227

Zorluk Derecesi Yksek Bir Ulam Projesi Demiryolu Boaz Tp Geii

Haluk brahim zmen Ulatrma Bakanl

DLH Marmaray Blge Mdrl 0.216.3454070

hozmen@superonline.com

z

stanbul ulamna uzun vadeli bir soluk getirecek Marmaray projesinin zamannda tamamlanmas byk nem tamaktadr. Demiryolu Boaz Tp Geii, bu projenin 1. aamasn oluturmakta olup 13.3 km lik bir gzergah kapsamaktadr. Gzergahn 1.387 km lik ksm batrma tp tnel olarak planlanmtr. Dnyada 150 den fazla ina edilmi ve edilmekte olan batrma tp tnellerle kyaslandnda baz zellikler bu projeyi dierlerinden daha farkl klmaktadr. Sismik, batmetrik, navigasyon ile hidrolik ve hidrolojik zellikler ve koullar projenin gerekletirilmesinde belirgin glkler ortaya koymaktadr. Bitirildiinde enleri benzerlerine gre daha fazla olan bir tp tnel projesi Trkiye de gerekletirilmi olacaktr. Bu bildiride Demiryolu Boaz Tp Geii projesinin bu zelliklerinin dnyadaki dier rnekleri ile karlatrlarak zorluk derecesinin ortaya konulmas amalanmtr.

Giri 76 km uzunluunda bir gzergah zerinde ina edilecek Marmaray projesi farkl aamadan meydana gelen nemli bir ulam projesidir.Projenin birinci aamas yzeysel gei, delme tuneller, batrma tp tunel, aa kapa istasyon yaplarndan olumaktadr. 13. 3 km lik gzergaha bakldnda mhendislik ynyle, ilgin yapm teknii ve corafik koullar asndan deniz iinde kalan 1.387 lik gzergah bu projenin en nemli ve zor blmn oluturmaktadr. Tp tunelin ina edilecei gzergahta deniz dibi topografyasna bakldnda en derin yerde 58 m derinlik nedeniyle, projenin benzerleri iinde en derin yerde ina edilecek bir rnek olduu grlecektir. Bilindii zere stanbul boaznda ift tabakal bir aknt sz konusu olup st tabakada aknt Karadenizden Marmaraya altta ise ters yndedir. Genel olarak deerlendirildiinde 6 knota kadar deiik hzlarda tabakal aknt sz konusudur. stanbul boaz deniz trafii asndan dnyan en hareketli gei yollarndan birisidir. Boazda ayn anda ift ynl uluslararas trafik olduu gibi, stanbul kent ii ulamna hizmet veren deniz aralar da proje sahasnn bulunduu kesimi etkilemektedir.

228

Proje gzergahnn deniz iinde yer alan kesiminin Kuzey Anadolu Fay Hattna (KAF) olan ortalama mesafesi yaklak 16 km dir.Aktif ve nemli bir fay hatt olan KAF ta nmzdeki srete 7.5 byklnde bir depremin beklentisi de projenin inaatnda nemli bir unsur olarak yerini almtr. Bu almada boaz demiryolu boaz tp geii projesi kapsamnda ina edilecek batrma tp tnelin proje sahas ile ilgili topografik ,hidrolik, hidrolojik, navigasyon ve sismik koullar dnyadaki dier benzer projelerle karlatrlarak ele alnm ve bu zelliklerin batrma tp tnel ile ilgili aktivitelere etkisi deerlendirilerek projenin zorluk derecesi ile ilgili bir sonuca ulalmtr. Boaz Demiryolu Tp Geii

ekil 1 Marmaray proje gzergah.

76 km. lik Marmaray Projesi gzergahnn 13 3 km lik blmn oluturan Demiryolu Boaz Tp Geiinin 9.6 km. si delme tnel, 2.013 km. si a kapa yaplar ve yzeysel gei, 1.387 km. si de batrma tp tnel den olumaktadr. Projenin deniz iinde kalan gzergah batrma tp tnel olarak tasarlanmtr. Gzergahn bu blm Avrupa yakasnda Sarayburnu ile Asya tarafnda skdar salacak arasnda yer almaktadr. Batrma tp tneller 8.75m yksekliinde 15.30m geniliinde 11 adet tp elemandan olumaktadr. Bunlarn uzunluklar 2*95m., 1*110 ve 8*135m. eklinde tasarlanmtr. Tp tnel elemanlarnn kesitleri ift gzl dikdrtgen tnel eklindedir.

229

Elev.(m)0

-50-60

-30

Maximum uzunluk 135m / elemanTBM

TBM

Avrupa taraf Asya taraf

E1 E2 E3 E4 E5E6 E7 E8

E9 E10 E11

-10

-40

Deniz taban-20

Geici servis iskelesi

Batrma tp tnel 1,387m

E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 E10 E11

Tp tunel plan ve gzergah kesiti

Batrma tp tnel 1,387m

Servis aft

ekil 2 Batrma tp tnel.

2.1 Proje sahas fiziksel koular 2.1.1 Batmetrik zellikler

ekil 3 Proje gzergahnn deniz iindeki blm.

Batrma tp tnel gzergahna bakldnda gzergahn yer ald deniz tabannda tabii derinliklerin 26.00 m ile 47 m arasnda deitii grlmektedir. Tplerin oturaca kanal tabannda ise kaz kotlar 43.97 m ile 60.46m arasnda deimektedir. kaz taban kotu zerine tp eleman temel tabakas grevini yerine getirecek anroman malzeme serilecektir. Kaz kesitleri dikkate alndnda gzergahn en derin yerinde derinlik 60.46 m ye ulamaktadr.

230

Tablo.1 Batrma tp tunel gzergahnda derinlikler.

Eleman no

uzunluk Deniz taban kotu (bata)

Deniz taban kotu (sonda)

Kaz taban kotu(bata)

Kaztaban kotu(sonda)

1 98.5 37.87 43.3 57.56 59.40 2 98.5 43.3 46.94 59.40 60.46 3 110 46.94 45.97 60.46 59.61 4 135 45.97 43.60 59.61 57.82 5 135 43.60 41.24 57.82 57.23 6 135 41.24 37.53 57.23 55.00 7 135 37.53 33.07 55.00 50.66 8 135 33.07 30.85 50.66 48.12 9 135 30.85 30.40 48.12 46.18 10 135 30.40 30.33 46.18 43.97 11 135 30.33 26.13 43.97 41.36

Aknt koullar Gemite yaplan lmler sonucu boazda aknt koullarnn olduka gl olduunu ve akntnn tabakal bir karakter gsterdiini ortaya koymutur. Bununla birlikte ie ait szleme koullarnda gzergah karakterize edecek nitelikte ayr sabit noktaya yerletirilecek kayt cihazlar ile deniz dibine doru akm profilini belirlemeye ynelik ngrlen bir yllk lmler yaplm ve bu lmlerden elde edilen verilerden yaralanarak bir model gelitirilmi ve bu modelden gvenilir aknt tahminleri yaplmtr. Bir yllk periyotta llen deerler ilikin rnek bir aknt profili ekil 7 de verilmi olup daha nce deiik kurumlar tarafndan yaplan alma sonular ile karlatrldnda sonularn birbirini dorulad grlmtr. Bugne kadar yaplan deiik lm almalarnda Bogazn deiik blgelerinde ve farkl derinliklerinde hzlarn 6 knota deerine kadar ykselebildii belirlenmitir. Szleme eki veren artnameleri dorultusunda hazrlanan kalite planlarnda denizdeki tp elemanlarnn denizdeki batrlmalar srasnda aknt hzlarnn su yzeyinden itibaren -15 m. ye kadar 3 knottan, -15 m. den drin yerlerde ise 1.5 knottan az olmas ngrlmtr.

ekil 4 Aknt lm istasyonlar.

231

-100.0 -90.0 -80.0 -70.0 -60.0 -50.0 -40.0 -30.0 -20.0 -10.0 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

D is tance from ins trument [m]

Current Profile - Column1

North [cm/s]

Moving average: 1

16.12.2005 12:01

ekil 5 A istasyonu rnek aknt profili.

Navigasyon koullar 1936 ylnda imzalanan Montr anlamas uyarnca stanbul Boaz uluslar aras bir su yolu olup proje ile ilgili almalar srasnda trafiin aksamamas iin gerekli nlemlerde alnmaktadr. Boazdan her yl binlerce yabanc ve Trk bayrakl gemiler gei yapmaktadr. Proje alannn her safhasnda gei trafiini etkilenmekte ve bundan dolay deniz trafii iin gei koridorlar yeniden belirlenmektedir. lgili deniz otoritelerinden alnan verilere gre boazdan gei yapan gemi trafii tablo 2 de verilmitir. Bu tablodan grlecei zere 11 yllk dneme ilikin veriler boazdan geen gemi saysnn yllk yaklak 54800 gemi olduu, bunlarn %40-45 inin klavuz alarak getiini ortaya koymaktadr. ehir ii ve ehirleraras deniz ulamn yapan kurulu DO Genel Mdrl veriler ile zel deniz ulam birlikleri verilerinden proje gzergahn etkileyecek ekilde 73 feribot seferi bulunduunu her gn 700 transit gei saysnn gnlk 700, ylk ise 255.500 olduu belirlenmitir.

Tablo 2 stanbul boazndan geen gemi trafiinin yllara gre dalm. STANBUL BOAZI Yl Toplam gei Pilotlu gei % 1995 46954 17772 37.8 1996 49952 20317 40.6 1997 50942 19752 38.7 1998 49304 18881 38.3 1999 47906 18424 38.4 2000 48078 10209 39.9 2001 42637 17767 41.6 2002 47283 19905 42.1 2003 46939 21175 45.1 2004 54564 22318 40.9 2005 54794 24449 45.0 2006(9aylk) 40988 19913 49.0

232

Bu trafik nedeniyle gzergah zerindeki gei trafii iin ilerleme aamalarna bal olarak denizcilik otoriteleri tarafndan koordinasyon salanarak srekli yeniden dzenlenmekte ve Seyir Hidrorafi ve Oinografi Dairesi tarafndan dnyadaki tm denizcilik camiasna duyurulmaktadr Bu dzenlemeler boazdan geileri zorlatrmak yannda proje ile ilgili almalarn kstl alanlar iinde gerekletirilmesinde glkler ortaya karmaktadr.

ekil 6 stanbul Boazndan geen ve proje gzergahn etkileyen gemi trafii.

ekil 7 proje gzergahn etkileyen ehirii ve ehirleraras ferry trafik gzergahlar.

233

zellikle batrma ilemleri srasnda deniz trafii nedeniyle ortaya kabilecek risklerin nlenmesi amacyla batrma ileminin gerekleecei gnn bir gn ncesinden balayarak stanbul Boaz iki gn boyunca belirli aralklarla trafie kapatlacaktr. Sismik koullar Batrma tp tnel yaklak 20 km gneyden geen ana Marmara fayna yaklak 20 km uzaklktadr. Proje 100 yllk iletme mr dikkate alnarak ana Marmara faynda meydana gelebilecek 7.5 byklndeki bir depremden sonra iletme devam edecek ekilde projelendirilmitir. Depremin nmzdeki 30 yl iinde meydana gelme olasl %65 olup proje inaat altnda iken byklkteki depremle karlama olasl da yksektir .Bu nedenle proje ile ilgili szlemede asgari performans artlar dzenlenirken projenin emniyeti iin ar koullar dikkate alnmtr. Bunlardan bazlar sra ile 1.Yaamlar tehlikeye atmadan yapsal elemanlarda sadece kolay tamiri mmkn hasar, 2. Batrma tp elemanlarnn ve eklerinin su geirmez kalmasdr. Bu koullarn yerine getirilmesi iin projelendirme almalar srasnda son 60 ylda yaplm benzer konum durumdaki batrma tp tnellerden elde edilmi deneyimler, gncel analitik metotlar ve en gelimi bilgisayar yazlmlar kullanlmtr.

ekil 8 batrma tp tnel gzergah ve KAF hattnn konumu.

Batrma tp tnel gzergahnn zemin koullarnn belirlenmesi iin ok detayl almalar yaplm ve gzergahn tp tnelin yerletirilmesine uygun olduu, bununla birlikte Asya ky eridine yakn yerlerde bulunan ve snrl bir alana yaylm olan belirli baz kum tabakalarnn deprem srasnda svlama olasl bulunduu belirlenmitir. Bu nedenle gl aknt koullar altnda tp elemanlarn altndaki zemin

234

tabakalar, svlama riskine kar zel donanml deniz ekipmanlar kullanlarak iyiletirilmitir.

Dnyadaki rnekler Dnyada Batrma tp tnel tasarm ve inaat teknolojisindeki gelimelere paralel olarak ina edilmi servis ve ulam amal 150 ye yakn batrma tp tnel ina edilmi olup bunlarn birou corafik ve evresel koullardaki zellik nedeniyle tasarmlar srasnda inaat .ve iletme dnemlerinde karlaacaklar baz nemli etkiler dikkate alnacak ekilde projelendirilmilerdir. Dnyada uygulanm ve inaat altndaki yaklak 110 adet ulam amal batrma tp tnel projesinden 26 s Amerika da, 22 si Hollanda da, 19 u Japonya da 7 si Almanya, 6 s Hong Kong da 5 adedi Fransa, 3 er adedi Danimarka ve Belika da kalan 20 adedi ise dier lkelerde bulunmaktadr.

Ulam amal ina edilmi olan yada ina altndaki batrma tp tnellerden evresel ve corafik zellikleri nedeniyle gerek tasarm ve gerekse ina dneminde zel nlemler alnm olanlardan bazlar Tablo 4 de gsterilmitir. Tablo 4 de verilen projelerden bir ksmnn sismik aktivitesi youn blgelerde ina edilmi olduklar bundan dolay uygun olmayan zemin koullar nedeniyle zel yntemlerle zemin iyiletirilmesi iin uygulama yapld,Bir ksm projenin ina edildikleri corafyadan kaynaklanan koullar nedeniyle (Liman sahas ,aknt koullarnn elverisiz olmas, sedimantasyon problemi, nehir az vb. ) tasarm ve inaat dnemlerinde zel nlemler alnm olduu anlalmaktadr.

Tablo 3 de verilmi olan rnek projeler dnyann deiik corafyasnda yer alan farkl lkelerdeki uygulamalardr. Seilen rneklerde projenin tasarm ve uygulanmas dneminde ilgin zellikleri ve uygulama srasndaki karlalan zorluklar dikkate alnarak nemli detaylar verilmitir.Bunlardan en dikkat ekenleri srasyla; Virginia USA da 1957 de ina edilmi olan Hampton Roads Bridge suni iki ada arasnda ulam salamak zere planlanm gl aknt ve dalga tesirlerine maruz bir corafyada ina edilmitir. dalga tesirlerinin ok gl olmas nedeniyle adalarn denize bakan kylar zel koruyucu ta tabakas kullanlarak tahkim edilmitir. Vancouver, Canada da 1959 ylnda ina edilmi olan Deas Island tneli geni bir nehir altnda planlanm bu nedenle tunel rt stabilitesi laboratuar modellemesi ile kontrol edilmi ve deprem blgesi olmas nedeniyle tasarmda deprem ykleri dike alnarak planlamtr. Yine Virginia USA da Cheasapeake Bay Bridge tneli bulunduu corafya nedeniyle yapm srasnda iddetli frtnaya maruz kalm ve deniz platformlarndan biri yklm ve frtna bir tp elemann yerletirildii kanalda 4m kaymasna neden olmutur. Bugne kadar ina edilmi en derin ve en uzun batrma tp tunel olan BART tuneli 1970 ylnda hizmete alnm olup deprem bakmndan aktif bir blgede yer almaktadr. San Andreas fayna 22km Hayward fayna 10 km mesafededir. Svlama potansiyeli bulunan bir zemin zerinde ina edilmitir.

235

Tablo 3 Dnyann deiik lkelerinde uygulanm batrma tp tnel projeleri. Riskler

Proje Ad lke Eleman Says Uzunluk

Toplam Uzunluk Ykseklik Genilik

Batrma Derinlii Sismik Navigasyon Cografik Aknt Zemin

Oakland-Alameda California USA,1928 12 61.9 742 11,30 daire 742 9

Bankhead Tunnel Alabama

USA,1940 7 90.8-78 610 10,40 10,40 25,00

9 9 Hampton Roads Bridge Tunnel No.1

Virginia USA,1957 23 91,5 2091 11,25 11,25 37,00

9 9

Deas Island Canada,1959 6 104,9 629 7,16 23,80 22,00 9 9 Chesapeake Bay Bridge Tunnel

Virginia USA,1964 19-18 91,4

1750-1661 11,25 11,25 31,4--32,1

9 9

Benelux Tunnel Netherland

(1967) 8 93 744 7,84 23,90 24,00

9 Tingstad Tunnel Sweden1968 5 93,5-80 454 7,3 29,9 16 9 J.F.Kennedy Tunnel Antwerp

Belgium1968 5 99-115 510 10,1 47,85 25 9 9

Bay Area Rapid Transit Tunnel(Bart)

California USA,1970

58 83,2-111,6 5826 6.5 14,6 40,5 9 9

63rd Streettunnel New York USA,1973

4 114,3 2*229 11,2 117 30 9 9

Hong Kong Mass Transit Tunnel

Hong Kong (1979)

14 100 1400 6,5 13,1 24,24 9 9

Keiyo Line Daiba Tunnel

Tokyo port Japan,1980

7 96,6 672 8,05-8,6 12,2 17,53 23,9 9 9

Kaohsiung Croo Harbour Tunnel

Kaohsiung Taiwan,1984

6 120 720 9,35 24,4 23 9 9 9

Goldborgaund Tunnel

Denmark,1982 2 230 460 7,6 20,6 13.8

EasternHarbour Crossing

HongKong 1989

15 122-128 126,5

1859 9,5 35 27 9 9 9

Tokyo Port Seaside Road Tunnel

Tokyo,Japan

11 120-125,2 1328,8 10 32,2 29,2 9

Marmaray Boaz Tube Tunnel

stanbul Trkiye

11 135-110-98,5

1387 8,6 15,3 60,46 9 9 9 9 9

236

New York 63. Cadde Tneli 1973 ylnda hizmete alnm olup ok gl akntlar olan bir blgede (yaklak 5,2 knot) ina edilmitir. Hong Kong da 1979 ylnda hizmete alnan Mass transit tneli gl akntlar ve deniz tesirlerinin bulunduu bir blgede ina edilmitir. na srasnda tayfuna maruz kalm ve tunel 5m yksekliinde dalgalara gre tasarlanmtr. Daiba Tneli 1980 ylnda iletmeye alnm olup iddetli depremlerin meydana geldii bir blge olmas nedeniyle tasarm esnasnda , youn bir deniz trafii olan blgede ina edilmesi nedeniyle de ina almalar srasnda zel nlemler gerekmitir. 1988 ylnda Danimarka da hizmete girmi olan Guldborgsund tnelinde imal edilmi olan tp elemanlarn boyu bugne kadar ina edilmi en uzun elamanlardr. Uzunluklar nedeniyle dey olarak sehim yapma riski dikkate alnarak yzdrme ve batrma srasnda dinamik dengelemesi bilgisayar kontrolnde gerekletirilmitir.

rnekler iinde en dikkat eken projelerden birisi de Trkiye de inas sren Boaz Demiryolu Tp Geii Projesi kapsamndaki batrma tp tneldir. Tablo 4. deki deerlendirmeden de grlecei zere be ana nemli kriterdeki zellikleri, bunlar sra ile depremsellik, navigasyon, corafya, aknt ve zemin olmak zere barndran ve yapm aamasnda bu zellikler nedeniyle zel nlemler alnan ve alnmaya devam eden bu proje dnyadaki benzerleri iinde zorluk derecesi daha ok olan bir rnek olarak belirmektedir.

Sonular

Gnmzde gelien mhendislik bilgi ve teknolojisi ile ilgin projeler hayata geirilerek tamamlanmaktadr. 20. yzyln bandan itibaren batrma tp tnellerde bu gelimeden yararlanlarak ina edilmeye devam edilmektedir. Dnyann nemli bir su gei yolu olan stanbul Boaznda, gerek tasarmda ve gerekse yapm aamasndaki zel nlemler alnmasn gerektiren, glkleri benzerlerine gre daha fazla olan byle bir projenin hayata geirilmesi ile evrensel anlamda mhendislik teknolojisi ve bilimine ilave kazanmlar salanacaktr. Ayrca Avrupa ve Asya demiryolu an kesintisiz birbirine balayacak olan bu proje, insanolunun teknolojide snr tanmadnn bir gstergesi olarak mhendislik tarihinde yerini alacaktr.

Kaynaklar

Gler,Erol;Erdik , Mustafa;Erol Orhan;etin ; nder (1985) Marmaray Projesi Boaz Batrma Tp Tneli Zemin Ve Sismik Konular Hakknda Bilgi Notu,T.C Ulatrma Bakanl Demiryollar,Limanlar Ve Havameydanlar naat(DLH) Genel Mdrl. Rasmussen And Grantz Walter ,(1997) International Tunnelling Association Working Group Immersed And Floating Tunnels State-of-the-art Report, Chapter 9:Catalogue Of Immersed Tunnel , second edition ,Nuffield Press Ltd., Great Britain