研究目的:近年来冻土区修建电气化铁路的需求日益紧迫。冻土区铁路具有长大坡道多、列车功率大、土壤电阻率高等特点，易引起钢轨电位升高，危及人身安全、设备安全、行车安全。为降低冻土区电气化铁路钢轨电位，以西部地区某铁路为研究对象，针对路基特点、土壤特性，对单个接触网基础接地电阻进行计算，并综合考虑供电臂内多基础接地共同作用，进行钢轨电位分析，寻求解决冻土区电气化铁路钢轨接地问题的技术方案。研究结论:(1)将沿线接触网管桩基础与钢轨进行电气连接，形成钢轨-管桩-大地的电流通路，可降低钢轨对地泄漏电阻，抑制钢轨最大电位；(2)沿线基础纳入接地系统后，钢轨电位最大值可降低26.9%;基础增设专用接地体后，钢轨电位最大值可降低34.6%;(3)本研究结果可为高土壤电阻率地区电气化铁路接地设计提供参考。

首先简要分析了季节性冻土区段接触网基础冻害产生的原因，其次对工程实际采用过的整治方案进行了分析，指出了存在的弊端，进而提出了优化设计方案。优化后的方案现场实践效果良好，整治效率提高。最后对既有铁路电气化及新建普速电气化铁路接触网基础设计提出建议方案。

根据季节性冻土地区接触网基础冻害情况以及沙漠地区接触网基础施工的实际难题，分别提出了适用于季节性冻土地区冻胀土地段的双层预制钢筋混凝土护壁挖孔灌注桩基础，以及适用于沙漠地区施工的单层预制混凝土护壁灌注桩基础，为电气化铁路接触网基础设计及施工提供借鉴。

以青藏铁路格拉段电气化改造项目为工程背景，对多年冻土区接触网桩基础在冻融循环作用下与土体相互作用进行模型试验，分析3个冻融循环周期内，桩周土体及边坡温度场，桩土位移及桩身应力的变化规律。结果表明：试验中所施加的温度能较好地模拟现场的冻融变化过程，各深度处地温随时间呈正弦曲线分布，冻土上限约为0.3 m;在1个冻结期内土体明显发生冻胀，最大冻胀量的关系为：路肩>边坡>路基，桩周土体的冻胀量远大于桩基的冻拔量；在冻结过程中，桩基础整体受拉，从桩顶到桩底，轴力先增大后减小，最大值出现在深0.3 m处；桩侧切应力在模型桩的上部分为方向向上的冻胀应力，下半部分为方向向下的冻结应力，最大值出现在地表附近，且大致平衡。

季节性冻土地区如何防止接触网支柱基础发生冻拔破坏，一直是困扰铁路行业的难题。本文对季节性冻土地区接触网支柱基础选型进行详细分析，得出桩基础为季节性冻土地区接触网支柱基础的首选形式，提出了接触网支柱桩基础抗冻拔的具体措施，并结合工程实例对采用此类措施后桩基础抗冻拔的稳定性进行了分析验证。

青藏铁路格拉段地质环境复杂,部分区段富含多年冻土。本文结合在青藏铁路试验段进行的试验工程实际,对沿线特殊环境进行了分析,总结了多年冻土区段铁路路基接触网基础施工中遇到的问题,提出了适用于该地区接触网基础施工前期准备、机械钻孔、插桩、基础回填的施工方法、施工效率及注意事项,为冻土地区桩基础工程提供了施工借鉴。

针对哈尔滨至牡丹江电气化改造工程季节性冻土分布的实际工程特点,结合季节性冻土条件下接触网基础的设计理念,对本项目选用的扩大型钢柱基础和不带扩底的拉线基础进行切向冻胀应力计算分析,并考虑影响切向冻胀力的水分、土质、负温以及基础侧表面的粗糙度等主要因素,提出了对钢柱基础采用换填加扩大型基础的处理措施,对接触网的下锚拉线基础提出了换填及加大埋深等防冻胀处理措施以抵抗季节性冻土的上拔力。

本文提出了一种计算冻土区接触网支柱基础位移安全阈值的方法,通过选取具体的一种接触网支柱型号进行计算,得到■350钢管支柱基础的安全移动阈值,给出测量支柱倾斜数据的监测方案,对冻土地区接触网支柱基础的埋深设计及提高运营安全具有参考价值。

主要阐述特殊地质即季节性冻土条件下接触网支柱基础的设计理念。针对东北地区季节性冻土这一特殊土壤特性,提出采用机械扩底桩基来抵抗季节性冻土冻胀上拔,其优点是有效地提高抗冻拔力及减少钻孔深度,尽可能减少支柱基础与路基内桩板结构干扰。机械钻孔扩底桩基是季节性冻土代表区域内高速铁路建设中接触网支柱基础设计可选的优化方案,也是支柱基础底部受到地基处理措施干扰及湿陷性黄土影响要求基础浅埋时的佳选。