Tüneller nasıl inşa ediliyor? Çeşitleri nelerdir?
Tüneller yapılırken; kendi ağırlığını taşıyabilen veya olabildiğince kendi ağırlığını taşıması için zorlanan doğal ortamda çeşitli destekleme, sağlamlaştırma ve iyileştirme yöntemleri ile taşıyıcı kabuk sisteminin oluşturulması yani kemerleşmenin sağlaması ile yeraltı yapıları meydana getirilmektedir. Karayolu tünelleri, demiryolu tünelleri, temiz su veya atık su tünelleri, derivasyon tünelleri, metro tünelleri yeraltı yapılarıdır. Genel anlamda bir zemin ortamının kazılması ve desteklenmesi suretiyle oluşturulan, iki ucu açık ve belirli bir eğime sahip sistemlerdir.
En kesit belirleme işlemi
Tünellerin en kesit tiplerinin belirlenmesinde iki unsur ortaya çıkmaktadır. Bunlar; ulaşım yolunun cinsine ve yolun geçeceği zeminden gelecek etkilere göre belirlenmektedir. Zeminin kaya olduğu ortamlarda genellikle en kesitler dairesel kemer ve iki düşey yan duvardan oluşacak şekilde yapılmaktadır. Yumuşak zeminlerde açılan tünellerin ise yatayda oluşacak basınçları karşılayacak kesitlere sahip olması gerekmektedir. Aksi halde tüneller açılamayacaktır. Bu tür zeminlerde açılan tünel en kesitlerinin tam daire veya at nalı şeklinde olması gerekmektedir.
Dairesel en kesitli tüneller teorik olarak iç ve dış kuvvetleri en iyi şekilde karşılayan ve zemine ileten tünellerdir. Dairesel tüneller en küçük çevre ile en büyük en kesite ulaşmamızı sağlar. Ancak bu üstünlükleri olmasına karşın bazı olumsuz durumları da bulunmaktadır. Bunlardan ilki; tabanlarının yuvarlak olması nedeniyle ulaşım yolu için fazla dolgu ihtiyacı olması, diğeri ise; yapılacak beton kaplamanın zorluğudur.
Günümüzde kemerli ve dairesel en kesit şekiller arasında olması sebebiyle mühendisler daha çok at nalı şeklindeki en kesitleri tercih etmektedir. At nalı şeklindeki tünel tip kesitinin tabanı ulaşım yolu için yeteri kadar düz olduğu gibi eğrisel kenarları ve tavanı da kemer gibi çalıştığından dış kuvvetlere karşı koymak için daha uygun olmaktadır. Yumurta şeklindeki en kesitler ise; şehir atık sularıyla, taşkın debilerini geçiren birleşik kanalizasyon tünellerinde daha çok tercih edilen en kesitlerdir. Ancak tabanları dar olduğundan karayolu, demiryolu tünelleri için uygun değillerdir.
Yapım şekillerine göre tüneller
Yapılarına göre tünel çeşitleri 3 sınıfa ayrılmaktadır. Bunlar; 1. Kaya ortamlarda açılan, 2. Zeminlerde açılan 3. Su altında yapılanlar şeklinde sınıflandırılmaktadır.
Zemin içerisinde inşa edilecek olan tünellerde ise zeminin cinsine göre oluşan koşulların kaya ortamlarına göre çok daha zor olduğu bilinmektedir. Bu nedenle, zemin sınıflarının iyi tespit edilmesi daha sonra yapılabilecek zemin iyileştirilme açısından önemlidir. Bu zeminlerde tünel açılması sırasında çeşitli destekleme ve iyileştirme yöntemleri olan kalkan, boru sürme, şemsiyeleme ve aç-kapa vb. kullanılmaktadır. Bu zeminlerde açılacak tünellerin en kesitleri seçilirken, kaplamalara gelecek çekme gerilmelerinin en düşük düzeyde olmasına dikkat edilmelidir.
Tünellerin kullanım amaçları ve en ünlü tüneller
Tünellerin en bilinen kullanım amaçları; ulaşım ve su taşımaktır. Bunların dışından barınak, maden galerileri, kanalizasyon, korunma ve savunma amaçlı, vahşi hayvan geçişleri ya da derivasyon amaçlı olarak daha özel hizmetlerde de tünellere rastlamak mümkündür.
En Eski Tüneller: Eupalinos Tüneli 1 km, Urner Loch (İsviçre Alplerindeki ilk tünel, 1707) 64 km, Mont-Cenis (Fransa-İtalya, 1857-1870) 12 km, St. Gotthart Demiryolu tüneli (İsviçre 1872-1878) 15 km, Karaköy Tüneli (İstanbul Galata-Beyoğlu, 1871-1875) 573 m.
En Uzun Tüneller: Seikan (Japonya, 1981-1984) 54 km, Euro-Tunnel (Manş Tüneli, Fransa-İngiltere 1986-1993) 50 km, Simplon I (İsviçre-İtalya 1898-1906) 20 km, Grand Apennin (İtalya 1921-1930) 19 km, Yeni Gotthard (İviçre 1969-1980) 16 km.
En Uzun Metro Tünelleri: Londra Metrosu 414 km, Moskova 254 km, NewYork 221 km, Tokyo 203 km, Paris 165 km.
Ülkemizde ise en uzun karayolu tüneli; Karadeniz’i Doğu Anadolu’ya bağlayan, Rize Erzurum karayolunun Ovit Dağı Geçidi’nde inşa edilen Ovit tüneli 14 bin 200 metre uzunluğunda çift tüpten oluşmakta olup Türkiye’ de bitmiş olan en uzun tüneldir.
Bir tünelin yapımında, ard arda ve birbirinden ayrılmaz bağla bağlı (yani biri tamamlanmadan diğer imalata geçiş yapılamayan) işlem adımları bulunmaktadır. Bunlar; kazı, pasa nakliyesi, geçici destekleme, kalıcı destekleme, kesin kaplama, ince inşaat vb. sıralanmaktadır.
Uygulamada tünel ayna kazısının yapılacağı yerin alanı sınırlıdır ve tünel içerisindeki diğer işler için gerekli geniş alanı sağlanamamaktadır. Bir tünelin hangi yöntemle yapılacağının belirlenmesinde ilk olarak arazinin (zeminin) durumu belirler. Kazı sonrası desteklemenin yerleştirilmesi için gereken süre zeminin dayanım sınıfına bağlıdır ve kazının yapılacak uzunluğuna bağlı olarak bu süre azalır ya da artar.
Zemin sınıfına göre kazı adımları iyi belirlenmelidir. Buna bağlı olarak birçok tünelde çeşitli kazma yöntemleri geliştirilmiştir. Ekonomik nedenlerle, tünel kazılarının büyük kesitte yapılması istenmektedir. Ancak kazının büyük kesitte yapılması alınacak önlemleri artırmaktadır. Bu nedenle arazi ve kesit büyüklüğü seçilirse, öncelikle tonozlu üst bölüm (üst yarı) kazılır ve desteklenir sonra orta bölüm kazılır (yarım kesit kazısı). Zor arazide çalışıldığında, çeşitli yöntemlerle bölümlenmiş kesitlere göre kazı gerçekleştirilir.
