Tünelcilik ve Metro Projeleri

Büyük kentlerin ulaşım sorununda en etkili çözüm yolu olan metro; günümüz toplu taşımacılık sistemlerinin yaygın bir türü olarak tüm dünyada giderek artan oranda kullanılmaktadır.

Ucuz ve çabuk ulaşım olanağı sağlayan metronun diğer raylı sistemlerle birlik­te İstanbul içi kent karayollarındaki trafik sıkışıklığına en etkili çözümü sağla­yacağı da kuşkusuzdur.

Dünyada ilk büyük metro sistemleri 19. yüzyılın sonunda ve 20. yüzyılın başlarında Londra, Paris, Newyork ve Moskova’da kuruldu.

İlk “yeraltı demiryolu” projesi 1835’de İngiltere’de yapıldı. Ama Londra’nın kenar semtlerindeki iki demiryolu istasyonunu kentin merkezine bağlamayı amaçlayan bu proje “düşsel” bulunduğu için uygulanmadı.

1860’da Londra’da dünyanın ilk yeraltı demiryolunun yapımına başlandı. 6 kilometre uzunluğundaki bu metro hattı 1863’de isletmeye açıldı. Sonraki yıllarda yapılan ekler ve yeni hatlarla giderek genişleyen Londra Metrosunda bugün 408 kilometrelik bir ağ üzerindeki 273 istasyon arasında çalışan 457 metro treni her gün yaklaşık 2,5 milyon yolcu taşımaktadır.

İngiltere’den sonra Avrupa’daki ilk metro 1896’da Macaristan’ın başkenti Budapeşte’de açıldı.

Dünyanın en ünlü metrolarından biri olan Moskova metrosunun 197 kilometre­lik toplam uzunluğunun 20 kilometrelik bir bölümü dışında, tümü yeraltındadır ve 123 istasyonu vardır.

1904’de açılan New York Metrosu, her yıl 1 milyardan fazla yolcu taşıyan ve hemen hepsi 24 saat hizmet veren 23 hattıyla dünyanın en yoğun metrosudur. Bu metronun 220,5 kilometresi yeraltında, 150,6 kilometresi yerüstünde olan toplam 371 kilometrelik hatlarında 456 istasyon vardır. Bugün yeryüzünde nüfusu bir milyonu aşan kentler arasında metrosu bulunmayan hemen hemen kalmamış gibidir.

İSTANBUL METROSU İLE İLGİLİ ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR

Dunyadaki ilk metrolardan biri olarak kabul edilen ve Türkiye^’ deki ilk yeraltı raylı ulaşım sistemi olan emektar Karaköy Tüneli, İstanbul’da Galata ile Beyoğlu arasında kurulmuştur. Fransız mühendis Henry Gavand’ın yapımını üstlendiği proje,30 Temmuz1871’de yapılmaya başlanmış ve 17 Ocak 1875’de •işletmeye açılmıştır.

Bundan sonra geçen bir yüz yılda fazla sürede ise maalesef hiçbir uygulama yapılmamış, sadece aşağıda sıralanan etüv ve proje çalışmaları ile yetinilmiştir.

1. 1908 yılında Mecidiyeköy – Yenikapı arasında çalışacak bir proje geliştiril­miş, ancak sonuçlanmamıştır.
2. 1953 yılında Fransız SGTE firması,   Mecidiyeköy-Yenikapı güzergâhını yeniden projelendirmiş, fizibilite etüdlerini hazırlamış,  ancak 89 milyon TL’lik yatırım için kaynak bulunamadığından uygulamaya geçilememiştir.
3. 1960 yılında İtalyan,  1964 yılında Sovyet, 1965 yılında Amerikan firma ve kuruluşları aynı proje ile ilgilenmişler; çalışmalar sonuçlandırılamamıştır.
4. 1968 yılında Sovyetler yeni bir proje hazırlamıştır. İki hattan oluşan bu projede l.Hat Zincirlikuyu, Mecidiyeköy, Şişli, Taksim, Galatasaray, Karaköy, Eminönü, Yenikapı, Topkapı güzergâhını II. hat ise Beyazıt, Saraçhane, Edirnekapı, Topçular güzergâhını izlemekteydi.  Bu çalışma­lardan da, bir sonuç elde edilememiştir.
5. 1972 yılında İETT adına Türk Tekfen, Fransız Bouyges, Alman Siemens firmalarının oluşturduğu bir grup, 4. Levent – Karaköy arasında çalışacak bir metro projesi geliştirmiş ancak, Uygulamaya geçilememiştir.   Aynı yıl Doç. Dr. Cazibe SAYAR’ a bir İstanbul Metrosu Jeoloji raporu hazır­latılmıştır.
6. Hükümet İstanbul Metrosu yapımını üstlenmiş ve 31.51973 tarihli Bakanlar Kurulu Kararı ile bu görev İmar Koordinasyon Kuruluna devre­ dilmiştir.Bu kapsam içinde o tarihe kadar gerçekleştirilmiş proje ve fizibiliteleri değerlendirmek üzere   müşavir   firmalar görevlendirilmiş ise de somut bir sonuç alınamamıştır.

METRO KARAKTERİSTİKLERİ

METRO PROJESİNİN AMAÇLARI

Metro Projesi genelde ve İstanbul kent içi ulaşımında aşağıdaki amaçlara erişmek üzere projelendirilmiştir.

1. Ulaşım güvenliğini,  konforunu ve emniyetini arttırmak.
2. Yolculuk süresini azaltmak,  ulaşılabilirliği ve hareketliliği arttırmak.
3. Ulaşımın çevreye kötü etkilerini en aza indirmek, daha iyi yaşanabilir bir çevre yaratmak.
4. Tarihi ve doğal çevreyi korumak,  sürekliliklerini sağlamak.
5. En az kentsel yayılma ile düzenli büyümeyi teşvik etmek.
6. Etkin, ekonomik yarar – maliyet ilişkisi yüksek bir ulaşım sistemi sağlamak.
7. Kent içi raylı ulaşım sistemleriyle entegrasyonu sağlamak.

JEOLOJİK DURUM VE JEOTEKNİK ÇALİŞMALAR

1. JEOLOJİ

İstanbul Metrosunun şu anda inşa edilmekte olan Taksim – Dördüncü Levent Bölümü Karbonifer yaşlı Trakya formasyonu içerisinde bulunmakta­dır.

Formasyon genel olarak kum taşı, şilt taşı, çamur taşı ve kil taşı birimleri ile bunların ardalanmasından oluşmaktadır. Taze durumda, kum taşı kahverengimsi, gri ve açık yeşil renklerde; silt taşı, kil taşı ve çamur taşı ise koyu gri renktedirler. Formasyon içerisinde kalınlıkları genelde 2–3 m. olan ve nadiren 50–60 m.ye ulaşan diabaz ve andezitler bulunmaktadır. Çoğunluk­la ileri derecede ayrışmış durumda olan bu magmatik sokulumlar, kazı sırasında fazla güçlük çıkarmamaktadır. Ancak ayrışmamış ve diabaz bileşimli olanlar önemli kazı güçlüğü yaratmaktadırlar.

Bu formasyonun, yakından incelendiğinde, sık sık kıvrımlandığı, aşırı derecede kırıklandığı ve parçalandığı görülmektedir. Plastik özelliği nede­niyle kil taşı ve çamur taşları aşırı kıvrımlanırken, daha rijit olan kum taşları kırılarak yer yer budinajlanmıştır.

Formasyon, yüzeyden ortalama 3 m. derinliğe ulaşan suni bir dolgunun altındadır ve yine yüzeyden 10–15 m. derinliğe kadar orta ve ileri derece­de ayrışmıştır.

Kumtaşı tabakaları silt taşı veya kil taşı düzeylerine göre daha kalın katman­lıdır (5–50 cm.). Silt taşı ve kil taşı düzeylerinin ortalama kalınlıkları 1–10 cm. arasında değişmektedir. Tabaka yüzeyleri genelde düz, kaygan veya az pürüzlü (özellikle kum taşları da) olup kil ile sıvalıdır.

Tabakalar dışındaki süreksizlik düzlemlerini eklem takımları, faylar, makas­lamalar ve düzensiz kırıklar oluşturmaktadır.

Özellikle tünel ve istasyon kazıları esnasında 2–3 adet eklem takımı ve bunların yanında düzensiz çatlaklar izlenmektedir. Çatlak sıklıkları ortala­ma 5–20 adet/m. dir. Çatlak yüzeyleri çoğunlukla düz ve kaygandır. Ancak yer yer özellikle kum taşı çatlaklarında az pürüzlü yüzeyler gözlenmekte­dir. Çatlak aralıkları çoğunlukla mm. mertebesinde olup kil ile dolguludur.

2.   JEOTEKNİK ÖLÇÜMLER      

2.1. Ölçüm Türleri

İstanbul Metrosu 1. Aşama, 1. ve 2. Kısım İşleri kapsamında yapıl­makta olan ölçümleri istasyonlar ve tüneller için olmak üzere iki gruptan oluşmaktadır.

2.1.1. Tüneller için yapılan ölçümler

Çubuk ekstansometreler

Tünel içi konverjans ölçümleri

Tünel içi opto-trigonometrik ölçümler

Yüzey ve bina oturma ölçümleri

İnklinometreler

Kaya bulonu yük hücreleri

Basınç hücreleri

TÜNEL GALERİ TANIMI

İki ucu açık yeraltı kazılarına tünel, tek ucu açık yeraltı kazılarına ise galeri denir. İlk tünel M.Ö 4000 yılında Fırat nehri altında Babil yakınlarında 3,5×4,5 m ebatlarında 1 km. uzunluğunda aç-kapa yöntemiyle açılmıştır. Ülkemizdeki ilk galeri ise M.Ö.300 yılında Silifke’de ki Aksıfat galerisidir. Su amacıyla açılmış olup 45km. Uzunlukta 0.80×1.5 m. kesitindedir. Günümüzde halen faal olduğu bilinmektedir.

TÜNELCİLİKTE MALİYETİ ETKİLEYEN TEMEL FAKTÖRLER

1.Tünel açılmasını etkileyen faktörler.

2.Tünel güzergâhının jeolojik ve hidrojeolojik durumu

3.Tünel desteklemesi ve destek türü

4.Tünelin yüzeyden derinliği

5.Tünelin çapı ve şekli

6.Tünetin uzunluğu

7.İşçilik

8.Çalışılan günler

9.Makine arızalarıdır.

Sıralamada görüldüğü gibi ilk iki madde tamamen jeolojiktir.Bu verilerin doğru olarak araştırılması ve saptanması çok önemlidir.İşin uzaması,proje ve güzergah değiştirilmesi jeolojik çalışmaların yeteri kadar yapılmamış olmasından kaynaklanır.Bu nedenle inşaat mühendisi tarafından tünel projesi ve maliyet analizleri yapılırken birtakım verilerin sayısal değerlerle ifade edilmesi istenir.Bu veriler:

a-Tünel güzergahı ve yakın çevresindeki kayaçların türü,

b-Bu kayaçların yapısal özellikleri,

c-Yeraltı ve yerüstü su durumu,

d-Tünel açılması esnasında karşılaşılabilecek doğal olaylar,

e-Doğal gerilmelerin jeolojik olaylara bağlı olarak değişmesi,

Tünel destekleme projelerinde, destek türü saptanmasında etkili parametrelerin mümkün olduğunca sayısal değerlerle belirlenmesi, şeklinde sıralanabilir.

TÜNEL AÇMA METODLARI VE YÖNTEMLERİ

Tünel açma metotları temel olarak iki grupta incelenebilir.

1-Kayada Tünel Açma ve 2-Zeminde Tünel Açma.

İstanbul Metrosu Tünellerinin kaya ortamında açılması niteliğinden ötürü sadece bu metodu inceleyelim. Kayada tünel açma metodunda uygulanan temel iki yöntem vardır. Bunlar Delme Patlatma Yöntemi ve Tünel Açma Makineleri Kullanılarak yapılan tünel kazı yöntemleridir. Magmatik sokulumlar haricinde Trakya For­masyonu tünelin kazı makineleriyle açılmasına elverişlidir. Sert kayalarda tünel açılması esnasında, kökeni değişik nedenlere bağlı, çeşitli olaylarla karşılaşılabilir. Bunların ana nedeni kayaların içinde bulunan doğal gerilmelerdir. Doğal gerilmeler, yerçekimi, kalıcı gerilmeler ve su basıncının etkisiyle oluşur. Kalıcı gerilmeler, yerçekimi ve su basıncı dışında kalan gerilmelerdir. Kalıcı gerilmeler.

 —Tektonik Hareketler,

 —Magmatik Faaliyetler,

—Metamorfizma ya da Rekristalizasyon

—Fiziko-Kimyasal Olaylar (kabarma, büzülme, genleşme, şişme),

—Kayaların Erozyonu ve Buzul Erimesi.

Sonucunda oluşurlar. Son yıllarda ölçü tekniğinin gelişmesi ve buna bağlı olarak yeraltında yapılan gerilme ölçmeleri, kayaların belirli bir derinliğe kadar izostatik gerilmeler altında olmadığını yatay ve düşey gerilmelerin birbirinden farklı olduğunu göstermiştir. Bu kısımda kayaçların elastik davranış gösterdiği kabulü yapılmış; elastik bölgelerden daha derinlerde ise basınç ve ısı etkisiyle plastik ve yarı plastik davranış özelliği gösteren bölgelerde yatay gerilmelerin, düşey gerilmelerin 3 katı olduğu belirlenmiştir. Ancak eski kıta nüvesini teşkil eden kıta kalkanlarında bu oranın geçerli olmadığı, tünelin yüzeye çok yakın geçtiği bölgelerde dahi yatay gerilmelerin düşey gerilmelerden çok daha yüksek olduğu tespit edilmiştir.(ŞEKİL–1)                                                                                                               

Doğal gerilme altındaki kayaçlarda yapılan kazılarda oluşan yeni gerilmelere “ikincil gerilme” denir, ikincil gerilmeler yeraltında açılan boşluk çevresinde üç zon oluşturur. Bu zonlar dıştan içe doğru

1. Kazıdan Etkilenmiş Kaya (Elastik Bölge),
2. Koruyucu Bölge,
3. Plastik Bölge (Gevşeme Zonu). (ŞEKİL–2)

Gevşeme zonunda kohezyon (c) içsel sürtünme açısı,etkilenmiş kayaca göre daha düşük değerler verir. Ayrıca kazı kesitlerinin şekli de gerilme dağılıştan üzerinde etkilidir. Dairesel ve elips kesitli tünellerde gerilme kemeri büyük gerilme yoğunlaşması olmaksızın oluşur. Gerilmelerin köşe bölgelerde daha yoğun oluşması nedeniyle, tünel kesiti seçiminde köşe teşkil eden kesitlerden kaçınılmalıdır.

KAYALARDA TÜNEL AÇILMASI ESNASINDA KARŞILAŞILAN OLAYLAR

A-KAYA PATLAMALARI: Doğal gerilmelerin etkisi altında bulunan kayalar içinde açılan tünellerde, kazı hızı ve türüne bağlı olarak, tavan ve yan kısımlarda yer alan kayaların ani patlamayla tünel boşluğuna doğru düşmesi olayına denir. Küçük parçalar (bir kaç kg.) halinde olanlara “popping”, büyük kütleler şeklinde (yüzlerce kg.) gözükenlere ise “bumbs, bumping^” adı verilir. Kaya patlamalarında en önemli etken jeolojidir. Farklı dirençteki kayaların bir arada bulunmaları, aşırı kırıklı ve faylı zonlarda dikkat edilmelidir. Trakya For­masyonu dahilinde kaya patlamasıyla karşılaşılmamıştır. Bunun nedeni %6’lık magmatik sokulumlar hariç, formasyon kendi içerisinde sedimenter homojen bir yapı içermektedir.

B-KEMERLENME: Tünel içi gerilmelerine bağlı olarak, kayaların tünel boşluğuna doğru yönelme isteğinin yine kayaların birbirlerine destek vererek bir denge kurmalarına denir. Kayanın litolojik ve yapısal özellikleriyle desteksiz kalacak kısmın boyutlarına bağlı olarak değişim gösterir metro projesi dahilinde yapısal konumuyla kemerlenmesi düşük olan bölgelerden geçilirken kazı adımının uygun seçilmesi nedeniyle problem teşkil etmemiştir.

C-AŞIRI SÖKÜLME: Tünel kazılarında profil fazlası kazılara “aşırı sökülme” denir. Kayanın ayrışma oranı, içerdiği süreksizlikler, tünel kesit alanı ve tipi, eğer patlayıcı kullanılıyorsa; patlatma yöntemi ve patlayıcı türü, kazı ano boyu, aşırı sökülmeyi doğrudan etkileyen parametrelerdir. Farklı kayaçlardaki aşın sökülmenin ortalama değerleri Judd’a göre saptanmıştır.(TABLO–1)

KAYAÇ TÜRÜ	AŞIRI SÖKÜLME ORANI
TORTUL KAYAÇLARDA GRANİTLERDE BAZALTLARDA GNAYSLARDA DİĞER METAMORFİKLERDE	%9–11 %10–12 % 8–15 % 8–11 % 11

TABLO–1 -.Değişik türdeki kayaçlardaki ortalama aşırı sökülme yüzdeleri (Judd–1957)

Ayrıca sedimenter kayaçlarda tabakaların, fayların ve kıvrımların etkisi tünel açılmasında göz önünde tutulacak önemli parametrelerdir. Tabaka kalınlığı, tabakaların doğrultu ve eğimi, fayların doğrultusu ve eğimi, faylardaki ezik zonun kalınlığı ve dolgu türü, kıvrımlanma şiddeti ve yönü tünel açılmasını doğrudan etkiler.

TÜNELLERDE ISI, SU VE GAZ DURUMU

1-Su Sorunu: Bu sorun daha çok yeraltı su seviyesi altında açılan tünellerde görülen bir sorundur. Tüneller açıldıktan sonra, yeraltı suyu için bir drenaj kanalı gibi çalıştığından bazen büyük zararlara, can ve mal kaybına, tünel açılma maliyetini ve süreyi olumsuz etkiler. Ayrıca su kayaçların içerdiği çatlaklar, boşluklar ya da permeabilitesi yüksek kayaçlar boyunca gelir. Bu esnada ayrışmış, killi ve çok sık çatlaklı kayaçlar tünel boşluğuna yavaş veya hızlı olarak hareket ederek tünel açılmasını zorlaştırırlar. Özellikle sıkışma ve şişme kapasitesi yüksek karakterli kaya ortamlarında tünel kazısı oldukça güçleşebilir.

Suların kimyasal bileşimi tünel desteklemesinde kullanılan çelik ve beton üzerinde etkili olmaktadır. Etki derecesinin anlaşılması için suda ,  , , ,  ve  olup olmadığı araştırılmalıdır. İstanbul Metrosu Tünellerinde Önemli bir su probleminden söz edilemez. Metro Tünellerinin kazı kotu. Yeraltı su seviyesi üzerinde yer almaktadır. Ancak antik galerilerle tünel güzergâhının kesiştiği bölgelerde yerel olarak bir hız yavaşlamasından bahsedilebilir.

2–Isı Sorunu: Derinlere inildikçe tünellerde jeotermik gradyan nedeniyle bir ısı artışı görülür. Bu ısı artışı tünel açılmasını güçleştiren etkenlerin başında gelir. Kimyasal reaksiyonlar, kayaçları oluşturan tabakaların doğrultu ve eğimleri, tünelin uzunluğu da ısıyı etkiler. Örneğin, yatay tabakalı ortamlardaki ısı, düşey tabakalı ortamlardan daha fazladır. Ayrıca radyoaktif reaksiyon olan sahalarda, faylı sahalarda sürtünmeden ötürü ve magmatik faaliyetlerin yoğun olduğu sahalarda ısı artışının fazla olduğu yerlerdir. Tünellerde ısı sorununun çözümündeki en etkin yol havalandırmadır.

İstanbul Metrosu Tünelleri hem derinlik, hem de diğer faktörler açısından sığ tüneller olduğu için herhangi bir ısı sorunu yaşanmamıştır. Dünyadaki bazı tünellerin ısı ve su durumu aşağıda verilmiştir.(TABLO–2)

TÜNEL ADI	Gotthardt	Simplon	Lotschberg	Amanos-Ayran
TÜNEL UZUNLUĞU m.	19994	19803	14563	4820
ÖRTÜ KALINLIĞI m.(max)	1706	2135	1673	600
SICAKLIK CP  (max)	30.8	56	34	26
TÜNELE GELEN SU It/sn	230	1200	_	_

3-Gaz Sorunu: Tünellerde çalışma koşullan ve jeolojik koşullardan ötürü, atmosferik gazlar dışında bazı yabancı gazlarla karşılaşılabilir. Çalışma koşullarının zorlaşmaması ve tehlike durumuna karşı tünel içi gaz ölçümlerinin sürekli kontrol altında tutulması gereklidir. Tünel çalışmalarında karşılaşılan gazlar ve tehlike düzeyleri aşağıda verilmiştir.(TABLO–3)

TABLO–3

GAZ ADI	ÖLÜMCÜL DÜZEY	ÇALIŞMA DURMA SINIRI
(CO2)     KARBONDİOKSİT	%15–20	%4–6
(CO)      KARBONMONOKSİT	%0.04–0.06	%0.025
(CH4)     METAN	%5’den yukarı patlama sınırı
(H2S)      HİDROJENSÜLFÜR	%6 patlama sının	%0.1–0,5
(SO2)      KÜKÜRTDİOKSİT	%0.0009	%0.0007

İstanbul Metrosu Tünelleri gidiş-dönüş olarak, iki ayrı hat olarak açılmakta olup;4 ayrı karakterde tünel kesiti kullanılmaktadır. Bunlar, A (Ana Hat Tünelleri), P (Peron Tünelleri), T (Makas Tünelleri) ve B Tipi (Bağlantı Tünelleri) tünellerdir. Bu tünellerin ortalama kesit alanları aşağıda verilmiştir.(TABLO–4)

TÜNEL TİPİ	KESİT ALANI m2
A	37
P	65
T	100
B 1	43
B2	22
B3	45

TÜNELLERİNİN JEOLOJİSİ

Metro güzergâhının genel jeolojik yapısı, Karbonifer yaşlı Trakya Formasyonu oluşturmaktadır. Bu birim genel olarak kumtaşı, silttaşı, kiltaşı ve çamurtaşı birimleri ile bunların ardalanmasından oluşmaktadır. Kalınlığı 600–1700 m. arasında değişmektedir. Avrupa yakasının geniş alanlarında yüzeylenen ve İstanbul Paleozoiğinin en üst kesimini oluşturan Trakya Formasyonu kireçtaşı mercekli fosfat yumruları içeren çört tabakaları ile başlamaktadır. Bunların üstüne doğru kumtaşı, türbiditik kumtaşı ve çamurtaşlarından oluşan (ince kırıntılı) bir istif şeklinde gelişir. Trakya Formasyonu Karbonifer (270-350 milyon yıl) yaşlı bir birim olup en az iki farklı zamanda ve doğrultuda yanal tektonik kuvvetlerin etkisinde kalan Trakya Formasyonu ve bütün Paleozoik istif aşırı kıvrımlı-kırıklı ve faylı tektonik yapı ile tektonik dokanaklarla sınırlı-litolojik korelasyonu yapılamayan bloklu bir yapı kazanmıştır.

Ayrıca Trakya Formasyonu içerisinde Üst-Kretase volkanizması ile ilişkilendirilen volkanik sokulumlar görülür. Taksim–4. Levent arası bölgede kazı esnasında andezit ve diyabaz dayklarına rastlanılmış 5 m–120 m. arasında değişen kalınlıklarda olduğu görülmüştür. Bu güzergâhta karşılaşılan volkanik daykların çoğu andezit bileşimlidir. Zincirlikuyu çevresinde yaklaşık 150 m. lik tünel bölümünde ise mikro gabro bileşimli magmatik sokulumlara rastlanmıştır. Bu dayk ve sokulumlar Paleozoik temel kayaçları içinde %6′ lık hacimsel orana ulaştıkları, çoğunlukla delme-patlatmalı kazı gerektireceği belirlenmiştir.

Trakya Formasyonu magmatik sokulumları hariç bölümlerinde genel olarak tünel açımına elverişli bir kaya kalitesi sergiler. Ayrıca kazı çalışmaları esnasında yer yer tünel şeklinde açılmış antik su kanallarına rastlanılmıştır.

KAZI YÖNTEMİ   (YENİ AVUSTURYA TÜNEL METODU)

İstanbul Metrosu Tünelleri, Yeni Avusturya Tünel Metodu (N.A.T.M.) anlayışıyla açılmaktadır. Yöntem özünde kazı sonrası oluşacak deformasyonun bir kısmının ana kayaya, bir kısmının ise tahkimat elemanına taşıttırılması esasına dayanmaktadır.

Yeni Avusturya Yönteminde asıl olan kazı sonrası, ilk destek oluşturulana kadar geçen zamandır. Bu yöntemin en önemli ilkesi; kayanın mukavemetini korumak ve harekete geçirmek; tünel çevresindeki kayada kendini destekleyen genişçe bir halka oluşturmaktır. Bunun için ilk iksa kayanın kendini desteklemesine yardımcı olması maksadıyla yerleştirilir ve zamanlama çok önemlidir. Ayrıca iksada birikecek gerilmelerin jeoteknik ölçümlerinin, düzenli olarak yapılması; potansiyel tehlikelerin önüne geçilmesinde ve zamanında alınabilmesinde çok önem taşır.

Metro tünellerinde kazı, hidrolik darbeli kınalı makineler vasıtasıyla yapılmaktadır. Tünellerdeki kazı yöntemleri ve kullanılacak ekipman seçimi tümüyle bazı parametrelerle ilgilidir. Bunların başında, formasyonun jeomekanik özellikleri, tünel kesit tipi, maliyet değişimleri ve istenen hızın yakalanabilmesi gelir. Üretim hızı direkt olarak maliyeti de etkiler.

Örneğin mekanize kazı sisteminin, delme-patlatma yöntemine kıyasla birtakım avantajları vardır. Bunlar formasyonun kırılıp çatlama oranının daha az olması ve buna bağlı tahkimat masrafının önemli miktarda düş­mesidir Aynı şekilde Roadheader veya TBM makine seçimi de fizibilite çalışmaları esnasında yürütülecek detaylı laboratuvar testleriyle belirlenir.

Yapılan çalışmalar ve testler, farklı büyüklükteki ekskavatörlere takılı, kırıcı tabancalarla yürütülecek kazı çalışmalarının maliyet açısından en uygun değere sahip olduğunun kanıtıdır.

Tünellerde kazı esas olarak, üst yan ve alt yarı olmak üzere iki kısımda yürütülmektedir. Ancak T tipi tünellerin kesit alanının fazla büyük olmasından ötürü; diğer tünel tiplerinden farklı olarak sadece T tipinde üst yan; kendi içinde iki ve alt yan; tek olmak üzere, toplam üç safhada kazılır.

YENİ AVUSTURYA TÜNEL AÇMA YÖNTEMİ

Yeni Avusturya Yöntemi ; “Tünel” adı altında yeraltında oluşturulan iki ucu açık, boyu eninden fazla, eğimi 30° ‘den az, kalınlığı boşluk duvarından etkilenme sınırına kadar ulaşan ve ana malzemesi kaya olan çok kalın cidarlı silindirik bir yeraltı kaya yapısını tanımlamaktadır. Bu tünel açma yönteminde ana ilke; en uygun kazı ve sağlamlaştırma yöntemlerinin seçilerek kazı sonrasında oluşan ikincil gerilme ve deformasyonların, kaya yapısının stabilitesini bozmayacak şekilde denetlenmesi, yönlendirilmesi ve kayaçların ilk sağlamlığını olabildiğince koruyarak boşluğu çevreleyen bölgenin kendi kendisini tutan ve taşıyan bir statik sistem oluşturmasını sağlamaktadır.

Yöntemin amacı, kazı sonrasında oluşan dağ basıncına, mutlak rijit sistemlerin tepkime kuvvetleri ile karşı koymak değildir. Bu nedenle, rijit tahkimat elemanları ve kalın kaplamalar kullanmak istenmez. Bunlar ancak, yöntemin yeterli hız ve titizlikle uygulanamadığı ve dolayısıyla, kayanın taşıma niteliklerinin tümüyle yitirildiği veya aşırı derinliklerdeki, ya da yüksek tektonik gerilmelerin etkili olduğu plastik ortamlarda zorunlu olarak devreye girer. Açım sırasında ikincil deformasyon ve gerilmelerin yeterli ölçüm ve gözlemlerle izlenerek açım çalışmalarının denetlenmesi ve yönlendirilmesi gerekmektedir.

Bu çalışmalar sırasında:

1)Davranışı önceden bilinen ve tahmin edilen kayanın “ideal yenilme koşulu”(Mohr Zarfı)

a) Yeraltı suyunun drenajı,

b) Aşırı örselenmeyi engelleme (patlayıcıdan olabildiğince kaçınma)

c) Gevşemeleri ve sökülmeleri önleme ve

d) Zamanı yetirince kısa tutma gibi önlemlerle korunmalıdır.

2)Kazı sonrasında oluşan “ikincil gerilme durumu”

a) Gerilme yoğunlaşmalarını engelleyecek (yuvarlatılmış kazı yüzeyleri)

b) Tek eksenli gerilme ortamını yaratmayacak püskürtme beton ve ankraj,

c) Kaya yapısında çekme gerilmeleri oluşmayacak şekilde uygun kesit şekli (ön konsolidasyon) denetlenmelidir.

3)“İkincil deformasyonlar”

a) Gevşemelere izin vermeyecek kadar küçük,

b) Tünel cidarını plastikleştirecek ve gerilme kemerini dağın içerisine kaydıracak kadar büyük

c) Zamanla sönümlenecek kadar kontrollü tutulmalıdır.

YENİ AVUSTURYA YÖNTEMİNİN UYGULANMASINDA BAŞLICA GÖRÜŞLER

Tünel çevresinde oluşan ikincil gerilme şiddeti, tünelin duraylılığını (stabilitesini) belirleyen ana etmendir.

Yeni Avusturya yönteminin uygulanması sırasında iki farklı görüşten yararlanmak mümkündür. Bunlar:

1. Yüzey oturmalarını ve tünel içi deformasyonlarını (konverjansı) olabildiğince küçük tutabilmek için “deformasyon önleyici” açım.
2. Deformasyonlara olanak tanıyarak dağ içinde koruyucu zon oluşumunu sağlayan “plastikleştirici” açım türleridir.

Birinci görüş; kazı ve sağlamlaştırma işlemlerinin çok hızlı yürütülmesini ve en kıza zamanda arının hemen gerisinde (en fazla 15–30 m) radyenin kapanmasını sağlayacak şekilde çok iyi organize edilmiş çalışmaları gerektirir. Düşük dayanımlı kayaçlarda, örtü kalınlığının 3–4 m ‘den daha az olduğu, yerleşim bölgelerinin altından geçen tünellerde, tünellerin portallerinde ve girişten itibaren ilk 50–100 m’lik kesimlerinde, metrolarda, kaplama arkasından su akımı olasılığı bulunan enerji tünelleri, cebri tüneller (şaftlar), denge bacaları, su alma yapıları, derivasyon tünelleri ve barajların enjeksiyon perdesi gerisindeki kontrol ve drenaj galerilerinde özellikle uygulanır. Deformasyonları durdurmak için seçilen sağlamlaştırma kuvvetleri (ankrajlardaki ön gergi kuvvetleri) büyük, püskürtme beton kalitesi yüksek (B 300 ve daha fazla) çelik hasır dokusu (< 10 cm) dur. Çelik iksa rijittir ve çoğunlukla yakın aralıklarla (< 100 cm) yerleştirilir.

Açını sırasında genellikle üst yarı (kalot), orta kesim (üst stros) ve taban (alt stros) olmak üzere üç kademeli kazı yapılır. Kazı profilleri en kesitlerde ve boy kesitte köşesizdir.

Uygulanan sağlamlaştırma önlemleri ve kullanılan duraylık süreleri için kabul edilen kaya kalitesi, gerçek durumdan en az bir kaya kalitesi sınıfı kadar daha düşüktür.

İkinci görüş; deformasyonları durdurmak yerinde, denetleyerek ikincil gerilmelerin şiddetini azaltmayı ve tüneli çevreleyen kesime psödoplastik özellikler kazandırarak, gerilme yoğunlaşmalarını dağın içine doğru kaydırmayı amaçlamaktadır. Böylece sağlamlaştırma giderlerinde önemli ölçüde azalma sağlanabilmektedir. Bu anlayışla açılan tünellerin üzerinde ve yüzeyinde önemli, fakat zararsız çökmeler ve tünel çapında büyük ölçüde azalmalar gözlenirse de, aşırı gevşemelere izin verilmediği için kaya dokusu yöntemin ilkelerine ters düşecek oranda bozulmaz. Sağlamlaştırma öğeleri ince ve sünektir. Püskürtme beton kalınlığı çoğunlukla 3–5 cm ve kalitesi B 200’dür. Hasır dokusu gevşek (10–20 cm) ve çelik bağlar eğilmeksizin çalışacak özelliktedir. Bağ aralıkları genellikle 1,5–3 m arasında seçilir. Yöntem, örtü kalınlığının fazla, yüzey oturmalarının (tasman) önemsiz olduğu boş araziden geçen ve su sirkülasyonunun bulunmadığı yerlerdeki, özellikle demiryolu ve karayolu ulaşım tünellerinde başarıyla kullanılmaktadır.

Kuşkusuz; en doğru olan tünel anlayışı, yerine göre ilk veya ikinci görüşü ağırlıklı olarak kullanabilen anlayıştır. Buna karar verebilmek için deformasyonun hızlarının ve gerilme değişimlerinin ölçülmesi ve denetlenmesi kaçınılmazdır. Yeni Avusturya anlayışında bu nedenle, arazi deneyleri, ölçüm ve gözlemleri yöntemin en önemli belirteçleri arasında bulunmaktadır.

TÜNEL KAZI DESTEK TİPLERİ

Kazı yapılan kayanın stabilitesi, tünel üstündeki örtü kalınlığı, tünel güzergâhı üzerindeki yapıların veya yapılaşmanın niteliği ve projelendirme aşamasında tünel içindeki gerilmelerin özellikle yoğunlaştığı bölgeler; kazı destekleme tipinin belirlenmesinde temel parametrelerdir.

Aynayı teşkil eden kayacın yapısal özellikleri, su durumu stabiliteyi belirler. Eğer stabilite düşükse, buna bağlı olarak tahkimat desteği arttırılır. Aynı şekilde örtü kalınlığı da, kazı destek oranıyla ters orantılıdır. Tünel içi gerilmelerin yoğunlaşması ve yüzey yapılaşmasının fazla olarak nitelenmesi ise kazı destekleme oranının arttırılması ile doğru orantılıdır.

Aşağıdaki tabloda tünel kazı destek tipleri, tahkimat elemanlarının özellik ve farklılıklarıyla gösterilmiştir. (TABLO–5)

	A1	A2	A3
ORTAM	Sağlam Kaya	Orta-sağlam Kaya	Zayıf kaya
ÇELİK İKSA (kafes kiriş)	YOK	VAR	VAR
ÇELİK HASIR (O221/221)	TEK KAT	TEK KAT	ÇİFT KAT
SHOTCRETE (d=cm)	d=10-15cm.	d=20cm.	d=20cm.
KAYA BULONUJadet)	4–5 (şaşırtmalı)	6–7 (şaşırtmalı)	7–8 (şaşırtmalı)
SÜRGÜ ÇUBUĞU (adet)	YOK	12(max)	20 (max)
KAZI ANO BOYU (m)	1, 5m (max)	1.0–1.2m	0.8–1. 0 m

TABLO–5: KAZI DESTEK TİPLERİ

TÜNELLERDE KAZI VE DESTEKLEME ÇALIŞMALARI

T Tipi tüneller dışındaki tüm tünellerde kazı, üst yarı ve alt yarı olmak üzere iki aşamada yapılır. Üst yarı safhasında sadece çelik iksa kesit alanı kadar kazı yapılır. Kazılar paletli veya tekerlekli kırıcılı makineler aracılığıyla yapılır. Ortalama 1500 kg. lık kırıcı tabancalar (jack-hammer) ilk kazıda, 750 kg. lık kırıcıların monteli olduğu makineler ise ikinci kazı yani tarama safhasında kullanılır, ikinci tur kazının amacı, teorik hattın içinde kalan kazılmamış kısımların temizlenmesi amacını güder.

Kazı sonrası çıkan pasa malzemesi, yandan açılıp-boşaltma yapabilen paletli kepçeler yardımıyla kamyonlara yüklenmek suretiyle, ya da doğrudan lastik tekerli kepçeler aracılığıyla; ya ayna gerisindeki depo alnına, ya da doğrudan tünel dışına çıkarılır. Yaklaşım türü girişler pasanın direkt dışarıya çıkmasına uygun iken, şaftlarda pasa kuyu dibine ulaştırılır.

Kayanın stabilitesine, su durumuna ve seçilen kazı destek tipine bağlı olarak kazı sırasında aynada göbek bırakılır. Bu göbeğin belirlenmesindeki ana etmenin jeoloji olmasına karşın; makinelerin çalışma alanı ve işçilik kolaylığına bağlı olarak da değişmektedir.

Kazı tarama ve pasa alımı sonrası ilk olarak kafes kiriş sistemdeki çelik iksa montajı yapılır. İki adet T20 ve bir adet T26 lık nervürlü çelik ile bunları bağlayan bağlantı elemanlarından oluşan iksa, çelik hasır kaya bulonu, sürgü çubukları ve shotcrete geçici desteklemenin ana elemanlarıdır.

A1 SİSTEMİNDE KAZI-DESTEKLEME

A1 kazı destek tipi sağlam kaya ortamını karakterize ettiğinden tahkimat elemanları azaltılmıştır. Bu sistemde kazı boyu max. 1.5 m olarak belirlenmiştir ve kazı tamamlandıktan sonra doğrudan çelik hasır montajı yapılır, çelik iksa kullanılmaz. Çelik hasır kaya yüzeyine maksimum oranda yaklaştırılıp yatay ve düşey yönde 30 cm bindirme yapacak şekilde bağlanır. Daha sonra shotcrete uygulanır. Shotcrete kaya yüzeyine dik yönde, Yaklaşık 6–7 atu. Basınçla ve max.1.00–1.50 m. mesafeden uygulanır. Kayanın duraylılığı yüksek olduğundan, ilerleme yapılırken sürgü çubuğu kullanımına ihtiyaç yoktur. Kaya bulonları ise şaşırtmalı olarak 4–5 adet olarak çakılırlar.

A2 SİSTEMİNDE KAZ1-DESTEKLEME

Orta sağlam-orta zayıf kaya ortamını karakterize eder. A1 kazı tipinde aynada göbek bırakılmamasına karşın bu sistemde uygun göbek bırakılarak kazı çalışmaları yürütülür. Kazı ano boyu 1.00–1.20 m arasında değişebilir, kazı sonunda çelik hasır montajı ve takiben iksa montajı yapılır. Daha sonra shotcrete uygulaması yapılır. Eğer gerek görülmüşse, her iki iksada bir olmak üzere max_12 adet 3.00 m lik süren çakılır. Bunun amacı, bir sonraki kazı adımını güvenli yapabilmek ve olası aşırı sökülmeyi önlemek olduğu kadar çalışma emniyeti sağlamaktır. Kaya bulonlar aynanın max. 3.00 m gerisinden gelecek biçimde,  6–7 adet şaşırtmalı olarak çakılır.

A3 SİSTEMİNDE KAZl-DESTEKLEME

Duraylılığı düşük, zayıf kaya ortamını karakterize eder. Kazı adımı 1.00 m.’den düşüktür. Kazı sonrası çelik hasır ve çelik iksa montajı yapılıp, 15 cm. shotcrete atılır. Daha sonra tekrar kazı yapılır. Bir sonraki adımın çelik hasır ve iksa montajıyla birlikte bu iksanın ikinci kat çelik hasır montajı yapılır. Tüm bu işlemlerden sonra ilk iksaya ikinci kat olarak 5cm. İkinci iksaya ise ilk kat olarak 15 cm. shotcrete atılır ve işlem bu tarzda devam eder. Her iki iksada bir max. 20 adet süren çakılmasına müsaade edilir. Kaya bulonları ise şaşırtmalı 7–8 adet olarak çakılır.

 

Tünellerde giriş-çıkış ağızları, ana hat tüneli ile bağlantı tünel kesişim bölgeleri ve kazı kesit alanının büyük olması sebebiyle T tipi tüneller A3 kazı destek tipinde açılırlar. Bağlantı tüneline ulaşılmadan min. 3.00 m, max. 6.00m. önceden kaya şartlarından bağımsız olarak ana hat tüneli A3 kazı destek tipine geçer. Portal giriş ağızlarında ise ilk 6 metre A3 tipinde açılıp, devamında da jeolojik şartların gerektirdiği koşullarda açılır.

Örtü kalınlığının çok az olduğu (tünel çapı D kabul edilirse, örtünün 1,5 D değerinden küçük olması) durumlarda kaya şartlarına bakılmaksızın A3 destek tipi uygulanır. Aynı şekilde yüzeydeki sanat yapıları ve binaların altından geçilmeden önce yapı temeli ile tünel arası örtü kalınlığı 1.50 değerinden az ise iyi kaya şartlarında 15–20 m. önce, bozuk kaya ortamlarında ise min.30m. kala A3 desteklemesine geçilir.

Çelik Hasır Montajı: Kazı sonrası tünel içinde çelik hasır montajına geçilir. Bütün tünel tiplerinde kullanılan çelik hasır tipi Q221/221 ve bindirme oranlarıda yatay-düşey yönde 30 cm. dir. Montajda dikkat edilecek en önemli husus donatının kaya yüzeyine mümkün olduğunca yaklaştırılmasıdır.

İksa Montajı: Tünel içerisine hazır imalat olarak, iki parça halinde gelen kafes iksanın, flanşları üzerinde açılan dört yuva içinden civata+somun marifetiyle birbirlerine bağlanması şeklinde yapılır. İksa montajında dikkat edilecek en önemli hususlar:

1. lksa papuçlarının her iki yanda sağlam zemine basmasının sağlanması,
2. Her iksa da mutlaka topografik ölçüm yapılmasıdır.

Montajı ve topografik teslimatı tamamlanan iksa önce kurulan ve tahkimat elemanları tamamlanmış bulunan iksaya,T20 tik nervürtü çubuklarla tesbit edilir. İşban demiri adı verilen bu elemanların boy u, iksa aralığından 20cm.fazia bırakılarak bindirme yapılması sağlanır. Aşağıdaki tabloda kesit tiplerine bağlı olarak işban adetleri verilmiştir.(TABLO–6)

	KESİT TIPI
	A TİPİ	P TİPİ	T TIPI	B TİPİ
		ANA IKSA	GEÇİCİ IKSA
İŞBAN ADEDİ	13	16	18-5	13

Shotcrete: İstanbul Metrosu çalışmalarında shotcrete kuru karışım olarak kullanılmaktadır. Geçici tahkimatın en önemli elemanı olan püskürtme beton uygulamalarında dikkat edilen noktalar;

a-Shotcrete uygulanacak yüzey serbest malzemelerden temizlenir ve yüzeyde su geliri varsa uygun yöntemlerle drene edilir.

b-Çelikhasırın yüzeye iyi sabitlenmesi sağlanır ve shotcrete esnasında esneme yapması engellenir,

c-Malzeme karışımının mutlaka homojen olması sağlanır.

d-Hava basıncı ve su karışım oranı iyi ayarlanmalıdır.

	Doğal Kum	Kırma Kum	Kırmataş
DOZAJ	KATKI %	(MM)Dmax	W/C	SU	0-2mm.	2-5mm.	5-1 2mm
400kg	5	12	0.36	144kg	460kg	568kg	859kg

Bulon Uygulaması: Kaya balonları tek başlarına tahkimat elemanı olarak uygulanabildiği gibi, İstanbul Metrosu Tünellerinde, iksa,hasır-çelik ve shotcrete’den oluşan tahkimatın tamamlayıcı elemanı olarak kullanılmaktadır.

Taşıyıcı plakaları shotcrete kabuğunun yüzeyine basacak biçimde, kabuğun kaya kemeri ile birlikte çalışmasını sağlar. Metro tünellerinde kullanılan kaya bulonları, özellikleri ve kullanım yerleri aşağıda verilmiştir.

E.K.B (ENJEKSİYONLU KAYA BULONU): Metro Tünellerinde en yaygın olarak kullanılan kaya bulonudur. Bir delici makine tarafından delinen deliğe enjeksiyon malzemesi doldurulduktan sonra, bulonun elle itilerek yerleştirilmesi suretiyle kullanılır. 3.00 m boyunda, T26’hk nervürlü çelikten özel olarak imal edilir. Bir ucu 10 cm. dişli ve taşıma plakaları 200/200/100 mm. boyutlarında olup, Metrik 24 somun kullanılır, içine yerleştirildiği delik çapı min. 45 mm. dir ve sadece su-çimentodan oluşan enjeksiyonun hazırlan­masında Mai-Pump adı verilen özel makineler kullanılır. Bu makineler arcılığıyla kıvam ayarı kolaylıkla yapılabilir.

Kınklı-çatlaklı yapıya sahip, ancak foraj duraylılığı olan ortamlarda kullanıhr. Enjeksiyon priz süresi dolmadan torklanamadığı için anında çalışan bir tahkimat elemanı değildir. Torklama işlemi özel amaçla üretilen ve üzerinde bir sklala olan anahtar vasıtasıyla yapılır. Torklama kuvveti 50 kN (5000 kg) olup, bu değere karşılık verebilen bulon sağlam kabul edilir. Bulon kontrol metodu, diğer tüm bulon çeşitleri için de geçerlidir.

SÜPER SWELLEX KAYA BULONU: En büyük özelliği anında çalışan bir bulon olmasıdır. 2 mm. kalınlığında 54 mm. çapında ve 3.60 m. boyundaki kaliteli çelikten, tek parça olarak dikişsiz imal edilir. İmalat sonrası kesilmeden bulon çapı katlanmak suretiyle 36 mm. ye indirilir. Bulonun her iki ucu da flanşla kapalı olup flanşlardan biri üzerinde delik bulunmaktadır. Delgi makinesi tarafından önceden açılmış 45 mm. çapındaki foraj içine, delik olan flanş dışarıda kalacak biçimde yerleştirilir. Bulon başına plaka takıldıktan sonra, 300 bar basınçlı hava ve su karışımı üreten bir pompa aracılığıyla delik içinde şişirilir. Kaya yüzeyi ile oluşturduğu oderans gücüyle çalışan bir bulon olduğundan, killi, siltli gibi plastik özellik gösteren yumuşak ortamlarda kullanılmaz. Sadece bloklu-çatlaklı yapıya sahip rijit kaya ortamlarında kullanılır.

KDP (KENDİ DELEN KAYA BULONU): İçi boş, matkap şeklinde 36 mm. çapında dış kısmı yivli bulonlardır. Delici makinenin üzerine tij gibi takılarak kullanılır ve delgi sonrası dışarı alınmadan, delik içinde bırakılır. Sonra bulonun içindeki delikten enjeksiyon şerbeti verilir ve bulon deliği dipten geriye doğru enjeksiyon ile doldurulur. Bu tip bulonlar, açılan deliklerin göçük yaptığı ve sağlam delik elde edilemeyen kaya ortamlarında kullanılır. Torklama için, enjeksiyon priz süresi beklendiğinden, anında çalışan bir bulon değildir.

Süren Uygulaması: Kazı sonrası dökülmeye meyilli kaya ortamlarında, özellikle sulu bölgelerde, kazıya girmeden önce süren uygulaması yapılır. Çelik iksa üzerinden yatayla max. 5^o – 10^o açı yapacak biçimde çakılırlar ve adetleri kazı destek türlerine göre değişir. Uygulamada daha çok 1 1/4″ çapında, 3.00 m.Iik borulardan faydalanılmıştır. 2 mm. et kalınlığına sahip boru sürenin kesme mukavemeti 26 mm. lik nervürlü çelikten daha yüksek olduğu için tercih edilmiştir.Enjeksiyonlu veya cebri çakılarak uygulanabilir.

ALT YARI İMALATI

Kazı ringinin tamamlanarak,oluşacak gerilmelerin tahkimata homojen olarak dağıtılması amacıyla yapılan alt yan imalatı;üst yan kazısını takiben yapılır.

Tahkimat elemanları açısından üst yandan farklı olarak, sadece çelik hasır ve shotcrete kullanılır. Kullanılan çelik hasır O221/221 sınıfında olup her iki yöndeki bindirmesi 30cm.dir.Ancak düşey yöndeki bindirmeler üst yan esnasında bırakılan 10mm.çapındaki düz bindirme demirleri marifetiyle yapılır.Bu demirler 1.10m.boyunda olup L şeklinde kıvrılarak_, üst yan çelik hasırlarının alt kısımlarına konur ve alt yan aşamasında bükülüp açılarak düşey bindirme sağlanır

Üst yarı hangi kazı destek tipinde açılmışsa.alt yan da aynı kazı destek sisteminde yapılır.Donatı montajı sonrası, shotcrete atılacak yüzey serbest malzemelerden ve sudan tümüyle arındırılır. Reglaj ismi verilen bu uygulamadan sonra püskürtme beton uygulanarak kazı aşaması tamamlanır.

Alt yan kazı adımlarının ortalama boyu 3.00 m dir. Ancak kaya şartları ve tünel tipine bağlı olarak bu oran değişebilir.Alt yarının tamamlanmasıyla geçici tahkimat bitirilmiş olur.

TAHKİMAT ÖNCESİ DURAYL1LIĞI ARTTIRICI ÖNLEMLER

Tahkimat taşıma yeteneğini kaybetmiş kayayı taşıyamaz,ancak kayaları basınç ve kütle etkisine dayanacak duruma getirir.Bu nedenle tüneli çevreleyen kaya ortamındaki deformasyonların, istenmeyen oturmalara,gevşemelere ve kaya mukavemetinin azalmasına neden olmayacak kadar küçük olması gerekir.Bu durumu sağlamak için tünellerde aşağıdaki önlemler alınır;

1. Süren kullanmak veya sayısını arttırmak,
2. Kazı göbeği bırakmak,
3. Kazı adımlarını küçültmek,
4. Kazı alanını küçültmek (parçalı kazı)
5. Kazının her safhasında kayanın hava ile temasını kesmek.

KALICI DESTEKLEME

Tünel desteklemsinin.geçici destekleme safhasından sonraki ikinci ve son aşamasıdır.Kendi içinde iki aşamada yürütülür.Birinci aşama invertjkinci aşama kemer betonlarının dökülmesidir.Ancak kaplama öncesi yapılan bir takım ölçümler vardır.Bunlan

1 -Tünel Kesit Kontrolleri:Tünel teorik kazı sınırı üzerine,tahkimat eleman kalınlığı ve harici “d1” tolerans miktarı ilave edilerek_, bulunan sınırın içine geçici destek yapısının taşmamış olması gereklidir.Olası taşma durumlarında tarama yapılır ve tarama yapılan kesim yeniden desteklenir.

2-Deformasyonların Kontrolü:Tünel içi konverjans bulonlarından, şerit ve optik ekstansometre ölçümleri marifetiyle,elde edilen deformasyon değerleri kontrol edilir.Kemer kaplama beton öncesi,deformasyonların ya tamamıyla bitmiş, yada elimine edilebilecek değerlerde olması gerekir.Eğer mevcut deformasyon bu sınırların dışında ise,deformasyon sönümlenene kadar beton dökülemez.

YÖNTEM

Tüm tünellerde beton ardışımı.kazı işleminin aksine,önce alt yarı (invert) sonra üst yarı (kemer) betonu olacak şekilde yürütülür.Beton, dökümü yapılacak kalıbın yanına transmikserle ulaştırılıp,yer pompası marifetiyle kalıba sokulur.Nihai kaplama tünelin makyajsız son hali olduğu için, bu işlemler kaliteli ve yeterli ekip ve ekipmanla yapılmalıdır.Sıralanan nedenlerle beton döküm süresinin uzaması veya betonun kesintiye uğramasına müsaade edilemez.

Beton dökümü öncesi.döküm esnasında ve sonrası,dökümü yapılan ano kaliteyi bozucu dış etki­lerden muhafaza edilir.Örneğin su her üç aşamada,ısı anomalileri;döküm sırası ve sonrasında betonun kalitesini olumsuz etkiler.İki aşamada (invert-kemer) yapılan tünel iç kaplamalarında izlenen metotlar aşağıda anlatılmıştır.

Tünel iç kaplamasının ilk safhası olan.invert beton dökümü sonuna kadar izlenen metodoloji ;

a-Dökümü yapılacak bölgenin gabari kontrolünün yapılması,

b-Bölgenin beton için hazırlanması (tabanın serbest haldeki malzemelerden ve sudan arındırılıp döküm sonuna kadar muhafazası)

c-Kalıbın topografik montajı ve kontrolü,

d-Kalıbın beton dökümü için yağlanması ve ekipmanın hazır olduğunun kontrolü,

e-Donatı montajı ve kalıpla birlikte mühendise teslimatının yapılması,

f-Beton dökümü, g-Döküm sonrası, priz süresi dolana kadar betonun muhafazası.

ve kemer betonları için izlenen yöntem ise;

a-Dökümü yapılacak bölgenin gabari ve deformasyon kontrolü,

b-Dökülecek anoda su mevcut ise uygun yöntemlerle betona temas ettirilmeden uzaklaştı n iması,

c-Bulon başlarının anti-iletken boya ile yalıtılması,

d-Donatı montajı ve teslimatı,

e-Kalıbın beton dökümü için yağlanması ve ekipmanın döküm için hazır olduğunun kontrolü,

f-Kal ı bin topografik montajı ve alın kalıbı yapılması, g-Beton dökümü.

şeklinde gerçekleşir.

BETON KALIPLARI

İNVERT KALIP :İnvert kalıpları çelikten imal ve sac kalınlığı min.5mm. dir.Kalıplar mükerrer kullanıma uygun kendi kendine yürüyüş sistemine sahiptir.4 Ayna için gerekli olan invert kalıp sayısı en az 2 dir.Kalıplar düşey hareket yeteneğine sahiptir ve üzerlerinde bir hidrolik pompası mevcuttur.Şekil doğruluğu,rijitlik,su geçirmezlik ve yüzey pürüzsüzlüğü bakımından her zaman iyi durum da muhafaza edilirler.Kalıp üzerinde monteli veya seyyar aydınlatma sistemi bulunur.

KEMER KALIP:Tümüyle çelikten imal edilen kemer kalıpları da mükerrer kullnıma uygun ve sac kalınlığı min.8mm.dir.Kemer kalıp iki ana bölümden oluşur.1.Kısım şaryo bölümüdür ve kalıbın betonla temas eden sac panellerini taşır.Şaryö.raylar üzerinde hareket yeteneğini veren,mekanik yürüyüş motorlarına sahiptir. 2.Kısım ise şaryo üzerindeki sac panellerden oluşur.Kemer kalıbı üzerinde 1 konvertör,1 hidrolik kumanda ve sac panel iç kısımlarına monteli,uygun sayıda 24 Volt la çalışan,satıh vibratörleri mevcuttur.Bu satıh vibratörleri için,ayrı ayrı tesis edilmiş.paket şartel kumanda paneli şaryo üzerine montelidir.Şaryö üzerine sac paneller.hem düşey hen de yatay hareket yetenekli hidrolik liftlerle bağlantılıdır.Kemer sac panellerinde betonun en iyi şekilde dökümü ve işlenmesi için yeter sayıda beton penceresi ve tavan kollektörü bulunur.

BETON ÜRETİMİ VE NAKLİYESİ

Tünel betonları için min. kapasitesi 35m3/saat olan ve onaylı dizaynı verebilecek bir beton santrali tayin edilir.Bu santral mevsimsel değişimlerden etkilenmeyecek şekilde teçhiz edilmiş ve uygun mesafede yer almalıdır. İstanbul Metrosu Tünellerinde kullanılan son kaplama betonu BS25 sınıfında olup dizaynı aşağıda verilmiştir.

ÇİMENTO DOZAJI (kg)	350
Dmax.(mm)	20
W/C	0.48
SU (kg)	168
PODİMA DOĞAL KUM (0-2mm)	584
YIKANMIŞ KIRMA KUM (2-5mm)	241
KIRMATAŞ (5-1 2mm)	512
KIRMATAŞ (12-20mm)	532
KATKI (%)	1
SLUMP ınvert	(11 -14)
SLUMP KEMER	(16-19)

İNVERT BETON KALIP MONTAJI

Beton dökümü için uygun şartlara sahip ânoya,invert kalıp çekilmeden önce tamamen temizlenerek, yüzeylerinin pürüzsüz olması sağlanır.Kalıbın betona temas eden yüzeylerinin betona yapışmaması için yağlanır.Kalıbın ,beton esnasında şekil ve konumunu rijit olarak muhafaza edebilmesi ve beton yüzeyinde ondülasyonu önleyecek şekilde,destek elemanları ile sabitlenir.Bu işlem kalıbın topograf nezaretinde ku­rulması öncesi yapılır.Beton dökümü sonrası,kalıpta betonu zedeleyebilecek ve demontaj zorluğu çıkaran hiç bir eleman olmamalı,alın kalıplan rahatça sökülebilmelidir.

Çalışma rahatlığı ve iş güvenliği açısından invert kalıp üzerine bir ahşap platform oluşturulur.Ayrıca kalıp sabit veya seyyar aydınlatma sistemiyle teçhiz edilir.

DONATI MONTAJI

İnvert kalıbın kurulmasından sonra,donatı montajına geçilir. Metro tünellerindeki tüm tünel kesitlerinde donatı olarak çelik hasır kullanılmakta olup, çift sıra halinde montajı yapılır.Öncelikle dış donatı bağlanır. Sonra özel çelik hasırdan bükülerek imal edilen,sehpa demirleri,ilk kat hasır üzerine monte edilir ve ikinci kat çelik hasır bağlanmasına girilir.T tipi hariç diğer tüm tünellerde kullanılan çelik hasır Q221/443 sınıfı, T tipinde ise O378/589 çelik hasır kullanılır.Bindirme boyu 50 j0ölup,kalıp ön yüzü ve arkasında pas payı mesafesi 4cm.dir.İki donatı arasında kullanılan sehpa demirlerinin amacı hem pas pay ı, h e m de donatılar arası mesafenin homojen kalmasını sağlamaktı r. invert donatının alın kısımları ve kemer betonu için bırakılan bindirme filizleri arasına,alınlarda 15,kemerle temas yüzeylerinde ise 5Ocm.ara ile su tutucu donatısı bağlanır.Daha sonra 25cm.eninde ve 1 cm kalınlığındaki PVC su tutucu conta yansı beton dökümünde beton içinde kalacak biçimde su tutucu demirleri arasına yerleştirilir.Conta birleşim bölgeleri elektrikli rezistans vasıtasıyla eritilerek yapıştı n 11 r. Bu işlemin itinalı ve sızdırmazlığı sağlayacak biçimde yapılması gereklidir. Ayrıca bağlanan donatının temiz ve passız olması,yağla temas etmemiş olması gerekir.

Tüm bu işlemler tamamlandıktan sonra kalıbın ve donatının temizliği .projesine uygunluğu mühendise teslim edilir.

YENİKAPI – UNKAPANI ARASI METRO İNŞAATI :

Proje Yenikapı’dan Unkapanı’na kadar yaklaşık 2600 m uzunluğunda olup güzergah yapıları, delme ve aç-kapa tüneller ile 2 adet istasyon inşaatını kapsamaktadır. Ayrıca Hafif Raylı Sistemi Yenikapı İstasyonuma bağlayan 721 m uzunluğundaki Yenikapı-Aksaray hafif metro, güzergahı inşaatı da bu ihale kapsamındadır. Yenikapı-Unkapanı metro inşaatı işine 15.12.1998 tarihinde başlanılmış ve son süre uzatımıyla birlikte işin süresi 40 aydır.

Şehzadebaşı istasyonu :

Konkors aç-kapa, platform katlan delme olarak inşa edilecektir. Yaklaşık 44 m derinliktedir. Bir adet olan konkors yapısının giriş-çıkışları Vezneciler Caddesi, Büyük Reşit Paşa Caddesi ve Onaltı Mart Şehitleri Caddesi’nde olmak üzere 3 adettir.

Yenikapı İstasyonu :

Aç-kapa olarak inşa edilecek konkors yapısının bünyesinde peron katı mevcut olup, Hafif Raylı Sistem ve Metronun ortak istasyonu olarak planlanmıştır. Ayrıca Tüp Tünel istasyonu ile yolcu bağlantıları mevcuttur. Bünyesinde ayrıca 107 otomobillik otopark ve yolcuların kolaylıkla ulaşabilecekleri otobüs duraklan mevcuttur. İnşaat alanı 17500 m²‘dir. Yapılacak olan istintaklardan sonra inşaatına başlanılacaktır.

LRTS Hattı :

Yenikapı İstasyonu; Taksim-4.Levent Metro hattı ile Boğaz Tüp geçişi arasında transfer istasyonu durumundadır. Buradaki yoğun yolcu trafiği, 700 m’lik aç-kapa ve delme tünellerle Hafif Raylı Sistem yolcusunu Aksaray İstasyonuna aktaracaktır.

Tüneller:

7 tip tünel kesiti kullanılacaktır. Tek hatlı tüneller tip A, platform tünelleri tip P, birleşim tünelleri tip T ve Ti, istasyon bağlantı ve merdiven galerileri tip B₂ ve B_3> çift hatlı tüneller tip C olarak inşa edilecektir. Toplam tünel boyu 6511 m’dir.

TAKSİM – UNKAPANI ARASI METRO İNŞAATI :

Unkapanı – Taksim arası Metro inşaatı 22.10.1998’de başlamıştır.

Proje, Unkapanı’ndan Taksim’e kadar yaklaşık 2550 m uzunluğunda olup delme ve aç-kapa tüneller, 2 adet istasyon ve Haliç geçişi köprüsü inşaatını kapsamaktadır.

İstasyonlar :

1- Şişhane   istasyonu

2- Unkapanı   istasyonu

1-Şişhane İstasyonu: Giriş çıkış yapıları ve bilet gişelerinin bulunduğu yerler aç-kapa yapılar olacak, yolcuların metroya binecekleri yerler ise delme tünel yapı olarak inşa edilecektir. Bu bölgedeki istasyon derinliği yaklaşık 30 metredir. İstasyon bünyesinde 2 adet giriş yapısı mevcuttur. 1. giriş yapısı iki katlı olup inşaat alanı 1200 m dir ve 20 dükkânlı pasaj olarak planlanmıştır.

2. giriş yapısı dört katlı olup 1600 m²‘lik alana sahiptir.

2-Unkapanı İstasyonu: Bu istasyonun giriş yapılarını, Ragıp Gümüş Pala Caddesi ikiye ayırırken yolcu platformu bu iki yapıyı yerden 10m yükseklikte  bir köprü  ile birleştirmektedir.  Bu istasyona dört giriş-çıkış noktası vardır. İnşaat alanı 3500 m²‘dir.

Tüneller: Bu inşaatın gerçekleştirilmesinde 5 Tip tünel kesiti kullanılmaktadır. P tipi peron tünelleri 508 m, B1 tipi istasyon bağlantıları ve B3 merdiven tünelleri 270 m, A tipi hat tünelleri 2900 m aç-kapa tüneller ve istinattı dolgu ve yarmalar ise 80 m’dir. Tünellerin toplam boyu 3900 m’dir.

Haliç Geçişi Köprüsü : Toplam uzunluğu 892 m’dir. Ayaklar arası karada 36m, denizde ortadaki açılabilir açıklık 92m, diğer yan açıklıklar ise 52 . m ve 80 m değişken olarak tasarlanmıştır. Orta açıklık, büyük tonajlı gemilerin geçebilmesi için duba üstünde yana döndürülerek açılacaktır. Denizdeki ayaklar, çelik boru kazıklar ile (~ L = 80 m) temel kayaya soketlenecektir. Denizdeki tabiiye, boylama ve enleme kirişlerle (ortoponal olarak) takviye edilmiş çelik tabiiye levhasından oluşacaktır. Karadaki açıklıklarda ise kompozit sistem uygulanacaktır

İstanbul Metrosu 2. Kısım İnşaatı kapsamında yer alan Şişhane İstasyonu 2 adet konkorsu aç-kapa tarzında inşa edilecektir. Konkors kazısının çevre yapılara zarar vermeden yapılabilmesi amacıyla kazının öngermeli ankrajlarla sağlam zemine tutturulmuş betonarme perde duvar ile desteklenmesi önerilmektedir. Önerilen sistem ile ilgili hesaplar aşağıda sunulmuştur.Bu hesap raporu yerleşim planındaki değişiklerden dolayı yapılan revize hesapları kapsamaktadır.

1.ZEMİN KOŞULLARI

Şişhane İstasyonunda daha önce ME26 ve ME28 numaralı sondajlar yapılmıştır. Mevcut sondajlardan yüzeyden itibaren 3-4 m kalınlığında yapay dolguyu takiben kumtaşı-silttaşı-kiltaşı ardalanması yer almaktadır. Ana kaya az sert-sert, çok altere olmuş-altere, çok kırıklı-kırıklıdır. Süreksizlik düzlemeleri saklı veya açık parlak yüzeyli veya az pürüzlü, düzlemsel, demiroksit izli olup kalsit ve kilde içermektedir. Karot yüzdesi % 25-100, RQD yüzdesi % 0-76 arasında değişmektedir.

Hesaplara esas idealize zemin profili üst seviyelerdeki dolgu malzemesi ve anakayanın ayrışmasını da dikkate alacak şekilde seçilmiş ve aşağıda özetlenmiştir.

0-10 mc = 0 ,   = 30°   ,  = 20 kN/m³

10-30 mc = O ,     = 35°   ,  = 22 kN/m³

2. KAZI DURUMU

Kazı çevresi çok katlı yapı ve yollar ile çevrilidir. Kazı duvarları boyunca gerek kazı derinliği, gerekse çevre yapıların konumları itibariyle farklılık gösteren kesimlerden ayrı ayrı enkesitler alınmıştır.İstasyon kapsamındaki kazılar 1 konkorsda 12.50 m ile 22 m arasında, 2. konkorsda 15.45 m ile 30.00 m arasında değişmektedir.

3.ANALİZLER

İstasyonun yoğun yerleşim alanında yer alması nedeniyle kazı çalışmaları sırasında çevrede oturmalara neden olmayacak veya minimum oturmalara neden olacak sükûnetteki toprak basınçlarının dikkate alınması önerilmektedir. Ankrajlı sistemlerde sükunetteki toprak basıncı dağılımı duvar boyunca üniform olmak üzere

       (Hunt, 1986) olarak verilmektedir. Burada,

(sükunetteki toprak basıncı katsayısı)

 = birim hacim ağırlık

H    = Kazı yüksekliği olarak kullanılmıştır. Zemin yüzeyinde bir sürşarj yükü (qs) olması durumunda bu yükün duvar üzerinde yarattığı ilave üniform basınç

q₂ = K0q_s  olarak hesaplanabilir.

Kazı kesitleri için ankraj yerleşiminin düzenlenmesinde öncelikle duvar boyunca düşeyde kullanılması planlanan ankraj sayısı (n), açısı () ve ankraj servis yükü (T) belirlenmiştir. Planlanan ankrajların yatay aralığı ise aşağıdaki şekilde hesaplanmıştır.

İstanbul Grovaklarında daha önce yapılmış çalışmalarda ankraj kök bölgesi için birim sürtünme direnci

f_s =450kPa

olarak belirlenmiş olup 12.5 cm çapında ve 8.0 m kök boyuna sahip bir ankraj için maksimum kapasite

Tult = 0.125×3.14x8x450 =  1413 kN .

emniyetli kapasite ise

T   = Tult/ 2.0 =  1413/2 = 706 kN

hesaplanmıştır. Bu durumda ankraj servis yükü T = 600 kN

alınması ve 4 adet 0.6 inç çapında öngermeli, düşük gevşemeli halat kullanılması önerilmektedir.

Yukarıda açıklanan yöntemle hesaplanan ankrajların boylan ankraj kök bölgelerinin büyük bölümünü içine alan derin kayma daireleri (toptan göçme) için minimum 1.5 güvenlik sayısı verecek şekilde ayarlanmıştır. Sözkonusu analizler SLOPE/VV (Geo-Slope) bilgisayar programı kullanılarak yapılmıştır.

1.1. Yerüstü Yapıları

Aşağıdaki ünitelerden oluşmaktadır:

a.Giriş ağızları

b.Havalandırma bacaları

c.Metro işletme yapıları

1.2. Tüneller

Tünel inşaatları genellikle 1 hat gidiş 1 hat geliş olmak üzere toplam tek hat’ üzerinden 12.933 m. uzunluğunda olacaktır. Tüm tünel güzergahı üzerinde kazı kesitleri 22 ile 100 m² arasında değişen ve kesit çizimleri ekler bölümünde bulunan 6 tip tünelden oluşmak­tadır. Bu tünel tipleri şunlardır:

A Tipi : At nalı şekilli ana hat tünelleri

P Tipi : Yakın indirme-bindirme peronlarındaki istasyon

              platform tünelleri

T Tipi      : Makas bölgelerindeki tüneller

B1Tipi     : İstasyon platform bağlantı veya geçiş tünelleri

B2Tipi     : Merdiven tünelleri

B3Tipi     : Emniyet giriş-çıkış tünelleri

Bu tünellerin tiplerine göre özellikleri ise şöyledir :

Tünel Tipi	Kesit Alanı	Uzunluğu	Net Kazı Hacmi
A	36m2	10.176 m	366.170m3
P	64m2	1.096m	70.200m3
B1	42m2	360m	15.120m3
B2	22m2	327m	7.194m3
B3	44m2	320m	14.080m3
T	100m2	654m	65.400m3
	Toplam	12.933m	538.164m3

1.3. Aç-Kapa   Galeriler

İnşaat kapsamı içerisinde yapılacak olan aç-kapa galeri tipleri ve özellikleri aşağıda görülmektedir :

                                                                       Kesit Alanı                          Uzunluğu

J    Tipi     : Ayrı ikiz galeriler                      22.56 m²                          620 m

D   Tipi     : Bitişik galeri                            45.13 m²                          330 M

G   Tipi      : İstinat duvarlı galeri        49.50 m²                          100 m

2.1.Gayrettepe Yaklaşım Galerisi

Gayrettepe’de Tatko binası arkasından bir girişle 129 m. uzunlu­ğunda bir yaklaşım galerisi ile Haliç hattına ulaşılmış 32m.’lik bir bağlantı tüneli ile de Boğaz hattına ulaşılmıştır. Burada elde edilen 4 ayna ile Gayrettepe İstasyonu ve Mecidiyeköy yönlerine dörtlü tünel kazısı sürmektedir.

2.2.Zincirlikuyu Kuyusu

Başlangıçta öngörülmemekle birlikte; Gayrettepe ve Levent arasın­daki yeraltı çalışmalarını hızlandırmak ve dört fazla ayna elde ede­bilmek amacıyla Zincirlikuyuda üçüncü bir yaklaşım kuyusunun açılmasına karar verilerek Ocak 1994’te, bu kuyunun açılmasına başlanmıştır. Kuyu projesi ve ekipman dizaynı Şişli kuyusunun aynı yani elips kesitli olacaktır. Bu kuyu tamamlandığında Gayrettepe – Levent kesimi tünel kazı hızının iki katına çıkması beklenmektedir.

3.TÜNELLER

Önceki bölümlerde tanımlanmış olan tünel türlerinden (A) ana hat; P (Platform), T ( Makas), B1 (Bağlantı) tünellerinin kazılması 21 aynada sürdürülmektedir. Bunlarla ilgili yapım detayları şöyledir:

3.1.Yöntem

İstanbul Metrosu yeraltı kazıları, en yeni metot olan Yeni Avusturya Tünel Metodu (NATM) ile açılmaktadır. Bu yöntemin özelliği hemen kazı sonrası püskürtme betonla ön yalıtım, çelik bağlarla ve hasır çelikle giydirme ve ikinci kat püskürtme betonla pekiştirmedir.

3.2. Kazı  ve Destekleme Sınıfları

Metro tünelleri, yapılaştırma açısından 3 sınıfa ayrılmıştır.

A3 Sınıfı: Binaların altından geçen bölümler

A2 Sınıfı : Yolların altından geçen bölümler

A1 Sınıfı: Boş alan ve yapılaşma olmayan bölgelere verilen sınıf­landırma isimleridir.

Bu sınıflandırmaya göre kazı ve destekleme boyutları değişmektedir.

3.2.1. A1 tipinde bir kerede yapılacak kazı uzunluğu 100- 150 cm püskürtme beton kalınlığı 10-15 cm. olmakta ve tek sıra hasır-çelik yerleştirilmekte olup, çelik giydirme bağı konulmamaktadır.

3.2.2. A2 tipinde kazı uzunluğu 100,120 cm., püskürtme beton kalınlığı 20 cm.’ dir. Tek sıra hasır-çelik ve 100-120 cm. aralıkla çelik giydirme bağı konulmaktadır.

3.2.3. A3 tipinde kazı uzunluğu 80-100 cm.,   püskürtme betonu 20 cm.’dir. Çift sıra hasır-çelik ve 80-100 cm. aralıkla çelik giydirme bağı konulmaktadır.

Belirtilen bu sınıflamaya rağmen zeminin jeolojik durumu dikkate alınarak yapılan jeoteknik ölçüm yorumlamaları uygun çıkara, A1 ve A2 bölgelerinde A3 veya A1 bölgesinde A2 ve A3 ve geçişler bazen yapılabilmek­tedir.

3.3.  Kazı  Yapılması

Tünel kazıları, gagalı kazıcı (Jack Hammer) ve kafalı kazıcı (Road-Header) denilen makinelerle yapılmaktadır.

Gagalı kazıcı makinelerde, ekskavatör tipi makinelerin ucuna yerleştirilen zemini kırıcı darbe yapan uçlar, taşı parçalamak suretiyle kazıyı yapmaktadırlar.

 Kafalı kırıcı (Road Haeder) tipi makineler, özel olarak imal edilmekte ve ucunda kesici uçlar ihtiva etmektedir. Makine bu uçları döndürmek suretiyle formasyonu parçalamakta, dökülen malzemeyi kepçesi ile alıp, elevatörleri ile arkaya aktarmakta ve kamyona otomatik olarak yüklemektedir.

Gagalı kazıcılarla yapılan kazıda, kazı malzemesi nakli için ayrı bir iş makinesine gereksinim vardır.

3.4. Desteklemenin  Yapılması

Kazı ve tünel çevresi taramaları bitirildiğinde hasır-çelik ve çelik giydirme bağlar yerleştirilmektedir.

Hasır-çelikler, enine ve boyuna dik olmak üzere demir çubuklardan hasır biçiminde fabrikada imal edilmektedir. Çelik giydirmeler, üçgen kesitli nervürlü çelik çubukları ile profil elemanların bileşiminden oluşan ve kazı çevresi boyunca tüneli desteklemek amacı ile atölyede projesine göre imal edilen bağlardır.

Hasır-çelik ve çelik bağ yerleştirildikten sonra püskürtme beton uygulamasına geçilmektedir.

Püskürtme beton, kuyu yaklaşımlarında kuyu boyunca, girişlerde ise   giriş tünellerine   yakın yerlerde kurulmuş beton tesislerinde üretilmektedir.   Malzeme kum, ince çakıl,    kaba  çakıl,   önceden deneyleri yapılmış   oranlarda   kuru   olarak   hazırlanmaktadır. Bu tesislerde hazırlanan   kuru   malzeme   transmixer veya diğer taşı­yıcılar vasıtasıyla kazı yapılan bölgenin yakınında bulunan püskürt­me beton pompasına taşınmaktadır. Püskürtme beton pompaları, kuru   malzemeyi basınçlı hava ile ve basınçlı su ile birlikte kazı cidarına püskürtürler. Beton malzemesi pompanın içine aktarılırken toz halinde imal edilmiş katkı malzemesi de ilave edilmektedir. Bu katkı malzemesinin miktarı, kuru beton olarak çimento miktarının % 2-5 oranındadır. Püskürtülen bu malzeme kazı cidarına basınçla uygulandığında,    % 30-50    oranında    bir    dökülme    olmaktadır. Püskürtme işlemine h asır-çelik ve çelik giydirme yüzeyi tümü ile kaplanıncaya kadar devam edilmektedir. Püskürtme beton uygula­ması tamamlandıktan sonra, diğer bir kazı işlemine geçilir. 2 ile 3 gün sonra püskürtme beton yapılan bölgeye kaya bulonu yapılmak­tadır.

İzleyen sayfadaki 5 No.lu Çizelgede Destekleme  ve  Bulonlama işleri görülmektedir,

3.5. Bulonlama İşleri

Kaya bulonları bir kesite A_1fA₂ ve A₃   tiplerine   göre  sırasıyla 4-5, 6-7 ve 7-8 adet şaşırtmalı olarak çakılmaktadır.

3.5.1. Normal  Bulonlar

Delikler, Jumbo denilen sondaj makineleriyle 45 mm. çapında 3-5 m. boyunda 80-150 cm. aralıklarla açılmak­ta, içine çimento şerbeti doldurulduktan sonra 26 mm. çapında ve delik uzunluğuna göre önceden atölyede hazırlanmış bulonlar, delik içine itilmektedirler. Bulonun uç kısmındaki plaka ve somunun sıkılmasında önce, çimentonun delik içinde katılaşması beklenmektedir.

3.5.2.Şişen  Bulonlar

Tünelin en üst kısmında ve buna yakın olan bölgelerde çimento şerbeti aktığından veya çakılan bulon kendi ağır­lığı ile dışarıya çıktığından bu bölgelere süper swellex tipinde şişen bulonların çakılması tercih edilmektedir. Bu tip bulonlar ince cidarlı ve yumuşak malzemeden yapıl­mışlardır. Çapları deforme edilmek suretiyle küçülmüştür. Deliğe uygulandıktan sonra, basınçlı hava verilip kesiti dairesel olmakta ve deliğe sürtünme ile intibak etmekte­dirler. Bu tiplerde çimento şerbeti uygulanmadığı için hem hızlı ve hemde güvenilir bir sistem elde edilmiş olmakta­dır.

3.5.3.Matkap Bulonları

Metro tünellerinde, bir başka bulon sistemi ise Kendi Delen Enjeksiyon bulonları dır. Bu bulonlar, deliği delen matkap yerinde bırakılarak ucundan deliğe enjeksiyon verilmek suretiyle çakılmaktadırlar. Bunlar daha çok, zeminin bozuk olduğu bölgelerde temel kesitinin üst kısmında sürgü çubuğu yerine kullanılmakta ve bozuk zeminin hem sürgü ve hem de çimento enjeksiyonu yardı­mı ile desteklenmesi yapılmaktadır.

Literatürde sıkça ve önemle üzerinde durulduğu halde şu ana kadar yapı­lan kazılarda büyük ölçekli faylar gözlenmemiştir. Özellikle tünel kazıları esnasında, tünel kesitinin büyüklüğünü baz alarak fay olarak adlandırıla­bilecek her birkaç metrede bir süreksizlikler izlenmektedir. Bunların zonları birkaç cm.’den başlayıp 0,5 m.’ye kadar ulaşmaktadır. Fay yüzeyleri düz/kaygan olup, zonları fay kili ve/veya ilgili kayaç kırıntılarından oluşmaktadır.

Gerek araştırma sondajlarına ve gerekse kazılarda yapılan gözlemlere göre RQD % O ile % 50 arası değişmektedir. “Rock Mass Ratıng”‘ e (Bieniavvski) göre kaya kalitesi sınıflaması yapıldığında 20 ile 55 arası değerler elde edilmektedir.

Güzergahtaki yeraltı su seviyesi topografik yapıya bağlı olarak Taksim ve 4. Levent bölgeleri hariç yüzeyden itibaren 10 m. derindedir. Taksim ve 4. Levent’ te s eviye daha düşüktür. Ancak tünellerde su geliri oldukça azdır; su geliri kendisine nemlilik, sızma veya damlama ş eklinde göster­mektedir.

Metro güzergahındaki kazılar sırasında rastlanan kayaçlarm kaya mekaniği özellikleri izleyen sayfadaki 10 No.lu çizelgede gösterilmiştir.

4. JEOTEKNİK   ÖLÇÜMLER    

4.1.Ölçüm Türleri

İstanbul Metrosu 1. Aşama, 1. ve 2. Kısım İşleri kapsamında yapıl­makta olan ölçümleri istasyonlar ve tüneller için olmak üzere iki gruptan oluşmaktadır.

4.1.1. Tüneller için yapılan ölçümler

Çubuk ekstansometreler

Tünel içi konverjans ölçümleri

Tünel içi opto-trigonometrik ölçümler

Yüzey ve bina oturma ölçümleri

İnklinometreler

Kaya bulonu yük hücreleri

Basınç hücreleri

4.1.2. İstasyonlar İçin Yapılan Ölçümler

İnklinometreler

Yüzey ve bina oturma ölçümleri

Duvarların optik ölçümleri

Ankraj yük hücreleri

4.2. Çubuk Ekstansometreler

Bir sondaj kuyusu içine Zeminin düşey hareketini gözlemek iç;^ yerleştirilmektedirler. Genelde üç kademeden oluşurlar. En az kademesi tünel tavanının en çok 2 m. üzerine gelecek şekilde kuyuya indirilir. Diğer kademelerin yeri jeolojik yapıya gere belirlenir. Kademe sayısı gerektiğinde arttırılabilir veya azaltıla­bilir. Ölçümler yeryüzünde monte edilen ekstansometre kafasından alınır.

Ölçümlerin yerleri ve süreleri aşağıda gösterilmiştir:

Tünel-aynası ölçüm noktasına min. 30 m. kala ilk ölçüm yapılır.

Tünel aynası ölçüm kesitine 10 m. kalıncaya kadar, iki günde bir ölçüm yapılır.

Tünel aynası ölçüm kesitini 10 m. geçinceye kadar,   her gün ölçüm yapılır.

Tünel aynası ölçüm kesitini 30 m. geçinceye kadar, iki günde bir ölçüm yapılır.

Daha sonra deformasyon durumuna göre ölçümlerin alınıp alınma­masına karar verilir.

4.3.Tünel İçi Konverjans ve Opto-Trigonometrik Ölçümler

Konverjans ölçümleri 0.01 mm. hassasiyeti! şerit ekstansometreler vasıtasıyla tünel tavanı ve duvarlarının relatif hareketlerini gözle­mek amacıyla; Opto-trigonometrik ölçümler ise, duvarların mutlak hareketlerini yatayda ve düşeyde ölçmek için yapılmaktadırlar

Her iki ölçüm cinsi de bir adeti tavanda ve ikişer adedi yan duvar­larda olmak üzere toplam beş adet toplama bulonu kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Tünellerde ortalama her yirmi beş metrede bir ölçüm kesitleri oluşturulmaktadır.

Konverjans ve opto-trigonomertik .ölçümlerin sıklığı aşağıdaki gibidir:

a.Kazı işlemi .tamamlanır tamamlanmaz toplama bulonları yerleştirilir ve püskürtme betonu prizi aldıktan sonra ilk ölçümler alınır.

b.Tünel aynası ölçüm kesitini 10 m. geçinceye kadar, her gün ölçüm yapılır..

c.Tünel aynası ölçüm kesitini 30 m. geçinceye kadar,   iki günde bir ölçüm alınır.

30 m.’den sonra   ölçümlerin   alınması   deformasyonlara bağlıdır.

4.4.Yüzey ve Bina Oturma Ölçümleri

Yüzeye ve binalara çakılan bulonlar vasıtasıyla oturmalar ölçülür. Bu iş için yüzeyde tünellerin eksenlerine dik olacak şekilde ortala­ma her.25 m.’de bir ölçüm kesitleri oluşturulur.

Burada da ölçüm sıklığı çubuk ekstansometrede olduğu gibi tünel aynasının ölçüm kesitine göre belirlenir. Ancak istasyon bölgelerin­deki oturmalar kritik durumuna göre her gün yada birkaç günde bir alınmaktadır.

4.5. Ankraj Yük Hücreleri

Bunlar, ankrajlardaki gerilme kuvvetlerinin değişimlerini gözlemek amacıyla ankraj kafalarına yerleştirilen, bir manometreye bağlı içi yağ dolu silindirik cihazlardır. Her hücre yerleştirilmeden önce laboratuarda test ve kalibre edilir. Yerleştirildikten sonra okumalar günlük olarak alınmaktadır.

4.6. İstasyon Duvarlarında Optik Ölçümler

Birincil destekleme işlemi bitmiş duvarların deplasmanlarını   takip etmek amacıyla ölçümler alınmaktadır. Ölçümler sabit bir noktadan mesafe ve açı ölçülerek gerçekleşmektedir. Ölçümler deplasmanların boyutlarına   göre   günlük   veya   birkaç

günde bir alınmaktadır.

4.7. Kaya Bulonu Yük Hücreleri

Kaya bulonlarında ki gerilmelerin değişikliklerini izlemek amacıyla kullanılmaktadırlar. Ana prensip, ankrajlardaki yük hücrelerindeki gibidir. Ancak kaya bulonlarına uygulanan ön germe kuvveti daha az olduğu için yük hücrelerinin boyutları daha küçüktür.

Ölçüm sıklıkları konverjans ve opto – trigonometrikte olduğu gibi ölçüm yeri ile tünel aynası arasındaki mesafeye bakılarak ayarlanır.

4.8. Hidrolik Basınç Hücreleri

Püskürtme betonuna gelen radyal ve teğetsel gerilmeleri izlemek amacıyla yerleştirilmektedirler. Ölçümler   ölçüm yeri ile tünel aynası arasındaki mesafeye göre alınmaktadır.

4.9.   ÖLÇÜMLERİN   DEĞERLENDİRİLMESİ

Tünellerin kazılması sırasında, her kazı evresinde tünel aynası incelenmekte ve burada gözlenen mühendislik jeolojisi özellikleri “Yer altı kazısı Jeoteknik bilgi” formuna işlenmektedir. Ayrıca her tünelin perimetri haritaları ve boy kesitleri çıkarılmakta ve saptanan tüm mühendislik jeolojisi parametreleri çizelgeler halinde bu haritalara ve kesitlere işlen­mektedir.

Güzergahta yapılması gereken tüm jeoteknik ölçümler ölçüm aletleri ve bunların karakteristikleri belirtilerek proje paftalarında gösterilmiştir. Ancak gereğinde bu paftalarda belirtilen ölçümlere ek ölçümler de yapılmaktadır.

Çubuk ekstansometre, konverjans, opto-trigonometrik, yüzey ve bina otur­ma ölçümleri ile elde edilen deplasmanlar” GAM” adı bir bilgisayar prog­ramı yardımıyla, grafikler halinde tünel ilerlemelerine bağlı olarak sunula­bilmektedir. Aynı program vasıtasıyla yük hücrelerindeki gerilim artmaları yada kayıpları KN cinsinden grafiklerle gösterilmektedir. Yine aynı program yardımıyla püskürtme betonundaki teğetsel ve radyal gerilmeler de grafiklerden izlenebilmektedir  

6.PROJE   KARAKTERİSTİKLERİ

Ortalama ticari hız 40 km/h

En yüksek hız 90 km/h

Tren aralıkları 120 saniye (normal işletmede)

Tren aralıkları 90 saniye (sinyal ve enerji sistemi dizayn kriterleri)

Maksimum yolcu kapasitesi bir yönde bir saatte 70.000 yolcu

Günde 20 saat işletmede 1.400.000 yolcu bir yönde.

6.1METRO  ARAÇLARI

1.Aşama için temin edilecek araç sayısı 60 adet vagon veya 15 adet 4 vagonlu katar.

2.Aşama için temin edilecek   araç 108   adet   vagon   veya   4   vagonlu 27 adet katar.

En küçük tren dizisi, dört adet vagonun ABBA şeklinde dizilişiyle elde edilecektir. (A tipi sürücü kabinli B tipi sürücü kabinsiz vagondur.)

4 vagonlu trenin normal yolcu kapasitesi yaklaşık 1250 kişidir.

Metro   araçları   gövdesinin   paslanmaz   çelik   veya   alüminyum   alaşımı  saclardan kaynak suretiyle imalatı istenmektedir.

Normal işletmede araç ivmesi 1.0 m/s2.dir.

İşletme fren ivmesi 1.0 m/s2, ani fren ivmesi 1.4 m/s2.dir.

Hızlanma ve frende müsaade edilen en büyük sarsıntı ivmesi 1.1 m/s2.dir.

En büyük hız 90 km/h.dır.

Araçlarda sürücü kabin sinyalizasyonu ve buna ait tren teçhizatı bulunacaktır. Sürücü her an yolun durumu ve yolcu yüküne göre yapabileceği en fazla hızı görüp kontrol edebilecek ve trenler sürücü müdahalesi olmadan otomatik olarak işitebilecektir. Sürücü bu durumda sadece istasyonlarda yolcuların inip binmesini kontrol edecektir.