吉牛水電站引水隧洞富含云母巖體導致施工降效索賠的探討

汪 征， 邢 俊 敏， 李 忠 歷

(四川革什扎水電開發有限責任公司，四川 丹巴 626300)

水電工程項目一般建設規模較大、工期較長、結構較復雜，在施工過程中，經常會出現由于地質條件、水文氣象以及規劃設計、邊界條件、施工方案的變化等非承包人因素的影響而導致工程項目的施工效率降低，這種現象總稱為降效。由于工效降低導致施工成本增加，從而引起承包人對業主的索賠，即工程上所稱的工效降低索賠。從目前行業的實際施工實踐看，有關功效降低索賠的立項及費用補償并無比較權威和被普遍接受的方法。筆者以吉牛水電站引水隧洞富含云母巖體的特殊地質條件導致的開挖施工降效為案例，分析了施工降效立項的依據，并探討了幾種計算施工降效的方法，以為同行在解決類似問題提供借鑒和參考。

1 工程概述

吉牛水電站引水隧洞全長約22.377 km，分為引水隧洞Ⅰ～Ⅳ標和調壓室及壓力管道標，共5個標段。引水隧洞進口底板高程2 361 m，縱坡平均坡降2.24‰，隧洞斷面為城門洞形，開挖斷面尺寸為(5.9～6.8)m×(5.95～6.8)m(寬×高)，Ⅱ、Ⅲ類圍巖洞段采用錨噴支護，Ⅳ、Ⅴ類圍巖洞段采用鋼筋混凝土襯砌，沿線布置了10條施工支洞，其中，2#、4#、7#、10#施工支洞設檢修進人門。為防止巖石掉塊進入機組，在4#、7#、10#施工支洞附近共設置了三個集石坑。調壓室及壓力管道標采用埋藏雙室式布置，穹頂高程2 391 m，底板高程2 311 m，井筒高78.4 m，開挖直徑6.8 m，襯砌厚度60 cm；壓力管道為地下埋藏式，從上至下由上平段、上斜段、中1平段、中斜段、中2平段、下斜段和下平段組成，采用一條主管經Y型岔管分為兩條支管向兩臺機組供水的聯合供水布置方式，主管總長1 059.19 m；壓力鋼管首端設置蝶閥室，蝶閥室交通洞長約163.38 m，斷面型式為5.5×6 m(寬×高)的城門洞形。

引水隧洞沿線出露地層主要有震旦系下統(Za)厚～巨厚層變粒巖偶夾中～薄層二云母片巖；震旦系上統(Zbdn)中～薄層二云英片巖、二云片巖(兩種巖石因石英含量的增減呈漸變過渡關系)；志留系第一巖組(Sm×1)中～厚層柘榴二云英片巖；志留系第二巖組(Sm×2)中～厚層大理石、二云英片巖、石英巖等；志留系第三巖組(Sm×3)中～厚層石英巖夾二云英片巖；志留系第四巖組(Sm×4)中～薄層二云片巖、二云英片巖夾石英及大理石等。圍巖主要為二云片巖、二云英片巖、二云片巖夾石英巖、大理巖等。

2 索賠的提出

2.1 初期意向

各承包人在引水隧洞開挖過程中，均多次通過口頭或書面形式提出火工材料單耗高、開挖進尺短、隧洞底板遇水碾壓后泥化嚴重等情況，要求對開挖施工效率降低造成的成本增加給予補償。

2.2 云母含量超出預期

承包人對引水隧洞巖體進行了現場隨機取樣，并委托有資質的試驗分析測試中心對巖性進行了云母含量測定；發包人為了證實其測定結果，也委托相關科研單位進行了復測，測試結果基本一致。即：引水隧洞巖體樣本中云母平均含量為28%，最高含量達到39%。

2.3 承包人的索賠要素

承包人認為二云片巖、二云英片巖、二云片巖夾石英條帶巖石較為破碎、裂隙發育、嵌合力差且在巖體中軟硬巖層相間、無規律分布是導致施工效率降低的主要原因，而工程施工中富含云母巖體的特殊性質在以往施工中無相關經驗，從而導致實際施工效率對比投標時降低，出現施工循環進尺短、火工材料超耗等情況，進而導致開挖施工成本增加的事實。

各承包人分兩個階段分別提出了火工材料超耗補償和開挖施工降效補償要求。同時，通過統計和試驗，對開挖爆破效果差、單耗水平高、循環進尺短、隧洞底板遇水碾壓泥化嚴重等方面也提出了補償訴求。

3 索賠的依據

3.1 地質條件變化分析

根據隧洞地質預報和實際統計資料分析，引水隧洞各標段圍巖類別變化較大(表1)。其中，引水隧洞全段未遇到Ⅱ類圍巖，Ⅲ類圍巖相對于招標條件減少較多，Ⅳ類圍巖相對于招標條件增幅明顯(其中隧洞Ⅰ標增加了195.29%；隧洞Ⅱ標增加了78.79%；隧洞Ⅲ標增加了106.5%；隧洞Ⅳ標增加了12.92%)。

表1 引水隧洞各標段圍巖類別變化表

3.2 施工降效產生的原因分析

引水隧洞開挖過程中，實際揭露出的主要巖性為二云片巖、二云英片巖、二云片巖夾石英條帶、巖石較為破碎、裂隙發育、嵌合力差且圍巖中軟硬巖層相間、無規律分布。各承包人均反映開挖鉆孔數量和深度均大幅增加、火工材料超耗嚴重，而實際爆破效果較差，開挖循環進尺較短，從而造成成本大幅度增加。

經對引水隧洞各標段《地下洞室開挖作業審批表》統計分析，在鉆孔孔深為2.65～2.9 m時，Ⅱ、Ⅲ類圍巖平均開挖循環進尺為1.615 m；在鉆孔孔深為2.6～2.86 m時，Ⅳ、Ⅴ類圍巖平均開挖循環進尺為1.458 m；而依據承包人施工組織設計資料進行統計分析，在鉆孔孔深2.5～3.3 m時，Ⅱ、Ⅲ類圍巖平均開挖循環進尺為2.7 m；在鉆孔孔深1.6～2 m時，Ⅳ、Ⅴ類圍巖平均開挖循環進尺為1.725 m。

引水隧洞地質資料顯示：隧洞圍巖主要為中～厚層和中～薄層二云片巖、二云英片巖、二云片巖夾石英巖等，圍巖呈軟硬相間分布。由于兩種巖石物理性質差異大且其分布不規則而無規律可循，從而造成以下情況出現：(1)鉆孔效率下降、火工材料耗量增加致使硬巖部分不能正常炸碎，循環進尺大幅度低于各承包人投標施工組織設計水平；(2)在爆破時，軟弱部分成為緩沖墊層，爆破能量不能有效傳遞，致使硬巖部分不能正常炸碎，甚至不能崩開，進而造成隧洞開挖循環進尺大大低于各承包商投標施工組織設計水平。

3.3 索賠立項依據分析

依據引水隧洞各標段地質資料可以看出，圍巖中巖石軟硬相間，云母含量高，無規律可循，開挖爆破能量不能順利傳遞，從而造成隧洞開挖進尺較短的事實。

科研機構出具的《革什扎吉牛水電站引水隧洞開挖爆破試驗成果報告》同樣提及：二云英片巖及二云片巖的巖石結構不均勻，工程中也較為少見，此巖石條件下的爆破存在爆力損失大、循環進尺短、平均單耗高的現象。

依據招標文件技術條款“1.1.3.2.3 各標段引水隧洞工程地質條件”對隧洞沿程的圍巖分布等進行了描述，但未提及云母含量指標。試驗單位出具的《吉牛水電站引水隧洞圍巖云母含量測試成果報告》顯示(圖1)，引水隧洞圍巖云母平均含量為28%，最高含量為39%。

圖1 富含云母的巖石

綜上所述，由于引水隧洞巖體中云母含量高、軟硬巖層相間、無規律分布以及圍巖類別變化大等原因導致隧洞開挖效率降低，這是一個有經驗的承包人無法預見的。各承包人對于無法預見的地質原因導致的開挖降效均提出了最終的索賠報告。經分析，該項索賠事件成立。

4 索賠費用的補償方法

4.1 火工材料超耗的補償

4.1.1 火工材料超耗量的確定

通過對各標段投標報價石方洞挖單價分析表中的炸藥、雷管消耗量進行統計,并對合同單位消耗量、定額計算單位消耗量、實際消耗量進行分析，得到投標階段Ⅱ、Ⅲ類圍巖平均單耗量炸藥為1.4 kg/m3、雷管1.31發/m3，Ⅳ、Ⅴ類圍巖平均單耗量炸藥為1.24 kg/m3、雷管1.16發/m3。實施階段Ⅱ、Ⅲ類圍巖平均單耗量炸藥為2.32 kg/m3、雷管2.05發/m3，Ⅳ、Ⅴ類圍巖平均單耗量炸藥為2.28 kg/m3、雷管1.95發/m3。超耗量情況如下：Ⅱ、Ⅲ類圍巖平均超耗量炸藥為0.92 kg/m3、雷管0.74發/m3，Ⅳ、Ⅴ類圍巖平均單耗量炸藥為1.04 kg/m3、雷管0.79發/m3。

本著同工程補償標準一致的原則，在咨詢行業專家和咨詢第三方意見的基礎上，確定了Ⅱ、Ⅲ類圍巖超耗量按炸藥0.9 kg/m3，雷管0.81發/m3進行補償；Ⅳ、Ⅴ類圍巖超耗量按炸藥1 kg/m3，雷管0.9發/m3進行補償的結論。各標段火工材料超耗量情況見表2。

4.1.2 火工材料超耗補償單價的確定

各標段炸藥預算價格按項目所在地民爆公司出具的增值稅發票價格為準，由材料原價+增值稅+配送費+2.5%采保費構成，炸藥配送費用按增值稅發票單次(車)價格，按平均2 t/車次計算配送費用，雷管預算價格計算原則同炸藥。根據各標段提供的增值稅發票，雷管的配送數量浮動較大，在單次配送的車運費不變的情況下，因配送材料個數不同造成單個雷管價值差異較大。對于該項目，考慮到各承包人材料計劃安排的差異，取平均值3 500發/車次計算配送費用，雷管配送費用按增值稅發票單次(車)價格。在確定火工材料預算價后，按照各承包人投標費率平均水平，取20%綜合費率(第二次降效補償時扣除部分取費，只計取稅金)。各標段火工材料超耗補償單價見表3。

4.2 開挖降效補償

4.2.1 主要計算參數的選取

在引水隧洞開挖施工過程中，除了循環進尺這個基本參數外，還有鉆孔總數、鉆孔深度、炮孔密度、炮孔直徑、炮孔間距、抵抗線、總裝藥量、炸藥單耗、單響藥量、單孔藥量、線裝藥量、鉆孔速度、單位鉆孔長度等爆破參數。

在上述參數中，除循環進尺、鉆孔總數、鉆孔深度、炸藥單耗、鉆孔速度、單位鉆孔長度等參數外，其他參數與施工資源投入量的增加關系不大。

結合引水隧洞實際施工情況，選取循環進尺、炸藥單耗及單位鉆孔長度等參數作為基本計算參數。

4.2.2 主要降效(增幅)系數的確定

根據上述基本計算參數，分別推算出循環進尺降效系數、炸藥單耗增幅系數、通風作業增幅系數及單位鉆孔量增幅系數并用于施工降效補償費用的計算。

(1)循環進尺降效系數。

(2)炸藥單耗增幅系數。

表2 各標段火工材料超耗量分析表

注：(1)炸藥 kg/m3;(2)雷管 發/m3。

式中 0.9 kg/m3、1 kg/m3為炸藥單耗超耗量，引自各標段的火工材料超耗補償協議。

(3)單位鉆孔量增幅系數。

(4)通風作業增幅系數。

以上各式中的樣本數據為經監理工程師確認的《地下洞室開挖作業審批表》中的數據，該數據為引水隧洞實際開挖施工過程統計數據；在以上各式中，K=投標鉆孔深度÷樣本鉆孔深度，用以修正樣本各計算參數為可比量；K′為綜合調整系數，用以消除樣本與實際之間的差異，K′取值為0.85。經計算，各標段開挖降效系數見表4。

4.2.3 補償基礎單價的確定

補償基礎單價以引水隧洞各標段合同開挖單價為基礎進行適當調整，調整內容見表5。

表3 各標段火工材料超耗補償單價表

注：(1)炸藥 kg/m3;(2)雷管 發/m3。

表4 各標段開挖降效(增幅)系數表

表5 各標段補償基礎單價確定表

4.2.4 三種降效費用的補償方法

根據上述開挖作業各工序影響分析及主要計算參數確定，降效費用考慮用三種不同的方法進行補償，分別為循環進尺降效系數法、單位鉆孔量增幅系數法及炸藥單耗增幅系數法。

這三種補償方法從不同的側面反映了開挖降效對資源投入的影響。其中：

(1) 循環進尺降效系數法假定施工降效引起資源投入的增加幅度等于循環進尺的縮短幅度；

(2) 炸藥單耗增幅系數法假定施工降效引起資源投入的增加幅度等于炸藥單耗的增加幅度；

(3) 單位鉆孔量增幅系數法假定鉆孔耗材及鉆孔設備消耗量增幅等于單位鉆孔量的增加幅度；軸流通風機耗量的增加幅度等于通風作業的增加幅度；人工費的增加幅度等于循環進尺的降效幅度。

引水隧洞各標段施工降效補償費用計算公式為：

式中i為圍巖類別；i=1，指Ⅱ、Ⅲ類圍巖；i=2，指Ⅳ、Ⅴ類圍巖；Q為實際開挖工程量；UP為補償單價，補償單價將依據不同的測算方法分別進行計算。

采用三種降效費用補償方法進行計算，各標段開挖施工降效補償單價見表6。

表6 各標段開挖施工降效補償單價表

5 結 語

綜上所述，引水隧洞Ⅳ、Ⅴ類圍巖降效補償單價平均值區間為48.9～83.95元/m3，占到合同洞挖單價(129.96元/m3)的37.63%～64.6%，Ⅱ、Ⅲ類圍巖降效補償單價平均值區間為46.12～68.24元/m3，占到合同洞挖單價(131.47元/m3)的35.08%～51.91%。由此可見，因施工降效引起的索賠對項目成本影響較大，甚至會直接影響到項目投產后的經濟效益，因此，應對此類索賠的發生引起高度重視。

此外，吉牛水電站引水隧洞由于富含云母巖體導致的施工降效索賠存在其特殊性，索賠的立項分析經過相關科研咨詢機構的反復論證，三種降效費用補償方法也存在特定的適用條件和范圍，需要進行進一步的探討。

從該項索賠可以得到兩點啟發以為同行借鑒和參考。一是承包人在由于非自身原因產生的施工功效降低造成成本增加時，應在施工過程中及時、全面地記錄和收集相關資料，甚至請權威的科研咨詢機構進行論證分析，以為索賠提供足夠的、有說服力的支持材料；二是業主在面臨功效降低索賠時，應及時采取有效的處理方法，盡量避免索賠產生的連鎖反映，以減少損失，必要時應調整設計施工方案。在索賠費用確定時，應能使承包人的實際損失得到完全彌補，但也不應使其因索賠而額外受益。