SAKHALIN DOALGAZ VE PETROL LEME TESS KAZIK LER

Transkript

1 Zemin Mekanii ve Temel Mühendislii Onuncu Ulusal Kongresi Eylül 2004, $stanbul Teknik Üniversitesi, $stanbul SAKHALIN DOALGAZ VE PETROL LEME TESS KAZIK LER Rasin DÜZCEER 1 ABSTRACT The purpose of this paper is to review the design, installation and performance of cast in situ bored piles and steel sheet piles for the Onshore Processing Facility (OPF) under construction, in Sakhalin Island, Eastern Russia. The subsurface conditions comprise a variable depth of highly organic soil (peat) overlying an overconsolidated clay/silt profile. The total of 4800 piles of 600 mm and 500 mm diameter were installed under the tanks and various structures. Five preliminary compression and five preliminary horizontal tests were carried out to verify the design assumptions and pile installation procedure. Braced steel sheet pile walls were constructed to excavate 10 m deep sump pits in dry conditions. In spite of adverse weather conditions, the installation of piles was completed successfully one month ahead before the scheduled construction period of 10 month. ÖZET Bu makalede Rusya n/n do0usunda bulunan Sakhalin adas/nda in1a edilmekte olan do0algaz ve petrol i1leme tesisi (OPF) kapsam/nda imal edilen fore kaz/klar/n tasar/m, imalat ve performanslar/ sunulmu1tur. Proje sahas/nda genel olarak kal/nl/0/ndaki organik turba tabakas/ alt/nda a1/r/ konsolide silt-kil tabakas/ yer almaktad/r. Proje kapsam/ndaki çe1itli yap/lar/n temelleri alt/nda 600 mm ve 500 mm çaplar/nda toplam 4800 adet kaz/k imal edilmi1tir. Tasar/m kriterlerini ve imalat yöntemini do0rulamak amac/yla 5 adet bas/nç, 5 adet yatay ön yükleme testi gerçekle1tirilmi1tir. 10 m derinli0indeki pompa çukurlar/n/n kaz/ ve in1aat/n/ gerçekle1tirebilmek amac/yla çelik destekli palplan1 perdeler imal edilmi1tir. Kaz/k imalat/ olumsuz hava ko1ullar/na ra0men 10 ay olarak planlanan i1 süresinden 1 ay önce tamamlanm/1t/r. 1. GR Sakhalin adas/n/n petrol ve do0algaz rezervlerini i1lemek üzere yakla1/k 10 milyar Dolar tutar/nda yat/r/m öngörülen Sakhalin II projesinin 2. faz/ petrol ve do0algaz entegre üretimi yapmak üzere 2 adet deniz üzeri platform, petrol ve do0algaz boru hatlar/ ve karada i1leme Dr., ;n1aat Yüksek Mühendisi, DÜZCEER, Rasin., Kaskta1 A.B., rasin@kasktas.com.tr 1

2 tesislerinden olu1maktad/r. ;1lendikten sonra boru hatlar/yla Sakhalin adas/n/n 800 km güneyinde in1a edilmekte olan do0algaz s/v/la1t/rma tesisine (LNG) nakledilerek s/v/ hale getirilen do0algaz/n Oil Export terminalinden tankerlerle ihraç edilmesi planlanmaktad/r (Bekil 1). Projenin finansman/ Shell, Mitsui ve Mitsubishi 1irketleri taraf/ndan kurulan Sakhalin Energy Investment Co. taraf/ndan sa0lanmaktad/r. ;n1aat/ Bechtel-Enka-Technostroy un ortakl/0/yla kurulan BETS firmas/ taraf/ndan üstlenilen kontrat bedeli 260 Milyon Dolar olan OPF projesi, adan/n kuzey do0usunda do0algaz ve petrolün LNG tesislerine iletecek olan boru hatlar/na aktar/lmas/ öncesinde i1lenmesini sa0layacakt/r (Detay 1). Tesis tam kapasite ile çal/1t/r/ld/0/nda günde 51 milyon m 3 do0algaz ve 9500 m 3 petrol i1leyebilecektir. 2. PROJENN TANIMI Rusya Federasyonu nun do0usundaki Sakhalin adas/n/n kuzey do0u k/y/s/nda in1a edilmekte olan do0algaz ve petrol i1leme ünitesinde (OPF) Othosk denizinde in1a edilmekte olan deniz platformlar/ndan ç/kar/lacak petrol ve do0algaz/n pompalanarak i1lenmesi planlanmaktad/r. ;n1aat sahas/ denizden 7 km uzakl/kta ve deniz seviyesinden 70 m yüksekliktedir. Ana kompleks planda 700 x 300 m boyutlar/ndaki bir alan üzerine yay/lm/1t/r. Proje kapsam/nda, 2 adet 47.5 m çap/nda ve 1 adet 30 m çap/nda yo0unla1t/rma tank/, 100 MW kapasiteli Enerji Santral/, Merkezi Kontrol Binas/, Atölye ve Bak/m Binas/, Kompresör Yap/s/ dü1ey ve yatay kazanlar ve boru hatlar/n/n in1a edilmesi planlanmaktad/r. ;n1aat 2003 y/l/n/n 2. yar/s/nda ba1lam/1 olup petrolün i1lenmesine 2005 ve 2006 y/llar/nda 2 faz olarak ba1lanmas/ planlanmaktad/r. Yap/ temelleri alt/nda bulunan toplam 4800 adet 500 ve 600 mm çap/ndaki fore kaz/klar/n imalat/na 2003 Ekim de ba1lam/1, 2004 Temmuz da tamamlanm/1t/r. 3. ZEMN KOULLARI 3.1. Jeoloji Kuzey Sakhalin ovas/nda yer alan proje sahas/nda en yayg/n unsur olarak geç pleiosten ve güncel ya1l/ deniz ve alüvyal çökeller bulunmaktad/r. Proje sahas/ genel olarak Kuaterner ve Neojen karasal kökenli kum-kil çökellerinden olu1maktad/r. Kuaterner çökeller, akarsu alüvyonlar/ ve deniz çökelleri ile temsil edilmektedir. Zemin kum-kil ardalanmas/, kil, lem ve siltlerden olu1maktad/r. Çökellerin kal/nl/0/ m aras/ndad/r. Daha altta fluvial çökel olarak kil yeralmaktad/r. ;klim ve olumsuz drenaj ko1ullar/ nedeniyle saha batakl/k organik turba tabakas/ ile kapl/d/r Zemin Ara*t,rmalar, Proje sahas/nda farkl/ zaman dilimlerinde 3 ayr/ firma taraf/ndan zemin ara1t/rmalar/ gerçekle1tirilmi1tir. 2

3 3

4 Derinlikleri m aras/nda de0i1en 27 adet sondaj, 65 adedi OPF sahas/, idari binalar, yollar ve helikopter pistinde olmak üzere toplam 111 adet CPT ve 5 adet de sismik CPT yap/lm/1t/r. Genel olarak m aras/nda de0i1ken kal/nl/kta turba tabakas/n/n alt/nda a1/r/ konsolide kil-silt tabakas/ yeralmaktad/r. Zemin yüzeyinde 2-6 m derinliklerde suya doygun kum ve çak/l lenslerine rastlanm/1t/r. Kil-silt katmanlar/n 80 m derinli0e kadar devam etti0i sahada yap/lan derin su sondajlar/ndan belirlenmi1tir. Laboratuvar deneyleri turba tabakas/ndaki organik malzeme miktar/n/n %32 - %83 aras/nda de0i1ti0ini göstermektedir. Zemin yüzeyinden 0.50 m derinlikte yer alt/ suyuna rastlanmaktad/r. Silt-kil tabakas/n/n mühendislik özellikleri Tablo 1 de verilmektedir. Tablo 1. Silt ve Kil Tabakalar/n/n Mühendislik Özellikleri M v Derinlik Su (kpa) (m 2 /MN) ø (kn/m 3 ) w (%) PI Zemin yüzeyinden 2-6 m derinlikleri aras/nda rastlanan kum ve çak/ll/ kum tabakalar/n/n mühendislik özellikleri Tablo 2 de özetlenmi1tir Depremsellik Tablo 2. Granüler Zeminler için Tasar/m Parametreleri Zemin Cinsi ø Hidrolik ;letkenlik (m/s) Kum x x 10-4 Çak/ll/ Kum x x 10-3 Tektonik yönden, Sakhalin adas/ Kainozoan k/vr/mlanma bölgesinin Pasifik ku1a0/ halkalar/ndan biridir. Ada, meridyenel do0rultuda uzanan büyük ölçekli tektonik bir bloktur. Blo0u s/n/rlayan faylar/n ço0u Okhotsk denizinin alt/nda k/y/ boyunca uzanmaktad/r y/l/nda meydana gelen ve Nefkegorsk kasabas/n/n haritadan silinmesine yol açan deprem, Do0u Sakhalin ve Orta Sakhalin faylar/n/n yer de0i1tirmesi neticesinde meydana gelmi1tir. Rusya Federasyonu nun Sismik Bölgelerde Bina Yap/m Kurallar/ ve Bartnamesi SNIP e göre y/ll/k peryod için %90 l/k olas/l/kla beklenecek depremin 1iddeti 9 olarak verilmektedir (Richter ölçe0ine göre 7.5 büyüklü0ünde). 4. KLM VE ÇEVRE KOULLARI n 4

5 Kaz/k imalat/n/n gerçekle1tirildi0i sahadaki hava ko1ullar/ y/l boyunca önemli farkl/l/klar göstermektedir. K/1 mevsimi uzun ve so0uk geçmektedir. ;klim ve çevre ko1ullar/ Alaska ile büyük benzerlikler göstermektedir. Zemin Kas/m ay/nda donmaya ba1lamakta ve May/s ay/ ba1/nda çözülmektedir. Hava s/cakl/klar/ s/k s/k C alt/na dü1mektedir. ;n1aat sahas/ k/1/n kar ve rüzgar f/rt/nas/, yaz/n ise yo0un sis etkisi alt/nda kalmaktad/r. K/1/n ortalama toprak s/cakl/0/ : C K/1/n en dü1ük hava s/cakl/0/ : C K/1/n ortalama hava s/cakl/0/ : C Ortalama y/ll/k ya0/1 : 630 mm Ortalama kar f/rt/nal/ gün say/s/ : 43 Ortalama sisli gün say/s/ : 72 Ortalama kar kal/nl/0/ : 400 mm ;n1aat sahas/ ayr/ca nesli tükenmekte olan gri balinalar/n bar/nma ve ya1ama bölgesi içinde yeralmakta oldu0undan çevre temizlik ve güvenlik 1artlar/ çok s/k/ olarak uygulanm/1 ve denetlenmi1tir. 5. GEOTEKNK TASARIM Proje kapsam/nda yap/lmas/ planlanan yap/lardan zemine aktar/lan ortalama gerilme kpa mertebesindedir. Don derinli0inin 2 m olmas/ nedeniyle yüzeysel temellerin daha derinde in1a edilmesi gereklili0i, yap/lan s/v/la1ma analizlerinde suya doygun kum-çak/l tabakalar/n/n s/v/la1ma potansiyeli göstermesi; Özellikle büyük boyutlu temeller için beklenen oturmalar/n kabul edilebilir s/n/rlar/n üzerinde olmas/ nedeniyle yap/lar/n kaz/kl/ temellere ta1/t/lmas/na karar verilmi1tir. Kaz/lar/n emniyetle ta1/yabilece0i yüklerin hesaplanmas/nda CPT deneyleri ile de korele edilen laboratuvar deneylerinden elde edilen su de0erleri kullan/lm/1t/r. Kaz/klar/n üstten 2.50 m sinde sürtünme dikkate al/nm/1t/r. 7.5 büyüklü0ündeki deprem nedeniyle olu1acak büyük yanal yükler nedeniyle küçük çapl/ kaz/klar tercih edilmemi1tir. S/k/ kum ve çak/l tabakalar/nda ön delgi olmadan çakma kaz/k imalat/ yap/lmas/n/n güç olmas/ nedeniyle fore kaz/k tercih edilmi1tir. Proje kapsam/nda 500 mm ve 600 mm çaplar/nda 2 tip kaz/k tasarlanm/1t/r. Her iki tip kaz/0/n emniyetle ta1/yaca0/ dü1ey yük 600 kn, yatay yükler ise 50 ve 100 kn olarak belirlenmi1tir. Kaz/k boylar/ ba1lang/çta 20 m olarak belirlenmi1tir. Kaz/k tasar/m/nda Rusya Federasyonu kaz/k 1artnamesindeki (SNIP, 1985) kriterler esas al/nm/1t/r. 6. KAZIK MALATI Kaz/klar k/smi k/l/f kullan/larak imal edilmi1tir. Test kaz/klar/na 20 Eylül de ba1lanm/1; 5 adet dü1ey ve yatay statik yükleme deneyinden sonra 20 Ekim tarihinde proje kaz/klar/n/n imalat/na geçilmi1tir. -5 ile C aras/nda de0i1en çok zor ve so0uk hava ko1ullar/nda kaz/k imalat/nda çe1itli güçlüklerle kar1/la1/lm/1t/r. Bu güçlükleri yenmek üzere çe1itli önlemler al/nm/1t/r. 5

6 - Betonun arzu edilen s/cakl/0a yükseltilebilmesi için s/cak su kullan/lm/1; kar/1/mda kullan/lan kum ve çak/l buhar ile /s/t/lm/1t/r. - Kaz/k betonunun donmu1 zemin ile temas ederek yanmas/n/ önlemek amac/yla do0rusal ak/mla /s/t/lan özel k/l/f borular/ imal edilerek kullan/lm/1t/r. - Ya0/1l/ mevsimde kaz/k makinelerinin zemine batmas/n/ önlemek amac/yla olu1turulan granüler dolgu, k/1 aylar/nda donarak yakla1/k 2 m lik don derinli0i boyunca kumta1/ sertli0inde bir katman olu1mas/na neden olmu1tur. Bu tabakan/n delinmesi özel ekipman ve ata1manlar kullan/lmak suretiyle mümkün olabilmi1tir. Donmu1 tabakan/n delinmesi kaz/k delgi süresinin önemli ölçüde uzamas/na neden olmu1tur. Yukar/da s/ralanan güç ko1ullara ra0men proje kapsam/nda yer alan çe1itli yap/ temelleri alt/ndaki yakla1/k 4800 adet kaz/k planlanan program/n 1 ay öncesinde 10 ayda tamamlanm/1t/r. 7. KAZIK YÜKLEME DENEYLER Sistem kaz/klar/n/n imalat/na ba1lamadan önce sahan/n önceden belirlenen 5 farkl/ bölgesinde 2 farkl/ çapta imal edilen m boyundaki kaz/klar üzerinde tasar/m kriterlerini do0rulamak amac/yla dü1ey ve yatay statik yükleme deneyleri yap/lm/1t/r. Test yükü 2 adet ankraj kaz/0/na ba0l/ çelik kiri1lere hidrolik krikolar ile aktar/lm/1t/r. Test yükü hidrolik kriko ve test kiri1i aras/na yerle1tirilen yük hücreleri ile ölçülmü1tür. ön yükleme deneylerinde kaz/klar tasar/m yükünün 3 kat/na (3 x 600 = kn) yüklenmi1tir. ön yükleme deneyleri tasar/m yükünün 2 kat/na (2x100= 200 kn, 2x50= 100 kn) kadar yap/lm/1t/r. kan/tlama deneylerindeki kabul kriterleri a1a0/da verilmektedir: Kaz/k ba1l/0/nda ölçülen toplam oturma 10 mm den küçük olmal/, Kaz/k toplam oturmas/ ön yükleme deneylerinde kaz/k çal/1ma yükünde ölçülen oturma de0erinin 1.5 kat/ndan az olmal/, Test yükü bo1alt/ld/ktan sonra meydana gelen kal/c/ oturma, kaz/0/n toplam oturmas/n/n %50 sinden fazla olmamal/. kan/tlama deneylerindeki kabul kriteri kaz/k ba1l/0/nda ölçülen toplam yatay hareket 20 mm yi a1mamal/ olarak tan/mlanm/1t/r. 5 adet dü1ey ve 5 adet yatay ön yükleme deneyinin de0erlendirilmesi neticesinde kaz/k boylar/ m ye indirilmi1tir m boyunda imal edilen sistem kaz/0/, tasar/m yükünün 1.5 kat/na kadar dü1ey ve yatay yükleme deneyine tabi tutularak, öngörülen proje yükünün emniyetle ta1/d/0/ belirlenmi1tir. Yükleme deneyi sonuçlar/ Tablo 3 te özetlenmi1tir. Kaz/klar/n 1artnamede tan/mlanan maksimum deplasman kriterlerini sa0lad/0/ görülmü1tür. 6

7 Tablo 3. Kaz/k Yükleme Deneyleri Sonuçlar/ Kaz/k No. Kaz/k Çap/ (m) Kaz/k Boyu (m) TP TP TP TP TP Yükleme Tipi Test Yükü (kn) 300 (2xwl) 200 (1,75xwl) 175 (2xwl) 100 (1,5xwl) 75 (1,5xwl) 900 (1,5xwl) 150 Deplasman (mm) Servis Yükünde Test Yükünde Kal/c/ (1xwl) (2xwl) (25.9) PALPLAN Proje kapsam/nda yer alan 8 ve 10 m derinli0indeki 2 adet pompa çukuru kaz/s/n/n kuruda gerçekle1tirilmesi için çelik destekli Larsen tipi palplan1 perde imal edilmi1tir. Palplan1 boylar/ yer alt/ suyunun kaz/ çukuruna s/zmas/n/ önlemek üzere 12 ve 15 m olarak projelendirilmi1tir. Palplan1lar paletli vince monte edilen vibro çekiçler yard/m/yla çak/lm/1t/r. 12 m den sonra rastlanan çok kat/ kil palplan1lar/n çak/m/n/ çok zorla1t/rm/1t/r. Bu nedenle su jetleri kullan/larak palplan1lar çak/labilmi1tir. 9. KALTE KONTROL Kaz/k imalat/ s/ras/nda uygulana kapsaml/ kalite kontrol program/ çerçevesinde a1a0/daki deneyler gerçekle1tirilmi1tir. 5 adet dü1ey ön yükleme deneyi 5 adet yatay ön yükleme deneyi 7

8 1 adet sistem kaz/0/ dü1ey yükleme deneyi 1 adet sistem kaz/0/ yatay yükleme deneyi - Her kaz/k süreklilik deneyine tabi tutulmu1tur. - Her 50 m 3 kaz/k betonu için 5 adet beton numunesi al/narak 7 ve 28 günlük k/rma deneyleri gerçekle1tirilerek beton dayan/mlar/ ölçülmü1tür. 10. SONUÇLAR Sakhalin adas/ OPF projesi kapsam/nda zor zemin ve do0a ko1ullar/nda imalat/ gerçekle1tirilen fore kaz/klar/n tasar/m, imalat ve performanslar/ anlat/lm/1t/r. Bu vaka incelemesinden a1a0/daki sonuçlar ç/kart/labilir. Temel i1leri yüklenicisi, ana yüklenici ve i1verenin yak/n i1birli0i sayesinde çok zor do0a ko1ullar/na ra0men 10 ayl/k bir zaman diliminde 4800 adet kaz/k ve 2000 m 2 palplan1 imalat/ hedeflanan süreden önce tamamlanm/1t/r. Ön yükleme deneyi sonuçlar/n/n de0erlendirilmesi neticesinde kaz/k boylar/ k/salt/larak projede önemli tasarruf sa0lanm/1t/r. ve yatay yükleme deneyi sonuçlar/ Sakhalin OPF projesi kapsam/nda imal edilen kaz/klar/n tatminkar performans sa0lad/0/n/ göstermi1tir. So0uk hava ve donmu1 zemin ko1ullar/nda yayg/n olarak kullan/lan çelik boru ve prekast çakma kaz/k yerine uygun ko1ullarda haz/rlan/p dökülen ve so0u0a kar1/ korumas/ uygun olarak yap/lan betonarme fore kaz/klar/n ba1ar/yla uygulanabilece0ini göstermesi aç/s/ndan örnek te1kil etmi1tir. Söz konusu proje, ula1/lmas/ son derece güç olan, zor do0a ve iklim ko1ullar/na ra0men gerekli i1gücü, makine ve ekipman/n mobilizasyonu ve i1in yap/m/n/ gerçekle1tiren Türk firmalar/n/n ve mühendislerinin ula1t/0/ uluslararas/ kalite ve rekabet düzeyini göstermesi aç/s/ndan önemli bir örnek te1kil etmektedir. TEEKKÜR Yazar, bu makalede yer alan bilgilerin yay/nlanmas/ için izin veren Bechtel-Enka- Technostroy Ortak Giri1imi yönetim kurulu üyesi Sn. O0uz K/rkgöz e te1ekkürlerini sunar. KAYNAKLAR SNIP, 1986., Construction Standarts and Rules for Pile Foundations SNIP , Moscow. TSYTOVICH, N.A., The Mechanics of Frozen Ground, Scripta Book Company, Washington D.C. URS Dames&More, Interpretive Report on Geotechnical Investigation-Proposed Onshore Production Facility. 8