Tünel açma yöntemleri ve makine çeşitleri nelerdir?
Tünel açma tasarımında statik yüklere göre projelendirilmiş ve uygulanmış yer altı betonarme yapıları özellikle depremin meydana getirdiği ilave dinamik yükleri ve buna bağlı olarak oluşan şekil değiştirmeleri elastik sınırlar içerisinde kalmalıdır.
Aç kapa yöntemi, genellikle sığ tünel inşasında (metro istasyonları, demiryolları vb) kullanılmaktadır. Aç kapa yönteminin uygulanacağı alanda öncelikle yeraltında bütün altyapılar (su, elektrik vb.) inşaat alanından uzaklaştırılmalıdır. Yer altı suları varsa su seviyesi düşürülmeli veya su derin kuyulara drene edilmelidir. Bu yöntemde yer altı kazı boşluğunun yanları, betonarme kazık veya beton duvar perdesi (diyafram duvar vb.) ile desteklenir. İki diyafram duvarı birbirine paralel olarak yerleştirilir ve yandan etkileyen toprak basıncı dengelenmeye çalışılır. Duvarların arasındaki alan kazılarak tünel inşa edilir ve en son olarak tünelin kaplaması yapıldıktan sonra üzeri tekrar hafriyat malzemesi ile örtülür.
Delme-Patlatma Yöntemi; sağlam kayalarda açılacak tünel inşa faaliyetlerinde delme-patlatma yöntemi uzun yıllardır kullanılmaktadır. Delme-patlatmadaki amaç, çalışılan tünel aynasındaki kaya kütlesini kontrollü bir şekilde parçalayarak yeraltında ilerlemeyi sağlamaktır. Tünel patlatmalarında her ilerleme için, delme, şarj, patlatma, havalandırma, tarama, tahkimat (bulon, süren, hasır, iksa), yükleme, taşıma ve yeni atım için hazırlık yapılarak kısa zamanlı-planlamalı bir döngü oluşturulur.
İyi bir patlatma tasarımı tünel çevresi zarar görmeyecek şekilde olmalıdır. Bunun için patlatma yapılacak kayacın yapısal jeolojik/jeofizik özelliklerine uygun bir patlatma tasarımı yani delgi aygıtı, patlayıcı maddenin cinsi ve miktarı, delik dizaynı planlanmalıdır. Delme teknikleri pnömatik delmeden, elektrikli-hidrolik jumbolara doğru çok yüksek kapasitelerde delik açacak şekilde geliştirilmiştir.
Patlayıcılarda Emulite ve Dynamex M gibi modern patlayıcılar sayesinde minimum zehirli gazlarla iyi bir oksijen balansı sağlanmıştır. NONEL gibi elektriksiz ateşleme sistemleri şarj zamanını kısaltmış ve çalışma sırasında elektrik tehlikesine karşı duyarsız olduğundan patlatma faaliyetlerine daha fazla emniyet getirmiştir.
Tam Kesit Tünel Açma Makinelerinin tasarımı, tünel iç kaplama cinsi, zemin ve proje koşullarına göre belirlenmektedir ve çalıştıkları formasyonlara göre sınıflandırılır. Her türlü zemin ortamına uyum sağlar ve hem sert kaya hem de yumuşak zemin ortamlarında kullanılır.
Toprak Basıncı Dengeleme Makinesi; Arazi basınçlarını dengeleme esasına göre çalışan makineler ilk olarak Japonya‘da 1960-70‘li yıllarda görülmeye başlamıştır. Bu makineler üç kısımdan oluşur; Baş (0-10 m) Gövde (10-20 m) Kuyruk (20-110 m)
Baş; kesici kafa ve keskilerin bulunduğu bölümdür. Gövde; helezoni konveyör, pistonların, motorların, enjeksiyon sistemi, köpük sistem bileşenlerinin yer aldığı ve betonarme segmentlerin yerleştirildiği bölümdür. Kuyruk; bu bölge Toprak basıncı dengeleme makinesinin lojistik, elektronik ve havalandırma sistemlerinin bulunduğu bölüm olup makine kalkanının gerisinde kalan betonarme tünelin üzerinde yer alır. Tüm kontrollerinde izlendiği operatör kabini de bu bölümde yer almaktadır.
Tünel ayna kazısı, ilerisindeki değişik zemin koşulları hakkında bilgi edinmeyi sağlayacak tünel içi sismik çalışmaları yapılmaktadır. Toprak basıncı dengeleme makinesine monte edilen sismik alıcılarla tünelin devamında ve çevresinde yayılacak cisim ve yüzey dalgalarının oluşturularak ortam içinde yansıyan dalgalar kayıt edilir ve depolama işlemi için bilgisayara aktarılır. Böylece yüzeyden ölçüm imkanı bulunmayan projelerde tünel hızını etkilemeyecek ve tünel kazı çalışmalarıyla beraber yürütülerek, kayaçlardaki bozulma zonları, kalınlık ve derinlikleri, kırıklı ve boşluklu kısımları, ani su baskınları, ilerleme yönündeki genişleme ve daralmaları, toprak/kaya geçişleri, sökülebilirlik derecelerini, kaya kalitesindeki değişimleri ve farlı özelliklere sahip zonların (fay zonu) yerlerini tespit etmek mümkündür.
Yarım Kesit Tünel Açma Makineleri (Kollu Makineler) Kollu makineler tam kesit tünel açma makinelerinden farkı; Dairesel olmayan kesitlerde kullanılır. Aynayı parçalı bir şekilde kazar. Manevra kabiliyetleri yüksek olduğunda istenildiği gibi yönlendirilebilir. Daha az enerjiye ihtiyaç duyarlar. Farklı kazı koşullarında kullanılabilirliği, Bu makineler tek bir parça değil, birçok parçadan oluşmaktadır. Bu avantajı ile hem istenilen yere nakliyesi kolay olur hem de değişen formasyon şatlarına uyum sağlar.
Yeni Avusturya Tünel Açma Yönetimi‘nde kazı sonrası oluşan ikincil gerimler deformasyona neden olacaktır ve oluşan deformasyonun bir kısmının kaya/zemin ortamına, bir kısmını ise destek elemanlarına taşıttırılması esasına dayanmaktadır. Kazı aşamaları sırasıyla; üst yarı, alt yarı ve taban (invert) aşamalarından oluşur. Kazılarda genellikle roadheader, beko, jumbo vb. tipi kazıcılar kullanılmaktadır. Kazı sonrası ilk destek oluşturulana kadar zeminin kendi kendini taşıyabilmesini ve bu süreçte bir miktar deformasyon yapabilmesine müsaade edilir. İlk destek elemanının yerleştirilme zamanı ise çok önemlidir. Bu durum kaya ortamlarında gerçekleştirilen kazıda doğal kemerlenme ile kaya kendi kendini daha uzun süre taşır. Açılan tünellerde zeminin durumuna göre kazı aşamaları belirlenir ve tünel üzerine gelen arazi yüklerini zemini çevreleyen bir kemer oluşturacak şekilde taşıyabilecek tünel destek tasarımı oluşturulmalıdır.
