Sitio de desarrollo de anclaje de roca

El sitio de desarrollo de anclaje de roca es un antiguo emplazamiento experimental de anclaje de roca catalogado como patrimonio histórico, ubicado en Sharp Street, Cooma , Consejo Regional de Snowy Monaro , Nueva Gales del Sur , Australia. Fue utilizado por personal de la Autoridad Hidroeléctrica de Snowy Mountains desde 1956 hasta 1962. Fue añadido al Registro Estatal de Patrimonio de Nueva Gales del Sur el 23 de diciembre de 2016. ^{[ 1 ]}

Desde mediados de la década de 1950 hasta principios de la de 1960, la Autoridad Hidroeléctrica de las Montañas Nevadas (SMHEA) desarrolló un método para prevenir el colapso de grandes túneles y cavernas mediante el uso de pernos de roca con patrones específicos, cuya colocación se diseñó de acuerdo con la estructura de la roca. La metodología se compartió internacionalmente y se adoptó en todo el mundo; tanto la metodología como el hardware siguen siendo esencialmente los mismos que los desarrollados por la Autoridad de las Montañas Nevadas. ^{[ 1 ]}

El sitio de desarrollo de anclaje de roca de Cooma se encontraba dentro de la propiedad del Laboratorio de Servicios Científicos de la Autoridad, donde se realizaron y desarrollaron las pruebas de laboratorio de la metodología de anclaje de roca. En el sitio de Lambie Gorge se llevaron a cabo pruebas de extracción para demostrar que el anclaje de los pernos de roca era tan resistente como el propio perno. El sitio, que es accesible al público, muestra perforaciones y restos de pernos de roca en las paredes rocosas donde se realizaron las pruebas. ^{[ 1 ]}

Numerosas personas participaron en varios laboratorios de ingeniería de la SMHEA, en la oficina de diseño civil y en las propias obras subterráneas del megaproyecto hidroeléctrico de las Montañas Nevadas. Además, se idearon técnicas de instalación eficientes para maximizar la eficacia del anclaje de roca y aprovechar al máximo sus beneficios para el proyecto. Los trabajos realizados en el desfiladero en sucesivas ocasiones propiciaron la aprobación del suministro comercial de componentes para el anclaje de roca mediante una serie de contratos de construcción subterránea para el proyecto. ^{[ 1 ]}

La permanencia del diseño de anclaje de roca fue crucial para su pleno desarrollo y aceptación. Esto se logró sellando todo el sistema de pernos y transfiriendo la fuerza de tracción de los pernos colocados en un patrón a lo largo de toda la extensión a una fuerza de compresión y bloqueo duradera. Este aspecto del desarrollo se comprobó en los laboratorios y se perfeccionó en condiciones contractuales en las obras. ^{[ 1 ]}

El emplazamiento de desarrollo de anclaje de roca de Cooma representa un lugar idóneo para reconocer el desarrollo de esta técnica y su contribución a la disciplina de la mecánica de rocas. Fue un esfuerzo de equipo de la SMHEA, liderado por la dirección de ingeniería, que logró avances muy significativos en la velocidad de excavación de túneles, estableciendo regularmente nuevos récords mundiales, además de generar importantes ahorros en los costes de construcción y una mayor seguridad para los trabajadores. Asimismo, despertó entusiasmo y orgullo en el trabajo realizado por la Autoridad. ^{[ 1 ]}

El sitio de desarrollo de anclaje de roca fue declarado Monumento Nacional del Patrimonio de la Ingeniería por Engineers Australia el 18 de octubre de 2009, fecha en la que se develaron una placa y un cartel informativo en el lugar. Este reconocimiento es el máximo galardón patrimonial otorgado por Engineers Australia. El evento coincidió con la celebración del 60.º aniversario del Proyecto de las Montañas Nevadas . ^{[ 1 ]}

Anclaje de roca: descripción detallada y justificación.

El anclaje de roca en roca dura implica perforar un agujero en roca sana en el frente de excavación (generalmente entre 1,50 m y 6,00 m de profundidad, dependiendo de las condiciones y la estructura de la roca), con un diámetro adecuado para un anclaje de unidad de expansión, a menudo de unos 45  mm de diámetro. A continuación, se inserta una varilla de acero (el perno) con una unidad de expansión en el extremo empotrado. En su extremo expuesto, el perno está roscado y provisto de una tuerca debajo de la cual hay una pequeña placa de acero que se apoya sobre una junta de goma cónica para sellar la entrada del agujero durante la inyección de lechada. Al enroscar la tuerca sobre la placa y, por lo tanto, sobre la superficie de la roca, la unidad de expansión empotrada se expande y ancla el perno en el agujero, lo que a su vez permite aplicar una tensión predeterminada al perno. El objetivo es que el anclaje soporte la resistencia elástica total del perno. El agujero que rodea el perno se rellena con lechada no retráctil de forma que se desplace el aire. Cuando la lechada fragua, forma una unión permanente entre el perno y la roca circundante. ^{[ 1 ]}

Cuando el perno se tensa mediante la tuerca contra la placa en la superficie, las fuerzas de compresión y transversales bloquean la capa de roca, impidiendo cualquier movimiento adicional. Las fuerzas inducidas por la tensión de los pernos crean una membrana pretensada a través de la superficie de la pared rocosa excavada, la cual neutraliza las fuerzas internas de la roca. ^{[ 1 ]}

El uso de lechada no retráctil permite que los componentes del perno transfieran la carga a la roca adyacente a lo largo de toda su longitud, además de proporcionar un entorno que inhibe la corrosión. La fórmula de la lechada no retráctil, que compensa exactamente la retracción de la lechada normal, fue en sí misma una innovación brillante de los ingenieros de los Laboratorios de Servicios Científicos de SMHEA. ^{[ 1 ]}

Se realizaron pruebas de extracción en el sitio de desarrollo de anclaje de roca para obtener datos que mostraran la resistencia del anclaje en comparación con la resistencia del perno. Se utilizaron alrededor de una docena de pernos de roca en el sitio para demostrar la efectividad del enyesado y la resistencia del anclaje. ^{[ 1 ]}

En los laboratorios científicos de SMHEA se tomaron muchas otras medidas para crear un sistema de refuerzo de pernos de roca integrado y completamente desarrollado que permaneciera como una estructura permanente, protegida de la corrosión. ^{[ 1 ]}

En la mayoría de los casos, el anclaje de roca puede reemplazar la necesidad de soportes de acero superficiales y la consiguiente sobreexcavación para acomodarlos, y puede evitar la necesidad de soporte de hormigón separado para excavaciones subterráneas. ^{[ 1 ]}

Se ha estimado que el anclaje de roca redujo la cantidad de acero necesaria para el soporte a una octava parte de la requerida con los métodos convencionales. También ahorró el costo de la sobreexcavación (y la remoción de la roca excavada adicional) para acomodar los soportes y/o el revestimiento. Los precios contractuales de la época mostraban un aumento del 45 % en el costo para túneles completamente revestidos de hormigón donde se utilizaban soportes externos de acero ligero en lugar de anclajes de roca. Si bien estos beneficios de excavación ahorraron mucho tiempo y mano de obra, también mejoraron la seguridad de la tunelización. Además, supusieron un ahorro de tiempo adicional, ya que los anclajes de roca debían instalarse inmediatamente después de cada avance de la excavación del túnel y simultáneamente con la siguiente perforación y exposición del frente, antes de la colocación de cargas explosivas en estos agujeros. ^{[ 1 ]}

Ubicación del sitio de desarrollo de anclaje de roca

El emplazamiento de desarrollo de anclaje de roca en Cooma Back Creek, en Lambie Gorge, fue elegido deliberadamente por razones geológicas, ya que la composición mineralógica del gneis de Cooma era similar a la del granito de los emplazamientos de construcción conocidos en las Montañas Nevadas. Estos emplazamientos correspondían a las centrales hidroeléctricas subterráneas Tumut 1 y Tumut 2 y sus túneles asociados. ^{[ 1 ]}

Otro factor que contribuyó a la utilidad del Sitio de Desarrollo de Anclaje de Roca fue su proximidad a los Laboratorios de Ingeniería de la División de Servicios Científicos de SMHEA. En estos laboratorios, el personal de pruebas trabajaba con sus aparatos de ensayo, tanto fijos como portátiles. Todo este terreno era entonces propiedad de SMHEA y se había utilizado durante seis años en relación con otros trabajos experimentales asociados a los laboratorios. El edificio original de SMHEA para Materiales de Ingeniería y los almacenes aún se conservan (en 2016). Durante los años de actividad de pruebas, un puente peatonal a la altura de la llanura aluvial permitía cruzar el arroyo Cooma Back Creek desde los laboratorios hasta el Sitio de Desarrollo de Anclaje de Roca. ^{[ 1 ]}

El sitio de desarrollo Rock Bolting se encuentra en una orilla del desfiladero de Lambie, por donde fluye el arroyo Cooma Back Creek. Se accede al sitio desde Sharp Street ( Carretera de las Montañas Nevadas ) en el centro de Cooma, cerca del parque que conmemora el avión "Southern Cloud", a través de un sendero de la Reserva Pública a lo largo de la orilla del arroyo Cooma Back Creek, pasando por el recinto ferial de la Sociedad Agrícola y Ganadera de Cooma y el Club de Bolos de Cooma. ^{[ 1 ]}

El sitio comprende una pared de roca natural en la que se han perforado agujeros. Pernos de diversos diseños sobresalen de algunos de estos agujeros. La roca derrumbada por las explosiones frente al área principal de prueba evidencia una sucesión de frentes de prueba dentro del período de uso del sitio de prueba. ^{[ 1 ]}

Hay dos áreas principales donde se realizaron las pruebas experimentales de anclaje de roca. Se realizó una sucesión de pruebas en el área en el extremo aguas abajo del desfiladero. ^{[ 1 ]}

Al 4 de diciembre de 2013, se informó que los agujeros y los pernos se encontraban en excelentes condiciones, ya que no habían sido alterados. La roca rota y los pernos de experimentos anteriores aún permanecen en su lugar. ^{[ 1 ]}

El sitio conserva muchos de los pernos y agujeros perforados de las pruebas de campo originales. ^{[ 1 ]}

Una sucesión de frentes de prueba es evidente por la roca derrumbada por la explosión frente al área de prueba principal. Esto se realizó dentro del período de prueba en el sitio. ^{[ 1 ]}

El sitio de desarrollo de anclaje de roca tiene importancia patrimonial estatal por ser el lugar donde se realizaron pruebas de campo de una metodología australiana pionera para el soporte permanente de excavaciones subterráneas en roca dura, utilizando anclajes de roca con patrones específicos. Esta práctica hizo que la construcción de túneles fuera más segura, rápida y económica que los métodos anteriores y se extendió rápidamente por todo el mundo; continúa vigente hoy en día con pocos cambios. ^{[ 1 ]}

Los agujeros perforados y los restos de pernos de roca expuestos en las paredes rocosas de Lambie Gorge son evidencia de dónde se realizaron pruebas de "extracción" para demostrar que el anclaje de los pernos de roca era tan fuerte como el propio perno. ^{[ 1 ]}

Los pernos de roca se habían utilizado en las minas de carbón desde 1912 principalmente para fijar losas sueltas a capas de roca más estables, y su uso comenzó en roca dura en Suecia en 1939. ^{[ 1 ]}

Sin embargo, el enfoque era empírico, sin guía teórica ni respaldo de experimentos de laboratorio. La metodología para el sostenimiento permanente de excavaciones subterráneas en roca dura fue desarrollada por la Autoridad Hidroeléctrica de las Montañas Nevadas entre mediados de la década de 1950 y principios de la de 1960, mediante investigación de diseño, junto con pruebas, mediciones y ensayos. ^{[ 1 ]}

El sitio de desarrollo de anclaje de roca fue incluido en el Registro Estatal de Patrimonio de Nueva Gales del Sur el 23 de diciembre de 2016, habiendo cumplido los siguientes criterios. ^{[ 1 ]}

Este lugar es importante para demostrar el curso o el patrón de la historia cultural o natural en Nueva Gales del Sur.

El sitio de desarrollo de Rock Bolting tiene importancia patrimonial estatal por su papel en la historia y el desarrollo de la ciencia aplicada de la mecánica de rocas en Nueva Gales del Sur, Australia e internacionalmente. Fue el sitio donde se desarrolló un salto cualitativo en el conocimiento, los métodos y las técnicas de excavación y construcción de túneles en roca durante las décadas de 1950 y 1960. La nueva metodología conllevó una reducción significativa en el costo de la excavación y construcción de túneles en roca, mejoras sustanciales en la seguridad de los trabajadores y una mayor velocidad de finalización de los proyectos de construcción de túneles en roca. ^{[ 1 ]}

El lugar tiene una fuerte o especial relación con una persona o grupo de personas importantes para la historia cultural o natural de Nueva Gales del Sur.

El sitio de desarrollo de anclaje de roca tiene importancia patrimonial estatal por su estrecha relación con la aclamada Autoridad Hidroeléctrica de las Montañas Nevadas y su personal profesional experto. La nueva metodología tuvo importantes vínculos con los principales contratistas de túneles. ^{[ 1 ]}

Este lugar es importante para demostrar características estéticas y/o un alto grado de logro creativo o técnico en Nueva Gales del Sur.

El sitio de desarrollo de anclaje de roca es de importancia estatal por sus valores estéticos y técnicos en Nueva Gales del Sur. La distintiva pared rocosa y los fragmentos dispersos son una clara representación visual del pensamiento creativo y lateral que condujo a la investigación pionera en la ciencia de la mecánica de rocas. ^{[ 1 ]}

El lugar tiene una fuerte o especial vinculación con una comunidad o grupo cultural en particular de Nueva Gales del Sur por razones sociales, culturales o espirituales.

Considerado el desarrollo de ingeniería más significativo realizado en el Proyecto Snowy, el sitio de desarrollo de anclaje de roca tiene importancia estatal, ya que es muy apreciado por la comunidad de ingenieros en Nueva Gales del Sur y Australia. ^{[ 1 ]}

Este lugar tiene el potencial de proporcionar información que contribuirá a la comprensión de la historia cultural o natural de Nueva Gales del Sur.

El sitio de desarrollo de anclaje de roca, con sus pernos y perforaciones aún visibles y los fragmentos de roca desprendidos durante los experimentos, tiene importancia patrimonial estatal por su potencial para demostrar el proceso de desarrollo de las técnicas de anclaje de roca en Nueva Gales del Sur. El sitio también puede demostrar los precedentes del trabajo de la Autoridad Hidroeléctrica de las Montañas Nevadas y su impacto en la comunidad de ingeniería a nivel mundial. ^{[ 1 ]}

Este lugar posee aspectos poco comunes, raros o en peligro de extinción de la historia cultural o natural de Nueva Gales del Sur.

El sitio de desarrollo de anclaje de rocas tiene importancia patrimonial estatal, ya que es el único sitio donde se realizó dicha actividad en Australia. ^{[ 1 ]}

Este lugar es importante para demostrar las características principales de una clase de lugares o entornos culturales o naturales en Nueva Gales del Sur.

El sitio de desarrollo de anclaje de roca tiene importancia patrimonial estatal como lugar representativo de experimentación en ingeniería que contribuyó significativamente al desarrollo de la ciencia de la ingeniería en Nueva Gales del Sur, Australia y el mundo. ^{[ 1 ]}