Tünellerde Enjeksiyon İşleri (Çimento Enjeksiyonu)

Tünel mühendisliği, insanlığın yer altına açılan kapıları olarak kabul edilir. Ancak bu gizli dünyanın sırlarını çözmek ve güvenli bir şekilde inşa etmek hiç de kolay değildir. İşte bu noktada, çimento enjeksiyonu sahneye çıkıyor. Bu mütevazi ama etkili yöntem, tünellerin kalbinde yatan riskleri, zeminin hileli oyunlarını ve tünelin dayanıklılığını artırmak için kullanılan bir sihir gibidir. Tünelin güçlü bir şekilde ayakta kalmasını sağlayan, çatlamaları durduran ve göçükleri önleyen bu mucizevi çözüm, tünel mühendislerinin en değerli müttefiklerinden biri haline gelmiştir. Şimdi, bu tünellerin sihirli gerçekliğini keşfetmeye hazır olun.

Çimento enjeksiyonu tünellerde çeşitli nedenlerle kullanılır ve genellikle tünel inşaatının güvenliği ve dayanıklılığı için önemlidir. Bu uygulama genellikle 5 aşamada gerçekleştirilir.

• Kazı İlerlemesi İçin Öncelikli Destekleme Elemanları: Kazı ilerlerken tünel duvarlarının veya tavanının çökmesi veya çatlaması gibi sorunlar, tünel inşaatının güvenliği için ciddi riskler oluşturabilir. Çimento enjeksiyonu, bu tür sorunların önüne geçmek ve tünel kazısının devam edebilmesini sağlamak için kullanılan bir yöntemdir.
  • Zemin Üstü İyileştirmeler:
    • Robit: Robit, tünelin kazılması sırasında zeminin üst kısmının iyileştirilmesini sağlamak için kullanılan bir teknik olabilir. Bu, kazı ilerlerken zeminin stabilitesini artırmak ve tünel duvarlarını desteklemek için kullanılabilir. Yöntemde kendi delen boruların içerisine Çimento Enjeksiyonu yapılarak dayanımı arttırılır.
    • Umbrella: Umbrella, tünelin kazılması sırasında tünel çevresindeki zeminin iyileştirilmesini amaçlayan bir tekniktir. Genellikle çimento karışımının enjekte edildiği bir dizi delik kullanılarak uygulanır. Yöntemde zemine yerleştirilen boruların içerisine Çimento Enjeksiyonu yapılarak dayanımı arttırılır.
    • Sürenleme: Sürenleme, tünel kazısı sırasında zeminin desteklenmesini sağlayan bir yöntemdir. Tünelin ilerledikçe, çimento enjeksiyonu ile zemin güçlendirilir ve stabilize edilir. Yöntemde zemine yerleştirilen boruların içerisine Çimento Enjeksiyonu yapılarak dayanımı arttırılır.

• Ayna İyileştirmesi (Ayna Zemin Çivisi veya Ayna Bulonlaması): Tünelin içinde veya çevresinde çimento enjeksiyonu ile zeminin güçlendirilmesini ifade eder. Ayna zemin çivisi veya ayna bulonlaması, tünelin iç kısmındaki veya çevresindeki zeminin çökmesini veya göçmesini önlemek amacıyla kullanılır. Bu, tünelin güvenli bir şekilde inşa edilmesini ve işletilmesini sağlar. Ayna içerisine delgi yapılması ve delgiye demir çubuk sürülerek veya demir çubuk sürülmeksizin yapılacak çimento enjeksiyonlarını tanımlar.

• Kazı Sonrası Tünel Stabilitesi: Tünelin tamamlanmasının ardından, çevresel koşulların etkisiyle veya tünelin kendisinden kaynaklanan sebeplerle oluşabilecek stabilite sorunlarını gidermek için çimento enjeksiyonu kullanılır. Bu, tünelin güvenli ve dayanıklı kalmasını sağlar.
  • Bulonlama (Ankraj) Nedir? Bulonlama, genellikle çimento enjeksiyonuyla desteklenen çelik çubuklar veya ankrajlar kullanılarak gerçekleştirilen bir yöntemdir. İşte bu süreç nasıl çalışır:
    • Delme: Öncelikle, tünel duvarına veya tavana çelik çubukların yerleştirileceği delikler delinir.
    • Çimento Enjeksiyonu: Deliklere çimento karışımı enjekte edilir. Bu, çevresel koşulların etkisiyle gevşemiş veya zayıf olan zemini güçlendirmek için yapılır.
    • Çelik Çubuk Yerleştirme: Çimento enjeksiyonu sırasında deliklere yerleştirilen çelik çubuklar, çimento karışımının sertleşmesi ve zemini güçlendirmesi için kullanılır. Bu çubuklar tünel duvarlarını veya tavanını destekler.
    • Sıkıştırma: Çelik çubuklar sıkıştırılır (Torklanır – Bulon Torklama) ve tünelin duvarlarına veya tavanına daha fazla destek sağlar.

• Kontak Enjeksiyonu: Kazı sonrası tünel duvarları veya zemin ile püskürtme beton arasında oluşabilecek boşlukların doldurulmasını amaçlar. Bu, su sızıntısını ve diğer olumsuz etkileri önlemeye yardımcı olur.
• Zemin İyileştirme Enjeksiyonları (Konsolidasyon): Kazı sonrası tünel stabilitesi sağlanamazsa veya deformasyonlar devam ederse, yerinde jeoloji mühendisleri tarafından belirlenen jeolojik koşullara uygun olarak zemin iyileştirilir. Bu enjeksiyonlar, zeminin dayanıklılığını artırmak ve tünelin güvenliğini sağlamak için kullanılır.
• Su Yalıtımı ve Boşluk Doldurma: Kalıcı kaplama sonrası, kaplama arkasında su yalıtımı ile kaplama betonu arasında oluşabilecek boşlukları doldurmak amacıyla çimento enjeksiyonu kullanılır. Bu, su sızıntısını önlemek ve tünelin sızdırmazlığını artırmak için önemlidir.

Sodyum Silikat ve Çimento ile Zemin İyileştirmesi: Su Yönetimi ve Kalite Kontrol

Sodyum Silikat enjeksiyonu ve çimentonun bir arada kullanılması, zemin iyileştirme ve su yönetimi işlemlerinde etkili sonuçlar sağlayabilir. Bu yöntem özellikle tünellerde çimento-su karışımının yeraltı suyunun basıncını kontrol edemediği durumlarda uygulanır. Çimento-su karışımı, zemin kaynaklı su etkisiyle yoğunluğunu azaltabilir ve su ile temas ettiğinde priz almadan önce yıkanabilir. Bu tür durumlarda, Sodyum Silikat ile birlikte bentonit ve priz geciktirici gibi kimyasal katkılarla yapılan enjeksiyonlar, işlemin priz süresinin yerinde belirlenmesine ve yeraltı suyunun etkisini kontrol altına alınmasına yardımcı olabilir.

			TAVSİYE EDİLEN KARIŞIM ORANI (1 m³)		470 LT LİK KAZAN İÇİN HAZIRLANAN KARIŞIMLAR
Sıra	Malzeme	Yoğunluk	Ağırlık	Hacim	A Versiyonu	B Versiyonu	C Versiyonu
		Kg/m³	Kg	Lt	Kg	Kg	Kg
1	Su	1000	780	780	260	260	260
2	Çimento CEM-I 42,5R	3090	295	95	98,3333333	98,3333333	98,3333333
3	EUCON RETARDER 130 (Yüksek Performanslı Priz Geciktirici -Stabilizör)	1095	5	5	1,66666667	1,66666667	1,66666667
4	Bentonit	1700	40	24	13,3333333	0	3
5	Sodyum Silikat (Filtre Edilmiş 3 Modül) (CreteShot NS 303)	1375	132	96	44	44	44
	TOPLAM		1252	1000,00	417,33	404,00	407,00

Kimyasal Enjeksiyon Tekniklerinde Deneme Sonuçları: A, B ve C Versiyonları

Kimyasal enjeksiyon, tünel inşaatlarında su sızıntılarını önlemek için yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Bu işlemde, farklı malzeme ve karışım versiyonlarının denemeleri yapılarak sonuçlar değerlendirilmiştir. İşte A, B ve C versiyonlarının karşılaştırmalı sonuçları:

A Versiyonu

A versiyonunda, eldeki malzemelerin ağırlık cinsinden miktarlarının 3’te 1’i kadar karıştırılmıştır. Ancak bu versiyonun sonuçları bazı sorunları ortaya çıkarmıştır:

• Kazanda hızlı prizlenme
• Karışım içerisinde topaklanma
• Karışımın yerinde uygulanamaması
• Hortum boruları içinde donma

B Versiyonu

B versiyonunda, eldeki malzemelerin ağırlık cinsinden miktarlarının 3’te 1’i kadar kullanılmış, ancak bu versiyona bentonit ilavesi yapılmamıştır. Sonuçlar şu şekildedir:

• Enjeksiyon için hazırlanan karışımın istenilen kıvama yaklaştığı
• Su ile yıkanmanın engellendiği
• Priz süresinde gecikme yaşandığı
• Akışkan bir karışımın kazan içerisinde mevcut olduğu

C Versiyonu

C versiyonunda, eldeki malzemelerin ağırlık cinsinden miktarlarının 3’te 1’i kadar kullanılmış ve karışıma sadece 3 kg bentonit ilavesi yapılmıştır. Bu versiyonun sonuçları oldukça olumlu olmuştur:

EUCON RETARDER 130 (Yüksek Performanslı Priz Geciktirici -Stabilizör) 1,6 lt
Sodyum Silikat (Filtre Edilmiş 3 Modül) (CreteShot NS 303) 32 lt
Bentonit 2 kg
Çimento CEM-I 42,5R 100 kg
Su 260 lt

• Enjeksiyon için hazırlanan karışımın istenilen kıvamda olduğu
• İmalatın sahada makine hortumları ve enjekte durumuna uygun olduğu
• Priz süresinin alınan numunelerden geçen zamanın etkisiyle istenilen şekle kavuştuğu
• 1 saat içinde prizin başladığı, 6 saat sonra katılaşmanın gerçekleştiği ve 12 saat içerisinde prizin tamamlandığı

Sonuç olarak, C versiyonunun diğerlerine göre daha başarılı olduğu ve uygulamada sorun yaşanmadığı gözlemlenmiştir. Kimyasal enjeksiyon işlemleri için malzeme seçimi ve karışımın hazırlanması önemli bir rol oynar ve doğru seçimle daha iyi sonuçlar elde edilebilir.

Bu yöntem, boşlukların doldurulması ve yeraltı suyunun seviyesine uygun enjeksiyon ilerlemesinin sağlanması açısından oldukça etkilidir. Ancak dikkat edilmesi gereken bir husus, bu tür enjeksiyonların içerdikleri kimyasal maddeler nedeniyle basınç dayanımlarının düşük çıkabileceğidir. Tünel enjeksiyon işlerinde, doldurulan boşlukların yanı sıra enjeksiyon malzemelerinin dayanıklılığı ve yeraltı çevresel basınca karşı direnci de büyük önem taşır. Bu nedenle, Sodyum Silikat katkılı enjeksiyonun kullanılabilirliği, su basıncının yüksek olduğu durumlar dışında, basınç dayanım testleri, kalite kontrol grupları ve tünel kazı yönetmeliklerinde belirtilen değerlerle kontrol edilmelidir.

Bu yöntem, su yönetimi ve zemin iyileştirmesi konularında etkili bir çözüm sunsa da, her proje için özelleştirilmiş bir yaklaşım gerektirir ve uzman mühendislerin denetimi altında uygulanmalıdır.

Poliüretan Enjeksiyon – Kimyasal Enjeksiyon

Poliüretan enjeksiyonları, suyun tünelin içine sızmasını engellemek amacıyla kullanılır. Bu işlemde, 20 kg poliüretan ile 2 kg katalizör karıştırılarak özel bir reaksiyon oluşturulur. Suyun girdiği noktadan yaklaşık 20 cm uzaklıkta, 45 derecelik bir açıyla delikler açılır ve deliklerin içerisene pakerler yerleştirilir. Poliüretan sıvısı pakerlere enjekte edildiğinde, su ile temas eder etmez köpük şeklinde şişerek boş alanları doldurur. Bu, suyun tünel içinde yayılmasını engellemeye yardımcı olur. Ancak, poliüretan tek başına yeterli olmayabilir ve bu nedenle akrilik enjeksiyonuna geçilir.

Kimyasal enjeksiyon işlemleri, tünelin dayanıklılığını artırmada ve su sızıntılarını engellemede kritik bir rol oynar. Poliüretan ve akrilik enjeksiyonları, mühendislerin tünel inşaatında karşılaştığı zorlukları aşmalarına yardımcı olan güçlü araçlardır. Bu nedenle, bu tekniklerin doğru bir şekilde uygulanması, tünelin uzun vadeli dayanımı için hayati önem taşır.

Her bir uygulama türü, tünel inşaatı veya bakımı sırasında farklı amaçlar için çimento enjeksiyonunu kullanır ve tünelin güvenliği, dayanıklılığı ve uzun ömürlülüğü için önemlidir. Bu aşamaların uygun bir şekilde planlanması ve uygulanması, tünel mühendisliği projelerinin başarılı bir şekilde tamamlanmasına yardımcı olur.

Çimento Enjeksiyonu Adımları

Zayıf zeminlerde tünel kazma işlemi için çimento enjeksiyonu, zeminin güçlendirilmesi ve stabilizasyonu için çok önemli bir adımdır. İşte çimento enjeksiyonunun tünel kazma sürecindeki adımları;

1. Zemin Değerlendirmesi: İlk adım, zayıf zeminlerin değerlendirilmesidir. Jeoloji mühendisleri, zeminin taşıma kapasitesi, su geçirgenliği, setleme potansiyeli ve diğer özelliklerini analiz ederek uygun bir çimento enjeksiyon planı oluştururlar. Bu planda kullanılacak enjeksiyon metodolojisi belirlenir. Bunlar Ayna Zemin çivisi yöntemi, Sürenleme Yöntemi, Umbrella Yöntemi gibi Kazı öncesi destekleme yöntemleri olabileceği gibi Bulonlama gibi kazı sonrası destekleme yöntemleri de olabilir.

Ayna Kazısı – Tünelde İlerleme

Delme Aşaması

Tünelin kazılacağı alanda, veya kazılmış tünelde destekme amacı ile zemine çimento enjeksiyonu için delikler açılır. Bu delikler, zeminin istenilen derinliğine ve genişliğine kadar uzanır. Deliklerin aralığı ve düzeni ile delgi yöntemi ve kullanılan delgi aparatları zeminin özelliklerine ve tünelin tasarımına bağlı olarak belirlenir.

Enjeksiyon Aşaması

Delikler açıldıktan sonra, çimento su karışımı enjekte edilir. Bu enjeksiyon, basınçlı enjeksiyon yöntemiyle gerçekleştirilebilir. Enjeksiyon sırasında, çimento su karışımı zeminin boşluklarını doldurur ve zeminin güçlenmesini sağlar. Enjeksiyonun yapılması için hazırlanması ve enjekte edilmesini sağlayan inşaat makinalarına “Enjeksiyon Makinesi” denir.

TEK KAZANLI ENJEKSİYON MAKİNELERİ

Kazanlı enjeksiyon makinesi, akışkan haldeki kalsiyum esaslı inşaat kimyasalları, çimento, alçı, hazır sıva, şap, bulon şerbeti gibi yüksek yoğunluklu malzemeleri yüksek basınçta yatay-dikey pompalama ve enjeksiyon işlerinde kullanım esnekliğine sahip bir üründür. Köprü, bina, baraj, gibi yapıların zemin dolgulama, kaya bulonlarının, ankrajların ve kaya çatlaklarının çimento şerbetiyle doldurulması, her türlü harç, kil, çamur pompalama ve yatay-dikey yönde her türlü akışkan/yarı akışkan malzeme taşıma işlerinde başarılı çözümler sunar.

Karıştırıcı içerisine genellikle su ve uygun miktarda çimento eklenerek istenilen yoğunlukta şerbet hazırlanır. Bu karışım, şıkıştırıcıdan çıkan telli hortumlar aracılığıyla enjeksiyon yapılacak alana iletilir ve yüksek basınçla uygulama noktasına enjekte edilir.

ÇİFT KAZANLI ÇİMENTO ENJEKSİYON MAKİNESİ

Tünel inşaatında kritik bir aşama, karışımın homojen olarak hazırlanması için kullanılan hazırlayıcı kazan ve sürekli dolu olan bir kazanın işbirliğiyle gerçekleşir. Her iki kazan da çimento ile suyun mükemmel bir şekilde karışmasını sağlar. İşte bu sürecin muhteşem yanı: Bir kazanda karışım hazırlanırken, diğer kazana hızla aktarılır ve bu süreçte hiçbir boşluk oluşmaz. Bu sayede yeni enjeksiyonlar hızla hazırlanmaya devam edebilir.

Hazırlık kazanından çıkan enjeksiyon şerbeti, zemine hızla enjekte edilir ve boşalan dinlendirme kazanına geri alınır. Bu süreç, saatte yapılacak toplam enjeksiyon miktarını önemli ölçüde artırarak iş verimliliğini artırır. Enjeksiyon şerbetinin zemine basınçla iletilmesi, bu tip makinelerde farklılık gösterebilir ve makinenin çalışma koşullarına bağlı olarak verimliliği etkiler.

Enjeksiyon iletiminde kullanılan ilk yöntem, tek kazanlı makinelerde olduğu gibi sıkıştırma yöntemidir. Bu yöntemde, sıkıştırıcı helezyon ve içindeki çelik helezyonla enjeksiyon tam olarak sıkıştırılır ve telli, basınca dayanıklı hortumlar aracılığıyla iletilir.

Çift kazanlı sistemlerde ayrıca enjeksiyonun iletimi için hidrolik pistonlu basınç sistemi kullanılır. Bu sistem, kazandan çıkan enjeksiyonun basınçlı hidrolik pistonlar aracılığıyla enjeksiyon hortumlarına iletilmesini sağlar. Enjeksiyon yapım işinde basıncın takip edilmesi önemlidir, Yapılan enjeksiyon düşük basınç ile alış yapmaya başladıktan sonra enjeksiyon yapılan bölgede iç basıncın artması ile enjeksiyon basıncı da artar. Makine üstünde bulunan basınc saati ile takip edilen enjeksiyon yükselmeye başlar. Basıncın yükselme miktarına göre yerinde mühendis kontrolünde davam ettirilerek istenilen basınca ulaştığında enjeksiyonun yeterli olduğu ve enjeksiyonun tamamlandığı kanaatine varılmasında etkili olur. Bu yöntemin avantajları düşük bakım ve yedek parça maliyetleri ile kontrol edilebilir ve izlenebilir basınç ile sürekli enjeksiyonun devam etmesini sağlamaktadır.

Çimento Su Karışımı ile Zeminin Sertleşmesi ve Güçlenmesi

Enjekte edilen çimento su karışımı, zamanla sertleşir ve zeminde bir kütlenin oluşmasını sağlar. Bu kütlenin sertleşmesiyle birlikte zeminin taşıma kapasitesi artar ve stabilizasyon sağlanır. Bu da tünelin kazılması sırasında zeminin yer değiştirmesini ve çökmesini önler.

Çimento enjeksiyonunun hazırlanması, kullanılan çimento miktarı ve gerekirse katkı kimyasallarına bağlı olarak çimenyonun sertliği, akışkanlığı ve kırık çatlaklara iletimliliği üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Bu, uygulama alanındaki yerinde mühendisler tarafından verilmesi gereken bir karardır ve çimento enjeksiyon şerbetinin hazırlanmasında kullanılacak çimento miktarının belirlenmesini sağlar. Uygulama alanındaki hedefe bağlı olarak çimento karışımındaki oranlar belirlenir ve bu belirlemeler, uygulama alanındaki verimliliği artırmada büyük bir rol oynar.

Düşük çimento oranı ile hazırlanan enjeksiyon şerbetlerinde, yapılacak enjeksiyonun viskozitesi yüksektir ve küçük çatlaklara ulaşabilir, ancak orantılı olarak düşük çimento kullanımı, sertleştikten sonra düşük dayanım sağlayabilir. Diğer yandan, yarı yarıya dediğimiz oranda, çimento ve su karışımının yaklaşık 1/1 oranında kullanılması anlamına gelir. Bu durumda, çimento enjeksiyonunun yoğunluğu oldukça kıvamlıdır, iletimi kolaydır, ancak daha çok belirli büyüklükteki boşlukları doldurmayı veya yapılan delginin birinci derece yanındaki boşluklara iletilmesini amaçlar. Çimento oranının arttırılması enjeksiyona kıvam kazandıracaktır. Enjeksiyonun amacı sadece kütlesel boşlukları doldurmak veya yapılan delginin kendisini doldurmasını sağlamaktır. Bulon enjeksiyonlarında genellikle bu karışım kullanılır. Bu üç yöntem de tünellerde sıklıkla kullanılır, ancak kullanılacakları noktalar, saha mühendisleri tarafından yerinde karar verilir. Bu, tünel inşaatının başarıyla tamamlanması için kritik bir karardır ve uygulama alanının özelliklerine ve ihtiyaçlarına göre ayarlanmalıdır.

Bu üç yöntem tünel inşaatlarında sıkça kullanılır, ancak uygulanacakları noktalar saha mühendisleri tarafından yerinde kararlaştırılır. Bu, tünel inşaatının başarılı bir şekilde tamamlanması için kritik bir karardır ve uygulama alanının özelliklerine ve gereksinimlerine göre ayarlanmalıdır.

Çimento enjeksiyonu, tünel kazma sürecinde zeminin güçlenmesi ve stabilizasyonunu sağlamak için kullanılan etkili bir yöntemdir. Ancak, her proje için en uygun çimento enjeksiyonu uygulama yöntemi ve uygulama şeklini belirleyen parametreleri belirlemek için bir jeoloji mühendisi veya uzman danışmanlık almak önemlidir. Ayrıca, çimento enjeksiyonu sırasında kullanılan malzemelerin kalitesi, doğru ekipmanın kullanılması ve uygun enjeksiyon tekniklerinin uygulanması da önemlidir.

Ne Önemi Var?

Zemin iyileştirmesi, zayıf veya istenmeyen zemin koşullarını güçlendirmek veya düzeltmek için yapılan bir dizi teknikten biridir. Bu süreçte, çimento su karışımı enjeksiyonu önemli bir rol oynar. İşte çimento su karışımı enjeksiyonunun önemli noktaları:

1. Zemin Güçlendirme: Çimento su karışımı enjeksiyonu, zeminin mukavemetini artırır ve dayanıklılığını iyileştirir. Enjeksiyon yapılan zemin, çimentonun sertleşmesiyle birlikte daha sağlam ve daha stabil hale gelir. Bu, zeminin taşıma kapasitesini artırır ve yapıya daha iyi bir temel sağlar.
2. Su Geçirimsizliği: Çimento su karışımı enjeksiyonu, zeminin su geçirgenliğini azaltır. Enjekte edilen çimento su karışımı, zemindeki boşlukları doldurur ve suyun nüfuzunu engeller. Bu, zeminin suyun etkilerine karşı daha dayanıklı hale gelmesini sağlar ve yapıya su yalıtımı sağlar.
3. Setleme Kontrolü: Zemin iyileştirmesi sürecinde çimento su karışımı enjeksiyonu, zeminin setlemesini kontrol etmeye yardımcı olur. Enjeksiyon uygulanan zeminde, çimentonun sertleşmesiyle birlikte daha az setleme meydana gelir. Bu, yapıların düzgün ve istikrarlı bir şekilde yerleşmesini sağlar.
4. Zeminin Konsolidasyonu: Zemin iyileştirmesi, gevşek veya sıkıştırılamayan zeminlerin konsolidasyonunu sağlamak için kullanılır. Çimento su karışımı enjeksiyonu, zeminin yoğunluğunu artırarak sıkıştırılabilirliğini iyileştirir. Bu, zeminin daha az yer değiştirmesini ve daha iyi bir taşıma kapasitesine sahip olmasını sağlar.

Çimento su karışımı enjeksiyonu, zemin iyileştirmesinde önemli bir rol oynar ve zeminin dayanıklılığını, su yalıtımını, setleme kontrolünü ve konsolidasyonunu sağlar. Bu yöntem, yapıların daha güvenli ve sağlam temellere sahip olmasını sağlar. Ancak, her zemin koşulu için en uygun zemin iyileştirme yöntemini belirlemek için bir jeoloji mühendisi veya uzman danışmanlık almak önemlidir.