iksa derin temel kazı yöntemleri
Kazı

DERİN TEMEL KAZI YÖNTEMLERİ NELERDİR?

DERİN TEMEL KAZI YÖNTEMLERİ

Bu bölümde, derin temel kazıları için kullanılabilecek kazı yöntemleri açıklanacaktır. Bu yöntemlere bağlı iksa sistemlerinin imalat aşamaları belirtilecektir.

Açıklanacak derin temel kazı yöntemleri;

  • Serbest şevli kazı,
  • Ankastre mesnetlenmiş perde ile desteklenmiş kazı,
  • Boru destekli perdeli kazı,
  • Öngermeli ankrajlı perde ile desteklenmiş kazı,
  • Zemin çivili kaplama ile desteklenmiş kazı,
  • Bölgesel kazı,
  • Ada kazısı,
  • Top-down inşaat yöntemi ile kazı,
  • Yarı-top-down inşaat yöntemi ile kazı.

Bu kadar çok sayıda derin temel kazı yöntemleri arasında projeye uygun kazı yönteminin belirlenmesi çeşitli unsurlara bağlıdır. Bu unsurlar; inşaat bütçesi, inşaat süresi, kazı sahası çevresindeki komşu yapıların varlığı ve bu yapıların hassasiyeti, inşaat alanının büyüklüğü ve geometrisi, temel tipi, yeraltı suyu seviyesi gibi etkenlerdir.

Serbest Şevli Kazı Yöntemleri (Sloped Open Cut)

Kazı alanın büyük olduğu ve komşu yapıların olmadığı durumlarda temel çukuru serbest şevli olarak kazılabilir. Zemin parametreleri (c, Ø) ile belirlenecek şev açısı, şev stabilitesini sağlamalıdır. Bu yöntemde, kazı derinliğinin fazla olduğu durumlarda, şevli kazı palyeli olarak devam ettirilmelidir (Şekil 5.1).

Şevli derin kazı yöntemleri ile temel çukuru kazısı yapılırken, kazı sınırında iksa elemanlarının kullanılmaması inşaat maliyeti ve süresi açısından avantaj sağlamaktadır. Fakat, inşaat bitiminden sonra şevli alanın geri dolgu ile kapatılması maliyet bakımından dezavantaj sağlayacaktır .

şevli kazı yöntemleri
Şekil 5.1: Şevli kazı tekniği ile temel çukuru kazısı

Çeşitli zemin ve kaya ortamlarında yapılacak geçici kazılar için önerilen şev açıları Çizelge 5.1’de verilmiştir. Bu tabloda belirtilen şev açısı, maksimum 6 metrelik düşey mesafe (V) için hazırlanmıştır.

Çizelge 5.1 : Çeşitli zemin/kaya ortamları için izin verilebilir şev açısı

 

Çizelge 5.1’de belirtilen Tip-A zemin; serbest basınç mukavemeti 140 kPa ve daha büyük değerdeki kohezyonlu zeminleri belirtir. Tip-B zemin; serbest basınç mukavemeti 30-140 kPa arasında olan kohezyonlu zeminleri veya yüksek içsel sürtünme açısına sahip kohezyonsuz zeminleri işaret eder. Tip-C zemin ise çimentolaşmamış granüler zemini belirtmektedir.

Ankastre Mesnetlenmiş Perde ile Desteklenmiş Kazı Yöntemleri (Cantilevered Open Cut)

İksa perdesine gelen yanal toprak basıncının, perde rijitliği ve perde soket kısmındaki pasif toprak basıncı ile karşılandığı kazı yöntemine “ankastre mesnetlenmiş perde ile desteklenmiş kazı” denir. Perde imalatı tamamlandıktan sonra temel çukuru kazısı yapılır (Şekil 5.2).

perde ile desteklenmiş kazı yöntemleri
Şekil 5.2 : Ankastre mesnetlenmiş perde ile desteklenmiş temel çukuru kazısı

Boru Destekli Perdeli Kazı (Braced Excavation)

İksa perdesi önüne yerleştirilen yatay desteklerle, perde arkasındaki yanal toprak basıncının karşılandığı derin temel kazı yöntemlerine “boru destekli perdeli kazı” denir (Şekil 5.3).

Şekil 5.3 : Boru destekli perdeli kazı yöntemleri ile yapılan temel çukuru kazısı

Bu yöntemde kullanılan iksa elemanları; iksa perdesi, göğüsleme kirişi, yatay destekler, uç destekler ve köşe desteklerdir (Şekil 5.4).

Şekil 5.4 : Destekli perdeli kazı yönteminde kullanılan elemanlar

Bu kazı yönteminde, iksa perdesi kazı öncesinde de yapılabilir yada kazı safhasında kademeli olarak da yapılabilir.

Göğüsleme kirişi, iksa perdesine gelen yükü yatay desteklere aktarır.

Uç ve köşe destekler ise, yatay destek sayısını arttırmadan kiriş açıklığını düşürmek için kullanılır.

Yatay destek uzunluğunun fazla olduğu durumlarda sabit kolonlar ile destek sağlanır. Destekli perdeli kazı aşamaları şu şekildedir;

  • İksa perdesi ve sabit kolonların imal edilmesi,
  • İlk kademe kazısının yapılması,
  • İlk kademe desteği için iksa perdesine göğüsleme kirişi yerleştirilmesi,
  • Göğüsleme kirişi üzerine yatay desteklerin yerleştirilmesi ve yüklenmesi,
  • Hedeflenen kazı dip kotuna kadar 2-3-4’üncü basamaklar tekrarlanır,
  • Kazı dip kotu üzerinde yapı temeli inşaa edilir,
  • Yapı yükselirken, ilgili kademedeki destekler kaldırılır.

Yatay desteklerlerin varlığı, hafriyatın yapılmasını zorlaştırsa da bu yöntemle her derinlikte kazı yapılabilmesi mümkündür.

Öngermeli Ankrajlı Perde ile Desteklenmiş Kazı Yöntemleri (Anchored Excavation)

İksa perdesine gelen yanal toprak basıncının, öngermeli ankrajlar ile kayma yüzeyi ardındaki taşıyıcı ortama aktarılması ile desteklenen kazı yöntemine “öngermeli ankrajlı perde ile desteklenmiş kazı” deni].

Öngermeli ankrajlı perde ile desteklenmiş kazı aşamaları şu şekildedir;

  • İksa perdesinin imal edilmesi,
  • İlk kademe kazısının yapılması,
  • İlk kademe ankrajları için delgi yapılması,
  • İlk kademe ankraj tendonlarının delgi içine yerleştirilmesi,
  • Ankraj kök bölgesi enjeksiyonunun yapılması,
  • Kök bölgesi enjeksiyon prizini aldıktan sonra ankrajlara testle uygulanır. Test sonucunda ankrajların kabul edilebilirlik kriterlerini sağlaması sonucunda ankrajlar servis yükünde kilitlenir,
  • Nihayi kazı kotuna ulaşılana kadar her kazı kademesi için bu aşamalar tekrarlanır (Şekil 5.6).
Öngermeli ankrajlı kazı yöntemleri
Şekil 5.6 : Öngermeli ankrajlı kazı yöntemleri aşamaları

Öngermeli ankrajlı perde ile desteklenmiş kazı yönteminde, “destekli perdeli kazılarda” olduğu gibi kazı sahası kalabalık değildir. Bu yüzden, hafriyat için elverişli ortam sağlanmaktadır.

Bu kazı yönteminde, imalat süresi kısadır ve yaklaşık olarak 10 günde 1 kazı kademesi geçilebilir. Öte yandan, bu yöntem zayıf taşıma gücüne sahip ortamlar ve su seviyesi yüksek granüler zeminler için uygun değildir.

Zemin Çivili Kaplama ile Desteklenmiş Kazı (Soil Nailed Excavation)

Zemin çivili iksa sistemi, zemine yerleştirilen enjeksiyonlu çelik çubuk (zemin çivisi) ve donatılı shotcrete kaplama kombinasyonundan oluşur. Kazı aynasında oluşturulan bu kombinasyonla, şev stabilitesinin arttırıldığı kazı yöntemine “zemin çivili kaplama ile desteklenmiş kazı” denir.

Zemin çivili kaplama, çelik çubuğun düşük deformasyonlar altında çekme direncinin mobilize olması ile etkin hale gelir.

Zemin çivili iksa, diğer iksa sistemlerine göre daha az maliyete sahiptir ve genellikle geçici iksa projelerinde kullanılır.

zemin çivili kazı yöntemleri
Şekil 5.7 : Zemin çivili kaplama ile desteklenmiş kazı yöntemine bir örnek

Zemin çivili iksada, öngermeli ankrajlarlı iksadan farklı olarak zemin içerisine yerleştirilen zemin çivilerine öngerme yükü verilmez. Bu yüzden zemin çivisi olarak kullanılan enjeksiyonlu çelik donatı, pasif durumdadır.

Zemin çivili kaplama ile desteklenmiş kazı aşamaları şu şekildedir;

  • İlk kademe kazısının yapılması,
  • İlk kademe zemin çivileri için delgi yapılması,
  • İlk kademe zemin çivilerinin yerleştirilmesi ve enjeksiyonun yapılması,
  • Kazı aynasında geçici shotcrete yüzeyinin oluşturulması,
  • Nihayi kazı kotuna ulaşılana kadar her kazı kademesi için bu aşamalar tekrarlanır (Şekil 5.8).

İmalat aşamasını detaylı anlatmak gerekirse; öncelikle ilk kademe zemin çivisi seviyesinin biraz alt kotuna kadar desteksiz kazı yapılır. Bu derinlik 1-2 metre civarıdır ve 48 saat geçmeden bu yüzeyde zemin çivisi imalatı tamamlanmalıdır. İmalat sırasında; projeye uygun eğimde, çapta, uzunlukta ve yatay aralıkta zemin çivisi için delgi yapılır. Bu delgilerin içerisine, merkezleyiciler ile sabitlenmiş ve enjeksiyon hortumu barındıran çelik çubuk donatılar yerleştirilir. Enjeksiyon hortumundan ağırlık yöntemi ile yada düşük basınçla enjeksiyon verilir. Kaplama üzerine gelecek su basıncını engellemek için kazı aynası ile geçici kaplama yüzeyi arasına geokompozit şerit drenler serilir. Daha sonra, kazı aynasına hasır donatılar yerleştirilir ve shotcrete beton ile geçici yüzey kaplaması oluşturulur. Zemin çivilerinin geçici kaplama yüzeyini aşan kısımlarına taşıyıcı plak yerleştirilir ve burada çiviler somun ile sıkıştırılır. Shotcrete betonun yaklaşık prizini 3 günde alması ile alt kademe için kazıya geçilir ve benzer aşamalar nihayi kazı kotuna kadar sürdürülür.

Şekil 5.8 : Zemin çivili kaplama ile desteklenmiş kazı yöntemi aşamaları

Bölgesel Kazı Yöntemleri (Zoned Excavation)

Kazı alanını çevreleyen iksa perdesi, bazı bölgelerde oldukça uzun bazı bölgelerde ise daha kısa olabilir. Kısa uzunluktaki perdelerde, daha düşük deformasyon ve zemin oturması oluşur (Şekil 5.9). Bu sebepten ötürü, uzun perdenin önünde bulunan zemin, iyi bir planlama ile bölgesel olarak kazılabilir (Şekil 5.10). Bu şekilde yapılan temel çukuru kazılarına “bölgesel kazı” denir.

Şekil 5.9 : Bir kazı sahası planı ve perde uzunluğuna bağlı deformasyon
Şekil 5.10 : Uzun perde önündeki kazılacak zeminin planlanması

Şekil 5.10’da belirtilen kazı sahasında, uzun iksa perdesi önünde bulunan saha A ve B bölgelerine ayrılmıştır. Kazı işine A bölgesi ile başladığımızı farz edelim. A bölgesinin kazısı belli bir derinliğe gelene kadar sürdürülürken, B bölgesine dokunulmaz. Bu esnada B noktasındaki zemin perde üzerindeki “b” noktasını desteklemektedir. A bölgesinin destek elemanları yerleştirildikten sonra B bölgesinin kazısına başlanır. B bölgesi kazısı yapılırken, perde üzerindeki “a” noktası A bölgesindeki destekler ile korunmaktadır. B bölgesi kazısı belli derinliğe ulaşınca bu bölge de destekler ile korunur. Nihayi kazı kotuna ulaşana kadar bu şekilde kazı devam eder. Neticede, A ve B bölgeleri ile yapılan kazı sayesinde perde üzerindeki “a ve b” noktalarındaki deformasyon kazı boyunca daha düşük seviyede tutulmuş olur.

Ada Kazı Yöntemi (Island Excavation)

Ada kazısı ile yapılan temel çukuru kazılarında, sahanın orta kısmı “şevli kazı” ile kazılır. Bu sırada kazı sahasını çeviren iksa perdeleri önündeki zemine dokunulmaz. Orta bölgede kazı bitince, burada ana yapının inşaasına başlanır. Orta bölümdeki inşaat, iksa üst kotuna ulaşınca iksa ile yapı arasındaki zemin “destekli perdeli kazı yöntemleri” ile temel seviyesine kadar kazılır (Şekil 5.11). Bu şekilde yapılan temel çukuru kazısına “ada kazısı” denir.

Ada kazısı yöntemi, projelendirilmiş ankraj ve zemin çivilerinin sahada uygulanamadığı, destek kullanımının ise mümkün olmadığı geniş kazı alanları için uygun bir çözümdür.

Ada kazısının bir proje için uygulanabilir olması, ilgili kazı alanının yeteri kadar büyük olmasına ve kazı alanı merkezinde anayapının projelendirilmiş olmasına bağlıdır (Şekil 5.12).

Ada kazısı ile temel çukuru kazısı yapılmasının en önemli avantajı inşaat süresini kısaltmasıdır. Ayrıca, bu yöntem maliyet bakımından, “destekli perdeli kazı” yöntemine nazaran daha uygundur.

Bu yöntemin dezavantajı olarak, merkezde tamamlanacak inşaat ile daha sonradan inşaa edilecek kısımlar arasındaki olası soğuk derz gösterilebilir.

Ada kazı yöntemleri temel çukuru
Şekil 5.12 : Ada kazı yöntemleri ile yapılan temel çukuru kazısına bir örnek

Top-down İnşaat Yöntemi ile Kazı Yöntemleri (Top-down Construction)

Klasik kazı teknikleri ile yapılan temel çukuru kazılarında, kazı işlemi nihayi kazı seviyesine kadar sürdürülür. Kazı işlemi bittikten sonra, temel plağının imalatı yapılır ve bunu takiben yapının inşaatı üst katlara doğru devam ettirilir. Yani, yapı inşaatı “alttan-üste” doğru yapılır.

“Alttan-üste” inşaat yöntemi aksine “top-down (yukarıdan-aşağı)” inşaat yönteminde, her kazı kademesi sonunda mevcut kazı seviyesi üzerinde anayapıya ait döşeme imal edilir. Kazı ile birlikte anayapı döşemeleri, yukarıdan aşağıya doğru temel seviyesine kadar yapılır.

Bu inşaat yöntemi ile sürdürülen kazılarda; yanal toprak basıncı, kazı kademelerinde imal edilen anayapı döşemeleri tarafından karşılanır. Bundan dolayı, bu yöntemle yapılan inşaatlarda, döşeme üst yapı etkileri dışında yanal toprak basıncını da karşılayacak şekilde projelendirilmeli.

Top-down inşaat yöntemi ve bu yöntem ile kazı aşamaları şu şekildedir;

  • Kazı alanı sınırında iksa perdesi imal edilir,
  • Top-down kazıkları imal edilir. Döşemeler bu kazıklara bağlanacaktır. Kazıklarda oluşacak farklı veya aşırı oturmalar, döşemelerde sehime sebep olacaktır. Bu yüzden, kazıklar oturması sınırlı, sağlam tabakaya soketlenmelidir,
  • Zemin kat döşemesi, kazıklara bağlanarak ve sahayı çevreleyen iksa perdelerine dayanacak şekilde imal edilir,
  • Zemin kat döşemesinin oluşturulması sonrasında, döşemede bırakılmış bir boşluktan ilerleyen mini kazıcılar döşeme altındaki hafriyatı alır (ilk kademe kazısı),
  • Bu katın kazısı bittikten sonra birinci bodrum kat döşemesi zemin kat döşemesinde olduğu gibi imal edilir,
  • Bu şekilde nihayi kazı kotuna kadar inilir ve temel plağı imal edilir (Şekil 5.13).
Şekil 5.13 : Top-down inşaat yöntemi ile temel çukuru kazısı

Bu yöntemin avantajları;

  • Temel çukuru kazısı yapılırken bodrum kat döşemeleri de imal edilir. Ayrıca, zemin kat döşemesi üzerinden üst yapıya ait inşaat da sürdürülebilir. Bu yüzden zaman tasarrufu sağlanır.
  • Kazı sahası kullanılabilirlik bakımından oldukça elverişli kalır.
  • Yanal toprak basıncını karşılamaya yönelik kullanılan yapıya ait rijit döşemeler, ankraj, zemin çivisi ve desteklere göre daha güvenli bir kazı safhası sağlar.

Bu yöntemin dezavantajları;

  • Yüksek maliyet.
  • Hafriyat için uygun manevranın kısıtlı olması.
  • Alt kademelerde havalandırma ve aydınlatma yetersizliğinden işçilik kalitesinin düşmesi.

Yarı-Top-Down İnşaat Yöntemi ile Kazı Yöntemleri (Semi-top-down Construction)

“Top-down inşaat yöntemi” ile yapılan temel çukuru kazılarında, anayapı döşemesi bütün kazı sahasını kaplayarak kazı sahasındaki bütün iksa perdelerine destek görevi görmekteydi. Anayapı döşemesinin bütün kazı sahasını kaplamadığı, bölgesel alanlarda yapılan top-down inşaatına “yarı-top-down” inşaatı denir (Şekil 5.15).

Şekil 5.15 : Yarı-top-down inşaat yöntemi ile kat kazısı

Yarı-top-down yönteminde, döşemenin yanal toprak basıncına karşı destek görevi görmediği kesitler vardır. Bu kesitlerde, toprak basıncına karşı ankraj veya zemin çivileri kullanılır. Örneğin, Şekil 5.16’de verilen temsili bir kazı sahası planında, bir kısım alan semi-top-down inşaat yöntemi ile kazılacak olsun. Yarı-top-down bölgesindeki döşemeler, 1-1’ kesitinde iksa perdesine destek görevi görürken, 2-2’ kesitinde etkisiz kalmaktadır. Bu yüzden, 1-2 aksları arasında, iksa üzerine düşen yanal toprak basıncı, kat kazıları sırasında imal edilecek ankraj veya zemin çivileri ile karşılanmalıdır.

Şekil 5.16 : Yarı-top-down inşaat yöntemi kullanılacak temsili kazı sahası planı.

 

 

Kaynak

Faruk SEFİ

YARI-TOP-DOWN İNŞAAT YÖNTEMİNİN ÇOK SIRA ANKRAJLI İKSA ÜZERİNE ETKİSİ

Paylaşmak Güzeldir

Bunlar da hoşunuza gidebilir...

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir