Zemin Çivisi (Soil Nailing)

Zemin çivisi (soil nailing), kazı veya şev yüzeyine sık aralıklarla açılan deliklere çelik donatı yerleştirilip deliğin tüm boyunca çimento şerbetiyle enjekte edilmesi ve yüzeyin hasır çelikli püskürtme betonla kaplanmasıyla oluşturulan destek sistemidir. Çiviler, donatılandırılmış bir zemin bloğu oluşturarak kazı arkasındaki kütleyi bir bütün hâlinde dengede tutar. Sistemin adımları TS EN 14490 kapsamında tanımlanır.

Yöntemin ayırt edici özelliği pasif çalışmasıdır: Çiviye öngerme verilmez, kuvvet ancak zemin çok küçük miktarda hareket etmeye başladığında donatıda çekme olarak ortaya çıkar. Bu nedenle sistem, sınırlı yer değiştirmeyi kabul eden projelerde uygundur. Bursa merkezli ekibimiz, zemin çivisinin uygulanabilirliğini önce zemin profiline ve su durumuna bakarak değerlendirir; kavramsal çerçeve için iksa sözlük maddesi de faydalı olur.

Zemin çivisi ne zaman gerekir?

• Kademeli kazı destekleri: Kendini kısa süre tutabilen zeminlerde, yukarıdan aşağıya ilerleyen kazılarda yüzeyin desteklenmesi.
• Şev stabilizasyonu: Mevcut veya yeni açılan şevlerde kayma güvenliğinin artırılması; bkz. şev stabilitesi.
• Heyelan önlemleri: Sığ kayma yüzeylerinin donatılandırılmış zemin bloğuyla dengelenmesi; bkz. heyelan.
• Mevcut istinat yapılarının desteklenmesi: Yetersiz kalan duvarların arkadan çivilenerek güçlendirilmesi.
• Yol ve altyapı kazıları: Dar güzergâhlarda, makine erişiminin sınırlı olduğu kesimlerde yüzey desteği.
• Karma iksa çözümleri: Üst kademede zemin çivisi, alt kademede kazıklı perde gibi kombinasyonlar.
• Ayrışmış kaya ve sert kohezyonlu zeminler: Delginin kendini tuttuğu, suyun sorun olmadığı profiller.

Yöntem ve teknik esaslar

Sistemin bileşenleri

Tasarım mantığı

Tasarımda iki grup kontrol yapılır. Birincisi, çivilerin oluşturduğu donatılı bloğun kayma, devrilme ve taban taşıma gücü açısından bütün olarak güvenliğidir. İkincisi ise iç stabilitedir: her bir çivinin sıyrılma (enjeksiyon-zemin aderansı), çelik çekme kapasitesi ve yüzey kaplaması ile başlık plakasının kapasitesi ayrı ayrı kontrol edilir. Çivi boyu, olası kayma yüzeyinin gerisinde yeterli aderans boyu kalacak şekilde seçilir; kazı kademesi ve çivi aralığı birlikte optimize edilir. Hesap parametreleri kohezyon ve içsel sürtünme açısı başta olmak üzere zemin etüdü verilerinden alınır.

Zemin çivisi ile ankraj farkı

Komşu yapının yer değiştirmeye duyarlı olduğu cephelerde çoğu zaman öngermeli ankrajlı çözümler tercih edilir; boş parselde veya yol şevinde ise zemin çivisi daha hızlı ve ekonomik bir kurgu sunabilir.

Uygun ve uygun olmayan zeminler

Zemin çivisi, delik açıldığında kısa süre kendini tutabilen zeminlerde iyi sonuç verir: sert-katı kohezyonlu zeminler, hafif çimentolanmış kum-çakıl, ayrışmış ve çatlaklı kaya bu gruptadır. Suya doygun temiz kum ve siltlerde delik hemen göçtüğü için uygulama zorlaşır; bu durumda kendinden delgili çubuk, muhafaza borusu veya ön enjeksiyon gerekebilir. Yumuşak-akıcı killerde sünme, yeraltı suyu seviyesinin kazı tabanının üzerinde olduğu durumlarda ise yüzeyden su gelişi sistemin önündeki asıl engeldir. Uygunluk kararı, temel sondajları ile elde edilen profil üzerinden verilir.

İmalat sırası

Zemin çivili kazı yukarıdan aşağıya kademeli ilerler. Bir kademe kazılır, yüzey açıkta kaldığı süre sınırlı tutularak çiviler delinir, donatı yerleştirilir ve enjekte edilir; ardından hasır çelik serilip püskürtme beton uygulanır. Kaplama ve enjeksiyon yeterli dayanıma ulaşmadan bir alt kademeye geçilmez. Kademe yüksekliği, zeminin desteksiz durabileceği yüksekliğe göre belirlenir ve genellikle sınırlı tutulur.

Drenaj ve su yönetimi

Püskürtme beton geçirimsiz bir yüzey oluşturduğundan, arkasında biriken su basıncı sistemin en kritik yükü hâline gelebilir. Bu nedenle kaplama arkasına şerit drenler, yüzeye barbakanlar ve gerektiğinde eğimli drenaj boruları yerleştirilir. Yüzey sularının kazı başına ulaşmasını engelleyen üst kuşak hendeği de projenin parçasıdır. Drenaj detayları zemin enjeksiyonu gibi sızdırmazlık çözümleriyle birlikte değerlendirilebilir.

Kullanılan ekipman ve deneyler

• Delgi makinesi (döner veya döner-darbeli; dar alanda küçük gabarili makineler)
• Kendinden delgili çubuk sistemi ve tek kullanımlık matkap uçları
• Şerbet karıştırıcı ve basınç/hacim ölçerli enjeksiyon pompası
• Kuru veya yaş yöntem püskürtme beton ekipmanı, hasır çelik
• Çekme deneyi için kriko, reaksiyon düzeni ve deplasman ölçer

Kalite kontrolde şerbet numuneleri, püskürtme beton dayanım ve kalınlık kontrolleri, delik boyu kayıtları ve enjeksiyon hacimleri esas alınır. Çivi kapasitesi, projede belirlenen sayıda çivide yapılan çekme (sıyrılma) deneyiyle doğrulanır; deney çivileri genellikle üretim çivilerinden ayrı, kısa aderans boylu olarak imal edilir. Kazı boyunca yüzey ve komşu yapı hareketleri topografik ölçümle izlenir.

Zemin çivisi uygulama süreci

1. 01

   Zemin verisi ve uygunluk

   Sondaj, laboratuvar ve su seviyesi verileriyle yöntemin uygulanabilirliği değerlendirilir.

2. 02

   Tasarım

   Çivi boyu, çapı, aralığı, açısı, kaplama kalınlığı ve drenaj detayları hesaplanır.

3. 03

   Deney programı

   Çekme deneyi sayısı, aderans kabulleri ve kabul kriterleri belirlenir.

4. 04

   Kademe kazısı

   Proje kademe yüksekliğinde kazı yapılır, yüzey açıkta kalma süresi sınırlandırılır.

5. 05

   Delgi ve donatı

   Çivi delikleri açılır, merkezleyicili donatı yerleştirilir.

6. 06

   Enjeksiyon

   Delik tabandan yukarı doğru tam boy enjekte edilir; hacim ve basınç kaydedilir.

7. 07

   Yüzey kaplaması

   Drenaj elemanları yerleştirilir, hasır çelik serilir, püskürtme beton uygulanır, başlık plakaları sıkılır.

8. 08

   Doğrulama ve izleme

   Çekme deneyleri yapılır, yüzey hareketleri ölçülür, kayıtlar raporlanır.

Teslim edilen çıktılar

• Stabilite hesapları ve çivi tasarım raporu
• Çivi yerleşim planı, kazı kesitleri ve kademe detayları
• Püskürtme beton, hasır çelik ve drenaj imalat detayları
• Çivi bazında delgi ve enjeksiyon kayıtları
• Çekme deneyi sonuç raporları
• Yüzey ve komşu yapı hareket ölçümleri, as-built plan

İlgili mevzuat ve standartlar

• TS EN 14490: Özel geoteknik işlerin uygulanması – zemin çivileri.
• TS EN 1997 (Eurocode 7): Şev ve destek yapılarının geoteknik tasarım esasları.
• TBDY 2018: Zemin parametrelerinin belirlenmesi ve deprem etkisi altında stabilite değerlendirmesi; bkz. deprem yönetmeliği.
• Planlı Alanlar İmar Yönetmeliği: Kazı ve komşu parsellerin korunmasına ilişkin yükümlülükler; bkz. planlı alanlar yönetmeliği.
• Komşu parsel sınırını aşan çiviler için muvafakat ve kamu alanı izinleri, ankrajlarda olduğu gibi gereklidir.

Süre ve maliyeti etkileyen faktörler

Sık yapılan hatalar

• Suya doygun temiz kumda, delik kendini tutmayacağı hâlde yöntemde ısrar etmek.
• Kademe yüksekliğini sahada artırıp yüzeyin desteksiz kalma süresini uzatmak.
• Enjeksiyonu tam boy yapmayıp donatının bir bölümünü boşlukta bırakmak.
• Merkezleyici kullanmamak; şerbet örtüsünün yetersiz kalması ve korozyon riski.
• Drenaj elemanlarını atlayarak kaplama arkasında su basıncı oluşmasına izin vermek.
• Çekme deneyi yapmadan aderans değerini literatürden alıp doğrulamamak.
• Zemin çivisini öngermeli ankrajın ucuz alternatifi sayıp yer değiştirmeye duyarlı cephelerde kullanmak.