Gönderen Konu: TÜNELLERDE KAZI  (Okunma sayısı 15414 defa)

Çevrimdışı Abdullah Sari

  • Yeni Üye
  • *
  • İleti: 2
    • Profili Görüntüle
TÜNELLERDE KAZI
« : 24 Mart 2007, 13:31:24 »
:: TÜNELLERDE KAZI
 
 
Tünel kesitleri genellikle at nalı veya dairesel şeklinde olmaktadır. Sert kayaçlarda delme-patlatma ile ilerleme sağlanırken yumuşak ve orta sertlikteki ( kum, silt ) gibi zeminlerde makine gücü ile açılmaktadır.
 
 
:: Delme-Patlatma Yöntemi
 
 
Bu yöntem uzun yıllardır yer altı kazılarında kullanılmaktadır. Tünel açılacak yerdeki kayaçları, hızlı ve ekonomik şekilde çıkarmak tünel kazılarının esas amaçlarındandır. Bu işlem yapılırken tünel duvarlarındaki kayaçlara zarar verilemeye dikkat edilmektedir. Iyi bir patlatma tasarımı ve kontrolü, tünel çeperinin zarar görmeyecek şekilde olmasına bağlıdır. Gaziantep TEM projesinin Bahçe tünelleri delme-patlatma ile açılmıştır.




Delme-patlatma yöntemi ile ilk aşamada, kayaç delinir. Kuyular veya delikler aynı zamanda kaya bulonları içinde ayrı açılabilir. Bu aşamada Jumbo denen delici makine kullanılır. Açılan deliklere önceden kararlaştırılmış cins ve miktarda patlayıcı yerleştirilir. Daha sonra ateşleme mekanizmasıyla patlatma gerçekleştirilir. Duman ve tozun dağılmasından sonra tavan traşlanır, püskürtme beton aynaya kadar yapılır. Günümüzde delme-patlatma ile açılan tünellerde bilgisayar kontrollü, hidrolik mekanizma ile delik açılabilen Jumbolar yaygın olarak kullanılır.

Çapı 8 m’den küçük olan ve kaya kalitesinin yüksek olduğu kayaçlarda açılan tüneller delme-patlatma ile tek aşamada tam kesit açılabilir. Kaya koşullarının bozulduğu ve aynanın daha geniş olacağı yerlerde kademeli yöntem uygulanır. Bu yöntemde ilk önce üst yarı, daha sonra alt yarı alınır.

Tipik olarak, bir tünel günde 1-3 rountluk (patlatma safhası) patlatma ile açılır. Her rounttaki ilerleme uzunluğu, kaya kalitesi ve kazı çapına bağlı olarak sınırlıdır. Tünelde ilerleme, ayna genişliğinin %50-95’i kadardır. Aynı zamanda ilerleme derhal iksa isteyen çok kırıklı tünel koşullarında 0,5m olabileceği gibi geniş çaplı kazıların yapıldığı masif ve kendini destekleyebilen kayaçlarda 3m olabilir. Genelde tünel problemleri rutin koşullardan kaynaklanmaz. Özellikle bazı kısımlarda lokal olarak bulunan  aşırı kötü/zayıf kayaçlar sorun yaratmaktadır. Örneğin, deniz altında açılan bir tünelde 400m’lik zayıf bir zona rastlanmıştır (Palmstorn & Berthelsen,1988). Bu tünel açılırken kısa patlatma rountları uygulanmış, her bir rounttan sonra hızlı bir şekilde fiber-donatılı püskürtme beton ve beton kaplama uygulaması yapılmıştır.   
 
 
:: Makine ile Kazı veya Patlatma
 
 
Bu yöntem delme-patlatma yönteminden daha az yıkıcı ve bozucu olduğundan daha az iksa isteyen daha duraylı tünel koşulları sağlar. Günümüzde makine ile kazılar tam kesit makine ve yarım kesit makine kullanılarak yapılmaktadır.Tam kesit kazı makinelerı günümüzde birçok tünel şartlarında ekonomik olarak kazı yapabilmektedir.Fakat bu makinelerin satın alınması, kurulması, çalışılacak sahaya getirilmesi, pahalıdır. Eğer tünel uzunluğu 1 km’den fazla ise tam kesit makine ile kazı yöntemi olumlu sonuçlar verir. 

 

Şekil 5.1. Tünel açma makinesi

 Eğer tünel zemini koşulları güzergah boyunda sıkça değişiyorsa patlatma, makine kazısına oranla daha ekonomik bir yöntemdir. Kesici başlar ve ekipmanı,itme kapasiteleri ve kalkan koruyucuları,yumuşak zeminlerin delinmesinde olumlu sonuçlar verirken, sert kayaçlarda aynı durum söz konusu değildir. Sorunlar olduğu zaman, tam kesit TBM tamamen sökülmeden tünelden çıkarılabilir. Açık kesici baş ,geri çekilme özelliğinden dolayı ön tarafta çalışma yapılmasına olanak verir. Fakat kapalı başı olan makinelerde, ön tarafta çalışma ancak kazı etrafının boşaltım ası ile mümkündür. Ayrıca, patlatma kazılabilir tünel zeminine  rastlayıncaya kadar devam edebilir. Bir çok tam kesit TBM, dairesel bir kesite sahiptir ve dönmeli kesicilere sahip başın çapı tünel çapı ile aynıdır.

Yarım kesit tünel açma makineleri veya kollu makineler, aynanın bir kısmını bir anda kazar. Manevra kabiliyetleri daha fazladır. Bu makineler UCS değerleri 60Mpa’dan küçük ve aşındırma özelliği düşük kayaçlarda kazı yapabilirler (çok düşük-orta dayanımlı kayaçlar). Masif ve yüksek dayanımlı kayaçlarda çalışamazlar.



Eğimli veya düşey şaftlar şaftın tabanında iki kesitte bençlenebilirler veya tam ayna patlatılırlar. Ayrıca şaftlar özel makine kullanılarak aşağıdan yukarıya veya yukardan aşağıya açılabilir. Aşağıdan yukarı yönden delme şaft altından ulaşım mümkünse diğer bir alternatif yöntemdir. Bu yöntemle önce yaklaşık 28 cm çapında bir pilot kuyu açılır. Daha sonra 2 m çapındaki döndürmeli- delici burgu açılan pilot kuyuya alttan yerleştirilip yukarı yönde döndürülüp çekilir. Delici burgu ile şaft açımı ise saatte 0,5-2 m ilerler. Örneğin 350 m uzunluğa sahip bir şaft delme ve patlatma ile 7 ayda tamamlanırken, döndürmeli-delici burgu kullanılarak 3 ayda tamamlanır. Uygun koşullarda 600m den uzun şaftlarda döndürmeli-delici burgu uygun bir yöntemdir.
 
 
:: Kazı ve Hafriyat
 
 
 Tünel kazısında ilerleme hızı, kazılan malzemenin yani pasanın tünelden veya şafttan çıkarılma hızına bağlıdır. Bir tünelde raylı veya tekerlekli pasa taşıması, tünel uzunluğu ve çapına bağlıdır. Uzun tünellerde taşıma maliyeti ve zamanı daha fazla olacaktır. Raylı sistemler genellikle uzun, küçük tünellerde kullanılırken, geniş kesitli tünellerde hafriyat kamyonları kullanılır. Manş tünelinde raylı sistemler kullanılmış ve 7 milyon m3 den fazla  pasa taşınmıştır. Kamyonlar ,raylı sisteme oranla eğimi yüksek olan güzergahlarda kullanışlıdırlar.

Taşıyıcı kemer sistemleri, hafriyat hacminin büyük olduğu yumuşak kaya içindeki geniş tüneller için elverişlidir. Taşıyıcı kemerlerle yapılan hafriyat, maden galerilerinde çok sık kullanılır. Aynı zamanda bu sistem,tünel malzemelerinin yüksek hızla kaldırılacağı tünellerde de tercih edilebilir.

 


Şekil 5.4. Tünel girişinde kazı ve hafriyat

1-2 m genişliğe sahip bir kemer, sürekli olarak saatte 1000 t’luk bir yükü kolayca taşıyabilir. Şaftların açılması, tüneller oranla daha yavaş olarak gerçekleşir. Bunun  nedeni, şaftın tabanından parçalanmış kayaların kaldırılması nedeni ile kazının sık sık durdurulmasıdır. Aşağıdan yukarı yönde delme yöntemi bu sorunu ortadan kaldırmaktadır. Yukarıya doğru kazı yapabilen kesicinin çalışması, parçalanan kayaların aşağıya doğru düşmesi nedeni ile engellenmemiş olur.
 
 
:: Yeni Avusturya Tünel Açma Yöntemi (NATM)
 
 
Bu yöntem genelde ahşap iksa kullanılan “Eski Avusturya Yöntemi” ile pek uyum göstermemektedir.

NATM’nin yirmiden fazla prensibi olup,esası ana kayanın ilk sağlamlığını korumak ,dağı fazla kurcalamamak yükü dağa taşıtmak koruyucu zonu boşluk ve yakınında oluşturmak, deformasyonları ve gerilmeleri ölçümlerle denetlemek, sağlamlaştırma işlemlerini en kısa zamanda tamamlamak ve kazı kesitlerini olduğunca yuvarlak seçmektir. Kollu kazıcı makinelerini kullanıldığı Şanlıurfa Tüneli bu yöntem ile açılmıştır kazıdan sonra püskürtme beton (7-8 cm), ankraj, tel kafes, çelik bağlar ve tekrar püskürtme beton(8 cm) uygulanmıştır.

NATM, tünel zeminine uygun oranlarda donatı ve kaplama malzemesi kullanılır.Etkileşme ve Kaplama basınçlarının yakından izlenmesi NATM’nin önemli bir kısmını oluşturur. Uygulama yavaş olmasına rağmen tünel zemini deplasmanları ve iksa miktarları minimum seviyeye indirilerek, sonuçta ekonomik bir uygulama gerçekleştirilmiş olur. Adana-Gaziantep TEM otoyolu inşaatının Bahçe  Tünelleri de NATM prensipleri kapsamında delme patlatma ile açılmaktadır.

Mukavemeti fazla olan iyi bir kayada,iksaya gerek yoktur. Devamlı bozulan koşullar için, başlangıçta 20-40 mm kalınlığında püskürtme beton uygulaması gerekir. Fay yakınlarında ve tünel zemininin sıkışma potansiyelinin mevcut olduğu zamanlar püskürtme beton tabakaları U şekilli kesite sahip esnek, hafif çelik kaburgalar ile daha da kuvvetlendirilir. Günümüzde artık çelik kaburgalar yerine, çelikten yapılmış olan kafes kirişler kullanılmaktadır. Bunlar ağırlık olarak daha hafif olup, kayaca daha kolay iliştirilirler. Püskürtme beton uygulamasından  sonra, donatılı beton kirişler oluşturulur.

NATM, Ilk önce Avusturya, Fransa, Almanya,Isviçre ve Italya’da  uygulanmaya başlanmıştır. Bu yöntemin dünyaya yayılımı hızlı olmuştur. Ilk uygulamalarda biri olan Frankfurt Metrosunda tünel açımına 1969 yılında içiçe tabakalı kil, marn,tebeşir ve kum taşında başlamıştır. Bu yöntem Japonya’daki Seikan  Tüneli’nde de başarı ile uygulanmıştır. Bir başka başarılı uygulama Mexiko City’deki Emisor Central kanalizasyon tünelinde olmuştur.

NATM’de kullanılan desteğin esnek olmasının iki anlamı vardır. Mekanik olarak esnektir ve uygun bir membrane rolü oynayarak kaya sıkışması esnasında deforme olur. Bu tip iksa, çok yönlü olup, lokasyondan lokasyona değişecek iksa gereksinimlerine göre ayarlanması yapılabilir. Tek sistem alternatifi basittir ve daha az beceri, kontrol araştırma, izleme ve test etme gerektirir. Tünel zemini koşullarının üniform ve iyi bilindiği durumlarda küçük çaplı kısa tünellerde, bu sistem iyi sonuç verir. NATM, koşulların değişen olduğu ve iyi bilinmediği büyük çaplı uzun tünellerde daha iyi sonuç vermektedir.

Tavan levhaları, makine ile kazılarak açılan tünellerin desteklenmesinde etkili sonuç verirler. Toronto’da müteahitler hızlı bir şekilde çalışarak yüksek gerilmeli şeyllerde , tavan levhaları ve her bir levhada 4 kaya çivisi (dowelin) tünel tavanın ikisi sağına ikisi soluna gelecek şekilde bir uygulama yapmışlardır.

Donatılı püskürtme beton, dayanıklı, esnek ve duraylıdır. Thorp ve Heuze (1986), yoğun patlatma altındaki farklı tünel kaplama sistemleri üzerindeki testlerden bahsetmişlerdir. 2,4 m uzunluğunda , 1,2 m' lik çapa sahip bir yer altı odasında tamamen enjeksiyonlanmış kaya bulonları ile yoğun bir kuvvetlendirme programı uygulamışlardır. Bu uygulamada, kaburgalar, tel kafesler ve en azından 50 mm lik kalınlığa sahip fiberle kuvvetlendirilmiş püskürtme betonlar kullanılmıştır. Yüksek miktarda patlayıcılar kullanılarak, kayacın buna karşı olan tepkisi izlenmiştir. Her testten sonra odaya girilerek gerekli incelenmeler yapılmıştır. Bu incelemeler sonunda , kuvvetlendirmenin veya donatının  tamamen sağlam kaldığı görülmüştür. Püskürtme betonlu kaplamada,  parçalanma veya çatlama oluşmamıştır. Buna karşılık, beton ve donatılı beton iyi bir performans göstermemiştir.

Son yıllarda , mikrosilika ve çelik fiber katkılı donatıların kullanımı , yüksek mukavemetli püskürtme betonların oluşumuna neden olmaktadır. Ayrıca daha fazla işçilik isteyen kaynakla tutturulmuş tel kafesle kuvvetlendirme sistemi de yüksek mukavemet göstermektedir.
 
 
:: Kazı Sırasında Havalandırma
 
 
Kazı ve patlatma sırasında tünel içinin havalandırmasının iyi olması gerekir. Havalandırma boruları veya hortumlar, tavandan itibaren asılır ve tünelin ilerleme yönünde belli bir mesafeye kadar uzatılır. Araç tünellerinde de sürekli bir havalandırma sistemine gerek vardır. Genelde bu sistem tünel tabanında yol kaplamasının altına yerleştirilir. Özellikle su altında yer alan tünellerde eksoz gazının etkisinden dolayı araçlar bir taraftan diğerine trenle taşınmaktadır. Örnek: Ingiltere-Fransa arasında Manş denizi altında yapılan ve uzunluğu 53 km olan tüneldir.

 
Şekil 5.5. Tünel içerisinde havalandırmada kullanılan bir vantilatör

« Son Düzenleme: 08 Aralık 2014, 16:02:32 Gönderen: admin »

Mühendis Forum

TÜNELLERDE KAZI
« : 24 Mart 2007, 13:31:24 »