Çimento Enjeksiyon

Temel zeminin veya ana kayanın kayma mukavemetini arttırmak ve geçirgenliğini azaltmak amacı ile zemin ve kaya içerisine basınç altında çeşitli bileşenlerdeki karışımların enjeksiyon edilmesine (basılmasına) ”enjeksiyon” denir. Enjeksiyonla sağlamlaştırmada, zemine enjeksiyon edilen enjeksiyon harcındaki tekil danelerin konumunu sabitleştirmesi ile toplam sistemde sürekli artan bir deformasyon direnci elde edilir. Çimento Enjeksiyonu yapılmasındaki amaç zeminin ya da kaya kütlesinin mühendislik özelliklerini iyileştirmektir. Nitekim bu iyileştirme zeminin gerilme deformasyon ve dayanım gibi mekanik özellikleri ile geçirimlilik gibi jeolojik özellikleri çimento enjeksiyon uygulaması yapılarak değiştirilir. Özelikle yapı etki alanı içinde kalan zeminlerin geçirgenliğini azaltmak, yapı tabanındaki izin verilen temel taban basıncını değerini arttırmak, tünel ve baraj kazılarında su problemini ortadan kaldırmak ve deprem esnasında sıvılaşma riski olan granüller malzemenin sıvılaşma riskini azaltmak için çimento enjeksiyon kullanılır. Zemin iyileştirme ve güçlendirme çalışmaları için poliüretan enjeksiyon kimyasalları da kullanılmaktadır. Enjeksiyon teknolojisinin kökeni diğer zemin iyileştirme teknikleri gibi eskiye dayanmakla beraber bu teknoloji hem yeni enjeksiyon malzemeleri hem de bu malzemelerin zemin içerisine nüfuz ettirilmesi bakımından sürekli bir gelişim içerisindedir.

çimento enjeksiyon

  • İnşaat mühendisliğinde de tünel kazımı esnasında gevşek zeminlerin ve parçalı kayaların stabilizasyonu,
  • sondaj ve numune alma esnasında,
  • yeraltı su akımı kontrol altına alma ve su problemlerinin çözümünde,
  • zemin içerisindeki boşlukların doldurularak aşırı oturmaların engellenmesinde,
  • hem mevcut hem de yeni inşa edilecek yapıların zemin emniyet gerilmelerinin artırılmasında
  • özellikle de son 10-15 yıllık bir süreç içerisinde tünel kazımı dolayısıyla yüzeydeki veya yakın çevredeki yapılarda meydana gelebilecek zararlı oturmaların engellenmesinde
  • deprem esnasında gevşek, suya doygun granüller zeminlerin sıvılaşma potansiyellerinin azaltılmasında çimento enjeksiyonu kullanılmıştır.

Temel Çimento Enjeksiyon Uygulamaları ve Amacı

Temel çimento enjeksiyonu uygulamasının başlıca amaçları aşağıdaki şekilde  sıralanabilir.

  • Aşırı oturmaları önlemek amacıyla boşlukları çimento enjeksiyon uygulaması ile doldurmak.
  • Yeni yapılar veya mevcut yapıların büyütülmesi halinde zeminin emniyet gerilmesini arttırmak.
  • Yeraltı su akımını kontrol altına almak.
  • Hafriyat veya kazık çakımı gibi işlemlerde gevşek zeminin oturmasını önlemek.
  • Tünel kazıları sırasında yer değiştirmelerini (yüzey ve yüzey altı) kontrol etmek.
  • İksa ile ilgili sorunları çözmek amacı için çimento ile zemin güçlendirmesi.
  • Kazıkların düşey ve yatay kapasitelerini arttırmak.
  • Sıvılaşmaya karşı gevşek kum tabakalarını sertleştirme.
  • Temeli alttan destekleme işleri.
  • Şev stabilizasyonu için enjeksiyon uygulaması.
  • Şişen zeminlerin stabilizasyon ve sağlamlaştırması.

Çimento Enjeksiyon Teknikleri

Enjeksiyon teknikleri enjeksiyon malzemesinin zemin içerisine yerleştirilme biçimine bağlı olarak değişmektedir. Sızıntı (Permeasyon) Enjeksiyonu: Bu enjeksiyon, danelerin konumunu bozmadan zemin boşluklarının doldurularak geçirim azaltılması amacıyla yapılır. Genellikle zemine su, çimento karışımı enjekte edilir. Enjeksiyon şerbetinin küçük boşluklara girerek etki edebilmesi için vizkozitesinin düşük olması gerekmektedir. Ayrıca kullanılan çimentonun da ince olması çatlak ve boşluklara daha kolay ulaşması açısından önemlidir. Sızıntı enjeksiyonu küçük basınçlar kullanılarak zemine enjekte edilir. Zemin içine enjekte edilen malzeme zamanla sertleşerek zeminin mekanik ve hidrojeolojik özelliğini değiştirmektedir. Diğer yandan kimyasal malzemeler kullanılarak benzer iyileştirilmeler de yapılmaktadır.

Çatlatma (Intrüzyon) Enjeksiyonu: Burada zeminin kontrollü bir şekilde, düşük viskoziteli çimento enjeksiyonu ile yüksek basınçlarda (4 MPa) çatlatılması söz konusudur. Bu enjeksiyon tekniği temel olarak permeasyon enjeksiyonunun mümkün olmadığı düşük geçirimliliğe sahip, ince daneli zeminlerin stabilizasyonunda uygulanmaktadır. Çatlatma enjeksiyonunun gelişimi tünel veya kazı aktiviteleri esnasında meydana gelen oturmaları önleme çalışmalarına dayanmaktadır. Çatlatma enjeksiyonu sonucunda zemin içerisinde ağaç dallarına benzer bir şekilde sertleşmiş çimento kanalları oluşmakta ve bu sayede zemin kontrollü bir şekilde ve bölgesel olarak sıkıştırılmaktadır. Çimento şerbeti başlangıçta yüksek basınçlarda enjekte edilmekte ve zeminin çatlamasıyla beraber oluşan çatlaklar çimento ile doldurulmaktadır.

Kompaksiyon Enjeksiyonu: Yüksek basınç altında viskozitesi yüksek bir karışımın zemin içine enjekte edilmesidir. Zemin içine enjekte edilen koyu şerbet enjekte edildiği bölgede topaklanarak zemini sıkıştırmaktadır. Dolayısıyla bu yöntemde enjekte edilen şerbetin zemin boşluklarına girmeksizin zemin içinde bir kütle oluşturulması amaçlanmaktadır. Zemini iç bölgeden sıkıştırılmasına yönelik bu işlem için yüksek basınçlar gerekmektedir. Su- çimento- kum ve bentonit karışımından oluşan bu şerbet zemine yaklaşık 400kN/m2 basınçla enjekte edilir. Bu uygulama sonucunda zeminin orjinal yapısı bozularak radyal olarak sıkıştırılır. Bu yöntem aşırı oturma problemi olan zeminin iyileştirilmesinde, farklı oturma problemi olan mevcut yapıların rehabilitasyonunda, yumuşak zeminlerin sıkıştırılarak geçirimliliğinin azaltılmasında aktif olarak kullanılmaktadır. Kompaksiyon enjeksiyonu tüm zeminler için kullanıldığından diğer enjeksiyon yöntemlerinden ayrılmaktadır.

Jet Enjeksiyonu: Bu enjeksiyon türünde tasarım derinliğine kadar, su kullanılarak delgi yapılmakta ve delgi için kullanılan tijlerin ucundaki nozullardan yüksek basınçlarda çimento şerbeti zemine jetlenmektedir. Bu jetleme esnasında tijler de belirli bir hızla döndürülmekte ve yine belirli bir hızla da zemin içinde aşağıdan yukarıya doğru çekilmektedir. Böylece, belirli bir çapta ve boyda zemin içinde silindirik bir kolon oluşturulmaktadır.