Huy động 20.400 tấn thép cốt bê tông, hơn 5 triệu thùng xi măng để tiến hành xây dựng đập thuỷ điện quan trọng

Được xây dựng tại hẻm núi Black Canyon trên sông Colorado, giữa hai bang Nevada và Arizona (Mỹ), đập Hoover đã trở thành một trong những thách thức lớn nhất về kết cấu bê tông trong lịch sử ngành xây dựng.

Được thi công trong giai đoạn 1931-1936, công trình nhanh chóng trở thành biểu tượng của kỹ thuật xây dựng hạng nặng, kiểm soát nguồn nước và sản xuất điện tại Mỹ.

Theo Cục Cải tạo Mỹ, riêng thân chính của đập đã sử dụng khoảng 2,48 triệu m3 bê tông. Nếu tính cả nhà máy thủy điện và các hạng mục phụ trợ, tổng lượng bê tông sử dụng lên tới khoảng 3,33 triệu m3.

Cơ quan này cho biết, nếu toàn bộ lượng bê tông trên được dùng để xây một cột bê tông có diện tích đáy 100 feet vuông (khoảng 9,3 m²), thì công trình sẽ cao tới 2,5 dặm (khoảng 4 km).

Khối lượng khổng lồ này khiến đập Hoover đến nay vẫn được xem là hình mẫu trong lĩnh vực bê tông khối lớn.

Không chỉ là một con đập quy mô lớn, Hoover còn là công trình có quy mô chưa từng có vào thời điểm đó, được xây dựng tại một khu vực khô cằn, xa xôi với điều kiện hậu cần khó khăn hơn rất nhiều so với các đại công trường hiện đại.

Quy mô của dự án càng trở nên rõ nét khi nhìn vào lượng xi măng tiêu thụ. Theo Cục Cải tạo Mỹ, công trình cần hơn 5 triệu thùng xi măng, trong đó mỗi ngày sử dụng từ 7.500 đến 10.800 thùng trong giai đoạn thi công cao điểm.

Trong khi đó, Cơ quan Công viên Quốc gia Mỹ (National Park Service) cho biết công trình còn sử dụng 20.400 tấn thép cốt bê tông. Khối bê tông được đổ cho toàn bộ công trình có tổng trọng lượng khoảng 6,6 triệu tấn, cho thấy quy mô đồ sộ của dự án.

Một trong những thách thức kỹ thuật lớn nhất của đập Hoover là kiểm soát nhiệt độ của bê tông. Trong các công trình bê tông khối lớn, xi măng sẽ sinh nhiệt trong quá trình đông cứng. Nếu lượng nhiệt này không được giải phóng kịp thời, sự chênh lệch nhiệt độ bên trong khối bê tông có thể tạo ra các vết nứt nghiêm trọng.

Để giải quyết vấn đề này, các kỹ sư đã lắp đặt khoảng 936 km đường ống thép đường kính 1 inch bên trong các khối bê tông. Nước lạnh được bơm liên tục qua hệ thống đường ống này từ một nhà máy làm lạnh có khả năng sản xuất 1.000 tấn nước đá trong 24 giờ, tương đương khoảng 2 triệu pound đá mỗi ngày.

Theo Cục Cải tạo Mỹ, quá trình làm mát hoàn tất vào tháng 3/1935. Giải pháp này giúp đẩy nhanh quá trình tản nhiệt, thay vì phải chờ khối bê tông tự nguội trong thời gian rất dài.

Đập Hoover không được đổ bê tông thành một khối duy nhất. Theo Cục Cải tạo Mỹ, công trình được chia thành các khối bê tông thẳng đứng, có kích thước khác nhau tùy theo từng vị trí của thân đập.

Toàn bộ công trình gồm khoảng 215 khối bê tông, được liên kết với nhau bằng hệ thống khóa theo cả phương đứng và phương ngang.

Sau khi mỗi khối bê tông nguội hoàn toàn, các kỹ sư sẽ bơm vữa xi măng vào các khe co ngót để liên kết toàn bộ các khối thành một kết cấu nguyên khối. Phương pháp này cho thấy bí quyết thành công của đập Hoover không chỉ nằm ở khối lượng bê tông khổng lồ mà còn ở khả năng kiểm soát đồng thời nhiệt độ, độ co ngót, các mối nối và liên kết kết cấu.

Nhờ đó, hàng trăm khối bê tông riêng biệt đã được hợp nhất thành một khối công trình có khả năng chịu lực cực lớn.

Trước khi bắt đầu xây đập, các kỹ sư buộc phải chuyển hướng dòng chảy của sông Colorado. Theo Cục Cải tạo Mỹ, công việc này được thực hiện thông qua 4 đường hầm, mỗi đường có đường kính khoảng 15 m, được đào ở hai bên hẻm núi. Tổng chiều dài của hệ thống đường hầm đạt gần 4,9 km.

Các đường hầm này có khả năng dẫn lưu hơn 200.000 feet khối nước mỗi giây. Việc chuyển dòng sang phía bang Arizona được hoàn thành vào ngày 14/11/1932, tạo điều kiện để thi công phần móng của con đập.

Theo Cục Cải tạo Mỹ, dự án không chỉ bao gồm việc xây dựng con đập. Trước khi khởi công, Mỹ đã xây dựng thành phố Boulder City để làm nơi sinh sống cho hàng nghìn công nhân và kỹ sư.

Bên cạnh đó là tuyến đường nhựa dài khoảng 11 km nối thành phố với công trường. Dự án cũng bao gồm tuyến đường sắt dài 36,5 km từ Las Vegas đến Boulder City, cùng thêm 16 km đường sắt dẫn tới khu vực thi công.

Ngoài ra, một đường dây truyền tải điện dài 357 km từ San Bernardino (bang California) cũng được xây dựng nhằm cung cấp điện cho toàn bộ công trường. Những hạng mục này cho thấy hệ thống hạ tầng phục vụ dự án có quy mô không kém chính con đập.

Theo Cục Cải tạo Mỹ, toàn bộ đập Hoover, nhà máy thủy điện và các công trình phụ trợ đã được hoàn thành chỉ trong 5 năm, sớm hơn thời hạn 7 năm theo hợp đồng được ký ngày 20/4/1931.

Cơ quan Công viên Quốc gia Mỹ cho biết dự án hoàn thành trước tiến độ đã góp phần khẳng định vị thế của ngành kỹ thuật xây dựng đập của Mỹ trên thế giới. Hơn 90 năm sau khi khởi công, đập Hoover vẫn được xem là một trong những kỳ tích kỹ thuật của thế kỷ XX.