Im Tunnelbau werden oftmals Anker zur Stabilisierung der Tunnelröhre bzw. des Untergrunds eingesetzt. Anker sind vollkommen von Fels bzw. Boden umschlossen und sind somit in der Lage rundherum Wärme zu entziehen bzw. einzuspeisen. Besonders empfehlenswert ist die thermische Aktivierung von temporären Ankern, die nur in der Bauphase beansprucht werden und danach im Untergrund verbleiben, da in diesem Fall eine Beeinträchtigung der Tragfähigkeit der Anker durch die thermische Nutzung auszuschließen ist (Mimouni et al., 2014).
Der Prototyp eines Energieankers wurde durch die TU Wien in Zusammenarbeit mit der Firma Atlas Copco MAI GmbH entwickelt (Oberhauser et al., 2006). Da bei einem Energieanker die Ankerstange als Rohr ausgeführt werden muss, sind nur Hohlstabanker für eine thermische Aktivierung geeignet. Bei dem Prototyp wurde ein Injektionsbohranker verwendet, wobei eine koaxiale Sonde in das Ankerrohr integriert wurde (Oberhauser et al., 2006). Der Prototyp wurde in einem Testfeld beim Lainzer Tunnel (Baulos LT31 - „Klimtgasse“) getestet. In dem Testfeld (Böschung) wurden 21 Energieanker mit einer Länge von 9 m fächerförmig eingebracht. Die Abstände zwischen den Ankerreihen wurden zu 2 m und 4 m gewählt, um die gegenseitige Beeinflussung der Anker zu testen (Oberhauser et al., 2006). Ergänzend zu den Feldversuchen wurden numerische Simulationen durchgeführt. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass vor allem bei oberflächennahen Ankern eine große Beeinflussung durch die Außenlufttemperatur stattfindet, sodass dann lange Anker als Energieanker sinnvoll erscheinen. In tiefen Lagen, wo der Einfluss der Außentemperatur vernachlässigbar ist, kann auch die thermische Aktivierung von kurzen Ankern sinnvoll sein (Oberhauser et al., 2006). Somit ist der Einsatz von Energieankern vor allem in tiefliegenden Tunneln zu empfehlen.
Die mögliche Leistungsfähigkeit von Energieanker wurde auch von Mimouni et al. (2014) mit Hilfe von numerischen Simulationen für einen Tunnel in offener Bauweise untersucht. Die möglichen Entzugsleistungen pro Meter Anker sind deutlich geringer als die vergleichbaren Werte für Erdwärmesonden oder Energiepfähle. Als Planungsgrundlage kann eine mögliche Entzugsleistung eines Energieankers von 8 W/m bis 15 W/m angenommen werden (Adam & Oberhauser, 2008). Durch den geringen Ankerabstand und die in der Regel große aktivierbare Tunnellänge können für Energieanker jedoch eine ähnliche Effizienz wie für Energiepfähle erreicht werden (Mimouni et al., 2014).
Kürten S.: Zur thermischen Nutzung des Untergrunds mit flächigen thermo-aktiven Bauteilen, Dissertation, Fakultät für Bauingenieurwesen:
Aachen : Dissertation, Fakultät für Bauingenieurwesen, RWTH Aachen University, 2014.
Weitere Literatur siehe:
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