Niezwykłe konstrukcje [cz. 15]. Zapora Hoovera - betonowy gigant

Charakterystyczna, betonowa ściana spiętrzająca rzekę Kolorado to nie tylko jeden z symboli Stanów Zjednoczonych. Konstrukcja, wzniesiona w czasach wielkiego kryzysu  jest zarazem dowodem kunsztu inżynierów, a przy okazji miejscem, które przyczyniło się do śmierci wielu swoich budowniczych.  Jak i po co wzniesiono zaporę Hoovera?

John Keynes głosi potrzebę interwencjonizmu

Gdy po Czarnym Czwartku wielki kryzys ogarnął Stany Zjednoczone, a później niemal cały świat, władze krajów szukały jakiegoś wyjścia z sytuacji. Jedną z metod był przeforsowany przez Franklina Delano Roosevelt New Deal (Nowy Ład), czyli zgodna z postulatami ekonomisty, Johna Maynarda Keynesa interwencja państwa, mająca na celu ponowne rozruszanie gospodarki.

Nowy Ład oznaczał zakrojone na bardzo szeroką skalę zaangażowanie państwa w gospodarkę i przejęcie przez władze centralne części ciężaru walki z kryzysem. Poza wydatkami socjalnymi oznaczało to również organizowanie robót publicznych i wspieranie z budżetu federalnego wielkich inwestycji.

Ocena, czy były to skuteczne działania, od kilkudziesięciu lat dzieli ekonomistów (dzieli również polityków, ale można założyć, że w ich przypadku nie ma to wiele wspólnego z wiedzą ekonomiczną). Choć przeciwnicy interwencjonizmu argumentują, że Nowy Ład w gruncie rzeczy opóźnił przezwyciężenie kryzysu i wyjście z recesji, to pozostałością kryzysowych inwestycji są m.in. tak słynne budowle, jak most Golden Gate czy zapora Hoovera.

Warto przy tym pamiętać, że te inwestycje, choć realizowano je w czasach wielkiego kryzysu gospodarczego, zostały zaplanowane na długo przed jego rozpoczęciem.

Kolejną, sporną kwestią były sprawy związane z lokalizacją i finansowaniem inwestycji oraz bezpieczeństwem - gdy w marcu 1928 roku w pobliżu Los Angeles zawaliła się tama św. Franciszka, poza ogromnymi stratami materialnymi spowodowało to śmierć setek ludzi i wywołało wątpliwości co do budowy kolejnej zapory. Ta katastrofa wymusiła na projektantach tamy zastosowanie konserwatywnych, sprawdzonych przez wieki rozwiązań.

Zaproponowano połączenie zapory grawitacyjnej, która trzyma się na miejscu dzięki ogromnej masie i stabilnej konstrukcji z zaporą łukową, której wygięty kształt skierowany jest w górę rzeki - w praktyce zapora Hoovera mogła mieć prosty kształt lub być znacznie wyższa, ale postanowiono zbudować ją znacznie mocniejszą w stosunku do potrzeb.

Ostateczna decyzja zapadła dopiero 21 grudnia 1928 roku, gdy prezydent Calvin Coolidge podpisał ustawę, przewidującą finansowanie budowy z budżetu federalnego. Choć zaporę oddano do użytku podczas sprawowania urzędu przez prezydenta Franklina Delano Roosevelta, większość prac przeprowadzono w czasie kadencji Herberta Hoovera, który użyczył swojego nazwiska tej inwestycji (przez kilka pierwszych lat zapora nosiła nazwę Boulder Dam).

Wielka budowa w środku pustkowia

Problemem, przed którym stanęli budowniczowie zapory było również jej oddalenie od osiedli i jakiejkolwiek infrastruktury. Aby zapewnić transport ludzi i materiałów, zbudowano 50-kilometrową linię kolejową, a na środku pustkowia powstało miasto dla ponad 5 tys. robotników.

Ludzie, zatrudnieni przy budowie zapory mieszkali początkowo w strasznych warunkach, gnieżdżąc się w namiotach bez dostępu do jakiegokolwiek zaplecza. W wyniku protestów i strajków w ciągu roku wzniesiono jednak dla nich i ich rodzin  domy, tworzące osadę Boulder City.

Cztery tunele osuszają rzekę

Budowa rozpoczęła się w 1931 roku w miejscu znanym jako Czarny Kanion. Aby wznieść zaporę, konieczne było czasowe osuszenie koryta rzeki. Nie było możliwości, aby puścić ją tymczasowym korytem - z obu stron ograniczały ją przecież ściany kanionu. Rozwiązaniem okazało się wydrążenie w litej skale czterech tuneli. Zaplanowano, że każdy z nich będzie miał 17 metrów średnicy i około 1200 metrów długości.

Aby wydrążyć tunel, konieczne było nawiercenie skały i rozmieszczenie w niej ładunków wybuchowych, a następnie wywiezienie rumowiska. Aby przyspieszyć wiercenia, skonstruowano ciekawy pojazd, na którym  umieszczono wielopoziomowe rusztowanie z kilkunastoma świdrami. Dzięki takim innowacjom tempo drążenia tunelu w skale sięgało imponujących 14 metrów na dobę. Dla porównania - wykonawca II linii warszawskiego metra założył tempo drążenia 10-13 metrów na dobę.

Było to ogromne wyzwanie  - ze względu na brak wentylacji, ludzie umierali w tunelach od zatrucia spalinami. Co istotne, zarówno podczas drążenia tuneli, jak i w czasie dalszych prac, nie stosowano niemal żadnych zabezpieczeń, jak siatki czy kaski ochronne (korzystała z nich tylko część pracowników). Efektem jest ponura statystyka - oficjalna, choć prawdopodobnie zaniżona liczba ofiar różnych wypadków to 112 osób.

Jak ochłodzić zastygający beton?

W 1933 roku przystąpiono do budowy samej zapory, rozpoczynając wylewanie betonu. Nie było to prostym zadaniem - gdyby zaporę odlano jako jeden element, wyschnięcie i związanie betonu trwałoby ponad 100 lat, a konstrukcja byłaby podatna na pękanie.

Rozwiązaniem okazało się podzielenie budowli na wypełniane kolejno, kilkunastometrowe klocki. Problemem było również przegrzewanie się całej zapory - wiążący beton zwiększał swoją temperaturę, co powodowało, że wnętrze zapory rozgrzewało się nawet do 70 stopni Celsjusza. Aby zaradzić temu problemowi pomiędzy segmentami betonu poprowadzono rury, którymi tłoczono wodę, chłodzącą całą budowlę.

9 lutego 1935 roku zamknięto wrota tuneli, odprowadzających wodę - rozpoczęło się napełnianie jeziora Mead. Pełne napełnienie zbiornika trwało aż sześć lat.

Spiętrzona woda zasila 17 generatorów hydroelektrowni o mocy 2080 MW, umieszczonych po obu stronach rzeki u podnóża zapory, co zapewnia elektryczność dla około 2 mln gospodarstw domowych. Dla porównania - planowana, pierwsza w Polsce elektrownia jądrowa ma mieć docelową moc około 3000 MW (zobaczcie również bezawaryjną, rosyjską hydroelektrownię, która działa bez przerwy już ponad 100 lat).

Woda, która zasila turbiny jest pobierana przez cztery wieże, wyłaniające się z wody za zaporą. Ujęcia wody zlokalizowane w wieżach pozwalają w normalnych warunkach czerpać ją z poziomu mniej więcej połowy wysokości zapory. Gdy poziom jeziora Mead znacząco spadnie, można uruchomić ujęcia znajdujące się blisko dna, czerpiące wodę z większą ilością różnych zanieczyszczeń.

Aby zbudować zaporę o wysokości 221 metrów i długości 379 metrów, konieczne było zużycie 2,5 mln metrów sześciennych betonu - jest to ilość, pozwalająca na wybetonowanie drogi łączącej wschodnie i zachodnie wybrzeże Stanów Zjednoczonych. Sama zapora, choć na zdjęciach wygląda jak gigantyczna, nieco tylko odchylona od pionu ściana, to w przekroju przypomina raczej pochyloną piramidę - ma 200 metrów szerokości u podstawy i zaledwie 14 metrów szerokości na szczycie.

Co istotne, zapora Hoovera nie tylko spiętrza wodę i dostarcza prąd, ale jest zarazem skutecznym zabezpieczeniem przeciwpowodziowym i zbiornikiem, gromadzącym wodę na czas suszy. Przez dziesiątki lat stanowiła również ważny element systemu komunikacyjnego, zapewniając połączenie drogowe pomiędzy Newadą i Arizoną.

Dopiero kilka lat temu postanowiono pozbawić zaporę tej ostatniej funkcji - wiodąca przez nią droga była zbyt wąska, a dojazd wiodący trudnymi serpentynami sprzyjał licznym wypadkom. W tym celu kilkaset metrów od zapory zbudowano nowy most o nazwie Hoover Dam Bypass.

Niedawno powstał również projekt przebudowy zapory Hoovera. Chiński architekt Yheu-Shen Chua zaproponował, by zbudować ją właściwie od nowa, łącząc zaporę z nowym mostem i tarasem widokowym. Uzupełnieniem konstrukcji, sprawiającej na pierwszy rzut oka wrażenie  chaotycznej plątaniny, byłyby system zbiorników, dzięki którym można byłoby śledzić przepływ wody przez zaporę.

Trudno jednak uznać tę, nagrodzoną przez magazyn architektoniczny Evolo, propozycję za coś więcej, niż tylko artystyczną wizję bez szans na realizację.

Na następnej stronie znajdziecie fotografie, przedstawiające różne etapy budowy zapory i budowę mostu Hoover Dam Bypass.

1. Czarny kanion przed rozpoczęciem prac

2. Prace przygotowawcze na ścianie kanionu

3. Wstępny etap prac nad zaporą

4. Boulder City

5. Wylot jednego z tuneli

6. Wnętrze tunelu

7. Wylanie pierwszej porcji betonu

8. Pierwsze segmenty zapory

9. Budowa zapory Hoovera

10. Budowa zapory Hoovera

11. Segmenty, na które podzielono zaporę podczas budowy

12. Konstrukcja coraz bliższa ukończenia

13. Budowa budynków hydroelektrowni

14. Wznoszenie jednej z wież z ujęciem wody dla hydroelektrowni

15. Widok od strony przyszłego jeziora Mead

16. Fragment rury, obramowującej tunel wodny

17. Gotowe do zamknięcia wrota tunelu

18. Gotowa zapora Hoovera - widok od strony jeziora Mead przed spiętrzeniem wody

19. Sweet focia na tle zapory

20. Budowa Hoover Dam Bypass

21. Budowa Hoover Dam Bypass

22. Budowa Hoover Dam Bypass

23. Budowa Hoover Dam Bypass

24. Budowa Hoover Dam Bypass

Jeśli zdjęcia przypadły Wam do gustu, możecie również wybrać się na wirtualną wycieczkę po zaporze.