Đập thủy điện lớn nhất nước Mỹ và kỹ thuật xây dựng đảm bảo an toàn hàng trăm năm

Đập Hoover - từng có tên gọi là đập Boulder, là một công trình vĩ đại tại con sông Colorado, nằm biên giới giữa các tiểu bang Arizona và Nevada của Mỹ.

Công trình vĩ đại của nước Mỹ

Vào đầu thế kỷ 20, Cục cải tạo Mỹ đã bắt đầu xem xét kế hoạch xây dựng một đập thủy điện lớn trên biên giới Arizona-Nevada để chế ngự sông Colorado và cung cấp nước, điện cho vùng Tây Nam đang phát triển. Việc xây dựng trong khung thời gian nghiêm ngặt đã chứng minh một thách thức to lớn, khi đoàn thi công phải tiếp cận các đường hầm carbon monoxide nghẹt thở hoặc lơ lửng trên độ cao hơn 200 mét để chinh phục hẻm núi.

Đập Hoover được xây dựng giữa năm 1931 và năm 1936 trong cuộc Đại suy thoái. Đập được đặt tên theo tên của cựu Tổng thống Mỹ Herbert Hoover. Đây là đập thủy điện lớn nhất trên thế giới vào thời điểm hoàn thành.

Sông Colorado rộng lớn với chiều dài 2.333 km, cung cấp nước tưới cho 1/12 ruộng đất nước Mỹ. Sông bắt đầu từ đầu nguồn thượng lưu dãy núi Rocheuses hướng về Tây Nam xuyên vượt sông Colorado, Utah và chảy qua khe sâu lớn, chảy vào bang New Mexico trước khi rót vào vịnh California, thành sông ranh giới giữa bang Arizona và bang Nevada, bang Arizona và bang Califonia.

Sông Colorado là một con sông “dữ dội”. Năm 1905, nó đột nhiên hoàn toàn thay đổi đường đi, hình thành nên hồ Sorton dài 77 km2, đe dọa đánh chìm lòng sông Inpiril bang California. Để khống chế và cải thiện điều kiện tưới nước, đồng thời dùng nó với mục đích phát điện, nhà chức trách quyết định xây dựng một đập nước lớn ở đoạn sông giáp giới bang Arizona và Nevada.

Năm 1928, quốc hội Mỹ thông qua kinh phí xây dựng, và công trình Đập Hoover được khởi công vào năm 1931. Tổng thống Mỹ lúc bấy giờ là Herbert Hoover rất quan tâm đến dự án này, quyết định lấy tên mình đặt là Đập Hoover. Đến năm 1936, công trình xây xong, nhưng cựu Tổng thống Roosevelt lại gọi nó là Đập Boulder. Tên này được dùng đến năm 1947, sau đó khôi phục lại tên cũ.

Quá trình xây dựng gian nan

Khó khăn đầu tiên của quá trình xây dựng đập Hoover liên quan đến việc cho nổ mìn các hẻm núi để tạo ra bốn đường hầm dẫn nước. Đối mặt với thời hạn nghiêm ngặt, rất nhiều công nhân đã phải oằn mình làm việc trong môi trường ngập khí carbon vả bụi bặm, gặp nguy hiểm đến tính mạng.

Đến tháng 8/1931, một cuộc đình công 6 ngày đã xảy ra. Khi 2 đường hầm được hoàn thành, đá khai quật sau đó được sử dụng để tạo thành một con đập tạm thời.

Bước tiếp theo liên quan đến việc làm sạch các hẻm núi. Công nhân bị treo ở độ cao khoảng 250 mét, sử dụng búa, khoan rất nặng và cột kim loại để đánh rơi những vật liệu lỏng lẻo. Đây là một nhiệm vụ nguy hiểm dẫn đến thương vong về người và thiệt hại về vật chất.

Trong khi đó, lòng sông khô bắt đầu cho phép xây dựng công trình thủy điện, bốn tháp nạp và đập chính. Xi măng được trộn lẫn tại chỗ và được treo lên hẻm núi bằng dây cáp nặng tới 20 tấn. Người lao động liên tục sử dụng vòi ống để phun nước vào các khối bê tông để giữ cho nó đủ độ ẩm.

Khi con đập dâng lên theo từng khối một, hình ảnh phác thảo của kiến ​​trúc sư Gordon Kaufmann đã dần trở nên rõ nét. Để nhấn mạnh tầm vóc đồ sộ, ấn tượng của cấu trúc, ông Kaufmann giữ cho công trình mộc mạc nhưng không kém phần kỳ vĩ. Nhà máy điện được thiết kế dựa trên cảm hứng của nền văn hóa bản địa Mỹ.

Vào ngày 30/9/1935, đám đông 20.000 người đã theo dõi cựu Tổng thống Franklin Roosevelt khánh thành công trình kỳ vĩ. Khoảng 5 triệu thùng xi măng và 45 triệu pound thép gia công, 6,6 triệu tấn bê tông đã được sử dụng để xây Đập Hoover. Người ta đã tính toán, lượng bê tông đó đủ để mở một con đường kéo dài từ San Francisco đến thành phố New York.

Đập Hoover đã trở thành con đập thủy điện cao nhất thế giới. Tổng cộng, khoảng 21.000 công nhân đã tham gia quá trình gian khó nhưng tự hào này.

Đập Hoover hoàn thành đã khiến nước của dòng sông Colorado hoang dã chảy qua cảnh quan Tây Nam khô cằn, thúc đẩy sự phát triển của các thành phố lớn như Los Angeles, Las Vegas và Phoenix. Có khả năng tưới tiêu lên tới 2 triệu mẫu Anh mỗi năm, 17 tuabin của đập Hoover đủ sức mạnh tạo ra điện cung cấp cho 1,3 triệu ngôi nhà. Đập được chỉ định là Di tích lịch sử quốc gia Mỹ vào năm 1985 và là một trong 7 kỳ quan xây dựng dân dụng hiện đại của Mỹ vào năm 1994. Ngoài ra, đập Hoover cũng thu hút khoảng 7 triệu du khách mỗi năm,

Đảm bảo an toàn trong hàng trăm năm

Nhìn từ quan điểm kỹ thuật, hầu hết các kỹ sư, chuyên gia đều đồng ý rằng câu chuyện về đập Hoover là một câu chuyện về…bê tông. Rất nhiều bê tông đã được sử dụng trong công trình này, ít nhất là khoảng 3.25 triệu mét khối.

Sử dụng một lượng bê tông khổng lồ để làm cứng một công trình xây dựng là một thách thức thực sự, đặc biệt là vào khoảng thời gian gần 100 năm về trước. Nguyên nhân chủ yếu là vì bê tông rất khô, tỏa nhiệt, ảnh hưởng đến quá trình đóng rắn và gây khó khăn khi kết nối cấu trúc cuối cùng. Các kỹ sư ước tính rằng, nếu tất cả bê tông trong công trình Đập Hoover được đổ trong 1 lần thì sẽ mất đến hơn 1 thế kỷ để hạ nhiệt.

Không muốn chờ lâu như vậy, họ phát minh ra một hệ thống mà trong đó, bê tông có thể được đổ vào các đơn vị hình chữ nhật. Các thùng kim loại lớn, mỗi thùng chứa 8 mét khối xi măng, được chạy vào đường ray, sau đó trên đường cáp treo trên không, để cung cấp xi măng khi cần. Trong khi đó, gần 1.000km đường ống chuyển tải nước lạnh được sử dụng để giảm nhiệt độ. Khi mỗi tấm đã cứng lại và được làm mát, các đường ống sẽ được đổ đầy vữa.

Một thử nghiệm vào năm 1995 cho thấy, thay vì xấu đi, bê tông trong Đập Hoover đã thực sự đạt được sức mạnh trong nhiều thập kỷ. Các chuyên gia hy vọng con đập, nếu được duy trì tốt, sẽ có cấu trúc kiên cố trong hàng ngàn năm tới.

Quản lý đổ bê tông vẫn là một thách thức lớn đối với các kỹ sư kết cấu hiện nay nhưng vào những năm 30 của thế kỷ trước, các chuyên gia Mỹ đã tính toán và thực hiện hiệu quả, đảm bảo chất lượng của công trình đập thủy điện lớn nhất đất nước.