6 Mayts 2005 Cuma Bitez Salonu. Tasarim ve Uyulama 1

Transkript

1 6 Mayts 2005 Cuma Bitez Salonu Tasarim ve Uyulama 1

2 KÜÇÜKSU ATIKSU ÖN ARITMA TESİSİ VE DENİZ DEŞARJI İNŞAATI Ali Rıza KARAKAŞ Proje Müdürü STFA Deniz İnşaat A.Ş. İstanbul 1 TÜRKİY~ Erdal ERGÜL Şantiye Şefi STFA Deniz İnşaat A.Ş. İstanbul 1 TÜRKİYE Hakkı Emre KARABAY Teknik Ofis Şefi STFA Deniz İnşaat A.Ş. İstanbul 1 TÜRKİYE ÖZET Küçüksu Atıksu Ön Arıtma Tesisi ve Deniz Deşarjı İnşaatı Projesinin amacı, İstanbul Boğazının Anadolu Yakasında bulunan Göksu, Küçüksu ve Çengelköy havzalarının, atıksularının toplanarak antılması ve İstanbul Boğazının dip akıntısına deşarj edilmesidir. Proje temelde üç bölümden oluşmaktadır. Bunlardan ilki olan Atıksu Ön Arıtma Tesisinin muhtevasında kaba ızgara yapıları (bina ve şaft), pompa istasyonu (şaft), dağıtma kanalı, ince ızgara üniteleri, havalandırma havuzları, toplama kanalını, bağlantı tüneli ( mm ve 95 m), koku kontrol sistemi bulunmaktadır. İkinci bölüm, Küçüksu Deniz Deşarjı olup kara boru ve deniz boru hatlarından oluşmaktadır. Üçüncü bölüm ise Küçüksu Tüneli ( mm ve 1035 m) dir. Bu Bildiri'de Deniz Deşarj Hattı inşaatının başından sonuna takip edilen inşaat aşamaları ve yapım yöntemleri, kanal taraması, beton gömlek kaplama, boru döşeme, yükselticilerin açılması ve boru hattı üst dolgusu başlıkları altında açıklanmaktadır. 319

3 AMAÇ Bu bildirinin amacı Küçüksu Atıksu Ön Arıtma Tesisi ve Deniz Deşarjı işinin ifasında takip edilen inşaat aşamalarını ve yapım yöntemlerini İnşaatı paylaşıma açarak gelecekte inşaa edilecek benzer projelere ışık tutmaktır. GİRİŞ İşverenliğini İstanbul Büyükşehir Belediyesi, İstanbul Su ve Kanalizasyon İdaresi Genel Müdürlüğü'nün (İSKİ) üstlendiği Küçüksu Ön Arıtma Tesisi ve Deniz Deşarjı İnşaatı Projesi, İstanbul Kanalizasyon Projesinin önemli bir bölümünü oluşturmaktadır. Projenin tasarımı İstanbul Teknik Üniversitesi (İTÜ), Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği tarafından yapılmıştır. Proje için öngörülen havzalara ait nüfus tahminleri ile hidrolik tasarım kriterleri Tablo-I ve Tablo-2'de verilmektedir. Tablo-1 Elmalı Alanları ve Küçüksu Havzalan Nüfus Tahminleri ve Havza Havza\Sene Havza Alanı E/malı Hav;.ası 532, , ,000 4,215 Ha Kiiç_iik.m Hav;.ası 381, , ,000 6,565 Ha TOPLAM 913,000 1,176,000 1,377,000 10,780 Ha 320

4 Tablo-2 Küçüksu Atıksu Ön Arıtma Tesisi Debi Tahminleri (Evsel, Endüstriyel ve Sızma debileri dahil) Havza\Sene Elmalt Havzası Qortalaıııa (1/sn) 2,098 2,335 2,677 QMaxiıııuııı (1/sn) 3,376 3,742 4,329 QMiııiıııum (I/sn) 1,281 1,508 1,706 Kiiçüksu Havzası Qortalaıııa (I/sn) 1,397 1,768 2,008 QMaxiıııum (I/sn) 2,191 2,828 3,241 QMiııiımıııı (I/sn) 934 1,149 1,289 TOPLAM Qorıalaıııa (1/sn) 3,495 4,103 4,685 QMaxiıııuııı (I/sn) 5,567 6,570 7,570 QMiııiımıııı (I/sn) 2,215 2,657 2,995 Küçüksu Deniz Deşaıjı, İstanbul' da, Ahırkapı, Ü sküdar, Baltalimanı, Tuzla ve Kadıköy'ün ardından boru malzemesi olarak çelik boru.üzerine beton gömlek kaplama yöntemiyle inşaa edilen altıcı deniz deşajıdır. Küçüksu, Kadıköy ve Tuzla Deniz Deşaıjlarının boru çapları mm olup diğer deşarjların boru çapları mm ile mm arasında değişmektedir. i I 988 yılında tamamlanan ve 2 x mm çapındaki Ahırkapı Deniz Deşarjı da STFA Deniz İnşaatı İnş. San. Ve Tic. A.Ş. tarafından inşaa edilmiştir. Bu anlamda, Ahırkapı Deniz Deşarjı inşaatı ile ilgili bilgi ve belgeler gözden geçirilerek, karşılaşılan sorunlar değerlendirilmiş ve bu çalışmalar ışığında Küçüksu Deniz Deşarjı İnşaatının yapım yöntemi oluşturulmuştur. 321

5 Projenin Yerleşimi Küçüksu Atıksu Ön Arıtma Tesisi İstanbul Boğazının sahil şeridinden 1.5 km içeride yer almaktadır. Bu sebepten ötürü, arıtılmış atıksu tesisin çıkışından sahile, deniz deşarjı ile aynı boru çapına sahip ve çelikten imal edilmiş olan kara boru hattı vasıtasıyla ulaşmaktadır. Şekil-I, Şekil-2, Şekil- 3 ve Şekil-4'te Projenin Genel Yerleşimi, İstanbul Boğazı Seyir Haritası, Deşarj Hattı Planı ve Fatih Sultan Mehmet Köprüsünden İnşaat Bölgesinin görüntüsü verilmektedir. Şekil- 1 Küçüksu Atıksu Ön Arıtma Tesisi ve Deniz Deşarjı Projesi Genel Yerleşim Planı Şekil-2 KüçüksuDeniz Deşarj Hattı Bölgesi Boğaz Seyir Haritası 322

6 AVRUPA u,t,z,..,..., -~~ ~... ' ~~- ~ ~- Şekil-3 KüçüksuDeniz Deşarj Hattı Planı Şekil-4 Fatih Sultan Mehmet (II. Boğaz) Köprüsünden Projenin Yerleşimi Deniz Deşarj Hattı Küçüksu Deniz Deşarj Hattı uygulama projeleri ile deşarj hattının batimetrik ölçüm değerleri, proje ihale dökümanlarının ekinde verilmiştir. Adı geçen dökümanlarda deşarj hattının boyu 432,metre olarak gösterilmiştir. Bunun 63 metrelik bölümü difüzör Bölgesi olup muhtevasında mm çapında 1 O adet yükseltici bulunmaktadır. Deşarj inşaatına başlamadan önce deniz tabanının haritası tekrar alınmış, ihale 323

7 dökümanları ekindeki harita ile kıyaslanarak nihai duruma göre deşarj hattının plan ve profili revize edilmiştir. Küçüksu Deniz Deşarjının inşaa edileceği bölge boğazın en dar bölümlerinden biri olup, iki yaka arasındaki mesafe metre olarak ölçülmüştür. Bu bağlamda, boğazda çalışma müsaadesinin alınabilmesi için ilgili kamu kurum ve kuruluş yetkilileri ile yapılan toplantılarda, adı geçen bölgede manevra yapılacak alan yetersizliği, yüksek hızlı yüzey akıntısı ve rüzgar sebebiyle, çift yönlü trafik akışının kontrollü yapılmasının yanı sıra, seyir güvenliği açısından 100 metreden uzun deniz taşıtları için, sadece tek yönlü geçişe izin verildiği belirtilmiştir. Yetkililer, projeler üzerinde yapılan incelemeler neticesinde, deniz deşarj hattının önemli bir kısmının boğazın trafik akış zonu içine girdiğini, yoğun boğaz trafiği ve deşarj bölgesinin yerel olumsuzluklarının üzerine, bu bölgede, bir de inşaat çalışmalarının yürütüleceği yüzer ekipmanların bulunmasının son derece riskli olduğunu ve ciddi sorunlar yaratacağını vurgulamışladır. Bu görüşler paralelinde ve müteaddit kereler yapılan toplantılar neticesinde, deniz deşarj hattının boyu 69 metre kısaltılarak deşarj borusunun uç noktası, trafik zonunun yoğun trafiğe maruz kalan bölümünden bir miktar geriye çekilmiş ve Dipten Sürüyerek Çekme (Bottom Pull) yönteminin seçilmesiyle de boğaz trafiğinde, inşaat işleri sebebiyle doğacak muhtemel aksaklıklar en alt seviyeye indirilmiştir. Nihai duruma göre hazırlanan plan ve profil ışığında deşarj hattının hidrolik dizaynı İşverence kontrol edilmiş ve herhangi bir sorun olmadığı görülmüştür. Ayrıca deniz deşarj hattı İşveren'le yapılan sözleşmenin gereği İTÜ, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Hidrolik Laboratuvarında nihai duruma göre modellenmiş, teste tabii tutulmuş ve sistemin başarıyla hizmet verdiği fiziksel olarak da gözlemlenmiştir. Şekil S, Şekil-6 ve Şekil-7'de sırasıyla deniz deşarj hattının bitmiş profili, deniz deşarj hattının ve difüzör bölümlerinin en kesitleri verilmiştir. 324

8 ASYA YAKASI KUCUKSU!,~;;--- ~~~Al G.. utd.il\lll l.1llbj ~ lij' l.f;\1 >..IJ.\Ilo:.~({\lfl otlf\ll ~ıı..o,(:f'ıivıı r~:;.,... t ~ - s_ & 7 ç o_ '--f-- ~- - s t>wiia(iw) Şekil-5 Deniz Deşarj Hattının Profili (İş Sonu) ISTANBUL. BOGAZI Marmara Denizi Karadeniz IIPIK EN Kf:.SIT Km Km 0-t-300 i\r!1si Şekil-6 Deniz Deşarj Hattı Tipik En Kesiti 325

9 ISTANBUL BOGAZI Marmara Denizi y Karadeniz SEABEI},. DIFUZOR BOLUMU TIPIK.EN KESITI Km Km ARASI Şekil-7 Deniz Deşarj Hattı Difüzör Bölümü Tipik En Kesiti Kanal Taraması ve Yataklama Tarama hacminin büyük bölümü sahil ile Km O+ 180 arasında olup kanalın şevleri 1:3 olarak verilmiştir. Bu durum, kanal üst genişliğinin derinliğe bağlı olarak 40 ila 60 metre arasında teşkiline sebebiyet vermektedir. Bunun dururnun hertaraf edilerek tarama miktarının azaltılması için kanal genişliğine bağlı olarak palplanşlı batardo inşaa edilmiştir. Bilindiği üzere, İstanbul Boğazında hakim olan tabakalaşrna sonucunda farklı akıntı bölgeleri bulunmaktadır. Bunlardan ilki yüzey akıntısı olup -20 metre derinliğe kadar etkili ve yönü Karadeniz'den Marmara'ya doğrudur; diğeri ise dip akıntısı olup -45 metre derinlikten sonra etkili ve yönü Marmara'dan Karadeniz'e dir. Bahsi geçen akıntıların birleşirn yeri -20 ila- 45 metreler arasındadır. Bu bilgiler ışığında tarama işlerine klernşel ataşrnanlı vinçli duba ile başlanılrnıştır. Ancak klernşel ataşrnanının deniz tabanına farklı akıntı tabakalarını kat ederek ulaşması sebebiyle denerne tararnası yapılmış, taranan bölge ölçülmüş ve aksta ofset verilerek tarama yapılmıştır. Bu yöntemle tararnası yapılan maximum derinlik metre olarak ölçülmüştür. Şekil-S' de kıyıya yakın bölgede inşaa edilen batardo ile tarama işleri gösterilmektedir. 326

10 Şekil-8 Batardo İnşaatı ve Tarama İşleri Çelik Borulara Beton Gömlek Kaplama Yapılması Dipten Sürüyerek Çekme (Bottom Pull) yönteminin gereği olarak çelik borular beton gömlek kaplama işlemine tabii tutulmuşlardır. Burada amaç, boruları inşaat sırasında ve sonrasında maruz kalabilecekleri mekanik tahribattan korumak ve sistemin yüzerlilik kazanmasına karşın ağırlık temin etmektir. İstanbul Boğazının tabiatından dolayı, montaj esnasında, deşarj borusu bulunacağı derinliğe bağlı olarak, sistem bölümler halinde farklı akıntı tabakalarının ve tuzluluk oranlarının etkisinde kalacaktır. Bu anlamda, konu tüm yönleriyle incelenerek beton gömlek kaplama kalınlığına karar verilmiştir. 327

11 Şekil-9 Beton Gömlek Kaplama Kalıbı ve Beton Gömlek Kaplama Uygulaması Beton gömlek kaplama işlemi, Şekil-9'da görülen çelik kalıplar marifetiyle gerçekleştirilmiştir. Boruların ileriki aşamalarda eklenebilmesi için herbir borunun uçlarında boşluk bırakılmış olup ayrıca, katadik korumada kullanılacak olan anatların rezervasyonları da kalıp üzerinde teşkil edilmiştir. Çekme Rampası ve Deşarj Borularının Döşenmesi Deniz Deşarj Hattının açılan kanala yerleştirilmesi için nihai deşarj hattı plan ve profiline uygun olarak sahilde temeli betonarme, üstyapısı çelikten mamul çekme rampası inşaa edilmiştir. Söz konusu rampa 67 metre boyunda, % 17 eğime sahiptir. Rampa üzerinde 3 adet istasyon planlanmıştır; bunlar sırasıyla, kaynak, ek yeri betonlama ve acil durum istasyonlarıdır. Boruların çekme rampasına teması 6 metre ara ile yerleştirilmiş olan üzeri EPDM kaplı tekerleklerle sağlanmıştır. Boru Çekme Rampasına ait görüntüler verilmektedir. Şekil-lO'da Çekme rampası 2 adet fi enleme ırgatı ile teçhiz edilmiştir. Bunların dışında bir ırgat da Aşiyan'a yerleştirilmiş ve halada ilk deşarj borusunun uç kısmında imal edilen çekme kafasına fırdöndü ile bağlanmıştır. Deşarj hattının döşenmesi esnasında Km 'ya kadar sistem herhangi bir çekme kuvveti uygulanmaksızın kanala kendi ağırlığı ile yerleşmiş olup bu noktada sistem nötr pozisyona gelmiştir. Buradan itibaren sistemin kalan 267 metrelik bölümüne, Aşiyan'a yerleştirilen ırgat marifetiyle çekme 328

12 kuvveti uygulanmış ve en yüksek çekme kuvveti 26 ton olarak ölçülmüştür. Aşiyan' da bulunan ırgatın diğer bir işlevi ise boru hattının gerek çekme esnasında gerek çekme operasyonuna ara verildiğinde boru hattında, akıntı tabakalaşmasından dolayı, oluşabilecek güzergah sapmalarını bertaraf etmektir. Deşarj Boru Hattının nihai projesıne uygun olarak pozisyonlanmasının akabinde sistemin içerisine su alınarak uç noktası metre kotunda olmak üzere karaya doğru kanal içerisine oturtulmuştur. Çekme operasyonunun her aşaması ileri ölçme teknikleriyle kontrol edilerek, boru hattının plan ve profiline uygun olarak döşendiği gözlemlenmiştir. Boru hattının döşenmesi esnasında İstanbul Boğazının trafiğinde hiçbir duraklama ve sorun yaşanmamıştır. Şekil-ll' de Boru Çekme Yönteminin Şematik Gösterimi \ LTilmektedir. Şekil-1 O Boru Çekme Rampası 329

13 BORU CF:KME YONTEMINII'-J SFM/\TIK GOSTERIMI Şekil-ll Yükselticilerin Açılması Deşarj Boru Hattının döşenmesi süresince sisteme herhangi bir su girişi 9lmamış, bu durum difüzör bölgesinde yer alan ıo adet mm çapındaki yükselticilerin kapalı tutulması ile sağlanmıştır. Deşarj Boru Hattının nihai projesine uygun olarak pozisyonlanmasının ve açılan kanal içerisine yerleştirilmesinin akabinde, tesisten kara boru hattı ile deniz deşarj hattına gelen suyun bağazın dip akıntısına verilmesi için yükselticilerin açılması aşamasına gelinmiştir. Boru uç noktasının oturmuş olduğu metre derinlik dikkate alındığında yükselticilerin açılması operasyonunda ileri dalış tekniklerinin kullanılması gerekliliği ortaya çıkmıştır. Bu sebeple, dalış işlemlerinin yürütüleceği tekne, kapalı devre ve karışım gaz sistemleri ile teçhiz edilmiştir. Bunların dışında, acil durumlar için basınç odası kıyıda, bir diğer tekne de dalış teknesinin yanında operasyon süresince her an hazır bulundurulınuştur. Dalış sürelerinin ilişkin planlaınalarda "Birleşik Devletler Deniz Kuvvetleri Dalış Tabloları" kullanılmış, ayrıca tüm dalışlar İstanbul Üniversitesi, Tıp Fakültesi, Dahili Tıp Bilimleri, Deniz ve Sualtı Hekimliği Ana Bilim Dalı Uzmanlarının gözetim ve refakatinde gerçekleştirilmiştir. Şekil- ı 2' de Yükselticilerin açılması ile ilgili görüntüler verilmektedir. Şekil- ı 2 Yükselticilerin Açılması 330

14 Deşarj Boru Hattmm Üst Dolgusu Deşarj Boru Hattının üst dolgusu projelerde belirtilen malzeme sınıfları dikkate alınarak yapılmıştır. Bahsi geçen işin ifasında "Klapeli Duba" (Bottom D oor Dump Bar ge) kullanılmıştır. Ancak, İstanbul Bağazındaki farklı akıntı tabakalarının dolguda kullanılacak malzeme miktarını direkt etkiliyeceğinderr ve malzemenin yerine farklı akıntı tabakalarını (Yüzey akıntısı -20 metre derinliğe kadar etkili, Karadeniz'den Marmaraya ve akış hızı m/sn, Dip akıntısı -45 metre derinlikten sonra etkili, Marmara'dan Karadeniz'e ve akış hızı m/sn, Dip ve Yüzey akıntılarının birleşim bölgesi -20 ila -45 metreler arasında, durgun) kat ederek ulaşacak olması sebebiyle deneme dökümleri yapılarak farklı hava koşulları için akstan gerekli ofset mesafeleri belirlenerek saptanan mesafelerde döküm yapılmış, ölçülmüş ve herhangi bir sorun olmadığı gözlemlenmiştir. Bu sayede malzeme, makinaiekipman ve işgücü kaybı minimum seviyelerde tutulması sağlanmıştır. Çalışma bölgesinin rüzgardan direkt etkilerrmesi ve yüzey akıntısının şiddetinden dolayı döküm esnasında klapeli dubanın pozisyontanmasında sıkıntılar yaşanmış, bu sorun romörkörler marifetiyle hertaraf edilmiştir. Çalışmaların her aşaması ileri ölçme teknikleriyle kontrol edilerek, dökümlerin boru hattının plan ve profiline uygun olarak yapıldığı gözlemlenmiştir. Bu şartlar altında boru üst dolgusunda maximum metre derinliğe ulaşılmıştır. Şekil-13'de boru üst dolgusu ile ilgili görüntüler yer almaktadır. 1 i ı 1 ~ ı 1 i, 1 331

15 Şekil-13 Boru Üst Dolgusunun Yapılması SONUC KüçüksuDeniz Deşarjı İnşaatı, boru hattının pozisyonu itibariyle çalışma sahasının kısıtlı olması, İstanbul Boğazının yoğun deniz trafiği, bunların yanında tabakalaşma etkisi ile hüküm süren şiddetli akıntılar ve rüzgarlara rağmen taahhüt edilen süreler içerisinde ve başarıyla tamamlanmıştır. Bahsi geçen şartlar altında, maximum tarama derinliği metre, boru döşenmesi ve üst dolgusunda ise maximum metre derinliklere ulaşılmıştır. Deniz Deşarj Hattının 138 metrelik kesimi İstanbul Boğazı Trafik Zonunun içerisinde kalınakla birlikte uygulanan yapım yöntemi itibariyle Boru hattının döşenmesi esnasında İstanbul Boğazının trafiğinde kayda değer bir duraklama yaşanmamıştır. Küçüksu Atıksu Ön Arıtma Tesisi ve Deniz Deşarj Hattı 14 Şubat 2004 tarihinde hizmete alınarak İstanbul 'un istifadesine sunulmuştur. İlgili 332

16 tarihten bu yana tesiste antılan atıksu, kara ve deniz deşarj hatları vasıtası ile İstanbul Boğazının dip akmtısına verilmektedir. TEŞEKKÜR Küçüksu Deniz Deşarj Hattı İnşaatı süresince gerekli düzenlemeleri yapan, T.C. Başbakanlık Denizcilik Müsteşarlığı İstanbul Bölge Müdürlüğü, İstanbul Liman Başkanlığı, Türk Boğazları Gemi Trafik Hizm~t_leri Daire Başkanlığı, Türk Boğazları Deniz Trafik Düzen Başkanlığı ve İ~anbul Su ve Kanalizasyon İdaresi (İSKİ) Genel Müdürlüğü'nün değerli Çalışanlarına teşekkürlerimizi arz ederiz. KAYNAKLAR 1. Öztürk, İ., Koyuncu İ., ve Kayserili, E., Küçüksu Atıksu Ön Arıtma ve Deniz Deşarjı Uygulama Proje Raporu, İTÜ İnşaat Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Nisan 2000, 93 Sayfa 333

17 KUCUKSU SEWAGE PRE-TREATMENT PLANTAND MARINE OUTFALL PROJECT ABSTRACT Kucuksu Sewage Pre-Treatment Plant and Marine Outfall Project is the part of Istanbul Sewerage Project. The aim of the project is to collect and tre at the waste water of various basins and to discharge them to the deep current of the Bosphorus ( meters). The plant has been designed for the maximum wastewater f1ow rate of m 3 /day. The project composes ofthree main parts: 1) Kucuksu Sewage Pre-Treatment Plant 2) Kucuksu Marine Outfa11 consists of on-shore and offshore pipeline system s. 3) Kucuksu Tunnel ( mm & 1035 m Long) The offshore pipeline system consists of 363 meters long buried stcel pıpes having inner diameter 2168 millimeters covered with reinforced concrete. The length of diffuser seetion is 63 m' s with 1 O ri ser ports of mm. For the pipe laying, battom pull method was selected and a launching way (L=67 m & slope 17%) has been constructed. Besides that the channel dredging, opening riser ports and channel backfi11ing works have been executed up to m deep and completed despite the hard conditions of Bosphorus Channellisted below: 1) Heavy traffic of vessels 2) Different current layers (Surface m/s, intersection no f1ow and deep currents m/s) 3) Insufficient work space 334