Sıkışan zeminlerde tam cepheli tünel açma makinelerinin performans analizi ve Uluabat kuvvet tüneli örneği
Performance analysis of fullface tunnel boring machines in squeezing ground and Uluabat power tunnel example
Yazar: EREN CANER
Danışman: PROF. DR. NUH BİLGİN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Tünel açma makineleri = Tunnel boring machinery

Özet:
Bu araştırmada, sıkışan zeminlerde tam cepheli tünel açma makinesinin (TBM) performansı incelenmiştir. Analiz edilen veriler, Ak Enerji Üretim A.Ş'nin proje sahibi ve Tinsa Tic. İnş. Ve San. Ltd. Şti.'nin yüklenici olduğu Bursa Uluabat Kuvvet Tüneli Projesi'nde 12 Haziran 2006- 24 Mart 2010 tarihleri arasında kullanılan Pasa Basınçlı (EPB) TBM'e aittir.Yapılan çalışmada, tünel kazısı süresince, sıkışan zeminlerden ötürü meydana gelen, 18 adet şilt sıkışması problemi incelenmiştir. Bu sıkışma dönemlerindeki itme kuvveti, tork, tork/itme kuvveti oranı, spesifik enerji ve kesme derinliği verileri analiz edilmiş, sıkışmanın önceden tahmin edilebilirliği tartışılmıştır. Bulgular, sıkışan zeminlerde, TBM'in itme kuvvetinde ortalama 870kN/m'lik bir artışın 14,2 metre içerisinde sıkışmaya yol açtığını göstermektedir.Şilt ile zemin arasına sabit debi ve basınçta bentonit enjeksiyonun sıkışan zeminlerdeki etkileri de ele alınmıştır. Buna göre, kazı sırasında uygulanan bentonit enjeksiyonunun sıkışma olasılığını minimum seviyede tutuğu gözlemlenmiştir. Ayrıca, itme kuvvetlerindeki 733,33 kN/m'lik yüksek artışa rağmen, herhangi bir sıkışma problemiyle karşılaşılmadığı kaydedilmiştir.Araştırmanın en son bölümünde, kazı öncesi gecikme sürelerinin itme kuvvetlerine etkisine odaklanılmıştır. Sıkışan zeminlerde gerçekleşen gecikmeler, özellikle, zamanın bir faktörü olan zemin deformasyonları açısından çok önemlidir. İtme kuvvetinin başlangıç ve kazı sonu değerleri arasında farkın, aksama süresi, 60 dakikanın altında olduğunda sıfıra yakınken; 60 dakikayı aştığında 5000kN'a kadar yükselebildiği belirlenmiştir.

Abstract:
In this research, the performance of full-face tunnel boring machine (TBM) in squeezing grounds is investigated. The analyzed data belong to the earth pressure balance (EPB) TBM that was used between June 12, 2006 and March 24, 2010 in the Bursa-Uluabat Power Tunnel Project, owned by AK Energy- Production Incorporated Company and subcontracted to Tinsa Trade, Construction and Industry Ltd.In this study, 18 shield squeezing problems, arose from the squeezing grounds during excavation, is investigated. The changes in thrusth force, rolling force, the ratio of thrusth force to rolling force, and other engine values in the squeezing periods are analyzed; the predictability of squeezing is disccused. The findings show that 870N/m increase in the TBM?s thrusth force cause a squeeze within 14,2 meters.The effects of injecting betonite with a constant flow and pressure between shiled and ground on squeezing grounds are also addressed. Accordingly, the betonite injection during the excavation keeps the possibility of squeezing at minimum. Moreover, despite the high increase in thrusth forces, i.e. 733,33kN/ m, no squeezing problem was recorded.The last part explores the effects of pre-excavation delays on thrusth forces. The delays in squeezing grounds are particularly important for the ground deformations that depend on time. It is found out that the difference between the initial and final thrusth force values reaches 5000 kN per meter for the delays exceeding 60 minutes, whilst it approaches to zero, when the delays are less than 60 minutes.