多年冻土区构筑物桩基的热稳定性是影响构筑物安全运营的核心因素。针对电力塔基的施工过程水化热对冻土的扰动进而降低桩基承载力的问题,通过对钻孔灌注桩桩周地温进行监测,分析桩基运营过程中不同位置温度变化规律。研究结果表明,热棒对桩周冻土回冻时间影响明显,约为未设置热棒桩基的60%~70%;热棒可以增加地基冷储量,抬升冻土上限,有效保护冻土以增强地基承载力。
青藏铁路建设中输电塔穿越多年冻土地区,最大的难题是解决输电塔桩基的长期热稳定性问题。为研究热棒应用于输电塔桩基的长期降温效果,基于冻土传热学相关知识,考虑全球气候变暖、冻土相变、混凝土水化放热、热棒功率变化等因素,结合青藏铁路望昆—不冻泉段电力塔热棒桩基的现场试验,建立热棒桩基的三维有限元模型。计算分析50 a内热棒功率和桩土体系温度场。计算结果表明:最初2 a内的计算值与实测值吻合度较高,说明数值计算能较好的模拟此场地桩土体系温度的动态变化;在热棒的全寿命周期30 a内,热棒功率呈非连续波浪递减式变化;热棒桩基能有效增加冷储量,降低土体地温,第5年桩周土体地温降至最低,融化深度最小,第30年可提高冻土上限48cm;建议在热棒寿命结束后的第2年更换新的热棒或进行其他工程处理措施保持输电塔基础的热稳定。
青藏±500 kV直流联网工程沿线多年冻土工程地质情况复杂,不良地质现象发育。在探明多年冻土地质情况的同时,选择合适的电力塔基类型,关系到整个工程的安全稳定,在充分了解冻土区地质条件的前提下,针对工程沿线不同的地质情况,选用不同的电力塔基础和相应的辅助工程措施,并有针对性地提出病害防治对策,对同类工程有一定的参考意义。