TÜNEL AÇMA MAKİNELERİ (TBM) - ?· Çizelge 2. TBM Sınıflandı) il ması [2] 5. TBM Tipleri 150…

  • View
    217

  • Download
    0

Embed Size (px)

Transcript

  • TNEL AMA MAKNELER (TBM)

    (* ) Muammer INAR ( * * ) Cenk FERDUNOLU

    l.Giri

    Madencilik ve inaat sektrnde yeralt yaplarnn nemi teknolojik gelimelere paralel olarak gn getike artmaktadr. zellikle yerleim merkezleri ve byk ehirlerde elektrik, su, kanalizasyon, telefon, doalgaz ve metro tnelleri gibi yaplarn almas srasnda, evreye ve yer stnde yaplara zarar vermemesi iin kullanlacak kaz ynteminin seimi son derece nemlidir. Her ne kadar ilk yatrm maliyeti yksek olsa da tam cepheli tnel ama makineleri (TBM) tasman gibi istenilmeyen yeralt hareketlerini nleme kabiliyeti, daha sessiz, titreimsiz ve hzl almas nedeniyle gnmzde tercih edilen kaz makineleri haline gelmitir. Sert, orta sert, yumuak ve akc formasyonlar iin kullanlacak kafa dizaynlar ve keski tipleri, makineyi dengeleme sistemleri, tahkimat sistemleri, karlan paay tama sistemleri eitli ynlerden farkllklar gstermektedir. Alacak yeralt boluu boyunca geilecek formasyonlarn nceden tespiti, kullanlacak makinenin seiminde en nemli faktrlerden biri oImaktadr.[l]

    2. TBM Geliim Sreci

    Amerika'da ilk tne] ama makinesi Hoosac Tnelinde kullanlmtr. Bu makine daire eklinde dner bir kesme kafasna sahipti ve keskiler kon-santrik daireler izerek kaz yapacak ekilde dizilmilerdi. Tutunma mekanizmas, itme (bask) mekanizmas ve pasa uzaklatrma dzenleri vard. Fakat, yl 1856 idi ve ne metalrji ne de yapsal tasarm ekli makinenin sert kayalarda baarl olarak alabilecei seviyede idi. Herman Haupt isimli mehur inaat mhendisi, bu makine ile 3 metrelik bir ilerleme yapmay baarmt. [3]

    TBM'n esasn oluturan bu kavram, izleyen 100 yl iin gsz kalm ve hibir gelime gereklememitir. Baz keski ve kesme cihazlar ile do-

    ( * ) Maden Mhendisi Tmsa-Ozta-Hazmedarolu- Smelko Ortakl ( * * ) Maden Y Mhendisi T Maden Mhendislii Bolumu

    -343-

  • natlm TBM'ler yumuak kayalar ve kmr damarlarnda denenmek istenmi fakat istenen sonulara ulalamamtr. James Robbns isimli mhendis 1956 ylnda, kalem keskiler yerine dner disklerin kullanlma fikrini ortaya atmtr. Toronto'daki bir uygulamada gnde 38 m'lik ilerleme gereklemitir. Bu uygulama, TBM'lerin yumuak ve orta sert kayalarda ekonomik olarak kullanlabileceinin ilk gstergesi olmutur. [3]

    Toronto'daki uygulamay izleyen 26 yl boyunca teknoloji olduka yava ilerlemitir. TBM yapmclar dene gr politikas izleyerek makinelerin daha sert ve andrc kayalarda kullanlmasn salamaya almlardr. 1970'lerin sonu ve 1980'li yllarn balarnda Amerika ve Avrupa'da birok niversite ve aratrma kurumu disk kesicilerin sert kayalardaki performansnn fizik prensiplerini anlamak zere ok sayda aratrma yap-mlardr. Benzer ekilde, yumuak arazideki tnel teknolojisi de, Times nehrini 1824 - 1840 yllar arasnda getii mehur Brunei ildinden bal-yarak, geliim gstermitir. Brunei'in tasarmlar 1864'de dairevi ilt patenti alan Peter Parlow tarafndan gelitirildi. Bu ilt iine yerletirilen astar seg-mentlerin itilmesi suretiyle bask oluturulmas ve n tarafnda amur (pasa) akn ve uzaklatrln temin edecek akla sahipti. Bu ildin bir benzeri ile 1869'da Times nehri bir ylda geilmitir.

    Bu makine, Arazi Basn Dengeleme Makinesinin (EPB) ilk tipini tekil etmektedir. EPB ve biraz daha karmak yapl amur basnl makineler kavram olarak esasta Avrupa'dan kmsa da , asl gelimesini Japonya'da yapmtr. Japonlar yeraltnda yaptklar nakliye an geniletirken, I960' lardan 1980'lere doru, bu tr iltlerden yzlercesini retmitir.

    3. TBM Genel zellikleri

    TBM lerin yapsal zellikleri olarak kesici kafa, itme silindirleri, ynlendirme silindirleri, kilitleme pabular (gripper), kesici kafay dndren motorlar ve beton tahkimat elemanlarn yerletiren erektrler saylabilir. TBM arkasnda bulunan back-up sistemler olarak adlandrlan ksmda ise hidrolik g niteleri, elektrik trafolar, tavan cvatalar iin bir delici, havalandrma fanlar, pasa nakliyat iin bant konveyrler, vagonlar bulunmaktadr. ekil l. TBM bastrma ve tork sistemleri ematik olarak gsterilmitir.

    4. TBM Snflandrlmas

    TBM'ler gene! olarak altklar formasyonlara gre snflandrlr. Genel anlamda sert kaya ve yumuak formasyonlar olmak zere iki ana grup mevcuttur. Sertten, yumuak formasyona doru gidildike TBM yapsal -zellklen de nemli olude deiim gsterir. izelge 1 de allan formasyonlara gre TBM snflandrlmas gsterilmitir.

    -344-

  • ekil I. TBM bast n ma ve toi k ssremie

    -345-

  • izelge 2. TBM Snfland) il mas [2]

    5. TBM Tipleri

    150 yllk bir gelimeden sonra TBM'ler her turlu tnel artnda mekanik kaznn yaplabildii bir noktaya gelmitir. Eskiden sadece delme-patlatma ile alabilecek formasyonlar bile artk TBM le kullanlarak alabilmektedir

    Tam cephe tnel ama makineleri aynay tamamen keskileri ile kavrar ve kaz yapar. Kazma ileminin gereklemesi iin iki nemli kuvvet vardr. Kesici kafann aynaya doru itilmesi ve bu ilen itilme srasnda kafann dnmeye balamas kaz olayn gerekletirir. Aynadan kazlan malzeme kesici kafa zerinde bulunan kanatklar tarafndan kesici kafa arkasndaki hazneye aktarlr. Hazne ierisinde bulunan konveyor kan paann nakliyatn yapar. Aynann kesici kafa tarafndan tamamen kapatlmas aynaya yanamay engeller. Bu yzden keskilerin deitirilmesi zordur. Kimi durumlarda kesici kafann onune bir ii geerek keskileri kontrol edebilir Yeni gelitirilen modellerde keskle kesici kafann iinden deitirilebilmekte bylece aynaya gemeye gerek kalmaz ve alma gvenlii tehlikeye atlmam olur.

    -346-

  • alacaklar formasyona gre kesici kafa dizaynlar ve kullanlan keskiler deimektedir. Genel olarak yumuak formasyonlarda riper diler, kalem keskiler kullanlr. Kompleks zeminlerde ise kesici kafa hem riperler hem de disk keskilerden oluur. Disk keskiler olas sert damarlar ve kayalar kesmek iin kesici kafaya yerletirilmitir. Sert zeminlerde ise kesici kafa da sadece disk keskiler bulunur. Lovat firmasnn rettii TBM'lerde keskiler kesici kafann arkasndan deitirilebilmektedir bylece arna gemek gibi tehlikeli bir i ortadan kalkm olur. [5]

    5.1 Sert Kaya Tnel Ama Makineleri (TBM)

    a-) iltsiz TBM : Sert ve kendini tutabilen formasyonlarda kullanlrlar. TBM arkasndan tavan cvatalar veya dairevi tahkimat yaplr. ekil 2 de iltsiz bir TBM in almas gsterilmitir

    -347

  • ekil 2 de, hidrolik itme dzeni olan bir Tam Kesit makinesinin ilerleme prensibi grlmektedir. ekil 2a da makine delmeye hazr durumdadr. Makine, nndeki (D) ve arkasndaki (G) tespit donanmlar vastasyla, dairevi olan kesitin yzeylerine kar, kaymay nlemek iin emniyetli bir ekilde gerdirilmitir. Kaz yaplaca zaman yan taraftaki N ve P tespitleri gevetilerek galeri yzeyi ile temaslar kesilir.

    Dnmekte olan B kesme kafas zerindeki A dner keskileri F itme silindiri vasta-syla arna kar bastnlrlar. Kaya kazlarak F itme silindirinin en ileri durumuna ulat bir pozisyona kadar ilerlenildii zaman makine durdurulur (ekil 2b). Bu ekilde silindirin piston yolu (strok) uzunluu kadar bir kaz yaplm olmaktadr.imdi yandaki N ve P tespitleri galeri yan duvarna kar gerdirilirler. Bylece makine, ekil 2c'de grld gibi, E ileri kayma blmesinin F itme silindiri yardmyla ileri itilmesi annda kendi pozisyonunda tutulmu olmaktadr. Bu ilerleme ileri son bulduunda tespitler tekrar gerdirilip destekler zlr ve makine, bir sonraki ilerlemeye devam edecek ekilde artk yeniden kazya hazr duruma getirilir (ekil 2d).

    b-) Tek iltli TBM : Tam daire eklinde komple bir ilt mevcuttur. Tek iltli TBM'ler yumuak zeminlerde, kompleks zeminlerde ve kaya ierisinde alacak tnellerde kullanlabilirler. Tahkimat olarak beton segmentler kullanlr. ekil 3 de tipik bir tek iltli TBM grlmektedir.

    ekil 3. Tipik bir tek iltli TBM

    TBM in nemli paralar olarak kesici kafa, kesici kafay dndren motorlar, itme silindirleri, kazlan malzemeyi tayan bant konveyr ve beton segmentleri yerletiren erektr saylabilir. ekil 4 de 1 durumunda TBM kaz iin hazr durumdadr. tme silindirleri beton segmentlere dayanarak kesici kafay aynaya doru iter ve kafa dnmeye balar. 2 durumunda itme

    ekil 4. Tek iltli TBM alma Dzeni f6]

    -348-

  • -349-

  • silindirleri tamamen almtr, kesici kafa dn de durdurulmutur. Kaz ilemi bitmitir. 3 durumunda itme silindirleri kapatlr bylece erektrn beton segmentieri yerletirebilmesi iin aklk salanm olur. 4 durumunda erektr segmentieri yerletirir. Segmentler cvata ile birbirlerine ve bir nceki segmentlere sabitlenir. Segmentler yerletirildikten sonra kilit ta yerletirilir. Segmentlerin ortasnda bulunan deliklerden ayn anda beton enjekte edilerek tahkimat ilemleri bitirilir. 5 durumunda itme silindirleri segmentlere dayanmtr ve TBM kaz iin hazr duruma gelmitir.

    ekil 5. Tipik Bir ift itl TBM [6]

    c-) ift iltl TBM : Bu makine 2 trl alabilmektedir. Yukarda anlatld gibi tek lth olarak veya teleskopk olarak ana ildin iinde uzanablen kuyruk tarafndaki ikinci ildi bir kavrayclar (gripper) dzeniyle kullanmak mmkndr. Bu tr yapnn avantaj sabit kuyruk ildinde kaplama ii ile, kavrayclar iterek yaplacak delme ilerinin ayn anda gerekletirilmesine imkan salayan iyi arazi artlarnda alld zaman ortaya kar. Bu makineler sert ve kompleks zeminlerde kullanlabilir. ekil 5 de tipik bir ift iltl TBM grlmektedir.

    ift iltli TBM'lerin gelimesi 1980'li yllarda olmutur. n ilt kepe tasarm gelitirilmi, keski ve kepeler krkl arazide alrken grebilecekleri hasara kar korunmulardr. 7-14 Mpa dayanml yumuak tflerde geni aralkl disk keskiler kullanlm ve baarl sonular elde edilmitr.12]

    ift iltti TBM in alma dzenlen ekil 6 ve 7 de gsterilmitir.

    ekil 6 da 1 durumunda TBM kaz iin hazrdr ve gripper kapal durumdadr. ift lth TBM m bu ekilde kullanmnda gripper ve ana itme silindirleri kullanlmaz. kincil itme slndlen belon segmentlere daynnaak kesici kalay aynaya doru iter ve kafa donne\e balar 2 durumunda kaz bitmitir

    -350-

  • ekil 6. ift lt/ TBM'/ Tek ilt Gibi alma Dzeni [6f

    -351-

  • ekil 7. ift iltli TBM alma Dzeni [6]

    kincil itme silindirleri tamamen a