Einblicke in ein ungewöhnliches Projekt zur Erhöhung eines 70 Jahre alten Staudamms

Bautrupps arbeiten an der Erhöhung eines Staudamms am Gross Reservoir in der Nähe von Denver, Colorado, USA. (Bild: Doka)

Eingebettet in die Ausläufer der Rocky Mountains befindet sich der Gross Reservoir an einem abgelegenen Ort in einer dicht besiedelten Bergregion.

Es liegt zwar tief in einem Tal, das fast vollständig von Wildnis umgeben ist, bedient jedoch ein geschäftiges – und wachsendes – Stadtgebiet etwa 32 Kilometer südöstlich.

Obwohl die Erhöhung eines Staudamms ein relativ ungewöhnliches Verfahren ist, wurde diese Möglichkeit bereits vor sieben Jahrzehnten bei der ursprünglichen Planung und Konstruktion in Betracht gezogen, erklärt Douglas Raitt, technischer Leiter für Bau/Dammsicherheit beim öffentlichen Versorgungsunternehmen Denver Water, gegenüber Construction Briefing .

Die Einwohnerzahl der Stadt hat sich seit dem Bau von rund 400.000 auf heute über 700.000 fast verdoppelt und damit ist die Zeit für das komplexe, 531 Millionen US-Dollar teure Projekt gekommen.

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Raitt merkt an, dass die anfängliche Schätzung eine Erhöhung um etwa 37 m vorsah, das Projektteam sich jedoch auf 40 m (131 Fuß) festlegte. Die bestehende Infrastruktur ist ein Schwerkraftdamm aus Walzbeton. Die neue Dammkrone ist eine Bogenkonstruktion, die von den ursprünglichen Plänen aus den 1950er Jahren abweicht, merkt Raitt an. Zusätzlich werden im Rahmen des Projekts Beton- und Stahlstufen auf der stromabwärts gelegenen Seite des Damms installiert.

Zu den Erweiterungsarbeiten fügt er hinzu: „Im Grunde handelt es sich um ein Fünfjahresprojekt zum Bau dieses neuen Betonpfeilers am bestehenden, 104 m hohen Gross-Damm.“ Mit der letzten gewölbten Erweiterung wird der gesamte Damm 144 m hoch sein.

Zu den zusätzlichen Bauarbeiten gehören ein neuer Überlauf, Stützmauern und Einschnittarbeiten im Überlaufabschnitt des ursprünglichen Staudamms.

Nach Fertigstellung, so Raitt, werde der Stausee voraussichtlich mehr Schnee aufnehmen können (Denvers wichtigste Wasserquelle für die Stadt), aber auch die Schneemenge besser speichern und an die Bevölkerung der Metropole liefern können. Der Staudamm erzeugt außerdem Wasserkraft, die nach Abschluss des Projekts eine Kapazität von 8,1 MW erreichen wird. Denver Water geht davon aus, dass es sich um das größte Staudamm-Erhöhungsprojekt in den USA und das größte RCC-Staudamm-Erhöhungsprojekt weltweit handeln wird.

Die wichtigsten Planungen begannen 2018 und die Bautrupps werden im Frühjahr 2022 mit der Arbeit beginnen. Die Bauarbeiten werden voraussichtlich im Jahr 2027 abgeschlossen sein.

Wie der Gross-Stausee höher wird

Ein Blick von der Stauseeseite des Gross Reservoir-Staudamms in Colorado, USA, aus dem Jahr 2023. Die Bauarbeiten zur Erhöhung des Staudamms um etwa 40 m begannen 2022, die Fertigstellung des Projekts ist für 2027 geplant. (Bild: Adobe Stock)

Beim Gross Reservoir-Projekt kamen zahlreiche einzigartige Konstruktionslösungen zum Einsatz, insbesondere beim Betonieren und bei der Schalung.

„Der neue Damm ist ein gekrümmter Bogen, also setzen wir einen Bogen auf den Gewichtsdamm. Dadurch entsteht eine etwas schlankere Struktur, aber die Vorteile der Canyonwände, an die er angrenzt, werden genutzt“, erklärt Raitt und merkt an, dass für die Bogenteile ebenfalls Walzbeton (RCC) verwendet wird. „Wir fügen etwa 642.226 Kubikmeter hinzu, hauptsächlich RCC, aber dieser Damm hat eine konventionelle Betonverkleidung und die neue Kronenhöhe beträgt 2.262 Meter.“

Zusätzlich zu den Arbeiten an der Oberseite wird von Grund auf ein neues Stufensystem aus einer Mischung aus RCC- und Stahlplatten installiert. „Wir wollten, dass diese Struktur eine sehr langlebige Oberfläche hat. Wir möchten, dass sie Jahrtausende überdauert“, fügt Raitt hinzu.

Raitt geht davon aus, dass gegen Ende November die letzte Betoneinbau-Aufforderung für dieses Jahr erfolgen wird. „In der zweiten Novemberwoche werden die Minustemperaturen, die wir hier oben nachts erreichen, auch tagsüber spürbar und das ist das Ende der Saison für RCC“, sagt er.

Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung schätzt Raitt, dass etwa zwei Drittel des Betons für das Projekt bereits gegossen wurden. Mit dem wärmeren Wetter im Jahr 2025 wird der Beton weiter gegossen.

Innovative Schalung beim Groß-Stausee-Projekt

Die Stufen des Gross Reservoir-Damms im US-Bundesstaat Colorado stellen eine Herausforderung dar, die einzigartige Schalungslösungen erfordert. (Bild: Doka)

Der in Österreich ansässige Schalungs- und Gerüsthersteller und -lieferant Doka arbeitet auf der Baustelle mit seiner Kletterschalungslösung Xclimb 60, seinem Rahmenschalungssystem Framax S Xlife sowie seinen digitalen Last- und Drucksensoren DokaXact.

Doka sagt: „Das Schalungssystem verfügt über eine horizontale Anpassung, um den Abstand der Anker beizubehalten, wenn sich die Staumauer bei jedem Anheben zurückzieht. Dadurch werden sowohl die ästhetische Ausrichtung als auch die strukturelle Integrität sichergestellt.“

Doka fügt hinzu, dass die Schalungsmontage so konzipiert ist, dass alle 24 Stunden ein einziger Hub von 1,2 m möglich ist.

Die Doka-Ingenieure erklärten gegenüber Construction Briefing , dass die bergige Umgebung, die alte Struktur und die Verwendung von RCC unterschiedliche Herausforderungen mit sich brachten und sie dazu veranlassten, einzigartige Lösungen zu entwickeln. „Es wurden speziell angefertigte Paneele entwickelt, die mithilfe von Gleitplatten und Verlängerungsplatten angepasst oder verlängert werden können, um die Länge der Schalung an die Längenänderungen der Struktur bei jedem Schritt anzupassen“, sagt das Team.

Einzigartig am Gross Reservoir ist auch seine stufenförmige Bauweise, die Doka als „neues Hindernis“ bezeichnet.

Eine Nahaufnahme der maßgeschneiderten Schalungslösungen von Doka beim Erweiterungsprojekt des Gross Reservoirs. (Bild: Doka)

„Aufgrund dieser Form mussten wir völlig neue, maßgeschneiderte Schalungsplatten verwenden“, sagen die Doka-Ingenieure. „Mit diesen maßgeschneiderten Platten können wir drei Plattenstufen miteinander verbinden und so eine ordnungsgemäße Lastübertragung zwischen den Platten gewährleisten.“

Aufgrund der Form des Staudamms ändert sich im Laufe der Arbeiten jedoch die Länge der einzelnen Schritte.

„Das bedeutet, dass die Ecken den größten Teil der Konstruktionszeit in Anspruch nehmen, um sicherzustellen, dass wir alle Längenänderungen bei jedem Schritt berücksichtigen und gleichzeitig sicherstellen, dass wir mit den beiden Schritten unter dem Gießschritt ausgerichtet sind, um die Lasten auf die vorhandenen Schritte zu übertragen“, sagt das Team.

Technische Details zur Staudammerweiterung des Gross Reservoir

Hilfreich ist dabei ein 3D-Workflow, den die Doka-Teams zur besseren Verständlichkeit und Detailgenauigkeit nutzen.

„Wir haben eine automatisierte Lösung entwickelt und mithilfe der neuesten Software ein Skript geschrieben, das unser Design in einem 3D-Arbeitsbereich analysiert. Die Software listet dann die genauen Koordinaten jedes Endpunkts eines Panels in der Reihenfolge von Ost nach West auf“, sagt das Ingenieurteam.

Doka fügt hinzu, dass im weiteren Verlauf des Projekts DokaXact-Last- und Drucksensoren zur Echtzeit-Betonüberwachung installiert werden.

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