架空输电线路具有路径长、跨越区域广、地质复杂等特点，路径规划时往往无法避开冻土区域，如何选择最佳的防冻胀措施将是工程建设过程中亟需解决的问题。本文简要地介绍了冻胀成因、冻胀等级分类、计算方式及冻胀产生的危害，回顾总结了传统防冻胀措施的优缺点并做出简要评述，并介绍了现阶段新型防冻胀措施研究成果。分析表明，目前输电线路防冻胀措施主要采用锥柱基础、桩基础、回填非冻胀性土、强夯加固、玻璃钢模板、热棒、涂抹剂、双护筒、新型基础等方法，而找出一种施工简便、经济适用、防冻胀效果好的方法将是今后防冻胀措施研究的重点方向。
为研究多年冻土区输电线塔基锥柱基础在不同季节施工条件下其地温的整体回冻过程，以及不同季节施工对多年冻土的扰动特点，从保持多年冻土地温稳定性的角度优化大开挖类基础施工时期，采用数值模拟的方法，以青藏直流输电工程为背景，利用查拉坪地区地质及气象资料，并选择了典型月份(1月、4月、7月和10月)对锥柱基础不同季节施工后早期地温场进行了计算分析。结果表明：秋冬季(10月和1月)施工后，锥柱基础周围土体将保持冻结，其中1月施工后最快10 d回填区土体和天然冻土的温度差异即可消失，回填土热扰动较小；春夏季(4月和7月)施工会增大回冻期活动层深度和基础底部的融化深度，特别是7月施工可使活动层深度降低至基底(4.0 m),而4月施工由于增高了回填土土体温度，导致整个回冻时间长达195 d,不利于基础的重新冻结和后续工作的开展。考虑到10月后外界气温逐渐降低，因此，10月至次年1月可以作为多年冻土区锥柱基础的最佳施工期。
锥柱基础形式以其明显的抗冻拔优点,被广泛应用于高原冻土区的输电线路基础建设。玻璃钢模板抗冻技术则是对锥柱基础抗冻能力的进一步完善。简述冻土区采用锥柱基础的特点和施工工艺;从输电线路路径的复测、冻土区基坑的开挖与回填、玻璃钢模板的安装和低温下混凝土的浇筑等方面,重点阐明了高原冻土区锥柱基础施工中的质量控制要点;归纳总结了冻土区锥柱基础的质量验收及评定标准。
以青藏直流输电线路工程为背景,在活动层处于冻结和融化状态时,分别进行上拔和水平力组合荷载作用下锥柱基础抗拔承载特性真型载荷试验.试验表明:冻结期冻土地基整体处于冻结状态,冻土地基回冻情况良好;融化期最大融化深度与地基多年冻土上限较吻合,表明施工开挖对多年冻土地基热稳定性影响较小.上拔加载过程中基础底板接触土压力减小,基底扩展板上方土体土压力明显增大,基础侧壁土压力变化不明显.冻结期基础位移量显著低于融化期,承载力明显高于融化期;基础上拔荷载与上拔位移关系可采用幂函数模型进行预测.融化期基础抗拔承载力试验值与规范法计算结果比较吻合;冻结期试验抗拔承载力与规范计算值存在一定差异.
为分析青藏直流输电工程回填冻土地基和铁塔基础承载性能,在浅部冻土处于冻结和融化两种状态时,分别进行回填细粒冻土性质试验和在三向荷载共同作用下锥柱式扩展基础的载荷试验。基于土工试验结果分析了冻融过程中回填地基的工程性质,得到一个冻融周期后地表沉降量为0.23m,与实际情况一致。通过对基础承载特性及荷载与位移双曲线关系模型的分析,得到了基于地基基础相互作用极限状态条件下基础的极限承载力。针对季节活动层融化和冻结状态,应用试验结果验证了上拔工况下铁塔扩展基础稳定性分析模型和方法,获得了冻结状态时细粒冻土的上拔角。试验研究表明:当浅部活动层处于冻结状态时,地基强度及基础承载性能优于融化状态;冻土融化可缩小细粒土的孔隙比、提高密实度,并增加含水率和饱和度;土体冻结与否对地基的抗剪、上拔角等力学指标有显著影响,因此,保持深部回填地基的冻结状态对基础安全承载至关重要。
青海—西藏±400 kV直流联网工程沿线穿越多年冻土区565 km,其塔基将不可避免地遇到大量的冻土工程地质问题。锥柱型基础具有承载能力强并可消减切向冻胀力的特点,因而成为该条线路多年冻土区杆塔基础的主要形式。本文以青藏±400 kV直流联网工程为背景,对多年冻土地区斜坡地带锥柱型基础在回冻过程中的稳定性开展研究。主要通过相似比为1∶10的室内模型试验,监测地基土回冻过程中基础所受的冻胀应力,以及基础位移在水平与垂直方向的变化规律,并基于试验结果和研究现状对工程设计、施工与维护提出建议。试验结果显示:在冻结过程中随着地基土温度的降低冻胀力逐渐增大,基础顶部的水平冻胀力最大达到130 kPa,基础底部的法向冻胀力最大可达80 kPa。冻结过程中基础有冻拔现象,最大为5.5 mm。试验中基础顶部的水平位移最大达到3.8 mm。