Zemin Güçlendirme ve İyileştirme Yöntemleri

Zemin Güçlendirme zeminin içine ahşap, beton, çelik ya da sıkılaştırılmış çakıl vb. malzemeler ekleyerek zeminin dayanım ve rijitliğini arttırma uygulamalarıdır.

Zemin güçlendirme taş kolon uygulaması

Taş kolon uygulaması; yumuşak killer, siltler ve siltli kumlarda, zemin içine çakıl kolonlarını yerleştirme işlemidir. İlk olarak 1830’lu yıllarda Fransa’da, doğal zeminlerin iyileştirilmesi için uygulanmıştır. Taş kolon uygulaması; sıvılaşma riskini azaltmanın yanı sıra zeminin taşıma kapasitesini arttırmakta, konsolidasyonu hızlandırmakta, dolgu ve şevlerin stabilitesine katkı sağlamaktadır. Bu uygulama sayesinde, sıvılaşma potansiyeli olan zeminlerde, deprem esnasında oluşabilecek aşırı boşluk suyu basıncının önüne geçilmektedir (düşey drenaj özelliği).

Aynı zamanda; taş kolonun etrafındaki zeminde yanal gerilme artışı olmakla birlikte, taş kolonun yüksek yoğunluğu ve dayanımı sayesinde zeminin taşıma gücü artmakta, titreşim ve yer değiştirme sonucunda ise zeminde sıkılaşma meydana gelmektedir. Çoğu alanda avantaj sağlaması nedeniyle, sıvılaşmaya karşı zemin iyileştirmesinde taş kolon yöntemi sık olarak kullanılmaktadır. Taş kolon imalatında dolgu malzemesi olarak taş, kum, çakıl veya beton, briket ve tuğla kırıkları kullanılabilmektedir. Taş malzeme, zemin içerisine dik ve 0,6-1,0 m çapında olacak şekilde genellikle 20 m’ye kadar derinlikte yerleştirilir ve sıkıştırılır.

Zemin iyileştirme Patlatma ve Ön yükleme yöntemleri

Patlatma yöntemi; gevşek granüler zeminlerin içinde sondaj ya da su jeti kullanılarak açılmış olan ve aralarında 5 m ile 15 m arasında bir mesafe bulunan kuyuların içine, 3 m ile 6 m arasında değişen aralıklarla patlayıcı yerleştirilerek uygulanmaktadır. Bu yöntemde, en iyi sıkılaştırma için; patlayıcılar, tekrarlı ve gecikmeli zamanlama yapılarak, uygulama yerleri şaşırtmalı olacak şekilde patlatılmaktadır. Patlamaların etkisiyle çatlaklardan gaz ve su çıkışı olmakta, aynı zamanda zemin yüzeyinde kabarmalar oluşmaktadır. Artık gaz ve su basıncının sönümlenmesiyle birlikte ise zemin yüzeyinde oturmalar meydana gelmektedir.

Bu yöntem, en çok, içinde en fazla %20 silt ve %5’ten az kil olan gevşek kum zeminlerde etkili olmaktadır. Çünkü silt ve kil tabakaları, patlamanın etkisini büyük oranda düşürmektedir. Patlatma yönteminin, patlamanın etkisiyle ortaya çıkan şok dalgalarının etkin bir şekilde ilerleyebilmesi için doygun zeminlerde uygulanması önerilmektedir. Bu yöntemi, diğer zemin iyileştirme yöntemlerinden üstün kılan özelliği 40 metre derinliğe kadar olan noktalarda bile etkili olabilmesidir. Özel bir donanıma ihtiyaç duyulmayan ve kolay uygulanabilen bir yöntem olduğu için de ekonomik bir yöntem olarak kabul edilmektedir.

Ön yükleme yöntemi, konsolidasyon teorisine dayanmaktadır. Sıkılaşabilen killerde, yüksek oturma değerlerinin engellenebilmesi amacıyla uygulanmaktadır. Yapı yükünden önce, zemine, bu değerden daha yüksek olan bir sürşarj yüklemesinin yapılmasıyla, tasarım yükünden kaynaklanacak olan oturma, inşaattan önce hızlıca tamamlanmaktadır. Böylece, yapı inşaatı bittikten sonra; oturma değerleri, izin verilebilir derecelerde kalmaktadır.

İlk oturmanın olması için gereken zaman ve sürşarj yükünün büyüklüğü, konsolidasyon deneyinin parametreleriyle hesaplanmaktadır. Ön yükleme, özellikle, sıkılaşabilen silt, organik kil ve doygun yumuşak kil zeminler için kullanıma uygun bir yöntemdir. Ön yükleme sırasında ek dolgu uygulaması yapılırken, zeminin taşıma gücünü aşmamaya dikkat edilmelidir. Yapılan fazla yüklemeler; taşıma gücünün aşılmasına yol açarak, dolgunun zeminin içine batmasına sebep olabilmektedir. En eski zemin iyileştirme yöntemlerinden biri olan ön yükleme yöntemini, 1568 yılında Mimar Sinan, Selimiye Camii’nin inşasında kullanmıştır.