Drenaj dolgusu, şantiyede en çok gözden kaçırılan malzemedir. Görünürde iş basittir: boru döşenir, üstüne mıcır dökülür, hendek kapatılır. Oysa buraya konulan malzemenin iki işi birden vardır ve bu işler birbiriyle çelişir. Malzeme hem suyu hızla geçirmeli hem de çevresindeki zeminin ince tanelerini tutup boruya taşımamalıdır. Tane dağılımını yalnızca geçirimliliğe göre seçerseniz sistem ilk kışta ince malzemeyle dolar; yalnızca tutuculuğa göre seçerseniz su hiç geçmez. Bu rehber, o dengeyi kuran ölçütleri ve sahadaki uygulamasını anlatır.
Drenaj agregasının iki işi: suyu geçirmek, zemini tutmak
Bir drenaj sisteminin görevi, yapıya zarar veren suyu toplayıp kontrollü bir çıkışa iletmektir. İstinat duvarının arkasında biriken su, duvarın tasarımında olmayan bir yatay basınç uygular; yol gövdesine giren su taşıma gücünü düşürür; bodrum perdesine dayanan su yalıtımı zorlar. Bütün bu durumlarda çözüm, suyun yapıya ulaşmadan önce geçirimli bir gövde tarafından yakalanıp bir boruya yönlendirilmesidir. Geçirimli gövdeyi kuran malzeme de drenaj agregasıdır.
Ancak su tek başına hareket etmez. Süzülen su, geçtiği zeminin ince tanelerini de sürükler. Bu taneler drenaj malzemesinin boşluklarına girip orada kalırsa boşluklar zamanla dolar ve geçirimlilik düşer; buna tıkanma denir. Taneler boruya kadar ulaşırsa boruda birikinti oluşur ve sistem tamamen işlevini yitirir. Daha kötüsü, ince malzemenin sürekli olarak yerinden taşınması zeminde boşluk oluşturur; bu içsel erozyon yüzeyde oturmaya ve ileri aşamada göçmeye yol açar.
Buradan drenaj agregasının iki işi çıkar: geçirimli olmak ve filtre görevi görmek. Bu ikisi tane dağılımı üzerinden birbiriyle çelişir. Malzeme iri ve tek boyutlu olursa su çok iyi geçer ama ince taneleri hiç tutmaz. Malzeme ince ve sürekli dağılımlı olursa taneleri tutar ama su geçirmez. Doğru çözüm ortada bir yerdedir ve o yeri tahminle değil, filtre kriteriyle bulursunuz.
Geçirimlilik tane dağılımıyla belirlenir
Bir granüler malzemenin su geçirme kapasitesi, boşluk hacminden çok boşlukların büyüklüğüne bağlıdır. Suyun akışına direnç gösteren şey, dar kanallardan geçerken oluşan sürtünmedir. Boşlukların büyüklüğünü belirleyen ise malzemedeki en küçük tanelerdir; çünkü küçük taneler büyük tanelerin arasındaki kanallara yerleşerek geçidi daraltır. Bu yüzden geçirimlilik, ortalama tane boyuyla değil, eğrinin ince ucuyla ilgilidir.
Sahadaki pratik sonuç şudur: bir drenaj malzemesine az miktarda ince malzeme karışması, geçirimliliği orantısız biçimde düşürür. Yüzde birkaçlık bir ince madde oranı bile malzemenin su geçirme kapasitesini kat kat azaltabilir. Bu nedenle drenaj ve filtre malzemesinde 0,063 mm altı oranı en sıkı kontrol edilen özelliktir ve malzeme kural olarak yıkanmış üretilir. Yıkanmamış bir mıcır, görünüşte aynı malzemedir; ancak yüzeyindeki toz filmi ilk yağmurla aşağı taşınıp boşlukları tıkar.
Tane dağılımının genişliği de belirleyicidir. Üniformluk katsayısı yüksek, yani geniş dağılımlı bir malzemede küçük taneler boşlukları doldurur ve geçirimlilik düşer; buna karşılık sıkışma yoğunluğu ve stabilite artar. Dar dağılımlı, tek boyuta yakın bir malzemede boşluklar büyük ve birbirine bağlıdır, geçirimlilik yüksektir, ancak taneler yük altında birbirine göre kayabilir. Drenaj gövdesinde genellikle dar dağılım, geçiş katmanlarında ise daha geniş dağılım tercih edilir. Bu göstergelerin eğriden nasıl okunduğunu elek analizi ve granülometri eğrisi yazısında anlattık.
Filtre kriteri: ince malzeme boruyu neden tıkar
Filtre kriteri, drenaj malzemesinin tane dağılımını çevresindeki zeminin tane dağılımıyla ilişkilendiren bir kurallar bütünüdür. Mantığı şudur: filtre malzemesinin boşlukları, korunacak zeminin iri tanelerini geçiremeyecek kadar küçük olmalıdır. O iri taneler boşluk ağzında bir köprü kurar, arkalarında daha ince taneler tutunur ve zemin kendi kendini filtreleyen doğal bir tabaka oluşturur. Bu köprüleşme kurulamazsa ince malzeme durmadan taşınır.
Klasik ve yaygın kabul gören kural iki orana dayanır. Birincisi tutma kriteridir: filtre malzemesinin yüzde on beşinin altında kaldığı boyut, korunacak zeminin yüzde seksen beşinin altında kaldığı boyutun dört ila beş katını aşmamalıdır. Bu koşul, filtrenin boşluklarının zeminin iri tanelerini tutacak kadar küçük kalmasını sağlar. İkincisi geçirimlilik kriteridir: filtre malzemesinin yüzde on beşinin altında kaldığı boyut, zeminin aynı yüzdesine karşılık gelen boyutun en az dört ila beş katı olmalıdır. Bu koşul da filtrenin zeminden belirgin biçimde daha geçirimli olmasını, yani suyun filtrede birikmemesini sağlar.
İki kriter birlikte bir aralık tanımlar. Alt sınırı geçirimlilik, üst sınırı tutuculuk belirler; malzemenin tane dağılımı bu aralığa oturmalıdır. Bazı uygulamalarda buna eğrilerin birbirine kabaca paralel olması koşulu eklenir; filtrenin eğrisi zeminin eğrisiyle benzer eğimde olduğunda geçiş daha kararlı olur. Ayrıca filtre malzemesinin kendi içinde ayrışmaması, yani ince ve iri kesrinin taşıma ve serim sırasında birbirinden ayrılmaması gerekir; aşırı geniş dağılımlı filtreler bu nedenle sorunludur.
Zemin çok ince taneli ise, örneğin siltli veya killi bir zeminde, tek bir filtre katmanıyla hem tutma hem geçirimlilik koşulunu birlikte sağlamak mümkün olmayabilir. Bu durumda ters filtre kullanılır: zeminden boruya doğru gittikçe irileşen iki veya daha fazla katman serilir. Her katman bir öncekini korur ve son katman boruyla temas eder. Kademeli geçiş, tek adımda çözülemeyen boyut farkını birkaç adıma böler.
Boru deliği, yarık genişliği ve çevre dolgusu
Filtre kriterinin bir de boru tarafı vardır. Drenaj borusunun üzerindeki delikler ya da yarıklar, çevresindeki agreganın tanelerini içeri almayacak ölçüde olmalıdır. Yaygın kabul, boru çevresindeki malzemenin iri kesrinin delik veya yarık açıklığından belirgin biçimde büyük olmasıdır; malzemenin yüzde seksen beşinin altında kaldığı boyut, yuvarlak delikte deliğin çapından, yarıkta ise yarık genişliğinden bir miktar üstte tutulur. Böylece taneler açıklığın ağzında köprü kurar ve içeri dökülmez.
Bu ölçüt sahada en çok ihmal edilen noktadır. Delikli koruge boru ile ince kum yatak bir arada kullanıldığında, kum deliklerden içeri dolar ve boru birkaç mevsim içinde tıkanır. Aynı boru ile yıkanmış ve doğru boyutta kırmataş kullanıldığında sistem yıllarca çalışır. Boru seçimi ile agrega seçimi bu nedenle ayrı kararlar değildir; borunun delik geometrisi bilinmeden çevre dolgusunun boyutuna karar verilemez.
Boru çevresindeki dolgunun kalınlığı da önemlidir. Malzeme borunun yalnızca altına ve yanlarına değil, üstüne de yeterli kalınlıkta serilmelidir; su boruya çoğunlukla üstten ulaşır ve üst örtü ince kalırsa üstteki dolgunun ince malzemesi doğrudan borunun üzerine oturur. Yan taraflarda ise malzeme borunun altına, özellikle esnek borularda yatak bölgesine, boşluk kalmayacak biçimde yerleştirilmelidir; altta kalan boşluk boruyu tekil noktalardan yükleyip deforme eder.
Geotekstil ile birlikte kullanım
Geotekstil, drenaj agregası ile çevre zemin arasına serilen geçirimli bir örtüdür ve filtre görevinin bir bölümünü üstlenir. İki temel özelliği vardır: gözenek açıklığı ve su geçirme kapasitesi. Gözenek açıklığı, örtünün geçirdiği en büyük tane boyutunu belirler ve tıpkı agrega filtresinde olduğu gibi korunacak zeminin tane dağılımına göre seçilir. Su geçirme kapasitesi ise örtünün zeminden gelen debiyi karşılayacak düzeyde olmasını sağlar; yetersizse su örtünün arkasında birikir ve drenaj işlevini kaybeder.
Geotekstil, agrega filtresinin yerine geçen bir malzeme değil, onu tamamlayan bir bileşendir. Ters filtre katmanları kurmanın pahalı veya pratik olmadığı durumlarda, tek boyutlu iri bir drenaj malzemesi geotekstille sarılarak hem yüksek geçirimlilik hem de tutuculuk aynı anda elde edilir. İstinat duvarı arkasındaki drenaj battaniyeleri ve hendek içindeki boru çevresi dolguları çoğunlukla bu şekilde teşkil edilir.
Geotekstilin kendisi de tıkanabilir. İnce taneli, özellikle silt ağırlıklı zeminlerde taneler örtünün gözeneklerine yerleşip suyun geçişini engelleyebilir. Bu riski azaltmak için gözenek açıklığı zemine göre dikkatle seçilir ve gerektiğinde geotekstil ile zemin arasına ince bir kum geçiş katmanı konur. Dokusuz iğneli tipler kalın yapıları sayesinde daha yüksek su geçirme kapasitesi sunarken, dokuma tipler daha yüksek mukavemet verir; seçim, filtre görevinin mi yoksa ayırma ve güçlendirme görevinin mi öncelikli olduğuna göre yapılır.
Uygulamada üç ayrıntı sonucu belirler. Birincisi bindirmedir; örtü şeritleri birbirine yeterli genişlikte bindirilmeli, aksi hâlde eklerden ince malzeme geçer. İkincisi serim sırasında yırtılmamasıdır; keskin köşeli iri malzemenin doğrudan üzerine dökülmesi ve iş makinesinin örtü üzerinde manevra yapması delik açar. Üçüncüsü sarma yönüdür; örtü, drenaj gövdesini tamamen saracak biçimde kapatılmalı, üst kısmı açık bırakılmamalıdır.
İstinat duvarı arkası: drenaj mı, dolgu mu?
İstinat duvarı arkasındaki dolgu, iki farklı isteğe aynı anda cevap vermek zorundadır. Bir yandan duvara gelen yatay itkiyi azaltmak için iyi drene olması ve su basıncı oluşturmaması gerekir; öte yandan kendisi de bir dolgu olduğu için sıkışması ve yeterli içsel sürtünme açısına sahip olması beklenir. Bu iki isteği tek bir malzemeyle karşılamak çoğu zaman mümkündür ama tasarımın bilinçli yapılması gerekir.
Yaygın çözüm, duvarın hemen arkasına belirli bir genişlikte yıkanmış kırmataştan bir drenaj battaniyesi teşkil etmektir. Bu bölge, duvarın topuğundaki toplayıcı boruya kadar iner ve suyu doğrudan aşağı iletir. Battaniyenin arkasında ise normal dolgu malzemesi kullanılır. İki bölge arasına geotekstil serilerek arkadaki dolgunun ince malzemesinin battaniyeye göç etmesi engellenir. Duvar gövdesindeki barbakanlar, toplanan suyun dışarı atılması için bırakılır ve barbakan ağızları da filtre malzemesiyle korunur.
Battaniye malzemesi olarak genellikle tek boyutlu ya da dar dağılımlı yıkanmış kırmataş kullanılır; orta ve iri mıcır fraksiyonları bu iş için tipiktir. Bu malzemenin sıkıştırılması, sürekli dağılımlı bir dolguya göre farklıdır: silindirin statik ağırlığından çok titreşimiyle yerleşir ve sıkışma kontrolü klasik yoğunluk deneyleriyle değil, serim kalınlığı ve geçiş sayısı ile yapılır. Ayrıca dar bölgede ağır silindir kullanılamayacağından, duvara yakın şeritte küçük titreşimli ekipmanla ve ince tabakalar hâlinde çalışılır.
En sık yapılan hata, drenaj battaniyesinin duvarın tepesine kadar açık bırakılmasıdır. Üstten yağmur ve yüzey suyu doğrudan battaniyeye girer ve sistem sürekli yüklü çalışır. Doğru uygulama, battaniyenin üst kısmının geçirimsiz bir kil ya da sıkıştırılmış dolgu tıpasıyla kapatılması ve yüzey suyunun ayrı bir kanalla uzaklaştırılmasıdır. İkinci sık hata ise topuktaki toplayıcı borunun çıkışının unutulması veya eğiminin yetersiz olmasıdır; toplanan su tahliye edilemezse battaniye bir su deposuna dönüşür ve tam da önlemek istediğiniz basıncı yaratır.
Hendek dolgusu ve boru yatağı: tane dağılımı kararı
Altyapı hendeklerinde agrega üç ayrı bölgede kullanılır ve her bölgenin beklentisi farklıdır. En altta boru yatağı bulunur: borunun üzerine oturduğu, düzgün ve sürekli destek veren tabaka. Yatağın görevi, boruyu tekil noktalardan değil bütün boyunca desteklemektir; bu yüzden malzeme kolay yerleşen, iri taş içermeyen ve elle düzeltilebilir olmalıdır. Kırmataşta orta ve ince mıcır fraksiyonları bu iş için uygundur.
İkinci bölge, borunun iki yanındaki yan dolgudur ve esnek borularda en kritik bölgedir. Esnek boru, üstündeki yükü kendi rijitliğiyle değil, yanlarındaki zeminin verdiği tepki ile taşır; boru yassılmaya başladığında yanlara doğru genişler ve yan dolgudan destek alır. Bu destek yoksa boru ovalleşir ve sonunda göçer. Yan dolgunun boru altındaki koltuk bölgesine kadar boşluksuz yerleşmesi ve iki taraftan eşit kalınlıklarda sıkıştırılması gerekir; tek taraflı sıkıştırma boruyu yanlatır.
Üçüncü bölge, borunun üzerindeki koruyucu örtü ve onun üstündeki ana dolgudur. Koruyucu örtü, boruyu üstten gelen darbelerden ve iri malzemeden korur; bu nedenle içinde keskin köşeli iri taş bulunmamalıdır. Ana dolguda ise beklenti değişir: burada artık drenaj değil taşıma gücü ve oturmasızlık aranır. Yol altında kalan hendeklerde bu bölge, çevresindeki gövdeyle aynı sıkışma yoğunluğuna getirilmelidir; aksi hâlde hendek hattı boyunca oturma olur ve asfalt yüzeyde uzunlamasına bir iz belirir. Bu tabakanın malzeme mantığı için stabilize nedir yazısına bakabilirsiniz.
Hendek dolgusunda çokça yapılan bir hata, bütün bölgelerde tek bir malzeme kullanmaktır. Tek boyutlu drenaj malzemesi hendeğin tamamına doldurulursa, hendek yol gövdesinin içinde uzun bir drenaj kanalına dönüşür ve çevredeki suyu toplayarak yola taşır. Tersine, ince malzemeli dolgu boru çevresine konursa drenaj işlevi kaybolur ve boru delikleri dolar. Doğru uygulama, bölge bölge farklı malzeme kullanmak ve bölgeler arasında gerekli yerlerde geotekstil ile ayrım yapmaktır.
Malzeme kalitesi ve sahada yapılan hatalar
Drenaj ve filtre malzemesinden beklenen özellikler, beton veya asfalt agregasından farklıdır ama daha az değildir. Birincisi temizliktir: malzeme yıkanmış olmalı, 0,063 mm altı oranı en düşük düzeyde tutulmalıdır. İkincisi mekanik dayanıklılıktır. Bu beklenti şaşırtıcı gelebilir, çünkü malzeme yapısal yük taşımaz; ancak sıkıştırma sırasında ve üstteki dolgunun yükü altında taneler kırılırsa ortaya yeni ince malzeme çıkar ve bu toz, sistemin kendi boşluklarını içeriden tıkar. Zayıf bir agrega ile kurulan drenaj, ilk yıl mükemmel çalışıp birkaç yıl içinde işlevini yitirebilir.
Üçüncüsü tane şeklidir. Kübik ve köşeli taneler yük altında birbirine kenetlenir ve boşluk yapısını korur; yassı taneler ise üst üste dizilip hem boşlukları kapatır hem de kolay kırılır. Dördüncüsü uzun süreli kimyasal dayanıklılıktır. Kalker agrega drenaj ve filtre uygulamalarında yaygın ve başarılı biçimde kullanılır; ancak asidik yeraltı suyunun bulunduğu özel ortamlarda kalsiyum karbonatın çözünebileceği hatırlanmalı ve gerekirse silisli bir malzemeye geçilmelidir. Kalkerin genel karakteri için kalker nedir yazısına bakabilirsiniz.
Sahadaki hataların büyük bölümü malzemeden değil uygulamadan gelir. En yaygını, yıkanmamış ya da tozlu malzemenin kullanılmasıdır; ikincisi, drenaj malzemesinin doğrudan zemine, arada filtre katmanı ya da geotekstil olmadan serilmesidir. Üçüncüsü, kazı sırasında hendek şevlerinden dökülen ince malzemenin drenaj gövdesine karışmasıdır; bu, temiz malzemeyi kirletmenin en sessiz yoludur. Dördüncüsü, geotekstilin eksik bindirilmesi ya da üstünün açık bırakılmasıdır. Beşincisi, toplayıcı borunun eğiminin ve çıkışının kontrol edilmemesidir.
Doğru kurulmuş bir drenaj sistemi, yapıyı yıllarca hiç kendini hatırlatmadan korur; yanlış kurulmuş olan ise genellikle görünmez kalır ve sorun ancak duvarda çatlak, yolda oturma ya da bodrumda nem olarak ortaya çıktığında fark edilir. Bu yüzden malzeme seçimi ilk günde verilen ve sonradan düzeltilmesi en pahalı kararlardan biridir. İTS Maden, Milas'taki kalker ocağında yıkanmış drenaj ve filtre fraksiyonlarını, boru yatağı ve geçirimli dolgu malzemelerini bu gerekleri gözeterek üretir. Projenizdeki zemin koşullarına ve boru tipine uygun tane dağılımını belirlemek için ürünlerimizi inceleyebilir ve bizimle iletişime geçebilirsiniz.
