300 метров без бетона: почему Нурекскую плотину, одну из самых высоких в мире, сделали насыпной

Нурекская плотина, возведённая на реке Вахш в Таджикистане, долгое время оставалась самой высокой грунтовой плотиной в мире(до 2013 г.) и до сих пор входит в число самых высоких гидротехнических сооружений планеты. Её высота достигает около 300 метров, а длина по гребню составляет 714 метров. Строительство этого уникального объекта началось в 1961 году и завершилось в 1980-м, после чего сооружение на несколько десятилетий стало абсолютным рекордсменом. И всё же главная особенность этой плотины заключается не только в размерах. Она возведена не из бетона, а из камня, гравия и земли. Для плотины подобных размеров это может показаться неожиданным решением. Почему же при строительстве Нурекской плотины отказались от бетонной конструкции и сделали ставку на насыпь из местных материалов?

Плотина выполнена как каменно-земляная с центральным противофильтрационным ядром. Упорные призмы (оболочки) отсыпаны из гравийно-галечникового грунта, добытого поблизости. Ядро, имеющее высоту до 268-269 метров, сформировано из суглинисто-супесчаного грунта с включением камней размером до 200 миллиметров. Этот материал укладывали тонкими слоями толщиной 25-30 сантиметров и тщательно уплотняли до плотности скелета 2,03-2,13 т/м³. Между ядром и боковыми призмами устроены переходные фильтровые зоны из специально подобранного материала, предотвращающие вынос частиц. На откосах выполнена пригрузка из крупного камня. Со стороны верхнего бьефа толщиной 20-40 метров, со стороны нижнего 5-10 метров.

В нижней, наиболее узкой части ущелья под ядром устроена массивная бетонная пробка (седло). Она имеет длину вдоль русла около 157 метров и ширину между бортами от 30 до 60 метров. Эта конструкция служит надёжным основанием для ядра, обеспечивает плотный контакт с коренными породами и защищает от возможной суффозии под высоким напором воды. В трещиноватых породах основания выполнена сплошная цементация на глубину до 8 метров, а также противофильтрационная завеса глубиной от 40 до 130 метров.

Общий объём тела плотины составляет около 54-56 миллионов кубических метров. Такой масштаб стал возможен именно благодаря широкому применению местных грунтов и камня, которых в районе строительства было достаточно. Послойная отсыпка и уплотнение тяжёлой техникой позволили создать монолитное, устойчивое сооружение, способное выдерживать огромный напор воды и сейсмические нагрузки.

Решение строить плотину не из бетона было продиктовано прежде всего высокой сейсмичностью района. Район строительства относится к зоне высокой сейсмической активности, где возможны землетрясения интенсивностью до девяти баллов. Бетонные плотины, будучи жёсткими монолитными сооружениями, в таких условиях подвержены риску образования трещин и потери целостности. Насыпная же плотина, напротив, обладает большей гибкостью. Она способна воспринимать деформации без разрушения, рассеивая энергию колебаний в массиве грунта и камня. Именно поэтому инженеры отказались от традиционного бетонного варианта и остановились на каменно-земляной конструкции с центральным ядром из суглинка.

Важную роль сыграла и доступность местных материалов. В узком ущелье реки Вахш имелись огромные запасы гравелисто-галечниковых грунтов и скальной породы, которые можно было использовать практически на месте. Применение местных грунтов существенно снизило стоимость и логистическую сложность строительства по сравнению с возведением массивной бетонной стены, для которой потребовались бы огромные объёмы цемента и специальных заполнителей.

Геологические особенности створа также благоприятствовали именно насыпному решению. Ущелье оказалось достаточно узким, а скальные породы бортов и дна относительно надёжными после специальной цементации. В таких условиях насыпная плотина могла эффективно опереться на борта каньона, сохраняя устойчивость под огромным напором воды. Водохранилище, образованное плотиной, протянулось почти на семьдесят километров и стало важным источником электроэнергии и воды для орошения.

Так что решение строить самую высокую на тот момент плотину мира не из бетона стало результатом трезвого инженерного расчёта. Сейсмическая опасность, экономическая целесообразность и особенности рельефа вместе определили выбор гибкой насыпной конструкции. Нурекская плотина до сих пор служит ярким примером того, как сложные природные условия могут подсказать нестандартное, но исключительно надёжное техническое решение.