Fitil Drenaj Rekoru

US Wick Drain ( Menard Grubu iştiraklerinden) yıla rekor büyüklükte zemin iyileştirme kontratı ile başladı. Şirket Charlestonda yapılan yeni Hugh K.Leatherman, Büyük Konteyner Binası (önceden Donanma Ana Terminali) inşaatından önce sıkışabilir killerin konsolidasyonunu hızlandırmak için 8000 km’lik fitil drenaj uygulaması yapacak. Bu proje Amerika Birleşik Devletleri’nde bugüne kadar yapılmış olan en büyük fitil drenaj uygulaması.

Yeni terminalin inşaası on senelik ve 1.3 milyar dolarlık bir proje. Proje kapsamında  Charleston Limanı’nın modernizasyonu tamamlanacak. US Wick Drain projeye Şubat’ta başladı ve 2016 boyunca devam edecek. Liman genişletme projesinin tamamlanması için öngörülen tarih ise 2019.

Kompaksiyon Teorisi

Kompaksiyon (sıkıştırma) zemin danelerinin birbirine yaklaştırılması ve aralarındaki hava boşluklarının azaltılması sonucu daha sıkı bir yerleşime sahip olmalarını sağlayan mekanik işlemlere verilen isimdir. Zeminin sıkılaştırılması sonucu birim hacim ağırlığı artmakta ve buna bağlı olarak mühendislik özellikleri iyileştirilmiş olmaktadır. Danelerin birbirine yaklaşabilmesi ve sıkılaşmanın sağlanabilmesi ancak uygulanan statik ve dinamik yükler altında birbirlerine göre hareket edebilmeleri ile sağlanabilir. Danelerin birbirine göre hareket edebilme yetenekleri ise, uygulanan yüklerin şiddeti ( kompaksiyon enerjisi) yanında zemin içindeki su miktarına bağlı olarak değişiklik gösterir. Zemin içindeki su miktarı zeminin suya doygunluk derecesinin danelerin birbirine yaklaşmasına engel olacak dececede yüksek olmasına yol açacak seviyede ise kompaksiyonun sağlanması zorlaşacaktır. Zeminin su muhtevası yükseldikçe, boşluklardaki havanın bir kısmı hapsedilmekte ve dışarı çıkma olanağı bulamamaktadır. Bunun neticesi olarak sıkışan bu hava hacimlerinde basınç artışları oluşmakta ve kompaksiyon güçleşmektedir. Zeminin bütünüyle suya doygun olması, yani tüm boşlukların suyla dolu olması durumunda ise kompaksiyon mümkün değildir. Çünkü bu durumda uygulanan yükler altında boşluk suyunda basınç artışları meydana gelecek ve bu hidrostatik basınç danelerin birbirine yaklaşmasına karşı koyacaktır.

Diğer taraftan zemin içindeki su miktarı aynı zamanda danelerin birbirine göre hareket edebilmelerini de etkilemektedir. Zemin içinde yeterli su bulunduğu zaman ( yüksek su muhtevalarında) daneler arasındaki sürtünme azalmakta ( yağlama etkisi ) aynı zamanda kapiler gerilmeler de azalmakta ve daneler arası elektriksel itki kuvvetleri ortaya çıkmaktadır. Zemin içinde yeterli su bulunmadığı zaman ise ( düşük su muhtevalarında) daneler arası sürtünme ve kapiler gerilmeler artmakta, elektriksel kuvvetlerin net etkisi ise çekim kuvvetlerine dönüşmektedir. Görüldüğü gibi, zemin içindeki su miktarının kompaksiyon üzeride iki etkisi birbiri ile çelişkilidir. Şöyle k, su miktarı arttıkça danelerin birbirine göre hareket kolaylaşmakta, buna karşılık birbirine yaklaşması zorlaşmaktadır. Buna göre, her iki etkinin bir arada düşünülmesi ile en iyi sıkışmanın ancak zemin içinde yeterli miktarda su bulunması halinde sağlanabileceği sonucu çıkmaktadır. Zeminin en iyi ve en kolay sıkışabileceği bu su muhtevasına optimum su muhtevası denilmektedir. Optimum su muhtevası değişik zeminler için birbirinden farklı olduğu gibi , aynı zemin içinde kompaksiyon derecesine ve uygulanan kompaksiyon metoduna göre değişebilmektedir.

Sıkışmanın sağlanabilmesi için gereken danelerin birbirine göre hareket edebilmesi ve birbirine yaklaşabilmesi; zemin içindeki su miktarı yanında elbette uygulanan statik ve dinamik yüklerin türüne ve şiddetine de bağlıdır. Bundan dolayı optimum su muhtevası zemin indeks özellikleri gibi değişmez değildir. Yalnızca belli bir kompaksiyon metodu ve belirli bir kompaksiyon enerjisi altında zemin kompresibilitesinin en iyi be en kolay sağlanabileceği su muhtevasını göstermektedir ve belirli koşullarda deneysel olarak elde edilmelidir.

Kaynak: K. Özaydın, 2005, Zemin Mekaniği.

Kompaksiyon

İnşaat mühendisliğinde değişik amaçlar için toprak dolgular inşaası çok sık başvurulan bir uygulama olmaktadır. En yaygın örnekleri arasında, inşaat sahasının kotunu yükseltmek için yapılan dolgular, karayolları ve havaalanları kaplama altı dolguları ile toprak barajlar, su bentleri ve akarsu seddeleri gibi su yapıları için yapılan dolgular sayılabilir. Ayrıca, birçok durumlarda elverişsiz zemin koşullarına sahip inşaat alanlarındaki tabii zeminin kazılıp atılması ve yerine daha iyi özelliklere sahip temel altı dolgusu konulması veya mevcut zemin tabakalarının özelliklerinin iyileştirilmesi gerekmektedir.

Toprak dolgularda kullanılacak malzeme, başka sahadan (ariyet sahası) kazılarak elde edilen zemin olacaktır. Kazıdan elde edilen bu zeminin, herhangi bir dikkat ve özen gösterilmeden rastgele dolgu sahasına dökülmesi ve yayılması ile elde edilecek bir dolgu tabakası yüksek porozite, permeabilite ( su geçirgenliği) ve sıkışabilirliğe ve düşük mukavamete sahip olması yanında, özellikleri dolgu derinliği boyunca ve noktadan noktaya büyük farklılıklar gösteren heterojen bir görünüm arzedecektir. Bu durumdaki bir zemin tabakasının ise gerek projelendirme gerekse uygulanacak yükler altındaki muhtemel davranışı açısından kabul edilebilir olamayacağı açıktır. Bu nedenlerle, çok eski çağlardan beri insanlar toprak dolguların inşaasında dikkatli davranılması ve özellikle bunların sıkıştırılarak yerleştirilmesi gerektiği bilincine sahip olmuşlardır. Modern çağlarda ise gerek zeminlere uygulanan yükler, gerekse inşaat yöntemlerindeki değişiklikler sonucu zemin dolgularının usulüne uygun yapılması gereği daha da önem kazanmıştır.

Usulüne göre yapılmış kontrollü bir toprak dolgu şu özelliklere sahip olmalıdır:

•       Kendi ağırlığını ve uygulanan dış yükleri güvenlikle taşıyabilecek mukavemete sahip olmalıdır.
•     Yük altındaki oturma ve deformasyonları müsaade edilebilir seviyelerin altında olmalı
•     Aşırı şişme veya büzülme göstermemeli
•     Mukavemet ve sıkışabilirlik özelliklerini kullanım ömrü boyunda koruyabilmeli
•     Fonksiyonuna uygun permeabilite ve drenaj özelliklerine sahip olmalı

Yukarıda sıralanan niteliklere sahip bir toprak dolgu inşa edebilmek için geoteknik mühendisinin kontrol edebileceği parametreler içinde en önemli olanları ise kullanılan malzemenin (zemin) cinsi ile su muhtevası ve sıkılık derecesi olmaktadır.

Toprak dolguların yeterli mühendislik özelliklerine sahip olarak inşaasında ve bazı durumlarda tabii zemin tabakalarının özelliklerinin yerinde iyileştirilmesinde en önemli unsur, zeminin yeterince ve usulüne uygun olarak sıkıştırılmasıdır. Bu sıkıştırma işlemi ise geoteknik mühendisliğinde kompaksiyon olarak tanımlanmaktadır.

Kompaksiyon Teorisi 

Kaynak: K. Özaydın, 2005, Zemin Mekaniği.