hüseyin küsmez

KONU: GEOMEMBRAN UYGULAMA REHBERİ
SUNUM YAPAN: HÜSEYİN KÜSMEZ
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
KAYNAKLAR:
1- Bulletin 135 – ICOLD,
2- Geosynthetic Barriers Systems for Dams (Prof. Jean-Pierre
GIROUD ,5-6 Haziran –ANKARA,
3- Geosynthetic Barriers Systems for Dams (Extra)(Prof. JeanPierre GIROUD ,5-6 Haziran –ANKARA,
4 – International Water Power &Dam Construction,
5- A Drained Synthetic Geomembrane System for Rehabilitation
and Construction of Dams – Scuero& Vaschetti,
6- GFR Engineering Solutions.
2
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Geomembranlar
ve
geokompositler
gibi
yapay
geçirimsizlik malzemeleri göreceli olarak yeni ve
alternatif bir çözüm oluşturmaktadır.
Bu
çözüm
sadece
doğal
geçirimsiz
malzemenin
bulunmadığı, uygun olmadığı, temininin ekonomik
olmadığı veya kullanılmasının zor olduğu durumlarda
alternatif olarak değerlendirilmektedir.
3
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Geomembran, geçirimsizlik elemanını oluşturur.
Geomembran ile teşkil edilen gövdelerin tasarımında
sızma, alttan kaldırma, stabilite vb. konularla ilgili tüm
projelendirme kriterleri geçerlidir.
4
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Geomembran Sızdırmazlık Sistemi (GSS) aşağıdaki tekniklerle
uygulanabilir:
1- Geçirimsiz geomembran tabakasının barajın
membasında yer aldığı, Memba Sistemi (The Upstream
System),
- Korumasız (Açıkta, exposed)
- Korumalı,(Kapalı, covered)
2- Geçirimsiz geomembran tabakasının barajın
merkezinde yer aldığı, Merkezi Sistem (The Internal
System)
5
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Geomembran Kullanıldığı Bildirilen Dolgu Barajlar
Memba Sistemi
Merkezi
Toplam Memba Memba
Sistem
Açıkta
Kapalı
106
20
48
Toplam dolgu baraj sayısı
173
% 27
% 61
% 12
Toplam yeni inşa edilen baraj
sayısı
103
22
66
15
Toplam rehabilite edilen baraj
sayısı
56
21
31
5
Yeni inşa edildiği veya
rehabilite edildiği belli olmayan
14
5
9
0
6
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Geomembran sızdırmazlık sisteminin temel gereksinimleri:
* Geçirimsiz geomembran sisteminin baraj temeline ve beton yapılara
uygun bir şekilde bağlanması,
* Oturmalardan dolayı gövde deformasyonlarına uyum sağlayabilecek
özellikte olması,
* Geomembranı sabitlemek için ankraj sistemi (ankraj veya ağırlık),
alttan kaldırmayı önlemek ve geomembranın sızdırmazlığını
ölçebilmek için geomembran mansabında olası kaçakları toplayacak
drenaj sistemi yapılması.
7
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
GEOMEMBRAN SERİLMESİNDNE BAZI ÖRNEKLER;
8
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
GEOMEMBRAN SERİLMESİNDNE BAZI ÖRNEKLER;
9
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
GEOMEMBRAN SERİLMESİNDNE BAZI ÖRNEKLER;
10
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Geomembran Sızdırmazlık Sistemi yeni inşa edilecek barajlarda
gövde içinde de inşasına imkân verir. Merkezi Geomembran Sistemi
sınırlı sayıda uygulamada kullanılmıştır.
(Geomembranın konumu bilinen 174 uygulamanın 20 tanesinde % 12)
Benzer durum şuan Türkiye de projelendirilen ve imalatı başlayan
baraj/gölet inşaatlarında görülmektedir.
GEOMEMBRAN SİSTEMİNİN MERKEZİ OLARAK
KULLANILMASI SADECE DOLGUNUN YARI GEÇİRİMLİ
VEYA ÇOK AZ GEÇİRİMLİ OLDUĞU DURUMLARDA
UYGULANABİLİR.
11
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
1-) Transizyon / Filtre / Drenaj Zonu , 2-) Geomembran, 3-) Perde Enjeksiyonu
•İki Tip aynı olmak ile birlikte aralarındaki fark zig-zag aralıkların farklı olmasıdır.
•Örnek: Fencheng ve Wantuzhou Barajları (Çin)
12
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
1-) Transizyon / Filtre / Drenaj Zonu ,2-) Geomembran, 3-) Enjeksiyon
•Geomembran açılı konumda. Örnek: Valence d’Albi (Fransa)
•Geomembran düşey konumda. Örnek: Atbashinsk (Kırgızistan)
13
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Geomembranın açık veya kapalı olarak dolgu barajın memba yüzüne yerleştirildiği
"memba sistemi" en yaygın uygulanan sistemdir. (% 88)
AVANTAJLARI:
• Dolgunun tamamının zati ağırlığı hidrolik itkiye karşı destek teşkil
eder. Rezervuar su yükü dolgunun memba kısmında şev stabilitesini
artırır.
• Baraj kesitinin hiçbir bölgesinde boşluk suyu veya sızıntı suyu
basınçlarının oluşmadığı kabul edilmektedir. Dolayısı ile Memba
Sistemi boşluk suyu basıncı olmadığından stabiliteyi artırır.
• İnşaat süresini önemli ölçüde azaltabilir. Uygulanması sadece hava
koşullarından etkilenir.
• Uygulama aşamalar halinde yapılabildiği için inşaat programına
göre ayarlanabilir ve inşa hızı artırılabilir.
14
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
AVANTAJLARI:
• Üst kotlarda gövde dolgusu devam ederken alt kotlarda geomembran
uygulaması yapılabilir. Tabi ki bunun için ilave sabitleyici sistem
gerekir ve üst kotlardan kaya düşmelerine karşı çok dikkatli
olunmalıdır.
• Alt kotlarda sızdırmazlığın daha erken teşkil edilmesi geçici derivasyon
yapılarının daha ekonomik tasarlanabilmesine yardımcı olur.
• Daha az malzeme kullanılmasının yanında örnek olarak ön yüzü beton
kaplı kaya dolgu barajlara kıyasla daha kısa inşaat süresi gerektirir.
• İşletme sırasında Açık Memba Sistemi pratik ve ekonomik tamir imkânı
sağlar. Kapalı Memba Sisteminde ise örtünün kaldırılması halinde bu
durum geçerlidir.
15
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Memba yüzü geçirimsizlik sistemi için aşağıdaki temel ilkeler
değerlendirilmelidir:
•
•
•
Geomembran temas edebileceği pürüzlü tabakalar tarafından
oluşabilecek delinmelere karşı korunmalıdır. Koruyucu geotekstil ile
bu koruma sağlanabilir.
Bir sızıntı durumunda oluşabilecek sızmaları azaltabilecek uygun
geçirimsiz karakterde geomembran altında yastık (destek) tabakası
sağlanmalıdır.
Bir sızıntı durumunda Geomembran altında alttan kaldırma
kuvvetlerini (uplift) önleyecek uygun serbest drenaj sağlanmalıdır.
16
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Geomembran sızdırmazlık sistemi detayları uygulama tipine bağlıdır.
G :Geomembran (opsiyonlu olarak
koruyucu geotekstile lamine)
SL : Destek Tabakası
DZ/GZ :Drenaj Zonu/Geçiş Zonu
C2 : Beton Plaklar
C1 : Geotekstil
G : Geomembran
S2 : Geotekstil (opsiyonel)
S1 : Asfalt Beton (opsiyonel)
B1,B2 : Geçiş Dolgu Zonları
D : Baraj Gövde Dolgusu - Kaya
17
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Memba sistemi değişik biçimlerde ve değişik koşullarda uygulanmıştır. Bu
uygulamaların kombinasyonları da mevcuttur.
1-) Transizyon / Filtre / Drenaj Zonu ,2-) Geomembran, 3-) Perde Enjeksiyonu
Bu tipler açık ya da kapalı geomembran uygulaması ile tesis edilebilirler.
18
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
1-) Transizyon / Filtre / Drenaj Zonu , 2-) Geomembran, 3-) Cut-Off, 4-) Batardo
Bu tipler açık ya da kapalı geomembran uygulaması ile tesis edilebilirler.
19
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
1-) Transizyon / Filtre / Drenaj Zonu ,2-) Geomembran, 3-) Perde Enjeksiyonu
Bu tipler açık ya da kapalı geomembran uygulaması ile tesis edilebilirler.
20
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Kapalı Memba Sistemi Uygulama Tipleri
1.
2.
3.
4.
Tranzisyon / Filtre / Drenaj zonu
Geomembran
Enjeksiyon
Kısmen kaplanan zon
1.
2.
3.
4.
Tranzisyon / Filtre / Drenaj zonu
Geomembran
Enjeksiyon
Tamamen kaplanan zon
21
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
1-) Transizyon / Filtre / Drenaj Zonu ,2-) Geomembran,
22
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Memba Sisteminin Uygulandığı Barajlar
Sadece Memba
sistemi
TOPLAM
Açık + Kapalı +
Merkezi
Açık
Kapalı
Uygulama sayısı
173
48 (% 27)
106 (% 61)
En büyük
uygulama alanı
(m²)
165 000
30 000*
165 000**
101 (Salt Springs, USA)
101 (Salt Springs,
USA)
En yüksek Baraj
(m)
198 (Karahnjukar,
Iceland)
En eski
1959 (Contrada Sabetta, 1973 (Banegon,
uygulama
Italy
Fransa)
91 (Bovilla,
Arnavutluk)
198 (Karahnjukar,
Iceland)
1959 (Contrada
Sabetta, İtalya)
* Sadece baraj içindeki miktardır. Geomembranın rezervuar altında blanket olarak uzatıldığı uygulamada alan maksimum
120 000 m2 artmıştır.
** Sadece baraj içindeki miktardır. Geomembranın rezervuar altında blanket olarak uzatıldığı uygulamada alan maksimum
1 200 000 m2 artmıştır.
23
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
24
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Yeni inşa edilecek barajlarda açık sistemin avantajları:
• Baraj gövdesinin daha hızlı ve kolay inşa edilmesi,
• Geomembranın gözle muayene imkânı,
• Ekonomik inşaat maliyeti sağlaması,
•Tamir gereğinde kolay ve hızlı müdahale imkanı,
25
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Yeni inşa edilecek barajlarda açık sistemin dezavantajları:
• Kötü niyetli kişiler veya yamaç ve kretten düşen keskin
objeler sisteme zarar verilebilmesi,
• Doğru tasarlanmadığında memba sistemi rüzgâr ve
dalgalardan dolayı kaldırma kuvvetlerine maruz kalması,
• Geomembranı gövde yüzünde sabitlemek için onu
yamaç etek çizgisine ve gövde yüzüne ankrajlamak
gerekmesi,
• Minimum su seviyesi altında biriken iri, sivri uçlu
rusubatın geomembrana zarar vermesi.
26
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
1996 yılında inşa edilmiş Moravka
Barajı Çek Cumhuriyeti'nde bulunan
39 m yükseklikte toprak dolgu bir
barajdır.
Geçirimsiz bitümlü betondan olan
orijinal memba yüzü bozulması
sonucu 1999 yılında, barajın üst
kısmında ek bitümlü beton katman
çıkarıldıktan sonra yeni bir PVC
Geomembran (2,5 mm) + Geotekstil
kompozit astar tüm baraj yüzü
üzerinde mevcut bitümlü beton
üzerine doğrudan yerleştirilmiştir.
25 400 m². 500 yıllık taşkına
dayanıklı gergi hatlarına
ankrajlanmış. Sızıntı miktarı < 2 l/s.
27
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Depolaması:175 milyon m3.
Tipi: Ön yüzü beton kaplı
kayadolgu
İnşaat sırasında zayıf
konsolidasyon var. Sızıntıların
sebep olduğu oturmalar,
çatlaklar yüzünden sık sık
tamir gördü.
Sorun büyüyünce 2004 de
geomembran kaplanmaya karar
verildi.
28
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Geomembran sistem kurulumu:
• Yüzey hazırlama maliyetlerinin
azaltılması için barajın pürüzlü
yüzeyine, 2000g/m2 geotekstil.
• Drenaj toplama katmanı için Tridüzlemsel geonet.
• PVC Geocomposite (Geotekstil
500g/m2 +2,5 mm PVC
geomembran ).
29
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Kretten itibaren 51
metrelik kısmın bitmiş
halinin membadan
görünümü.
30
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Geomembran ömründeki artış örtü maliyetini dengelediği
zaman veya yukarıda bahsedilen hasar sebeplerinden kaygı
duyulursa kapalı geomembran sızdırmazlık sistemi
seçilebilir.
En yaygın uygulama şeklidir. (% 61)
31
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Photo 47 years after construction
32
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
33
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
34
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
35
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
36
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
8inçuzunluk,
3inçkalınlık
37
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Kaplamaişi
bitmek
üzereyken…
38
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
İnşaatıntamamlanmasından4yılsonrakuvvetlibir
fırtınabazıbloklarıkaldırdı.
39
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Fakat
geomembran
zarar
görmedi.
40
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Buolaydanalınandersler;
•Geotekstil ,geomembran vekaplamablokları
arasındayastıkişlevigörmüşvegeomembran zarar
görmemiştir.
•Tamiraynıkaplamabloklarıvebetonileyapıldı.
SONRAKİBARAJLARDA,BETONDÖŞEMETERCİH
EDİLECEKTİR.
41
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
42
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
43
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Geomembranı
Korumakİçin
BetonPlaka
Düzenlemesi
44
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
GSSnin
Topuk
Kirişlerine
Bağlanması
45
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
GSSnin Topuk
Kirişlerine
Bağlanması
Pürüzsüzçıta
şeridi
etrafında
geomembran
betonuniçine
gömülmeden
önce.
46
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
GeomembranıKorumakİçinBetonDöşemeİnşaatı
47
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
U.S:1,7H/1V
D.S:1,5H/1V
48
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
YapımProblemleri:
•
•
Geomembranıaltadöşenengeotekstildenbağımsızdı.
Buiseikibüyükproblemesebepoldu.
Geomembran yapımesnasındaşevdenaşağıyadoğrukaydı,
Geomembranzarargörmedenrüzgartarafındanyukarı
kaldırıldıfakatgeotekstilgeomembranınaltındançıkarıldı.
Geomembrangeotekstilyenidenkonumlandırmakiçin
çıkarılmakzorundaydıvegeomembranın%50'siçöpeatılmak
zorundakaldı.
49
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Buhadiselerdenalınandersler:
Geotekstililegüçlendirilmemişgeomembrandikeğimlerde
(i<2)kullanılmamalıdır.
Geomembranın‐büyükihtimalleinşaatesnasında‐ rüzgar
tarafındanyukarıkaldırılmasınakarşıgeotekstilile
geomembranbirbirinebağlanmalı,lamineedilmelidir.
50
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
1996 ya kadar dünyada
inşa
edilen
GSS
kullanıldığı
en
büyük
baraj.
Orijinal tasarımı sulama ve
elektrik
üretimi amaçlı
CFRD barajı.
Baraj
alanında
farklı
yerleşimler
ve
sismik
olaylar olasılığı vardı. su
geçirmez eleman rijitliği
ve
sututucuların
güvenilirliği önemli bir
endişe kaynağı oldu.
51
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Ayrıca,
* Baraj dik eğiminin sebep
olduğu önemli inşaat
zorlukları,
* Uzun bir süre ( çalışmalar
zaten zamanlamanın
gerisinde),
* Çok fazla işgücü,
* Kesintilerin sızdırmazlık
sistemini tehlikeye sokma
ihtimali vardı.
1.55H/1V
1.6H/1V
52
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Sonunda, sentetik
geomembran seçeneği ;
benzer başarılı
uygulamalar ve su
yalıtımı yüklenicisi ile
tasarımcısı tarafından
yürütülen kapsamlı test
programı tatminkar
bulunarak seçilmiştir.
53
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Donatısızbetonkalınlıkları:
BetonKorumanın
Duraylılığı:
1‐ Geomembran (GM)ile
betonarasınaörgüsüz750
gr/m2 geotekstil (GTX)
konuldu.
2‐ GMileGTXarasındaki
sürtünmeaçısı:220,
şeveğimi:330,
3‐ Betondöşemeucu
çevreselkiriştarafından
desteklenmektedir.
0,2 m
0,3 m
54
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
(pp,750g/m2)örgüsüzgeotekstilelamineedilmiş
3mmPVCgeomembran.
3mx6mlik anolar halinde,düşeyderzler/drenajdevamlı,yatayderzler
şaşırtmalı,yatayderzlerçevrekirişinedikolacak
55
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
2 : Membran
3 : Jeotekstil
4 : Beton Plak 5 : Polyester Topuk 6 : Jeotekstilli serbest drenaj yer
56
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
57
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
58
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
1 : Çelik Plaka 2 . Genleşme ankrajı
3‐4 : Kaynak 5 : Beton 6 : Primer
59
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Birleşik Devletlerin
Sierra Nevada
sıradağlarının tabanında yer alan, Mud
Lake Barajı, 100 yılı aşkın bir süre önce,
atların çektiği kazıyıcılar ve buharlı
kepçelerle, bir toprak baraj olarak inşa
edilmişti.
Artık Nevada Eyaletinin Baraj Güvenlik
Dairesi tarafından belirlenen güvenlik
şartlarını
karşılayamadığından,
bir
rehabilitasyon gerekli görülmüştü.
Önerilen geosentetik çözüm geotekstil
koruyucu tabakalar içeren bir geomembran
ve bir beton dolgulu geocell (geohücre)
koruyucu kaplaması içermekteydi.
60
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Geosentetik çözüm üç nedenle seçilmişti.
Maliyet tasarrufu sağlıyordu. Müşteri
geleneksel betonarme yöntemlere göre
$600,000-$700,000 arasında tasarruf etti.
Baraj yüzünde bir su geçirmez koruma
sağladı, müşteri daha fazla su tasarruf edecek
ve çok uzun bir süre işlev görecek bir çözüme
sahip olacak,
İnşa edilebilirlik ve özel inşaat
ekipmanlarına ihtiyacı olmaması.
61
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
TASARIM KRİTERLERİ:
• Örgüsüz geotekstil koruyucu alt tabaka 435
gr/m2,
• 1,14 mm takviyeli poli-propilen
geomembran,
•Örgüsüz geotekstil koruyucu alt tabaka 435
gr/m2,
• 75-mm (3-in.) bağlanmış, delikli Geocell
hücresel kısıtlama sistemi;
• 75-mm (3-in.) yerinde-dökülen çimento ön
kaplama elemanı, altta yer alan geomembranı
korumak için.
62
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Geleneksel kazıklar ile ankraj mümkün olmadığında burada olduğu gibi entegre
tendonlar/bağlar ve yük-transfer kenetleyicileri geocell/geohücre sisteminin geomembran
üzerine onun bütünlüğünü tehlikeye atmadan, asılmasını mümkün kılmakta ve hasar görmesini
engellemekte olumsuz hava şartlarına karşı korumaktadır.
63
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
75 mm derinliğindeki
geohücre tabakasının
montajından sonra
baraj yüzündeki
geohücre içine 10 mm
(3/8 inç) ince çakıl
agregalı beton
dökülmüştür.
Geohücre bölmelerinin esnekliği de inşaat işçilerinin hücreler
içerisinde yürümelerine ve beton dolguyu tararken eğim yüzeyinde
kolaylıkla hareket etmelerine imkan vermiştir.
64
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Sonuç olarak;
• Geomembran üzerine yayılmış olan, beton dolgulu geohücresel yapı, geomembranın
bütünlüğünü bozmadan stabilite ve koruma sağlar.
• Bu tür baraj rehabilitasyonu oldukça kısa bir programda gerçekleştirilebilir.(Bu proje
tasarım, inşaat ve havza doldurma dahil altı ayda bitirilmiştir.)
65
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
66