Zemin Enjeksiyonu

Zemin enjeksiyon makinesi ile zemin boşluklarına veya kaya çatlakları arasına belirli bir basınç altında çimento enjekte edilerek (doldurularak) zeminin taşıma gücünün artırılması işlemine kısaca zemin enjeksiyonu denir. Enjeksiyon, zemin veya yapısal elemanlardaki boşlukları doldurmak ve onları güçlendirmek için kullanılır. Jet grouttan farkı, zemin yapısını yüksek enerjiyle parçalamaması; karışımın zeminin mevcut boşluklarına, çatlaklarına veya kontrollü açılan yollara yerleştirilmesidir.

Doğru uygulandığında enjeksiyon; taşıma gücünü artırır, geçirimliliği düşürür, oturmaya neden olan boşlukları kapatır ve mevcut yapılara zarar vermeden zemini iyileştirir. Yanlış basınçla yapıldığında ise zeminde kabarma veya yapı hasarı oluşturabilir. Bu nedenle enjeksiyon, zemin iyileştirme yöntemleri içinde basınç ve hacim kontrolünün en kritik olduğu yöntemdir.

Zemin enjeksiyonu ne zaman gerekir?

• Mevcut yapı altında boşluk: Su kaçağı, altyapı sızıntısı veya ince malzeme yıkanması nedeniyle temel altında oluşan boşluklar.
• Döşeme ve temel oturmaları: Gevşek dolgu üzerinde oturan döşeme, saha betonu veya temellerin desteklenmesi.
• Su kesme: Kazı çukurlarına, tünellere veya bodrumlara yeraltı suyu girişinin azaltılması; baraj ve bent gövdelerinde geçirimsizlik perdesi.
• Çatlaklı ve karstik kaya: Temel altındaki kaya çatlaklarının ve erime boşluklarının doldurulması.
• Kazı öncesi zemin sağlamlaştırma: Göçmeye yatkın granüler zeminlerin kazı veya tünel öncesi stabilize edilmesi.
• Kazık ve ankraj uygulamalarına destek: Mini kazık ve ankraj köklerinde çevre sürtünmesinin artırılması.

Yöntem ve teknik esaslar

Permeasyon enjeksiyonu

Karışım, zeminin yapısı bozulmadan taneler arasındaki boşluklara nüfuz eder. Uygulanabilirliği zeminin dane boyuna ve geçirimliliğine bağlıdır: çakıl ve iri kumlarda normal çimento şerbeti yeterli olabilirken, daha ince kumlarda mikro ince çimento veya kimyasal (ör. silikat esaslı) karışımlar gerekir. Silt ve kil gibi ince daneli zeminlerde permeasyon pratik olarak mümkün değildir. Karışımın zemine uygunluğu, elek analizi ve geçirimlilik verilerine göre seçilir.

Çatlak (kaya) enjeksiyonu

Kaya kütlesindeki çatlak, eklem ve boşlukların çimento şerbetiyle doldurulmasıdır. Delgi sırasında çıkarılan karotlar ve RQD değerleri, çatlaklılığı ve enjeksiyon ihtiyacını gösterir; kayanın su alma kapasitesi Lugeon (basınçlı su) deneyiyle ölçülür. Enjeksiyon kademeler hâlinde, genellikle aşağıdan yukarı veya yukarıdan aşağı paketörle yapılır. Kaya ile ilgili veri için karotlu sondaj sayfamıza bakabilirsiniz.

Kompaksiyon enjeksiyonu

Düşük akışkanlıkta, koyu kıvamlı bir harç zemine basınçla verilir. Harç zemine nüfuz etmez; delik çevresinde genişleyen bir kütle oluşturarak çevresindeki gevşek zemini sıkıştırır. Gevşek dolgu ve kumlarda, oturmuş yapıların altında ve boşluklu zeminlerde kullanılır. Harç kütlesinin büyümesi yüzeyde kabarmaya dönüşmeden durdurulmalıdır.

Çatlatma (kırma) enjeksiyonu

Özellikle kohezyonlu zeminlerde, şerbet zeminin çatlama basıncının üzerinde verilerek zemin içinde ince enjeksiyon mercekleri oluşturulur. Manşetli boru (tube-à-manchette) sistemiyle aynı noktadan tekrar tekrar enjeksiyon yapılabilir; oturmaların telafisinde kontrollü olarak kullanılır.

Basınç kontrolü

Enjeksiyonun güvenliği basınç ve hacim yönetimine bağlıdır. Uygulamada:

• Her kademe için en yüksek basınç ve en fazla hacim kriterleri önceden tanımlanır; biri sağlandığında enjeksiyon durdurulur.
• Basınç, zeminin örtü yüküne ve yapının hassasiyetine göre sınırlanır; yüzeye yakın kademelerde düşük tutulur.
• Enjeksiyon, birincil-ikincil delik düzeniyle yapılır; ikincil deliklerin aldığı hacim, birincillere göre azalıyorsa zeminin dolduğu anlaşılır.
• Yapıda ve zemin yüzeyinde kabarma ölçümü anlık yapılır.

Mevcut yapı altında boşluk doldurma

Kullanımdaki yapıların altındaki boşluklar, döşemeden veya temel kenarından açılan küçük çaplı deliklerden verilen düşük basınçlı şerbet veya harçla doldurulur. Önce boşluğun kaynağı (su kaçağı, kanal hasarı) giderilir; aksi hâlde enjeksiyon kalıcı olmaz. Boşluğun sınırları gerektiğinde jeoradar gibi jeofizik yöntemler veya sondajla belirlenir. Güçlendirme yük artışı gerektiriyorsa enjeksiyon mini kazık ile birlikte tasarlanır.

Su kesme amaçlı enjeksiyon

Kazı çukurlarında perde elemanlarının arasından veya tabandan gelen suyu azaltmak için perde arkası ve taban enjeksiyonları yapılır. Kaya ve baraj temellerinde ise sıra hâlinde delinen deliklerle geçirimsizlik (perde) enjeksiyonu uygulanır. Yeraltı suyunun seviyesi ve akış yönü önceden bilinmelidir; bkz. yeraltı suyu araştırmaları.

Kullanılan ekipman ve deneyler

• Paletli delgi makinesi (döner veya döner-darbeli)
• Kolloidal karıştırıcı, ajitatör ve enjeksiyon pompası
• Basınç ve hacmi sürekli kaydeden enjeksiyon kayıt ünitesi
• Tekli ve çiftli paketörler, manşetli borular
• Kabarma izleme için hassas nivelman veya ölçüm düzeni

Deneyler: karışım yoğunluğu, akışkanlık (Marsh hunisi) ve terleme ölçümleri, karışım dayanım numuneleri; kayada Lugeon deneyi; uygulama sonrası kontrol delikleri ve gerektiğinde karot.

Zemin enjeksiyonu uygulama süreci

1. 01

   Problemin tanımı

   Boşluk, oturma veya su girişinin nedeni ve sınırları belirlenir; yapı hasarı kayıt altına alınır.

2. 02

   Zemin verisi

   Sondaj, dane dağılımı, geçirimlilik ve kayada karot/RQD verileri değerlendirilir.

3. 03

   Enjeksiyon tasarımı

   Yöntem, karışım, delik aralığı, derinlik, basınç ve hacim kriterleri belirlenir.

4. 04

   Deneme bölgesi

   Küçük bir alanda deneme enjeksiyonu yapılarak kriterler doğrulanır.

5. 05

   Birincil delikler

   Delikler açılır, kademeli enjeksiyon yapılır, basınç ve hacim kaydedilir.

6. 06

   İkincil delikler

   Ara deliklerle boşluklar kapatılır; alınan hacimler karşılaştırılır.

7. 07

   İzleme

   Yapı ve zemin yüzeyinde kabarma ölçümleri uygulama boyunca sürdürülür.

8. 08

   Kontrol ve rapor

   Kontrol delikleri, karot veya geçirimlilik deneyleri ile sonuç doğrulanır, rapor teslim edilir.

Teslim edilen çıktılar

• Enjeksiyon tasarım raporu ve delik yerleşim planı
• Karışım tasarımı ve karışım deney sonuçları
• Delik ve kademe bazında basınç-hacim kayıtları
• Kabarma/izleme ölçüm raporları
• Kontrol deneyleri ve sonuç değerlendirmesi

İlgili mevzuat ve standartlar

• TS EN 12715: Özel geoteknik işlerin uygulanması – enjeksiyon.
• TS EN 1997 (Eurocode 7): Geoteknik tasarım ilkeleri.
• TBDY 2018: Mevcut yapıların değerlendirilmesi ve temel zemini tasarım kuralları; özet için TBDY 2018.

Süre ve maliyeti etkileyen faktörler

Sık yapılan hatalar

• Boşluğun kaynağını (su kaçağı) gidermeden enjeksiyon yapmak.
• İnce daneli zeminde permeasyon enjeksiyonu beklemek.
• Basınç ve hacim sınırı tanımlamadan "zemin alana kadar" enjeksiyon yapmak.
• Kabarma izlemesi yapmadan yapı altında çalışmak.
• Kayıt tutmamak; hangi delikten ne kadar karışım gittiğini bilmemek.
• Enjeksiyonu taşıma gücü artışı gerektiren durumlarda tek başına yeterli saymak.