diyafram perde kazı
Kazı

Diyafram Perde Nasıl Yapılır? Avantaj ve Dezavantajları


Diyafram perde

Genel

Temel çukuru kazılarında kullanılan en rijit düşey destek elemanı olan “diyafram perde” 1950’lerde İtalya’da geliştirilmiş olup, günümüzde dünya çapında yaygın olarak kullanılmaktadır. Kendine has üretim metodu ile yapılan diyafram perdeler zemin yanal yüklerini taşıma amacı dışında geçirimsizlik perdesi olarak yada temel inşaatı sonrasında üst yapının taşıyıcı elemanı olarak da kullanılabilmektedir.

Diyafram Perde Avantajları

Diyafram perdenin avantajları arasında; perdede oluşabilecek düşük deformasyonlar, perdenin yüksek rijitliği, imalat esnasında düşük titreşim ve gürültü oluşumu, istenilebilen derinlikte ve kalınlıkta perde imalatı yapılabilmesi ve oluşan perdenin gerektiğinde kalıcı bir yapı olarak kullanılabilmesi sıralanabilir. Ayrıca diyafram perdeler, kazıklı temellerde kazık yerine de kullanılabilir.

Diyafram perdenin, rijit eleman olarak tasarlandığı durumda kesitleri artacağından, proje gereği istenilen kesitlere indirilmesi için ankrajlı sistem olarak da tasarlanabilir.

Diyafram Perde Dezavantajları

Diyafram perdenin dezavantajları arasında ise; imalat süresinin uzun olması, pahalı bir üretim olması, büyük ve fazla ekipman barındırması ve bu ekipmanlar için yer gereksinimi, çakıllı ve iri taşlı birimlerde bu yöntemin uygulanabilir olmaması, sıvılaşan kumlu seviyelerde ise zorluklarla karşılaşılması gösterilebilir [10].

Bu perdelerin kullanım alanlarını özetlemek gerekirse; perde olarak kullanılması, temel altı elemanı olarak kullanılması ve geçirimsizlik perdesi olarak kullanılmasıdır. Aynı zamanda, düşey yönde yük taşıyacak üst yapı elemanı olarak da tasarlanabilir. Temel elemanı olarak kullanımında ise, köprü derin temellerinde düşey yük taşıyan temel altı elemanı olarak kullanılabilir. Açık kazılarda su seviyesinin yüksek olduğu durumlarda, geçirimsizlik sağlanması için diyafram perde seçimi yaygın tercihler arasındadır [11].

İmalat esasları

Diyafram perdeler, düşey destek elemanı olarak imal edilir. Oluşturulan perde kalınlığı, standart kazıcı kepçesine bağlı olarak 0.4 m. ile 1.5 m. arasında değişebilirken, özel kepçeler ile bu kalınlık 3 m. civarına kadar çıkabilmektedir. Kepçe panelinin (kepçe eni) standart uzunluğu 2.5 m. ile 3.4 m. arasında iken özel veya hassas projeler için seçilen kepçelerde panel uzunluğu 1.8 m.’den 4.3 m.’ye kadar çıkabilmektedir.

Diyafram perde kazısında, derinlik limiti yüksek olup 100-150 m. civarına kadar çıkılabilmektedir. Gerekli önlemler alındığında ve imalat esaslarına uyulduğu takdirde oluşacak perdenin düşeyden sapması % 0.5 mertebesindedir.

Diyafram perde imalatı sırası ile şu aşamalardan oluşur;

Kılavuz perdelerin yapılması

Diyafram perde imalatının ilk aşaması, kılavuz perde imalatıdır. Bu perdeler, diyafram perdenin proje lokasyonun dış sınırlarında, karşılıklı olarak proje güzergahı boyunca imal edilir. Kılavuz perdelerinin en temel görevi, kazı makinesine kılavuzluk ederek diyafram perdesinin dış sınırlarının projeye uygun olarak üretilmesini sağlamaktır (Şekil 3.11). Ayrıca, kazı hendeğinin üst kısımlarda bentonit bulamacı hendek çeperini desteklemede etkisiz kalmaktadır ve yanal destek görevini bu safhada kılavuz perdeleri üstlenir.

Konsol olarak çalışan kılavuz perdeleri, yaklaşık olarak 90-180 cm. derinliğindedir ve kalınlıkları ise 15-30 cm. civarındadır (Şekil 3.12).

Kılavuz perde imalatı, uygun bir ön kazı sonrası, donatıların yerleştirilmesi, kalıbın konulması ve betonlanması ile gerçekleştirilir. Donatının oturduğu zemin fazla ayrışmış ise donatı yerleştirmeden önce grobeton dökülerek zemin kılavuz perde için uygun hale getirilmelidir.

Karşılıklı kılavuz perdeler arası mesafe; diyafram perde kalınlığı ve kazıcı ekipmanın emniyetli çalışma payı (5 cm.) toplamı kadar olmalıdır (Şekil 3.12).

Şekil 3.11 : Kılavuz perdesi
Kılavuz perdenin üst kotu, yeraltı suyu seviyesinin 1.5 m. üzerinde olmalıdır (Şekil 3.12). Ayrıca, kazıcı makinenin bazı durumlarda kılavuz perdeler ile etkileşime girmesinden dolayı kılavuz perdelerin ve bu perdelerin oturduğu zeminin taşıma gücü de proje öncesi hesaplanmalı ve kılavuz perde tasarımında göz önünde bulundurulmalıdır.
Şekil 3.12: diyafram perdeye ait kılavuz perde

Diyafram perdesi için kazı yapılması

Diyafram perde, özel kazıcı ekipmanlarla kazılmış, kuyu içerisinde parça parça üretilen perdelerin birleştirilmesi sonucu oluşur. Her bir perde parçasına “panel” denir. Bu paneller için yapılacak kazı işlemi sırasında, kuyu içi stabilite kuyuya dışarıdan pompalanan bentonit bulamacı ile sağlanır.

Panel boyutları ne kadar büyük ise, bağlantı noktaları o kadar az olacaktır ve oluşacak diyafram perdesi sızdırmazlık bakımından daha elverişli olacaktır. Fakat, panel boyutlarını belirleyen tek konu bu değildir. Zemin koşulları ve kazıcı ekipman boyutları da oluşacak panel boyutunda etkili değişkenlerdir.

1.8-2.1 m. aralığında yatay uzunluğa sahip paneller, kısa panel olarak adlandırılır ve kendini tutamayan yada fazla sürşarj yüküne sahip zeminler için önerilen panel yatay uzunluğudur.

9 m. yatay uzunluğa kadar çıkabilen paneller, uzun paneller olup kendini tutabilen zeminler ve kaya ortamları için uygulanabilirdir [12].

Kazı işlemini yapan makinelerde, kazıcının kuyu içine indirilişi kuleye bağlı halatlar ile, “Kelly” kontrolünde veya “halat” kontrolünde sağlanabilir (Şekil 3.13).

Şekil 3.13 : Kelly kontrollü ve halat kontrollü diyafram kuyu kazıcı makineleri

Halat kontrollü makinelerde, kazıcı kuyuya giriş yaparken savrulma veya odaktan şaşma yapabilir. Özellikle, kazıcının yapacağı savrulma kılavuz perdeye zarar verebilmektedir. Bu yüzden, halat kontrollü makinelerde kılavuz perdelere kazıcının sabitleyici elemanı kurulmalıdır.

Kelly kontrollü makinelerin kullanımı sert zeminlerin kazısında avantaj sağlamaktadır. Kelly’nin ağırlığını kazıcı elemana aktarması sert birimin kazılmasını kolaylaştırır. Ancak, kelly kontrollü makinelerin dezavantajı, ulaşılabilecek maksimum kazı derinliğinin 50 m. civarında limitlenmesidir.

Kazı işlemini yapan kazıcılar, “kova” veya “çift çeneli” olabilir (Şekil 3.14). Bu iki tip kazıcıdan biri, zemin şartlarına göre tercih edilir. Özellikle yumuşak birimlerde kova tipi kazıcı (Şekil 3.14a), sert birimlerde ise çift çeneli kazıcı (Şekil 3.14b) tercih edilmelidir.

diyafram perde kuyu kazıyıcılar

a) kova tipi kazıcı                                                                           b) çift çeneli kazıcı

Şekil 3.14 : Diyafram kuyusu kazıcı tipleri [13].

Kova tipi kazıcı ile yapılan kazılarda, kova kanatlarının kapanması ile kesilen zemin malzemesi kova içinde dışarı çıkarılır. Kazı ilerlerken bentonit bulamacının belirli bir düzeyde tutulması önemlidir.

Kova tipi kazıcı, çakıllı zeminler ve kaya ortamı için uygun olmayıp, ulaşılabilecek maksimum derinlik halat kontrollü makineler ile 100 m. seviyesidir.

Değişik kova şekilleri bulunmaktadır. Bunlar, kavisli ve köşeli kovalar olabilir. Bu kova seçimleri perde panellerini birbirine bağlamakta kullanılan bağlantı elemanı şekline göre belirlenir. Örneğin, panelleri bağlayan eleman boru şeklinde ise kavisli kova kazıcısı kullanılabilir. Bağlantı elemanı düzlemsel çelik ise köşeli kova seçimi uygun olacaktır.

Çift çeneli kazıcılar; iki adet birbirine göre ters yöne dönen kesici başlık tarafından oluşmaktadır. Kesici başlıklar ise elmas bitlerden oluşmaktadır. Kesici başlıkların dönüş hareketi ile kesilen zemin veya kaya malzemesi, kuyu içerisinde bulunan bentonit bulamacına karışır. İki kesicinin ortasında bulunan pompa sistemi (çamur pompası) ile kuyu içerisindeki kesilmiş malzeme bentonit bulamacı ile birlikte kuyu dışına çekilir. Bu şekildeki sıvı akışı ile malzeminin kuyu dışana atılmasına “ters dolaşım” denir (Şekil 3.15).

Çift Çeneli Kesici

diyafram perde imalatı
Şekil 3.21: Diyafram Perde
diyafram perde desender ünitesi
Şekil 3.16 : Desender ünitesi ve bentonit bulamacı dolaşımı

Ters dolaşım ile dışarı çıkarılan zemin/kaya malzemesi ve bentonit bulamacı karışımı “desender” ünitesine pompalanarak ayrıştırmaya tabi tutuluyor. Desender ünitesinde ayrıştırılmış, uygun bentonit bulamacı düz dolaşım ile tekrar kullanılmak üzere kazı çukuruna pompalanırken zemin malzemesi hafriyat için istiflenir (Şekil 3.16).

Kazı esnasında, kuyu içerisindeki stabiliteyi sağlamak için kullanılan en yaygın sıvı bentonit bulamacıdır. Bentonit bulamacının sahada kolay oluşturulabilmesi, bütün jeolojik birimlere uygun oluşu ve yeraltı suyu varlığında dahi etkili olması sebebiyle tercih edilir. Bu bulamaç % 6’lık montmorillonit kil minerali ve suyun karıştırılması ile oluşturulur. Bulamacın viskozitesi ağır ve yoğun kesilmiş malzemeyi askıda tutabilecek kadar olmalıdır. Bu viskoziteye sahip bulamaç, kazı yan yüzeylerinde koruyucu bir filtre tabakası oluşmasını sağlar. Bu filtre tabakasının 3 mm. civarında olması gerekmektedir.

Bentonit bulamacının yoğunluğu, “çamur yoğunluk terazisi” ile belirlenir ve minimum 1.05 g/cm olmalıdır. Viskozitesi, “Marsh Konisi” ile belirlenir ve minimum 32 saniye olmalıdır. Sıvı kaybı, “Filter Press” testi ile belirlenir ve 25 cc.’den düşük olmalıdır. Ph değeri 7-11.5 değerleri arasında olmalıdır.

Saha verileri göz önünde bulundurulduğunda; kazı yan yüzeylerinde 3 mm. civarında filtre tabakasının oluştuğu kuyularda, bentonit bulamacının oluşturacağı sıvı basıncının, aktif toprak basıncı değerinin %65-80’i kadar olduğu durumda kuyu stabilitesi sağlamaktadır. Kazı derinleşirken, kuyu stabilitesinin korunması için bentonit bulamacının yoğunluğu yanal yükleri dengeleyecek şekilde hesaplanarak ayarlanmalıdır.

Diyafram perdenin oluşturulması

Kazı öncesi, klavuz perde üzerine kazısı yapılacak panellerin sınırları çizilmelidir. Kazı makinesinin operatörü, önceden planlanmış panel kazılarını bu sınırlara bağlı kalarak yapmalıdır.

Bölümlendirilmiş panellerin hangi sıraya göre kazılacağı ve perde panellerinin hangi sıra ile oluşturturulacağı iki yöntem ile belirlenir. Bu yöntemler; “birbirini takip eden” (Şekil 3.17) ve “birincil-ikincil” (Şekil 3.18) panel üretim teknikleridir.

Perde paneli üretimi şu şekilde yapılır; Bentonit bulamacı ile yapılan panel kazısı proje dip kotuna ulaştığı vakit, kuyu dibinde kalan zemin malzemesi iyice temizlenir. Bu panele ait kuyu içine, komşu panelle birleştiği noktaya “bağlantı elemanı” indirilir. Bağlantı elemanları arasında en yaygın elemanlar dairesel “stop-end” borusu ve düzlemsel “end-plate” çelik kolonlarıdır.

Şekil 3.17 : Birbirini takip eden panel imalatı
Şekil 3.18: Birincil/İkincil Panel İmalatı

Stop-end bağlantı boruları ile oluşturulan perdelerin sızdırmazlığı yüksektir, fakat paneller arasındaki donatı bağlantıları sağlıklı olmadığından eğilme momentine ve kesme kuvvetine karşı direnci zayıf perdeler oluşur. Bu yöntemle üretilen diyafram perde, geçici perde olarak kullanılabilir (Şekil 3.19).

Şekil 3.19 : Stop-end boruları ile panellerin bağlantısı

End-plate bağlantı elemanı kalın çelik plaklardır. Birincil panele ait donatılar bu plaktan geçerek ikincil panel ile bindirme yapar. Bu sebepten ötürü, bu bağlantı elemanları ile oluşturulan diyafram perdeler eğilme momentine ve kesme kuvvetine karşı direnci yüksektir. Öte yandan, end-plate bağlantı elemanı ile yapılan diyafram perdeler sızdırmazlık yönünden zayıftır. Bu tip perdeler kalıcı perde olarak kullanılabilir.

Bağlantı elemanı kuyuya yerleştirildikten sonra önceden hazırlanmış “donatı kafesi” kuyuya indirilir. Donatı kafesi kuyuya indirilirken, vinç ile askıda bekletilebilir. Bu esnada kafesin şeklinin bozulmaması ve kafesin dağılmasını engellemek için özel etriyeler ve çapraz çirozlar kullanılmalıdır. Ayrıca, donatı kafesi hazırlanırken tiremi borularının kafese girebileceği şekilde boşluk oluşturulmalıdır (Şekil 3.20).

Donatı kafesinin ortasından kuyu tabanına kadar uzanan tiremi boruları ile betonlama yapılır. Tiremi borusunun çapı 20-25 cm. olmalıdır. Betonlama sırasında beton kuyu dibinde yükselirken tiremi borusu da yukarı doğru çekilir ve betonlama süresince tiremi en az 1.5 m. beton içinde kalmalıdır. Uzun boylu panellerde birden fazla tiremi borusu ile betonlama yapılacaksa, her tiremi borusunun aynı seviyede tutulmasına dikkat edilmelidir.

diyafram perde donatısı
Şekil 3.20 : Diyafram perde paneline ait donatı kafesi montajı

Betonlama bittikten sonra beton prizini alırken stop-end borusu kuyudan dışarıya alınır. Benzer işlem komşu paneller için de uygulanarak diyafram perde oluşturulur (Şekil 3.21).

diyafram perde imalatı
Şekil 3.21: Diyafram Perde

 

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