T26 tünelindeki sıkışan kayalarda tünel açma makinesi (TBM) ile klasik kazı yöntemlerinin karşılaştırılması

Sıkışan kaya koşullarında tünel açılırken doğru kazı ve destek yönteminin belirlenmesi tünelciliğin temel sorunlarından biridir. Sıkışma kavramı ise eşik makaslama değeri aşılınca başlayan, zamana bağlı olarak gelişen ve birim deformasyon %1'i geçtiğinde riskli olarak kabul edilen bir kavramdır. Bu çalışmada, sıkışan kayada en uygun kazı ve destek yönteminin belirlenmesi amacıyla hem klasik hem de Tünel Açma Makinesi (TBM) ile kazı yöntemlerinin uygulandığı T26 Tüneli (Ankara-İstanbul Yüksek Hızlı Tren Projesi, Proje km: 216+260 ile 222+360 arası) incelenmiştir. Çalışmalar kapsamında T26 Tünel güzergahının ve yakın çevresinin jeolojisi yeniden değerlendirilmiş, kayaçların sıkışma özelliğine eşlik eden şişmenin varlığı sorgulanmıştır. Yapılan laboratuvar deneyleriyle kayaçların şişme özelliğinin ihmal edilebilir düzeyde olduğu tespit edilmiştir. Tünele etki eden gerilmeler ise kinematik analizler, ampirik yaklaşımlar ve sayısal analizler kullanılarak belirlenmiştir. T26 Tünelindeki sıkışan kayada uygulanan TBM ve klasik kazı yöntemlerinde sıkışma durumları, destekli ve desteksiz durumlar için konverjans sınırlama yöntemi, ampirik ve yarı ampirik denklemler kullanılarak hesaplanmıştır. Ampirik ve yarı ampirik sıkışma denklemleriyle sıkışma durumu tahmininde en fazla %75 oranında doğruluğa ulaşılmıştır. Sıkışma tahmini oranının arttırılması amacıyla Q sınıflama sistemini, k değeriyle hesaplanan maksimum çevre basıncını (σmaks), destek sisteminin maksimum rijitliğini (kdışmaks) kullanan ampirik bir denklem oluşturulmuştur. Yeni ampirik sıkışma denklemiyle T26 Tünelindeki sıkışma durumu %82 oranında doğrulukla tahmin edilmiştir. T26 Tünelindeki sıkışan kayada uygulanan TBM ve klasik kazı yöntemleri değerlendirildiğinde TBM ile yapılan kazılarda yaşanan sorunların TBM'in yetersiz tork ve itki kuvvetinden kaynaklandığı, bunun sonucunda da aşırı kazıların oluştuğu belirlenmiştir. Klasik kazı yönteminde ise uygulanan destek sistemiyle günlük imalat hızının 0.2 m'ye düştüğü belirlenmiştir. Tünelin belli bir seviyede ilerleyebilmesi amacıyla, Kaya ve Zeminlerin Kontrollü Deformasyon Analizi (ADECO R.S.) yöntemi ile tam dairesel kazı, güçlü pasif ilk destekleme ve deformasyonlar devam ederken aktif nihai kaplama uygulaması yöntemlerini bir araya getiren Hibrit Destek Sistemi (HDS) önerilmiştir. HDS ve yerinde uygulanan (NATM) destek modelleri FLAC3D V2.1 bilgisayar programıyla kıyaslanmıştır. Analiz sonuçlarına göre HDS'de, NATM yöntemine göre daha düşük sıkışmaların oluştuğu görülmüştür. Bu çerçevede NATM prensipleri için revizyonlar önerilmiştir. Sonuç olarak, T26 Tünelinde yaşanan sorunlarının nedeninin tünel tasarımı sırasında jeolojik koşulların yetersiz değerlendirilmesinden kaynaklandığı anlaşılmıştır. Ayrıca yüksek sıkışma riski bulunduran tünellerde ilk kazı tercihinin EPB (çevre basıncı dengeleme) tip TBM olması gerektiği belirlenmiştir. Klasik kazı yöntemi tercih edilmesi durumunda ise düşük birim deformasyon, sürdürülebilir bir imalat hızı ve beklenmeyen koşullara hızlı uyum sağlanması amacıyla HDS'nin kullanılması önerilmektedir.