İstanbul metrosu Kirazlı-İkitelli arasında ikiz tünel kazılarına bağlı oluşan yüzey oturmalarının değerlendirilmesi

Kentsel yerleşimlerde metro tünelleri gibi sığ yeraltı yapılarının inşasına bağlı oluşan yüzey oturmalarının hat üzerindeki üst yapılara etkileri büyük önem arz etmektedir. Tünel kazılarına bağlı gelişen oturmalar tünelin sürüldüğü zemin koşulları, tünel üzerindeki örtü kalınlığı, kazı kesitinin boyutu ve şekli, yeraltı suyu ve yapım metodu gibi birçok faktörün denetimindedir. Bu çalışma kapsamında Kirazlı-İkitelli arasındaki birbirine yakın, paralel ve biri diğerini arkadan takip eden asenkron tünel kazıları sırasında oluşan örselenmenin oturmalara etkisi değerlendirilmiştir. Çalışmanın odak noktası Kirazlı-İkitelli arasında inşa edilen sığ derinlikteki ikiz tünel kazılarına bağlı gelişen yüzey oturmalarının modellenmesi ve ölçülen oturmalar ile hesaplanan oturmaların karşılaştırılmasıdır. İkiz metro tünelleri 2006 ile 2010 yılları arasında 4 adet tünel delme makinesi (EPB-TBM) ile kazılmıştır. İkiz tünellerin eksenden eksene aralarındaki mesafe 14.5-15.5 m arasında değişmekte olup kazı çapı 6.50 m'dir. Bu tez kapsamında değerlendirilen kesimin uzunluğu 2.2 km'dir. Tünel kazıları Miyosen yaşlı Güngören Formasyonu'nda yapılmıştır. İncelenen kesimde, metro tünelleri grimsi yeşil renkli, kum mercekli, yer yer kum ve silt seviyeli, üste doğru marn arakatkılı Güngören Formasyonu içerisinde açılmıştır. Kazılar 25-41 m arasında değişen derinliklerde olup, yeraltı su seviyesinin altında sürülmüştür. Genellikle, kum seviyeleri ve merceklerinin olduğu bölgelerde daha fazla yeraltı suyu geliriyle karşılaşılmıştır. Çalışmada hattın fizibilite etüdü sürecinde belirlenen araştırma verileri baz olarak alınmıştır. İkiz tünel güzergahının mühendislik jeolojisi en ve boy kesitleri, hat üzerinde açılan araştırma sondajı verileri ve tünellerin açımı sırasında aynalarda karşılaşılan formasyon ve ortam koşulları birlikte göz önünde tutularak hazırlanmıştır. Hat üzerindeki yüzey oturmalarını takip etmek amacıyla, mevcut bina cephelerine önceden tesis edilen ölçüm noktalarının koordinatları zamana bağlı olarak periyodik olarak ölçülmüş ve izlenmiştir. Belirli izleme kesitleri için elde edilen periyodik okumalar, geçilen jeolojik ortamın özellikleri, örtü kalınlığı ve hidrojeolojik koşullar ile birlikte değerlendirilmiştir. Biri diğerini izleyen ikiz tünel kazılarından önde ilerletilenin jeolojik ortamda neden olduğu örselenmenin tasman eğrisi üzerindeki etkileri irdelenmiştir. İzleme verilerinden elde edilen yüzey oturmaları Gaus fonksiyonu yardımıyla değerlendirilmiş ve 3 boyutlu sonlu elemanlar analizi ile elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Analizler en kritik kesit üzerinde detaylı olarak yapılmıştır. İncelenen en kesitte, tünel kumlu kil ve kum seviye ve mercekleri içerisinden geçtiği için, ilksel gerilmelerin değiltiği ve analizlerde drenajlı şartların geçerli olduğu kabulü yapılmıştır. Zemin drenajlı parametreleri seçimi için ise Mohr-Coulomb liner elastik modeli kullanılmıştır. Önde ilerletilen tünel açıldıktan sonra oluşan oturmalar ile arkadan gelen ve aynı kesitten geçen ikinci tünelin geçtiği aşamada oluşan oturmalar karşılaştırılmış, birinci tünelin neden olduğu örselenmenin oturmalar üzerindeki etkisi, imalat aşamalarına bağlı olarak incelenmiştir. İncelenen kesitte sonlu elemanlar analizi sonuçları ile izleme verilerinden elde edilen oturma teknesi karşılaştırılmıştır. Karşılaştırmada sonucunda, sonlu elemanlar analizi ile hesaplanan yüzey oturma profili ile izleme verilerinden elde edilen oturma profilinin benzer olduğu görülmüştür. Analiz kesitinde 31.25 m örtü kalınlığında tünel kazısı 13 mm maksimum oturmaya sebep olmuştur. Birinci tünelin geçişi sonrasında doğal gerilme durumu ve ortam koşullarındaki olumsuz değişim nedeniyle, ikinci tüp üzerinde ölçülen ve hesaplanan oturmaların bu değeri (13 mm'yi) aştığı belirlenmiştir. Birinci tüpün kazısı 13 mm'lik oturmaya neden olurken, ikinci tüpün kazısı sonrasında bu değer 30 mm'ye ulaşmıştır. Sonlu elemanlar ile hesaplanan maksimum oturma miktarı ise 25 mm'dir. Sonuç olarak, sonlu elemanlar yöntemi ile hesaplanan oturmaların ölçülen oturmalara yakın olacağı anlaşılmıştır. İçsel sürtünme açısı ile oturma teknesinin genişliğini veren k parametresi arasında iyi bir korelasyon katsayısı (R2= 0,99) belirlenmiş olup mekanize tünel kazısının yapıldığı Güngören Formasyonu için k parametresinin 1-tan ile ilişkilendirilebileceği görülmüştür.