ÜSTYAPI yüklerini zeminin sağlıklı bir şekilde taşıyabilmesi için zeminin mühendislik özelliklerinin iyileştirilmesi gerekmektedir. Yetersiz taşıma gücü, yüksek plastisite, düşük işlenebilirlik, yüksek şişme potansiyeli vb. özelliklere sahip zeminli yüzeysel yapıların (yol, park alanı, pist, apron vb.) tabanında elverişsiz zemin birimleriyle karşılaşılması durumunda; bu birim kaldırılarak yerine uygun ocak malzemesi ile kontrollü sıkıştırılmış dolgu yapılabilir (zemin değiştirilebilir) veya zemin iyileştirilebilir.Değiştirilmesi düşünülmeyen zeminler mekanik veya kimyasal yöntemlerle iyileştirilebilirler. Mekanik iyileştirme her zaman mümkün ve yeterli olmayabilir. Özellikle kohezyonlu zeminlerin iyileştirilmesinde, çimento, kireç, bitüm, reçine vb. katkılar kullanılarak kimyasal yöntemlerle iyileştirilebilir.

Zemin enjeksiyonu, zamanla sertleşen akışkan bir harcın basınç ile zemin ya da çatlaklı kaya içerisine enjekte edilmesi şeklinde uygulanan bir yöntemdir. Zemin özelliklerinin iyileştirilmesi, temel takviyesi, oturma ve deformasyonların azaltılması için enjeksiyon uygulaması, özellikle çatlaklı kaya ve granüler zeminlerde, yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca barajlarda sızdırmazlığın sağlanması, tünellerde yapı ile doğal zeminin birleştirilmesi için zemin enjeksiyonu uygulanmaktadır. Bu sayede zemin danelerinin birbirleriyle kenetlenmesi sağlanarak ortamın geçirimsizliği azaltılıp kayma mukavemeti arttırılır.

Enjeksiyon tekniği, başlangıçta su sızıntılarını önlemek ve dayanım kontrolü için maden endüstrisinde ve baraj temellerinde sızdırmazlık perdesi oluşturulmasında uygulanmaya başlanmıştır. Daha sonra inşaat mühendisliğinde; baraj gibi su yapılarının temel altlarında zeminin geçirimliliğini azaltarak sızmaları ve baraj gölündeki su kayıplarını kontrol etmek, şev duyarlılığını artırmak, zeminin kayma mukavemetini artırmak ve bu şekilde zeminin deformasyonunu azaltmak, farklı oturma yapan eğik yapıları düzeltmek, tünel yüzey betonu ile kaya arasındaki boşlukları doldurmak, ankrajları sabitlemek, derin kazılarda kazı çukuruna suyun girmesini engellemek, derin kazılarda yanal gerilmeleri azaltmak, çevreye zararlı sıvıların akışını önlemek, kazıkların taşıma gücünü arttırmak, sıvılaşma riskini azaltmak gibi uygulamalarda kullanılmıştır.

Başarılı bir enjeksiyonun yapılabilmesi için zeminin dane çapı dağılımı ve boşluk oranı göz önüne alınarak karışım tipi ve enjeksiyon tekniği iyi seçilmelidir. Enjeksiyon uygulanacak olan zeminin geoteknik özellikleri belirlendikten sonra zeminin dane boyutları oranına ve boşluk miktarına göre enjeksiyon tipi de belirlenmelidir. Bunu yaparken enjeksiyon materyali ile enjeksiyon uygulanacak zemin daneleri arasındaki fizikokimyasal ve yüzeysel etkileşimleri de göz önünde tutmak lazımdır.

  1. ENJEKSİYON TEKNİKLERİ

Enjeksiyon teknikleri karışımın zemin içerisine veriliş şekline ve zemin yapısında sebep olacağı davranış değişikliğine göre sınıflandırılır [8]. Bunlar;

  • Permeasyon (sızdırma) enjeksiyonu
  • Kompaksiyonenjeksiyonu
  • Konsolidasyon enjeksiyonu
  • Kontak enjeksiyonu
  • Kaya enjeksiyonu
  • Çatlatma enjeksiyonu
  • Perde enjeksiyonu
  • Yüksek basınç enjeksiyonu (Jet-grout) olarak sıralanabilir.
  1. Emdirme (Permeasyon) Enjeksiyonu: Bu enjeksiyon tekniğinde düşük vizkoziteli enjeksiyon malzemesi, zemin içerisindeki boşluklara, düşük basınçlarda nüfuz etmekte dolayısıyla zeminin hacmi ve yapısında bir değişiklik meydana getirmemektedir [4].
  2. Kompaksiyon Enjeksiyonu: Kompaksiyonenjeksiyonu zemini sıkıştıracak basınç ile yüksek viskozitedeki harcın zemin içerisine enjekte edilmesi şeklinde uygulanır. Enjeksiyonda kullanılan harç, yüksek viskozitede olmasından dolayı zemin içerisinde homojen bir kütle halinde kalır ve zemin gözeneklerine nüfuz etmez. Karışımın hacmi arttıkça çevreleyen zemini iter ve sıkılaştırır [10].
  3. Çatlatma Enjeksiyonu: Yapıların oturmasını önlemek veya farklı oturma yapmış yapıları düzeltmek için uygulanan bir enjeksiyon türüdür. İlk önce zemin çatlatılıp sonra çatlaklara karışımın enjekte edilmesi şeklinde uygulanır. Düşey yönde açılan kuyudan yatay yönde verilen basınç ile zeminde çatlaklar oluşturulur. Bu çatlakların büyümesi ile zeminde sıkışmalar oluşur. Daha sonra aynı kuyudan basınç ile enjeksiyon edilen viskozitesi yüksek karışım zeminde oluşan çatlakları doldurur [3].
  4. Kontak Enjeksiyonu: Çatlak genişliğine ve boşluğuna bağlı olarak gerekli görüldüğünde 10 cm veya daha üstünde bir aralıkta kontak enjeksiyonu yapılabilir. Enjeksiyon kuyuları 0,5–1,0 m derinliğe kadar açılır.
  5. Kaya Enjeksiyonu: Kaya içerisinde bulunan çatlak veya kırıkların harç ile tamamen veya kısmen doldurulması için kullanılan enjeksiyon tekniğidir. Bu tür enjeksiyonda kayada yeni çatlaklar oluşturulmaz. Kaya enjeksiyonu ortamın geçirimsizliğini ve rijitliğini arttırmak için kullanılır
  6. Konsolidasyon Enjeksiyonu: Konsolidasyon enjeksiyonunun ana amacı kaya kütlesinin deformasyonunu azaltarak, mukavemetini arttırmak, çatlak ve boşlukları yüksek mukavemetli sıkışmayan karışım ile doldurmaktır. Konsolidasyon enjeksiyonu yapılarak temel zemininin mukavemeti arttırılır, zemin suyunun akışı azaltılır.
  7. Perde Enjeksiyonu: Perde enjeksiyonu, hidrolik yapılarda, yeraltı tünellerinde, su, doğalgaz ve petrol depolarında kayanın ve zeminin teorik bir hat boyunca birbirine bağlanmasıyla geçirgenliğin en aza indirgenmesi ve yeraltı suyu sızma boyunun uzatılması amacıyla yapılır.
  8. Yüksek Basınçlı Enjeksiyon (Jet grout) Bu yöntemle zemin, doğrudan doğruya çok yüksek basınçla (en az 30 MPa) zemine enjekte edilen harç ile (genellikle su- çimento karışımı) karıştırılır. Bu yöntemde, enjeksiyon borusundaki memelerden yüksek hızla gelen enjeksiyon harcı zemini doğal yapısını bozarak zemin ile harcı karıştırır. Bu şekilde zeminin taşıma gücü ve elastisitemodülü artar permeabilitesi azalır.