinnemli bir blm jet-grout kolonlarla tattrlm ve oturmalarda azalmasalanm olmaktadr.

malat srasnda yapmla ilgili tm bilgiler dzenlenen formlara ilen-melidr.imalatta kullanlacak su/imento ve katk maddeleri nceden kontroledilmeli , enjeksiyon esnasnda alma koullarndaki deiikliklerdenkaynaklanacak hususlar ,harcn kusmas gzlenmeli ve not edilmelidir.Zeminst dzeyine kadar ykselen kolonlarn son ksmlan 50 cm kadar istenilennitelikte olmayacandan krlmal ve gerekirse beton dklerek dzenlenmelidir.

Yapm tamamlanan kolonun ap kadar yanna en az iki gnden nce

yeni bir kolon yaplmamal , yksek basnl pskrtmenin pirizinitamamlamam kolonda tahribat yapabilecei gz nne alnarak planlama

yaplmaldr.

-327-


12/14

KONTROL ve TESTLER

Jet-Grouting yntemi ile yaplacak kolon ina veya zemin slah ilemleriuygulamann yaplaca zemin ile ilgili tm etd ve testlerin yaplm ve

bunlarla ilgili deerlerin elde edilmi olmasn gerektirir. Aynca, heruygulama ncesi, sahada test kolonlar inas ve bunlarn hesaplanmdeerleri karlayp karlamad gzlemlenmeli, parametrelerde gereklioptimizasyonlar yaplmaldr.

Islah ileminin baars asndan aadaki testlerin yaplmas nerilir; Elastisite modlnn hesaplanabilmesi iin, basit basn- ekil dei

tirme testi.

Uygulama ncesi elastisite modlnn tespiti iin basn deneyleriyaplarak

Deformasyonlann hesaplanmas Beton ekme mukavemeti tayini (Brezilya testi) Drenajsz kayma dayanm testi, yaptrlmas nerilir.

malat sonras yaplmas gereken deneyler ise aada yazlanlardr.

Zemin -imento karm malzemelerin kalitesi ve dayanm Kolon boyu ve sreklilii

Zemin -imento karm kolonunun geirimsizlii Jet-Grout kolonunun tama kapasitesi Dier kontroller ;

O Jet-Grout kolonunun kalitesini denetlemek amacyla yapmndan 28gn getikten sonra kolonlardan temsili olarak karot alnarak daha sonra

bu karotlar zerinde baz testlerin yaplmaso Kolon boy ve kesitinde ki olas dzensizlikleri saptayabilmek amacyla

Pile Integry ve Sonic Test ynteminden yararlanlabilinir.O Jet-Grout kolonunun yapm tarihinden 1 ay sonra alnacak yksek

lik/ap oran en az 2 olacak numuneler zerinde serbest basn ve elastisitemodl tayini deneyleri yaplmaldr.

O Geirimsizlik amacyla alan Jet-Grout kolonlarnda zemin -imentokolon kalitesini kontrol etmek iin karot deliklerinden sabit permaibilitedeneyleri yaplarak geirimsizlik denenebilinir.

o Tama amal Jet -Grout kolonlar zerinde gertmeli veya kabuledilebilir max oturmaya kadar ykleme yaplr. Kontrol deneylerinde iseproje kazklar zerine proje yknn en az birbuuk kat yklenmelidir.

-328-


13/14

JET-GROUTING UYGULAMALARINA RNEKLER

Yntemin en ok uyguland alanlar ;Derin temeller,Tnel kazs ncesi zemin slah ve tnel duvar takviyeleri,ksa duvarlar,Zemin suyuna geirimsiz perdeler,ev stabilizasyonu zemin ankrajlardr.

KAYNAKLAR

1. Burke, G.K. and Koelng, U.A., (1995), "Special Application for JetGrouting: Underpinning, Excavation support and Groundwater Control",Proceedings of Canadian Geotechnical Conference, Vancouver, B.C., pp.90-97.

2. http://www.keller~ge.co.uk/grouting2.htm l3. http://brintex.com/tunnelling/uc2001jopabstracts.htm 4. ZetaZemin Teknolojisi A. Jet-Grout Teknii ve Uygulamalar Katal

-329-
http://brintex.com/tunnelling/uc2001jopabstracts.htmhttp://brintex.com/tunnelling/uc2001jopabstracts.htm


14/14

Documents

JET-GROUTING UYGULAMA TEKNİĞİ