Boru Sürme/Çakma

İmalat kaz–it–ekle döngüsüyle ilerler. Ekip borunun ucunda zeminin kendini tutabildiği kadar bir mesafeyi (çoğu zemin için 0,5–1,5 m) kazar, boru bu boşluğa itilir, boru dolduğunda arkasına yeni bir parça kaynatılır ve döngü baştan başlar. Bir seferde ne kadar ilerleneceğine zeminin durabilme süresi karar verir: killi ve sıkı zeminler ayna açık kalırken kendini taşır, akıcı kum ya da su altındaki zemin taşımaz.

Yöntemin en belirgin sınırı çaptır. İçinde bir insanın çalışabilmesi gerektiği için pratikte 1200 mm'nin altındaki borularda uygulanamaz. Buna karşılık aynı özellik yöntemin en büyük avantajını da doğurur: tünel aynasına doğrudan erişilebilen tek yöntem budur. Güzergâhta çıkan iri bir blok, eski bir temel ya da terk edilmiş bir hat yerinde görülür ve elle alınır; kapalı yöntemlerde aynı engel imalatı durdurur.

Buna karşılık boru bir kez yola çıktıktan sonra yönlendirilemez. Doğrultu ve eğim, borunun şafttaki ilk konumlandırmasıyla belirlenir; ilerledikçe biriken sapma geri alınamaz. Bu yüzden boru itme, kısa mesafeli geçişler ve eğim toleransı görece geniş hatlar için uygundur. Mesafe uzadıkça boru dış yüzeyindeki sürtünme de büyür; gerektiğinde boru dışına kayganlaştırıcı bentonit enjekte edilerek itme kuvveti makul seviyede tutulur.

Borunun içinde insan çalıştığı için bu yöntem aynı zamanda üçünün iş güvenliği açısından en hassas olanıdır: kapalı alan çalışma kuralları, zorlamalı havalandırma, sürekli gaz ve oksijen ölçümü, ayna tahkimatı ve tahliye planı imalatın ayrılmaz parçasıdır.

Zaman zaman bu tarz imalatlar için hiçbir güvenlik önlemi olmamasına rağmen tünel içerisine insan sokarak çalışıldığı bilinmektedir. Bu gibi maliyet odaklı(!) durumların olası bir sorunda telafisi mümkün olmamakta ve ne yazık ki işçi ölümleri ile sonuçlanmaktadır. Bu anlamda kanuni olarak çok ağır yaptırımları olan bu uygulamaların son derece çağ dışı ve tehlikeli olduğunu ve hiçbir gerekçenin insan hayatının önüne geçemeyeceğini hatırlatmakta fayda var.

Şaft, makinenin ve ekipmanların sığabileceği şekilde açılır; yeri için bir mani yoksa genellikle makine boyunun iki katı olarak planlanır. Bunun sebebi makinenin, yeraltına süreceği borunun arkasına yerleştirilecek olmasıdır. Diziliş sırası tünel aynası önünden itibaren boru (helezonlar içinde), makine ve dayanma duvarı şeklindedir. Helezonlar boru yer altına sürüldükçe oluşan hafriyatı boru boyunca içeriden taşır ve makinenin ön tarafındaki deşarj boşluğundan çukura atarak biriktirir; biriken hafriyat konveyörlerle şaft dışına alınır. En öndeki helezonun önünde yer alan delgi başlığı zemine ilk temas eden ekipmandır; üzerindeki kırıcı ve öğütücü elmaslar sayesinde zemini parçalar ve borunun ilerleyebilmesi için boşluk yaratır.

İmalatın kritik dengesi burada kurulur: kazı hızı ile itme hızı birbirini tutmak zorundadır. Helezon gereğinden fazla toprak çekerse boru çevresinde boşluk kalır ve bu boşluk zamanla yüzeye oturma olarak çıkar. Az çekerse delgi başlığı zorlanır, tork ve itme kuvveti yükselir, ekipman zarar görür. Operatörün iş boyunca okuduğu asıl gösterge bu ikisinin oranıdır.

Her projede uygulanan itme kuvveti sürülen borunun çapı ve zeminin yapısına göre değişiklik gösterir. Elzem durumlarda boru dışından sürtünmeyi azaltıcı, kayganlaştırıcı kimyasallar verilebilir. Deltek 840 ton itme gücüne sahip ekipmanları ile 72” (~1830 mm) çapa kadar boruları auger boring yöntemiyle yer altına alabilmektedir.

Boru çapının 2000 mm sınırını aşması ile auger boring yöntemi avantajını kaybetmeye başlar. Bu durumda itme pistonları aynı görevine devam eder; ancak kazma ve delme işi klasik tünel kazılarında olduğu gibi iş makineleri ile yapılır. Bu sayede zaman ve maliyet tasarrufu sağlanır.

Kılavuzlanmamış auger boring

En eski bilinen sistemlerden biridir ve yukarıda anlatılan düzenin ta kendisidir. Doğrultu, makinenin şafttaki ilk kurulumuyla sabitlenir; delgi ilerledikçe biriken sapma düzeltilemez. Mesafe kısaldıkça sapma da küçüldüğü için yöntem, eğim hassasiyeti aranmayan basınçlı hatlarda (içme suyu, doğal gaz, enerji ve haberleşme koruma boruları) rahatlıkla kullanılır.

Kılavuzlanmış auger boring

Kılavuzlanmış boru sürme yönteminde boru hattı daha önceden koordinatları belirlenmiş bir yörünge boyunca zemine sürülür. Bu iş için öncelikle bir kılavuz delgi yapılır; sonrasında delgi başlığı, helezonlar ve makine bu kılavuza bağlanır. Böylece delginin istenenden farklı bir doğrultuda ilerlemesi önlenmiş olur. Kılavuzlanmış boru sürme imalatları genellikle cazibeli atık su ve kanalizasyon hatlarında kullanılmaktadır; çünkü bu hatlarda boruyu doğru noktaya getirmek yetmez, hattın eğimini de milimetrik tutmak gerekir.

Zemin ne zaman uygun?

Auger boring, kendini tutabilen killi ve sıkı zeminlerde, tercihen yeraltı su seviyesinin üzerinde en verimli çalışır. Akıcı kum ve su altındaki zeminlerde helezonun toprakla birlikte su da çekmesi boşluk oluşturur. İri bloklu ve çakıllı zeminler ise ayrı bir sorundur: delgi başlığı bloğu ne kırabilir ne de yutabilir, aynaya erişim de olmadığı için engel imalatı durdurabilir. Bu yüzden zemin etüdü, auger boring projelerinde ekipman seçiminden önce gelir.

Doğrultu, şafta kurulan bir lazerin makine içindeki hedefe düşürülmesiyle sürekli okunur; eğim ve dönme ise makinedeki eğimölçerlerden izlenir. Kalkan mafsallıdır ve içindeki yönlendirme pistonları rotayı ilerledikçe düzeltir. Sapmanın anında görülüp anında düzeltilebilmesi, mikrotüneli cazibeli hatlar için tercih edilir kılan asıl özelliktir.

İtme kuvvetini şafttaki ana itme çerçevesi verir. Hat uzadıkça boru dışındaki sürtünme birikir; bunu iki şey dengeler: boru dışına sürekli bentonit enjekte edilmesi ve uzun geçişlerde hat boyunca ara itme istasyonları yerleştirilmesi. Ara istasyonlar yükü parçalara böler, böylece tek bir çerçevenin kaldıramayacağı uzunluklar mümkün hâle gelir.

Maliyetin nereden geldiği de buradan anlaşılıyor: ayırma tesisi ya da köpük sistemi, vinç, enerji, daha büyük şaftlar ve uzman ekip. Mikrotünel, kısa bir geçiş için doğru araç değildir; mesafenin, hassasiyetin, zeminin veya su seviyesinin diğer iki yöntemi elediği yerde anlam kazanır.

Mikrotünel makinelerini yapı itibarıyla ikiye ayırmak mümkündür.

Slurry mikrotünel makineleri

Bu makineler, kazı yüzeyini stabilize etmek ve kazılan toprakla karıştırmak için kesici başlığa bentonit ve su süspansiyonu pompalar. Daha sonra kapalı devre bir boru hattı sistemi, çamur–toprak karışımını, atıkların uzaklaştırıldığı ve sıvının geri dönüştürüldüğü yer üstü bir ayırma tesisine taşır.

Aynadaki denge tamamen çamur basıncıyla kurulur: besleme ve dönüş hatlarındaki debi ve basınç ayarlanarak zemin ve su basıncına karşı koyan bir karşı basınç oluşturulur. Ayırma tesisi elekler, siklonlar ve gerektiğinde santrifüjden oluşur; iri taneyi ayırıp bentoniti geri kazanır, böylece hem atık hem su tüketimi azalır.

Bu tip, kum, çakıl ve su altındaki zeminlerde üstündür — kapalı devre sistem suyu bir sorun olmaktan çıkarır. Bedeli, sahada ayırma tesisi için yer, su temini ve ilave enerji gerektirmesidir.

Toprak basıncı dengeleme (EPB) makineleri

Bunlar, toprak ve yeraltı suyu basınçlarını dengelemek için, genellikle hidrolik çamur pompalaması yerine vidalı konveyör yoluyla atıkları uzaklaştırarak, basınçlı bir odanın içinde köpürtücü maddeler veya polimerlerle rehabilite edilmiş kazı toprağını kullanır.

Yani destek malzemesi dışarıdan gelmez, kazılan zeminin kendisidir. Köpük ve polimer katkılarla plastik ve geçirimsiz bir hamur hâline getirilen toprak, kesici odasında basınç altında tutulur; vidalı konveyör bu hamuru kontrollü biçimde dışarı alırken oda ile şaft arasındaki basınç farkını da korur. Boşaltma hızı, ilerleme hızına göre ayarlanarak ayna basıncı sabit tutulur.

EPB, killi, siltli ve karışık zeminlerde verimlidir ve sahada ayırma tesisi istemediği için kurulumu slurry sisteme göre hafiftir. Buna karşılık başarısı tamamen zemin şartlandırmasının doğru yapılmasına bağlıdır: katkı oranı yanlışsa hamur ya akar ya da tıkanır.

Hangi yöntem, hangi projede?

Seçimi üç şey belirler: zeminin cinsi, yeraltı su seviyesi ve geçişin uzunluğu ile eğim toleransı. Su seviyesinin üzerinde, kendini tutan zeminde ve kısa bir geçişte auger boring en hızlı ve en ekonomik çözümdür. Aynaya elle müdahale gerektirecek engeller bekleniyor ve çap yeterince büyükse boru itme anlamlıdır. Su altında, akıcı zeminde, uzun mesafede veya cazibeli hat hassasiyetinde ise mikrotünel devreye girer. Projenizin hangi gruba girdiğinden emin değilseniz zemin etüdüyle birlikte bize ulaşın; koşullara uygun yöntemi birlikte belirleyelim.