EPB-TBM'lerin kazı performansının analizi ve değerlendirilmesi: Hadim-Afşar-Bağbaşı Su İkmal Tüneli örneği
Analysis and evaluation of excavation performance of EPB-TBM: Hadim-Afşar-Bağbaşı Water Supply Tunnel example
Yazar: SERTAÇ DÜNDAR
Danışman: PROF. DR. NİYAZİ BİLİM
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Dünya nüfusunun hızla artması sonucu büyük şehirlere göç giderek artmış ve şehirlerin yapılarının değişmesine sebep olmuştur. Bu nüfus artışı sonucu yer üstü kullanımı yetersiz kalmış ve yeraltı yapılarının kullanımının ve ihtiyacının artmasına yol açmıştır. Günümüz şartlarında yeraltı yapılarının bu denli önem kazanması ile tünelcilik faaliyetleri de çok sık uygulanmaya başlanmıştır.   Tünelcilik faaliyetlerinde kullanılan geleneksel yöntemler yerini yeni teknolojilerin ve metotların kullanımına bırakmıştır. Mekanize kazıcılar ve nakliye ekipmanları sıklıkla kullanılmaya başlanmıştır. Günümüzde mekanize kazının verimli olması, daha güvenli çalışma koşullarının sağlaması ve daha yüksek kazı hızlarına ulaşılması sayesinde tünelcilik çalışmalarında çok sık tercih edilir olmuştur. Mekanize kazının faydalarından yararlanabilmek için ön çalışmalar çok iyi bir şekilde yapılmalıdır. Kazı güzergahının jeolojik ve fiziko-mekanik özelliklerinin tanımlanması, karşılaşılabilecek problemlerin önceden tahmin edilip tedbirlerin alınması ve kullanılacak kazı ekipmanının doğru seçilmesi çok büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmalar yapılmadığı taktirde büyük ekonomik ve zaman kayıplarının olabilecektir. Kazı ekipmanının doğru seçilmesinin yanında, performanslarının doğru tahmin edilmesi de projelerin sağlıklı bir şekilde yürütülmesi ve maliyet analizlerinin daha hassas bir şekilde yapılabilmesi için çok büyük önem arz etmektedir. Yapılan tez çalışmasının amacı, kazılan formasyonun fiziko-mekanik özelliklerine bağlı olarak tam cepheli tünel açma makineleri için performans tahmin modellerinin geliştirilmesidir. Tam cepheli tünel açma makinelerinin performans tahmininin yapılması projenin planlanama aşamasında proje süresinin doğru bir şekilde hesaplanabilmesine ve projenin yapılma sürecindeki kontrolü sağlaması için kullanılmaktadır. Ayrıca projenin maliyetinin çok daha iyi bir şekilde hesaplanabilmesi için önemli bir hazırlık çalışmasıdır.  Çalışma kapsamında iki farklı tünel projesinde çalışmalar gerçekleştirilmiştir. İlk proje Konya ili sınırları içerisinde yer alan Hadim-Afşar-Bağbaşı Su İkmal tüneli projesidir, ikinci proje ise İstanbul il sınırlarında bulunan Çekmeköy-Sancaktepe-Sultanbeyli Metro Hattı projesidir. İki projede de aynı tip TBM olan pasa basınçlı TBM kullanılmıştır. Performans tahmin modeli oluşturulması için SPSS istatistik programı ve Python yazım dilinden yararlanılarak regresyon analizleri gerçekleştirilmiştir. Performans tahmin modelinde çıktı olarak performans analiz parametrelerinden olan ilerleme hızı parametresi kullanılmıştır. Performans tahmin modeli geliştirilmesi için kayaçların fiziko-mekanik özellikleri bağımsız değişken olarak seçilmiştir. Yapılan analizlerin ardından kayaçların fiziko-mekanik özelliklerine bağlı oluşturulan tam cepheli tünel açma makinesi performans tahmin modelinin korelasyon katsayısı 0,51 ve 0,42 olarak hesaplanmıştır.

Abstract:
The rapid increase in the global population has led to a corresponding surge in migration to major cities, resulting in significant changes to urban structures. This demographic growth has caused surface-level space to become insufficient, thus increasing the utilization and demand for underground structures. Consequently, tunneling activities have become more prevalent due to the growing importance of underground infrastructure. Traditional methods in tunneling have been superseded by the adoption of modern technologies and methodologies, particularly the widespread use of mechanized excavation equipment and transportation tools. The efficiency of mechanized excavation, combined with its provision of safer working conditions and higher excavation speeds, has made it a preferred choice in tunneling projects. However, thorough preliminary studies are essential to fully harness the benefits of mechanized excavation. These studies involve identifying the geological and physico-mechanical characteristics of the excavation route, anticipating potential challenges, and selecting appropriate excavation equipment. Neglecting these preparatory measures may lead to significant economic and temporal losses. In addition to selecting the right excavation equipment, accurately predicting their performance is crucial for ensuring the successful execution of projects and conducting precise cost analyses. The objective of the thesis is to develop performance prediction models for full-face tunnel boring machines based on the physico-mechanical properties of the excavated formation. Predicting the performance of full-face tunnel boring machines aids in accurately estimating project duration during the planning phase and ensuring project control during implementation. Furthermore, it contributes to more precise cost estimations, making it an important preparatory endeavor. The study encompasses work on two distinct tunnel projects: the Hadim-Afşar-Bağbaşı Water Supply Tunnel project within Konya province and the Çekmeköy-Sancaktepe-Sultanbeyli Metro Line project within Istanbul province. Both projects utilized the same type of tunnel boring machine, namely the Earth Pressure Balance TBM. Regression analyses, conducted using the SPSS statistical program and the Python programming language, were employed to develop the performance prediction model. The advancement rate parameter was used as an output parameter in the performance prediction model, with the physico-mechanical properties of rocks selected as independent variables. Subsequent analyses yielded correlation coefficients of 0.51 and 0.42 for the performance prediction model based on the physico-mechanical properties of rocks.