Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

Tünel Kazı Jet-grout Destek Sistemleri ve İnşa Aşamalarının 3B Tedrici Etkileri: İsviçre Aescher (Zürih) Tünel Örneği

Yıl 2022, Cilt: 38 Sayı: 1, 155 - 167, 30.04.2022

Öz

Bu çalışmada, İsviçre’nin Zürih kentinde yer alan Aescher tünel örneği temel alınarak, tünel kazı destek sistemlerindeki detay uygulamalar ve inşa aşamaları, üç boyutlu sonlu elemanlar (3B SE) analizlerine tanıtılmış olup kullanılan bu tünel tasarımı kapsamında, kazı ve inşa aşamalarının analiz sonuçları üzerindeki tedrici etkileri araştırılmıştır. Jet-grout kolonlarla yapılan tünel destek sistemleri, geliştirilen kapsamlı 3B SE simülasyonlarında gerçek boyutlarıyla kullanılmış olup jet-grout tahkimatını müteakiben yapılan kazı uygulamaları, aşamalı inşa metodolojisi temel alınarak, hassas bir biçimde modellenmiş ve analiz edilmiştir. Bu sayede, jet grout destek sistemlerinin ve kazı aşamalarının tünel inşa sürecindeki ilerleyişi ve bu aşamaların tünel destek sistemlerine olan tedrici etkileri göz önüne alınarak, uygulanan tünel kazı sisteminin güvenliği gerçekçi olarak araştırılabilmiştir. Analizlerden elde edilen sonuçlar, literatürde daha önce yayınlanmış olan ölçüm sonuçları ile karşılaştırılarak, geliştirilen modellerin ve kullanılan parametrelerin doğrulama işlemleri gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda, gerçek ölçüm sonuçlarına oldukça yakın değerlere ulaşılmıştır. Böylece, jet-grout destek sistemleri kullanılan tünellerin 3B SE analizlerinin, kazı ve inşa aşamalarının tedrici etkileri dikkate alınarak, kapsamlı bir şekilde yapılabileceği gösterilmiş olup sunulan sonuçları temel alan uygulama detayları ile ilgili öneriler tartışılmıştır.

Kaynakça

  • [1] Coulter S. 2004. In fluence of tunnel jet-grouting on ground deformations at the Aescher tunnel, Univesity of Alabama, Phd tesis, 1-149, Switzerland.
  • [2] Mair, R. J., Taylor, R. N. 1997. Bored tunneling in an urban enviroment. 14th International Conference on soil Mechanics and Foundation Egineering, Hamburg, A.A. Balkema, pp. 2353-2385
  • [3] Attwell, P. B., Hurrel, M. R. 1985. Settlement developmentcaused by tunneling in soil. Ground Engineering 18(8): pp. 17-20
  • [4] Bruce, D. A., Boley, D. L., Gallavresi, F. 1987. New developments in ground reinforcement and treatment for tunneling. Proceedings – 1987 Rapid Excavation and Tunneling Conference, New Orleans, LA, USA, Society of Mining Engineers, Inc.,, pp 811-835
  • [5] Lunardi, P. 2000. The design and construction of tunnels using the approach based on the analysis of controlled deformation of rocks and soils. Tunnels and Tunneling International (Special Supplement), 3-30
  • [6] Mussger, K., Koining, J., Reischl, S. 1987. Jet grouting in combination with NATM. Proceedings – 1987 Rapid Excavation and Tunneling Conference, New Orleans, LA, USA, Society of Mining Engineers, Inc.,, pp. 292-308
  • [7] Pelizza S., Peila D., “Soil and rock reinforcements in tunnelling”, Tunnelling and Underground Space Technology, Volume 8, Issue 3, Pages 357-372, July 1993.
  • [8] Coulter, S., Martin, C. D. 2006. Effect of jet-grouting on surface settlements above Aeschertunnel, Switzerland, Tunnelling and underground space technology, Volume 21, Issue 5, Pages 542 – 553
  • [9] Algin H.M., Ekmen A.B., Yenmez L., Gümüş V. 2017. Three Dimensional Deformation Analysis of Aescher (Zurich, Switzerland) Canopy Tunnel’s Excavation Supported By Jet Grouting, 7. Geotechnical Symposium, Istanbul, 22-24 Nov.
  • [10] Barla, M., Bzowka, J., “Comparing Numerical Alternatives to Model Jet Grouting in Tunnels”, EJGE, Vol. 18, 2997-3008, 2013.
  • [11] Fries, T. 2000. Ausfahrtstunnel Ristet – erfharungen aus dem Lockergestainsvortrieb. Mettielungen der Schweizerischen gesellschaft fur Boden- und Felsmeckanik, Zurich, Societe Suisse de Mechanique des Sols et des Roches, pp. 33-38, in German
  • [12] Kleboth, P. 2000. Die eologie im Bereich der Umfahrung Birmensdorf. Mettielungen der Schweizerischen gesellschaft fur Boden- und Felsmeckanik, Zurich, Societe Suisse de Mechanique des Sols et des Roches, pp. 3-9, in German
  • [13] Barla, G., Rabagliati U., Fidato C., Cavalli, T., “Observation and monitoring for the design of stabilization measures by the jet-grouting method at the Valsesia tunnel”, Proc. Gruppo Nazionale di Coordinamento per gli Studi di Ingegneria Geotecnica, Convegno di Monselice. Pp. 93-106, 1988.
  • [14] Barla, G., “Tunnelling for Turin railway link”, Proceedings of the 14th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, September 1997, Hamburg.
  • [15] Brill, G.T., Burke, G.K., Ringen, A.R., 2003. A ten year perspective of jetgrouting: advancements in applications and technology. In: Johnsen, L., Bruce, D.A., Byle, M. (Eds.), Proceedings of the 3rd International Conference – Grouting and Ground Treatment, New Orleans, vol. 1 of Geotechnical Special Publication No. 120, American Society of Civil Engineers, pp. 218–235.
  • [16] Durgunoglu, H.T., Kulaç, H.F., Oruç, K., Yıldız, R., Sickling, J., Boys, I.E., Altugu, T. ve Emrem C., 2003. A case history of ground treatment with jet grouting against liquefaction for a cigarette factory in turkey. Grouting and Grout Treatment, New Orleans, s. 1-9.
  • [17] SYSTÈMES, D., 2014. Abaqus, version 6.14, USA
  • [18] Python programing language, 2001. Delaware, USA
  • [19] Boulbes R.J. 2020. Troubleshooting Finite-Element Modeling with Abaqus, Fransa, 1-439
  • [20] Autodesk, Autocad., 2021. Autocad Drawing, version 2021, USA.
  • [21] Ataş, F. H. (2021). İnce daneli zeminlerin jet grout tekniği ile zemin iyileştirmesinin yapılabilirliğinin optimizasyonu. Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi, 86s, Tekirdağ.
  • [22] Mısır, G. (2020). Jet Grout yöntemi ile zemin iyileştirme ve deplasman tahmini: Vaka analizi. 290-299
  • [23] Zhang, W., Li, Y., Goh, A. T. C., & Zhang, R. (2020). Numerical study of the performance of jet grout piles for braced excavations in soft clay. Computers and Geotechnics, 124, 103631

3D Progressive Effects of Tunnel Excavation Jet-grout Support Systems and Construction Phases: Switzerland Aescher (Zurich) Tunnel Example

Yıl 2022, Cilt: 38 Sayı: 1, 155 - 167, 30.04.2022

Öz

In this study, considering the Aescher tunnel example in Zurich, Switzerland, the detailed applications and construction stages in tunnel excavation support systems are introduced to three-dimensional finite element (3D FE) analyses and within the scope of this tunnel design used, the effects of the excavation and construction stages on the analysis results are investigated. In the developed comprehensive 3D FE simulations, the tunnel support systems with jet-grout columns are represented with their real dimensions, and the excavation applications following the jet-grout implementations are comprehensively modelled and analysed based on the staged construction methodology. Accordingly, considering the progression of the jet grout support systems and excavation stages in the tunnel construction process, the progressive effects of these stages on the tunnel support systems, the safety of the applied tunnel excavation system are investigated realistically. The results obtained from the analyses are compared with the in-situ measured results previously published in the literature in order to validate the developed models and the parameters considered. In this context, the obtained values very close to the actual measured site-specific data have been attained. Paper reveals that 3D FE simulations of tunnels with jet-grout support systems can comprehensively be analysed by considering the progressive effects of excavation and construction stages, accordingly the suggestions regarding the application details based on the presented results are discussed.

Kaynakça

  • [1] Coulter S. 2004. In fluence of tunnel jet-grouting on ground deformations at the Aescher tunnel, Univesity of Alabama, Phd tesis, 1-149, Switzerland.
  • [2] Mair, R. J., Taylor, R. N. 1997. Bored tunneling in an urban enviroment. 14th International Conference on soil Mechanics and Foundation Egineering, Hamburg, A.A. Balkema, pp. 2353-2385
  • [3] Attwell, P. B., Hurrel, M. R. 1985. Settlement developmentcaused by tunneling in soil. Ground Engineering 18(8): pp. 17-20
  • [4] Bruce, D. A., Boley, D. L., Gallavresi, F. 1987. New developments in ground reinforcement and treatment for tunneling. Proceedings – 1987 Rapid Excavation and Tunneling Conference, New Orleans, LA, USA, Society of Mining Engineers, Inc.,, pp 811-835
  • [5] Lunardi, P. 2000. The design and construction of tunnels using the approach based on the analysis of controlled deformation of rocks and soils. Tunnels and Tunneling International (Special Supplement), 3-30
  • [6] Mussger, K., Koining, J., Reischl, S. 1987. Jet grouting in combination with NATM. Proceedings – 1987 Rapid Excavation and Tunneling Conference, New Orleans, LA, USA, Society of Mining Engineers, Inc.,, pp. 292-308
  • [7] Pelizza S., Peila D., “Soil and rock reinforcements in tunnelling”, Tunnelling and Underground Space Technology, Volume 8, Issue 3, Pages 357-372, July 1993.
  • [8] Coulter, S., Martin, C. D. 2006. Effect of jet-grouting on surface settlements above Aeschertunnel, Switzerland, Tunnelling and underground space technology, Volume 21, Issue 5, Pages 542 – 553
  • [9] Algin H.M., Ekmen A.B., Yenmez L., Gümüş V. 2017. Three Dimensional Deformation Analysis of Aescher (Zurich, Switzerland) Canopy Tunnel’s Excavation Supported By Jet Grouting, 7. Geotechnical Symposium, Istanbul, 22-24 Nov.
  • [10] Barla, M., Bzowka, J., “Comparing Numerical Alternatives to Model Jet Grouting in Tunnels”, EJGE, Vol. 18, 2997-3008, 2013.
  • [11] Fries, T. 2000. Ausfahrtstunnel Ristet – erfharungen aus dem Lockergestainsvortrieb. Mettielungen der Schweizerischen gesellschaft fur Boden- und Felsmeckanik, Zurich, Societe Suisse de Mechanique des Sols et des Roches, pp. 33-38, in German
  • [12] Kleboth, P. 2000. Die eologie im Bereich der Umfahrung Birmensdorf. Mettielungen der Schweizerischen gesellschaft fur Boden- und Felsmeckanik, Zurich, Societe Suisse de Mechanique des Sols et des Roches, pp. 3-9, in German
  • [13] Barla, G., Rabagliati U., Fidato C., Cavalli, T., “Observation and monitoring for the design of stabilization measures by the jet-grouting method at the Valsesia tunnel”, Proc. Gruppo Nazionale di Coordinamento per gli Studi di Ingegneria Geotecnica, Convegno di Monselice. Pp. 93-106, 1988.
  • [14] Barla, G., “Tunnelling for Turin railway link”, Proceedings of the 14th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, September 1997, Hamburg.
  • [15] Brill, G.T., Burke, G.K., Ringen, A.R., 2003. A ten year perspective of jetgrouting: advancements in applications and technology. In: Johnsen, L., Bruce, D.A., Byle, M. (Eds.), Proceedings of the 3rd International Conference – Grouting and Ground Treatment, New Orleans, vol. 1 of Geotechnical Special Publication No. 120, American Society of Civil Engineers, pp. 218–235.
  • [16] Durgunoglu, H.T., Kulaç, H.F., Oruç, K., Yıldız, R., Sickling, J., Boys, I.E., Altugu, T. ve Emrem C., 2003. A case history of ground treatment with jet grouting against liquefaction for a cigarette factory in turkey. Grouting and Grout Treatment, New Orleans, s. 1-9.
  • [17] SYSTÈMES, D., 2014. Abaqus, version 6.14, USA
  • [18] Python programing language, 2001. Delaware, USA
  • [19] Boulbes R.J. 2020. Troubleshooting Finite-Element Modeling with Abaqus, Fransa, 1-439
  • [20] Autodesk, Autocad., 2021. Autocad Drawing, version 2021, USA.
  • [21] Ataş, F. H. (2021). İnce daneli zeminlerin jet grout tekniği ile zemin iyileştirmesinin yapılabilirliğinin optimizasyonu. Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi, 86s, Tekirdağ.
  • [22] Mısır, G. (2020). Jet Grout yöntemi ile zemin iyileştirme ve deplasman tahmini: Vaka analizi. 290-299
  • [23] Zhang, W., Li, Y., Goh, A. T. C., & Zhang, R. (2020). Numerical study of the performance of jet grout piles for braced excavations in soft clay. Computers and Geotechnics, 124, 103631
Toplam 23 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Konular Mühendislik
Bölüm Makaleler
Yazarlar

Faruk Elmas 0000-0003-3176-2131

Halil Murat Alğın 0000-0001-7848-5464

Arda Burak Ekmen 0000-0002-9703-2185

Erken Görünüm Tarihi 30 Nisan 2022
Yayımlanma Tarihi 30 Nisan 2022
Yayımlandığı Sayı Yıl 2022 Cilt: 38 Sayı: 1

Kaynak Göster

APA Elmas, F., Alğın, H. M., & Ekmen, A. B. (2022). Tünel Kazı Jet-grout Destek Sistemleri ve İnşa Aşamalarının 3B Tedrici Etkileri: İsviçre Aescher (Zürih) Tünel Örneği. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, 38(1), 155-167.
AMA Elmas F, Alğın HM, Ekmen AB. Tünel Kazı Jet-grout Destek Sistemleri ve İnşa Aşamalarının 3B Tedrici Etkileri: İsviçre Aescher (Zürih) Tünel Örneği. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi. Nisan 2022;38(1):155-167.
Chicago Elmas, Faruk, Halil Murat Alğın, ve Arda Burak Ekmen. “Tünel Kazı Jet-Grout Destek Sistemleri Ve İnşa Aşamalarının 3B Tedrici Etkileri: İsviçre Aescher (Zürih) Tünel Örneği”. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 38, sy. 1 (Nisan 2022): 155-67.
EndNote Elmas F, Alğın HM, Ekmen AB (01 Nisan 2022) Tünel Kazı Jet-grout Destek Sistemleri ve İnşa Aşamalarının 3B Tedrici Etkileri: İsviçre Aescher (Zürih) Tünel Örneği. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 38 1 155–167.
IEEE F. Elmas, H. M. Alğın, ve A. B. Ekmen, “Tünel Kazı Jet-grout Destek Sistemleri ve İnşa Aşamalarının 3B Tedrici Etkileri: İsviçre Aescher (Zürih) Tünel Örneği”, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, c. 38, sy. 1, ss. 155–167, 2022.
ISNAD Elmas, Faruk vd. “Tünel Kazı Jet-Grout Destek Sistemleri Ve İnşa Aşamalarının 3B Tedrici Etkileri: İsviçre Aescher (Zürih) Tünel Örneği”. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 38/1 (Nisan 2022), 155-167.
JAMA Elmas F, Alğın HM, Ekmen AB. Tünel Kazı Jet-grout Destek Sistemleri ve İnşa Aşamalarının 3B Tedrici Etkileri: İsviçre Aescher (Zürih) Tünel Örneği. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi. 2022;38:155–167.
MLA Elmas, Faruk vd. “Tünel Kazı Jet-Grout Destek Sistemleri Ve İnşa Aşamalarının 3B Tedrici Etkileri: İsviçre Aescher (Zürih) Tünel Örneği”. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, c. 38, sy. 1, 2022, ss. 155-67.
Vancouver Elmas F, Alğın HM, Ekmen AB. Tünel Kazı Jet-grout Destek Sistemleri ve İnşa Aşamalarının 3B Tedrici Etkileri: İsviçre Aescher (Zürih) Tünel Örneği. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi. 2022;38(1):155-67.

✯ Etik kurul izni gerektiren, tüm bilim dallarında yapılan araştırmalar için etik kurul onayı alınmış olmalı, bu onay makalede belirtilmeli ve belgelendirilmelidir.
✯ Etik kurul izni gerektiren araştırmalarda, izinle ilgili bilgilere (kurul adı, tarih ve sayı no) yöntem bölümünde, ayrıca makalenin ilk/son sayfalarından birinde; olgu sunumlarında, bilgilendirilmiş gönüllü olur/onam formunun imzalatıldığına dair bilgiye makalede yer verilmelidir.
✯ Dergi web sayfasında, makalelerde Araştırma ve Yayın Etiğine uyulduğuna dair ifadeye yer verilmelidir.
✯ Dergi web sayfasında, hakem, yazar ve editör için ayrı başlıklar altında etik kurallarla ilgili bilgi verilmelidir.
✯ Dergide ve/veya web sayfasında, ulusal ve uluslararası standartlara atıf yaparak, dergide ve/veya web sayfasında etik ilkeler ayrı başlık altında belirtilmelidir. Örneğin; dergilere gönderilen bilimsel yazılarda, ICMJE (International Committee of Medical Journal Editors) tavsiyeleri ile COPE (Committee on Publication Ethics)’un Editör ve Yazarlar için Uluslararası Standartları dikkate alınmalıdır.
✯ Kullanılan fikir ve sanat eserleri için telif hakları düzenlemelerine riayet edilmesi gerekmektedir.