İstanbul Teknik Tünel Uygulamalarındaki Yeni Ürünleri ile A’dan Z’ye Yalıtım Hizmeti Sunuyor

1. Bölüm
Tünel uygulamaları yaklaşık 150 yıllık bir tarihe sahiptir; ancak ikinci milenyumun ardından dünya tarihinin en uzun 50 tünelinden 30’u inşa edilmiştir. Farklı bir ifadeyle tünel endüstrisi son yıllarda altın çağını yaşamaktadır. Tünel delme, patlatma, kazı, prekast, döküm ve yalıtım teknolojilerindeki gelişmeler, malzeme ve kazı yöntemlerindeki yeni buluş ve inovasyonlar bu yeni çağın ilerleme gücü olmuştur.

İstanbul Teknik de bu gelişmelere paralel olarak yeni ürünleri hızla devreye almaktadır. Özellikle yurtdışı tünel projelerine yönelik gösterilen yoğunlaşma her geçen gün artmaktadır. Uzunluğu 15 km’ye varan 20’den fazla tünel inşa halinde olup daha fazlası planlama aşamasındadır. Alp Dağları’nı geçen meşhur Gotthard Tüneli 50 km’den fazla uzunluğu ile imalatı yirmi yıla yakın sürmüş ve daha yeni hizmete açılmıştır. Bu tünel sadece uzunluğu ile değil aynı zamanda en derin demiryolu tüneli olarak da kayıtlara geçmiştir. Projenin inşası sırasında elde edilen deneyimler, tecrübeler ve yeni imalatlar ile malzeme yaklaşımları ise tünel endüstrisine büyük katkılar sağlamıştır.

Tüm dünyada ulaşım altyapılarını geliştirmeye yönelik özellikle şehir içi sıkışık alanların tra k sorunlarını azaltmak, kıyı bölgeleri ile iç kesimleri birbirine bağlayan dağ geçitlerini by-pass etmek amaçlı karayolu ve demiryolu ulaşım tünelleri yanı sıra içme suyu ve atık suyu hatları da tünel endüstrisindeki ana talebi oluşturmaktadır.

İstanbul Teknik olarak karayolu ve demiryolu ulaştırma tünel uygulamalarına yöneldik

Uzun yıllardır devam eden FiberCon Sentetik ve Metal Beton Donatı Elya arı’na ek olarak, polimer liner (PVC/PE) su yalıtımı kaplamaları, PVC su tutucu bantlar ve TBM kazılarına yönelik EPDM kauçuk parçalar ve contalar ile ürün yelpazemizi hızla geliştirmekteyiz.

Aç kapa tünel açma yöntemi; metro tünelleri, çığ tünelleri, kanalizasyon içme suyu tünelleri ve yer altı geçitlerinin inşası açık havada yapılarak daha sonra üzerinin örtülmesi yöntemiyle karşımıza çıkmaktadır. Bu yöntemde önce kazı boşluğunun yanları betonarme kazık veya beton duvar perdesi ile desteklendikten sonra, yüzeyden hendek şeklinde kazılarak açılır. Yeraltı suları, yüzeye yakınsa seviyesi düşürülür veya su derin kuyulara drene edilir. Kenar ayarların örülmesinde hiçbir özellik yoktur. Tamamen açık havadaki duvar örme usullerine göre yapılır. Tavanın oluşturulmasında eğer yeryüzünden yeteri kadar derinlik varsa bir kemer oluşturulur. Bu kemer de açık havada oluşturulduğundan fazla güçlükle karşılaşılmaz. Eğer yeryüzünden yeteri kadar derinlik yoksa betonarme bir tavan oluşturulabilir. Yerleşim alanları içinde yapılan kazı çalışmaları gürültü ve tra ğin engellenmesi gibi zararları nedeniyle pek tercih sebebi değildir. Tra ğin gidişatını engellememek için seyyar köprüler kullanılabilir. Aç kapa tünel açma yönteminin diğer yöntemlerden farkı tavanda tasman oluşmamasıdır. Bu nedenle çevredeki yapılara zarar vermeden geçilmesi mümkündür. Ayrıca diğer yöntemlerle yeteri kadar yapılamayan su yalıtımı izolasyon işlemi bu yöntemle dış kaplama olarak kolaylıkla yapılabilir.

Delme patlatma yöntemi; uzun yıllardır yeraltı kazılarında kullanılmaktadır. Tünel açılacak yerdeki kayaçları, hızlı ve ekonomik şekilde çıkarmak tünel kazılarının esaslarındandır. Bu işlemler sırasında duvardaki kayaçlara zarar verilmemelidir. İyi bir patlama planlı ve kontrollü olmalıdır ki; tünel çeperi zarar görmesin.

Bu yöntemdeki ilk aşamada, kayaç delinir. Kuyular veya delikler aynı zamanda kaya bulonları içinde ayrı açılabilir. Bu noktada Jumbo adı verilen delici makine kullanılır. Açılan deliklere önceden kararlaştırılmış cins ve miktarda patlayıcı yerleştirilir ve patlama gerçekleştirilir. Tavan tıraşlanır ve aynaya kadar püskürtme beton yapılır.

Çapı sekiz metreden küçük olan ve kaya kalitesinin yüksek olduğu kayaçlarda açılan tüneller delme patlama yöntemiyle tek aşamada tam kesit açılabilir. Kaya koşullarının bozulduğu ve aynanın daha geniş olacağı yerlerde kademeli yöntem uygulanır.

Bu yöntemde ilk önce üst yarısı sonra alt yarısı alınır. Tipik olarak bir tünel günde 1 3 tonluk patlatma ile açılır. Her aşamadaki ilerleme uzunluğu, kalitesi ve kazı çapına bağlıdır.

Tünelde ilerleme ayna genişliğinin %50 95’i kadardır. Aynı zamanda ilerleme derhal iksa isteyen çok kırıklı tünel koşullarında 0,5 m olabileceği gibi geniş çaplı kazıların yapıldığı masif ve kendini destekleyebilen kayaçlarda 3 m olabilir. Tünel problemleri genelde rutin koşullardan kaynaklanmaz. Özellikle bazı kısımlarda lokal olarak bulunan aşırı kötü / zayıf kayaçlar sorun yaratır. Zayıf zemin geçişli tüneller açılırken kısa patlama rauntları uygulanır. Her bir raunttan sonra hızlı bir şekilde fiber donatılı püskürtme beton ve beton kaplama uygulaması yapılmalıdır.

Makine ile kazı, delme patlatma yönteminden daha az yıkıcı olduğundan aynı oranda iksa isteyen tünel koşulları sağlar. Makine ile kazılar; yarım kesit ya da tam kesit makineler ile yapılmaktadır. Tüm kesit makineler, tünel şartlarının çoğuna uygun ekonomik kazıları hayata geçirebilmektedir. Bu makinelerin satın alınması, kurulması, çalışılacak sahaya getirilmesinin pahalı olması bir handikaptır. Eğer tünel uzunluğu bir kilometreden fazla ise tam kesit makine ile yapılması ekonomiktir.

Eğer tünel zemini koşulları güzergah boyunda sıkça değişiyorsa; patlatma, makine kazısına oranla daha ekonomik bir yöntemdir. Kesici başlar ve ekipmanları; 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 çıkartılabilir. Açık kesici baş, geri çekilme özelliğinden dolayı ön tarafta çalışma yapılmasına olanak verir; fakat kapalı başı olan makinelerde ön tarafta çalışma ancak kazı etrafının boşaltıması ile mümkündür. Ayrıca; patlatma kazılabilir tünel zeminine rastlayıncaya kadar devam edebilir. Birçok tam kesit TBM, dairesel bir kesite sahiptir ve dönmeli kesicilere sahip başın çapı tünelinkiyle aynıdır.

Yarım kesit tünel açma makineleri veya kollu makineler, aynanın bir kısmını aynı anda kazar. Manevra kabiliyetleri fazladır. Bu makineler UCS değerleri 60 Mpa’dan küçük ve aşındırma özelliği düşük kayaçlarda kazı yapabilir. Masif ve yüksek dayanımlı kayaçlarda çalışmaz.

Eğimli veya düşey şaftlar, şaftın tabanında iki kesitte bençlenebilir veya tam ayna patlatılır. Şaftlar özel makine kullanılarak aşağıdan yukarıya veya yukarıdan aşağıya da açılabilir. Aşağıdan yukarı delme, şaft altından ulaşım mümkünse diğer bir alternatif yöntemdir. Bu yöntemle önce yaklaşık 28 cm çapında bir pilot kuyu açılır. Sonra iki metre 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 yedi ayda tamamlanırken, döndürmeli delici burgu kullanılarak üç ayda tamamlanır. Uygun koşullarda 600 m’den uzun şaftlarda döndürmeli delici burgu uygun bir yöntemdir.

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 ve küçük tünellerde kullanılırken; geniş kesitli tünellerde hafriyat kamyonları kullanılır. Manş Tüneli’nde raylı sistemler kullanılmış ve 7 milyon m3’den fazla pasa taşınmıştır. Kamyonlar, raylı sisteme oranla eğimi yüksek olan güzergahlarda kullanışlıdır. Taşıyıcı kemerlerle yapılan hafriyat, maden galerilerinde çok sık kullanılır. Aynı zamanda bu sistem, tünel malzemelerinin yüksek hızla kaldırılacağı tünellerde de tercih edilir.

1 – 2 metre genişliğe sahip bir kemer, sürekli olarak saatte 1000 tonluk bir yükü kolayca taşıyabilir. Şaftların açılması, tünellere oranla daha yavaş gerçekleşir. Bunun nedeni; şaftın tabanından parçalanmış kayaların kaldırılması nedeniyle kazının sık sık durdurulmasıdır. Aşağıdan yukarıya 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), tünelin içinde açıldığı kaya ortamına kendi kendini taşıtma ilkesine dayanır. Yöntemin prensibi, en uygun kazı ve sağlamlaştırma yöntemleri kullanılarak kazı sonrasında oluşacak ikincil gerilme ve deformasyonların, kaya yapısının stabilizesini bozmayacak şekilde denetlenmesi, yönlendirilmesi ve kayaçların ilk sağlamlığını olabildiğince koruyarak boşluğu çevreleyen bölgenin kendi kendini tutan ve taşıyan bir statik sistem oluşturulmasıdır. Bu yöntem, kollu kazıcı makinelerini kullanır ve kazıdan sonra püskürtme beton (79 cm), ankraj, tel kafes, çelik bağlar ve tekrar püskürtme beton (8 cm) uygulanır. NATM, tünel zeminine uygun oranlarda (metal / fiber) donatı ve kaplama malzemesi kullanır. Etkileşme ve kaplama basınçlarının yakından izlenmesi, NATM’nin önemli bir kısmını oluşturur. Uygulama, yavaş olmasına rağmen tünel zemini deplasmanları ve iksa miktarları minimum seviyeye indirgenerek sonuçta ekonomik bir uygulama gerçekleştirilmiş olunur.

Mukavemeti fazla olan iyi bir kayada, iksa (metal kaburga) donatısına gerek yoktur. Devamlı bozulan koşullar için başlangıçta 20 40 mm kalınlığında püskürtme beton uygulaması gerekir. Fay yakınlarında ve tünel zemininin sıkışma potansiyeline sahip olduğu zamanlarda, püskürtme beton tabakaları U şekilli kesite sahip esnek, ha f çelik kaburgalar ile daha da kuvvetlendirilir. Günümüzde çelik kaburgalar yerine, çelikten yapılmış kafes kirişler kullanılmaktadır. Bunlar, daha ha ftir ve kayaca daha kolay iliştirilir. Püskürtme beton uygulamasından sonra, donatılı beton kirişler oluşturulur.

NATM’de kullanılan desteğin, esnek olmasının iki anlamı vardır. Birincisi; mekanik olarak esnektir ve uygun bir membran rolü oynayarak kaya sıkışması esnasında deforme olur. İkincisi; bu tip esnek iksa, çok yönlü olup lokasyondan lokasyona değişecek gereksinimlere göre ayarlanabilir. Bu uygulama; daha az beceri, kontrol, araştırma ve test gerektirir. Tünel zemini koşullarının üniform ve iyi bilindiği durumlarda küçük çaplı kısa tünellerde de iyi sonuç verir.