KONU: GEOMEMBRAN UYGULAMA REHBERİSUNUM YAPAN: HÜSEYİN KÜSMEZ
KAYNAKLAR:1- Bulletin 135 – ICOLD,2- Geosynthetic Barriers Systems for Dams (Prof. Jean-Pierre GIROUD ,5-6 Haziran –ANKARA,3- Geosynthetic Barriers Systems for Dams (Extra)(Prof. Jean-Pierre GIROUD ,5-6 Haziran –ANKARA,4 – International Water Power &Dam Construction,5- A Drained Synthetic Geomembrane System for Rehabilitationand Construction of Dams – Scuero& Vaschetti,6- GFR Engineering Solutions.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
2
Geomembranlar ve geokompositler gibi yapay
geçirimsizlik malzemeleri göreceli olarak yeni ve
alternatif bir çözüm oluşturmaktadır.
Bu çözüm sadece doğal geçirimsiz malzemenin
bulunmadığı, uygun olmadığı, temininin ekonomik
olmadığı veya kullanılmasının zor olduğu durumlarda
alternatif olarak değerlendirilmektedir.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
3
Geomembran, geçirimsizlik elemanını oluşturur.Geomembran ile teşkil edilen gövdelerin tasarımında
sızma, alttan kaldırma, stabilite vb. konularla ilgili tüm
projelendirme kriterleri geçerlidir.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
4
Geomembran Sızdırmazlık Sistemi (GSS) aşağıdaki tekniklerleuygulanabilir:
1- Geçirimsiz geomembran tabakasının barajınmembasında yer aldığı, Memba Sistemi (The UpstreamSystem),
- Korumasız (Açıkta, exposed)- Korumalı,(Kapalı, covered)
2- Geçirimsiz geomembran tabakasının barajınmerkezinde yer aldığı, Merkezi Sistem (The InternalSystem)
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
5
ToplamMemba Sistemi
Merkezi Sistem
Memba Açıkta
Memba Kapalı
Toplam dolgu baraj sayısı 17348
% 27106
% 6120
% 12Toplam yeni inşa edilen baraj sayısı
103 22 66 15
Toplam rehabilite edilen baraj sayısı
56 21 31 5
Yeni inşa edildiği veyarehabilite edildiği belli olmayan
14 5 9 0
Geomembran Kullanıldığı Bildirilen Dolgu Barajlar
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
6
Geomembransızdırmazlıksisteminin temelgereksinimleri:
* Geçirimsiz geomembran sisteminin baraj temeline ve beton yapılarauygunbir şekildebağlanması,* Oturmalardan dolayı gövde deformasyonlarına uyum sağlayabileceközellikteolması,* Geomembranı sabitlemek için ankraj sistemi (ankraj veya ağırlık),alttan kaldırmayı önlemek ve geomembranın sızdırmazlığınıölçebilmek için geomembran mansabında olası kaçakları toplayacakdrenaj sistemiyapılması.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
7
GEOMEMBRAN SERİLMESİNDNE BAZI ÖRNEKLER;
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
8
GEOMEMBRAN SERİLMESİNDNE BAZI ÖRNEKLER;
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
9
GEOMEMBRAN SERİLMESİNDNE BAZI ÖRNEKLER;
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
10
Geomembran Sızdırmazlık Sistemi yeni inşa edilecek barajlarda gövde içinde de inşasına imkân verir. Merkezi Geomembran Sistemi
sınırlı sayıda uygulamada kullanılmıştır.(Geomembranın konumu bilinen 174 uygulamanın 20 tanesinde % 12)
Benzer durum şuan Türkiye de projelendirilen ve imalatı başlayan baraj/gölet inşaatlarında görülmektedir.
GEOMEMBRAN SİSTEMİNİN MERKEZİ OLARAK KULLANILMASI SADECE DOLGUNUN YARI GEÇİRİMLİ
VEYA ÇOK AZ GEÇİRİMLİ OLDUĞU DURUMLARDA UYGULANABİLİR.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
11
1-) Transizyon / Filtre / Drenaj Zonu , 2-) Geomembran, 3-) Perde Enjeksiyonu
•İki Tip aynı olmak ile birlikte aralarındaki fark zig-zag aralıkların farklı olmasıdır. •Örnek: Fencheng ve Wantuzhou Barajları (Çin)
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
12
1-) Transizyon / Filtre / Drenaj Zonu ,2-) Geomembran, 3-) Enjeksiyon
•Geomembran açılı konumda. Örnek: Valence d’Albi (Fransa)•Geomembran düşey konumda. Örnek: Atbashinsk (Kırgızistan)
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
13
Geomembranın açık veya kapalı olarak dolgu barajın memba yüzüne yerleştirildiği"memba sistemi" en yaygın uygulanan sistemdir. (% 88)
AVANTAJLARI:• Dolgunun tamamının zati ağırlığı hidrolik itkiye karşı destek teşkil
eder. Rezervuar su yükü dolgunun memba kısmında şev stabilitesiniartırır.
• Baraj kesitinin hiçbir bölgesinde boşluk suyu veya sızıntı suyubasınçlarının oluşmadığı kabul edilmektedir. Dolayısı ile MembaSistemi boşluk suyu basıncı olmadığından stabiliteyi artırır.
• İnşaat süresini önemli ölçüde azaltabilir. Uygulanması sadece havakoşullarından etkilenir.
• Uygulama aşamalar halinde yapılabildiği için inşaat programınagöre ayarlanabilir ve inşa hızı artırılabilir.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
14
AVANTAJLARI:
• Üst kotlarda gövde dolgusu devam ederken alt kotlarda geomembranuygulaması yapılabilir. Tabi ki bunun için ilave sabitleyici sistemgerekir ve üst kotlardan kaya düşmelerine karşı çok dikkatliolunmalıdır.
• Alt kotlarda sızdırmazlığın daha erken teşkil edilmesi geçici derivasyonyapılarının daha ekonomik tasarlanabilmesine yardımcı olur.
• Daha az malzeme kullanılmasının yanında örnek olarak ön yüzü betonkaplı kaya dolgu barajlara kıyasla daha kısa inşaat süresi gerektirir.
• İşletme sırasında Açık Memba Sistemi pratik ve ekonomik tamir imkânısağlar. Kapalı Memba Sisteminde ise örtünün kaldırılması halinde budurum geçerlidir.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
15
Memba yüzü geçirimsizlik sistemi için aşağıdaki temel ilkelerdeğerlendirilmelidir:
• Geomembran temas edebileceği pürüzlü tabakalar tarafındanoluşabilecek delinmelere karşı korunmalıdır. Koruyucu geotekstil ilebu koruma sağlanabilir.
• Bir sızıntı durumunda oluşabilecek sızmaları azaltabilecek uygungeçirimsiz karakterde geomembran altında yastık (destek) tabakasısağlanmalıdır.
• Bir sızıntı durumunda Geomembran altında alttan kaldırmakuvvetlerini (uplift) önleyecek uygun serbest drenaj sağlanmalıdır.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
16
Geomembran sızdırmazlık sistemi detayları uygulama tipine bağlıdır.
G :Geomembran (opsiyonlu olarak koruyucu geotekstile lamine)SL : Destek TabakasıDZ/GZ :Drenaj Zonu/Geçiş Zonu
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
17
C2 : Beton Plaklar C1 : GeotekstilG : GeomembranS2 : Geotekstil (opsiyonel) S1 : Asfalt Beton (opsiyonel) B1,B2 : Geçiş Dolgu ZonlarıD : Baraj Gövde Dolgusu - Kaya
1-) Transizyon / Filtre / Drenaj Zonu ,2-) Geomembran, 3-) Perde Enjeksiyonu
Memba sistemi değişik biçimlerde ve değişik koşullarda uygulanmıştır. Bu uygulamaların kombinasyonları da mevcuttur.
Bu tipler açık ya da kapalı geomembran uygulaması ile tesis edilebilirler.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
18
1-) Transizyon / Filtre / Drenaj Zonu , 2-) Geomembran, 3-) Cut-Off, 4-) Batardo
Bu tipler açık ya da kapalı geomembran uygulaması ile tesis edilebilirler.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
19
1-) Transizyon / Filtre / Drenaj Zonu ,2-) Geomembran, 3-) Perde Enjeksiyonu
Bu tipler açık ya da kapalı geomembran uygulaması ile tesis edilebilirler.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
20
1. Tranzisyon / Filtre / Drenaj zonu2. Geomembran3. Enjeksiyon4. Kısmen kaplanan zon
1. Tranzisyon / Filtre / Drenaj zonu2. Geomembran3. Enjeksiyon4. Tamamen kaplanan zon
Kapalı Memba Sistemi Uygulama Tipleri
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
21
1-) Transizyon / Filtre / Drenaj Zonu ,2-) Geomembran,
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
22
Sadece Memba sistemi
TOPLAMAçık + Kapalı +
MerkeziAçık Kapalı
Uygulama sayısı 173 48 (% 27) 106 (% 61)
En büyük uygulama alanı (m²)
165 000 30 000* 165 000**
En yüksek Baraj (m)
101 (Salt Springs, USA) 101 (Salt Springs, USA)
91 (Bovilla, Arnavutluk)
198 (Karahnjukar, Iceland)
198 (Karahnjukar, Iceland)
En eski uygulama
1959 (Contrada Sabetta, Italy
1973 (Banegon, Fransa)
1959 (ContradaSabetta, İtalya)
Memba Sisteminin Uygulandığı Barajlar
* Sadece baraj içindeki miktardır. Geomembranın rezervuar altında blanket olarak uzatıldığı uygulamada alan maksimum120 000 m2 artmıştır.** Sadece baraj içindeki miktardır. Geomembranın rezervuar altında blanket olarak uzatıldığı uygulamada alan maksimum1 200 000 m2 artmıştır.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
23
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
24
Yeni inşa edilecek barajlarda açık sistemin avantajları:
• Baraj gövdesinin daha hızlı ve kolay inşa edilmesi,
• Geomembranın gözle muayene imkânı,
• Ekonomik inşaat maliyeti sağlaması,
•Tamir gereğinde kolay ve hızlı müdahale imkanı,
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
25
Yeni inşa edilecek barajlarda açık sistemin dezavantajları:• Kötü niyetli kişiler veya yamaç ve kretten düşen keskin
objeler sisteme zarar verilebilmesi,• Doğru tasarlanmadığında memba sistemi rüzgâr ve
dalgalardan dolayı kaldırma kuvvetlerine maruz kalması,• Geomembranı gövde yüzünde sabitlemek için onu
yamaç etek çizgisine ve gövde yüzüne ankrajlamakgerekmesi,
• Minimum su seviyesi altında biriken iri, sivri uçlu rusubatın geomembrana zarar vermesi.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
26
1996 yılında inşa edilmiş MoravkaBarajı Çek Cumhuriyeti'nde bulunan 39 m yükseklikte toprak dolgu bir barajdır.Geçirimsiz bitümlü betondan olan orijinal memba yüzü bozulması sonucu 1999 yılında, barajın üst kısmında ek bitümlü beton katman çıkarıldıktan sonra yeni bir PVC Geomembran (2,5 mm) + Geotekstilkompozit astar tüm baraj yüzü üzerinde mevcut bitümlü beton üzerine doğrudan yerleştirilmiştir.25 400 m². 500 yıllık taşkına dayanıklı gergi hatlarına ankrajlanmış. Sızıntı miktarı < 2 l/s.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
27
Depolaması:175 milyon m3.Tipi: Ön yüzü beton kaplı kayadolguİnşaat sırasında zayıf konsolidasyon var. Sızıntıların sebep olduğu oturmalar, çatlaklar yüzünden sık sık tamir gördü. Sorun büyüyünce 2004 de geomembran kaplanmaya karar verildi.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
28
Geomembran sistem kurulumu:• Yüzey hazırlama maliyetlerinin azaltılması için barajın pürüzlü yüzeyine, 2000g/m2 geotekstil.• Drenaj toplama katmanı için Tri-düzlemsel geonet.• PVC Geocomposite (Geotekstil500g/m2 +2,5 mm PVC geomembran ).
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
29
Kretten itibaren 51 metrelik kısmın bitmiş halinin membadan görünümü.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
30
Geomembran ömründeki artış örtü maliyetini dengelediği zaman veya yukarıda bahsedilen hasar sebeplerinden kaygı
duyulursa kapalı geomembran sızdırmazlık sistemi seçilebilir.
En yaygın uygulama şeklidir. (% 61)
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
31
Photo 47 years after construction
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
32
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
33
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
34
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
35
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
36
8inçuzunluk,3inçkalınlık
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
37
Kaplamaişibitmeküzereyken…
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
38
İnşaatıntamamlanmasından4yılsonrakuvvetlibirfırtınabazıbloklarıkaldırdı.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
39
Fakatgeomembran
zarargörmedi.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
40
Buolaydanalınandersler;•Geotekstil ,geomembran vekaplamabloklarıarasındayastıkişlevigörmüşvegeomembran zarargörmemiştir.•Tamiraynıkaplamabloklarıvebetonileyapıldı.
SONRAKİBARAJLARDA,BETONDÖŞEMETERCİHEDİLECEKTİR.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
41
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
42
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
43
GeomembranıKorumakİçinBetonPlakaDüzenlemesi
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
44
GSSninTopuk
KirişlerineBağlanması
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
45
GSSnin TopukKirişlerineBağlanması
Pürüzsüzçıtaşeridi
etrafındageomembranbetonuniçinegömülmeden
önce.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
46
GeomembranıKorumakİçinBetonDöşemeİnşaatı
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
47
U.S:1,7H/1VD.S:1,5H/1V
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
48
YapımProblemleri:
• Geomembranıaltadöşenengeotekstildenbağımsızdı.Buiseikibüyükproblemesebepoldu.
� Geomembran yapımesnasındaşevdenaşağıyadoğrukaydı,� Geomembranzarargörmedenrüzgartarafındanyukarı
kaldırıldıfakatgeotekstilgeomembranınaltındançıkarıldı.• Geomembrangeotekstilyenidenkonumlandırmakiçin
çıkarılmakzorundaydıvegeomembranın%50'siçöpeatılmakzorundakaldı.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
49
Buhadiselerdenalınandersler:
� Geotekstililegüçlendirilmemişgeomembrandikeğimlerde(i<2)kullanılmamalıdır.
� Geomembranın‐büyükihtimalleinşaatesnasında‐ rüzgartarafındanyukarıkaldırılmasınakarşıgeotekstililegeomembranbirbirinebağlanmalı,lamineedilmelidir.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
50
1996 ya kadar dünyadainşa edilen GSSkullanıldığı en büyükbaraj.Orijinal tasarımı sulama veelektrik üretimi amaçlıCFRD barajı.Baraj alanında farklıyerleşimler ve sismikolaylar olasılığı vardı. sugeçirmez eleman rijitliğive sututucularıngüvenilirliği önemli birendişe kaynağı oldu.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
51
1.55H/1V
1.6H/1V
Ayrıca,* Baraj dik eğiminin sebep
olduğu önemli inşaat zorlukları,* Uzun bir süre ( çalışmalar zaten zamanlamanın gerisinde),* Çok fazla işgücü,* Kesintilerin sızdırmazlık sistemini tehlikeye sokma ihtimali vardı.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
52
Sonunda, sentetik geomembran seçeneği ; benzer başarılı uygulamalar ve su yalıtımı yüklenicisi ile tasarımcısı tarafından yürütülen kapsamlı test programı tatminkar bulunarak seçilmiştir.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
53
0,2 m
0,3 m
Donatısızbetonkalınlıkları:BetonKorumanınDuraylılığı:1‐ Geomembran (GM)ilebetonarasınaörgüsüz750gr/m2 geotekstil (GTX)konuldu.2‐ GMileGTXarasındakisürtünmeaçısı:220,şeveğimi:330,3‐ Betondöşemeucuçevreselkiriştarafındandesteklenmektedir.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
54
(pp,750g/m2)örgüsüzgeotekstilelamineedilmiş3mmPVCgeomembran.
3mx6mlik anolar halinde,düşeyderzler/drenajdevamlı,yatayderzlerşaşırtmalı,yatayderzlerçevrekirişinedikolacak
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
55
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
2 : Membran3 : Jeotekstil4 : Beton Plak 5 : Polyester Topuk 6 : Jeotekstilli serbest drenaj yer
56
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
57
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
58
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
1 : Çelik Plaka 2 . Genleşme ankrajı3‐4 : Kaynak 5 : Beton 6 : Primer 59
Birleşik Devletlerin Sierra Nevadasıradağlarının tabanında yer alan, MudLake Barajı, 100 yılı aşkın bir süre önce,atların çektiği kazıyıcılar ve buharlıkepçelerle, bir toprak baraj olarak inşaedilmişti.Artık Nevada Eyaletinin Baraj GüvenlikDairesi tarafından belirlenen güvenlikşartlarını karşılayamadığından, birrehabilitasyon gerekli görülmüştü.
Önerilen geosentetik çözüm geotekstilkoruyucu tabakalar içeren bir geomembranve bir beton dolgulu geocell (geohücre)koruyucu kaplaması içermekteydi.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
60
Geosentetik çözüm üç nedenle seçilmişti.� Maliyet tasarrufu sağlıyordu. Müşteri geleneksel betonarme yöntemlere göre $600,000-$700,000 arasında tasarruf etti.
�Baraj yüzünde bir su geçirmez koruma sağladı, müşteri daha fazla su tasarruf edecek ve çok uzun bir süre işlev görecek bir çözüme sahip olacak,
�İnşa edilebilirlik ve özel inşaat ekipmanlarına ihtiyacı olmaması.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
61
TASARIM KRİTERLERİ:• Örgüsüz geotekstil koruyucu alt tabaka 435 gr/m2,• 1,14 mm takviyeli poli-propilengeomembran,•Örgüsüz geotekstil koruyucu alt tabaka 435 gr/m2,• 75-mm (3-in.) bağlanmış, delikli Geocellhücresel kısıtlama sistemi;• 75-mm (3-in.) yerinde-dökülen çimento ön kaplama elemanı, altta yer alan geomembranıkorumak için.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
62
Geleneksel kazıklar ile ankraj mümkün olmadığında burada olduğu gibi entegre tendonlar/bağlar ve yük-transfer kenetleyicileri geocell/geohücre sisteminin geomembran
üzerine onun bütünlüğünü tehlikeye atmadan, asılmasını mümkün kılmakta ve hasar görmesini engellemekte olumsuz hava şartlarına karşı korumaktadır.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
63
75 mm derinliğindeki geohücre tabakasının montajından sonra baraj yüzündeki geohücre içine 10 mm (3/8 inç) ince çakıl agregalı beton dökülmüştür.
Geohücre bölmelerinin esnekliği de inşaat işçilerinin hücreler içerisinde yürümelerine ve beton dolguyu tararken eğim yüzeyinde
kolaylıkla hareket etmelerine imkan vermiştir.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
64
Sonuç olarak;• Geomembran üzerine yayılmış olan, beton dolgulu geohücresel yapı, geomembranın
bütünlüğünü bozmadan stabilite ve koruma sağlar.• Bu tür baraj rehabilitasyonu oldukça kısa bir programda gerçekleştirilebilir.(Bu proje
tasarım, inşaat ve havza doldurma dahil altı ayda bitirilmiştir.)
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
65
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
66