水利工程施工往年试整理

1、1-简述水工建筑物岩石基础保护层开挖的常用施工技术。答：基础保护层开挖70年代以前传统作法和规范规定是分几层爆破开挖，进度很慢。80年代利用塑料导爆管多段孔间微差爆破技术使保护层开挖爆破像放鞭炮一样，一次钻 孔到底，一响药量很小，但一次几十段甚至一两百段顺序爆破，既保证了基础质量又加 快了速度，以后又有在炮孔底部加垫层，减少爆破对基础的影响，还有用水平预裂的办 法，在建基面打水平预裂孔，然后将保护层一次爆除，甚至不留保护层。试从施工程序优化和施工质量控制角度出发，谈谈你对200m级高混凝土 面板堆石坝面板防裂方面的认识。答：（1） 200m级以上的高面板堆石坝，面板开裂除周边缝区域外，中间以上

2、部位尚可能 产生拉伸性和弯曲性开裂。因此，从结构方面，可考虑在一定高程处设置水平缝。（2）大坝分期填筑是造成面板开裂的主要原因之一。从面板开裂的成因入手合理的填 筑分期方案可有效地避免或减小面板开裂的可能性。（3）在可能的情况下，应尽量使填筑体在浇筑面板之前有一定的沉降时间。否则，一旦 造成面板浇筑后再发生垫层料开裂的问题，垫层料的开裂情况便很难检查和处理，给大 坝安全运行带来隐患。（4）从减小填筑体拉伸变形考虑，临时断面的顶宽越大越好，后坡坡度尽量放缓，上下高 差不宜过大。（5）为减小弯曲变形，填筑体的设计干密度应适当增大，采用重型振动碾施工，以减少坝 体徐变总量。（6）在可能的情况下，面板

3、浇筑前，使临时断面的下游侧超前上游侧填筑,造成坝体水平 位移正负相抵，能有效地减小坝体拉伸变形。（7）混凝土配合比方面，可考虑掺加聚丙烯纤维和轻烧氧化镁的方法。某输水工程引水隧洞洞长9km，埋深平均在600m左右，隧洞所处岩层主要 为石灰岩，其单轴抗压强度为4075MPa，隧洞区段岩体完整，无大的断层或破碎带存在。试对钻孔爆破和掘进机全断面掘进方案的优缺点进行对比，并 提出合理方案建议。答：（1）钻孔爆破的优缺点：P64（2）TBM施工的优点：降低了围岩扰动；简化支护；没有爆破震动；简化通风；连续、 快速、安全施工。缺点：初期投入大；安装周期长；对断面形状、地质及岩性条件的适 应性；施工方案的

4、灵活性。合理方案建议：提高出渣速度往往是提高TBM隧洞施工效率的关键因素之一。西方的 隧洞掘进专家普遍认为，单向掘进长度超过20Km的TBM隧洞施工主要受到掘进机及 后配套系统的供应及维护方面因素的限制，如风、水、电的长距离供应，合理的出渣方式 及具体设备选择、掘进机大型配件及衬砌材料的运输等。由于该隧洞洞线长19km，断 面为圆形，隧洞区段岩体完整，无大的断层或破碎带存在，因此采用TBM施工方案较 为合理。混凝土的温度控制及防裂是混凝土坝施工中的关键技术问题之一。试按照 下面所给的混凝防裂设计的允许变形原则，简述大体积混凝土温度控制措 施。巳岫（弓-弓）+渤志-A勒X%答：（1）结构方面的措

5、施（a）选择合理的结构型式实践经验表明，现有的混凝土结构裂缝，绝大多数与温度应力有关，因而结构型式选择 恰当，就可能减小温度应力，从而减少裂缝。（b）适当的分缝分层国内外大坝建设经验证明，将大体积混凝土分成较小的块体，在施工时可有效地减少裂 缝。基础温差中的均匀温差Tp-Tf产生的应力虽与浇筑块长度无关，但不均匀温差Tr 与浇筑块长度有关。（c）配置钢筋钢筋的存在，会阻止干缩变形，导致干缩应力的产生，因此不能用钢筋来防止干缩裂缝。 在常温和允许应力状态下，当混凝土达到极限变形时，混凝土中的应力仅为20MPa，因 此用钢筋防裂是极不经济的。但在长期暴露的混凝土表面或溢流面配置适当数量的钢筋 网，

6、可防止贯穿性或深层裂缝的产生。（2）材料方面措施式中，Tf、p和K可认为是不变量，因此从材料角度，应采取： 1大的混凝土；徐变大的混凝土，Kp小；热膨胀系数（a）大的骨料（灰岩）；较低的 浇筑温度；较低的水化热温升；自身体积膨胀（0）较大的膨胀水泥，不用收缩性水 泥；Ec/Er比值大的混凝土，以减少基础约束系数（A1,A2）, Er为基础弹模。（3）施工方面措施降低浇筑温度：有加冰、冷水拌和、预冷骨料和后冷混凝土等；减少水化热温升：包括薄层浇筑、控制间歇期、一期冷却等；调节混凝土的温度分布：缩短表面暴露时间、表面保护、内部水管冷却等。针对高山峡谷地区岩石高边坡开挖过程面临的主要问题，谈谈你对高

7、山峡 谷地区岩石高边坡开挖关键技术的认识。P74改善爆破效果归根到底是提高爆破的能量利用率。试从提高爆破的能 量利用率角度谈谈改善爆破效果的措施或方法。P67答：影响工程爆破效果的技术因素主要有临空面的选择、布孔方式、孔斜、孔深、装药 量、起爆药包的位置、不耦合系数、堵塞质量、网路连接等。本文对各因素的影响进行 了分析.并提出了改善爆破效果的措施。（1）临空面选择：临空面起到反射拉应力波和聚能作用。因此.临空面的大小和数目 对爆破效果有着明显影响。当临空面只有1个时.爆破作用受到岩石夹制作用大.爆破 困难.单位岩石耗药量增大。因此，施工中临空面只有1个时.要人为创造临空面.以 改善爆破效果。（

8、2）布孔方式：一般为方形、矩形及三角形（或称梅花形）3种.从能量均匀分布的观点 看.以等边三角形布孔最为理想。但随着毫秒塑料导爆管的采用.起爆技术不断发展.对 方形和矩形也可通过改变起爆顺序和起爆时的炮孔密集系数，达到三角形布孔的效果。（目前，宽孔距窄排距的布孑L方式正在积极探索之中，采用这种布孑L方式时必须注 意临空面的选取和微差起爆联网的方式，否则会适得其反，产生较大块石。）钻孔形式：深孔爆破的钻孔形式一般分为垂直孔和倾斜孔两种。倾斜孔爆破后不 易产生大块和残留根底.且爆破后形成的渣堆形状好，彻底抛松.便于挖掘机挖运.对 后一台阶面破坏小，后一台阶面稳固易保持.这对于后序钻孔施工非常有利。

9、装药量：实践表明.单纯的增加单耗对提高爆破效果是徒劳的.有时甚至是有害 的.这样做只能是把能量消耗在岩石的过度粉碎和增加爆破的有害效应上。影响炸药单 耗的因素很多.主要有岩石的可爆破性.炸药种类.临空面条件.起爆方式和块度要求 等。选取合理的单耗往往根据实践经验或爆破实验来确定。堵塞：良好的堵塞可以保证在岩石爆破破碎之前.阻止高压的爆轰气体过早地泄 漏到空气中去.这样能延长高压爆轰气体对岩石的加压作用.提高爆炸能量的利用率。网路联接：采用微差爆破技术.这种方法具有降低地震效应.改善爆破质量.爆 堆比较集中等优点。起爆药包的位置：当采用柱状装药时.起爆药包的位置决定着炸药起爆后爆炸应 力波的传播

10、方向和爆轰气体的作用时间.对爆破效果的影响不容忽视。根据起爆药包在 炮孔中放置的位置不同.有3种不同的起爆方式：反向起爆.正向起爆.和中间f双向) 起爆。在基岩灌浆处理过程中，确定灌浆压力的原则是什么？并说明如何控制灌浆压力和浆液浓度。P95P96在土石坝施工过程中，对粘性土的压实需确定那些重要的压实参数？如何确定？ P139答案：当地材料坝包括土坝、堆石坝、土石混合坝等。它具有就地取材、节约水泥、对坝址地基条件 要求较低等优点。当地材料坝施工控制的参数主要有铺土厚度、碾压遍数、干容重和含水率。坝体压实是填筑的最关键工序，压实设备应根据砂石土料性质选择。碾压遍数和碾压速度应根据碾压 试验确定。

11、土石料压实得越好，物理力学性能指标就越高，坝体填筑质量就越有保证。但土石料的过分压实，不 仅提高了压实费用，而且会产生剪切破坏，反而达不到应有的技术经济效果。土石料的压实标准是根 据水工设计要求和土料的物理力学特性提出来的。对于粘性土，在一定的压实功能下，只有在最优含水量范围内，才能获得最大的干表观密度，且压实 也较经济；粘性土的压实标准，主要以压实干表观密度/ d和施工含水量这两个指标来控制。非粘性 土料的透水性大，排水容易，压缩过程快，能够很快达到压实，不存在最优含水量，故含水量不作专 门控制；非粘性土料主要以相对密度D来控制，而石渣或堆石体则可用孔隙率作为压实指标。在现场用相对密度来控制

12、施工质量不太方便，通常将相对密度转换成对应的干表观密度/ d来控 制，其大小按非粘性土不同砾石含量，分别确定不同标准。其换算公式为：Y 1Y 2 (1 - D 7+Y1D 式中：V1、Y 2分别为土料极松散和极紧密时的干表观密度，t/m&在确定土料压实参数前必须对土料场进行充分调查，全面掌握各料场土料的物理力学指标，在此 基础上选择具有代表性的料场进行现场试验，作为施工过程的控制参数。压实试验前，先通过理论计算并参照已建类似工程的经验，初选几种碾压机械和拟定几组碾压参数， 采用逐步收敛法进行试验。对于粘性土，先以室内试验确定的最优含水量进行现场试验。试验的铺土厚度和碾压遍数应根据所选 用的碾压

13、设备型号确定。试验测定相应的含水量和干表观密度，作出对应的关系曲线。根据上述关系， 再作出铺土厚度、压实遍数与最大干表观密度、最优含水量关系曲线。从图中的曲线，根据设计干表观密度Y d，可分别查出不同铺土厚度所需的碾压遍数a、b、c及相应的h h h1-23最优含水量d、e、f。然后再以单位压实遍数的压实厚度进行比较，即比较a、b、，其中单位压实遍数的压实厚度最大者为最经济合理。非粘性土料含水量的影响不如粘性土显著，试验中可充分洒水，只作铺土厚度、相对密度（或干表观 密度）与压实遍数的关系曲线。h h h1-23根据设计要求的相对密度Dr，求出不同铺土厚度的压实遍数a、b、c，然后比较a、b、

14、，其 最大值即为经济的铺土厚度和压实遍数。最后再结合施工情况，综合分析选定铺土厚度和压实遍数。通过传统地下洞室开挖中的钻孔爆破法和掘进机开挖法施工的优缺点比 较，展望此两种开挖方法在今后我国水利水电工程建设中的应用前景。答：优缺点比较：（1）因照明、通风、噪声及渗水等影响，钻爆法作业条件差；钻爆工作与支护、出渣运输等工序交叉进行，施工场面受到限制，增加了施工难度。（2）TBM利用机械切割、挤压破碎，能使掘进、出渣、衬砌支护等作业平行连续进行，工作条件比较安全，节省劳力，整个施工过程能较好地实现机械化和自动控制。（3）钻爆法开挖导致隧道超欠挖不可避免，不仅影响隧道施工工程质量、安全和进度，而且影

15、响经济效益。（4）TBM挖掘的洞壁比较平整，断面均匀，超欠挖量少，围岩扰动少，对衬砌支护有利。（5）钻爆法开挖资金投入少，产出均衡。可展开多工作面的作业，技能易于掌握，机动、灵活、适应性强。（6）TBM设备复杂昂贵，安装费工费时。当隧洞长度较短时，采用掘进机并不经济。 掘进机不能灵活适应洞径、洞轴线走向、地质条件与岩性等方面的变化。设备更换，安 装占用时间较长，掘进机掘进时释放大量的热量，工作面上环境温度较高，因此要有较 大的通风设备。（7）TBM开挖条件下，损伤区内岩体的声波速度从隧洞表面往内部是平稳过渡的，而 钻爆开挖条件下则过渡明显较为缓慢，在表面附近存在显著的低波速带。（8）钻爆开挖的

16、隧洞，内损伤区深度占总损伤区深度的比例大，该区域损伤较为严重， 岩体基本失去承载力；而TBM开挖洞段，内损伤区深度占总损伤区深度的比例较小。（9）高地应力条件下围岩的爆破开挖扰动并不仅仅只包含了爆炸荷载所诱发的扰动， 同时也包含了高量级的初始地应力瞬态高速卸载或调整时所诱发的围岩扰动。地应力值 越高，其影响越大；而高应力条件下TBM开挖时，围岩中的地应力是一个平稳的释放 和调整的过程，这个过程对围岩造成的直接影响很小，但由于开挖轮廓面附近围压的迅 速降低，造成浅部围岩的承载力大幅下降，因此TBM开挖条件下围岩的高应力破坏可 能更加严重。展望：水利水电工程中的长隧洞TBM施工技术将获得广泛应用，

17、其间的诸多施工技术 难问题有待进一步研究与解决。在水工建筑物岩石基础开挖深孔梯段爆破施工中，钻孔直径通常选用80 至150mm，是否能采用更大的炮孔直径来提高生产力？说明其原因。答：钻孔直径实际上就是装药直径。孔径越大，爆破作用范围就越大。然而孔径增大要 受到许多因素的限制。首先受到钻机能力的限制。对于功率一定的钻机，孔径增大，钻 进速度会明显降低，钻同样深的孔径就要增加钻进时间，经济上是不合理的。其次，受 坚硬顶板岩体条件的限制。对于完整性较差的坚硬顶板，容易出现钻孔变形和塌孔现象。 第三，孔径过大会给封孔造成困难。爆破孔径应确定在一个合理的范围内，根据分析计 算及现场试验，爆破孔径在501

18、00 mm之间较为合理。什么是塑性混凝土防渗墙？介绍其工程特性及主要应用。答：混凝土防渗墙系指利用钻孔、挖槽机械，在松散透水地基或坝（堰）体中以泥浆固 壁，挖掘槽形孔或连锁桩柱孔，在槽（孔）内浇筑水下混凝土或回填其他防渗材料成具 有防渗功能的地下连续墙。它是防止渗漏、保证地基稳定和堤坝安全的工程措施。塑性 混凝土是水泥用量较低，并掺加较多的膨润土、黏土等材料的大流动性混凝土。该种混凝土虽强度较低，但比普通混凝土具有更低的弹性模量，从而使墙体更能适 应地基变形，而不产生拉应力，为在深基高水头的情况下修建较薄的防渗墙提供了条件。 混凝土防渗墙由于具有承受水头大、防渗性能可靠、适合各种地层等优点而被

19、国内外水 利水电工程广泛采用。混凝土防渗墙适用于土石坝及堤防地基的防渗处理、混凝土闸坝的地基防渗处理、 土石围堰堰体和堰基的防渗处理、病险水库坝体和坝基处理等工程。试从施工组织、施工技术和施工机械等方面阐述你对我国西南高山峡谷 地区大型水电工程施工过程所面临主要技术难题的认识。答：西部许多大型及特大工程地处高山深谷，地震烈度高，交通不便，施工条件困难， 又要建很高的坝，要求施工技术水平进一步提高，以保证质量，缩短工期，降低造价。 峡谷区高混凝土坝将更多地使用快速缆机和塔带机、胎带机，混凝土温控先进技术将进 一步普及和提高，混凝土预冷将更多地采用先进的骨料两次风冷及高效冷风机，砂子风 冷也可能会

20、实现。碾压混凝土坝比重将提高。特大的混凝土坝将采用69m3拌和机组成的拌和楼， 先进的涡轮式拌和机也将采用。混凝土运输浇筑将广泛使用汽车、缆机及皮带机。高 土石坝中面板堆石坝比重也将进一步提高，将使用15t以上的振动碾。每层碾压厚度将 由1m提高至1.5m或更多。石料开采将更多地采用洞室与梯段相结合的爆破方案，以提高效率。人工骨料加工 将采用先进的反击式，“石击石”冲击式及高效圆锥破碎机和旋盘制砂机等。有的工程将遇到深覆盖层处理问题，最深可达七八十米。许多工程施工场地非常困 难，将采用紧凑型布置，采用台阶式，部分施工附属工程及车间可能放在地下，场内交 通有些要用隧洞。对外交通主要将靠专用公路与

21、公路铁路干线衔接，一般不再修专用铁 路，除非已有铁路距坝址很近。你认为大型地下洞室群施工中的关键技术有哪些？请简要说明。答：（1）钻爆法：为减少超挖欠挖，周边孔采用光面爆破技术；为了洞内安全，又采用 了非电起爆新技术，以便在洞内使用电灯照明，电力水泵、风机及其它电动机械而不产 生误爆，目前已普遍采用塑料导爆管起爆；大断面的地下厂房可采用上部挖导洞，下部 扩挖，并采用预裂爆破、缓冲爆破和光面爆破等控制周边爆破质量的技术以得到较平整 光滑的岩面，减少超挖，撬挖工作量，加快进度。（2）锚喷支护技术：把围岩当作承载的主体，“支护一围岩”共同工作。该技术为边开 挖边喷混凝土，以保护开挖岩体，必要时加钢网

22、及锚杆，有的用钢筋网喷混凝土加锚杆 或预应力锚索代替永久衬砌。60年代兴起的“新奥法”已推广到许多国家。该方法为先打 导洞了解地质情况，进行岩体观测，根据观测情况进行铺喷支护及衬砌设计施工，大断 面开挖亦可进扩挖边锚喷，直至全断面形成后，再在其上做永久衬砌。喷锚支护可限制 围岩变形、掉块、崩落，使围岩及锚喷结构一起受压力，保持围岩的整体性，保证围岩 承载拱的形成，对围岩压力起到松弛卸载和调整作用。（3）混凝土衬砌施工技术：可选择不同浇筑方案（全断面、分部模板结构、浇筑初 温，采用预应力施工。（4）围岩稳定监测：开挖过程中，通过监测取得信息，指导施工，使隧洞施工从分析、 判断、决策，逐步走向信息

23、化。结合你自己的工作经验，谈谈你对水利水电工程施工技术的认识。课本：绪论请列出大型水利水电工程地基与基础处理的常用技术。答：（1）混凝土防渗墙：80年代后期研制出了防渗墙塑性混凝土墙体材料。该种混凝土 虽强度较低，但比普通混凝土具有更低的弹性模量，从而使墙体更能适应地基变形，而 不产生拉应力，为在深基高水头的情况下修建较薄的防渗墙提供了条件。（2）高压喷射灌浆技术：初始阶段仅用于粉细砂层和含粒径小于20cm的砂卵（砾）石 层。以后随着技术水平的提高、设备条件的改进、工艺方法的不断完善和创新，以及若 干工程的实践，这项技术在含大粒径砾石、漂石，甚至直径1m以上孤石等复杂地质条 件的地层中也能很好地应用。主要优点是施工简便、灵活，进度快，工效高，应用范围 广，适应性强。（3）振冲法：是快速加固软弱地基的方式之一，可以广泛用于加固松散砂和软黏土地 基。提高地基的承载力，减少沉降量，控制不均匀沉陷，增强地基的抗滑稳定以及提高 地基抗地震液化的能力。（4）坝基预应力锚固：作为一种加固岩体的工程措施，越来越受到人们的重视，而且 使用预应力锚索加固坝体、坝基的效果也是非常明显的。根据国外经验，比用其他工程 措施可节约投资20%左右。（5）混凝土置换：是指在地下沿夹层开挖平洞，然后在洞中回填混凝土，以形成混凝 土或钢筋混凝土抗剪塞。混凝土塞要嵌入夹层上、下完整岩体，防止破裂面越过混凝土 塞延伸。