Tünel segment sızdırmazlığı hakkında saha çalışması
Tünel açma yöntemlerinden en etkili ve spesifik olan TBM (Tunnel Boring Machine) yöntemi ile tünel açma işleri, günümüzde Dünya literatüründe ve uygulamasında sıklıkla kullanılmakta olup, son 10 yılda ciddi bir artış göstermiştir. Tünelcilik uygulamasında en büyük problemlerin başında tünel içerisindeki su ile mücadele çalışmaları ve suyun tünel içerisinden drene edilmesi konuları yer almaktadır. Bu da tünel içerisindeki betonarme yapıya zarar verebilecek kimyasal ve fiziksel koşulları ortaya çıkarmaktadır. TBM tünel uygulamasında su ile mücadele, büyük oranda betonarme yapı içerisinden gelen su akışı ile değil, prekast elemanların bileşim noktalarından kaynaklanmaktadır. TBM backfill grout olarak adlandırılan harç karışımı; TBM kazısı sırasında segment ile tabii zemin arasındaki boşluğun doldurulup, zemindeki stabiliteyi sağlamanın yanında, segmentler arasından su geçirimsizliğini arttıracak bir elemandır. Universal segmentlerin arasında hem tünel boyunca hem de ring içerisinde yer alan kauçuk esaslı gasket elemanlar, tasarımsal olarak bu sızdırmazlığın sağlanması ve montaj sırasında betonarme elemanlar arasında elastik bir yapı teşkil etmesi adına, tüneldeki en önemli sızdırmazlık malzemesidir. Bu elemanların yanında segmentlerin montaj esnasında birbirinden tünel boyunca ayrılmaması, segment konsol durumunda pull-out ve kesme kuvvetini sağlaması, tünel içerisinde montaj sonrası kesme yüklerini alması adına bi-block veya pim adı verilen elemanların tasarımı da yer almaktadır. Universal segment diziliminde bulunan gasket ve bi-blok elemanların, kendi görevleri dışında birbirlerine olan etkisi de mevcuttur. Bi-blok elemanların tercihinde bi blokların; sızdırmazlığı direkt etkilediği ve yapılan deneyler ile bu bağlantının nasıl kurulduğu değerlendirilmesi yapılmıştır. 2016 yılında inşaatına başlanılan T.C Ulaştırma Bakanlığı Alt Yapıları Genel Müdürlüğünün (AYGM) ihale etmiş olduğu, Gayrettepe 3. Havalimanı Metro Projesi ve 2018 yılında fiili olarak başlayan, yine AYGM’nin ihale etmiş olduğu Kalyon-Kolin-Cengiz İnşaat Ortaklığının inşaatını üstlendiği projelerde bu husus dikkate alınmış ve proje kapsamındaki yapılan denemeler testler, hesaplar ile bu bağlantı hakkındaki ilişkinin daha dikkatli değerlendirilmesi durumunu ortaya çıkarmıştır.
Dünya’da ve ülkemizde TBM tünel açma makineleri ile devasa tünel işleri hızlı bir şekilde tamamlanmakta ve işletmeye alınmaktadır. Bu işletmeye alma süreçlerinde ve işletme sonrası su ve/veya tünel sızdırmazlığı ile mücadele, uzun bir zaman almakta ve ilave maliyet ortayaçıkarmaktadır. Tünel ile zemin arasında yapılan kimyasal enjeksiyon maliyetleri ve çimento/mineral katkı esaslı geri dolgu maliyetleri, tünel boyutlarına göre değişmekte ve milyon dolarları aşmaktadır. TBM tünel içerisinde su sızıntıları büyük oranda ön dökümlü segmentlerin birleşim yerlerinden ileri gelmektedir. Segmentler arasında bırakılan olukların bulunduğu bölgede yer alan ve segmenti çepeçevre saran contalar; bu sızdırmazlığı sağlamak üzere tasarlanmıştır. Contaların geometrik ölçüleri ve özellikle segmentin çevresini gergin bir şekilde sarması en önemli etkendir. Ancak bu işlem, saha şartlarında montaj kusurlarına da dönebilmektedir. Bu kusurların başında, contaların boyuna montajı esnasında yapılan hataların yanında, TBM erektör (segment montaj) operatörünün montaj hatası da yer almaktadır. Bu tür kusurlu montajların da, sızdırmazlık testlerinde dikkate alınması gereği ortaya çıkmış ve yapılan testlerde contaların basınçlı su testlerinde, bu offsetli montaj kusurları da laboratuvar ortamında değerlendirilmiştir. Emniyetli tarafta kalınması adına, aynı zamanda contalara gelecek olan su basınçları da işletme sırasında segmentlere gelecek olan işletme basıncının 2 katı olarak alınmıştır. Bu denli emniyetli tarafta kalınmasına rağmen, tünellerde su sızdırmazlığının olması, aynı zamanda bir kusurun kesinlikle olacağını ortaya koymuştur. Segment montajında klavuz olan bi-blokların kesme yüklerini almak ve montaj sırasında konsol segmentin moment yükü oluşturarak, pull-out yükünü karşılayan ve montaj sonrası, kazı ardından bir sonraki ring montajına geçildiğinde, elastik davranış gösteren contaların birbirine uyguladığı itme kuvveti ve bu kuvvetten gelecek olan yükle, contaların arasını açmaya çalıştığı görülmüştür. Contalar arasındaki bu itme kuvvetinin bi-bloklara sıyırma – çekme kuvveti – pull-out kuvveti uyguladığı ve segment içerisinde yer alan pimlerde sıyırmaya çalıştığını göstermiştir. Bu pimler segment beton dökümü sırasında gömülü eleman olarak montaj edilmektedir. İşte bu kuvvetlerin birbiri ile olan ilişkilerinin tünel içerisindeki su sızdırmazlığına etkileri bu çalışmada değerlendirilmiştir.
