Durgunoğlu, H. T., Kulaç, F., H., Oruç, K., Yıldız, R., Altuğu, T

Zemin Mekanigi ve Temel Mühendisligi Dokuzuncu Ulusal Kongresi
21-22 Ekim 2002, Anadolu Üniversitesi, Eskisehir
SIVILASMAYA KARSI JETGROUT YÖNTEMI ILE ZEMIN
ISLAHINA AIT BIR VAKA ANALIZI
H. T. Durgunoglu. 1 , H. F. Kulaç 2, K. Oruç 3, R. Yildiz 4. T. Altugu5, C. Emrem6
ÖZET
Bu makalede Izmir/Tire O.S.B.’de insa edilen sigara fabrikasi sahasinin jetgrout yöntemi
ile islahi vaka analizi sunulmaktadir. Bölgenin jeolojisi anakaya üzerinde kolüvyon,
alüvyon formasyonlari ve dolgu zeminden olusmaktadir. Saha 1.derece deprem bölgesi
içerisindedir. Fabrika temelleri kazikli, binanin zemine oturan dösemeleri ile diger hafif
yapi temelleri altinda jetgrout kolonlar önerilmistir. Sivilasma riskine karsi sistematik,
kolüvyon tabakasina kadar yaklasik 32,000m jetgrout kolon uygulamasi yapilmistir. Zemin
islahi esnasinda jetgrout kolonlardan karot alimini, kazi yapilarak çap kontrolünü, yükleme
deneylerini, piston numune alicisi ile alinan numuneler üzerinde mukavemet deneylerini
içeren kapsamli kalite kontrolü gerçeklestirilmistir. Sistemin insaasi öncesinde deneme
bölgesinde yapilan kalibrasyon çalismasinda teknik parametreler sahaya özel olarak
belirlenmistir.
1. GIRIS
Tire’de Organize Sanayi Bölgesi içerisinde bir sigara fabrikasi insa edilmesi planlanmis
olup geoteknik müsavirlik, üstyapi projelendirme ve kontrolluk hizmetleri Ingiliz Mott
Mac Donald firmasi tarafindan üstlenilmistir.
Sözkonusu sahada yüzeysel temellerin mesnetlendigi temel zemininin tasima gücünü
arttirmak ve sismik aktivitesi yüksek olan bölgede belirlenen sivilasma potansiyelini
ortadan kaldirmak amacina yönelik olarak jetgrout yöntemiyle zemin islahi uygulanmistir.
Zemin islahi uygulanan sahanin büyüklügü yaklasik 20,000m2 olup ana fabrika binasi,
idari bina, su ve yag tanklarinin bulundugu yardimci ünite binasini kapsayacak sekilde
planlanmistir. Zemin islah sisteminin insaasi esnasinda toplam kalite kontrolü
uygulanmistir. Bu çalismada sahada uygulanan jetgrout kolon insaasinin proje, imalat ve
performans kontrolü asamalari detayli olarak incelenmekte olup öncelikle zemin etüdleri
dogrultusunda gerçeklestirilen temel mühendisligi degerlendirmeleri verilecek olup,
ardindan zemin islahi esnasinda gerçeklestirilen kalite kontrolü/kalite tayini uygulamasinda
elde edilen test neticeleri islah edilmis zemin davranisini incelemeye yönelik olarak
sunulacaktir.
1
Müsavir, Prof., Ins. Müh. Bölümü, Bogaziçi Üniv. Bebek, Istanbul
Proje Mühendisi, Genel Müdür, ZETAS, Istanbul; tel. 090 216 492 3301
3
Saha Mühendisi, ZETAS, Istanbul; tel. 090 216 492 3301
4
Proje Mühendisi, ZETAS, Izmir Bölge Müdürü; tel. 090 232 446 4686
5
Santiye Müdürü, John Laing International; tel. 090 212 284 3907
6
Proje Mühendisi, Dr., ZETAS, Istanbul; tel. 090 216 492 3301
2
-1-
2.SAHANIN TARIFI
2.1.Konum ve Morfoloji
Toplam fabrika sahasi yaklasik olarak 120,000 m2 büyüklügündeki bir alani kaplamakta ve
Küçük Menderes alüvyonel havzasinda Izmir’in 70 km güneydogusunda Tire yakinlarinda
yeralmaktadir (bknz. Sekil 1). Sahanin güneydogu ve kuzeyinde küçük tepeler mevcut olup
orijinal saha topografyasi kuzeydogu yönünde alçalmaktadir. Sahanin dogu sinirinda küçük
bir dere akisi mevcuttur. Sahada düz bir topografya elde etme amacina yönelik kazi-dolgu
islemleri gerçeklestirilmistir.
2.2.Bölgesel Jeoloji
Bölgenin jeolojisi metamorfik anakaya üzerine yeralan alüvyonel katmanlardan
olusmaktadir. Anakaya üzerinde asagidan yukariya dogru, kati kumlu kilden olusan
kolüvyon, kumlu çakil-kil ara tabakali mikali siltlerden olusan alüvyon formasyonlari ile
kumlu siltli bir matrise sahip bloklar içeren dolgu zemin mevcuttur. Saha içerisindeki
alüvyon tabaka kalinligi 12m’ye ulasmaktadir. Yeralti suyu seviyesi dolgu tabanindan
itibaren 4.7m derinlikte olarak ölçülmüstür. Saha 1. derece deprem bölgesi içerisinde
yeralmaktadir. Sahanin yerel jeolojisi ardalanmali Paleozoik yasli metamorfik kayaçlar
üzerinde yeralan Tersiyer veya Kuvaterner kolüvyon ve Kuvaterner alüvyon birimlerden
olusmaktadir. Alüvyon birimler Küçük Menderes nehri ve kollarinin sedimanlari olup
genel itibariyle silt, az miktarda kum ve kil boyutunda malzeme içermektedir. Tire
civarinda gözlenen alüvyon koni kalinliklari 180.0m’ye ulasmakta olup tabankaya ise
genel itibariyle birbiriyle geçisli gnays, klorit mika ve kuvars sistlerden ve mermerden
olusmaktadir.
2.3.Sismisite
Bölgedeki ana faylanmayi olusturan Küçük Menderes horst ve graben sistemleri dogu-bati
dogrultuludur. Ilaveten bölgede kuzeydogu-güneybati dogrultulu ikincil faylanmalar da
mevcuttur. Saha 1998 tarihli “Afet Bölgelerinde Yapilacak Yapilar Hakkinda Yönetmelik”
dogrultusunda 1. derece deprem bölgesinde yeralmakta olup Modifiye Merkali
derecelendirmesine göre ise en üst risk kategorisinde olarak tariflenmistir. Izmir ve yakin
çevresinde 1881 ve 1986 yillari arasinda Richter ölçegine göre 4.2 ila 7.0 arasinda degisen
büyüklüklerde toplam 329 deprem gözlenmistir. Bu depremlerin merkez konum ve
büyüklükleri Sekil 1’de gösterilmektedir. Sonuç olarak 50 yillik bir proje ömrü için 7.5
büyüklügündeki bir depremin gerçeklesme ihtimali %10 olarak belirlenmistir. Ayrica
projelendirmede kullanilacak pik deprem ivmesi 0.40g olarak alinmistir.
2.4.Tesis
Proje kapsaminda 70mx200mm ebadinda, genis açiklikli çelik konstrüksiyon bir fabrika
binasi, iki katli idari bina ve jeneratör, su ve yag tanklarinin bulundugu yardimci ünite
binasini insasi planlanmistir. Fabrika içerisinde kolon yükleri düsey dogrultuda 400 kN ila
1500 kN arasinda yatay dogrultuda ise 60 kN ila 110 kN arasinda degismektedir.
-2-
Proje sahasi
1881 ve 1986
yillari arasinda
Izmir ve çevresinde
olusan depremler
Deprem büyüklügü
4.2<M<5.0
M<5.0
M<7.0
M<8.0
FAYLAR
Sekil 1. Bölgenin deprem haritasi
3.ZEMIN ETÜDLERI ve ZEMIN KOSULLARI
Sahada zemin etüdleri Ekim 2000 tarihinde gerçeklestirilmis olup yedi adet sondaj ve
ondokuz adet arastirma çukurundan olusmustur. Sondajlar maksimum 25 m derinlikte ve
rotari metoduyla yapilmistir. Etüdler kapsamindaki tüm yerinde ve laboratuvar deneyleri
BS5930 Ingiliz standardlarina uygun olarak yapilmistir.
Sahanin stratigrafisini kumlu çakil-kil ara tabakali mikali siltlerden olusan alüvyon
formasyonlar ile kumlu siltli bir matrise sahip bloklar içeren dolgu zemin mevcuttur.
Sahanin stratigrafisini asagidan yukariya dogru, dik dalimli zayif mika sist ve orta
dayanimli kristalize sistler üzerinde yeralan kati kumlu killeri içeren kolüvyon/rezidüel
birimler, kumlu çakil ve kil aratabakali az çimentolu mika siltlerden olusan alüvyonel
tabaka ve kumlu silt matriks içerisinde yeralan blok ve çakil boyutunda malzemeden
olusan dolgu zemin olusturmaktadir. Saha içerisindeki alüvyon tabaka kalinligi 12.0 m’ye
ulasmaktadir. Yeraltisuyu seviyesi etüdlerin yapildigi yaz mevsiminde dolgu zeminin
tabanindan yaklasik 4.7 m asagida olarak ölçülmüs olup mevsimsel olarak yagis durumuna
bagli olarak yükselmesi beklenmektedir. Tesis içerisindeki ana binalarin taban zemin
profili Tablo 1’de özetlenmektedir.
Tablo 1. Sahanin Zemin profili
Tabaka
Kalinlik
(m)
Dolgu
Alüvyon
0 - 1.5 m
3-8m
Tabaka
tabanina olan
derinlik
0 - 1.5 m
3 - 10 m
Kolüvyon
(rezidüel
zemin)
Tabankaya
2-5m
7 - 14 m
-
Ana Zemin Tipi
Orta çakilli ve bloklu, kumlu SILT
Gevsek siltli KUM ve yumusak (mikali)
KIL ile aratabakali gevsek kumlu SILT
Orta-kati KIL
Çok zayif çatlakli mikasist
-3-
Alüvyon formasyonun dane boyu dagilimi analizleri neticesinde, ince dane yüzdesi
siltlerde minimum % 35, kumlarda minimum %25 , killerde ise minimum %50 olarak
belirlenmistir. Plastisite indisi degerleri %10 ila %20 arasinda degismekte, drenajsiz kayma
mukavemeti degerleri 50 kN/m2 mertebesindedir. Zemin etüdü konumlari ayni zamanda
kolüvyon tabakasi derinligini de gösteren vaziyet plani (Sekil 2) üzerinde verilmektedir.
Yardimci
ünite binasi
Fabrika binasi
Idari bina
Sekil 2. Tesisin vaziyet plani
4.TEMEL MÜHENDISLIGI DEGERLENDIRMELERI
4.1.Yüzeysel ve Derin Temeller
Insaasi planlanan tesisin vaziyet plani dikkate alindiginda yüzeysel temellerin oturdugu
tabaka dolgu veya alüvyon birim olmaktadir. Dolayisiyla tekil veya serit temeller için
zemin emniyet gerilmesi degeri toplam (<20 mm) ve farkli oturma kriterleri ile kontrol
edilmektedir. Sonuç olarak hafif yüklerin bulundugu yapilarda deprem yüklemesi dikkate
alinmadan 100 kN/m2 degerindeki zemin emniyet gerilmesi degeri projelendirmede kabul
edilmistir. Agir yüklerin bulundugu yapilar için ise (ana fabrika yapisi ve yardimci ünite
binasi da dahil olmak üzere) saglam tabankayaya (serbest basinç mukavemeti>1 MPa)
soketli kazikli temeller önerilmistir. Saha etüdlerinden elde edilen SPT ve kaya mekanigi
laboratuvar deneyleri sonucunda 1500 kN mertebesindeki düsey yük altinda 90 cm
çapindaki kazikli temel altindaki oturmalar 20-35mm ile sinirli kalmaktadir.
4.2.Zemin Sivilasmasi
Mevcut zemin verileri ile gerçeklestirilen zemin sivilasmasi analizleri neticesinde, proje
deprem ivmesi altinda sahada mevcut alüvyon zeminlerin sivilasmaya karsi güvenlik
faktörü degerlerinin 0.4 mertebesinde belirlenmis olup, sivilasmayi baslatacak deprem
ivmesinin ise 0.17 mertebesinde oldugu tahmin edilmektedir. Fabrikanin kuzeydogu kösesi
altinda sivilasma sonrasi 300mm mertebesinde bir oturmanin, 500mm mertebesinde ise bir
yatay deplasmanin olusmasi beklenmektedir. Sonuç olarak genel itibariyle sahada insa
edilecek gerek yüzeysel gerekse de derin temeller açisindan, sahada mevcut alüvyon
-4-
zeminlerde proje deprem yüklemesi altinda olusacak yumusama etkisini minimize etmek
ve yükleri alt seviyelerde yeralan daha sert kolüvyon zeminlere transfer edebilmek
açisindan zemin islahi uygulamasi yapilmasi önerilmistir.
4.3.Zemin Islahi Alternatifleri
Sahada uygulanabilecek zemin islahi metodlari arasinda dinamik kompaksiyon, ön
yükleme, vibro-kazik, jet-grout kolon, derin zemin karistirmasi, kazi-yerdegistirme
metodlari degerlendirilmis olup uygulanabilirlik, iyilestirme etkinligi açisindan zemin
kosullari, bütçe ve uygulamaya iliskin yerel tecrübenin varligi dikkate alinarak
karsilastirilmistir.
Sonuç olarak, jet-grout kolon insaasi zeminin içerdigi mika oraninina en az hassas olan
metod olmasi dolayisiyla mevcut zemin kosullarinda uygun zemin islahi metodu olarak
önerilmistir. Saha için belirlenen oturma degerlerinin zemin islahi sonrasi %50
mertebesinde azalmasi beklenmektedir. Ayrica jetgrout ile zemin islahi, zeminin rijiditesini
artiracak olup buna bagli olarak da zeminin dogal frekansi artarak dogal periyodu uzun
yapilar altinda zemin büyütme etkisinin azalmasi beklenmektedir.
5.JETGROUT ile ZEMIN ISLAHI
5.1.Genel
Sahada tespit edilen sivilasma riskini ortadan kaldirmaya ve yüzeysel temellerin oturdugu
temel zeminini güçlendirmeye yönelik en etkin zemin islahi metodu olarak zemin kosullari
ve bölgesel olarak uygulanilan teknolojiler de dikkate alinarak jetgrout metodu en uygun
metod olarak belirlenmistir. Önerilen zemin islahi uygulamasinda, jetgrout kolonlarla islah
edilmis zemin üzerinde iyi derecelenmis granüler malzeme ve tabakalar seklinde geogrid
malzeme ile bir yük transfer platformu olusturulmaktadir. Ön zemin islahi sistemi
projesinde yerdegistirme orani Ar =0.23 degerini saglayacak sekilde merkezden merkeze
2.1 m mesafeli 80 cm çapinda kolon uygulanmasi öngörülmüstür. Ayrica teknik sartname
dogrultusunda jetgrout kolonun kesit mukavemetini belirlemeye yönelik yapilacak alti ayri
deney sonucunda belirlenecek ortalama serbest basinç mukavemeti degerinin minimum 1
MPa (10 kg/cm2) ve herbir deney için minimum 0.6 MPa (6 kg/cm2) olmasi gerektigi
belirtilmistir. Ancak yine teknik sartname uyarinca ön deneme testleri sürecinde yapilacak
kalibrasyon ve kontroller sonucunda saha genelinde uygulanacak jetgrout sistemine karar
verilecektir.
5.2.Ön Deneme Bölgesi Testleri
Deneme bölgesindeki testler iki asamada gerçeklestirilmis olup deneylerde projede yük
tasiyici olmayan kolonlar kullanilmistir. Ilk asamada jetgrout kolonlar farkli jeting
parametreleri kullanilarak imal edilmis olup daha sonra nihai uygulama parametrelerini
belirlemek açisindan kazilarak kesit boyut kontrolü yapilmistir. Ikinci asamada ise bu
belirlenen parametreler kullanilarak imal edilen kolonlarin kalite kontrolü muhtelif
deneylerle gerçeklestirilmistir. Deneme bölgesinde yapilan testler azami yükü belirlemek
üzere yapilan bes adet yükleme deneyini, çap kontrolü için kolonlarin ilk üst 3 ila 6
m’sinin kazilarak kontrolünü, ve mukavemet deneyleri için kolonlardan minimum 100 mm
çapinda karot alimasini içermistir. Ayrica kolüvyon zemin içerisinde farkli soket
-5-
boylarinin etkisini arastirmak üzere farkli uzunluklarda kolonlar imal edilmistir. Ön
projede “standart” kolon boyu, kolüvyon tabakasi içerisinde 0.5 m soketlenen kolon boyu
seklinde tariflenmis olup alüvyon/kolüvyon zemin arayüzeyinin seviyesini ve zemin
kosullarini belirlemek için sondaj yapilmistir. Ayrica ön test bölgesinde, jetgrout
uygulamasi esnasinda olusacak oturma ve kabarmalari gözlemlemek amaciyla yüzeysel
gözlem röperleri teskil edilmistir.
Deneme testleri kapsaminda on farkli set parametre kullanilarak on adet standart boyda
jetgrout kolon imalati yapilmis olup sözkonusu kolonlarin üç adeti Jet-1 (mono fluid) ve
yedi adeti ise Jet-2 (double fluid) metoduyla teskil edilmistir. Ilk alti kolon (C ila I) imal
edildikten sonra kalite kontrolü deneyi verilerine göre enjeksiyon parametreleri revize
edilmis olup son dört kolon (C’, I’, O, P) yeni parametrelerle imal edilmistir. Parametreler
basinç, enjeksiyon meme çapi, geri çekim hizi, rotasyon hizi ve çimento oranidir. Imal
edilen ilk sekiz kolon 3.0m derinlikte, Jet-1 ve Jet-2 metodlariyla imal edilen diger iki
kolon ise (C’ ve P’) 6.0m derinlikte kazilarak kontrol edilmistir. Bu asamada kazilan
kolonlardan elektrikli el karot makinasi ile muhtelif seviyelerden 93 mm çapinda karot
numuneler alinmistir. Ayrica konvansiyonel rotari, karotlu delgi yöntemi ile teskil edilen
jetgrout kolonu tam boy kontrol edilmistir. Tablo 2’de herbir kolon için uygulanan
enjeksiyon parametreleri özetlenmektedir.
Tablo 2. Ön Deneme Bölgesinde Uygulanan Enjeksiyon Parametreleri
φ80 cm çapinda kolon için enjeksiyon parametreleri
Set /
jg No
Jeting
metodu
w/c
çimento
dozaji,
kg/m3
Basinç,
bar
Geriçekim
hizi,
cm/dak
rotasyon
hizi, rpm
Enj.meme
çapi, mm
Ön yikama
1/C
2/E
3/F
4/G
5/H
6/I
1’/C’
6’/I’
7/O
8/P
Jet-2
Jet-2
Jet-1
Jet-1
Jet-2
Jet-2
Jet-2
Jet-2
Jet-2
Jet-1
1.0
1.2
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.5
1.5
300
300
300
350
325
350
300
350
300
250
400
450
500
500
400
400
400
400
350
550
67
91
48
50
63
56
67
56
45
43
20
20
20
20
20
20
50
50
50
50
2x2.5
2x3.0
2x2.0
2x2.2
2x2.5
2x2.5
2x2.5
2x2.2
2x2.5
2x2.0
Yok
Yok
Yok
Yok
Yok
Var
Var
Var
Var
Var
5.3.Zemin Islahi Öncesinde Ön Deneme Bölgesi Test Sonuçlari
Deneme bölgesinde ilk alti kolonun imalatindan sonra kolonlar gözlemsel kontrol için
kazilmistir. Burada Jet-2 yöntemiyle teskil edilen kolonlarin Jet-1 yöntemiyle teskil edilen
kolonlara kiyasla daha heterojen bir yapi gösterdikleri, Jet-1 yöntemiyle teskil edilen
kolonlarda mevcut zeminin çimento serbeti ile homojen bir sekilde karismis oldugu
gözlenmistir. Jet-2 metoduyla teskil edilmis kolon çaplari genel itibariyle projede
öngörülen 80 cm’in üzerinde ve 110 cm’e ulasacak sekilde elde edildigi gözlenmis olup
Jet-1 metoduyla teskil edilen kolon çaplarinin ise 55-60 cm ile sinirli kaldigi belirlenmistir.
Ayni zamanda elde edilen düsük karot yüzdesi ve düsük kesit basinç mukavemeti degerleri
de Jet-2 yöntemiyle teskil edilen kolonlarin heterojen yapisinin diger bir göstergesidir. Son
dört kolon, C’, I’, O ve P revize parametrelerle (devir hizi artirilarak 10 rpm yerine 50 rpm
ile), enjeksiyon öncesi ön yikama ve 6 m3/saat’lik hava çikis hizi (original degerin yaklasik
yarisi) uygulanarak homojen bir yapi ve daha düsük çapta kolon elde etmeye yönelik
olarak Jet-2 metodu ile teskil edilmistir. Ayrica Jet-1 metodu ile 80 cm çapindan büyük
-6-
60
2
60
Jet-2
50
basinç mukavemeti kg/cm
basinç mukavemeti, kg/cm2
kolon elde edilebilirligini kontrol etmek için P kolonu, ön yikama ve 550 bar degerindeki
arttirilmis enjeksiyon basinci ile insa edilmistir. Sonuç olarak farkli parametrelerin elde
edilen kolon çapinda ve kesit basinç mukavemet degerindeki etkisi Sekil 3’de
gösterilmektedir. Ayrica kazilan jetgrout kolonlarindan (Jet-2 metodu ile C’, Jet-1 metodu
ile P) alinan görüntüler ise Sekil 4’de verilmistir.
Jet-1
40
30
20
10
0
Jet-2
50
Jet-1
40
30
20
10
0
50
60
70
80
90
100
110
120
130
100
jetgrout kolon çapi, cm
200
300
400
500
600
700
çimento dozaji, kg/m
800
3
Sekil 3. Ön deneme bölgesindeki Jet-1 ve Jet-2 uygulamalari
Sonuç olarak enjeksiyon parametrelerinin revizyonu ile imal edilen son dört kolonun
oldukça homojen yapida va daha az bosluk oranina haiz oldugu gözlenmistir. P kolonunun
zemin seviyesinden itibaren 6.0m derinlige kadar olan kesimi kazilmis olup bu kesimdeki
kolon çapi 65-76 cm arasinda degisken olarak ölçülmüstür. Diger bir taraftan C’ ve I’
kolonlari Jet-2 metodu ile imal edilmis olup 80 cm’den büyük ve derinlikle degisken çaplar
elde edilmistir. Zemin kosullarindan ötürü çapin hedeflenen degerden daha büyük olarak
elde edilmesi kesit mukavemetinin, birim alana düsen çimento miktarinin azalmasina bagli
olarak azalmasina sebeb olmaktadir. Ön deneme bölgesinde gerçeklestirilen yükleme
deneylerinin sonuçlari Sekil 5’de verilmektedir. Buradan görülebilecegi üzere Jet-1 ve Jet2 metodlari ile olusturulan kolonlarin yük tasima kapasiteleri benzer olmakla birlikte
gözlenen deformasyonlar Jet-2 metodunda yaklasik 2 kat fazladir.
C’
C’
P
Sekil 4. Kazilan jetgrout kolonlardan görüntüler
5.4.Projelendirme Önerileri/Revizyonlari
Deneme bölgesi testleri isiginda, Jet-2 metodu ile imal edilen jetgrout kolonlarinda
kullanilacak, proje kriterlerine en uygun sonucu veren parametre seti, 1’ olarak
belirlenmistir (kolon C’). Bu sekilde imal edilen kolonlarda gözlenen kolon çapi 0.80 ila
-7-
1.20 m arasinda degisken, basinç mukavemet degerleri ise 3 ila 35 kg/cm2 arasinda
degisken olup basinç mukavemeti degerleri çapi 0.90 m’ye kadar olan kolonlarda genel
itibariyle 10 kg/cm2 den büyük olarak elde edilmistir. Diger bir taraftan 9 nolu parametre
seti (kolon P) Jet-1 metodu ile imal edilen jetgrout kolonlarinda kullanilacak, proje
kriterlerine en uygun sonucu veren parametre seti olarak belirlenmistir.
Kolon M/Jet-2
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
deformasyon (mm)
Kolon B/Jet-1
80.0
70.0
60.0
50.0
40.0
30.0
20.0
10.0
0.0
yük (kN)
Sekil 5. Yükleme deneyi sonuçlari
Bu sekilde imal edilen kolonlarda gözlenen kolon çapi 0.60 ila 0.70 m arasinda degisken,
basinç mukavemet degerleri ise genel itibariyle 20 kg/cm2 (2 MPa) dan büyük olarak elde
edilmistir.
Sonuç olarak, ön projede öngörülen ayni alan degistirme oranini saglayacak sekilde Jet-1
veya Jet-2 metodu ile iki farkli jetgrout kolon imalat sistemi önerilmistir. Jet-2’de kolon
çapi 80-150cm, üçgensel grid ara mesafesi 2.10m, Jet-1’de ise kolon çapi 60-75cm,
üçgensel grid ara mesafesi ise 1.82/1.84m olarak seçilmistir. Ayni zamanda farkli
alternatifler arasinda, sahada gerçeklestirilen uygulamanin esas amacinin sivilasma riskine
karsi oldugu dikkate alinarak standart boydaki kolonlarin Jet-2 metoduyla ve merkezden
merkeze 2.1 m mesafeli üçgensel dagilimda insa edilmesi seklindeki uygulamanin
yapilmasi kararina varilmistir (yardimci ünite binasi altinda uygulanan jetgrout kolonlar
ayni zamanda yük tasiyici elemanlar olarak da çalismaktadir). Sonuç olarak proje kriterleri
büyük çapta imal edilen kolonlarda kesit basinç mukavemetinde bir miktar azalma olacagi
dikkate alinarak revize edilmistir.
6.ZEMIN ISLAHI ESNASINDA KALITE KONTROLÜ ve KALITE
TAYINI
Ön deneme bölgesinde yapilan testleri takiben belirlenen nihai enjeksiyon parametreleri ile
saha genelinde zemin islahi uygulamasi gerçeklestirilmistir. Teskil edilen kolon üst ve alt
kotlarina bagli olarak dokuz (9) farkli islah zonu (A ila G) tariflenmistir. Kolon boylari
kolüvyon üst seviyesine bagli olarak 3.4 m ila 8.4 m arasinda degiskendir. Sonuç itibariyle
sözkonusu fabrika sahasinda zemin islahi projesi kapsaminda toplam 3596 adet jetgrout
kolonu teskil edilmistir.
Zemin islahi islerinin kalite kontrol programi kapsaminda, laboratuvarda serbest basinç
mukavemetini belirlemek üzere jetgrout kolon kesitinden islak ve karot numuneler
alinmistir. Islak numune alimi özellikle A.B.D.’de ve Ingiltere’de karot alimina veya
-8-
yerinde deney yapilmasina alternatif olarak yapilan bir etkili uygulamadir. Bu uygulamada
jetgrout teskilinin hemen ardindan (ilk 60 dakika içerisinde) piston numune alicisi
kullanilarak istenilen derinlikten numune alinmaktadir. (Bell v.d. 1994). Bu alinan
numuneler silindirik test kaliplarina yerlestirilmekte daha sonra belirli bir kür süreci
tamamlandiktan sonra test edilmektedir. Bu metod özellikle düsük mukavemetteki jetgrout
kolon malzemesinin test edilmesinde kullanilmaktadir.
Sahada piston numune alicisi ile elde edilen numuneler genel itibariyle jetgrout kolonun
genis çaptaki kesiminden (120-150cm) alinmis olup en düsük çimento dozajini temsil
etmektedir. Basinç mukavemeti deney sonuçlari (degerlerin kür süresi ile degisimini de
gösterecek sekilde) Sekil 6’da sunulmustur. Literatürde kesit mukavemetinin zamanla
degisimine iliskin kisitli bilgi mevcuttur. Ancak mevcut saha ve laboratuvar verileri
isiginda enjeksiyonu takiben basinç mukametinin hizli bir sekilde gelistigi ve zamanla çok
büyük bir degisim göstermedigi görülmüstür. Sekil 6’dan görülecegi üzere basinç
mukavemeti degerleri genel itibariyle 0.3 ila 1.0 MPa arasinda degismekte ve genis çaptaki
kolonlar için önerilen kesit mukavemeti proje kriterini saglamaktadir.
basinç mukavemeti,
kg/cm2
Kalite kontrol deneyleri ayni zamanda sistematik enjeksiyon serbeti indeks testlerini ve
jetgrout imalat parametrelerinin kontrolünü içermektedir. Ayni zamanda enjeksiyon
karisimi Marsh konisi ile özgül agirlik ve viskozite ölçümü ile kontrol edilmistir.
Kolonlarin kazilmasi esnasinda ortagonal olarak dört farkli yönden fotograflama ve her bir
0.5 m’de olmak üzere çap ölçümü yapilmis ve dökümante edilmistir. Zemin islahi
sisteminin insaasi esnasinda proje jetgrout kolonlari üzerinde 11 adet düsey yükleme
deneyi yapilarak seçilen tasima kapasiteleri ve deformasyon davranisi kontrol edilmistir.
330 kN yük altinda ölçülen oturma degerleri 1.7 mm ila 8.6 mm arasinda degisken olup
proje kriterlerine uygundur.
50.0
40.0
30.0
20.0
10.0
0.0
0
10
20
30
40
50
60
süre, gün
Sekil 6. Basinç mukavemetinin zaman ile degisimi
7.SONUÇ
Bu çalismada sunulan vaka analizi ile sözkonusu sigara fabrikasi sahasi zeminin jetgrout
yöntemi ile islahi öncesinde yapilan kapsamli ön deneme bölgesi testlerinin, uygulama
projesi parametrelerinin belirlenmesinde ve bu parametrelerin kalibrasyonu bakimindan
önemi vurgulanmaktadir. Deneme bölgesi testlerinde Jet-1 yöntemiyle olusturulan
kolonlarin Jet-2 yöntemi ile teskil edilen kolonlara oranla daha yüksek kesit mukavemetine
haiz oldugu ve benzer kosullardaki yükleme deneylerinde daha az oturmalar ölçüldügü
belirlenmistir. Ancak sahadaki zemin islahinin esas olarak zemin sivilasmasi riskine karsi
olarak yapildigi ve dolayisiyla statik yükleme kosullarindaki tasima gücü ve deformasyon
davranisinin ikincil öneme haiz oldugu dikkate alindiginda, gerekli yer-degistime oranini
saglayacak sekilde uygulanan ve daha büyük çapli kolon teskilini saglayan Jet-2 yöntemi
-9-
saha için uygun metod olarak tercih edilmistir. Sonuç olarak sigara fabrikasi sahasinda
uygulanan detayli parameter seçim yöntemi ve kapsamli kalite kontrol/kalite tayini
uygulamalari ile zemin islahinin basarili bir sekilde gerçeklestirilmesi saglanmistir.
KAYNAKLAR
Bell, A. L., Burke, G. K., (1994). “Üçlü jetgrout system ile islah edilmis zeminde basinç
mukavemeti”, Grouting in the ground, Thomas Telford.
Mott Mac Donald (2001). “Project 2000 Tire, Türkiye, Geoteknik Degerlenirmeler
Raporu”.
Zetas Zemin Teknolojisi A.S. (2001). “Sigara Fabrikasi, Tire-Ön Deneme Bölgesi Test ve
Jetgrout ile Zemin Islahi Nihai Raporu”.
Ninth Turkish Congress on Soil Mechanics and Foundation Engineering
21-22 October 2002, Universtiy of Anadolu, Eskisehir, Türkiye
A CASE HISTORY of GROUND TREATMENT with
JETGROUTING AGAINST LIQUEFACTION, FOR A
CIGARETTE FACTORY in TURKEY
H. T. Durgunoglu. 1 , H. F. Kulaç2, K. Oruç3, R. Yildiz 4. T. Altugu5, C. Emrem6
7
SUMMARY
This case study reports the application of jetgrouting as the ground treatment method for
the construction of a cigarette factory in Tire located in the west of Turkey. Total treatment
area covers approximately 20,000 m2 and designed to house a factory building of wide
span steel framed design, administration building and utilities building. The site situated
within the Kucuk Menderes alluvial plain, 70 km south-east of Izmir and classified as
being within the 1st Degree Earthquake Zone. Stratigraphy of the site was shown to
comprise made ground alluvial and colluvial deposits above bedrock. Bored pile
foundations are implemented for the factory building. The slab-on-grades of the factory
building and some auxiliary buildings are supported only on jetgrout columns. The
liquefaction risk beneath all buildings is eliminated by approximately 32,000 m of
systematic jetgrouting reaching down to colluvium layer. An extensive testing programme
consisting of coring, exhumation, piston-sampling for compression testing and full-scale
load tests was performed for the quality control of jetgrout column construction. A site
specific detailed calibration survey of the jetgrouting technique with various parameters
was implemented at the beginning of the works.
1
Consultant, Prof., Dept. of Civ. Engrg., Bogazici Univ. Bebek, Istanbul, Turkey
Project Engineer, General Director, ZETAS, Istanbul, Turkey; phone 090 216 492 3301
3
Site Engineer, ZETAS, Istanbul, Turkey; phone 090 216 492 3301
4
Project Engineer, ZETAS, Izmir Branch Manager, Turkey; phone 090 232 446 4686
5
Site Manager, John Laing International; phone 090 212 284 3907
6
Project Engineer, Dr., ZETAS, Istanbul, Turkey; phone 090 216 492 3301
2
- 10 -