METRO VE KARAYOLU TÜNELLERİNİN DERİN KAZILAR VE YÜKSEK YAPILAR İLE ETKİLEŞİMİ Ahmet SAĞLAMER
GİRİŞ Şehir merkezlerinde genelde derin kazıları olan yüksek binalar inşa edilmesi, İstanbul gibi bütün megapollerin ortak problemidir. Yüksek katlı iş merkezleri, rezidanslar ve alışveriş merkezlerinin bir çoğu için derin kazılar yapılmaktadır. Bu yüksek yapılar mevcut veya planlanmış olup yakın gelecekte inşa edilecek karayolu ve metro tünellerine komşu alanlarda veya tünellerin üzerinde inşa edilmektedir. IC Kongre Merkezi Arista Residence
GİRİŞ Geoteknik mühendisleri için geliştirilmiş yeni yazılımlar ile, tünellerin yakın çevresinde yapılan derin kazılar ile bu kazıları destekleyen iksa sistemlerinin ve yüksek binaların tünel çevresindeki zemin/kaya ortamda ve tünel kaplamasında oluşturduğu yeni gerilme ve deformasyon durumları incelenebilmekte ve bu karmaşık mühendislik problemi modellenebilmektedir. Tünelin dairesel veya atnalı kesite sahip olması ve kaya ortamda kemerlenmenin mobilize olması durumunda tünel kalıcı kaplamasına sınırlı iç tesirler etkimektedir. Ancak, tünel inşa edildikten sonra, komşu alanlarda yapılan inşai faaliyetler, tünel kaplamasında ve tünel zemininde denge durumuna erişmiş gerilmedeformasyon durumunu değiştirir.
GİRİŞ Özellikle, tünel radyesi altına inen kazılarda, tünel etrafındaki zemin/kaya ortamda meydana gelen ferahlama (yatay gerilmelerin azalması) nedeniyle tünel, kazı yönünde önemli yer değiştirmeler yapabilir. Yüksek bir binanın temel sisteminden aktarılan ilave gerilmeler nedeniyle tünel daimi kaplamasında, projelendirme sırasında dikkate alınan iç tesirleri aşan kesit tesirleri ortaya çıkar. Herhangi bir tünele komşu alanda yapılacak derin temel kazısı ve kazı çukurunun içerisine inşa edilecek yapının tünel üzerindeki olası etkisinin incelenmesi gerekir.
GİRİŞ Karayolu ve metro tünellerine yakın alanlarda yapılacak kazılardan veya inşa edilecek binalardan tünellerin olumsuz etkilenmemesi için tünel çevresinde koruma bantları belirlenmiştir. Koruma bantlarında inşai faaliyet yapılmasına hatta sondajın koruma bandı içine girmesine izin verilmemektedir.
ANTHILL PROJESİ Anthill Projesi, İstanbul da Şişli İlçesinde, Bomonti semtinde inşa edilmiştir. Her biri 60 katlı 2 adet yüksek bloktan ve blokların oturum alanını çevreleyen 8 katlı alışveriş merkezinden oluşmaktadır. Projenin inşaatı tamamlanmıştır. Ant Hill in Güney Batı sında +50.0m olan saha yüzeyi kotları Kuzey Doğu sınırında +89.0m lere yükselmektedir. Temel alt kotu +36.0m olarak belirlenen proje kapsamında 53.0m derinliğe varan temel kazısı yapılmıştır.
ANTHILL PROJESİ
ANTHILL PROJESİ Temel çukurunun en kritik kazı aynası, inşaat sahasının Kuzey Doğu sundan geçen Bomonti Dolmabahçe Karayolu Tünelleri ne komşu cephedir. Temel kazısının yapılabilmesi için inşa edilen iksa sistemi ile karayolu tünellerinin ilişkisi bu kesitte gösterilmektedir.
ANTHILL PROJESİ Anthill için imal edilen iksa sisteminin, Karayolu tünellerine en yakın sistem kesiti için sonlu elemanlar modeli oluşturulmuş ve çeşitli analizler yapılmıştır. İksa sistemi projelendirmesinde, ankraj köklerinin tünel koruma bölgesine girmemesi amaçlanmıştır. Temel kazısı sırasında, zayıf kaya ortamdaki yatay gerilmelerin ortadan kalkması veya azalması sonucu derin kazının özellikle kazıya yakın olan tünelde oluşturacağı etkiler araştırılmıştır. İksa sistemi bu bölgede üç kademeli bir kesit olarak projelendirilmiştir. İksa sistemi kesitinin en üstünde fore kazıklı, takiben zemin çivili duvar ve kaya koşullarının iyileşmesiyle aç kapa perdeli, ankrajlı bir iksa sistemi inşa edilmiştir. Analizler sırasında, iksa sisteminin düşey yapısal elemanları sabit tutularak farklı ankraj aralıkları ve ankraj seviyeleri için çok sayıda sonlu elemanlar analizleri yapılmış ve iksa sistemi bu yaklaşımla optimize edilmiştir.
ANTHILL PROJESİ
ANTHILL PROJESİ Analizlerde, Tünelin temel kazısına yakın yan duvarında 1.9cm mertebesinde yer değiştirme ve maksimum 130 knm/m (13 tm/m) ilave eğilme momenti oluşabileceği hesaplanmıştır. Tünel yapısında, bu ilave kesit tesirlerine izin verilebildiği için iksa sistemi projesi uygulanmış ve derin kazı yapılmıştır. Uygulama sırasında tünel içinde enstrümantasyon yapılmadığı için tünelde ortaya çıkan gerçek deformasyonlar ve kalıcı kaplamadaki gerçek kesit tesirleri bilinmemektedir.
ARISTA RESIDENCE Ant Hill kulelerinin inşa edildiği alana komşu alanda, Bomonti Dolmabahçe Karayolu tünellerinin üzerinde Arista Residence projesi inşa edilmektedir. Söz konusu proje ile ilgili ön çalışmalara 2010 yılında, inşaatına ise 2011 yılında başlanmıştır. Arista Residence ın inşa edildiği alandaki zemin profili, Ant Hill in inşa edildiği alandaki ile aynı olmakla birlikte saha yüzeyindeki kontrolsüz dolgu kalınlığı daha fazladır.
ARISTA RESIDENCE Bu projedeki radye temel alt kotu ile karayolu tünellerinin üst kotu arasında 18m yükseklikte kaya örtü tabakası bulunmaktadır. Sondajlar sırasında tünellerin delinmesi gibi bir olumsuz durumla karşılaşılmaması ve bölgedeki Trakya Formasyonunun (zayıf kumtaşı-silttaşıkiltaşı) özelliklerinin bilinmesi sebebiyle, İstanbul Büyükşehir Belediyesi bu alanda zemin araştırma sondajı yapılmasına izin vermemiştir. Buna karşın, Trakya Formasyonu üyesi kaya birimin saha yüzeyine olan derinliğini (dolgu kalınlığını) belirlemek amacıyla sahada çok sayıda araştırma çukuru açılmıştır.
ARISTA RESIDENCE Arista Residence örneğinde iki aşamalı ve kritik bir problemin incelenmesi gerekmiştir. Öncelikle, karayolu tünellerinin hemen üzerinde temel kazısı yapılacak ve sonrasında kazılarak elde edilen platforma 28 katlı, 350 kpa temel taban gerilmesi aktaran bir yüksek yapı inşa edilecektir. Dolayısı ile tüneller öncelikle temel kazısı ile oluşan gerilme dağılımından etkilenmiş ve sonrasında inşa edilen yapıdan etkiyen gerilmeler altında mobilize olacak yeni iç tesirlere maruz kalmıştır.
ARISTA RESIDENCE Sonlu elemanlar analizlerinde, tünelin NATM metodu ile açılmış bir tünel olması durumu dikkate alınmıştır. Tünel kazısı sonrasında tünelin püskürtme beton geçici kaplama ile desteklenmesini takiben tünel çevresindeki kaya birimin ferahlamasına izin verilmiştir. Tünel kalıcı kaplamasının kaya ortamın ferahlamasının ve deformasyona bağlı olarak kemerlenmesinin belirli bir oranda tamamlanmasını takiben inşa edildiği dikkate alınmıştır. Temel kazısı ve devamında bina inşaatını içeren aşamaları kapsayan analizler neticesinde, 28 katlı olarak inşa edilecek Arista İş ve Ticaret Merkezi nin tünel kaplamasında maksimum 11mm lik bir deformasyon oluşturabileceği hesaplanmıştır.
VAKIFBANK MECİDİYEKÖY İŞ MERKEZİ
VAKIFBANK MECİDİYEKÖY İŞ MERKEZİ Vakıfbank a ait Mecidiyeköy hizmet binası, mevcut binanın yıkılmasını takiben toplam 14 katlı olarak inşa edilmektedir. Hizmet binasına ait iksa sisteminin inşaatına 2012 nin Mayıs ayında başlanmıştır. Taksim 4. Levent Metro tüneline komşu alanda yapılmakta olan kazının derinliği 20.0m olup en derin temel kazısı bu cephede yapılmaktadır. Düşey iksa elemanlarının kuyu perde, yatay destek elemanlarının ise ankraj yerine içten çelik boru destekler olarak seçilmesinin başlıca sebebi, temel kazısının metro tünellerine çok yakın bir alanda yapılmasıdır.
VAKIFBANK MECİDİYEKÖY İŞ MERKEZİ Yapılan analizler, metro tünellerinin Vakıfbank temel kazısından ve kazıyı takiben inşa edilecek hizmet binasından etkilenmeyeceğini göstermiştir.
ÖZDİLEK OTEL REZİDANS VE AVM İNŞAATI
ÖZDİLEK OTEL REZİDANS VE AVM İNŞAATI İstanbul Şişli de, Özdilek Alışveriş Merkezleri ve Tekstil Sanayi A.Ş. tarafından AVM-İş Merkezi ve Otel Kompleksinden oluşan İstanbul Projesi inşa edilmektedir. İnşaat, Büyükdere Caddesi tarafında Levent Metro İstasyonuna komşu olup istasyon yapısının beden duvarı ile inceleme konusu inşaatın derin temel kazısı arasında 6.00m lik bir mesafe kalmaktadır. Proje kapsamında yaklaşık 22.0m derinlikte temel kazısı yapılmıştır.
ÖZDİLEK OTEL REZİDANS VE AVM İNŞAATI
ÖZDİLEK OTEL REZİDANS VE AVM İNŞAATI İksa sisteminde, metro istasyonu tarafında, temel alt kotu +117.05m olan bir giriş yapısı bulunmaktadır. Metro istasyonunun giriş yapısının perde duvarı sebebiyle, saha yüzeyinden bu kota kadar herhangi bir iksa sistemi yapılmasına ihtiyaç duyulmamıştır. Bu sebeple, iksa sistemine ait kuyu perdelerin üst kotu 117.25m olarak seçilmiştir.
ÖZDİLEK OTEL REZİDANS VE AVM İNŞAATI
ÖZDİLEK OTEL REZİDANS VE AVM İNŞAATI METRO İSTASYONU Δhmax=18.80 mm
ÖZDİLEK OTEL REZİDANS VE AVM İNŞAATI Özdilek Levent AVM projesinde temel kazısı kadar kritik bir aşamayı kuyu perdelerin imalatı oluşturmuştur. Kuyu perde imalatının kontrolsüz yapılması durumunda, kuyu kazısının tamamlanarak beton dökülmesi ile kademeli temel kazısına başlanmasına kadar olan süreçte, kuyu perdeler yatayda desteksiz olarak çalışmaktadır. Bu durumda, kuyu perde ile desteklenen kazı cephesine komşu yapılarda, daha temel kazısı başlamadan istenilmeyen deplasmanlar oluşabilmekte ve yapılar hasar görebilmektedir. Özdilek Levent AVM projesi kapsamında kuyu perdeler bir program dâhilinde imal edilmiş, her bir kuyu perdenin imalatının tamamlanmasını takiben, perde sınırı ile kuyu sınırı arasında kalan boşluk grobeton ile doldurulmuştur.
RÖNESANS MECİDİYEKÖY OFİS BİNASI İNŞAATI Rönesans Teknik İnşaat San. ve Tic. A.Ş. tarafından Mecidiyeköy de inşa edilen Ofis binası yaklaşık 4000m 2 oturum alanına sahiptir. Bina, 4. Levent Taksim Metrosunun 2 no.lu hat tünelinin KM 13+872 ile KM 13+990 kesimi üzerinde yer almaktadır. Proje kapsamında inşa edilecek yapının temel alt kotu 100.18m olarak belirlenmiş olup metro tüneli üst kotu ile temel tabanı arasında yaklaşık 10.0m mesafe kalmaktadır. Güncel arazi kotlarının 117.30m ila 109.70m arasında değiştiği proje sahasında 9.70m ila 17.00m dolaylarında derin temel kazısı yapılmıştır.
RÖNESANS MECİDİYEKÖY OFİS BİNASI İNŞAATI
RÖNESANS MECİDİYEKÖY OFİS BİNASI İNŞAATI Projeye ait iksa sistemi projeleri Kilci Mühendislik ve Müşavirlik Ltd. Şti. tarafından tasarlanmıştır. Temel kazısı ile tünel üzerindeki yükün hafiflemesi ve tünelde deformasyonların oluşması söz konusu olacağından, İstanbul Büyükşehir Belediyesi Ulaşım Daire Başkanlığı Raylı Sistem Müdürlüğü, tünelde deformasyon gözlemleri yapılmasını ve iksa sistemi inşaatının tesis edilecek gözlem elemanları ile izlenmesini istemiştir. Aletsel gözlem şebekesi kapsamında 14 adet mekanik çatlak ölçer yerleştirilmiştir. Ayrıca, 15.0m ara ile tünelin kesiti boyunca oluşabilecek distorsiyonların belirlenmesi amacı ile reflektörlerle jeodezik gözlem kesitleri ve açısal dönme gözlem istasyonu olarak tiltmetre plakları yerleştirilmiştir.
RÖNESANS MECİDİYEKÖY OFİS BİNASI İNŞAATI 15 m ara ile 11 aksta Reflektör ile Jeodezik Okuma Alınması
RÖNESANS MECİDİYEKÖY OFİS BİNASI İNŞAATI 15 m ara ile 10 aksta Tiltmetre Okumaları Alınarak Ray Döşemesindeki Açısal Dönmelerin Gözlenmesi
RÖNESANS MECİDİYEKÖY OFİS BİNASI İNŞAATI 14 adet Mekanik Çatlak Ölçerler ile Tünel Kaplamasındaki Kılcal Çatlakların Gözlenmesi
RÖNESANS MECİDİYEKÖY OFİS BİNASI İNŞAATI 10 noktaya tesis edilen tiltmetre plakaları ile, yapısal olmayan 14 çatlağa tesis edilen mekanik çatlak ölçerde ve 12 aksta tesis edilen 36 reflektörden 21.06.2011 tarihinde başlayan haftalık periyotlarla okumalar alınmış ve raporlanmıştır. 02.08.2012 tarihine kadar tünel içerisinde yapılan aletsel gözlem sonuçları, referans okumaları temel alınarak değerlendirilmiş ve metro tünelinde deformasyon oluşmadığı görülmüştür.
NUROL ÇAĞLAYAN TOWER PROJESİ İstanbul İli, Şişli İlçesi, Mecidiyeköy Mahallesi nde, Nurol İnşaat ve Ticaret A.Ş tarafından Nurol Çağlayan Tower adlı, 36 normal katlı gökdelen inşa edilmektedir.
NUROL ÇAĞLAYAN TOWER PROJESİ Proje sahasının, güney sınırını O-1 İstanbul Çevre Yolu, batı sınırını Lale Sokak, kuzey sınırını ise Yeni Yol Caddesi belirlemektedir. İnceleme alanı O-1 İstanbul Çevre Otoyoluna komşu olup bu kesimde çevre yolu kısmen üstgeçitte kısmen dolgu üzerinde ilerlemektedir. Projenin inşa edildiği saha, önümüzdeki yıllarda inşa edilmesi planlanan, Beşiktaş-Şişli-Otogar Raylı Sistem Hattı na ait tünellerin üzerinde yer almaktadır. KM 5+035 ila KM 5+127 arasında kalan 92.0m lik kesimde planlanan tüneller inceleme sahasının altından geçecektir. Analizlerde tünel üst kotu ile temel tabanı kotu arasında 10 m kalınlıkta kaya tabakası bulunması durumu incelenmiştir. Mimari revizyonlardan ötürü temel taban kotu yükseltilmiş ve radye temelin, tünel tavanından 15m yukarıda kalması sağlanmıştır.
NUROL ÇAĞLAYAN TOWER PROJESİ
NUROL ÇAĞLAYAN TOWER PROJESİ İnceleme alanındaki zemin profilini, yüzeyde 0.70m ila 3.0m kalınlıktaki dolgu tabakası ve devamında ise Trakya Formasyonu üyesi silttaşı, kiltaşı ve kumtaşı zayıf kaya birimi oluşturmaktadır. Üst seviyeleri, kahve-sarı renkli tamamen ayrışmış olan ana kaya tabakası derinlemesine orta derecede ayrışmış nitelik kazanmaktadır. Metro hattının inşası öncesinde tamamlanmış olması beklenen Nurol Çağlayan Tower bodrum katlarının ve temel yapısının metro tünellerinin inşasına bir engel teşkil etmemesi ve aynı zamanda tünel inşaatının yapıya olumsuz bir etkisinin olmaması gerekmektedir. Bu amaçla, geometrik sınır koşulları ile zemin parametreleri esas alınarak bir nümerik analiz yapılmıştır. Analizlerde, tünel inşası sonrasında temel zemininde ortaya çıkacak deformasyonlar belirlenmiştir.
NUROL ÇAĞLAYAN TOWER PROJESİ Yüksek yapılardaki açısal dönme toleranslarının sınırlı olması, yapı temelinin toplam oturmasının 40-50mm değerleri ile sınırlandırılmasını gerektirmektedir. Yapılan analizler sonucunda bulunan ve tünel inşaatı sırasında yüksek binanın oturmasını gösteren = 4.00mm lik değer, sınır değer olarak kabul edilen 40-50mm toplam oturma değerinin 1/10 u mertebesindedir.
NUROL ÇAĞLAYAN TOWER PROJESİ Analizler sonucunda, tünel projesinde yüksek binanın altında yapılması düşünülen ve iki hattı bağlayan acil kaçış tünelinin yerinin değiştirilmesi gerektiği Büyükşehir Belediyesi Ulaştırma Daire Başkanlığına rapor edilmiştir. Diğer önemli bir konu da, bu kesimdeki tünellerin geçici kaplama ile bekletilmemesi ve kalıcı kaplamanın kısa sürede yapılmasıdır. Aksi taktirde, tünellerdeki deformasyonların hesaplanan değerlerin çok üzerinde olacağı aşikardır.