makro süreksizliklerin tbm performansına etkisi

1

Sunan: Ali YÜKSEL

Ali YÜKSEL, Ergin ARIOĞLU, Nuh BİLGİN

“Makro Süreksizliklerin Metro Tünellerinde Kullanılan

Tünel Açma Makinesinin Performansında Etkisi”

3. ULUSLARARASI ULAŞIMDA YERALTI KAZILARI

SEMPOZYUMU VE SERGİSİ

2

Kadıköy-Kartal Metro Sistemi Projesi

3. Uluslararası Ulaşımda Yeraltı Kazıları Sempozyumu, 29 – 30 Kasım 2013 , İSTANBUL

“Makro Süreksizliklerin Metro Tünellerinde Kullanılan Tünel Açma Makinesinin Performansında Etkisi”

3

Jeolojik Profil



4

Formasyonların Jeomekanik Özellikleri



(*): Tuzla ve Baltalimanı Formasyonuna ait verilerin az sayıda olması nedeniyle Trakya Formasyonu ile birlikte değerlendirilmiştir.

Jeomekanik Büyüklük Birim

Trakya (*) Formasyonu Kartal Formasyonu

Zon A Kartal Formasyonu

Zon B Ortalama Değişim Aralığı Ortalama Değişim Aralığı Ortalama Değişim Aralığı

Kaya kalite tanımı, RQD % 19,2 (0-100) 21 (0-100) 58 (0-100)

Jeolojik dayanım indeksi, GSI - 22,3 (0-100) 20 (0-70) 41 (0-100)

Birim hacim ağırlık, γ t/m3 2,65 (2,06-2,76) 2,61 (2,22-2,75) 2,69 (2,35-2,85)

Porozite, n % 4,85 (0,37-27,5) 4,24 (0,95-10,5) 1,01 (0,25-3,23)

Tek eksenli basınç dayanımı, σc

kgf/cm2 466 (19-1553) 326 (11-945) 527 (77-1583)

Çekme dayanımı, σt kgf/cm2 64 (11 -140) 48 (18 -91) 77 (2,2 -179)

Elastisite modülü, E (x1000) kgf/cm2 94,9 (6,7-203) 78 (12-251) 108 (45-188)

Poisson oranı, υ - 0,27 (0,18-0,42) 0,30 (0,18-0,38) 0,30 (0,21-0,38)

Kohezyon, C kgf/cm2 138 (40-325) 131 (43-198) 151 (54-280)

İçsel sürtünme açısı, Ø (º) 38 (27 -51) 40,5 (32 -45) 45 (40 -54)

Cherchar aşındırıcılık indeksi, CAI - 1,37 (0,5 -2,5) 0,94 (0,5 -2,3) 1,79 (0,5 -3,5)

5

Tünel Açma Çalışmaları



6

Tünel Açma Çalışmaları



AçıklamaSağ Hat (Hat 1)

Sol Hat (Hat 2)

Toplam (Ortalama)

Toplam güzergah uzunluğu, m 8.072,4 7.978,4 16.050,8

Toplam TBM tünel uzunluğu, m 6.075,7 6.266 12.341,7

Toplam prekast kaplama (ring) adedi 4.084 4.223 8.307

Kazı başlangıç tarihi 18.10.2007 14.08.2007 -

Kazı bitim tarihi 09.07.2010 11.06.2010 -

Fiili kazı süresi, gün 795 875 1670

Toplam süre, gün 995 1.032 2027

Ortalama kazı hızı, m/gün 10,0 9,3 (9,7)

7

Tünel Açma Makinesi



(1) Kesici kafa(2) İtme silindirleri

(3) Bantlı konveyör(4) Segment erektörü

(1) Kesici kafa(2) Kazı odası(3) Basınç dengeleme

odası (man lock)

(4) İtme silindiri(5) Burgulu konveyör(6) Segment erektörü

8

Tünel Açma Makinesi Teknik Özellikleri



Teknik özellik BüyüklükKazı çapı 6,57 m

Kalkan çapı 6,54 m

Kalkan boyu 8,23 m

TBM gövde ağırlığı 350 ton

Toplam kurulu güç 2.100 kW

Kesici kafa gücü 1.260 kW

Kesici kafa torku5.200 kNm @ 3,1 rpm

2.912 kNm @ 5,5 rpm

Toplam itme kuvveti 42.575 kN @ 350 bar

İtme silindiri sayısı ve stroku 32 adet, 2,2 m

Disk keski sayısı 38 adet ( 6 adet çiftli)

Disk keski çapı ve maks. yükü 17 inch, 267 kN

Disk aralığı 90 mm

Tırnak keskisi 62 adet

Burgulu konveyör uzunluğu ve çapı 12 m, 0,7m

9

Tünel Açma Çalışmaları Sırasında Meydana Gelen Göçükler



Hat Ring No Ayna km’si Tarih Duraklama Süresi

Hat.1 73 8+366 16.12.2007 26 gün, 18 saatHat.1 232 8+120 24.03.2008 7 gün, 10 saatHat.1 282 8+046 16.04.2008 2 gün, 1 saatHat.1 321 7+993 25.04.2008 6 gün, 3 saatHat.1 1483 5+973 15.01.2009 1 gün, 7 saatHat.1 2272 4+046 04.07.2009 2 gün, 17 saatHat.1 2731 3+356 16.10.2009 2 gün, 18 saatHat.1 3021 2+628 25.12.2009 24 gün, 12 saatHat.2 260 -279 8+170 10.01.2008 14 gün, 6 saatHat.2 1349 6+285 12.10.2008 2 gün, 13 saatHat.2 1461 6+117 03.11.2008 2 gün, 19 saat

10




11




12




• Yüzeyden delik açılarak enjeksiyon yapılması.

• Tünel içinden ayna önüne delik açılarak enjeksiyon yapılması.

13




• Kazı açıklıkları daraltıldı.

14

Tünel Açma Çalışmaları Sırasında Meydana Gelen GöçüklerHat 1- 232



15




17




18




19




• Göçük malzemesinin püskütme betonla kaplanması ve enjeksiyon yapılması.

20




21




22




• Volkanik sokulumlar• Kaya örtünün ince olduğu bölümler• Zemin-Kaya , Kaya-zemin geçişleri

23




• Volkanik sokulumlar• Kaya örtünün ince olduğu bölümler• Zemin-Kaya , Kaya-zemin geçişleri

24




25




26




27




28




tk : Seçilen anlamlılık düzeyi () ve serbestlik derecesi (n1+n2 -2) için istatististik tablolarından bulunan student sayısı. Bu incelemede anlamlılık düzeyi =0,10 alınmıştır. Diğer bir deyişle çift taraflı test ile %95 olasılık söz konusudur.

29




Kazı Adım sayıları, n1 , n2, n3 →

Parametre

10-05-10

20-05-20

30-05-30

10-10-10

20-10-20

20-20-20

30-20-30

20-30-20

Toplam “Kabul” Sonucu

Toplam İtme Kuvveti, TF 8 9 8 7 8 10 11 9 70Tork, T, 6 8 10 5 8 15 11 10 73Kesme Katsayısı CC=FR/FN 9 7 7 6 9 8 7 12 65Penetrasyon, p 3 5 8 6 7 10 12 7 58Topl. İtme Kuv/Penetr., TF/p 7 4 6 5 6 10 13 10 61Tork/Penetr., T/p 3 6 9 6 7 14 12 10 67Güç Tüketimi, P 5 9 10 3 9 12 12 10 70 Spesifik Enerji, SE 3 4 6 5 7 10 13 10 58Anlık Kazı Hızı, ICR 2 5 8 6 8 9 11 7 56

Toplam Kabul 46 57 72 49 69 98 102 85 578

30




20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 1200

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

14,000

16,000Hat 1 Ring No 73 Göçük Öncesi

(30 Ring)

Göçük Sırası (20 Ring)

Göçük Son-rası (30 Ring)

Ring No

To

pla

m İt

me

Ku

vv

eti

, TF

, kN

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 1200

500

1000

1500

2000

2500

3000

Hat 1 Ring No 73 Göçük Öncesi (30 Ring)


Göçük Sonrası (30 Ring)

Ring No

TF

/p, k

N/(

mm

/re

v)

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 1200.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0Hat 1 Ring No 73

Göçük Öncesi (30 Ring)



Ring No

To

rk, T

, MN

.m

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 1200

100

200

300

400

500

600

700

Hat 1 Ring No 73Göçük Öncesi (30 Ring)



Ring No

T/p

, (k

N.m

)/(m

m/r

ev

)

31




20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 1200

2

4

6

8

10

12

14

16

18Hat 1 Ring No 73




Ring No

Pe

ne

tra

sy

on

, p, m

m/r

ev

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 1200

100

200

300

400

500

600

700

800

900Hat 1 Ring No 73




Ring No

Gü

ç T

ük

eti

mi,

P, k

W

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 1200.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50Hat 1 Ring No 73Göçük Öncesi (30 Ring)



Ring No

CC

= T

/TF

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 1200

5

10

15

20

25

30

35

Hat 1 Ring No 73Göçük Öncesi (30 Ring)



Ring No

Sp

es

ifik

En

erj

i, S

E, k

Wh

/m3

32




• Göçük bölgesinin ~ 20 ila ~10 ringlik kazı adımı öncesinde performans parametreleri değerleri az çok sakin bir şekilde seyretmekteyken, göçük noktasına yaklaşıldığında belirgin bir dalgalanma ortaya çıkmaktadır. Bu durum, göçük bölgesine yaklaşılırken jeolojik durumda ve buna bağlı olarak tünel kazı ortamının jeomekanik parametrelerinde değişkenliklerin meydana geleceğine işaret etmekte olduğu biçiminde yorumlanabilir.

• Göçük öncesi aşamada kazı performans parametrelerinin eğilimlerinde bir artma ya da azalma konusunda bir genelleme yapılamamaktadır. Ancak, göçük noktasına yaklaşıldığı zaman, paramterelerdeki dalgalanma ani bir şekilde yerini ya artma ya da azalma yönünde bir değişikliğe bırakmaktadır. Genel olarak bu değişim göçük noktasının 10 ila 5 ring gerisindeki bir noktada başlamaktadır.

33




• Hemen hemen bütün göçük olaylarında “göçük sırasında” toplam itme kuvveti (TF), ve tork (T), artma eğilimi gösterirken penetrasyon (p), büyüklüğü azalma .eğilimi içerisinde olmaktadır.

• Keza yukarıdaki temel parametrelerden hesaplanarak türetilen parametreler olan (TF/p), (T/p) ve SE büyüklüklerinde de artış eğilimi gözlenmektedir. Beklenildiği üzere penetrasyon büyüklüğünün bir fonksiyonu olan ICR parametresi de benzer şekilde azalma eğilimi göstermektedir.

• Güç tüketimi büyüklüğünde belirgin bir trend yönü genellemesi yapılamamaktadır. Diğer kelimelerle bazı göçük olaylarında performans parametrelerinde artma görülürken bazılarında ise azalma söz konusu veya bazı göçüklerde de yatay bir trend izlenmektedir.

34




Soru ve Cevaplar

makro süreksizliklerin tbm performansına etkisi

Engineering