水電工程邊坡支護錨索灌漿費用控制對策探討

杜慧君, 楊 超, 向 東

(1.二灘水電開發有限責任公司,四川 成都 610051;2.九寨溝水電開發有限責任公司,四川 成都 610072)

1 概 述

在水電站邊坡支護中,預應力錨索是最常見的一種支護方式。近年來,在國內許多正在施工的水電站邊坡支護中,經常有大量錨索灌漿的發生,遠遠超出投標人的報價水平或發包人的預期(通常簡稱為錨索超灌漿),而在招標時,往往習慣于將錨索灌漿包含在錨索鉆孔及制安中作為一個清單項目進行報價。這種情況下,投標人既使根據招標文件中提供的地質條件也往往無法預測實際施工中可能發生的錨索灌漿量,同時,為了控制好投標報價,又只能考慮定額水平或理論灌漿量。一旦在施工中出現大于投標水平的錨索灌漿量,將使其施工成本大大增加而導致承包商無力承擔,必將提出索賠。如果灌漿量超出投標水平很多,整個索賠金額將十分龐大。由于在承包人投標報價中已包含了一些錨索灌漿量,所以,對超出投標水平的灌漿量的定性將很困難,處理索賠問題也十分棘手。承包商一旦索賠成功,為了獲得更多的工程收入,極有可能對正在施工的錨索灌漿放松控制,甚至有意加大灌漿量,最終使得整個合同項目工程造價難以有效控制,并造成大量資源浪費。所以,對水電站邊坡支護過程中有可能發生的錨索超灌漿及變更費用的預控是一個急需研究的課題。

2 水電工程預應力錨索的施工方法

2.1 工藝流程

錨索是通過外端固定于坡面,另一端錨固在滑動面以內的穩定巖體中穿過邊坡滑動面的預應力鋼絞線,直接在滑面上產生抗滑阻力,增大抗滑摩擦阻力,使結構面處于壓緊狀態,以提高邊坡巖體的整體性,從而從根本上改善巖體的力學性能,有效地控制巖體的位移,促使其穩定,達到整治順層、滑坡及危巖、危石的目的。其施工工藝及流程如圖 1所示。

圖1 施工工藝及流程圖

2.2 鉆 孔

鉆孔是錨索施工中控制工期的關鍵工序。為確保鉆孔效率和保證鉆孔質量,多采用潛孔沖擊式鉆機。鉆機鉆井時,按錨索設計長度將鉆孔所需鉆桿擺放整齊,鉆桿用完,孔深也恰好到位。鉆孔深度要超出錨索設計長度 0.5 m左右。

鉆孔結束,逐根拔出鉆桿和鉆具,將沖擊器清洗好備用。用一根聚乙烯管復核孔深,并以高壓風吹孔,待孔內粉塵吹干凈,且孔深不少于錨索設計長度時,拔出聚乙烯管,塞好孔口。

兩種特殊情況的處理:(1)滲水的處理。在鉆孔過程中或鉆孔結束后吹孔時,從孔中吹出的都是一些小石粒和灰色或黃色團粒而無粉塵,說明孔內有滲水,巖粉多貼附于孔壁,這時,若孔深已夠,則注入清水,以高壓風吹凈,直至吹出清水;若孔深不夠,雖沖擊器工作,仍有進尺,也必須立即停鉆,拔出鉆具,洗孔后再繼續鉆進,如此循環,直至結束。有時孔內滲水量大,有積水,吹出的是泥漿和碎石,這種情況下巖粉不會糊住孔壁,只要沖擊器工作,就可繼續鉆進。如果滲水量太大,以至淹沒了沖擊器,沖擊器會自動停止工作,應拔出鉆具進行壓力注漿。(2)塌孔、卡鉆的處理。當鉆孔穿越強風化巖層或巖體破碎帶時,往往會發生塌孔。塌孔的主要標志是從孔中吹出黃色巖粉,夾雜一些原狀的(非鉆頭碎的、非新鮮的、無光澤的)石塊,這時,不管鉆進深度如何,都要立即停止鉆進,拔出鉆具,進行固壁注漿,注漿壓力采用0.4MPa,漿液為水泥漿或水泥砂漿和水玻璃的混合液,24 h后重新鉆孔。

2.3 錨索制作

錨索在鉆孔的同時于現場進行編制,內錨固段采用波紋形狀,張拉段采用直線形狀。鋼絞線下料長度為錨索設計長度、錨頭高度、千斤頂長度、工具錨和工作錨的厚度以及張拉操作余量的總和。正常情況下,鋼絞線截斷余量取 50 mm。將截好的鋼絞線平順地放在作業臺架上,量出內錨固段和錨索設計長度,分別作出標記;在內錨固段的范圍內穿對中隔離支架,間距 60～100 cm,兩對中支架之間扎緊固環一道;張拉段每米也扎一道緊固環,并用塑料管穿套,內涂黃油;最后,在錨索端頭套上導向帽。

2.4 錨索安裝

安裝下傾錨索比較簡單,沒有多少技術問題。但在安裝上傾和水平錨索時要注意以下四點:(1)檢查定位止漿環和限漿環的位置,對于損壞的,要按技術要求更換;(2)檢查排氣管的位置和暢通情況;(3)錨索送入孔內,當定位止漿環到達孔口時停止推送,安裝注漿管和單向閥門;(4)錨索到位后,再檢查一遍排氣管是否暢通,若不暢通,拔出錨索,排除故障后重新送索。

2.5 錨固法注漿

錨固法注漿采用排氣注漿法施工。對于下傾的孔,注漿管應插至孔底,砂漿由孔底注入,空氣由錨索孔排出;上傾和水平孔砂漿由孔口注入,空氣壓向孔底,由孔底進入排氣管排出孔外(水平錨索,空氣經限漿環進入排氣管)。

在上傾和水平錨索孔注漿過程中,當排氣管不再排氣且有稀水泥漿從排氣管壓出時,說明注漿已滿;對于下傾錨索注漿,采用砂漿位置指示器控制注漿位置。

錨索孔注漿采用注漿機,將注漿壓力保持在0.3～0.6MPa。

2.6 立錨墩

錨墩的作用是把錨具的集中荷載傳遞到巖面并調整巖面的受力方向。為了使錨墩上表面與錨索軸線垂直,預先將一根外徑與鉆頭直徑相同的薄壁鋼管和墊板正交焊牢,澆筑錨墩前將鋼管的另一端插入鉆孔即可。

2.7 錨索的張拉

錨索由少數鋼絞線組成,可采用整體分級張拉的程序,每級穩定時間為 2～3m in;若錨索由多根鋼絞線組成,組裝長度不會完全相同,為了提高錨索各鋼絞線受力的均勻度,采用先單根張拉、3 d后再整體補償張拉的程序。

2.8 封孔注漿

補償張拉后,立即進行封孔注漿。對于下傾錨索,注漿管從預留孔插入,直至管口進到錨固段頂面約 50 cm;對于上傾和水平錨索,通過預留注漿管注漿。孔中的空氣經由設在定位止漿環處的排氣管排出。

2.9 外部保護

封孔注漿后,從錨具量起留 50 mm鋼絞線,將其余的部分截去,在其外部包覆厚度不小于 50 mm的水泥砂漿保護層。

3 錨索灌漿的計量與支付

在實際施工中,要對錨索灌漿進行準確計量。通常情況下,錨索灌漿的計量按干水泥耗量以 t為單位進行。通常以灌漿自動記錄儀進行水泥漿量的測量,然后按照實際配合比換算成干水泥耗量。使用前,應對灌漿記錄儀進行校驗,以確保其準確性;同時注意,換算干水泥耗量時,應注意水泥漿配合比的變化。通常,錨索灌漿支付單價中已經包含了錨索孔沖洗、拌制水泥漿、灌漿及水泥、摻和料、外加劑等材料的采購、運輸、儲存和保管等施工的全部費用,以及為實施全部灌漿作業所需的人工、材料、機械設備和輔助設施等所需的一切費用。

4 各個階段錨索固壁灌漿及錨固注漿費用的控制與費用的確定

4.1 設計階段

在設計階段,應對邊坡地質情況做足夠深入的勘探了解,對不同地質情況施工部位應分別進行灌漿試驗,以掌握確切的耗漿試驗數據。由于在設計階段進行灌漿試驗將會增加一些設計成本支出,但其中得到的試驗數據卻可極大地起到對灌漿費用預控的作用,可大大降低施工階段的相關費用,所以,對工程量較大、設計錨索較多的邊坡做典型地質部位的灌漿試驗是非常有意義的,對整個項目全過程的成本控制可起到積極作用。

4.2 招標階段

為了有效地控制錨索灌漿量,招標條件的設置也至關重要。如果招標時未考慮到錨索超灌漿的可能或者是設置錨索超灌漿量越大,越有利于承包商的條件時,則有可能導致承包商投標時的刻意不平衡報價或在施工中有意降低控制措施甚至加大灌漿量,以獲取較高的結算收入,從而導致發生大量不必要的灌漿量,造成工程造價難以控制。所以,即便設計階段地質勘查工作很完善,也應該在招標階段考慮可能發生的錨索超灌漿的費用處理。

招標階段應考慮控制錨索超灌的方法有:

(1)按錨索灌漿單耗水平分階段設置結算單價。可要求投標人對錨索灌漿在某一單耗水平上(例如 100 kg/m,指干水泥耗量)進行單獨報價,同時約定按錨索灌漿量的不同單耗水平進行結算。結算單價的設置原則為單耗越大,單價越小,甚至可以在單耗大于某一數值時,將結算單價設置為略低于成本價。例如 100 kg/m＜單耗≤200 kg/m,按報價水平(單耗 100 kg/m)的 80%結算,200 kg/m＜單耗≤300 kg/m,按報價水平的 70%結算,300 kg/m＜單耗≤400 kg/m,按報價水平的60%結算,單耗 ＞400 kg/m,按報價水平的 50%結算。通過這種結算方式的設置,可促使承包人在施工過程中主動采取措施降低單耗,以達到從經濟手段上控制灌漿量的目的。當然,這種按單耗水平設置結算單價的前提是在設計階段要對錨索支護邊坡的地質情況和錨索灌漿單耗有一定的試驗數據,要求報價的單耗水平應是略低于通過灌漿試驗掌握的單耗平均水平,否則可能會導致結算價款嚴重偏低或失去控制灌漿量的意義;

(2)可在招標文件中預估一定的錨索灌漿量,按照單耗水平列入工程量清單中,使得投標報價更加符合可能發生錨索超灌漿后的真實費用,從而使得實際結算的工程價款得以有效預控;(3)可在招標文件中要求承包人投標時對其錨索灌漿量的控制措施及工藝過程進行單獨表述,并在評標打分辦法中將邊坡錨索灌漿的控制措施、施工工藝做為評分因素,以利于在評標時選擇施工措施合理的承包商。

4.3 施工階段

施工階段對錨索灌漿費用的控制主要表現在采取有效的控制措施使灌漿量降到最低并通過現場的嚴格監管,將灌漿量的浪費降到最低程度。

目前,有效控制灌漿量的措施主要有錨索自由段包裹土工布或細帆布制作成止漿包、錨索灌漿量較大時間歇待凝等。

采用土工布或細帆布制作止漿包(圖 2),注漿時,漿液中的水分可以泌出,而水泥顆粒不能通過,從而形成對鋼絞線的有效握裹及保護,同時控制了漿液的擴散范圍,節約了水泥用量。止漿包至少可以保證 0.3～0.5 MPa的灌漿壓力。用密度為 400 g/m2長絲土工布外套細帆布包裹索體的辦法制成止漿包。兩者的特點:土工布有厚度,透水不透漿,但抗磨性能差;細帆布同樣透水不透漿,且表面光滑,抗磨性能良好。土工布、細帆布均用手提縫紉機縫制密實、牢固,包裹直徑為孔徑的 1.1～1.2倍,止漿包兩端止漿處的鋼絞線、注漿管之間用土工布緊密包裹,而外層由土工布、細帆布組成的止漿套用鉛絲綁扎牢固,以免在穿索過程中產生滑動,造成止漿包失效。在進行錨固段注漿時,漿液通過止漿包充漿管進入止漿包,使止漿包先行膨脹,以達到止漿效果。

由于堆積體物質存在疏松甚至架空,自由段注漿量大,且存在注不滿的可能,導致質量無法保證。所以,同樣采用土工布外套細帆布包裹無粘結式錨索自由段,包裹長度可到自由段尾部,包裹直徑也為孔徑的 1.1～1.2倍,且與止漿包土工布、細帆布連為一體,從而對錨索的自由段形成全長包裹,達到完全控制灌漿擴散范圍的目的。

圖2 預應力錨索止漿包示意圖

間歇待凝主要是錨索孔注漿量達到一定量(常為 10～15 t)時停止灌漿,待凝 2～3 h后繼續灌漿,以后每灌 10 t,待凝一次,直到注滿錨索孔并達到相關要求為止,可十分有效地控制水泥用量。

在錨索灌漿工作展開前,應全面檢查灌漿管的質量及連接效果,以防灌漿時管道中間發生跑漿漏漿現象。在灌漿時,如發生異常吃漿時,應立即停止灌漿,檢查孔洞內是否有較大裂隙或孔洞,甚至是漿液外漏,并及時采取其它相關措施后再繼續進行灌漿。

如果投標人在投標文件中有切實可行的控制灌漿量的其它措施,應嚴格監管,確保其能在施工階段實施。

4.4 費用的確定

對在實際施工中發生了超出投標報價水平的錨索灌漿量的費用確定有以下兩種情況:一種是在招標階段即有設置好的結算原則。這種情況只需要嚴格按照錨索灌漿的計量原則和規定做好實際灌漿量的計量、簽證工作,統計出實際灌漿干水泥的消耗量并按照預列的單耗水平劃入相應的工程量計量中即可。但需要注意的一點是,如果計量的是總的水泥耗量,那么,在結算時,還要扣除承包人投標報價中已包含的一部分錨索灌漿水泥耗量。另一種情況是在招標階段根本就未考慮到超出投標人報價水平的錨索灌漿量,對其單價需要重新確定。確定的原則和方法大體有以下幾種:

(1)在原投標文件中有錨索制安報價,且其單價分析表中列出了灌漿水泥用量,則可根據該單價分析表進行相應調整,測算出水泥灌漿的單價。可將單價分析材料表中的鉆頭、沖擊器、鉆桿、隔離架、定中器等與灌漿無關的材料費及鉆機、電焊機、千斤頂、起重機、電動油泵等與灌漿無關的機械費去掉,同時套用相關定額(例如固結灌漿并適當下調)提取錨索灌漿耗費的人工工時,并可由發、承包雙方協商,根據施工中的實際單耗水平進行價格調整。單耗越高,可適當下調多一些,因為單耗越多,施工成本相對可攤薄一些。單耗越低,則可少調甚至不調。以這種方法調整而得到的錨索灌漿單價應當是比較貼近投標人報價水平和實際施工情況的,對發包人和承包人雙方都比較公平。

(2)在原投標文件中的錨索制安價格中無法看出其灌漿水泥用量。對于這種情況,則可參考相關定額另外進行單價分析。通常情況下,可以固結灌漿或帷幕灌漿定額子目為基礎進行相應調整來分析確定灌漿單價。但需要注意的是,要以固結灌漿和帷幕灌漿與錨索灌漿施工工藝的區別進行相應調整。例如,固結灌漿壓水試驗用水量較大,在參考時要相應調低用水量,具體調整幅度要以錨索灌漿水泥配合比和沖洗用水耗量為依據。同時,應將固結灌漿過程中所要消耗的地質鉆機機械臺時去掉。

5 結 語

總之,在近年來許多水電站邊坡支護施工中,超出發承包人預期的錨索灌漿時有發生,錨索施工量大時,發生的灌漿量將可能十分龐大,所以,做好邊坡錨索灌漿的預試驗、合同管理、施工管理和費用控制是非常重要的。在設計階段,除詳細勘查地質情況外,還要分區域進行灌漿試驗,以獲得較為準確的試驗數據。招標階段一定不能回避錨索可能發生超灌的工程量并設置相應控制、結算條件,以利于公平、公正地進行相關工程款的結算。