水电工程边坡支护锚索灌浆费用控制对策探讨

水电工程边坡支护锚索灌浆费用控制对策探讨
杜慧君;杨超;向东
【摘要】边坡支护是水利水电工程极为常见的施工项目,其施工难度大、工期长、投资额大,施工过程中涉及到的潜在变更多,变更费用大.而其中最主要的一种潜在变更就是施工地质条件的变化或其它不可预见因素导致的锚索灌浆量的增加.对从设计阶段到工程进度结算阶段锚索灌浆量及费用的控制进行了简要分析,并提出了有效的解决对策.
【期刊名称】《四川水力发电》
【年(卷),期】2010(029)006
【总页数】5页(P144-147,158)
【关键词】水电工程;边坡支护;锚索灌浆;费用控制
【作者】杜慧君;杨超;向东
【作者单位】二滩水电开发有限责任公司,四川,成都,610051;二滩水电开发有限责任公司,四川,成都,610051;九寨沟水电开发有限责任公司,四川,成都,610072
【正文语种】中文
【中图分类】TV543;TV51;TV54;C935
1 概述
在水电站边坡支护中,预应力锚索是最常见的一种支护方式。

近年来,在国内许多正在施工的水电站边坡支护中,经常有大量锚索灌浆的发生,远远超出投标人的报价水
平或发包人的预期(通常简称为锚索超灌浆),而在招标时,往往习惯于将锚索灌浆包含在锚索钻孔及制安中作为一个清单项目进行报价。

这种情况下,投标人既使根据招标文件中提供的地质条件也往往无法预测实际施工中可能发生的锚索灌浆量,同时,为了控制好投标报价,又只能考虑定额水平或理论灌浆量。

一旦在施工中出现大于投标水平的锚索灌浆量,将使其施工成本大大增加而导致承包商无力承担,必将提出索赔。

如果灌浆量超出投标水平很多,整个索赔金额将十分庞大。

由于在承包人投标报价中已包含了一些锚索灌浆量,所以,对超出投标水平的灌浆量的定性将很困难,处理索赔问题也十分棘手。

承包商一旦索赔成功,为了获得更多的工程收入,极有可能对正在施工的锚索灌浆放松控制,甚至有意加大灌浆量,最终使得整个合同项目工程造价难以有效控制,并造成大量资源浪费。

所以,对水电站边坡支护过程中有可能发生的锚索超灌浆及变更费用的预控是一个急需研究的课题。

2 水电工程预应力锚索的施工方法
2.1 工艺流程
锚索是通过外端固定于坡面,另一端锚固在滑动面以内的稳定岩体中穿过边坡滑动面的预应力钢绞线,直接在滑面上产生抗滑阻力,增大抗滑摩擦阻力,使结构面处于压紧状态,以提高边坡岩体的整体性,从而从根本上改善岩体的力学性能,有效地控制岩体的位移,促使其稳定,达到整治顺层、滑坡及危岩、危石的目的。

其施工工艺及流程如图 1所示。

图1 施工工艺及流程图
2.2 钻孔
钻孔是锚索施工中控制工期的关键工序。

为确保钻孔效率和保证钻孔质量,多采用潜孔冲击式钻机。

钻机钻井时,按锚索设计长度将钻孔所需钻杆摆放整齐,钻杆用完,孔深也恰好到位。

钻孔深度要超出锚索设计长度 0.5 m左右。

钻孔结束,逐根拔出钻杆和钻具,将冲击器清洗好备用。

用一根聚乙烯管复核孔深,并
以高压风吹孔,待孔内粉尘吹干净,且孔深不少于锚索设计长度时,拔出聚乙烯管,塞好孔口。

两种特殊情况的处理:(1)渗水的处理。

在钻孔过程中或钻孔结束后吹孔时,从孔中吹出的都是一些小石粒和灰色或黄色团粒而无粉尘,说明孔内有渗水,岩粉多贴附于孔壁,这时,若孔深已够,则注入清水,以高压风吹净,直至吹出清水;若孔深不够,虽冲击器工作,仍有进尺,也必须立即停钻,拔出钻具,洗孔后再继续钻进,如此循环,直至结束。

有时孔内渗水量大,有积水,吹出的是泥浆和碎石,这种情况下岩粉不会糊住孔壁,只要冲击器工作,就可继续钻进。

如果渗水量太大,以至淹没了冲击器,冲击器会自动停止工作,应拔出钻具进行压力注浆。

(2)塌孔、卡钻的处理。

当钻孔穿越强风化岩层或岩体破碎带时,往往会发生塌孔。

塌孔的主要标志是从孔中吹出黄色岩粉,夹杂一些原状的(非钻头碎的、非新鲜的、无光泽的)石块,这时,不管钻进深度如何,都要立即停止钻进,拔出钻具,进行固壁注浆,注浆压力采用0.4MPa,浆液为水泥浆或水泥砂浆和水玻璃的混合液,24 h后重新钻孔。

2.3 锚索制作
锚索在钻孔的同时于现场进行编制,内锚固段采用波纹形状,张拉段采用直线形状。

钢绞线下料长度为锚索设计长度、锚头高度、千斤顶长度、工具锚和工作锚的厚度以及张拉操作余量的总和。

正常情况下,钢绞线截断余量取 50 mm。

将截好的钢绞线平顺地放在作业台架上,量出内锚固段和锚索设计长度,分别作出标记;在内锚固段的范围内穿对中隔离支架,间距 60～100 cm,两对中支架之间扎紧固环一道;张拉段每米也扎一道紧固环,并用塑料管穿套,内涂黄油;最后,在锚索端头套上导向帽。

2.4 锚索安装
安装下倾锚索比较简单,没有多少技术问题。

但在安装上倾和水平锚索时要注意以下四点:(1)检查定位止浆环和限浆环的位置,对于损坏的,要按技术要求更换;(2)检查排气管的位置和畅通情况;(3)锚索送入孔内,当定位止浆环到达孔口时停止推送,安装
注浆管和单向阀门;(4)锚索到位后,再检查一遍排气管是否畅通,若不畅通,拔出锚索,排除故障后重新送索。

2.5 锚固法注浆
锚固法注浆采用排气注浆法施工。

对于下倾的孔,注浆管应插至孔底,砂浆由孔底注入,空气由锚索孔排出;上倾和水平孔砂浆由孔口注入,空气压向孔底,由孔底进入排气管排出孔外(水平锚索,空气经限浆环进入排气管)。

在上倾和水平锚索孔注浆过程中,当排气管不再排气且有稀水泥浆从排气管压出时,说明注浆已满;对于下倾锚索注浆,采用砂浆位置指示器控制注浆位置。

锚索孔注浆采用注浆机,将注浆压力保持在0.3～0.6MPa。

2.6 立锚墩
锚墩的作用是把锚具的集中荷载传递到岩面并调整岩面的受力方向。

为了使锚墩上表面与锚索轴线垂直,预先将一根外径与钻头直径相同的薄壁钢管和垫板正交焊牢,浇筑锚墩前将钢管的另一端插入钻孔即可。

2.7 锚索的张拉
锚索由少数钢绞线组成,可采用整体分级张拉的程序,每级稳定时间为 2～3m in;若锚索由多根钢绞线组成,组装长度不会完全相同,为了提高锚索各钢绞线受力的均匀度,采用先单根张拉、3 d后再整体补偿张拉的程序。

2.8 封孔注浆
补偿张拉后,立即进行封孔注浆。

对于下倾锚索,注浆管从预留孔插入,直至管口进到锚固段顶面约 50 cm;对于上倾和水平锚索,通过预留注浆管注浆。

孔中的空气经由设在定位止浆环处的排气管排出。

2.9 外部保护
封孔注浆后,从锚具量起留 50 mm钢绞线,将其余的部分截去,在其外部包覆厚度不小于 50 mm的水泥砂浆保护层。

3 锚索灌浆的计量与支付
在实际施工中,要对锚索灌浆进行准确计量。

通常情况下,锚索灌浆的计量按干水泥
耗量以 t为单位进行。

通常以灌浆自动记录仪进行水泥浆量的测量,然后按照实际
配合比换算成干水泥耗量。

使用前,应对灌浆记录仪进行校验,以确保其准确性;同时注意,换算干水泥耗量时,应注意水泥浆配合比的变化。

通常,锚索灌浆支付单价中已经包含了锚索孔冲洗、拌制水泥浆、灌浆及水泥、掺和料、外加剂等材料的采购、运输、储存和保管等施工的全部费用,以及为实施全部灌浆作业所需的人工、材料、机械设备和辅助设施等所需的一切费用。

4 各个阶段锚索固壁灌浆及锚固注浆费用的控制与费用的确定
4.1 设计阶段
在设计阶段,应对边坡地质情况做足够深入的勘探了解,对不同地质情况施工部位应
分别进行灌浆试验,以掌握确切的耗浆试验数据。

由于在设计阶段进行灌浆试验将
会增加一些设计成本支出,但其中得到的试验数据却可极大地起到对灌浆费用预控
的作用,可大大降低施工阶段的相关费用,所以,对工程量较大、设计锚索较多的边坡做典型地质部位的灌浆试验是非常有意义的,对整个项目全过程的成本控制可起到
积极作用。

4.2 招标阶段
为了有效地控制锚索灌浆量,招标条件的设置也至关重要。

如果招标时未考虑到锚
索超灌浆的可能或者是设置锚索超灌浆量越大,越有利于承包商的条件时,则有可能
导致承包商投标时的刻意不平衡报价或在施工中有意降低控制措施甚至加大灌浆量,以获取较高的结算收入,从而导致发生大量不必要的灌浆量,造成工程造价难以控制。

所以,即便设计阶段地质勘查工作很完善,也应该在招标阶段考虑可能发生的锚索超
灌浆的费用处理。

招标阶段应考虑控制锚索超灌的方法有:
(1)按锚索灌浆单耗水平分阶段设置结算单价。

可要求投标人对锚索灌浆在某一单
耗水平上(例如 100 kg/m,指干水泥耗量)进行单独报价,同时约定按锚索灌浆量的
不同单耗水平进行结算。

结算单价的设置原则为单耗越大,单价越小,甚至可以在单耗大于某一数值时,将结算单价设置为略低于成本价。

例如 100 kg/m＜单耗≤200 kg/m,按报价水平(单耗 100 kg/m)的 80%结算,200 kg/m＜单耗≤300 kg/m,按
报价水平的 70%结算,300 kg/m＜单耗≤400 kg/m,按报价水平的60%结算,单耗
＞400 kg/m,按报价水平的 50%结算。

通过这种结算方式的设置,可促使承包人在
施工过程中主动采取措施降低单耗,以达到从经济手段上控制灌浆量的目的。

当然,这种按单耗水平设置结算单价的前提是在设计阶段要对锚索支护边坡的地质情况和锚索灌浆单耗有一定的试验数据,要求报价的单耗水平应是略低于通过灌浆试验掌
握的单耗平均水平,否则可能会导致结算价款严重偏低或失去控制灌浆量的意义; (2)可在招标文件中预估一定的锚索灌浆量,按照单耗水平列入工程量清单中,使得投标报价更加符合可能发生锚索超灌浆后的真实费用,从而使得实际结算的工程价款
得以有效预控;(3)可在招标文件中要求承包人投标时对其锚索灌浆量的控制措施及工艺过程进行单独表述,并在评标打分办法中将边坡锚索灌浆的控制措施、施工工
艺做为评分因素,以利于在评标时选择施工措施合理的承包商。

4.3 施工阶段
施工阶段对锚索灌浆费用的控制主要表现在采取有效的控制措施使灌浆量降到最低并通过现场的严格监管,将灌浆量的浪费降到最低程度。

目前,有效控制灌浆量的措施主要有锚索自由段包裹土工布或细帆布制作成止浆包、锚索灌浆量较大时间歇待凝等。

采用土工布或细帆布制作止浆包(图 2),注浆时,浆液中的水分可以泌出,而水泥颗粒
不能通过,从而形成对钢绞线的有效握裹及保护,同时控制了浆液的扩散范围,节约了水泥用量。

止浆包至少可以保证 0.3～0.5 MPa的灌浆压力。

用密度为 400 g/m2
长丝土工布外套细帆布包裹索体的办法制成止浆包。

两者的特点:土工布有厚度,透
水不透浆,但抗磨性能差;细帆布同样透水不透浆,且表面光滑,抗磨性能良好。

土工布、细帆布均用手提缝纫机缝制密实、牢固,包裹直径为孔径的 1.1～1.2倍,止浆包两端止浆处的钢绞线、注浆管之间用土工布紧密包裹,而外层由土工布、细帆布组成的
止浆套用铅丝绑扎牢固,以免在穿索过程中产生滑动,造成止浆包失效。

在进行锚固
段注浆时,浆液通过止浆包充浆管进入止浆包,使止浆包先行膨胀,以达到止浆效果。

由于堆积体物质存在疏松甚至架空,自由段注浆量大,且存在注不满的可能,导致质量无法保证。

所以,同样采用土工布外套细帆布包裹无粘结式锚索自由段,包裹长度可
到自由段尾部,包裹直径也为孔径的 1.1～1.2倍,且与止浆包土工布、细帆布连为一体,从而对锚索的自由段形成全长包裹,达到完全控制灌浆扩散范围的目的。

图2 预应力锚索止浆包示意图
间歇待凝主要是锚索孔注浆量达到一定量(常为 10～15 t)时停止灌浆,待凝 2～3 h 后继续灌浆,以后每灌 10 t,待凝一次,直到注满锚索孔并达到相关要求为止,可十分
有效地控制水泥用量。

在锚索灌浆工作展开前,应全面检查灌浆管的质量及连接效果,以防灌浆时管道中间
发生跑浆漏浆现象。

在灌浆时,如发生异常吃浆时,应立即停止灌浆,检查孔洞内是否有较大裂隙或孔洞,甚至是浆液外漏,并及时采取其它相关措施后再继续进行灌浆。

如果投标人在投标文件中有切实可行的控制灌浆量的其它措施,应严格监管,确保其
能在施工阶段实施。

4.4 费用的确定
对在实际施工中发生了超出投标报价水平的锚索灌浆量的费用确定有以下两种情况:一种是在招标阶段即有设置好的结算原则。

这种情况只需要严格按照锚索灌浆的计量原则和规定做好实际灌浆量的计量、签证工作,统计出实际灌浆干水泥的消耗量
并按照预列的单耗水平划入相应的工程量计量中即可。

但需要注意的一点是,如果
计量的是总的水泥耗量,那么,在结算时,还要扣除承包人投标报价中已包含的一部分锚索灌浆水泥耗量。

另一种情况是在招标阶段根本就未考虑到超出投标人报价水平的锚索灌浆量,对其单价需要重新确定。

确定的原则和方法大体有以下几种: (1)在原投标文件中有锚索制安报价,且其单价分析表中列出了灌浆水泥用量,则可根据该单价分析表进行相应调整,测算出水泥灌浆的单价。

可将单价分析材料表中的钻头、冲击器、钻杆、隔离架、定中器等与灌浆无关的材料费及钻机、电焊机、千斤顶、起重机、电动油泵等与灌浆无关的机械费去掉,同时套用相关定额(例如固结灌浆并适当下调)提取锚索灌浆耗费的人工工时,并可由发、承包双方协商,根据施工中的实际单耗水平进行价格调整。

单耗越高,可适当下调多一些,因为单耗越多,施工成本相对可摊薄一些。

单耗越低,则可少调甚至不调。

以这种方法调整而得到的锚索灌浆单价应当是比较贴近投标人报价水平和实际施工情况的,对发包人和承包人双方都比较公平。

(2)在原投标文件中的锚索制安价格中无法看出其灌浆水泥用量。

对于这种情况,则可参考相关定额另外进行单价分析。

通常情况下,可以固结灌浆或帷幕灌浆定额子目为基础进行相应调整来分析确定灌浆单价。

但需要注意的是,要以固结灌浆和帷幕灌浆与锚索灌浆施工工艺的区别进行相应调整。

例如,固结灌浆压水试验用水量较大,在参考时要相应调低用水量,具体调整幅度要以锚索灌浆水泥配合比和冲洗用水耗量为依据。

同时,应将固结灌浆过程中所要消耗的地质钻机机械台时去掉。

5 结语
总之,在近年来许多水电站边坡支护施工中,超出发承包人预期的锚索灌浆时有发生,锚索施工量大时,发生的灌浆量将可能十分庞大,所以,做好边坡锚索灌浆的预试验、合同管理、施工管理和费用控制是非常重要的。

在设计阶段,除详细勘查地质情况外,还要分区域进行灌浆试验,以获得较为准确的试验数据。

招标阶段一定不能回避锚索可能发生超灌的工程量并设置相应控制、结算条件,以利于公平、公正地进行
相关工程款的结算。