青藏鐵路多年凍土區電力桿塔熱樁基礎的降溫效果分析

摘要：在熱棒外圍澆筑混凝土形成的熱樁基礎在凍土區電力桿塔中常被應用。熱棒的工作功率隨著大氣溫度、蒸發段土體溫度的變化而變化。基于凍土傳熱學相關知識,結合青藏鐵路望昆~不凍泉段電力桿塔基礎的現場地溫測試試驗,建立熱樁基礎的三維有限元模型。考慮全球氣候變暖、凍土相變、混凝土水化放熱、熱棒功率變化等因素,運用迭代的方法進行熱棒功率和樁周土體溫度計算。計算結果表明:計算結果與實測結果吻合程度較高,能較好的模擬現場情況。熱棒的功率呈非連續波浪式變化,受混凝土入模溫度及水化放熱的影響,初始階段功率達到最大160.6 W,第2年的平均功率比第1年低7.0 W。熱樁基礎能夠有效增加基礎冷儲量,最大降低樁側土體地溫2.1~3.0℃,年平均地溫降低0.8~1.5℃,能縮短樁周土體回凍時間約34%,第30 a可提高凍土上限49 cm。