Tünel Açma Yöntemleri Nelerdir ?

14.08.2021

3.952

Merhabalar

Hiç düşündük mü acaba günlük hayatta ulaşım için sıkça kullandığımız tüneller ve metrolar nasıl inşa ediliyorlar ?

Nasıl oluyor da sert zeminler ve kayalar herhangi bir hasara sebebiyet vermeden yıkılıyor ve deliniyorlar ?

Bu yazımızda tünel açma yöntemlerine değineceğiz ayrıca son zamanlarda oldukça popüler olan bir tünel açma yöntemi olan TBM ‘i daha yakından tanıyacağız…

Tüneller Kaya ortam ve Zemin ortam yada her ikisinin de yer aldığı ortamlarda
açılabilirler

1. Kayada tünel açma

* Gerilmeler fazla
* Duraylılık fazla
* Geçici su sorunu
* Masraf az

2. Zeminde tünel açma

* Gerilmeler az
* Duraylılık az
* Devamlı su sorunu
* Masraf fazla

Tüneller genel olarak üç yöntemle inşa edilir:
a) Aç – Kapa
b) Delme – Patlatma
c) Mekanize tünel açma (TBM)

Aç-Kapa Yöntemi :

Metro tünellerinin güzergah itibariyle ana yolların altından geçtiği yüzeye yakın kısımları, çığ tünelleri, kanalizasyon ve içme suyu tünelleri ile yer altı geçitlerin (yaya, menfez vb.) inşası, aç-kapa yöntemi ile açılabilmektedir. Aç-kapa yöntemi, diğer yöntemlere nazaran daha basit ve ekonomik bir yöntem olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu yöntemde önce kazı boşluğu çevresi betonarme kazık veya betonarme perde duvar ile desteklendikten sonra, yüzeyden hendek şeklinde kazılarak açılır. Yeraltı suları yüzeye yakınsa yeraltı su seviyesi düşürülür veya su, derin kuyulara drene edilir. Tamamen açık havadaki duvar, örme usullerine göre yapılır. Tavanın oluşturulmasında eğer yeryüzünden yeteri kadar derinlik varsa bir kemer oluşturulur ve bu kemer kısmı da açık havada oluşturulacağından fazla güçlükle karşılaşılmaz. Eğer yeryüzünden yeteri kadar derinlik yoksa betonarme bir tavan oluşturulabilir. Yerleşim alanları içerisinde yapılan kazı çalışmaları, gürültü ve trafiğin engellenmesi gibi zararları nedeniyle pek tercih sebebi değildir. Trafiğin gidişatını engellememek için seyyar köprüler kullanılabilir (Ayis, 2010).

Delme-Patlatma Yöntemi :

Yeraltı kazılarında uzun süreden beri kullanılan bu yöntem, tünel duvarlarındaki kayaçlara ve tünel çeperine zarar vermeden, açılacak yerdeki kayaçları, hızlı ve ekonomik şekilde çıkarmayı amaçlamaktadır (Ayis, 2010). Delme-Patlatma yönteminin bazı olumlu ve olumsuz özellikleri şöyle özetlenebilir (Ayis, 2010):

Olumlu özellikler :

Büyük miktarda ilk yatırım maliyeti gerektirmez.
Piyasadan temin edilmesi hızlı ve kolaydır
Makine ile kazıdaki gibi enerji ve güç teminine ihtiyaç yoktur.

Olumsuz özellikler :

Duraklamalı üretim söz konusudur.
Metan tehlikesi olan işletmelerde kullanılamaz.
İşyeri emniyeti açısından risklidir
Galeri iç cidarlarında önemli çatlak ve kırıklar geliştiğinden iyi bir tahkimata gerek vardır.
Yerleşim bölgelerindeki tünelcilik faaliyetlerinde kullanımı sakıncalıdır

Tünel delme makinası yöntemi (Tunnel boring machine-TBM)

Gelişen teknoloji ile beraber inşaat projeleri içinde altyapı projeleri büyük önem kazanmış olup, bu tip projelerin sayısı ngünden güne artmaktadır. Özellikle
büyükşehirlerde altyapı projelerine oldukça önem verilmekte olup elektrik, su, kanalizasyon, telefon, doğalgaz hattı ve metro tünelleri gibi yapıların açılması sırasında, çevreye ve yerüstü yapılara zarar verilmemesi açısından kullanılacak yöntemin doğru tespit edilmesi gerekmektedir. Bu yöntemler içinde en yaygın olarak kullanılanı Tünel Delme Makinası Yöntemi (TBM) olup genellikle sert ve orta zeminlerde kullanılmaktadır. TBM sayesinde tüneller hızlı, ekonomik ve emniyetli bir şekilde açılabilmektedir. İlk yatırım maliyeti yüksek de olsa tam cepheli tünel açma özelliğine sahip TBM’ler; çökme (tasman) önleme kabiliyeti, daha sessiz, titreşimsiz ve hızlı çalışması nedeniyle günümüzde tercih edilen kazı makineleri haline gelmiştir (Ayis, 2010).
Tipik bir TBM’in görünüşü aşağıdaki gibidir:

TBM; kesici kafa, itme silindirleri, yönlendirme silindirleri, kilitleme pabuçları (gripper), kesici kafayı döndüren motorlar ve beton tahkimat elemanlarını yerleştiren erektörlerden meydana gelir. TBM arkasında bulunan back-up sistemler olarak adlandırılan kısımda ise hidrolik güç üniteleri, elektrik trafoları, tavan civataları için bir delici, havalandırma fanları, pasa nakliyatı için bant konveyörler, vagonlar bulunmaktadır.

TBM’ ler genel olarak çalıştığı zemin formasyonuna göre sınıflandırılır. Sert, orta sert, yumuşak ve zayıf formasyonlar için kullanılacak kafa tasarımları ve keski tipleri, makineyi dengeleme sistemleri, destekleme (tahkimat) sistemleri, çıkarılan pasayı taşıma sistemleri farklılıklar göstermektedir.
Yumuşak formasyonlarda kesici kafa tasarımında, riper (manivela) dişler ve kalem keskiler kullanılır. Sert ve zayıf kayacın bir arada olduğu durumda ise kesici kafa, hem riperler hem de disk keskilerden oluşur . Disk keskiler, olası sert damarları ve kayaları kesmek için kesici kafaya yerleştirilmiştir. Sert kayada kesici kafada sadece disk keskiler bulunur (Ayis, 2010).

Kazı işleminin gerçekleşmesi için TBM üzerinde bulunan itme silindirleri beton segmentlere dayanarak, kesici kafayı aynaya doğru iter ve kafa dönmeye başlar. Kazı işlemi, beton segmentlerin yerleştirilmesi için gerekli açıklık sağlandıktan sonra durdurulur. TBM üzerindeki basınçlı erektörler yardımıyla, beton segmentler tünel çeperine yerleştirilir ve civata (bulon) vasıtası ile birbirlerine montajı yapılır. Kazı yüzeyi ile segmentler arasına beton enjeksiyonu yapılarak tahkimat işlemleri bitirilir (Ayis, 2010).

Aşağıdaki videoda TBM makinasının çalışma prensibini anlatan bir video bulunmaktadır .