Controlling Jet Grouting Application Using Geotechnical Methods: Example of Erciş (van) Wastewater Treatment Plant

Abstract

Jet Grout, dayanımı düşük ve yüksek deformasyon gösteren zeminlerde fiziksel ve mekanik özelliklerin iyileştirilmesinde yaygın olarak tercih edilen ıslah yöntemlerindendir. Yöntem, farklı oranlarda su ve çimento şerbetinin çok yüksek basınçta (en düşük 300 bar) küçük çaplı dönebilen püskürtme deliklerinden zemine enjekte edilmesi yöntemine dayanmaktadır. Yöntemde, püskürtme basıncı ve yukarı çekme hızı ile farklı çapda dayanımı yüksek silindirik jet grout kolonları oluşturulur. Zemini yırtarak oluşan jet grout kolonlar çimento ile birlikte bir miktar zemin malzemesini de bünyesine katmaktadır. Ayrıca, jet grout kolonlarının oluşması sırasında enjekte edilen yüksek basınçlı şerbet ile kolon çevresindeki zeminler itilerek kolonlar arasında bir sıkışma zonu da oluşturulmaktadır. Bu çalışmada; Jet Grout kolonları çevresinde sıkışan zonda bulunan farklı tane boylarına sahip zeminlerin dayanım özelliklerinde meydana gelen pozitif değişimler deneysel çalışmalar ile ortaya konulmuştur. Yapılan çalışmalar kapsamında; Jet Grout uygulaması öncesinde inceleme alanında zeminin özelliklerinin belirlenmesi amacıyla, Standart Penetrasyon Testleri (SPT) ve Çok Kanallı Yüzey Dalgası Analiz Yöntemi (MASW) uygulanmıştır. Kolonlar arasında kalan zeminlerde tekrarlanan deneyler neticesinde; sıkışma zonundaki zeminlerde SPT darbe sayılarındaki ve S-dalga hızlarındaki değişimler incelenmiştir. Arazi deneyleri sonucunda, sıkışma zonundaki zeminlerde SPT darbe sayılarının ve S-dalga hızlarının ilk değerlere oranla büyük ölçüde arttığı görülmüştür. Bu artış, Jet Grout kolonları arasında kalan zeminlerin enjeksiyon basınçlarından pozitif yönde etkilenerek, fiziksel ve mekanik özelliklerinde önemli bir iyileşmenin olduğu sonucunu ortaya koymaktadır.

Jet grouting is one of the widely preferred methods for improving the physical and mechanical properties of soils with low strength and high deformation properties. Jet Grouting is based on the injection of varying proportions of water-cement grout at very high pressure (at least 300 bar) through very small diameter rotational nozzles into the ground. In this method, high-strength cylindrical jet grouting columns of various diameters are occupied by injection pressure and high-velocity of the jet fluid. These Jet Grouting columns, which are formed by stirring the soil, incorporate some soil material as well as cement. In addition, during injection of the high-presure fluid, when the columns are being formed, compression zone among the columns are formed due to squeezing of the soil around the columns. In this study, the improvement of the strength characteristics of soils with varying grain sizes in the compression zone around jet grouting columns was verified through field tests. Within the scope of this study, Standard Penetration Tests and Multi-channel Surface Wave Analysis Methods (MASW) were carried out in the field before Jet Grouting in order to estimate the soil characteristics. In consequence of the repeated tests applied on the soils located between the jet grouting columns, the variation of SPT blow-counts and S-wave velocities were determined in these compression zones. The results of the field tests indicate that the SPT blow-counts and S-wave velocities of the soils in the compression zone significantly increased compared to their initial values. This increase suggests that the soil between jet grouting columns is positively affected by the grouting pressures and resulted in a substantial improvement in its physical and mechanical properties.