Kárahnjúkastífla

Kárahnjúkar, Montgomery Watson Harza, Austurland, Hálslón,

Um Kárahnjúkastíflu

Kárahnjúkastífla er ein af þremur stíflum er mynda Hálslón, miðlunarlón Fljótsdalsstöðvar. Stíflan er lagskipt grjótstífla með steyptri forhlið (e. Concrete Faced Rockfill Dam), sú stærsta á Íslandi og sinnar tegundar í Evrópu. 

Stíflan er yfir 700 m löng og rétt um 200 m há þar sem hún er hæst. Hún stíflar Jökulsá á Dal við Fremri-Kárahnjúk og er langstærsta stífla virkjunarinnar. Grjótið í stífluna var að mestu tekið úr námum innan lónsins skammt ofan við stífluna og lagt út í þjöppuðum lögum. Á byggingartíma var ánni veitt um hjáveitugöng undir stífluna á vesturbakkanum.

Fyllingarefni og steinsteypa

Um 9 milljón rúmmetrar af mismunandi fyllingarefnum eru í stíflunni auk mikils magns steinsteypu. Fyllingarefnin eru lagskipt þar sem hvert lag hefur sinn eiginleika, allt eftir því hvar það er staðsett innan stíflunnar. 

Neðsti hluti stíflunnar liggur í Hafrahvammagljúfri (Dimmugljúfrum) sem er u.þ.b. 50 metra djúpt og 60 metra breitt undir vatnshliðið hennar. Þar er steyptur veggur, svo kallaður táveggur (e. toe wall), sem er allt að 50 m hár.

Vatnsstreymiðhlið stíflunnar er steypt. Steypukápan er 300 mm þykk efst og um 600 mm neðst þar sem hún kemur að táveggnum. Sitthvoru meginn við távegginn tengist kápan steyptum fæti (e. plinth). Efst tengist kápan ölduvarvegg (e. parapet wall) sem hvílir á toppi stíflunnar. Steypufótur stíflunnar hvílir á klöpp og liggur eftir landinu beggja vegna táveggjarins og mætir ölduvarsveggnum við sitthvorn enda stíflunnar. Steypukápan er samsett úr 48 lóðréttum einingum, 15 m breiðum.

Við vestari enda stíflunnar er yfirfall Hálslóns staðsett. Ofan á stíflunni er malbikaður vegur sem afmarkast af ölduvarveggnum andstreymis og lágum vegriðsvegg forstreymis. Brú er yfir yfirfallsrennuna við vesturenda stíflunnar. Forstreymishlið stíflunnar er hlaðin stórgrýti frá botni gljúfurs að vegriðsvegg.

Jarðlög og misgengi

Tvær beygjur/brot eru í langás stíflunnar til þess hönnuð að forðast slæm jarðlög sem ella hefðu orðið grunnur hennar á vestari bakkanum. Grunnur stíflunnar er skorinn af nokkrum misgengjum í jarðskorpunni og talsverðum fjölda annarra sprunga. 

Eitt stórt misgengi liggur í botni Hafrahvammagljúfurs undir táveggnum. Hönnun stíflunnar tók mið af þessum sprungum og misgengjum og mögulegum hreyfingum þeirra. Vegna væntanlegs sigs fyllingarefna og framansagðra jarðfræðilegra aðstæðna var mikilvægt að hönnun steyptra hluta stíflunnar tæki tillit til mögulegra formbreytinga. 

Af því leiddi að steypukápunni var deilt upp í 15 metra breiða lóðrétta renninga eins og áður segir með lóðréttum þensluskilum sín á milli auk þess sem lárétt steypuskil voru sett í kápuna á nokkrum stöðum. Kápan var tengd távegg, fæti og ölduvarsvegg með þensluskilum, auk þess sem táveggnum og ölduvarsveggnum var skipt upp með lóðréttum þensluskilum og kápufætinum með þensluskilum hornrétt á landið undir. Þenslufúgur eru staðsettar með kerfisbundnum hætti og sérstakar ráðstafanir gerðar þar sem kápufóturinn og táveggurinn fóru yfir misgengi og varasamar sprungur. Langásbrotin í kápunni þurfti að hanna sérstaklega vegna mikils álags. Í öllum þensluskilum er vatnsþétting (gúmmíborði) og víða er hún tvöföld (gúmmíborði og koparlás) auk fylliefna sem hvorutveggja geta tekið upp samdráttar- og þensluhreyfingar.

Helstu áskoranir sem fylgdu verkefninu

Kárahnjúkastífla er langstærsta stífla sem hefur verið hönnuð og byggð hér á landi. Afleiðingar af stíflubroti yrðu mjög miklar og því þurftu allar forsendur hönnunarinnar að vera vel ígrundaðar.

Það álag sem einstakar steyptar einingar þurfti að hanna fyrir er af allt annari stærðargráðu en þekkist í hefðbundinni mannvirkjahönnun. Ýmsar áskoranir fylgdu langtímasigi fyllingarinnar. 
Í fyrsta lagi þverar stíflan hið 50 m djúpa Hafrahvammagljúfur en þar kom fram töluvert mismunasig í fyllingunni sem og samsvarandi hreyfingar í steyptu kápunni. 
Í öðru lagi höfðu þær tvær beygjur/brot í langás stíflunnar þau áhrif að flekar steyptu kápunnar rákust sumsstaðar saman með tilheyrandi áraun á steypuna.

Stærsta áskorunin í hönnun stíflunnar, var misgengið sem liggur í gljúfrinu, beint undir táveggnum, og þurfti því að hanna távegginn þannig að hann gæti tekið upp mögulegar hreyfingar á misgenginu og m.a. standast þá áraun ef misgengið gliðnar í sundur. Með allt að 200 m hátt vatnsálag í gljúfrinu, þá varð umfang táveggjarins mjög mikið sem kallaði aftur á ýmis vandkvæði vegna hita- og sprungumyndunar í steypu veggjarins.

Hlutverk EFLU

Hönnun á steypum mannvirkjum en þau helstu eru

• Táveggur
• Stíflufótur
• Stíflukápa
• Stoðveggir
• Ölduvarsveggur
• Inntak og lokun hjáveituganga
• Botnrás

Aðstoð á verktíma

• Yfirferð vinnuteikninga og járnalista
• Gerð reyndarteikninga

Ávinningur verkefnis

Kárahnjúkastífla er langstærsta stíflan sem myndar Hálslón, miðlunarlón 690 MW Fljótsdalsstöðvar, en miðlunarlónið er forsenda þess að hægt sé að hafa svo stóra virkjun.

Þar sem Kárahnjúkastífla er hluti af langstærsta verkefni sem verkkaupi hefur ráðist í, þá byggðist upp gríðalega mikil þekking hjá verkkaupa, ráðgjöfum og ýmsum hagsmunaaðilum við vinnu þessa verkefnis.