Düşey drenlerde malzeme yapısının etkileri

Zemin oturması (konsolidasyonu) nda kullanılan prefabrike düşey drenler (wickdrain) veya fitil drenaj malzemeleri hakkında araştırmalar sürüyor.

Farklı malzemelerden üretiliyorlar. Bazıları geri dönüşmüş plastikten bazıları yeni (ham) plastikten üretiliyor. Ham plastikten yapılan iç kısımlar geri dönüşmüş olanlara göre daha elastik olduğu geri dönüşümlü malzemeden yapılanlar daha kırılgan olduğu iddia ediliyor.

Bu da önemli çünkü zemin oturma yaptıkça malzeme zeminde kırık çizgi benzeri kıvrımlaşıyor. Kırılgan olursa su geçirgenliği azalabilir. Fotograf turbalık zeminde oturma olduktan sonra drenaj malzemesini gösteriyor. EN 15237 ye göre.

Bu malzemelerde düz durumda drenaj miktarından çok oturma başladıktan sonra drenaj malzemesi kırık kıvrımlı burkulmuş bir hal aldıktan sonraki drenaj miktarı önemlidir.

Bir de bazı prefabrike düşey drenlerin (wickdrain)dış kısmında yer alan geotekstil iç plastik kısma yapışık oluyor. Bunun da zamanla drenaj kapasitesini önemli ölçüde düşürüyor. Serbestçe iç kısım etrafını saran tiplerde drenaj miktarı oturma oldukça daha büyük miktarlarda oldugu da söylemler arasında.

Bu yazının bir kısmı için aşağıdaki makaleden yararlanılmıştır:
Ref:  igs nin Berlin Almanya 2014 te sunulmuştur. Çalışma "Determination of the discharge capacity of buckled PVD's. "
Fotograf bu yazıdan alınmıştır

Düşey dren ankrajları

Zemin konsolidasyonu (oturması) için düşey bant drenaj malzemeleri kullanıldıgında malzemeler zemine makine vasıtası ile itilince mili yukarı çekerken malzemenin gelmemesi için alt kısımda uygulayıcılar tarafından çarık denilen ankraj levhaları veya çubukları kullanılmalıdır.
Bunlar resimde görüldüğü gibi ya levha halinde olur veya herhangi bir uuygun demir çubuk ta kullanılabilir.
Genellikle fotoğraftaki levha kullanılıyor.
Mil zemine itilince levha kıvrılır ama yukarı çekilince levha takılıp aşağıda kalır ve drenaj malzemesini tutar.

Düşey dren uygulama anahatları

İnşaatlarda yumuşak zeminlerde yapılabilecek olan oturma (zemin konsolidasyonu) hızlandırma işleminde prefabrike düşey dren uygulamasının anahatları:

• Vinç veya kazıcıya bağlanabilen özel bir kule
• Kulenin içinde desteklenmiş özel bir mil (mandrel)
• Mandrel zemine dişli, zincir, kablo gibi bir düzenekle itilir
• prefabrike düşey drenaj malzemesi milin içinde yer alır
• Eşkenar dörtgen mandrel enkesiti toprakta daha az örseleme yıpratma yapabilir
• Genellikle dikdörtgen mandrel kesiti kullanılıyor

Düşey dren uygulama metodları

Zemin oturması için uygulanacak olan düşey bant drenlerin (fitil dren) uygulamasında mandrelin (mil) zemine sokulmasında kullanılan metodlar şunlardır.

• Su jeti
• Vurma, Darbeleme, çekiç,..
• İtme
• İtme + vibrasyon
• İtme + su jeti

Resimde itme gücü ile uygulama yapan bir makine görülmektedir.

Bir zemin konsolidasyonu projesi - İzmit

İzmit E5 Yol ikilemesi projesinde Colbonddrain prefabrike drenaj malzemesi kullanılmıştı. Zeminin üst tabakasının bazı yerlerinde yıllardır birikmiş bir sert tabaka olmasına ragmen alt kısım çok yumuşak zeminden oluşuyordu.

Zeminde kolay çalışabilmek ve yatay drenaj için kum tabaka serildi. Bazı yerlerde üst sert tabaka için öndelme yapıldı.

Makina ile Colbonddrain uygulaması yapıldı.

Geleneksel kum dren yapılması bence zor, çünkü kazık makinaları ile zemini çıkarıp kum veya çakıl doldurmak çıkarılan balçık zemini ve gelecek kum çakılı nakletmek işlemleri de eklenecekti.

Zemin konsolidasyonu - Makina mil kesiti örneği

Düşey drenlerin yüksek deşarj kapasiteleri vardır.

Kum drenleri açmak için daha geniş delikler açıldığı için zemin özellikleri daha çok değişir (smear effect). Halbuki bu tür bant drenleri zemine montajı için kullanılan makinenin ucuna takılan miller çok daha ince olduğu için zemin özellikleri daha az değişir.

Bu wick drainlerin (örneğin Colbonddrain) zemine uygulanması için kullanılan miller değişik tiplerde olabilir. Bunlardan biri yandaki çizimde gösterilmiştir.

Prefabrike band drenler fabrikasyon olduğu için özellikleri daha çok kontrollu üretilmişlerdir. Halbuki kum drenler yerel kum özelliklerine göre değişir.

Zemin konsolidasyonu-Düşey bant drenler 2

Karayolları, havalimanları, yüksek yapılar, termik santrallar ve diğer önemli yapıların inşaatlarında planlayıcılar, müteahhitler inşaat mühendisleri işin en güvenilir ama en hızlı yapılması için gayret ederler.

Bu tür yapıların yumuşak ve oturma yapmaya uygun zeminlerde olması halinde konsolidasyon zamanının beklenmesi inşaatı geciktirir. Bazı zeminlerde bu oturmanın %90 a varma süresi 20 25 seneyi bulabilir. Bu yüzden hızlandırmak için kum drenler veya prefabrike düşey drenler (fitil dren - wick drain ) veya band dren denilen drenaj malzemeleri kullanılabilir.

Bu drenaj malzemeleri suyun gidiş yolunu kısaltır ve kolaylaştırarak zemin konsolidasyonunu hızlandırır.

Kum drenlerde zeminde delik açıp sonra çıkan çamuru nakletmek ve yerine geçirimli kum-çakıl getirmek zor olduğu için prefabrike drenaj malzemeleri tercih edilebilir.

Zemin konsolidasyonu-Düşey bant drenler

Zemin konsolidasyonunda yani zemin oturmasının hesaplanmasında Kjellman tarafından önerilen bir metod kullanılabilir.
Metod drenaj malzemelerinin sabit aralıklarla yerleştirilmesine ve her drenin aynı boyda bir silindirik zemin kolonuna hizmet verdiği düşünülür. Ayrıca düşey yükteki artışın zemin üzerine eşit dağıldığı ve yatay tabakaların konsolidasyon süresince yatay kaldığı kabul edilir. Kohezyonlu zeminin geçirimliliğinin oturma süresince aynı kaldığı ve drenaj malzemesinin iç direncindeki değişikliğin ihmal edilebilir düzeyde oldugu da gözönüne alınır.
Pratikte bu kabuller her zaman uygulanamaz oldugu görülmüşsede genelde etkilerinin sonucu çok az etkilediği görülmüştür. Yalnız prefabrike düşey drenlerin (band dren) iç kısmının yüksek akışa izin verecek şekilde seçilmesine önem vermek gerekebilir.