Marmaray Projesi Tuzla-güzelyalı kesiminin (km28.800-30.000) Mühendislik Jeolojisi Ve Kazı Şevlerinin Stabilitesi

Abstract

Bu yüksek lisans tezinde, İstanbul İli, Tuzla ilçesi, 'Marmaray CR3 Projesi' kapsamında Güzelyalı mevkiinde 28.800-30.000 km' ler arasında banliyö hattı genişletme ve hızlı tren yolu yapımı kapsamında hatta bulunan şevlerin ve istinat yapılarının duraylılığı ile ilgili oluşabilecek problemler ve bunlara bağlı çözümler araştırılmıştır. İnceleme alanı Alt-Orta Devoniyen yaşlı Kartal formasyonunun seyrek-çok seyrek silttaşı ve kumtaşı araseviyeleri içeren şeyllerden oluşmaktadır. Şeyllerin üst kesimlerinde yer yer kırıntılı kireçtaşı seviyeleri bulunur. İncelenen güzergahta yapılan araştırma sondajlarında genel olarak üstte değişken kalınlıkta yapay dolgu, altında çeşitli özelliklere sahip ayrışmış kaya ve sağlam kaya tabakalarından oluşmaktadır. İncelenen hızlı tren güzergahı, 'Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik' ve Deprem bölgeleri Haritası'na göre Kuzey Anadolu Fayı (KAF)'na yakınlığı sebebiyle 1.Derece Deprem tehlikesi olan ve beklenen maksimum yatay ivme değerinin kayada A_0=0.4g olacağı bilinen bir bölgenin içindedir. Genişletilmesi planlanan demiryolu platformu kazı şevlerinden, etkilenebilecek bölgede üst yapılar ve çok yakınında İSKİ boru hattı bulunmaktadır. Güzergahta bulunan jeolojik birimler tektonik kuvvetlerin etkisinde çok yönlü olarak kırıklı çatlaklı bir yapı kazanmış, yapraklanma, makaslama ve ezilme zonları yaygın olarak gelişmiştir. Banliyö güzergahının 1/1000 ölçekli mühendislik jeolojisi haritası ve kesiti hazırlanmıştır. Kazı yöntemi ve destek ve destek sisteminin belirlenmesine yönelik olarak süreksizlik ölçümleri yapılmış ve araştırma kuyuları açılmıştır. Araştırma kuyularında delinen yapay dolgu ve ayrışmış kayada SPT yapılmış, sağlam temelde ise kaya kalitesini ve mühendislik özelliklerini belirlemeye yönelik karotlar alınmıştır. Zemin ve kayaların fiziksel ve mekanik özellikleri belirlenmiştir. Arazi, laboratuvar ve büro çalışmaları sonucunda banliyö hattında duraylılık açısından kritik olabilecek şevler belirlenmiş, koruma ve sağlamlaştırma yöntemleri irdelenerek istinat yapıları seçenekleri önerilmiştir. Eski güzergahın taban kotu 23.98 m dolayındadır. Planlanan yeni hattın taban kotu yaklaşık 13.21 m'dir. Yeni güzergahta yapılacak olan kazı yükseklikleri 11-14 m arasında değişmektedir. Araştırma sondajlarından yeraltı su seviyesi ölçülmüş ve bölgesel hidrojeoloji haritalarından bölgenin yeraltı su durumu incelenmiştir. Buradan kil-çakıl-kum' dan oluşan yapay dolgunun gözeneklilik ve geçirimliliği yüksek, kumtaşı-şeyl birimlerinin gözeneklilik ve geçirimliliği düşük olarak bulunmuştur. Geçirimli birimler ile geçirimsiz birimlerinin ardalanması, tabaka süreksizlikleri boyunca yeraltısuyu boşalımları olmaktadır. Bu durum bölgede su ile ilgili bir problem yaratmamaktadır. İncelenen güzergahta 20 m. aralıklı 1/ 200 ölçekli 60 adet enine kesitinden yararlanılarak kazı ve olası duvar imalat seçeneklerinin ön değerlendirmesi yapılmış ve en olumsuz koşulda bulunan Km 29+060' daki şev kritik kazı bölgesi olarak değerlendirilmiştir. Km 29+060' daki kritik kesit farklı kazı, yüklenme ve imalat aşamaları ve koşulları için irdelenerek hesaplanmış ve bunlar için özel alternatifler geliştirilmiştir. Arazi incelemeleri, yerinde deneyler ve bununla birlikte gerilme, deformasyon analizi, statik ve dinamik hesaplar yapabilen ve kazı şevlerinin duraylılığını belirleyen Rocscience tarafından geliştirilen PHASE 2 Sürüm 8.012 iki boyutlu elasto- plastik sonlu elemanlar yazılım programı kullanılarak güvenlik parametreleri hesaplanmıştır. Arazi dayanım parametreleri olarak kullanılan değerlerin jeomekanik açıdan güvenli tarafta kaldığı saptanmıştır. Tek kademeli ve kademeli kalıcı istinat yapısı maksimum ve minumum deplasmanları ve bunların güvenlik sayıları deprem etkiside hesaba katılarak yapılmıştır. Çelik hasır, püskürtme beton ve ankrajlarlı tasarımlar incelendiğinde seçilen boyutlandırma ve malzemelerin destekleme amacı için yeterli ve uygun bulunduğu anlaşılmıştır.

This dissertation is based on a detailed research regarding the stability of retaining walls, any difficulties that may occur and its resolutions during the fast train construction and local railway widening project in between 28.800 and 30.000 kilometres of Marmaray CR3 project in Tuzla, Istanbul. The observation zone is a slope section composed of rare-very rare silt and shale with layers of sandstone within the Kartal formation of lower-middle Devonian age. On the upper face of shale, there are layers of clastic limestone. According to the drilled field investigation report done by Eptisa-Prota Joint Venture, the soil profile is formed of varying size of fillings on the upper layer, and different types of altered rock and rock layers underneath. This section is known as the first degree earthquake zone with the maximum horizontal acceleration value known as A_0=0.4g for rocks due to its proximity to the North Anatolian Fault (NAF) according to the earthquake map and the regulations regarding constructions in the disaster zones confirmed by the Ministry of Public Works and Settlements in 1998. There are constructions which can be impacted surrounding the area of cut slopes of widening railway platform. ISKI (Istanbul Water and Sewerage Administration) pipelines are available very close to the railway that is planned to be widened and the geological formation in the route has been shattered, smashed and sliced due to the versatile developments of sliding and breaking surfaces. Due to structural movements; lamination, sheers, and crushed zones are widely available. In this report, "Shot Crete and Supported Retaining Wall" proposition has been presented as an applicable alternative which aims to shorten the timeline of the construction project after detailed geotechnical examination and assessments associated with retaining application and its computational assumptions within the scope of Marmaray CR3 Project. In the aftermath of field and office works; some of the slopes have been identified that could be critical for the stability of the local railway, protection and reinforcement methods have been determined and retaining wall options have been proposed. It is found that there are walls with altitudes varying from 11 to 14 metres in the excavation work to be done. The planned new line's base elevation has been determined as 13.21 metres while the old line's was around 23.98 metres. The field work has been properly done in the route and its surrounding and the samples are collected. Physical and mechanical properties of the rock slopes in the region have been defined and its geological maps have been drawn according to the data from the drilling. Underground water was examined from the drilling obersations, and water availability was detected from the local hydrogeology maps; it is found that porosity and permeability of sandrock-shale were weak although porosity and permeability of artificial filling was high which was formed of clay, pubble and sand. Permeable and impermeable units which are located consecutively caused water leakages along with surface discontinuity. This sitution is not causing any water related problem in the region. Within the scope of retaining wall project, the excavation and wall construction options have been determined according to the wall in the worst condition by referring to 60 horizental segments with 20 metres intervals and a scale of 1/200. On the critical segment of the 29+060' th km, exceptional options have been developed by considering different conditions and stages for excavation, loading, and production as well as calculations. Field work has been done, on-site experiments taken place, PHASE 2 application version 8.012 by Rocscience has been used to calculate the security parameters, stress testing, deformation analysis, statics and dynamics as well as determining the sensitivity of escavating walls. It is found that the values used for field strength parameters are on the very safe side from geomechanical perspective. The maximum and minimum displacement of single stage and multi stage retaining constructions and their safety parameters are done by factoring in the earthquake effect. When steel mash, shot creet, anchoring designs have been studied, the selected supplies and their sizing have been found sufficient and appropriate for the purpose of reinforcing.