Derin Karıştırma Yöntemi-Deep Mixing

Derin Karıştırma Yöntemi Nedir? Deep Mixing Nedir?

Derin karıştırma yöntemi, zayıf zeminlerin özelliklerini mekanik olarak çimentolu bir bağlayıcı ile karıştırarak özelliklerini iyileştiren yerinde bir zemin iyileştirme tekniğidir. Çimento, silis dumanı, uçucu kül, kireç veya bentonit gibi malzemelerin zeminle karıştırılması, zeminin özelliklerinin yumuşak kaya gibi olmasına neden olur.

Derin karıştıma yöntemi (Deep Mixing), geoteknik ve çevresel uygulamalar için, toplu karıştırma ve sütun karıştırma dahil olmak üzere iki tür derin zemin karışımı sağlar. Her iki sistem de, katkı maddelerinin ıslak bulamaç veya kuru toz halinde yerleştirilmesini sağlayan bir altyapıya sahiptir.

Derin Karıştırma-Deep Mixing Nasıl Uygulanır?

Deep Mixing uygulaması aşağıdaki şekilde gerçekleştirilir.

1. Derin karıştırma kolonlarının koordinatlarında delici makina yer alır.
2. İstenilen derinliğe indirilmesi için karıştırıcı şaft zemini parçalar.
3. İstenilen derinliğe ulaşıldıktan sonra derinliğe inme ve geri çekme işlemlerinde zemine çimento şerbeti verilir ve zeminle karışması sağlanır. Daha sonra karıştırıcı şaft yukarıya çekilir.

Derin Karıştırma-Deep Mixing Nerelerde, Neden Uygulanır?

Uygulamada kullanılan çeşitli derin karıştırma-deep mixing teknikleri;

Projenin limitleri, karakteristiği ve geometrisine göre derin karıştırma yönteminin uygulama şekli projede belirtilmelidir. Derin karıştırma yönteminin uygulama amaçları genel olarak zemin iyileştirme, sıvılaşmanın azaltılması, hidrolik cut-off duvarlar ve ağırlık duvarları şeklindedir.

Hidrolik cut-off duvarlar, örtüşen kolonlar veya paneller şeklinde imal edilen yapılar yer altı suyu akışını engelleyecektir. Yüzeye yakın geçirimli tabakadan derinlerdeki geçirimsiz kaya tabakasına kadar imal edilen duvarlar genellikle kaba daneli zeminlerin su geçişini önlemek amaçlı olarak kullanılırlar.

Ayrıca dünya çapında farklı barajlar için kil çekirdeklerini desteklemek amaçlı kullanılan derin karıştırma kolonu uygulamaları bulunmaktadır. Benzer şekilde çöp depolama alanlarında kirliliğin yayılımını engellemek için bentonit panel duvarlarda sıkça uygulanmaktadır.

Zemin iyileştirme uygulamalarında kullanılan derin karıştırma kolonlarının zeminlerin sıkışma miktarlarını azalttığı ve zeminin stabilitesini arttırdığı görülmüştür. Ayrıca derin karıştırma yöntemi uygulamaları ile metro ve tünel gibi yer altı yapılarında yer hareketlerinin kontrol altında tutulacağı bilinmektedir.

Sıvılaşmaya karşı derin karıştırma yöntemi sıvılaşmayı önlemek, zemini kuvvetlendirmek ve gözenek suyu basıncını azaltmak için uygulanmaktadır. Deep mixing, ekonomik faktörler ve derinlik faktörleri göz önüne alındığında pratikte sıklıkla ve çoğu projede geleneksel olarak tercih edilmiştir.

Derin Karıştırma-Deep Mixing Yönteminde Kullanılan Ekipmanlar

Karıştırıcı şaft, çimento tankı, su tankı, mikser ve pompa derin karıştırma sisteminin uygulanabilmesini sağlayan ekipmanlardır. Karıştırıcı şaft, kesme bıçakları, karıştırma bıçakları, enjeksiyon portları, enjeksiyon nozullarından meydana gelmektedir.

Derin Karıştırma-Deep Mixing Avantajları ve Dezavantajları

Derin karıştırma-Deep Mixing yöntemi kullanıldığı alanlardaki diğer alternatif uygulamalarla kıyaslanıp geoteknik, lojistik, ulaşılabilirlik, çevresel etkiler, maliyet, performans ve benzeri faktörler göz önüne alındığında çeşitli avantaj ve dezavantajlara sahiptir. Genel olarak derin karıştırma yöntemi yumuşak zeminlerin iyileştirilmesinde, kirlilik problemi gibi uygulamalar hariç diğer amaçlı uygulamalarda daha pratik daha ekonomik ve tercih edilebilir bir yöntemdir. Bilhassa; zeminin çok fazla sıkı olmadığı yahut çok kaba daneler içermediği, iyileştirme derinliğinin 40 metreden daha az olduğu, iyileştirilecek zemin hacminin geniş olduğu, performans limitlerinin belli olduğu ve iyileştirilecek zeminin mukavemetinin 0.1 ve 5 MPa arasında olduğu durumlarda avantajlı olan bir uygulamadır.

Derin karıştırma yöntemine alternatif olan Jet-grout, diyafram duvar, palplanj, kesonlar, kazıklar, direnler, vibrokompaksiyon ve benzeri yöntemlerle karşılaştırıldığında avantajları ve dezavantajlarının bulunduğu görülmektedir.

Deep Mixing’in Palplanjlara, diyafram duvarlara ve kesişen kazıklara göre avantajları (hidrolicut-off olarak kullanıldığında) aşağıdaki gibidir:

• Atık malzeme kapasitesi sınırlıdır.
• Atık malzemelerin katı atığa dönüştürülmesi kolay ve pratiktir.
• Gürültüsü az olmakla beraber vibrasyonu düşüktür.
• Uniform olarak uygulanması heterojen zeminlerde mümkündür.
• Maliyeti düşüktür.
• Kalite kontrol testleri yapmak kolay ve pratiktir.

Deep Mixing’in Palplanjlara, diyafram duvarlara ve kesişen kazıklara göre dezavantajları (hidrolik cut-off olarak kullanıldığında) aşağıdaki gibidir:

• Derinlik yönünden sınırlıdır.
• Çalışma alanları seçilirken geniş alanlar seçilmesi gerekmektedir.
• Çok katı zeminlerde uygulanamadığı gibi sıkı zeminlerde de uygulanamaz.
• Düşey yön dışında imal edilmesi mümkün değildir.
• Palplanjlar atık oluşturmamaktadır.

Deep Mixing’in Palplanjlara, diyafram duvarlara, kesişen kazıklara ve zemin çivilerine göre avantajları (kazı destek sistemi olarak kullanıldığında) aşağıdaki gibidir:

• Derinlikleri 15 ile 40 metreye ulaşanlar için birim maliyeti düşüktür.
• Ek olarak kaplama gerektirmemektedir.
• Su geçirgenliğini azaltmaktadır.
• Atık malzemelerin katı atığa dönüştürülmesi kolay ve pratiktir.
• Gürültüsü az olmakla beraber vibrasyonu düşüktür.
• Uniform olarak uygulanması heterojen zeminlerde mümkündür.

Deep Mixing’in Palplanjlara, diyafram duvarlara, kesişen kazıklara ve zemin çivilerine göre dezavantajları (kazı destek sistemi olarak kullanıldığında) aşağıdaki gibidir:

• Çözülme bozulması ve donma gibi olaylar oluşabilmektedir.
• Derinlik yönünden sınırlıdır.
• Çalışma alanları seçilirken geniş alanlar seçilmesi gerekmektedir.
• Çok katı zeminlerde uygulanamadığı gibi sıkı zeminlerde de uygulanamaz.
• Düşey yön dışında imal edilmesi mümkün değildir.
• Palplanjlar atık oluşturmamaktadır.

Derin Karıştırmanın Jet-grout vb. yöntemlere göre avantajları (zemin iyileştirme sistemi olarak kullanıldığında) aşağıdaki gibidir:

• Derinlikleri 40 metreye ulaşanlar için birim maliyeti düşüktür.
• 0.5 ile 5 MPa istenen zeminlerde uygulaması kolay ve pratiktir.
• Su geçirgenliğini azaltmaktadır.
• Atık malzemelerin katı atığa dönüştürülmesi kolaydır.
• Gürültüsü az olmakla beraber vibrasyonu düşüktür.
• Uniform olarak uygulanması heterojen zeminlerde mümkündür.

Derin Karıştırmanın Jet-grout vb. yöntemlere göre dezavantajları (zemin iyileştirme sistemi olarak kullanıldığında) aşağıdaki gibidir:

• Sorunlu ve zayıf zeminlerde uygulanması zordur.
• Derinlik yönünden sınırlıdır.
• Çalışma alanları seçilirken geniş alanlar seçilmesi gerekmektedir.
• Çok katı zeminlerde uygulanamadığı gibi sıkı zeminlerde de uygulanamaz.
• Düşey yön dışında imal edilmesi mümkün değildir.

Derin Karıştırmanın Kompaksiyon ve bunun gibi yöntemlere göre avantajları (sıvılaşma potansiyelini azaltmak maksadıyla kullanıldığında) aşağıdaki gibidir:

• Depremin ardından literatüre giren performans göstergeleri bulunmaktadır.
• Düşük maliyet avantajını büyük projelerde dahi sürdürmektedir.
• Çevreye verdiği zarar minimuma indirilmiştir.
• Kalite kontrol testleri kolaylıkla yapılabilmektedir.
• Gürültüsü az olmakla beraber vibrasyonu düşüktür.

Derin Karıştırmanın Kompaksiyon ve bunun gibi yöntemlere göre dezavantajları (sıvılaşma potansiyelini azaltmak maksadıyla kullanıldığında) aşağıdaki gibidir:

• Derinlik yönünden sınırlıdır.
• Çalışma alanları seçilirken geniş alanlar seçilmesi gerekmektedir.
• Çok katı zeminlerde uygulanamadığı gibi sıkı zeminlerde de uygulanamaz.
• Düşey yön dışında imal edilmesi mümkün değildir.

Kaynak: Mustafa Abdalwahid NOORİ-Katkı İçerikli Derin Karıştırma Kolonları Performans Özelliklerinin Model Deneylerle Araştırılması