Temel Sondajları

Zemin etüt çalışmaları, yapıların oturacağı zeminlerin mekanik, fiziksel ve diğer özelliklerini belirlemek amacıyla yapılan kritik süreçlerdir. Bu süreçte özel ekipmanlarla zeminin delinmesine sondaj denir. Sondaj, bu iş için özel olarak imal edilmiş sondaj makineleri ve donanımlarıyla yapılır.

Sondaj işlemleri, eğitim almış uzman sondörler ve yardımcıları tarafından, jeoloji mühendisinin gözetiminde yürütülür. Zemin delinirken numuneler alınır ve jeoloji mühendisi sondaj loglarını hazırlar. Uygun gördüğü numuneler laboratuvar deneylerine tabi tutulur; deneyler de jeoloji mühendislerince kontrol edilir. Arazi verileri, sondaj verileri ve jeolojik-jeoteknik bilgiler bir arada değerlendirilerek zemin etüt raporu hazırlanır. Bu bütün süreç temel sondajı olarak tanımlanır ve projenin güvenliği için kritik öneme sahiptir.

Temel sondajı ne zaman gerekir?

Temel sondajı, zemin etüdü yapılan hemen her parselde uygulanan temel arazi yöntemidir. Jeofizik ölçümler zemini dolaylı olarak tanımlarken sondaj, zemini doğrudan görmeyi ve numune almayı sağlar. Özellikle şu durumlarda vazgeçilmezdir:

• Yeni bina için ruhsata esas zemin etüdü
• Bodrumlu yapılarda kazı tabanının ve yeraltı suyunun belirlenmesi
• Alüvyon, dolgu veya gevşek kum içeren sahalarda sıvılaşma değerlendirmesi
• Kil zeminlerde oturma ve şişme hesabı için örselenmemiş numune alınması
• Zemin iyileştirme tasarımı öncesi tabaka kalınlıklarının netleştirilmesi

Yöntem ve teknik esaslar

SPT'li sondaj

Zemin tabakalarında genellikle döner (rotary) sondaj yöntemiyle ilerlenir; kuyu duvarının göçmesini önlemek için muhafaza borusu veya sondaj çamuru kullanılır. Belirli aralıklarla, tipik olarak her 1,5 metrede bir, Standart Penetrasyon Deneyi (SPT) yapılır.

SPT'de 63,5 kg'lık tokmak 76 cm yükseklikten serbest düşürülerek standart numune alıcı zemine 45 cm çakılır. İlk 15 cm oturma kabul edilir; son iki 15 cm için gereken darbe sayılarının toplamı SPT-N değeridir. N değeri; kumlarda sıkılık, killerde kıvam hakkında bilgi verir ve sıvılaşma analizinde, taşıma gücü hesabında ve zemin sınıfı belirlemede kullanılır. Terimin ayrıntısı için SPT (Standart Penetrasyon Deneyi) sözlük maddesine bakabilirsiniz; SPT ile CPT'nin farkları SPT ve CPT farkları yazımızda.

Numune türleri

Örselenmemiş numune, zeminin doğal yapısını ve su içeriğini koruduğu için özellikle killerde oturma ve dayanım parametrelerinin güvenilirliği bakımından önemlidir. Tüpler alındıktan sonra uçları mumlanarak kapatılır ve laboratuvara taşınırken nem kaybına karşı korunur.

Sondaj logu

Sondaj logu, her kuyunun "kimlik kartıdır". Logda kuyu koordinatı ve kotu, derinliğe göre tabaka tanımları, zemin sınıflaması, SPT darbe sayıları ve N değerleri, numune türü ve derinliği, yeraltı suyu seviyesi, kullanılan yöntem ve muhafaza bilgisi yer alır. Kaya birimlerine girilirse karot verimi ve RQD değerleri de loga işlenir.

Sondaj sayısı ve derinliği nasıl belirlenir?

Sondaj sayısı; yapının taban alanına, kat adedine, bodrum durumuna ve zeminin yanal değişkenliğine göre belirlenir. Amaç, yapı alanının tamamını temsil eden bir zemin modeli kurmaktır. Derinlik ise temel yükünün zeminde etkili olduğu derinliğin altına inecek, bodrumlu yapılarda kazı tabanının da yeterince altına ulaşacak şekilde seçilir. Sağlam kayaya girildiğinde kayanın gerçekten ana kaya olduğu (blok değil) doğrulanmalıdır. TBDY 2018 ve ilgili idare kriterleri asgari şartları belirler; mühendis sahanın gerçek koşullarına göre programı artırabilir.

Yeraltı suyu ölçümü

Sondaj sırasında ve tamamlandıktan sonra kuyudaki su seviyesi ölçülür. Sondaj suyu seviyeyi geçici olarak etkileyebileceğinden, gerekli görülen kuyularda ölçüm belirli bir süre sonra tekrarlanır veya piyezometre yerleştirilir. Yeraltı suyu seviyesi; sıvılaşma, taşıma gücü, kazı güvenliği ve su yalıtımı kararlarını doğrudan etkiler.

Kullanılan ekipman ve deneyler

• Döner sondaj makinesi, tij, muhafaza borusu ve sondaj çamuru ekipmanı
• SPT tokmağı ve standart yarık tüp numune alıcı
• İnce cidarlı Shelby (UD) tüpleri
• Kaya ve sert birimler için karotiyer
• Su seviyesi ölçüm aleti
• Gerektiğinde arazi vane deneyi, CPT, presiyometre veya permeabilite deneyi

Numuneler deney programına uygun olarak laboratuvara teslim edilir.

Temel sondajı süreci

1. 01

   Proje bilgisi ve saha keşfi

   Vaziyet planı, kat adedi ve bodrum bilgisi alınır; makine kurulumu, ulaşım ve altyapı hatları yerinde kontrol edilir.

2. 02

   Sondaj programı

   Kuyu sayısı, yerleri ve hedef derinlikleri belirlenir; SPT aralığı ve numune planı hazırlanır.

3. 03

   Sondajın yapılması

   Kuyular açılır, SPT deneyleri yapılır, örselenmiş ve UD numuneler alınır, tabakalar jeoloji mühendisince tanımlanır.

4. 04

   Yeraltı suyu ölçümü

   Kuyularda su seviyesi ölçülür, gerekiyorsa tekrar ölçüm veya piyezometre ile izleme yapılır.

5. 05

   Laboratuvar

   Numuneler etiketlenerek laboratuvara teslim edilir; fiziksel ve mekanik deneyler yapılır.

6. 06

   Loglar ve rapor

   Sondaj logları hazırlanır, veriler jeofizik ölçümlerle birleştirilerek geoteknik değerlendirmeye aktarılır.

Teslim edilen çıktılar

• Her kuyu için sondaj logu (tabaka tanımı, SPT-N, numune ve su seviyesi bilgisi)
• Sondaj noktalarını gösteren vaziyet planı
• Fotoğraflı numune kayıtları
• Laboratuvar deney föyleri
• Sondajlardan türetilen zemin profil kesitleri
• Tüm verilerin değerlendirildiği geoteknik rapor içinde sondaj bulguları

İlgili mevzuat ve standartlar

• TBDY 2018: Zemin araştırmalarının kapsamı ve zemin sınıflandırmasında SPT kullanımı.
• TS EN ISO 22476 serisi: SPT dahil arazi deneyleri.
• TS EN 1997-2 (Eurocode 7 – Bölüm 2): Zemin araştırması ve deneylerinin planlanması.
• TS 1900: Laboratuvar deneyleri.

Süre ve maliyeti etkileyen faktörler

Sık yapılan hatalar

• Kuyu derinliğini yapı yüküyle ilişkilendirmemek: Sığ kalan sondaj, altta yatan yumuşak kil gibi kritik tabakayı atlar.
• Tüm kuyuları parselin bir köşesinde açmak: Zemindeki yanal değişim görülmez.
• Su seviyesini yalnızca sondaj sırasında ölçmek: Sondaj suyu nedeniyle yanıltıcı sonuç çıkabilir.
• Kilde yalnızca örselenmiş numune almak: Oturma ve dayanım parametreleri güvenilir biçimde elde edilemez.
• Bloku ana kaya sanmak: Yetersiz karot ilerlemesi temel tasarımını hatalı yönlendirir.