Строительство ГЭС на реке Колорадо было необходимо по многим причинам. Во-первых, плотина требовалась, чтобы орошать земли засушливого американского Юго- Запада. Вторая причина — стремление контролировать нрав непредсказуемой реки и свести к минимуму вероятность наводнений. Третья причина — добыча плодородного ила, который приносит река. Но самая главная — выработка электроэнергии. Поэтому проектом занялись лишь тогда, когда города Южной Калифорнии стали испытывать серьезную нужду в электричестве.

Более 25 лет, с начала XX века, Федеральное бюро мелиорации США, отвечающее за ирригационные работы, подыскивало на берегах реки Колорадо подходящие участки для сооружения плотины. К 1928 году чиновники остановили выбор на двух каньонах — Боулдере и Черном каньоне, в которых можно было построить большие водохранилища. В конце концов победил Черный каньон. Его стены выше, а русло реки уже, чем в каньоне Боулдер, и здесь можно было обойтись плотиной меньшего размера. Хотя, конечно, трудно себе представить, что бетонная конструкция высотой в 213 метров и толщиной у основания в 200 метров может считаться «меньшей», но когда речь заходит о плотинах, такие сравнения в порядке вещей.

Сначала реку пустили в обход места строительства по четырем деривационным туннелям, каждый длиной почти полтора километра и 17 метров в диаметре. Внутреннюю поверхность туннелей покрывал метровый слой бетонной обделки. К концу 1932 года два аризонских туннеля были готовы. Перегородки на их входах взорвали, и вода хлынула в открывшиеся туннели.

Затем выше по течению от места строительства будущей плотины рабочие начали возведение облицованной бетоном дамбы-перемычки высотой 30 метров. За пять месяцев были построены обе дамбы-перемычки, выше и ниже по течению; русло реки между ними осушили.

Чтобы освободить скальный грунт — прочное основание плотины, — пришлось удалить со дна каньона 12-метровый слой ила. Ил поднимали при помощи специально построенной канатной дороги, связавшей две стороны каньона. Канаты были натянуты между башнями, которые двигались по рельсам. Одновременно с работами по расчистке русла реки боковые стены каньона очищали от осыпающейся породы. Этим опасным трудом были заняты специальные рабочие — верхолазы. Словно безумные цирковые артисты, они свешивались на длинных веревках со стен каньона и осторожно работали отбойными молотками — все это без страховочной сетки!

Плотина Гувера, как и плотина Ита, сопротивляется давлению воды за счет собственного веса. Но строение ее совершенно иное: она возведена полностью из бетона, и напорная грань с поддерживающей конструкцией в ней — единое целое. Такие плотины из-за своей массивности называют гравитационными. В разрезе плотина Гувера выглядит как прямоугольный треугольник. Ее основная масса приходится на нижнюю часть, где давление воды сильнее всего. В верхней части плотина изгибается против течения и работает как арка, передавая часть нагрузки скальным стенам каньона. Здесь в скалах пробиты специальные каналы, в которых закреплены края бетонной арки. Таким образом, плотина Гувера — это арочная гравитационная плотина. Но если учесть ее огромный вес, возникают небольшие сомнения в том, что арка в ее конструкции была так уж необходима. Похоже, люди инстинктивно доверяют аркам: при одном взгляде на изогнутый гребень, героически противостоящий давлению воды, человек чувствует себя в безопасности.

Но вернемся к ходу строительства. В середине 1933 года начались работы по строительству самой плотины.

Плотина состоит из 230 вертикальных бетонных колонн, каждая приблизительно 7 на 18 метров в сечении. Их возведение потребовало огромного количества бетона. Для того чтобы обеспечить его бесперебойные поставки, неподалеку даже построили несколько бетонных заводов и протянули от них к канатным подъемникам железнодорожную ветку.

Плотина Гувера

Плотина Гувера 2

Строители отливали колонны слоями по полтора метра, наращивая их в шахматном порядке. Ограничивая каждый квадрат деревянной опалубкой, рабочие добивались того, чтобы бетон распределялся в ней максимально равномерно. Боковые стороны колонн для улучшения сцепления делались ребристыми, с вертикальными и горизонтальными бороздами. Благодаря им соседние колонны «блокировали» друг друга, и законченная плотина представляла собой единый монолит.

В ходе строительства в теле плотины между колоннами проложили несколько служебных вертикальных и горизонтальных галерей. Их использовали для дренажа и заливки цементным раствором трещин, появлявшихся в бетоне по мере его высыхания. Галереи были необходимы и в дальнейшем, для контроля за состоянием плотины.

Трещины в теле плотины — явление опасное, и следует сделать все, что возможно, чтобы предотвратить их появление. Дело в том, что бетон — это смесь щебня, песка и цемента, при добавлении воды в которую начинается химическая реакция — гидратация. Она приводит к образованию кристаллов, связывающих в итоге все ингредиенты. Но одновременно в процессе гидратации выделяется тепловая энергия. Ее неравномерное распределение и, как следствие, перепады температуры приводят к образованию трещин в бетоне.

Тепловая энергия, возникшая в массиве плотины Гувера, была замкнута внутри огромных объемов бетона. Это создавало для инженеров две проблемы. Первая заключалась в уже знакомой нам опасности образования трещин из-за неравномерного охлаждения. Вторая — невозможность завершить строительство в срок. В естественных условиях плотине Гувера потребовалось бы 50 (!) лет, чтобы остыть до нужной температуры. Поэтому строители не могли ее закончить: стыки между колоннами нельзя было заливать раствором до тех пор, пока бетонный массив не остынет.

Чтобы ускорить процесс охлаждения, инженеры проложили в каждом отливаемом слое колонны трубы и пустили по ним ледяную воду. Степень охлаждения постоянно отслеживалась, при необходимости ею управляли, изменяя температуру воды. В центре тела плотины по всей ее толщине был оставлен проход в 2,5 метра для размещения труб, по которым вода подавалась от охлаждающей установки к плотине. По мере того как росла высота плотины, проход заполнялся 15-метровыми слоями бетона, и сверху укладывали новые трубы. К началу 1935 года, за двадцать месяцев, вся конструкция была успешно охлаждена, и одновременно с этим отлили последние колонны.

Плотина Гувера 3

Проектировщики удачно распределили остальные строения гидротехнического комплекса по каньону. Сразу за плотиной вверх по течению находятся четыре водозаборные башни высотой с 34-этажный дом. Через них вода из водохранилища попадает в стальные напорные трубопроводы и водоспуски, которые, в свою очередь, ведут либо в два здания электростанций у подножия плотины, либо в два водосбросных сооружения. Башни установлены на двух уступах, вырубленных в стенах каньона на высоте 90 метров над дном водохранилища, и закрываются гигантскими цилиндрическими затворами. Под основаниями башен есть специальные карманы, в которых собирается ил (его потом используют в качестве удобрения). Основная функция водосбросных сооружений — отведение воды в оросительные системы.

С двух сторон от плотины находятся два 150-метровых водосброса. Они представляют собой гигантские трубы из бетона, по которым сквозь толщу скал в реку ниже по течению отводится вода, поднявшаяся слишком высоко. Водосбросы и трубы водозаборных башен соединяются с деривационными туннелями. В местах их соединения установлены заглушки.

При взгляде на плотину Гувера мы понимаем, что и полностью утилитарные сооружения могут быть необыкновенно красивы.

Дэвид Маколи. Как это построено: от мостов до небоскребов.
Иллюстрированная энциклопедия

Похожие Материалы

Поиск