Teams schneiden und rauen den Colorado-Staudamm für ein 531-Millionen-Dollar-Raise-Projekt auf

Arbeiter betonieren ein Widerlager, an dem der Gross Dam in Colorado errichtet werden soll.

Foto mit freundlicher Genehmigung von Denver Water

Als der Gross Dam in den frühen 1950er-Jahren außerhalb von Boulder, Colorado, geplant wurde, hatten die Projektingenieure die Vorstellung, dass die Bevölkerungszahl, die das Versorgungsunternehmen Denver Water versorgt, zunehmen könnte, und so entwarfen sie den 340 Fuß hohen gekrümmten Gewichtsdamm so, dass dies möglich war irgendwann in der Zukunft eine Erhöhung um 120 Fuß.

Heute versorgt Denver Water 1,5 Millionen Menschen, mehr als die Gesamtbevölkerung Colorados im Jahr 1950. Das Gross Reservoir, das eine Fläche von 440 Acres umfasst und mehr als 41.000 Acres Fuß Wasser fasst, ist Teil des Nordsystems des Versorgungsunternehmens, das 20 % davon ausmacht Versorgung, aber nur 10 % der Lagerkapazität. Daher war geplant, den Damm zu erhöhen, um die größere Bevölkerung zu versorgen, die Systemeffizienz zu verbessern und eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen Waldbrände zu schaffen.

Denver Water plant nun, den Gross Dam noch höher anzuheben, als sich die Ingenieure der 1950er-Jahre vorgestellt hatten, und zwar um weitere 131 Fuß auf 471 Fuß. Das 531-Millionen-Dollar-Projekt würde die Reservoirkapazität auf 119.000 Acre-Fuß nahezu verdreifachen – die größte Erhöhung eines bestehenden Staudamms Walzbeton der Welt, sagt Felipe Garcia, leitender Direktor bei Stantec, der das Projekt zusammen mit AECOM entworfen hat. Der Rekord wird derzeit von der 117 Fuß hohen Erhöhung des San Vicente Dam in San Diego, Kalifornien, gehalten, die 2014 fertiggestellt wurde.

„Es ist ein ikonisches Projekt, ein Weltklasseprojekt“, sagt Garcia.

Die Arbeiten unter der Leitung eines Kiewit-Barnard-Joint-Ventures, das als Bauleiter/Generalunternehmer für Denver Water für das Projekt fungiert, begannen im April 2022. Das erste Baujahr konzentrierte sich hauptsächlich auf die Standortentwicklung und Fundamentarbeiten, sagt Doug Raitt, Bauleiter bei Denver Water. Die Teams verbreiterten und verbesserten die Zufahrtsstraßen zum Standort, bereiteten Plätze für Zuschlagstoff-Zerkleinerungsgeräte und Betonmischanlagen vor und räumten einen Bereich für den Erdboden frei, der für den Fundamentaushub entfernt wurde. Sie begannen auch mit der Ausgrabung des Fundaments für die erweiterte Grundfläche des Staudamms. Laut Raitt hatte das Team im letzten Monat auf der rechten Seite etwa 75 Fuß von 500 Fuß auszuheben und auf der linken Seite noch etwa 150 Fuß.

Das Bohr- und Injektionsunternehmen Keller hat im April mobilisiert und ein Fundamentinjektionsprogramm gestartet, das voraussichtlich bis in den Herbst hinein andauern wird, sagt Raitt.

Laut Garcia ist das Fundament ein weiterer Bereich des aktuellen Projekts, der von der Weitsicht des Teams profitiert hat, das 1954 den Staudamm gebaut hat. Er sagt, dadurch sei das Fundament tief genug geworden, sodass das aktuelle Team die Vergussmasse des bestehenden Damms für die Erhöhung nicht vertiefen müsse. Frühere Mitglieder des Projektteams führten außerdem Aushubarbeiten durch, die über das für den ursprünglichen Damm erforderliche Maß hinausgingen, um am oberen linken Widerlager über der Dammkrone eine Scherzone aus schwächerem Material freizulegen.

Genau dort würde die Struktur eines Hochdamms stehen, sagt Garcia. „Sie hinterließen einen riesigen, etwa 20 Fuß hohen Schnitthang, wo man die eigentliche Schere selbst sehen konnte“, sagt er. „Es war fast wie eine Botschaft der Jungs in den 50ern, die sagten: ‚Wir mussten uns nicht damit auseinandersetzen, aber ihr schon.‘“

Laut Raitt platziert das Team eine Betonauflage auf den Felsformationen, um sicherzustellen, dass das Fundament so stark ist, wie es für die zukünftige Struktur erforderlich ist.

Für die Erhöhung des Damms musste das Projektteam seine Basis um etwa 11 Fuß verbreitern. Der Auftragnehmer WALO International raut die 200.000 Quadratfuß große Dammoberfläche mithilfe von Ultrahochdruck-Wasserabbruchgeräten auf, um eine bessere Verbindung zwischen altem und neuem Beton zu ermöglichen. Das Team kürzt außerdem die Kanten des eingelassenen Überlaufkanals auf einen abgeschrägten Schnitt und entfernt die oberen 13 Fuß des Ogee-Kamms des Überlaufkanals, um zu verhindern, dass sich Spannungen in der neuen Struktur konzentrieren. Die Arbeit ermöglicht es alten und neuen Strukturen, sich wie eine Einheit zu verhalten, sagt Raitt.

„Es ist wie eine 850.000 Kubikmeter große Überlagerung des bestehenden Damms“, sagt er. „Wir wollen keine abrupten Kanten an der bestehenden Struktur, die die Spannungen in der neuen Struktur darauf konzentrieren würden.“

Das neue Design formt den Damm in einen Schwerkraftbogen um, der die Wände des Canyons nutzt, um die Schubreaktion zur Stärkung des Damms bereitzustellen, ohne ihn ganz so dick zu machen wie eine traditionelle Schwerkraftstruktur, die ausschließlich auf Masse basiert, sagt Raitt. Das Design der 1950er Jahre sei „sehr kompatibel“ mit den neuen Bogenauflagen, fügt er hinzu.

„Dadurch wird es auf der flussabwärts gelegenen Seite etwas steiler“, sagt Raitt. „Aber wir haben einige schöne Schluchtwände, um den Damm darin zu verankern und uns die nötige Stabilität bei der aktuellen Form zu geben.“

Eine weitere Änderung gegenüber den 1950er Jahren ist die Verwendung von Walzbeton. Laut Raitt ist der Prozess schneller als ein Massenbetonblock-Ansatz und reduziert teure Inputs, wie zum Beispiel den Bedarf an viel weniger Zement. Der walzenverdichtete Beton härtet langsamer aus, erzeugt aber auch weniger Wärme, was ihm einen weiteren Vorteil im Vergleich zum Abkühlen und möglicherweise dem Risiko von Rissen im Massenbeton verschafft. Garcia vergleicht die Methode, es in horizontalen Aufzügen zu platzieren, mit dem Bau einer Böschung.

Walzenverdichteter Beton muss bei einer Temperatur nahe der Temperatur der bestehenden Struktur eingebracht werden, und Raitt sagt, dass das Team Beton mit einer Chargentemperatur unter 45 °F benötigte – bereitgestellt von einer Eisanlage, die auch Zuschlagstoffe, Sand und Chargenwasser kühlt.

Das Projekt verfügt außerdem über eine Mischanlage für konventionellen Beton, die entlang der neuen Seite des Damms platziert werden soll und einen Frost-Tau-Schutz bietet, den die walzenverdichtete Betonmischung nicht bietet. Laut Raitt ist dies an dem Standort mit einer Höhe von mehr als 7.000 Fuß über dem Meeresspiegel erforderlich.

Dieser Standort stellte das Team vor einige Herausforderungen. Todd Orbus, Projektmanager für Kiewit-Barnard, vergleicht das Projekt mit einer Operation am offenen Herzen, da das Team arbeiten muss, während der Damm weiter in Betrieb ist. Geplant sind eine detaillierte Überwachung und andere Maßnahmen, um die Sicherheit und den weiteren Betrieb des Staudamms zu gewährleisten.

„Unsere Teams führen kontrollierte Sprengungen innerhalb von Zentimetern des bestehenden Dammfundaments durch, während dieser weiterhin über 250 Fuß Wasser aufstaut“, sagt er.

Auch das Wetter am Standort kann nicht optimal sein. Ein Erholungsgebiet neben dem Stausee heißt Windy Point. Raitt sagt, der Name sei wörtlich, da der Wind dort „außergewöhnlich stark“ sei. Letztes Jahr gab es im April größtenteils „rote Flaggen“-Tage, an denen Kranarbeiten und Sprengungen aufgrund des starken Windes nicht durchgeführt werden konnten.

Kalte Temperaturen begrenzen auch die geplante Bausaison des Standorts, sagt Orbus. Aber einige Arbeiten konnten in den kälteren Monaten mit der Heizung unter Zelten fortgesetzt werden, sagt Raitt. „Erst letzte Nacht hatten wir 3 Zoll Schnee auf dem Gelände“, bemerkte er im April. „Wir mussten heute Morgen für ein paar Stunden das Tempo drosseln, aber wir haben es wieder geschafft.“

Während die meisten Arbeiten an das Joint Venture Kiewit-Barnard vergeben wurden, gibt es laut Raitt noch einige Aufträge, die ausgeschrieben werden müssen. Im nächsten Jahr wird voraussichtlich ein Maßnahmenpaket herausgegeben, gefolgt von einem zur Entfernung von Bäumen innerhalb des erweiterten Stauseeumfangs.

Denver Water hat Kiewit-Barnard einen Vorbauauftrag erteilt, damit das Unternehmen Beiträge zur Optimierung des Entwurfs leisten kann, sagt Raitt und fügt hinzu, dass dies dazu beigetragen habe, während der Entwurfsphase Einsparungen zu erzielen und den Prozess zur Fertigstellung des Baupakets zu vereinfachen.

„Das Änderungsmanagement war viel weniger belastend, weil wir das Vertragsteam mitgebracht haben“, sagt Raitt. Die Mitglieder „wussten genau, worauf sie sich einließen, als die Entwurfsunterlagen von den Behörden genehmigt wurden.“

Orbus stimmt zu, dass das CM/GC-Modell und der kollaborative Ansatz von Denver Water und den Auftragnehmern „es uns ermöglicht haben, von Beginn des Projekts an als Team zusammenzuarbeiten, um einen Staudamm von Weltklasse zu errichten, der künftigen Generationen mehr Trinkwasser liefern wird.“

Die Fertigstellung des Projekts ist für 2027 geplant.