Transcript Natm

TANIM
• Tünel; ekseninin eğim açısı 30° den küçük olan; iki ucu
açık ve boyuna göre çapı çok küçük olan yeraltı kaya
yapılarıdır.
• Maden mühendisliği açısından tünel; kazılabilen ve
tahkim edilebilen yeraltı geçişidir. Bu tanımdan çıkarılan
sonuca göre tünel inşasında en önemli unsur; kayanın
kazılabilme ve desteklenebilme özelliğidir.
• Bir başka deyimle tünel; demiryolu, karayolu, yaya yolu,
kanal v.b. gibi taşıma yollarının bir kısmının,
yeryüzünden geçirilmesinin teknik bakımdan olanaksız
olduğu ya da ekonomik bakımdan uygun bulunmadığı
yerlerde, bu kısmın yeraltından geçirilmesi için
başvurulan mühendislik yapılarıdır.
Tünelcilik Terimleri
• Tünel: Değişik boyut ve eğimlere sahip,
yeryüzüyle iki taraftan bağıntısı olan yeraltı
kazılarıdır.
• Galeri: Tünellerden farkı yüzeyle bir
taraftan bağıntılı oluşlarıdır.
• Şaft (Baca-Kuyu) : Düşey veya düşeye
yakın şekilde açılmış, yüzeyle bağıntısı
olan kazılara denir.
• Zemin: Kazının yapıldığı ortam.
• Üzengi: Enkesitte kemerin kenar ayaklara
oturduğu seviyeden geçen çizgiye üzengi
çizgisi, bunun tespit edildiği seviyeye de
üzengi seviyesi denir.
• Üzengi Hattı: Tünelin sağ ve solundaki
kavislenmeye başladığı noktalardan geçen
yatay vaziyetteki arakesitidir. Bu hat daire
şeklindeki tünellerde merkezden geçen
yatay durumdaki tam çapa eşittir ve
onunla çakışır.
• Merkez Hattı: Tüneli, boylamasına iki eşit
parçaya bölen düzlem arakesitidir.
• Kalot: Enkesit alanının üzengi seviyesi
üstünde kalan kısmıdır.
• Stros veya Çekirdek: Enkesit alanının
üzengi seviyesi altında kalan orta kısmıdır.
• Ano: Herhangi bir yöntemin
uygulanmasında, bir işlemin
gerçekleştirildiği tünel parçasına denir.
Ano uzunluğu, zemin cinsine ve uygulanan
yönteme göre 1.5 m-9.0 m arasındadır.
• Radye: Tünele gelen yükü daha geniş bir alana
yaymak amacıyla tünelin kenar ayakları altında
genellikle ters kemer şekli verilen taban kısmıdır.
• Kenar Ayaklar: Temelden üzengi seviyesine
kadar olan yan duvarlardır.
• Kemer: Yapının kenar ayaklar üzerine oturan
tavan kısmıdır.
• Anahtar: Kemerin en kesit eksenine rastlayan
en yüksek kısmı olup, kenar ayaklardan itibaren
örülen kemer kâgiri burada "anahtar taşı" denen
bir taşla kapanır
TÜNEL AÇMA YÖNTEMLERİ
1. Kazının yapılış şekline göre
• Konvansiyonel Tünel Açma (Delme-PatlatmaYükleme); Her kesitte, tam veya kısmi kesit tünel açma
işinde uygulanabilir.
• Kollu Kazı Makinesi: Palet üzerine monteli, elektrikle
çalışan, dairesel olmayan kesitler için uygun, boom ucunda
döner bir kesici kafası bulunan ve yükleme yapabilen bir
kazı aracıdır.
• Tam Kesit Açma Makinası (T.B.M.): Bütün kazı arınını bir
seferde kazabilen genelde dairesel kesitlerde çalışan
sürekli kazı yapabilen kazı aracı.
• Kalkanlı Tünel Açma Makinesi (Shield): Yumuşak ve
akıcı özellik gösteren zeminlerde kullanılır.
2. Arının ilerletilmesine göre;
• Tam kesit tünel kazısı: Tünel kesitinin bir
defada kazıldığı yöntemdir.
• Kısmi kesit tünel kazısı: Tavanın kendi kendini
tutma süresi tahkimatı kurabilmek için yeterli
değilse parçalı kazı yapmak gerekir.
• Çok arınlı kazı: Tavanın kendi kendini tutabilme
süresi kılavuz kazı ve basamak kazısı
yapılabilmesine engel oluyorsa üst kılavuz kazı
ve tünel kesiti birkaç parça halinde yapılır.
Tünel Açma Yöntemleri
Alman Yöntemi
Ön görünüş
Belçika Yöntemi
V
V
2
3
2
VII
4
4
3
V
6
3
5
4
1
5
VII
6
5
1
6
Ön görünüş
VII
Eski Avusturya Yönt.
IX
IX
4
IX
5
4 3 4
5 2 5
6
6
3
2
6
2
VIII
7
7
1
VIII
1
7
VIII
İngiliz Yöntemi
VIII
3
2
4
VII
VIII
3
4
5
2
5
6
1
6
VII
3-4
2
VIII
1
VII
5-6
İsviçre Yönt.
VII
VI
VII
3
4
2
4
5
1
5
VI
3
4
2
VII
1
VI
5
Ön Sağlamlaştırmalı Yönt.
YENİ AVUSTURYA TÜNEL AÇMA YÖNTEMİ
• Tünelcilikte, yeni bir anlayışın ortaya
çıkmasına yol açan "Yeni Avusturya Tünel
Açma Yöntemi (NATM)" tünelin, içinde
açıldığı kaya ortamına kendi kendini
taşıtma ilkesine dayanır
• 1962’de L. V. Rabcewicz tarafından kazıdan
sonra münkün olan en kısa sürede invert betonu
ile kapatılan ince bir püskürtme beton yardımı ile
oluşan deformasyonların dengelenmesi şeklinde
tanımlanmış ve yöntemin üç önemli özelliğini
aşağıdaki şekilde vermiştir;
• 1. İnce bir püskürtme beton uygulaması,
• 2. Tünel cidarındaki koruyucu halkanın
mümkün olan en kısa sürede tamamlanması,
• 3. Sistemetik deformasyon ölçümlerinin
yapılması.
Yeni Avusturya Tünel Açma Yöntemi’nin Özellikleri
•
•
•
•
1- Kaya kütlesinin doğal dayanımı: Yöntem tünel boşluğunu çevreleyen
ve tünel tahkimatının temel bileşeni olan kaya kütlesinin tabii dayanımının
muhafaza edilmesine dayanır. Kurulan ilk destek kayacın kendisini taşıyıcı
unsur haline getirir.
2- Püskürtme beton koruması: Gevşemeler ve aşırı kayaç
deformasyonları önlenmelidir. Bu, kazıdan hemen sonra uygulanan ince bir
püskürtme beton tabakası ile sağlanır. Kayacın taşıma kapasitesinin
püskürtme beton ile arttırılması ve deformasyonların minimize edilmesi
gereklidir.
3- Ölçümler: Tünelin içinde açıldığı kayaçlara ait testler sürekli yapılmalı ve
kazı sırasında oluşan bütün deformasyonlar ve gerilmeler ölçülmelidir.
Yapılan bu ölçümler sayesinde beklenmeyen durumlara karşı anında yeni
çözümler üretilebilmekte, yerine göre kazı ve tahkimat sistemi
uygulanabilmektedir.
4- Esnek tahkimat: İlk kaplama ince duvarlı olmalı. Sağlamlaştırma işi
püskürtme betonun kalınlaştırılması ile değil, çelik hasır, kaya civatası ve
çelik bağlarla sağlanmalı. İlk tahkimat, kazıdan sonra gereken birincil
destekleme için yapılmakta, ikincil tahkimata ise, yapılan ölçümler sonucu
gereksinim duyulması halinde başvurulmaktadır.
•
•
•
•
•
5- Beton halkanın taban betonu ile tamamlanması: Taban mümkün
olduğu kadar çabuk kapatılarak taşıyıcı bir halkanın oluşturulması çok
önemlidir. İnvert kaplama kaya kütlesinin yük taşıma halkasının temelini
oluşturur. Zayıf zeminlerde açılan tünellerde kazı bölümlerinin hiçbirinde bu
tünel halkası geçici bile olsa açık tutulmamalıdır. Halkanın taban betonu ile
kapatılma zamanı, zemin veya kayaç koşullarına bağlı olarak farklılık
gösterir.
6- Sözleşme şartları: NATM’nin başarısı ölçümlere bağlı olarak kazı ve
destek yöntemlerindeki esnekliğe dayanmaktadır. Sistemin kusursuz
işlemesi için mukavelelerin bu değişikliklere imkan ve izin verecek şekilde
yapılması gerekmektedir.
7- Tahkimat gereksinimleri kaya kütle sınıflamasına bağlı olarak belirlenir.
8- Tünelde tahkimatsız açıklık mümkün olduğu kadar kısa olmalıdır.
Boşluğun boyutu ve biçimini değiştirmek için kazıda fazla değişiklik
yapılmamalıdır. Aksi halde sekonder gerilmelerde artış beklenebilir.
KAZI
• Kazı, delme-patlatma ile veya mekanize
olarak yapılır
İLK KAPLAMA
Çeilk iksa
Kaya Bulonu
Çelik hasır
Püskürtme
Beton
Kaya Yüzeyi
NİHAİ
KAPLAMA
Beton (40 cm)
Drenaj Bezi
Su
Yalıtımı
kazı aşamalarının (parçalarının) sayısı aşağıdaki
parametrelere bağlı olarak değişebilmektedir
Bu parametreler;
• Tünel boyutları,
• Kayaç formasyonunun cinsi,
• Deformasyon limitleri,
• Sarsıntı (patlatma) limitleri,
• Makine ve ekipman tipi, kapasiteleri,
• İşveren ve müteahidin tecrübesi,
• Tünelin inşa edilme süresidir
• Zayıf kayaçlarda kayacın kendi kendini
tutma süresi yok denecek kadar azdır. 30
m2 kesite kadar olan tünellerde kazı küçük
kazı adımları ile gerçekleştirilir. Kazı ile
birlikte tahkimatın yerleştirilmesi yapılır.
Kesit genişliğine göre kazı ekskavatör ile
yapılabilir. Ekskavatör ile yapılan kazıda
üst yarı kazısını 3-4 m geriden alt yarı
kazısı izler.
Daha büyük kesitler ise aşağıdaki amaçları
gerçekleştirebilmek için alt bölümlere ayrılmalıdır
Açıkta kalan arın yüzey alanının düşürülmesi ve bu
yolla arın stabilitesi, konverjans ve oturmanın
daha iyi kontrol edilmesi,
İlerleme başına düşen kazı, destekleme elemanları
ve püskürtme beton miktarının düşürülerek daha
erken tahkimat sağlanması,
Tüm alt bölümlerde alt kazının daha erken
kapanımı,
Tesis ve ekipmanların girişinin daha kolay hale
getirilmesi
Zayıf zeminlerde açılan ve kesiti 30 m2’den büyük olan tüneller için 4
temel kazı tipi önerilmektedir (ICE, 1996).
III Orta kısım
I Yan kazı
I
Üst yarı
Basmak
kazısı
Üst yarı
III
Basamak
Taban
II Yan kazı
Püskürtme
beton
II
Üst yarı
Basmak
kazısı
Geçici
yan
duvarlar
Taban
Taban
Geçici dolgu
Püskürtme
beton
Geçici yan duvarlar
III
I + II
Plan
Geçici dolgu
Kazı sırası
III
I+II
Üst yarı
I
1 3 6 8
1 3 6 8
III
Basamak
Taban
II
2 4 79
5 10
2m
-25 m
Tünel boyutuna bağlı
Gerekirse
2m
2
5
2m
4 7 9 1m1m
10
2m
III Orta kısım
I Yan kazı
I
Üst yarı
Basmak
kazısı
Üst yarı
III
Basamak
Taban
II Yan kazı
Püskürtme
beton
II
Üst yarı
Basmak
kazısı
Geçici
yan
duvarlar
Taban
Taban
Geçici dolgu
Püskürtme
beton
Geçici yan duvarlar
III
I + II
Plan
Geçici dolgu
Kazı sırası
III
I+II
Üst yarı
I
1 3 6 8
1 3 6 8
III
Basamak
Taban
II
2 4 79
5 10
2m
-25 m
TİP I
Tünel boyutuna bağlı
Gerekirse
2m
2
5
2m
4 7 9 1m1m
10
2m
Püskürtme
beton
Üst yarı
I Yan
kazı
Üst yarı
I
Basamak
Taban
II Genişletme
II
Basamak
Geçici yan duvar
Geçici dolgu
Taban
Püskürtme
beton
Geçici yan
duvar
Geçici dolgu
TİP II
Plan
Kazı sırası
Üst yarı
I
Basamak
II
Taban
-25 m
Tünel boyutuna bağlı
Kafes iksa
Püskürtme
beton
Üst yarı
kazısı
Basamak
kazısı
Taban
kazısı
Geçici dolgu
A-A Kesiti
TİP III
Tünel boyuna bağlı
Kalıcı püskürtme
beton
Genişletme
Pilot tünel
püskürtme
betonu
Pilot tünel
ekseni
Ortak invert
TİP IV
Avantajlar
• Çok değişik zemin şartlarına uyumludur,
• Farklı enine kesitlere kolaylıkla ve esnek olarak
uygulanabilir,
• Gerekli tahkimat boyutlandırmasında ekonomik olarak
optimizasyon sağlanabilir,
• Kısa ve küçültülmüş bölümlere ekonomik uygulanabilir,
• Tam kesit galeri açma makineleri ile kombinasyonları
kolaydır,
• Yatırım maliyetleri düşük ve amortizasyonu daha çabuk,
Dezavantajlar:
• Yeraltı suyunun altında uygulanması sadece ek
ölçümlerle olabilir,
• İlerleme oranı nispeten düşüktür ve önemli artışlar
sağlanamaz,
• Personel eğitimi, yetiştirilmesi ve pratik kazandırılması
kolay değildir,
• Kalifiye işçilik ve yüksek kaliteli malzeme gerektirir,
• Projeyi yaptıran ve yapan açısından anlaşma ve risk
dağılımı zordur,
• Otomasyon olasılığı sınırlıdır.