Tünel Yapımı Sırasında Havalandırma

18 Kasım 2020 Dergi: Kasım-2020

Yazan: Aironn Ar-Ge Grubu

Gelişen teknoloji ile beraber mühendislik ürünleri de gelişmeye başlamıştır. Üretilen bu yeni ürünler sayesinde insanoğlu doğa şartlarına karşı daha güçlü durmaya başlamıştır. Bu konuda birçok örnek verilebilir. Bunun en önemli örneklerinde biri de tünel kazma makineleridir. Tünel kazma makineleri ile insanlığın yararına birçok sistem geliştirilmiştir. Örneğin insanlar artık ulaşımda sarp dağları tek şeritli çok virajlı yollarda uzun sürelerde aşmak yerine yapılan tüneller sayesinde çok kısa zamanda ve daha kolay bir şekilde geçmektedir. Bunun yanı sıra yapılan yer altı metro sistemleri toplu taşıma olarak hızlı ve kalıcı çözümler üretmiştir. Yer altına yapılan yollar, metrolar, geçişler sayesinde trafik yükü de azalmıştır. Hatta ülkemizde de bir örneği bulundan yer altı tüneli ile iki anakara parçası birbirine bağlanmıştır. Ülkemizde yapılan tünellerin tarihçesine bakacak olursak; 

Türkiye’deki karayolları tünellerinin yapımına 1950’li yıllarda başlanmıştır[1]. İlk yapılan tüneller mesafeyi kısaltıp ulaşımı kolaylaştırmak için değil daha çok doğal afetlerden (çığ, heyelan vb.) korunmak amaçlı inşa edilmiştir. Türkiye’de 1980’lerin sonlarında otoyolların yapımına hız verilmesiyle; tünel yapımında yeni ekipmanlar ve Yeni Avusturya Tünel Metodu (NATM) gibi yapım teknolojileri ile tanışılmıştır. Bu gelişmeler, Karayolları Genel Müdürlüğünü ve yüklenicileri yeni ve daha uzun tünellerin yapımı konusunda cesaretlendirmiştir. Otoyollarda çift tüplü tünellerin yapımı 1990’ların başlarında başlamış; son yıllarda otoyol tünellerinden elde edilen yapım teknikleri ve özellikle de elektromekanik sistemlerle ilgili bilgi ve tecrübe devlet ve il yollarına da aktarılmıştır. Bölünmüş yollar politikası kapsamında ve Karadeniz sahil yolu projesi kapsamında yapılan çok sayıda tünel otoyol tünellerinin güvenlik kriterleri standardında gerçekleştirilmiştir.

2000’li yıllarda 5 km ve üzerindeki tüneller üzerinde çalışılırken, 2010’lu yıllarda artık 10 km ile 15 km arasında değişen tüneller ihale edilmeye başlanmıştır. Uzun tünellerin yapılmasının en önemli nedenlerinden biri, Türkiye’nin 2023 yılı stratejik planlamasında yer alan kuzey-güney akslarının açılması hedefidir.

Tünellerin kazılması beraber çalışmayı gerektiren önemli bir iş sürecidir. Çünkü toprağın kazılması ile bütün iş sona ermemektedir. Tünel inşaatı sırasında, kullanılan makinelerin ürettiği kirliliği azaltmak, gereken taze havayı sağlamak ve çalışanlara emniyetli bir ortam sağlamak için havalandırmaya ihtiyaç duyulur. Bu havalandırma sistemi tünel henüz inşa halinde olduğunda tek bir fan ile sağlanmalıdır. Bu yüzden sistemde kullanılan fanın basınç ve debi miktarları yüksek olmalıdır. Kullanılan tünel kazı fanları sayesinde tünel içerisinde çalışma şartları daha iyi hale gelmektedir. Şekil 1’de Aironn firmasına ait bir adet tünel kazı fanı bulunmaktadır.

aironn-tunel-kazi-faniŞekil 1. Aironn firmasına ait bir adet tünel kazı fanı [2]

Sonuç olarak tüneller artık günlük hayatımızda yer alan yapısal elemanlardır. Yeni dünya düzeninde her şeyin çok hızlı tüketildiği dünyamızda hayatımızı her alanda kolaylaştırmayı ve hızlandırmayı sağlar. Hayatımızda bu denli önemli rol oynayan tünellerin inşası da önemli bir süreçtir. Bu kampsamda kullanılan tünel kazı fanları tünellerin inşasında önemli rol oynamaktadır.

Tünellerde Kazı Havalandırma Yöntemi ve Kriterleri 

Yapım esnasında tünellerde, genellikle tünel dışına konumlandırılmış fan ünitesi ile fana bağlanmış ve tünel boyunca ilerleyen fantüp (esnek hava kanalı) vasıtasıyla havalandırma sağlanmaktadır. Kompleks tünellerde havalandırma projeleri farklı ve daha kompleks yaklaşımlar uygulanabilmektedir. Aşağıdaki şekilde tünel havalandırma yöntemi şematik olarak gösterilmiştir. 

Tunel-Kazi-Havalandirma-Sematik-GosterimiŞekil 2. Tünel Kazı Havalandırma Şematik Gösterimi

Havalandırma hesaplarında, ihtiyaç duyulan hava debisinin belirlenmesi önceliklidir. Sonrasında tünel geometrisine bağlı olarak fan tüp seçimi yapılır ve sistem basınç kaybı hesaplanır. Bu hesaplamalarda yaygın olarak SIA 196 kullanılmaktadır. 

Havalandırma kapasitesi belirlemek için 3 farklı kriter üzerinden debi hesaplanır. Aşağıda havalandırma kapasitesi saptamak için kullanılan kriterler belirtilmiştir.

Tünel Kesitinde Minimum Hava Hızı: 
Havalandırma kapasitesi, kazılan en büyük tünel veya galeri en kesitinde akış hızının en az 0,3 m/s olacak şekilde ölçülmelidir.

Doğal gaz (metan ve diğerleri) oluşuyorsa, tüneldeki en büyük kazı kesitinde, en az 0,5 m/s ortalama akış hızına ulaşılmalıdır. 

Dizel Yakıtlı Motorlu Araçlar:
Dizel motor emisyonlarını seyreltmek için gerekli hava miktarı dizel araç tipine ve egzoz emisyon gazlarının kalitesine göre belirlenmektedir. 
a- Emisyon değerlerine uygunluk olmaksızın, partikül filtresi kullanılmayan, bakımlı dizel motorlar kullanıldığında:

  • Kazı ve yükleme için kullanılan makinalar için kW başına 6 m3/dakika 
  • Taşıma ve betonlamada kullanılan makinalar için kW başına 3 m3/dakika

b- Operatör tarafından emisyon değerlerine uygunluğun düzenli kontrol edilen ve partikül filtreli motorlar kullanıldığında:

  • Kazı ve yükleme için kullanılan makinalar için kW başına 4 m3/dakika 
  • Taşıma ve betonlamada kullanılan makinalar için kW başına 2 m3/dakika

Tünel İçinde Bulunan Personel:  
Tünelde bulunan her bir personel için 3 ile 5 m3/dakika hava debisine ihtiyaç vardır. Tünelde aynı anda kaç kişinin bulunduğunu belirlenir. Sonrasında toplam havalandırma ihtiyacı hesaplanır.

Aironn-firmasina-ait-bir-adet-seri-bagli-tunel-kazi-faniŞekil 3. Aironn firmasına ait bir adet seri bağlı tünel kazı fanı

Referanslar

1.  Ahmet İrfan ÜNAL “Türkiye Karayolları Tünellerinin Tarihçesi ve Tünel Güvenlik Kriterleri”
2. https://www.aironn.com.tr/cozumler/tunel-kazi-havalandirma-sistemleri-107