TÜNEL DELME MAKİNELERİ ve PERFORMANS ANALİZLERİ ÖRNEK ÇALIŞMALAR

TÜNEL DELME MAKİNELERİ ve PERFORMANS ANALİZLERİ ÖRNEK ÇALIŞMALAR Ayhan KOÇBAY 1 ve Erdoğan DOĞAN 2 1 DSİ Genel Müdürlüğü, Jeoteknik Hizmetler ve Yeraltısuları Dairesi Başkanlığı, Ankara 2 DSİ Genel Müdürlüğü, Proje ve İnşaat Dairesi Başkanlığı-Ankara ÖZET Dünyadaki teknolojik gelişmelere paralel olarak tünel inşaatlarında Tünel Delme Makinesi (TDM) Tunnel Boring Machine (TBM) kullanımında önemli bir artış meydana gelmiştir. Buna bağlı olarak sulama, içmesuyu ve enerji maksatlı projelerin planlanması ve projelendirilmesi kapsamındaki tünellerde de teknik ve ekonomik değerlendirmeler neticesine göre TDM kullanılmaktadır. Tünel delme makinelerinden en iyi verimin alınabilmesi için makine tipinin ve özelliklerinin seçimi çok önemlidir. Bu nedenle tünellerin projelendirmesi aşamasında; proje güzergahının jeolojisine, geçilecek formasyonların jeoteknik özelliklerine, bölgenin tektonizmasına, yeraltısuyu durumuna ve topoğrafik şartlara özel önem verilmeli, bu kapsamda yeterli sayıda ve derinlikte sondaj ile arazi ve laboratuvar deneyleri yapılmalıdır. Proje özelliklerine bağlı olarak seçilen makinenin ilerleme hızının tahmin edilmesi ve istenilen performansın alınması önemlidir. TDM ilerleme hızının kestirimi amacıyla; farklı kayaç türleri ve bunların jeoteknik özellikleri dikkate alınarak, kesicilerin üretildiği malzeme, şekilleri, dönme hızları, makinenin torku ve uygulayacağı basınç gibi özellikler ile çeşitli performans modelleri geliştirilmiştir. Bu modellerde jeoteknik parametreler, çap ve uzunluk ilişkisi büyük önem taşımaktadır. Bu çalışma kapsamında DSİ tarafından yapılan bazı projelere (Ermenek Enerji Tüneli, Mavi Tüneli, Gerede Tüneli gibi) ait veriler değerlendirilmiş ve Q TBM yöntemi kullanılarak performans analizleri yapılmıştır. TDM ile projelendirilecek tünellerde; tünel uzunluğu, çalışma koşulları, enjeksiyon, havalandırma, ulaşım gibi hususlar dikkate alınarak minimum tünel iç çapının (Diç) belirlenme kriterleri, TDM tipinin seçim ve ikinci el TDM kullanılması ile ilgili hususlar belirlenmiştir. Yapılan değerlendirmelere göre doğru projelendirme ve makine seçimine bağlı olarak projelerin kısa sürede tamamlandığı ve ülke ekonomisine büyük kazanımlar sağlandığı tespit edilmiş olup çalışma kapsamında bazı projeler örnek olarak verilmiştir. Anahtar Kelimeler: Tünel Delme Makinesi (TDM),sondaj, Q TBM 1. GİRİŞ Dünyadaki teknolojik gelişmelere paralel olarak tünel inşaatlarında Tünel Delme Makinesi (TDM) Tunnel Boring Machine (TBM) kullanımında önemli bir artış meydana gelmiştir. Genel Müdürlüğümüzce yürütülmekte olan sulama, içmesuyu, enerji ve derivasyon maksatlı projelerdeki tünellerde de, yapılan teknik ve ekonomik değerlendirmeler neticesine göre TDM kullanılmasına başlanılmıştır. Tünel delme makinelerinden en iyi verimin alınabilmesi için makine tipinin ve özelliklerinin seçimi çok önemlidir. Bu nedenle tünellerin projelendirmesi aşamasında; proje güzergahının jeolojisine, geçilecek formasyonların jeoteknik özelliklerine, bölgenin tektonizmasına, yeraltısuyu durumuna ve topoğrafik şartlara özel önem verilmelidir. Bu kapsamda yeterli sayıda ve derinlikte sondaj ile arazi ve laboratuvar deneyleri yapılmalıdır. Bu kapsamda DSİ Genel Müdürlüğü ve Bölge Müdürlükleri tarafından yürütülmekte olan ve TDM ile teşkil edilen tünellere ait projelerde farklı uygulamaların olduğu tespit edilmiş, bu itibarla uygulamadaki farklılıkların giderilmesi maksadıyla, proje ve uygulama aşamasındaki kriterlerin (minimum çap, uzunluk vb) belirlenmesi için bir komisyon kurulmuştur. Komisyon tarafından yapılan çalışmalardan elde edilen bilgiler bu bildiri kapsamında sunulmuştur. 2. DSİ TARAFINDAN İNŞAATI TAMAMLANAN VE DEVAM EDEN TÜNELLER DSİ tarafından TDM ile inşa edilen ve inşası devam etmek olan tünellerin listesi Tablo-1 de verilmiştir. Bu tünellerin ihaleleri Proje ve İnşaat Dairesi Başkanlığı, Barajlar ve HES Dairesi Başkanlığı, İçmesuyu Dairesi Başkanlığı ile DSİ Bölge Müdürlükleri tarafından gerçekleştirilmiştir. 1

Tablo 1. İnşaatı tamamlanan ve devam eden tüneller İŞİN ADI TÜNEL ADI TDM KAZI ÇAPI TÜNEL ÇAPI TÜNEL BOYU TÜNEL AÇMA METODU Ermenek Barajı ve Ermenek HES Projesi Enerji Tüneli Ermenek Barajı ve Erik Enerji HES Projesi İstanbul II. Merhale Melen Sistemi Tüneli Boğaziçi Tüneli BASINÇLI / BASINÇSI Z NOTLAR 6,60 5,60 8028 Gripper TDM Basınçlı Tamamlandı 3,90 3,20 3856 Gripper TDM Basınçlı Tamamlandı 6,10 4,00 3145 Tek Kalkanlı + EPB TDM Basınçlı Tamamlandı Suruç Tüneli İnşaatı Suruç Tüneli 7,80 7,00 17185 Çift Kalkanlı TDM Basınçsız Tamamlandı Bağbaşı Barajı ve Mavi Tüneli İnşaatı Silvan Projesi 1. Kısım Sulaması Silvan Projesi 2. Kısım Sulaması Kılavuzlu Sulaması Ana Kanalı 1. Kıs. Ankara İçmesuyu 2. Merhale Gerede Pro. Afşar (Hadimi) Tüneli Projesi Mavi Tüneli 4,8 4,20 17061 Çift Kalkanlı TDM Basınçlı Tamamlandı Babakaya Tüneli 7,80 2x7.00 10556 Klasik- Çift Kalkanlı TDM Basınçlı TDM geldi. İşe henüz başlanılmadı İletim Tüneli 7,80 2x7.00 20420 Çift Kalkanlı TDM Basınçsız Devam ediyor Belpınar Tüneli Gerede Tüneli Hadimi Tüneli 6,80 6,00 5500 Tek Kalkanlı + EPB TDM Basınçsız 5,3-5,2 4,50 31592 Çift Kalkanlı TDM Basınçsız 5,2 4,40 18140 Çift Kalkanlı TDM Basınçsız 24.12.2014 de işe başlanıldı 3 adet TDM kullanılmakta olup inş. devam ediyor. TDM gelmesi beklenmektedir 3. DİĞER KURUMLAR TARAFINDAN İNŞAATI TAMAMLANAN VE DEVAM EDEN TÜNELLER Diğer kamu kuruluşları ile özel sektör tarafından inşa edilen tünellerde kullanılan TDM ile ilgili bir envanter çalışması yapılmıştır. Bunlardan inşaatı tamamlanan ve devam eden tüneller aşağıda tablolar halinde verilmiştir. Tablo2. Alt Yapı Yatırımları Genel Müdürlüğü tarafından yapılan tüneller İŞİN ADI FİRMANIN ADI TÜNEL TÜNEL TÜNEL İŞİN DURUMU UZUNLUĞU İÇ ÇAPI KAZI ÇAPI İstanbul Boğazı Karayolu Tüp Geçiş Avrasya Tüneli İşletme İnşaat ve 3.340 12,00 13,70 Devam Ediyor Yatırım A.Ş. Tandoğan-Keçiören Metro Hattı Gülermak-Kolin Adi Ortaklığı 7.960 5,24 5,76 Tamamlandı Demiryolu Boğaz Tüp Geçişi, Tüneller Taisei Gama Nurol ve İstasyonlar İnş. TDM 1 (2 hat) Ortak Girişimi 4.857 7,040 7,969 Tamamlandı Demiryolu Boğaz Tüp Geçişi, Tüneller ve İstasyonlar İnşaatı TDM 2 Demiryolu Boğaz Tüp Geçişi, Tüneller ve İstasyonlar İnşaatı TDM 3 Demiryolu Boğaz Tüp Geçişi, Tüneller ve İstasyonlar İnşaatı TDM 4 Demiryolu Boğaz Tüp Geçişi, Tüneller ve İstasyonlar İnşaatı TDM 5 Demiryolu Boğaz Tüp Geçişi, Tüneller ve İstasyonlar İnşaatı TDM 6 Taisei Gama Nurol Ortak Girişimi Taisei Gama Nurol Ortak Girişimi Taisei Gama Nurol Ortak Girişimi Taisei Gama Nurol Ortak Girişimi Taisei Gama Nurol Ortak Girişimi 3.062 7,040 7,870 Tamamlandı 3.075 7,040 7,870 Tamamlandı 4.203 7,040 7,870 Tamamlandı 4.176 7,040 7,870 Tamamlandı 119.0 6,400 7,230 Tamamlandı İŞİN ADI FİRMANIN ADI TÜNEL UZUNLUĞU Ankara-İstanbul 2. Etap Hızlı Tren Projesi CRCC-CMC- CENGİZ-İÇTAŞ Tablo 3. DDY tarafından yapılan tüneller TÜNEL İÇ ÇAPI TÜNEL KAZI ÇAPI 6100 12,5 13,77 İŞİN DURUMU 1020 metrelik kısmın kazısı tamamlandı. İnşaat durdu. 2

Tablo 4. İstanbul Büyükşehir Belediyesi tarafından yapılan tüneller TÜNEL TÜNEL İÇ ÇAPI KAZI ÇAPI İŞİN ADI FİRMANIN ADI TÜNEL UZUNLUĞU Üsküdar-Ümraniye- Çekmeköy Metrosu İnşaat ve Elektromekanik İşleri İstanbul Kadıköy Kartal Raylı Toplu Taşıma Sistemi İnşaat İşleri Kadıköy Kartal Metrosu İkmal İnşaatı ve Elektromekanik Sistemler Mecidiyeköy Mahmutbey Metro Hattı, Depo-Bakım Sahası Bağlantı İnşaat İşleri Doğuş inşaat ve Tic. A.Ş. Yapı Merkezi - Doğuş - Yüksel - Yenigün- Belen Ortak Girişimi Astaldi Makyol Gülermak Ortak Girişimi Gülermak-Kolin-Kalyon Ortak Girişimi 26.892 EPB TDM / 12.804 NATM 12.331 TDM / 7.230 NATM 7.988 TDM / 35.535 NATM 24640 TDM / 10154 NATM 5,7 6,57 5,7 6,57 5,7 6,57 5,7 6,57 İŞİN DURUMU Devam ediyor (4 adet TDM kullanılmaktadır) Tamamlandı (2 adet TDM kullanılmıştır) Tamamlandı (2 adet TDM kullanılmıştır) Devam ediyor (3 adet TDM kullanılmaktadır) Tablo 5. Ankara Büyükşehir Belediyesi tarafından yapılan tüneller İŞİN ADI FİRMANIN ADI TÜNEL UZUNLUĞU TÜNEL İÇ ÇAPI TÜNEL KAZI ÇAPI Kızılay-Batıkent Metro Hattı (Mi) Kızılay-Çayyolu Metro Hattı (M2) Batıkent- Sincan-Metro Hattı (M3) Tandogan - Keçiören Metro Hattı (M4) Ankara Metro Konsorsiyumu Akturk-Gurış A.Ş. Adı Ortaklığı Güriş A.Ş. İŞİN DURUMU 3025 (çift hat) 5,24 5,92 Tamamlandı 3688 (çift hat) 5,24 5.92 Tamamlandı Güriş A.Ş. 950 (çift hat) 5.24 5,92 Tamamlandı Turkerler-Lımak Adı Ortaklığı 1723 (tek hat) 5,24 6.05 Devam ediyor (*) Açıklama: (*): Tandoğan - Keçiören Metro Hattı (M4) Bakanlar Kurulunun kararı gereği tasfiye edilerek Ulaştırma Denizcilik ve Haberleşme Bakanlığına devredilmiştir. (**): Yukarıdaki imalat, tasfiye işlemine kadar yapılan imalattır. Tablo 6. İzmir Büyükşehir Belediyesi tarafından yapılan tüneller İŞİN ADI FİRMANIN ADI TÜNEL UZUNLUĞU TÜNEL İÇ ÇAPI TÜNEL KAZI ÇAPI İzmir HRS 1.Aşama Ümmühan Tüneli İŞİN DURUMU ABB-Yapı Merkezi 2800 5,72 6,45 Tamamlandı Tablo 7. Özel sektör tarafından yapılan enerji tünelleri TÜNEL İÇ ÇAPI İŞİN ADI FİRMANIN ADI TÜNEL UZUNLUĞ U Uluabat Kuvvet Tüneli ve Çınarcık HES Karakuz Barajı ve HES Akenerji Elektrik Üretim AŞ Altek Alarko Elektrik Santralleri Tesisleri İşletme ve Ticaret AŞ. 10.948,16 4. TDM HAKKINDA GENEL BİLGİLER 4.3 (segment), 4 (betonlanmış) TÜNEL KAZI ÇAPI İŞİN DURUMU 5 Tamamlandı 11.000,00 3,1 Tamamlandı Tüneller makinesiz el ile yapılan kazı, del-patlat yöntemi ve/veya tünel delme makineleri kullanılarak açılmaktadır. Aşağıda öncelikle tünel delme makineleri ile ilgili genel bilgiler verilmiş ve daha sonra özellikle tam cepheli Tünel Delme Makineleri (TDM) nin özellikleri detaylı olarak açıklanmıştır. 4.1. Tünel Delme Makinelerinin Gelişimi ve Çeşitleri İnsanoğlu var olduğu süreden beri kazı işleri ile uğraşmıştır. Yapılan arkeolojik çalışmalar binlerce yıl önce dahi insanların çeşitli amaçlar için zemini ve kayaları kazdığını ortaya koymuştur. Buna rağmen kazı mekaniğinin anlaşılmaya başlanması ancak 60-70 yıl öncesine dayanmaktadır. Su yapıları ile ilgili tünel kazıları tarihsel olarak çok daha önce yapılmış olmasına rağmen mekanize olarak yapılan ilk kazılar 19. yüzyılda yeraltı kömür üretimi ile başlanmıştır. 1850 yıllarında kesici uçların basınçlı hava ile kullanılmaya 3

başlaması ve 1900 dan sonra elektrik enerjisinin yeraltına inişi ile de gelişim kazanmıştır. ABD de 1910 ile 1920 yılları arasında malzeme alanında ki gelişmeler, özellikle yeni darbeli delicilerin yapılmasında ve modern kazı makinelerinin tasarımlarının temellerinin atılmasında etkili olmuştur. İnşaat sektöründeki ilk modern gelişme 1884 yılında Albay Beaumont un Manş denizinin altından geçecek 2,14 m çapında ki bir tünel için tasarladığı tam cepheli tünel delme makinesi ile başlamıştır. Daha sonra 1955 yılında ilk serbest dönen keskili tünel delme makineleri Goodman Manufacturing Company tarafından imal edilmiş ve ABD deki Oahe barajı tünellerinde başarı ile kullanılmıştır. Tünel delme makinelerinin avantaj ve dezavantajları aşağıda özetlenmiştir. Tablo 8. TDM lerin avantaj ve dezavantajları Avantajları Dezavantajları - Yüksek ilerleme hızı - Kazı ve tahkimatta devamlılık - Aşırı sökülme az - Desteklemenin az olması - Pasada üniformluğun sağlanabilmesi - Pasa naklinde hız ve kolaylık - Yüksek iş güvenliği - Otomatik işletme - Uzaktan kumanda imkanı - İlk yatırım maliyetinin yüksek olması - Sabit dairesel geometri - Farklı jeolojik durumlarda kısıtlı esneklik - Sert ve aşındırıcı kayaçlarda keski masrafı - Mobilizasyonun uzun süreli olması - Ekipman temini - Güç temini - Tecrübeli ekip temini Tünel delme makineleri ile ilgili olarak değişik özellikler ve amaçlar dikkate alınarak yapılmış çeşitli sınıflamalar mevcuttur. Bu çalışmada ise amaca yönelik olarak çok geniş bir sınıflama yapılmış olup aşağıda bunlar başlıklar halinde verilmiştir. 4.1.1. Kısmi cepheli tünel delme makineleri Bunlar genel olarak daha çok yumuşak ve orta sert özellikli zeminlerde ve özelliklede madencilik sektöründe kullanılırlar. Ayrıca son yıllarda kısa mesafeli boru yerleştirme sistemleri içerinde de kullanılmaya başlamışlardır. Burgulu ve kollu olma üzere başlıca iki tipleri mevcuttur. a) Burgulu kazıcılar Burgulu kazıcılar kazılacak yüzey boyunca değişik yönlerde hareket ederek malzemenin kazılmasını sağlar. Daha çok yumuşak formasyonlarda kullanılır (Şekil 1). Şekil 1. Burgulu kazıcılar b) Kollu kazıcılar Kollu kazıcılar kazılacak yüzey boyunca değişik yönlerde hareket ederek malzemenin kazılmasını sağlar. Daha çok yumuşak, serbest taneli ve dayanımı düşük formasyonlarda kullanılır (Şekil 2). Şekil 2. Kollu kazıcılar 4

4.1.2. Tam Cepheli Tünel Delme Makineleri (TDM) Tünel delme makineleri günümüzde başta şehir içi raylı sistemler (metro), hidroelektrik santral (HES) projeleri, sulama ve içmesuyu tünelleri olmak üzere uzun bir güzergah boyunca sürekli ve yüksek performans gerektiren tünel açma işlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Açılacak olan tünelin çapına, güzergahtaki zeminin jeolojik ve jeoteknik özelliklerine göre tasarlanan TDM ler her proje için özel olarak üretilir. Derivasyon ve enerji tünelleri, genellikle baraj gövdesinin yanal olarak dayandığı sağlam kayalar içinde açılır. Dolayısıyla tünel açma işleminde kayanın, kazı sırasında oluşan ikincil gerilmelerden en az derecede etkilenmesi ve bu sayede minimum tahkimat gereksinimleri ile donatılması istenmektedir. TDM ile tünel açma yöntemi ise sahip olduğu kazı performansı ve eş zamanlı tahkimat desteği sayesinde sayesinde klasik del-patlat ve küçük çaplı mekanik kazıcıların kullanıldığı konvansiyonel tünel açma yöntemlerine nazaran daha ekonomik ve verimlidir. Günümüzde proje için uygun TDM seçimi, toplam proje maliyetleri üzerinde doğrudan belirleyici bir durum almıştır. Son yıllarda tünel kazısı için seçilen TDM in projenin bütünü üzerindeki ekonomik etkileri uluslararası çalışmalarda da ön plana çıktıkça, fizibilite çalışmaları sırasında TDM performansının öngörülebilirliği üzerine de çeşitli yaklaşımlar geliştirilmiştir. Temel olarak TDM nin verimi zeminin jeoteknik özelliklerinden etkilenmekle birlikte makine tasarımının da bu konuda önemli rol oynadığı bilinmektedir. Tünel makineleri değişik özelliklerine göre sınıflandırılmışlardır. Bunlardan biriside çapsal büyüklük olup sanayide başlıca küçük çaplı ve büyük çaplı olarak iki ana sınıfa ayrılırlar. Bu gruplarda kendi içlerinde kullanıldıkları yerlere ve zeminlerin jeolojik ve jeoteknik özelliklerine göre alt sınıflara ayrılırlar. 4.1.2.1. Küçük Çaplı Tünel Makineleri Genel olarak çapı 3 m den küçük olan makineler küçük çaplı olarak kabul edilmekle birlikte bazı firmalarda bu değer 4,0 m olarak da kabul edilebilmektedir. Bu makineler daha çok sulama ve kanalizasyon, yol geçişleri vb alt yapı çalışmalarında kullanılırlar. a) Kuru ve az nemli zeminler için Bu tip zeminlerde kullanılacak makinelerde kafa kısmı, kesicilerin adeti ve konumu zeminin özelliğine bağlı olarak değişiklik gösterebilir. Genellikle kesme ve itme gücünde bir problem yaşanmaz (Şekil 3). b) Balçık zeminler için Bu tip zeminlerde kullanılacak makinelerde kafa kısmının zemin içerisinde sıkışmasını önlemek, üstteki malzemenin akışını engellemek için gelen suyun drenajını sağlayan ve basıncı dengeleyen sistemler yer alır. Kesici sayısı oldukça azdır (Şekil 4). Şekil-3 Kuru ve az nemli zeminlerde kullanılan makineler Şekil-4 Balçık zeminlerde kullanılan makineler 4.1.2.2. Büyük Çaplı Tünel Makineleri (TDM) Genel olarak çapı 3 m den büyük olan makineler büyük çaplı olarak kabul edilmektedir. Hemen her türlü zemin şartında kullanılabilen bu makinelerde istenilen başarının elde edilebilmesi için zeminin jeolojik 5

ve jeoteknik özellikleri çok iyi belirlenmelidir. Zeminlerin jeolojik ve jeoteknik özellikleri ile yeraltısuyu durumu dikkate alınarak tasarlanmış tipleri mevcuttur. Bu makine tipleri aşağıda detaylı olarak anlatılmıştır. 4.1.2.2.1. Kalkansız (Gripper) TDM Sağlam, kendini tutma (kemerlenme) süresi yüksek olan kayaçlarda kullanılır ve ilerlemeye paralel olarak sadece ihtiyaç olan yerlerde destekleme uygulanır. Kazı tamamlandıktan sonra tünelin iç kaplaması yapılır. Bu makinelerde sadece öndeki kesici kafa kısmının üzerinde bir koruyucu bölüm vardır (Şekil 5). Diğer bölümleri ise açık olup gelebilecek yeraltısuyu ve olası askıdaki malzemenin içeri girebildiği sürekli açık modda çalışan makinelerdir. Şekil 5- Kalkansız tünel delme makinesi şematik görünümü Kafa kısmının arkasında yer alan yan duvarlara (anakayaya) yaslanıp ilerlemeyi sağlayan ve gripper (dayanak) adı verilen ekipmanın tipine göre tek veya çift tutuculu olarak adlandırılırlar (Şekil 6). Bu makinelerde kesilen malzeme doğrudan kesici kafa üzerinde yer alan tırnaklar ile içeriye alınır ve konveyör bantlar ile arka tarafa iletilir. Buradan daya vagonlar yardımı ile yada tüneldeki ilerlemeye paralel olarak birbirine sürekli eklenerek tünel dışına kadar uzanan bant sistemi ile dışarı atılırlar. Şekil 6- Tek ve çift tutuculu kalkansız tünel delme makinesi şematik görünümü 4.1.2.2.2. Kalkanlı (Shield) TDM Bu makinelerde öndeki kesici kafa kısmının üzerinde ve arkasındaki motor, piston, konveyör bant ve benzeri parçaların yer aldığı kısımda koruyucu kalkan vardır. Makinenin diğer bölümleri ise açık olup gelebilecek yeraltısuyu ve olası askıdaki malzemenin içeri girebildiği sürekli açık modda çalışan makinelerdir. Ancak masraflı olmakla birlikte projeye özel olarak bu makineler kapalı modda çalışır halede getirilebilmektedir. Kafa kısmının arkasında yer alan koruyucu bölümün tipine göre tek kalkanlı veya çift kalkanlı olarak adlandırılırlar (Şekil 7 ve 8). Bu makineler, kendini tutma süresi az olan orta-zayıftan, çok sağlam zeminlere kadar geniş bir aralıkta her türlü zemin şartlarında kullanılabilir ve tünel kazısına paralele olarak daha önce imal edilmiş betonarme yapılar (segment) ile iç kaplama yapılabilir. Ancak yüksek miktarı ve basınçta su gelebilecek güzergahlarda dikkat edilmelidir. Bu makinelerin değişik tipleri mevcut olup tünelin açılacağı güzergahtaki jeolojik şartlara bağlı olarak uygun tip tercih edilmelidir. Aşağıda bunlardan en önemlileri kısaca verilmiştir. a) Tek kalkanlı (Single Shield) TDM Bu makineler genel olarak çok sağlam olmayan ancak kendini kısa sürede olsa tutabilen zemin şartlarında tercih edilir. Tek kalkanlı makinelerde kesici kafanın hemen arkasında pistonların olduğu bölümde tek parçadan oluşan bir kalkan yer alır. Bu makinelerde ilerleme, ana motor tarafından verilen tork 6

ile öndeki zeminin kesilmesi bu sırada pistonların döşenmiş olan segmentlere basması ve kesici kafanın ileri doğru hareket etmesi ile sağlanır. Kesilen jeolojik malzeme kesici kafanın hemen arkasında yer alan helezon sistemi ile konveyör bant üzerine alınır ve arka bölüme doğru aktarılır. Daha sonra segmentlere dayalı olan pistonlar genel olarak alttan üste doğru sırasıyla kapatılarak yeni segmentlerin montajı yapılır ve tekrar pistonların bunlara dayanması sağlanır. Bu işlemin sürekli tekrarlanması ile kazı ve kaplama çalışmalarına devam edilir. Şekil 7- Tek kalkanlı tünel delme makinesi b) Çift kalkanlı (Double shield) TDM Bu makineler genel olarak nispeten sağlam olan ve kendini tutabilen zemin şartlarında tercih edilmekle birlikte hemen bütün zemin koşullarında kullanılabilir. Çift kalkanlı makinelerde kesici kafanın hemen arkasında pistonların olduğu bölümde iki parçadan oluşan bir kalkan sistemi ile yan duvarlara yaslanarak ilerlemeyi sağlayabilecek dayanak (gripper) sistemi yer alır. Bu makinelerde ilerleme iki şekilde yapılabilir. Birincisi tek kalkanlı TDM'ler gibi, ana motor tarafından verilen tork ile öndeki zeminin kesilmesi bu sırada pistonların döşenmiş olan segmentlere basması ve kesici kafanın ileri doğru hareket etmesi şeklindedir. İkincisi ve bu makineler için tercih edilen sistemde ise; iki kalkan arasında yer alan gripperlar açılarak yanlara yani kesilen anakayaya yaslanır. Bu şekilde öndeki ve arkadaki kalkanın dolayısıyla bu kalkanların içinde yer alan sistemlerin ayrı ayrı çalışması sağlanır. Gripperlar açık iken motordan ve yanlardan alınan destek ile kesici kafa ileriye doğru hareket eder. Bu sırada kesilen jeolojik malzeme kesici kafanın hemen arkasında yer alan helezon sistemi ile konveyör bant üzerine alınır ve arka bölüme doğru aktarılır. Bu işlem yapılır iken arka tarafta yer alan pistonlar ile segmentlere hafif bir baskı yapılarak düzenli olarak durmaları sağlanır. Kesici kafanın bir ilerleme boyu kadar öne doğru hareket etmesinden sonra gripperlar kapatılarak bu bölümde öne doğru hareket eder. i Şekil 8- Çift kalkanlı tünel delme makinesi Makinenin iki kalkanının olduğu bölümler birbirinden bağımsız hareket edebildiği için kesici kafa çalışmaya yani tünelde ilerlemeye devam ederken arka bölümde segmentlere dayalı olan pistonlar alttan üste doğru sırasıyla kapatılarak yeni segmentlerin montajı yapılır ve tekrar pistonların bunlara dayanması sağlanır. Bu işlemin sürekli tekrarlanması ile kazı ve kaplama çalışmalarına devam edilir. Doğru zemin şartları için bu makine seçilmiş ise maksimum ilerleme hızına ulaşılabilir. 7

c) Zemin basınç dengeleyicili (Earth pressure balance-epb Shields) TDM Bu makineler daha çok zayıf kendini tutamayan zeminlerde, yoğun su gelişi beklenen yerlerde, üstteki jeolojik yükün az olduğu yani yüzeye yakın yerlerde, yerleşim yerlerinin altından geçen projelerde tercih edilir. Kalkanlı makineler grubunda yer alan bu makinelerde ön ve kesicilerin üst bölümünde yer alan bir sistem sayesinde zeminden gelen basınç (yaklaşık 5-6 bar) ile makinenin uygulayacağı basınç dengelenir (Şekil 9). Bu şekilde üst bölümde herhangi bir deformasyona izin verilmeden kazı işlemi yapılmış olur. Ayrıca bu makineler gerektiğinde zeminden gelecek suyu ve olası kırıntılı malzemeyi içeriye almayacak şekilde kapalı moda geçebilmektedir. Burada dikkat edilmesi gereken önemli konu, jeolojik yükün ve suyun oluşturacağı üst basınç ile gelmesi muhtemel suyun miktarıdır. Şekil 9- Zemin basınç dengeleyici (EPB) tünel delme makinesi Bu makinelerde ilerlemeye paralel olarak kesilen malzeme kesici kafanın hemen arkasında yer alan helezon sistemi ile konveyör bantlara alınarak arka tarafa aktarılmaktadır. Bazı makine üreticileri tarafından bu makinenin değişik versiyonları da yapılmıştır. Bunlardan en önemlisi zayıf ve karmaşık jeolojik şartlar ile yüksek su gelişi ve yüksek üst basınç altında kullanılabilen bulamaç kalkanlı (Slurry Shields) makinelerdir (Şekil 10). Bu makinelerde kesici kafa arkasında yer alan bir bölme ve bu bölmeye gerekli miktarda genel olarak yüksek yoğunluklu bentonit bulamacı doldurularak üstten ve karşıdan gelen basıncın dengelenmesi sağlanır. Bu sayede daha yüksek basınçlarda (yaklaşık 15-16 bar) çalışma imkanı olur. İlerlemeye paralel olarak kesilen malzeme kesici kafanın hemen arkasında yer alan emiş sistemi ile kapalı borulara alınarak doğrudan arka tarafa ve dışarıya aktarılmakta bu nedenle kesici kafanın arkasında kesilen malzemeyi kıran ve istenilen boyuta getiren ilave bir sistemde yer almaktadır. Şekil 10- Bulamaç kalkanlı (Slurry Shields) tünel delme makinesi d) Karışık tip (Mixshield) TDM Bu tip makineler çok farklı zemin ve yeraltısuyu koşullarının olduğu durumlarda kullanılmakla birlikte daha çok zayıf zemin koşullarının ve yoğun su gelişlerinin beklendiği yerlerde tercih edilir. Sağlam kendini tutabilen zeminlerde normal tek kalkanlı makineler gibi çalışırken, akıcı zeminlerde zemin basınç dengeleyici vb sistem devreye girer (Şekil 11). Dolayısıyla oldukça farklı özellikler sahip olup en pahalı makine grubunda yer alırlar. Ancak yukarıda bahsedilen değişik zemin koşulları ve değişik makine modlarına kısa sürede geçilebilmesi, istenilen performansın elde edilebilmesi çok pratik ve ekonomik değildir. 8

Şekil 11- Karışık tip tünel delme makinesi 4.2. Performans analiz modelleri Mekanik kazı teknolojisinin kullanıldığı yeraltı kazı (tünel, galeri vb.) projelerinde, bu makinelerin ilerleme hızı ve kayaçların mühendislik özellikleri arasındaki ilişkilerin bilinmesi projenin zamanında tamamlanması ve doğru kazı ekipmanının seçiminde önemlidir. Mekanik kazı yöntemi kullanılarak açılan tünel projelerinin en önemli parametrelerinden biri kazı makinesinin ilerleme hızıdır. Eğer TDM özellikleri (güç, bastırma ve döndürme kuvveti vb) ve kayaçların mühendislik özelliklerinin (tek eksenli basınç dayanımı, çekme dayanımı, kırılganlık değeri, kayaç kütlelerinin çatlak açıklık ve oryantasyonu vb.) fonksiyonu olarak, makinenin ilerleme hızı tahmin edilebilirse, bir tünel projesinin ne kadarlık bir süreç içerisinden tamamlanabileceği kestirilebilir. TDM ilerleme hızının kestirimi amacıyla; öncelikle farklı kayaç türleri ve bunların jeoteknik özellikleri dikkate alınmış ve kesicilerin üretildiği malzeme, bunların şekilleri, dönme hızları, makinenin torku ve uygulayacağı basınç gibi özellikler ile ilişkileri incelenerek performans modelleri geliştirilmiştir. Q TBM, Colorado School of Mines (CSM) ve NTNU (Norvegian Institute of Technology) performans modelleri en iyi bilinen ve en sık kullanılan performans tahmin ve analiz modelleridir. Performans analizinde kullanılan başlıca deneyler Tablo 9 da verilmiştir. Tablo 9. TDM performans analizinde kullanılan kayaç deneyleri ve standartları Kayaç Deneyler ISRM Standartları ASTM Standartları Diğer Standartlar İnce kesit analizi ISRM-1978 - - Sertlik Schmidt Çekici ISRM-1978 ASTM D5873-00 - Selver s J Değeri - - NTNU Kırılganlık Uç Bastırma - - CSM S 20 Değeri - - NTNU Tek Eksenli Basınç ISRM-1979 ASTM D2938-95 - Dayanım Birezilyan çekme ISRM-1978 ASTM D3967-95 - Nokta Yük Dayanım ISRM-1985 ASTM D5731-95 - Üç Eksenli Basınç ISRM-1983 ASTM D4406-93 - Aşınma Cherchar İndeksi - - CSM Fiziksel Özellikler Kesme Deneyleri AV-AVS Değeri - - NTNU Elastisite Modülü ISRM-1979a ASTM D3148-96 - Sonik Hız ISRM-1978d ASTM D2845-95 - Yoğunluk ISRM-1979b - - Gözeneklilik ISRM-1979b - - Doğrusal Kesme - - CSM Dönerek Kesme - - CSM 5. TDM SEÇİMİNDE DİKKAT EDİLECEK HUSUSLAR Tünelin hangi yöntemle açılacağına karar verilebilmesi için öncelikle aşağıda belirtilen hususların dikkate alınması gerekmektedir. 1- Tünel çapı ve uzunluğu 2- Tünel açılacak güzergahtaki formasyonların jeolojik ve jeoteknik özellikleri 3- Patlayıcı madde ile kazıyı engelleyen sebepler 4- Del-Pat sonrası ayna pasasının yüklenmesi ve taşınması gibi işler 5- İşin Süresi 6- Diğer sebepler 7- Bu hususlar dikkate alınarak tünelin TDM ile açılacağına karar verilmesi durumunda tünel güzergahlarında ki jeolojik birimlerin yatay ve düşey yöndeki değişikliklerinin ve jeoteknik özelliklerinin sık aralıklarla yapılacak sondajlı ve deneyli çalışmalarla detaylı olarak belirlenmesi, makine tipinin doğru 9

seçilmesini sağlayacaktır. Böylece kazı veriminin arttırılması sağlanmış olacak, zaman ve ekonomik kayıplar en aza indirilebilecektir. Bu nedenle, proje güzergahının jeolojisini, geçilecek formasyonların jeoteknik özelliklerini, bölgenin tektonizmasını ve yeraltısuyu durumunu detaylı bir şeklide ortaya koyan jeoteknik raporun hazırlanması/hazırlatılması gerekmektedir. Proje aşamasında hazırlanacak raporda, birimlerin litolojik ve petrografik tanımlamaları, kayalarda; tek eksenli basınç dayanımı, çekme dayanımı, Cherchar Aşınma Değeri (CAI), elastisite modülü, Jeolojik Dayanım İndeksi (GSI), Kaya Kalite Katsayısı (RQD), Kaya Kütle Sınıflamaları (RMR, RMQR, Q vb), zeminlerde ise; tek eksenli basınç dayanımı, kil içeriği ve kil mineralinin türü ile konsolidasyon özellikleri mutlaka yer almalıdır. Bu özelliklere bağlı olarak, ilerleme sırasında karşılaşılabilecek tavan çökmesi, killi zeminlerin kafaya yapışması, süreksizliklere bağlı olarak yaşanacak sorunlar, gelebilecek su miktarı vb potansiyel sorunlar öngörülmeli ve buna göre gerekli önlemler alınmalıdır. Ayrıca seçilen makinenin yeni olarak üretilmesi fabrikanın sipariş durumuna bağlı olarak yaklaşık 10-12 ay, aynı zamanda segman imalatlarının yapılacağı fabrika olmak üzere her türlü geri besleme hizmetlerinin de bulunacağı giriş platformunun hazırlanması 1-2 ay, şantiyeye nakliye ve montajı ise 2-3 ay sürmektedir. Bu konu iş programı hazırlanırken dikkate alınmalıdır. 5.1. Tünel Delme Makinelerinde Çap Değişimi Tünel delme makinelerinin çaplarında değişiklik yapılabilir. Çap arttırmak çap küçültemeye göre çok daha kolaydır. Burada sınırları belirleyen genellikle makinenin sahip olduğu ana ünitelerin tork değeri ve itme kuvvetidir. TDM çapının, makinenin detaylı kontrolü ve projeye uygunluğunu müteakip % 10-15 aralığında büyütülmesi ekonomik ve teknik olarak mümkündür. 5.2. Tünel Delme Makinelerinin Ekonomik Ömrü Tünel delme makinelerinin ekonomik ömrü için genel yaklaşım 10 yıldır (tünel uzunluğundan bağımsız). Yedek parça temini ve var olan teknolojiyi güncellemek genel olarak 10 yıldan sonra güçleşmektedir. Genel olarak segment içerisinde kalan gantry yapılarında bir problem olmamaktadır. Aynı makine 3-4 kez kullanılabilmekle beraber; sürüş üniteleri, pompalar ve motorlar için yaklaşık dizayn ömrü 10.000 saat veya 15 km civarındadır. Ancak makine ve ekipmanlarının üzerine uygulanan yük, bakım ve saklama koşulları, makinenin çalışma esnasında oluşan vibrasyon etkileri ve benzeri durumlarda makine ömrü üzerinde etkilidir. Makinenin en önemli ünitelerinden olan kesici kafa gibi zeminle temas eden parçaları ise çok daha detaylı olarak kontrol edilmelidir. 5.3. TDM ile Açılacak Tünellerde Minimum Tünel Uzunluğu TDM ile projelendirilecek tünellerde en önemli hususlardan birisi de tünel uzunluğudur. Aşağıda karşılaştırmalı maliyet analizlerinde tek tip bir formasyonda (kireçtaşında) çizilen bir grafik görülmektedir. Şekil 12. Maliyet Tünel uzunluğu ilişkisi ( Arıoğlu, 2011) Grafikten de görüldüğü üzere örneğin 4 metre kazı çapındaki bir tünel için 5 000 m den den sonra TDM ile tünel kazısı daha ekonomik olmaktadır. Ayrıca projenin amacı ve ekonomik getirisi dikkate alındığında, özellikle tünelin bitiş süresi bakımından tünel açma makineleri ile kazı her zaman avantajlı durumda olmaktadır. İnşaatı tamamlanan ve devam eden TDM ile açılan tünellerin uzunlukları incelendiğinde, Proje ve İnşaat Dairesi Başkanlığı tarafından ihalesi yapılan Kılavuzlu Sulaması Ana Kanal 1. Kısım İnşaatı kapsamında yapılacak olan tünelin uzunluğunun L = 5 500 m, ihalesi yapılacak olan Mersin Pamukluk Barajı Sulaması İletim Kanalı ve Tesisleri kapsamındaki tünelin uzunluğu L=4 618,15 m ve İçmesuyu Dairesi Başkanlığı tarafından ihalesi yapılarak inşaatı tamamlanmış olan Büyük İstanbul 10

Projesi II. Merhale Melen Sistemi kapsamındaki Boğaziçi Tünelinin uzunluğu ise L = 3 150 m olduğu görülmektedir. Yapılan incelemeler, değerlendirmeler ve Genel Müdürlüğümüz mevcut uygulamaları dikkate alındığında, kurumumuzca ihalesi yapılacak tünellerde tünel delme makinesinin tercih edilmesi için minimum tünel uzunluğunun 5 000 m olmasının uygun olacağı görüşüne varılmıştır. Ancak her proje için bu konu ayrı ayrı değerlendirilmeli ve gerekli mukayeseler yapıldıktan sonra karar verilmelidir. 5.4. TDM ile Açılacak Tünellerde Minimum İç Çap Tünel inşaatı zor ve zahmetli bir inşaat faaliyeti olup TDM ile açılan tünellerde de bu husus aynen geçerlidir. TDM ile projelendirilen tünellerde, önemli hususlardan birisi de tünel çapının belirlenmesidir. Tünel içerisindeki diğer faaliyetlerin (kaplama, enjeksiyon, gerektiğinde suyun ve malzemenin tahliyesi vb) yeteri kadar hızlı ve güvenli yapılması, aynı zamanda havalandırma ve ulaşımda sorunlar yaşanmaması için tünel çapının seçimi önem arz etmektedir. İnşaatı devam etmekte olan Del-Patlat ile açılan tünellerde yapılan incelemelerde, tünel iç çapı (D iç ) 3,00 3,50 m olanlarda havalandırma ve ulaşım açısından problemler olduğu belirlenmiştir. DSİ tarafından TDM ile açılan tünellerde ise en küçük çap Mavi Tünel Projesinde ( L= 17 061 m) 4,20 m olup havalandırma boru çapı, pasa ve segman vagon yükseklikleri ile enjeksiyon işlemleri dikkate alındığında, bu çapın yetersiz kaldığı görülmüştür. Bilindiği gibi TDM ler yurt dışından ithal edilerek temin edilmektedir. Tünel çaplarında bir üniformluk olması halinde tünel inşaatı tamamlandıktan sonra TDM nin çap ve jeolojik şartların uygun olduğu diğer tünellerde de kullanılması ihtimali doğacaktır. TDM üreticisi firmalar tarafından TDM lerin bakımı ve revizyonu kolaylıkla yapılabilmektedir. Böylelikle TDM lerin birden fazla tünelde kullanılması mümkün olmaktadır. İstanbul Büyükşehir Belediyesi tarafından inşaatı devam etmekte olan Üsküdar Ümraniye Çekmeköy Metro İnşaatı nda yapılan incelemelerde 4 (dört) adet TDM in kullanıldığı ve bunlardan 3 (üç) adedinin ikinci el olduğu görülmüştür. Yapılan incelemeler ve değerlendirmeler neticesinde; kurumumuzca ihalesi yapılacak tünellerde gerek havalandırma gerekse de inşaat faaliyetleri (enjeksiyon, ulaşım, ileri delgi vb) açısından, minimum tünel iç çapının (D iç ) uzunluğu 7 500 metreye kadar olan tünellerde 4,00 m, daha uzun tünellerde ise 4, 50 m olmasının, tünel iç çapının da 50 cm nin katları şeklinde seçilmesinin uygun olacağı görüşüne varılmıştır. 6. DSİ TARAFINDAN TDM İLE AÇILAN TÜNELLERDEN ÖRNEKLER DSİ tarafından TDM ile inşa edilen bazı büyük projelere ait bilgiler aşağıda kısaca verilmiştir. 6.1. Ermenek Barajı ve HES Projesi Ermenek Barajı ve HES (Karaman) inşaatı kapsamında iki adet enerji tüneli mevcut olup bu tünellerin kazıları iki adet Gripper TDM ile yapılmıştır. Ermenek enerji tüneli kazı çapı 6,60 m, nihai çapı 5,60 m ve toplam uzunluğu 8 553 m olup 8 028 m lik kısmı Gripper TDM ile açılmıştır. Enerji tüneli güzergahındaki kazı çalışmalarında, farklı jeolojik ve jeoteknik özelliklere sahip kireçtaşı, ofiyolitik melanj, kireçtaşı-kumtaşı ardalanması, kiltaşı-kumtaşıkireçtaşı ardalanması ve kiltaşı-killi kireçtaşı ardalanmasından oluşan beş farklı birim kesilmiştir. Tünel kazısına tünel çıkış ağzından Ağustos 2003 tarihinde başlanmış ve Mart 2005 tarihinde bitirilmiştir. Çalışılan toplam 390 gün ve ortalama 18 saat çalışma için ilerleme 20.59 m/gün olarak hesaplanmıştır. Erik enerji tünelinin kazı çapı 3,90 m, nihai çapı 3,20 m ve toplam uzunluğu 3 856 m olup Gripper TDM ile açılmıştır. Enerji tüneli güzergahındaki kazı çalışmalarında, farklı jeolojik ve jeoteknik özelliklere sahip ofiyolitik melanj, kireçtaşı-kumtaşı ardalanması ve kiltaşı-kumtaşı ardalanmasından oluşan üç farklı birim kesilmiştir. Tünel kazısına tünel çıkış ağzından Ağustos 2003 tarihinde başlanmış ve Mart 2005 tarihinde bitirilmiştir. Çalışılan toplam 205 gün ve ortalama 18 saat çalışma için ilerleme 18.81 m/gün olarak hesaplanmıştır. TDM nin kurulum, tamir ve yapılan mekanik değişiklikler sırasında kaybettiği zaman dışında performansını doğrudan etkileyen özelliğin litoloji ve jeolojik yapı (karstik boşluk, fay, yeraltısuyu vb) olduğu günlük ve aylık performans değerleri incelendiğinde daha iyi anlaşılmaktadır. Çünkü kullanılan TDM ler kalkansız gripper tipinde olup sağlam kireçtaşında yüksek hızlara ulaşıldığı ancak daha zayıf jeoteknik özelliklere sahip ofiyolitik melanj, kiltaşı ve gevşek kumtaşı kesilen dönemlere ilerleme hızlarında düşüş olduğu tespit edilmiştir. 6.2. Büyük İstanbul Projesi II. Merhale Melen Sistemi Boğaziçi Tüneli Büyük İstanbul Projesi II. Merhale Melen Sistemi kapsamında İstanbul boğazı Boğaziçi Tüneli ile geçilmiştir. Tünelin kazı çapı 6,1 m, iç çap 4,0 m ve toplam uzunluğu 3145 m olup tek kalkanlı EPB TDM 11

kullanılmıştır. Tünel basınçlı çalışacaktır ve beton segmentler içerisinden çelik iç kaplama yapılmıştır. Tünel güzergahı kiltaşı, kumtaşı, kireçtaşı ardalanmalı Kartal formasyonu yer almaktadır. Tünel kazısına Ocak 2008 tarihinde başlanmış ve Mayıs 2009 tarihinde bitirilmiştir. Ortalama ilerleme hızı 8,0 m/gün olarak hesaplanmıştır. Tünel açılımı esnasında büyük bir sorunla karşılaşılmamıştır. 6.3. Bağbaşı Barajı ve Mavi Tüneli Proje kapsamında inşa edilen temelden yüksekliği 115,50 m olan ön yüzü beton kaplı kaya dolgu tipindeki Bağbaşı Barajında depolanacak Göksu havzası suları, Mavi Tüneli vasıtasıyla Konya Kapalı havzasına aktarılacaktır. Mavi Tünelinin kazı çapı 4,88 m, nihai çapı 4,20 m, tünel uzunluğu 17 034 m olup yaklaşım tüneli ile birlikte çift kalkanlı TDM ile açılan toplam uzunluk ise 17 061 m dir. Tünelde dolomitik, çört yumrulu, bitümlü, killi kireçtaşından oluşan Belkuyu formasyonu, kumtaşı, kiltaşı ve killi kireçtaşından oluşan Avdan formasyonu, kireçtaşı, killi kireçtaşı, şeyl ve kumtaşından oluşan Ekinlik formasyonu, karstik kireçtaşından oluşan Sinatdağı formasyonu ve dolomit ve dolomitik kireçtaşından oluşan Polat formasyonu geçilmiştir. Tünelde kazı işlemine 05.01.2009 tarihinde başlanmış ve 01.03.2012 tarihinde tamamlanmıştır. Tünel tamamlandığında gerçekleşen ortalama hız 15,77 m/gün olarak hesaplanmıştır. Tünelde yapılan kazı sırasında özellikle süreksizliklere bağlı olarak oluşan zayıf zonlarda ve bu zonlarda makine üzerine birimin baskı yaparak sıkışması nedeni ile zaman zaman çalışmalarda yavaşlama ve durmalar olmuştur. Bunun dışında karstik kireçtaşında yapılan kazı sırasında bir karst yolu kesilmiş ve tünel içerisinde yoğun su ile birlikte silt, kil ve kum boyutunda malzeme gelişi olmuştur. Bu malzemenin temizlenmesi ve makinenin elden geçirilerek çalışır hale getirilmesi de önemli bir zaman almıştır. 6.4. Suruç Tüneli Suruç Ovası Sulaması projesi kapsamında inşa edilen Suruç Tünelinin kazı çapı 7,80 m, nihai çapı 7,00 m, tünel uzunluğu 17 185 m olup çift kalkanlı TDM ile açılmıştır. Suruç Tüneli güzergahında; altta orta-kalın tabakalı, kötü poroziteli, glokonili, piritli, fosfatlı, çört nodüllü, yer yer marn ara seviyeli killi kireçtaşı ve kireçtaşları, bunların üzerinde beyaz, krem renkli, ince kavkı parçalı, yer yer kahve renkli, inceorta tabakalı, tebeşirli, piritli, glokonili ve fosfatlı killi kireçtaşlarından oluşan Gaziantep formasyonu yer almaktadır. Kireçtaşları bazı kesimlerde karstik boşluklu özellik gösterir. Tünelde kazı işlemine 16.10.2010 tarihinde başlanmış ve 03.02.2014 tarihinde tamamlanmıştır. Tünel tamamlandığında gerçekleşen ortalama hız 14,25 gün/m olarak hesaplanmıştır. Kazı sırasında sulu ve yumuşak zeminlerde kazı makinesinin kazı malzemesini taşıyıcı bantlara aktaramadan malzemenin segment konulacak bölgeyi doldurması nedeniyle kazı genel olarak yavaşlamıştır. 2011 Yılında makine arızasından dolayı (Tünel içinde kazıcı kafanın iç keçesi değiştirildi.) yaklaşık 50 gün, 26.10.212 Tarihinde yaşanan sel felaketinden dolayı tünel 4,5 m su altında kalmasından dolayı yaklaşık 50 gün, 2013 Yılında Makinenin karstik boşlukta kotundan 1,5m düşmesinden dolayı yaklaşık 100 gün zaman kaybı yaşanmıştır. Uzun tünellerde ray kalitesi de süreyi etkilemekte olup, gerekli bakımlar sık sık yapılmadığı zaman taşıma esnasında vagonlar raydan çıkabilmektedir. 6.5. Ankara İçmesuyu II. Merhale Gerede Projesi Tüneli Ankara Su Temin Projesi 2. Merhale Gerede Sistemi Projesi kapsamında Gerede tüneli inşaa edilmektedir. Kazı çapı 5,3-5,2 m olup bitmiş çap 4,5 m ve toplam uzunluğu 31592 m dir. Tünel uzunluğunun fazla olması nedeni ile güzergah 3 bölüme ayrılmıştır. Bu kapsamda; tünel girişinden, tünel çıkışından ve km: 9+588 de açılan şafttan olmak üzere üç adet çift kalkanlı TDM kullanılmaktadır. Tünel güzergahında; tüf, aglomera ile yer yer bazalt, andezit ve volkanik breşten oluşan Ilıcadere volkaniti, kiltaşıkumtaşı ardalanmasından oluşan Markuşa formasyonu, volkanik breş, bazalt ve tüften oluşan Uludere volkanitleri, dasitlerden oluşan Deveören volkanitleri ve kireçtaşından oluşan Soğukçam formasyonu yer almaktadır. Proje kapsamında de 10,5 m çapında 60 m derinliğinde ve 21+200 km de ise 1,5 m çapında 453 m derinliğinde 2 adet havalandırma şaftı bulunmaktadır. Km 9+588 m deki havalandırma şaftı ayrıca ikinci TDM makinesinin montajı içinde kullanılmıştır. İş kapsamında birinci makine tünelin 9 588 m lik kısmını sorunsuz olarak bitirmiş olup sökümü yapılarak çıkarılmıştır. Diğer iki makinede ise güzergahın bazı kesimlerinde beklenenden farklı jeolojik birimler ile karşılaşılması, yoğun su ve malzeme gelmesi, süreksizlik zonlarında göçükler yaşanması vb nedenler ile istenilen performansa ulaşılamamıştır. Ancak çalışmalar mümkün olduğunca hızlı bir şekilde devam etmektedir. 7. SONUÇ VE ÖNERİLER Yapılan çalışmalar sonucunda elde edilen sonuç ve öneriler aşağıda kısaca özetlenmiştir. 12

- Tünellerin projelendirmesi aşamasında; proje güzergahının jeolojisine, geçilecek formasyonların jeoteknik özelliklerine, bölgenin tektonizmasına ve yeraltısuyu durumuna özel önem verilerek yeterli sayıda ve derinlikte sondaj ile arazi ve laboratuvar deneyleri yaptırılmalıdır. - Jeolojik, topoğrafik ve proje özellikleri gibi şartlarla birlikte tünel uzunluğunun 5 000 m civarında olması halinde ekonomik mukayeseler yapılarak TDM ile açılması tercih edilmelidir. - TDM seçiminde, tünelin jeoteknik etüt raporunda belirtilen birimlerin litolojik özellikleri dikkate alınarak zayıf zemin koşulları, yeraltısuyu durumu ile yerleşim yeri altından geçen tünellerde yanal ve üst basınçları dengeleyip deformasyona izin vermeyen EPB, EPB Slurry gibi, sağlam zemin koşullarında açılacak tünellerde tek veya çift kalkanlı, zemin koşullarının değişken olduğu güzergahlarda ise karışık tip TDM seçilmesine dikkat edilmelidir. - TDM'nin üstünde olması istenilen ileri delgi, enjeksiyon ünitesi, gaz uyarı sistemi vb ilave ekipmanlar mutlaka ihale dokümanlarında ve TDM özel teknik şartnamesinde yer almalıdır. - Tünel özel teknik şartnamesinde "Yeni TDM kullanılmasını zorlayacak ifadelere yer verilmeyip, tünelin çapı ve zemin şartları dikkate alınarak yenileme şartı ile "İkinci El TDM kullanımına imkan verilmelidir. - TDM tipi seçimi ihale esnasında yüklenici firmaya bırakılmalıdır. Ancak Yüklenicinin hangi tipi neden seçtiğini, TDM'nin tüm özeliklerini su, göçük vb karşılaşılabilecek sorunlar karşısında alınacak önlemleri belirten detaylı bir rapor ihale esnasında İdareye sunmalıdır. - Çalışma koşulları, enjeksiyon, havalandırma, ulaşım gibi hususlar dikkate alınarak tünel iç çapı; uzunluğu 7 500 metreye kadar olan tünellerde minimum 4,00 m, daha uzun tünellerde ise 4,50 m ve 50 cm'nin katları şeklinde seçilmelidir. - Uzunluğu 10 000 m ve üzerinde olan tünellerde ulaşım ve işletme kolaylığı amacıyla yaklaşım tüneli düşünülmelidir. KATKI BELİRTME Yazarlar; Komisyon üyeleri Hakan EREN ve Saadettin CEYLAN ile bilgi ve belge paylaşımında bulunan Daire Başkanlıkları, Bölge Müdürlükleri ve Kamu Kurumlarına teşekkür eder. KAYNAKLAR 1 Alber, M., 2000. Advance rates of hard rock TBMs and their effects on project economics, Tunneling and Underground Space Technology, Volume 15, No 1. 2 Arıoğlu, E., 2011. Tünel Ders Notları, Yıldız Teknik Üniversitesi, İstanbul. 3 Barton, N.,1999. TBM performance estimation in rock using Q TBM, Tunneling Int., Milan. 4 Barton, N., and Abrahao, R., 2003. Employing the Q TBM prognosis model, Tunnel and Tunnelling International, December, 20-23. 5 Bilgin, N., 1989. İnşaat ve Maden Mühendisleri İçin Uygulamalı Kazı Mekaniği, Birsen Yayınevi, İstanbul. 6 Fruguglietti, A., Guglielmetti, V., Grasso, P., Grasso, G., Carrieri, G. and S. Xu, 2000. Selection of the right TBM to excavate weathered rocks and soils, Technical Note. 7 Koçbay, A., Acır, Ö. ve Kılıç, R., 2004. Tünel Delme Makinelerinin (TDM) Değişen Zemin Koşullarındaki Verimlilikleri Örnek Çalışma: Ermenek Barajı (Karaman), 57. Türkiye Jeoloji Kurultayı, 8-12 Mart 2004, MTA Kültür Sitesi, s. 172, Ankara. 8 Koçbay, A., 2007. Jeoteknik Koşulların Tünel Delme Makinesi (TDM) Performansına Etkisi-Örnek Çalışma: Ermenek (Karaman) Enerji Tüneli, 2.Ulaşımda Yeraltı Kazıları Sempozyumu Bildiriler Kitabı, s.93-99, İstanbul. 9 Koçbay, A., 2010. Tünel delme Makineleri ve Performans Analizleri Örnek Çalışma: Ermenek Barajı ve HES (Karaman), DSİ Teknik Bülteni, Sayı: 108, s.37-50, Ankara. 13

10 Nielsen, B and Özdemir, L.,1993. Hard rock tunnel boring prediction and field performance, Rapid Excavation and Tunneling Conferance Proceedings. 11 Robbins, J. R., 1976. Mechanized Tunnelling Progress and Expectation, Tunneling 76 Symposium, pp. 1-10, London. 12 DSİ Bölge Müdürlükleri tarafından hazırlanan raporlar ve yapılan sunumlar. https://www.herrenknecht.com https:/www.therobbinscompany.com http://www.civenv.unimelb.edu.au http://en.wikipedia.org/wiki/tunnel_boring_machine http://mining.mines.edu/research/emi http://www.penatrade.com http://www.isrm.com 14