Zemin Mekanii ve Temel Mühendislii Onuncu Ulusal Kongresi 16-17 Eylül 2004, $stanbul Teknik Üniversitesi, $stanbul KUZEY HAZAR DENZNDE YAPAY ADA NAATI Rasin DÜZCEER 1 Alp GÖKALP 2 SUMMARY This paper briefly summarizes the design and construction of two artificial islands project, which was one of the most challenging off-shore construction project completed recently in the North Caspian Sea. The artificial islands (130 m x 90 m) so as to explore oil were completed in 2002. The islands are closed box structure, whose front walls are composed of 15 m long sheetpiles and are anchored to the back sheet pile walls by tie rods. The logistic works for the site have been carried out from the main office, established in Bautino, which is the only closest urban village in the region and is approximately 350 km away from the construction site. Transportation to the construction site is carried out by ships and usually takes 28-30 hours in case weather conditions permit. The construction crew was living on an accomodation ship and the journey from the accomodation ship to the islands was carried out via small boats. The construction of the islands was completed successfully in a record period of less than 50 days before the scheduled construction period of 75 days. The oil exploration works are commenced in 2003 as scheduled. ÖZET Bu makalede, son y-llarda kuzey Hazar denizinde yap-lan en zor ve iddial- aç-k deniz in0aatlar-ndan birisi olan iki adet yapay ada in0aa projesinin tasar-m ve imalatlar-yla ilgili bilgiler özetlenmi0tir. 2002 y-l-nda tamamlanan 90 metre x 130 metre boyutlar-ndaki yapay adalar; petrol arama platformu olarak kullan-lmaktad-r. Kapal- bir kutu 0eklinde tasarlanan yapay adalar-n ön duvar- 15 metre boyundaki palplan0lardan olu0makta ve ön duvar, arka palplan0 duvara gergi çubuklar- ile ba4lanm-0t-r. Projenin lojistik i0leri en yak-n 0ehir merkezine 350 km mesafe uzakl-ktaki Bautino da kurulan Merkez Ofisten yürütülmü0tür. Hava 0artlar-n-n müsaade etti4i zamanlarda adaya ula0-m 28-30 saatte ve sadece gemi ile yap-labilmi0tir. Ayr-ca proje personeli de in0aat sahas- yak-n-ndaki bir gemide ikamet etmi0ler ve proje sahas-na ula0-m da sadece küçük gemilerle sa4lanabilmi0tir. Yapay adalar-n in0aat-, planlanan i0 süresi olan 75 gün yerine palplan0 çak-m-nda kullan-lan yöntem ile 50 gün gibi rekor bir sürede ba0ar- ile tamamlanm-0 ve petrol arama çal-0malar- da 2003 y-l-nda planland-4- gibi ba0lam-0t-r. 1 Dr. =n0aat Yüksek Mühendisi, DÜZCEER R., Kaskta0 A.B., rasin@kasktas.com.tr 2 =n0aat Yüksek Mühendisi, GÖKALP A., Kaskta0 A.B., alp@kasktas.comt.r
1.GR =n0aat- Eylül 2002 de ba0ar- ile tamamlanan Yapay Ada projesi dünyan-n en çok umut vaad eden petrol havzalar-ndan biri olan Kuzey Hazar denizindedir. =n0aat- tamamlanan ve petrol arama çal-0malar-n-n ba0lad-4- Yapay Adalar bu tipteki adalar-n ilk ikisi olup aynbölgede irili ufakl- ve de4i0ik boyutlarda yeni adalar-n yap-lmas- planlanmaktad-r. =n0aat öncesinde yap-lan fizibilite çal-0malar-ndan elde edilen verilere göre ada in0aas- için en uygun ve ekonomik sistem olarak palplan0 perde duvar seçilmi0tir. Petrol arama çal-0malar- tamamland-ktan sonra palplan0 perdelerin sökülerek adalar-n kald-r-lmasplanlanmaktad-r. Proje sahas-n-n yeri Hazar denizinin Kazakistan s-n-rlar- içinde kalmakta olup, bu bölgenin karakteristi4i olarak su derinlikleri 1 metre ila en fazla 9 metre aras-nda de4i0mektedir. (Ortalama derinlik 6.2 metre dir.) (Bekil 1) Projenin yeri Bekil 1. Hazar Denizinin Co4rafi Haritas- 2. PROJE SAHASINDA YAPILAN ZEMN ARATIRMALARI Proje sahas-ndaki zemin ara0t-rma çal-0malar- Hazar Denizinin kuzey do4u k-sm-nkapsayan bölgede detayl- yap-lm-0t-r. Zemin ara0t-rma çal-0malar- May-s 1997 ila Haziran 1997 aras-nda bir mavna vas-tas- ile yap-lm-0t-r. Ölçülen su derinlikleri 1 ila 2.5 metre aras-nda de4i0mektedir.
Zemin ara0t-rmalar- kapsam-nda piezo-konik penetrometre (CPTU) testi de dahil olmak üzere yerinde saha deneyleri yap-lm-0 ve bu deneyler s-ras-nda düzenli olarak örselenmi0 ve örselenmemi0 numuneler al-nm-0t-r. Al-nan bu numuneler üzerinde laboratuvar deneyleri (dane çap- da4-l-m- ve hidrometre analizi, karbon muhtevas- tesbiti ve mikroskobik inceleme, Atterberg limitleri, vs) Killi zemin katmanlar-n-n kayma mukavement özellikleri üç eksenli bas-nç testleri, offshore torvane ve cep penetrometresi kullan-larak bulunmu0tur. Bekil 2 de idealize zemin profili ve Tablo 1 de de zemin tabakalar-n-n özellikleri verilmi0tir. Yapay ada tasar-m-n-n yap-lmas- için zeminin geoteknik özelliklerinin bilinmesi çok önemlidir. Zemin üst kotundan itibaren 2.0 metre derinli4e kadar görülen yumu0ak killi numuneler üzerinde yap-lan deneylere göre drenajs-z kayma mukavemeti 20 kpa d-r. S-4 derinliklerden elde edilen kum numunelerin yüksek miktarda silt ve kil içerdi4i belirlenmi0tir. Açk yeilimsi gri renkli YUMUAK KL Çok siltli, çok sk, yeilimsi gri renkli, yer yer KL, alçta kristalleri izleri tayan NCE KUM Yeilimsi gri renkli, yer yer alçta kristalleri ve deniz kabu$u izleri tayan Sk KL Çok siltli ve çok sk yeilimsi renkli NCE KUM Sert, yeilimsi gri-koyu yeil renkli üst seviyelerde organik kil, siltta ve alt seviyelerde ince kum izleri tayan KL Bekil 2. =dealize Zemin Profili 3. PROJE SAHASINDAK ZEMN ÖZELLKLER Proje sahas-ndaki deniz taban- genellikle düz bir topografyaya sahiptir ve su derinlikleri 1 ila 2.5 metre aras-nda de4i0mektedir. Deniz taban-n-n üstteki 1.5-2.0 metrelik k-sm-nda yumu0ak kil ve silt mevcut olup, sahan-n güney-bat- istikametine do4ru ise gev0ek kum
gözlemlenmi0tir. Bu katman-n alt-nda ise 5 metre kal-nl-4-nda çok sert siltli kum mevcuttur. Kum içerisinde de alç- ta0- kristalleri bulunmaktad-r. Bu kum tabakas-n-n alt-nda 20 metre derinli4e kadar kat- ve çok kat- kil tabakas- yeralmaktad-r. Bu killi tabaka içerisinde 10.5 ila 13.5 metre profili aras-na ince siltli, çok sert ve oldukça fazla alç- ta0- kristallari bulunan kum katmanlara rastlanm-0t-r. Tablo 1. Zemin Özellikleri Derinlik w c Zemin Tan-m- u (m) kn/m 3 (%) (%) (kpa) 0.0-1.4 K=L - 13-20 1.4-5.5 =nce KUM 20.0-17 - 5.5-10.7 K=L 18.5 36 25 85 10.7-13.5 =nce KUM 20.0-22 - 13.5-19.6 K=L 19.5 24 18 80 I p 4. HAZAR DENZNDEK KLM VE ÇEVRE KOULLARI Kuzey Hazar Denizindeki y-ll-k ortalama hava s-cakl-4-8 o C ila 10 o C aras-nda de4i0mektedir. K-0 aylar-nda ortalama s-cakl-k -7 o C ila -10 o C aras-nda de4i0mekte ve kutup rüzgarlar- ile birlikte -30 o C ye kadar dü0mektedir. Yaz aylar-nda ise (Haziran ila A4ustos aylar- aras-) ortalama hava s-cakl-4-24 o C ila 26 o C aras-nda de4i0mekte ve güney rüzgarlar- ile bu s-cakl-k zaman zaman 42 o C ila 44 o C e kadar ç-kmaktad-r. Su s-cakl-4- ayn- hava s-cakl-4- gibi mevsimlere göre çok de4i0kenlik göstermektedir. Yaz aylar-nda s-4 bölgeleredeki su s-cakl-4-26 o C üzerine ç-kmaktad-r. Ancak Kas-m ayba0-ndan itibaren buzlanma ve buz örtüsü Hazar denizinin kuzey-do4u bölgelerinde ba0lamakta ve k-0-n 0iddetine ba4l- olmak üzere Nisan ay-na kadar da etkisini göstermektedir. K-0-n geli0i ile birlikte buz örtüsü büyümekte ve Hazar Denizinin bat- ve güneyi do4ru yay-lmaktad-r. Proje sahas-; dünyan-n en çok umut vaad eden petrol havzalar-ndan biri olmas-n-n yan- s-ra Özel Ekolojik Bölge ve Öncelikli Korunan Bölge olarak bilinen son derece hassas bir çevrede yer almaktad-r. S-4 sularda ve k-y- bölgelerde bulunan kam-0l-klar nedeniyle bu bölge de4i0ik bal-k ve su ku0u türlerine ev sahipli4i yapmaktad-r. 1 Nisan ila 15 Temmuz tarihleri aras-nda ve Ekim ay- boyunca bu bölgedeki tüm aktiviteler çok s-k- kontrol edilmektedir. K-0 aylar-nda ise Hazar denizinde ya0ayan fok bal-klar-n-n büyük ço4unlu4u buz üzerinde beslenmekte ve üremektedirler. 5. PROJENN TANITIMI Yapay Adalar petrol arama platformu olarak kullan-lmak üzere in0aa edilmi0tir. Adan-n plandaki boyutlar- 90 x 130 metredir. Kapal- bir kutu 0eklinde tasarlanan yapay adan-n ön duvar- 15 metre boyundaki Larssen tipi çift palplan0lardan olu0makta ve ön perde arka palplan0 duvara gergi çubuklar-yla ba4lanmaktad-r.
Proje kapsam-nda her bir adadaki miktarlar a0a4-da verilmi0tir. 8,000 m 2 L=13-17 m aras-nda de4i0en palplan0, 180 adet gergi çubu4u Bekil 3. Palplan0 perde duvar kesiti Projede yap-lan ana i0lerin s-ras- a0a4-da özetlenmi0tir : 5.1. Toprak =0leri : Ada in0aat- için gerekli dolgu malzemesi Bautino dan temin edilmi0tir. Malzemeler Bautino daki yükleme iskelesinden mavnalara yüklenmi0 ancak ada in0aa edilen bölgede su derinli4inin az olmas- nedeniyle bir ara istasyona u4rayarak yüklerini yar-ya dü0ürdükten sonra adaya ula0abilmi0lerdir. Dolgu malzemeleri mavnalardan kazmakineleri kullan-larak bo0alt-lm-0t-r. Yeterli bir alan-n dolgusu tamamland-ktan sonra kaz- makineleri mavnadan dolgu malzemesinin üzerine ç-karak tesviye i0lemlerini yapm-0t-r. Toprak i0lerine, yapay ada istenilen seviye ve boyuta ula0-l-ncaya kadar devam edilmi0tir.
Bekil 4. Proje sahas-n-n panaromik görünümü 5.2. Palplan0 Çakma =0leri : Proje kapsam-nda yer alan 13 ila 17 metre boyundaki palplan0lar ve 5 metre boyundaki Larssen tipi ankraj palplan0lar- çak-lm-0t-r. 5.2.1. Ön Palplan0 Perde : Proje sahas-n-n bulundu4u bölgedeki zemin sert ve çok sert oldu4u için ön perde de yeralan tüm 13 ile 15 metre boyundaki palplan0lar ancak su jeti yard-m-yla -10 metre seviyesine kadar çak-labilmi0tir. Yüksek teknoloji gerektiren su jeti yönteminde kapasitesi yüksek bir su pompas- kullan-lm-0t-r. Bu su pompas- bir su hatt- ile palplan0lara özel bir 0ekilde ba4lanm-0 olan su borular-na ba4lanm-0t-r. Su jeti sayesinde proje sahas-ndaki sert ve çok sert zeminler örselenebilmi0 ve palplan0lar öngörülen derinliklere kadar çak-labilmi0tir. Palplan0lar- üst seviyeleri ise adan-n iki kö0esinde +4.6 metre ve di4er iki kö0esindeyse +4.4 metredir. Bu seviyeler aras-ndaki fark sayesinde çok güçlü hakim rüzgarlara kar0- bir perde olu0turulmas- hedeflenmi0tir. 5.2.2. Ankraj Palplan0 Perdesi : 5 metre boyundaki ankraj palplan0lar ise su jeti kullan-lmas-na gerek kalmadan vibro çekiç kullan-larak istenilen derinli4e kadar çak-lm-0lard-r. 5.3. K-lavuz Haz-rlanmas- : Ön palplan0 duvarda yeralan çift palplan0lar- teknik 0artnamelerde belirtilen dü0ey ve yatay s-n-rlar içerisinde çakabilmek için a0a4-da görülen özel bir k-lavuz kullan-lm-0t-r. Özel k-lavuz, projede çok s-k- bir 0ekilde uygulanan çevre sa4l-4- ve güvenli4i program-nda yeralan tüm özel 0artlara uyacak olacak 0ekilde imal edilmi0tir.
5.4. Ku0ak Kiri0leri ve Gergi Çubu4u =0leri : Ön palpla0lar-n çak-m- ve bunu takiben kaz- i0lerinin de tamamlanmas-ndan sonra 12 metre boyundaki ku0ak kiri0leri ve gergi çubuklar- projeye ve teknik 0artnamelere uygun olarak yerle0tirilmi0tir. (Bekil 5) Bekil 5. Gergi çubuklar-n-n yerle0tirilmesi 5.5. Ba0l-k Kiri0i : Palplan0 perde duvar in0aat-n-n son i0 kalemi ba0l-k kiri0lerinin yerle0tirilmesi i0leridir. Yapay aday- s-n-rlayan ön perde ve arka ankraj perde duvarlar-nda yeralan tüm palplan0lar çak-ld-ktan sonra ba0l-k kiri0leri yerle0tirilmi0tir. 6. PROJE LOJST8 LE LGL BLGLER Yukar-da özetlendi4i gibi proje sahas- son derece hassas bir çevrede yer almaktad-r. Bu yüzden de proje sahas-na ula0-m, malzeme temini ve her türlü lojistik i0leri Bautino daki Merkez Ofisten ve sadece deniz yolu ile yap-labilmi0tir. Bu proje için Bautino da özel bir yükleme iskele kullan-lm-0 ve ula0-m mavnalarla yap-lm-0t-r. Ancak dolgu malzemesi gibi baz- a4-r malzemelerin ta0-nmas-nda baz- zorluklarla kar0-la0-lm-0t-r. Proje sahas-n-n bulundu4u bölgede su derinli4inin az olmas- nedeniyle mavnalar bir ara istasyona u4rayarak yüklerini yar-ya dü0ürdükten sonra malzemeleri parti parti adaya ula0t-rabilmi0lerdir. Bantiye personeli imalatlar s-ras-nda bir gemide ikamet etmi0ler ve proje süresince denizde ya0am-0lard-r. Proje sahas-ndaki s-4 su derinlikleri nedeni ile ikametgah olarak kullan-lan gemi 0antiyeden oldukça uzak bir noktada demirlemek zorunda kalm-0 ve personelin 0antiyeye ula0-m- küçük gemilerle sa4lanm-0t-r.
Normal hava ko0ullar-nda proje sahas- ile ikamet edilen gemi aras-ndaki ula0-m 2 ila 2.5 saat sürmektedir. Ancak palplan0 ekibi çok sert hava ko0ullar- nedeniyle birçok kez büyük zorluklarla ve tehlikeli durumlarla kar0-la0m-0lard-r. Bunlar-n en hayati tehlike içerenlerinden birisi personelin yapay ada ile ikamet ettikleri gemi aras-nda veya proje sahas-nda kötü hava ko0ullar- nedeni ile s-k s-k mahsur kalmalar-d-r. SONUÇLAR Bu makalede, kuzey Hazar denizinde 2002 y-l-nda yap-m- ba0ar- ile tamamlanan yapay ada projeleri ile ilgili bilgiler verilmi0tir. Palplan0 çak-m ve gergi çubu4u yerle0tirme i0leri son derece zor do4a ko0ullar-n-n oldu4u bir bölgede gerçekle0tirilmi0tir. =malatlar; zaman zaman insan üstü çaba gerektiren büyük bir disiplin ile çok sert hava ve zorlu do4a ko0ullar-nda gerçekle0tirilmi0tir. =malatlar s-ras-nda kar0-la0-lan tüm olumsuzluklara ra4men proje hedef süresi olan 75 gün yerine 50 gün gibi rekor bir sürede çok s-k- kalite kontrol, güvenlik ve çevre sa4l-4- programlar-na uygun olarak ba0ar- ile tamamlanm-0t-r. Bu projenin ba0ar- ile tamamlanabilmesi zemin uygulamalar- yapan Türk firmalar-n-n ve Türk geoteknik mühendislerinin dünyan-n her kö0esinde ve her türlü zorluklara kar0- yüksek teknoloji gerektiren imalatlar- ba0ar- ile gerçekle0tirebildiklerini ve uluslararasrakipleri ile her konuda rekabet edebilme gücüne ula0abildiklerini kan-tlamas- aç-s-ndan çok önemli bir örnek te0kil etmektedir. TEEKKÜR Bu bildirinin yazarlar- katk-lar-ndan ve tüm di4er desteklerinden ötürü Yapay Ada Bantiye Befi Say-n R-za YÖRÜK, Say-n Merih BÜYÜKLÜ ve 0antiye yönetimine te0ekkür eder. KAYNAKLAR Fugro Engineers B.V., (1997) Yapay Ada =n0aat- Geoteknik Etüd Raporu, Kuzey Hazar Denizi, Rapor No.: N-3495/01. Yörük R., Büyüklü M. (2003) Technical Report on artificial island construction works, Internal Technical Report, =stanbul, Turkey.