Zemin İyileştirme ve Enjeksiyon Teknik Şartnamesi

Zemin iyileştirme sistemleri — jet enjeksiyon kolonları, permeasyon enjeksiyon ağı ve derin karıştırma uygulaması

Madde 1 — Kapsam ve Amaç

Bu şartname; yetersiz taşıma gücü, aşırı oturma potansiyeli, yüksek geçirgenlik veya sıvılaşma riski taşıyan zeminlerin enjeksiyon (permeasyon, kompaksiyon, çatlatma, jet enjeksiyon) veya mekanik yöntemlerle (derin karıştırma, vibro kompaksiyon/replasman) iyileştirilmesi işlerinin; ön etüt ve yöntem seçimi, tasarım doğrulaması, malzeme, uygulama, izleme ve kalite kontrol esaslarını kapsar.

Bu doküman; zemin etüdü ve sondaj çalışmalarını doğrudan kapsamaz (bkz. ForumCAD Zemin Etüdü ve Sondaj Teknik Şartnamesi); bu şartname kapsamındaki her iyileştirme tasarımı, önceden tamamlanmış bir zemin etüdü raporuna dayanmak zorundadır. Kazık (fore kazık, mini kazık, mikro kazık) ve iksa sistemleri, zemin çivileme (soil nailing) ve ankraj uygulamaları — bunlar zemin iyileştirmesinden ziyade yapısal destek/donatı elemanı niteliğinde olduğundan — bu şartnamenin kapsamı dışındadır ve ayrı teknik şartnamelerle ele alınmalıdır.

Madde 2 — Tanımlar ve Kısaltmalar

Madde 3 — Uygulanacak Standart ve Yönetmelikler

Madde 4 — Ön Etüt, Zemin Sınıflandırması ve Yöntem Seçim Kriterleri

• Zemin iyileştirme tasarımı, kapsamlı bir zemin etüdü raporuna (zemin profili, dane çapı dağılımı, yeraltı su seviyesi, SPT/CPT sonuçları) dayanmak zorundadır.
• Yöntem seçimi, iyileştirilecek zeminin dane çapı dağılımına, geçirgenliğine, mevcut yapıya yakınlığına ve hedeflenen iyileştirme amacına (taşıma gücü artırımı, oturma kontrolü, geçirimsizleştirme, sıvılaşma riski azaltma) göre yapılır.
• Permeasyon (emdirme) enjeksiyonu, ince dane oranı düşük, nispeten geçirgen granüler zeminlerde etkilidir; zeminin enjeksiyona uygunluğu, dane çapı dağılımına dayanan groutability ratio ve/veya geçirgenlik katsayısı ile değerlendirilir (bkz. Madde 11). İnce daneli/kohezyonlu zeminlerde bu yöntem etkisiz kalır.
• İnce daneli veya karışık gradasyonlu zeminlerde, permeasyonun yetersiz kaldığı durumlarda jet enjeksiyon veya derin karıştırma gibi karıştırma esaslı yöntemler tercih edilir.

Madde 5 — Enjeksiyon Yöntemleri: Permeasyon, Kompaksiyon ve Çatlatma

• Permeasyon enjeksiyonunda, enjeksiyon malzemesi düşük basınçla zemin danaleri arasına, zemin yapısını bozmadan sızdırılır; bu yöntem TS EN 12715 esasına göre uygulanır.
• Kompaksiyon enjeksiyonunda, düşük hareketliliğe sahip kalın kıvamlı harç, zeminde yerinde deplasman yaratarak çevresindeki gevşek zemini sıkıştırır; harç zemin boşluklarına sızmaz, küresel/silindirik bir kütle oluşturur.
• Çatlatma (claquage) enjeksiyonunda, kontrollü hidrolik çatlaklar oluşturularak enjeksiyon malzemesi bu çatlaklar boyunca yayılır; bu yöntem özellikle oturma telafisi (compensation grouting) amacıyla kullanılır.
• Enjeksiyon deliklerinin sıklığı, derinliği ve dizilim şeması (birincil/ikincil/üçüncül delik sırası), hedeflenen iyileştirme hacmine ve zemin tipine göre tasarlanır.

Madde 6 — Jet Enjeksiyon (Jet Grouting) Esasları

• Jet enjeksiyon, TS EN 12716 esasına göre; tasarım derinliğine kadar delgi yapılıp, yüksek basınçlı jetle zeminin yerinde aşındırılması ve enjeksiyon malzemesiyle karışarak soilcrete kolon oluşturması esasına dayanır.
• Sistem tipi (tekli/ikili/üçlü akışkan sistemi), zemin tipine, hedeflenen kolon çapına ve proje şartına göre seçilir.
• Kolon çapı; zemin tipi, delgi/çekme hızı, dönüş hızı, nozzle sayısı/çapı ve enjeksiyon basıncına bağlı olarak değişir; sabit bir katalog değeri olarak kabul edilmez (bkz. Madde 9).
• Çalışma platformu, ağır ekipmanın (delgi makinesi, vinç, mikser, pompa) 10 cm'den fazla batmayacak şekilde düzeltilip sıkıştırılır; yüzey drenajı sağlanarak platform kuru tutulur.
• Foraj malzemesi (spoil/return) ve fazla su, sahadan sürekli uzaklaştırılarak çalışma alanının bozulması önlenir.
• Nozzle aşınması periyodik olarak kontrol edilir; aşınmış nozzle jet basıncını ve dolayısıyla kolon çapını düşürdüğünden, üretici tarafından belirtilen kullanım ömrüne göre değiştirilir.
• Jet grout spoil'u, çimento içeriği nedeniyle yüksek pH'a sahiptir; kontrolsüz şekilde drenaj sistemine veya çevreye bırakılmaz. Spoil, geçici olarak konteyner/havuzda toplanıp, ilgili atık yönetmeliği kapsamında sınıflandırılıp bertaraf edilir veya (uygunsa) uygun bir alanda nötrleştirilip yeniden kullanılır.

Jet enjeksiyon kolon oluşumu — delgi, yüksek basınçlı jet ve soilcrete kolon kesit detayı

Madde 7 — Derin Karıştırma ve Diğer Mekanik Zemin İyileştirme Yöntemleri

• Derin karıştırma (deep soil mixing), TS EN 14679 esasına göre, mekanik karıştırıcı ile bağlayıcı malzemenin (çimento, kireç vb.) yumuşak/kohezyonlu zemine yerinde karıştırılması esasına dayanır; kuru veya yaş (slurry) karıştırma yöntemi zemin nem içeriğine göre seçilir.
• Vibro kompaksiyon/vibro replasman (taş kolon) uygulamaları TS EN 14731 esasına göre, titreşimli ekipmanla granüler zeminin sıkıştırılması veya taş/çakıl kolon oluşturulması esasına dayanır.
• Ön yükleme (preloading) ve düşey drenler (wick drain/PVD) kullanılacaksa, drenaj tasarımı TS EN 15237 esasına göre yapılır; konsolidasyon süresi zemin geçirgenliği ve drenaj aralığına göre hesaplanır.

Madde 8 — Enjeksiyon Malzemesi (Grout) Tasarımı ve Katkılar

• Enjeksiyon malzemesi (grout) karışımı; su/çimento oranı, akışkanlık (viskozite), priz süresi ve hedeflenen dayanıma göre tasarlanır.
• Zemin tipine ve performans hedefine göre bentonit (stabilite/süspansiyon kontrolü), uçucu kül veya silis dumanı (dayanım/geçirimsizlik), süperakışkanlaştırıcı (pompalanabilirlik) gibi katkılar değerlendirilir.
• Kullanılan çimento tipi, sülfat dayanımlı zemin/yeraltı suyu koşullarında (varsa) sülfata dayanıklı çimento (SDÇ) olarak seçilir.
• Karışım, üretim sırasında düzenli aralıklarla (akışkanlık, yoğunluk) kontrol edilir; her vardiya için karışım kayıtları tutulur.
• Su/çimento oranı, tasarım değerine göre tipik ±%5 tolerans içinde üretilir; bu tolerans dışına çıkan karışım kullanılmaz.

Grout performans parametreleri: Karışımın kalite kontrolünde aşağıdaki parametreler izlenir:

Bu parametrelerin kesin sayısal hedef değerleri, kullanılan zemin tipi, iyileştirme amacı ve karışım tasarımına göre proje mühendisi tarafından belirlenir ve karışım tasarım raporunda belgelenir; bu şartname sabit bir sayısal değer dayatmaz.

Madde 9 — Deneme Alanı (Test Sahası) ve Tasarım Doğrulaması

• Üretim uygulamasına başlamadan önce, sahayı temsil eden bir bölgede deneme alanı (test sahası) oluşturulur; burada tasarım parametreleri (basınç, debi, karışım oranı, kolon çapı/aralığı) gerçek zemin koşullarında doğrulanır.
• Deneme alanının boyutu ve deneme kolonu/noktası sayısı, sahadaki zemin tabakalanmasının değişkenliğini temsil edecek şekilde proje mühendisi tarafından belirlenir; genel pratik olarak, farklı zemin tabakalarını (varsa) kapsayacak şekilde en az birkaç deneme noktası önerilir.
• Jet enjeksiyonda, deneme alanındaki en az bir kolon kazılarak (exhumation) gerçek çap, süreklilik ve homojenlik gözle ve/veya numune alınarak doğrulanır.
• Deneme alanı sonuçları hedeflenen performansı sağlamıyorsa, parametreler revize edilip deneme tekrarlanır; üretime, deneme sonuçları proje mühendisi tarafından onaylanmadan geçilmez.

Madde 10 — Basınç, Debi ve Alım Kriterleri (GIN Yöntemi)

• Enjeksiyon basıncı, zemin derinliği, örtü yükü ve zemin tipine göre sınırlandırılır; aşırı basınç kontrolsüz hidrolik çatlamaya (fracturing) yol açabilir.
• Her enjeksiyon noktası için alım kriteri (refusal) önceden tanımlanır: belirli bir basınca ulaşılması, belirli bir hacmin enjekte edilmesi veya belirli bir sürede akışın durması gibi kriterlerden hangisi önce gerçekleşirse enjeksiyon o noktada sonlandırılır.
• Enjeksiyon sırasında yüzeyde veya komşu yapılarda ani kabarma (heave) gözlemlenirse enjeksiyon derhal durdurulur.

GIN (Grouting Intensity Number) yaklaşımı: GIN yöntemi, enjeksiyon basıncı (P) ile enjekte edilen hacmin (V) çarpımını sabit bir değerle sınırlandırarak hem yetersiz hem aşırı enjeksiyonu önleyen kontrollü bir yaklaşımdır:

Bu yaklaşımda, basınç arttıkça izin verilen hacim azalır (ve tersi), böylece enjeksiyon eğrisi P-V grafiğinde bir hiperbol sınırına yaklaştığında enjeksiyon otomatik olarak sonlandırılır. GIN sabitinin sayısal değeri; zemin/kaya tipine, süreksizlik yapısına ve proje risk sınıfına göre proje mühendisi tarafından belirlenir ve deneme alanında doğrulanır. Bu şartname, projeye özgü olan bu sayısal değeri sabitlemez; ancak GIN yaklaşımının (veya eşdeğer bir kontrollü basınç-hacim yönteminin) kullanılmasını, özellikle hassas/kentsel projelerde önerir.

Madde 11 — Sıvılaşma Riski Azaltma Amaçlı Özel Tasarım Esasları

• Sıvılaşma potansiyeli, TBDY 2018 esasına göre saha zemin verileri (SPT-N, dane çapı dağılımı, yeraltı su seviyesi) kullanılarak değerlendirilir.
• Düşük basınçlı çimento (permeasyon) enjeksiyonu ile sıvılaşma riski azaltımı hedefleniyorsa, zeminin enjeksiyona uygunluğu (groutability) değerlendirilir; bu değerlendirme, klasik olarak zemin dane çapı (D15) ile enjeksiyon malzemesi dane çapının (D15) oranına dayanan bir "enjeksiyona uygunluk oranı" (groutability ratio) ile yapılır. Bu oran yeterince büyük değilse (yani zemin ince daneli/az geçirgense), permeasyon enjeksiyonu zemin boşluklarına nüfuz edemez ve etkisiz kalır.
• Kesin groutability ratio eşiği ve kabul edilebilir geçirgenlik katsayısı (k) sınırı, güncel geoteknik literatür/standart esas alınarak proje mühendisi tarafından belirlenir; bu şartname sabit bir sayısal eşik dayatmaz.
• Enjeksiyona uygunluğu yetersiz çıkan (ince daneli veya karışık gradasyonlu) zeminlerde, sıvılaşma azaltımı için jet enjeksiyon veya derin karıştırma gibi karıştırma esaslı yöntemler tercih edilir; bu yöntemler zeminin boşluklarına nüfuz etmek yerine zemini yerinde karıştırıp/aşındırıp iyileştirdiğinden gradasyon kısıtlamasına tabi değildir.
• İyileştirme sonrası sıvılaşma potansiyelinin azaldığı, iyileştirme öncesi/sonrası karşılaştırmalı analiz (statik ve/veya dinamik) ile belgelenir.

Sıvılaşma riski azaltma — iyileştirme öncesi/sonrası zemin davranışı karşılaştırması

Madde 12 — Komşu Yapı, Çevre Etkisi ve Uzun Vadeli İzleme

• Şehir içi veya bitişik nizam uygulamalarda, enjeksiyon öncesi komşu yapılarda çatlak/hasar tespiti (baseline survey) yapılıp fotoğraflanır.
• Enjeksiyon süresince komşu yapılarda yerdeğiştirme (ötelenme, düşey hareket) düzenli aralıklarla ölçülür; önceden tanımlanan eşik değer aşıldığında enjeksiyon durdurulup değerlendirme yapılır.
• Titreşim gerektiren yöntemlerde (vibro kompaksiyon, bazı derin karıştırma ekipmanları), komşu yapılara titreşim etkisi izlenir.
• Enjeksiyon sırasında yeraltı suyu seviyesi/boşluk suyu basıncındaki ani artışlar izlenir; bu artış, komşu yapı temellerinde beklenmeyen etkiye yol açabileceğinden piezometre ile takip edilmesi özellikle hassas projelerde değerlendirilir.
• Yeraltı suyu kalitesi üzerinde etkisi olabilecek kimyasal enjeksiyon malzemeleri kullanılacaksa, çevresel uygunluk önceden değerlendirilir.
• Enjeksiyon/karıştırma işlemleri, aşırı sıcak havada karışımın priz süresinin hızlanıp pompalanabilirlik penceresinin daralması, yağmurlu havada ise açık karışım havuzlarına su karışarak su/çimento oranının bozulması riskine karşı hava koşullarına göre planlanır; gerekli durumlarda üretim durdurulur veya koruma (örtü, gölgeleme) alınır.

Madde 13 — Kayıt Tutma ve Saha Uygulama Esasları

• Her enjeksiyon/kolon noktası için derinliğe bağlı basınç, debi ve alım hacmi gerçek zamanlı kayıt altına alınır.
• Jet enjeksiyonda, her kolon için delme-uygulama tarihi, kolon referans numarası, ağız kotu, kullanılan delgi ucu/nozzle çapı, çekme hızı, kolon boyu, zemin cinsi, su/çimento oranı ve kullanılan çimento tipi/miktarı kayıt altına alınır.
• Enjeksiyon deliği/kolon konumu ve dikeyliği kontrol edilir; tipik pratikte kolon dikeylik sapması için ~1/75 (yaklaşık %1,3) mertebesinde bir tolerans referans alınır, konum sapması için birkaç santimetre mertebesinde bir tolerans değerlendirilir. Kesin tolerans değerleri proje mühendisi tarafından, yapının hassasiyetine göre belirlenir.
• Günlük saha çalışma raporu (şantiye günlük raporu), TS EN 12716/12715 esasına uygun formatta tutulur ve şantiye sorumlusu tarafından imzalanır.
• Kayıtlar, sonradan doğrulama ve olası anlaşmazlık durumlarında referans olması için proje süresince muhafaza edilir.

Madde 14 — Kalite Kontrol ve Doğrulama Testleri

Madde 15 — İş Güvenliği ve Çalışma Şartları

• Yüksek basınçlı ekipmanla (jet enjeksiyon pompası/hortumları) çalışırken basınç tahliye ve kilitleme prosedürleri uygulanır.
• Ağır delgi/karıştırma ekipmanının çalışma alanı sınırlandırılır, devrilme riskine karşı zemin taşıma kapasitesi kontrol edilir.
• Çimento tozu ve enjeksiyon malzemesiyle çalışırken uygun KKD (eldiven, gözlük, toz maskesi) kullanılır.
• Elektrik/su/doğalgaz gibi mevcut yeraltı tesisatının güzergahı, delgi/enjeksiyon öncesi tespit edilip işaretlenir.

Madde 16 — Garanti Şartları

Geoteknik zemin iyileştirme işleri, yapının temel güvenliğini doğrudan etkileyen kritik bir imalat kalemidir; bu nedenle bu şartname kapsamındaki işçilik/malzeme garantisi, ForumCAD'in genel yüzeysel imalat kalemlerinde (korkuluk, kaplama vb.) uyguladığı asgari 2 yıllık garantiden farklı olarak, işin kritikliğine uygun şekilde 5 yıl olarak belirlenmiştir.

Madde 17 — Teslim Belgeleri

• Zemin etüdü raporu ve yöntem seçim gerekçesi
• Deneme alanı sonuç raporu (kolon kazısı/numune sonuçları dahil)
• Enjeksiyon/kolon bazında günlük uygulama kayıtları (basınç, debi, hacim, derinlik)
• Karışım (grout) tasarım raporu ve üretim kontrol kayıtları
• Komşu yapı baseline survey ve izleme raporları
• Doğrulama testi sonuçları (SPT/CPT, presiyometre, plaka yükleme, karot)
• Sıvılaşma azaltımı hedeflenen projelerde öncesi/sonrası karşılaştırmalı analiz raporu
• Uygulama projesi (as-built) ve kolon/enjeksiyon noktası yerleşim planı
• Garanti belgeleri

Madde 18 — Reddedilme Kriterleri

• Zemin etüdü raporu olmadan veya etüt sonuçlarıyla tutarsız yöntemle başlanan iyileştirme
• Deneme alanı yapılmadan doğrudan üretim ölçeğine geçilen uygulamalar
• Basınç/alım kriteri önceden tanımlanmadan yapılan enjeksiyon
• Zemin gradasyonuna uygun olmayan yöntemle (örn. ince daneli zeminde permeasyon) yapılan sıvılaşma azaltımı iddiası
• Derinliğe bağlı kayıt tutulmadan, yalnızca toplam malzeme miktarıyla belgelenen uygulamalar
• Komşu yapı izlemesi yapılmadan kentsel/bitişik nizam alanda yürütülen enjeksiyon
• İyileştirme sonrası doğrulama testi (SPT/CPT, karot, plaka yükleme vb.) yapılmadan geçici kabul talebi
• Kür süresi tamamlanmadan üzerine yapı yükü uygulanan iyileştirme alanları (referans kür süresi: standart çimento esaslı karışımlarda tipik 28 gün; kesin süre karışım tasarımı ve proje şartına göre belirlenir)