杜慧君, 楊 超, 向 東

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

1 概 述

在水電站邊坡支護(hù)中,預(yù)應(yīng)力錨索是最常見的一種支護(hù)方式。近年來,在國(guó)內(nèi)許多正在施工的水電站邊坡支護(hù)中,經(jīng)常有大量錨索灌漿的發(fā)生,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出投標(biāo)人的報(bào)價(jià)水平或發(fā)包人的預(yù)期(通常簡(jiǎn)稱為錨索超灌漿),而在招標(biāo)時(shí),往往習(xí)慣于將錨索灌漿包含在錨索鉆孔及制安中作為一個(gè)清單項(xiàng)目進(jìn)行報(bào)價(jià)。這種情況下,投標(biāo)人既使根據(jù)招標(biāo)文件中提供的地質(zhì)條件也往往無法預(yù)測(cè)實(shí)際施工中可能發(fā)生的錨索灌漿量,同時(shí),為了控制好投標(biāo)報(bào)價(jià),又只能考慮定額水平或理論灌漿量。一旦在施工中出現(xiàn)大于投標(biāo)水平的錨索灌漿量,將使其施工成本大大增加而導(dǎo)致承包商無力承擔(dān),必將提出索賠。如果灌漿量超出投標(biāo)水平很多,整個(gè)索賠金額將十分龐大。由于在承包人投標(biāo)報(bào)價(jià)中已包含了一些錨索灌漿量,所以,對(duì)超出投標(biāo)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(duì)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(gè)合同項(xiàng)目工程造價(jià)難以有效控制,并造成大量資源浪費(fèi)。所以,對(duì)水電站邊坡支護(hù)過程中有可能發(fā)生的錨索超灌漿及變更費(fèi)用的預(yù)控是一個(gè)急需研究的課題。

2 水電工程預(yù)應(yīng)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(dòng)面以內(nèi)的穩(wěn)定巖體中穿過邊坡滑動(dòng)面的預(yù)應(yīng)力鋼絞線,直接在滑面上產(chǎn)生抗滑阻力,增大抗滑摩擦阻力,使結(jié)構(gòu)面處于壓緊狀態(tài),以提高邊坡巖體的整體性,從而從根本上改善巖體的力學(xué)性能,有效地控制巖體的位移,促使其穩(wěn)定,達(dá)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(guān)鍵工序。為確保鉆孔效率和保證鉆孔質(zhì)量,多采用潛孔沖擊式鉆機(jī)。鉆機(jī)鉆井時(shí),按錨索設(shè)計(jì)長(zhǎng)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(shè)計(jì)長(zhǎng)度 0.5 m左右。

鉆孔結(jié)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(fù)核孔深,并以高壓風(fēng)吹孔,待孔內(nèi)粉塵吹干凈,且孔深不少于錨索設(shè)計(jì)長(zhǎng)度時(shí),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(jié)束后吹孔時(shí),從孔中吹出的都是一些小石粒和灰色或黃色團(tuán)粒而無粉塵,說明孔內(nèi)有滲水,巖粉多貼附于孔壁,這時(shí),若孔深已夠,則注入清水,以高壓風(fēng)吹凈,直至吹出清水;若孔深不夠,雖沖擊器工作,仍有進(jìn)尺,也必須立即停鉆,拔出鉆具,洗孔后再繼續(xù)鉆進(jìn),如此循環(huán),直至結(jié)束。有時(shí)孔內(nèi)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(huì)糊住孔壁,只要沖擊器工作,就可繼續(xù)鉆進(jìn)。如果滲水量太大,以至淹沒了沖擊器,沖擊器會(huì)自動(dòng)停止工作,應(yīng)拔出鉆具進(jìn)行壓力注漿。(2)塌孔、卡鉆的處理。當(dāng)鉆孔穿越強(qiáng)風(fēng)化巖層或巖體破碎帶時(shí),往往會(huì)發(fā)生塌孔。塌孔的主要標(biāo)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(shí),不管鉆進(jìn)深度如何,都要立即停止鉆進(jìn),拔出鉆具,進(jìn)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(shí)于現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行編制,內(nèi)錨固段采用波紋形狀,張拉段采用直線形狀。鋼絞線下料長(zhǎng)度為錨索設(shè)計(jì)長(zhǎng)度、錨頭高度、千斤頂長(zhǎng)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?cái)嘤嗔咳?50 mm。將截好的鋼絞線平順地放在作業(yè)臺(tái)架上,量出內(nèi)錨固段和錨索設(shè)計(jì)長(zhǎng)度,分別作出標(biāo)記;在內(nèi)錨固段的范圍內(nèi)穿對(duì)中隔離支架,間距 60～100 cm,兩對(duì)中支架之間扎緊固環(huán)一道;張拉段每米也扎一道緊固環(huán),并用塑料管穿套,內(nèi)涂黃油;最后,在錨索端頭套上導(dǎo)向帽。

2.4 錨索安裝

安裝下傾錨索比較簡(jiǎn)單,沒有多少技術(shù)問題。但在安裝上傾和水平錨索時(shí)要注意以下四點(diǎn):(1)檢查定位止?jié){環(huán)和限漿環(huán)的位置,對(duì)于損壞的,要按技術(shù)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(nèi),當(dāng)定位止?jié){環(huán)到達(dá)孔口時(shí)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(duì)于下傾的孔,注漿管應(yīng)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(jìn)入排氣管排出孔外(水平錨索,空氣經(jīng)限漿環(huán)進(jìn)入排氣管)。

在上傾和水平錨索孔注漿過程中,當(dāng)排氣管不再排氣且有稀水泥漿從排氣管壓出時(shí),說明注漿已滿;對(duì)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(jī),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(diào)整巖面的受力方向。為了使錨墩上表面與錨索軸線垂直,預(yù)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(shù)鋼絞線組成,可采用整體分級(jí)張拉的程序,每級(jí)穩(wěn)定時(shí)間為 2～3m in;若錨索由多根鋼絞線組成,組裝長(zhǎng)度不會(huì)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(bǔ)償張拉的程序。

2.8 封孔注漿

補(bǔ)償張拉后,立即進(jìn)行封孔注漿。對(duì)于下傾錨索,注漿管從預(yù)留孔插入,直至管口進(jìn)到錨固段頂面約 50 cm;對(duì)于上傾和水平錨索,通過預(yù)留注漿管注漿。孔中的空氣經(jīng)由設(shè)在定位止?jié){環(huán)處的排氣管排出。

2.9 外部保護(hù)

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(hù)層。

3 錨索灌漿的計(jì)量與支付

在實(shí)際施工中,要對(duì)錨索灌漿進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量。通常情況下,錨索灌漿的計(jì)量按干水泥耗量以 t為單位進(jìn)行。通常以灌漿自動(dòng)記錄儀進(jìn)行水泥漿量的測(cè)量,然后按照實(shí)際配合比換算成干水泥耗量。使用前,應(yīng)對(duì)灌漿記錄儀進(jìn)行校驗(yàn),以確保其準(zhǔn)確性;同時(shí)注意,換算干水泥耗量時(shí),應(yīng)注意水泥漿配合比的變化。通常,錨索灌漿支付單價(jià)中已經(jīng)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(gòu)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和保管等施工的全部費(fèi)用,以及為實(shí)施全部灌漿作業(yè)所需的人工、材料、機(jī)械設(shè)備和輔助設(shè)施等所需的一切費(fèi)用。

4 各個(gè)階段錨索固壁灌漿及錨固注漿費(fèi)用的控制與費(fèi)用的確定

4.1 設(shè)計(jì)階段

在設(shè)計(jì)階段,應(yīng)對(duì)邊坡地質(zhì)情況做足夠深入的勘探了解,對(duì)不同地質(zhì)情況施工部位應(yīng)分別進(jìn)行灌漿試驗(yàn),以掌握確切的耗漿試驗(yàn)數(shù)據(jù)。由于在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行灌漿試驗(yàn)將會(huì)增加一些設(shè)計(jì)成本支出,但其中得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)卻可極大地起到對(duì)灌漿費(fèi)用預(yù)控的作用,可大大降低施工階段的相關(guān)費(fèi)用,所以,對(duì)工程量較大、設(shè)計(jì)錨索較多的邊坡做典型地質(zhì)部位的灌漿試驗(yàn)是非常有意義的,對(duì)整個(gè)項(xiàng)目全過程的成本控制可起到積極作用。

4.2 招標(biāo)階段

為了有效地控制錨索灌漿量,招標(biāo)條件的設(shè)置也至關(guān)重要。如果招標(biāo)時(shí)未考慮到錨索超灌漿的可能或者是設(shè)置錨索超灌漿量越大,越有利于承包商的條件時(shí),則有可能導(dǎo)致承包商投標(biāo)時(shí)的刻意不平衡報(bào)價(jià)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(jié)算收入,從而導(dǎo)致發(fā)生大量不必要的灌漿量,造成工程造價(jià)難以控制。所以,即便設(shè)計(jì)階段地質(zhì)勘查工作很完善,也應(yīng)該在招標(biāo)階段考慮可能發(fā)生的錨索超灌漿的費(fèi)用處理。

招標(biāo)階段應(yīng)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(shè)置結(jié)算單價(jià)?？梢笸稑?biāo)人對(duì)錨索灌漿在某一單耗水平上(例如 100 kg/m,指干水泥耗量)進(jìn)行單獨(dú)報(bào)價(jià),同時(shí)約定按錨索灌漿量的不同單耗水平進(jìn)行結(jié)算。結(jié)算單價(jià)的設(shè)置原則為單耗越大,單價(jià)越小,甚至可以在單耗大于某一數(shù)值時(shí),將結(jié)算單價(jià)設(shè)置為略低于成本價(jià)。例如 100 kg/m＜單耗≤200 kg/m,按報(bào)價(jià)水平(單耗 100 kg/m)的 80%結(jié)算,200 kg/m＜單耗≤300 kg/m,按報(bào)價(jià)水平的 70%結(jié)算,300 kg/m＜單耗≤400 kg/m,按報(bào)價(jià)水平的60%結(jié)算,單耗 ＞400 kg/m,按報(bào)價(jià)水平的 50%結(jié)算。通過這種結(jié)算方式的設(shè)置,可促使承包人在施工過程中主動(dòng)采取措施降低單耗,以達(dá)到從經(jīng)濟(jì)手段上控制灌漿量的目的。當(dāng)然,這種按單耗水平設(shè)置結(jié)算單價(jià)的前提是在設(shè)計(jì)階段要對(duì)錨索支護(hù)邊坡的地質(zhì)情況和錨索灌漿單耗有一定的試驗(yàn)數(shù)據(jù),要求報(bào)價(jià)的單耗水平應(yīng)是略低于通過灌漿試驗(yàn)掌握的單耗平均水平,否則可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)算價(jià)款嚴(yán)重偏低或失去控制灌漿量的意義;

(2)可在招標(biāo)文件中預(yù)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(biāo)報(bào)價(jià)更加符合可能發(fā)生錨索超灌漿后的真實(shí)費(fèi)用,從而使得實(shí)際結(jié)算的工程價(jià)款得以有效預(yù)控;(3)可在招標(biāo)文件中要求承包人投標(biāo)時(shí)對(duì)其錨索灌漿量的控制措施及工藝過程進(jìn)行單獨(dú)表述,并在評(píng)標(biāo)打分辦法中將邊坡錨索灌漿的控制措施、施工工藝做為評(píng)分因素,以利于在評(píng)標(biāo)時(shí)選擇施工措施合理的承包商。

4.3 施工階段

施工階段對(duì)錨索灌漿費(fèi)用的控制主要表現(xiàn)在采取有效的控制措施使灌漿量降到最低并通過現(xiàn)場(chǎng)的嚴(yán)格監(jiān)管,將灌漿量的浪費(fèi)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(xì)帆布制作成止?jié){包、錨索灌漿量較大時(shí)間歇待凝等。

采用土工布或細(xì)帆布制作止?jié){包(圖 2),注漿時(shí),漿液中的水分可以泌出,而水泥顆粒不能通過,從而形成對(duì)鋼絞線的有效握裹及保護(hù),同時(shí)控制了漿液的擴(kuò)散范圍,節(jié)約了水泥用量。止?jié){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(zhǎng)絲土工布外套細(xì)帆布包裹索體的辦法制成止?jié){包。兩者的特點(diǎn):土工布有厚度,透水不透漿,但抗磨性能差;細(xì)帆布同樣透水不透漿,且表面光滑,抗磨性能良好。土工布、細(xì)帆布均用手提縫紉機(jī)縫制密實(shí)、牢固,包裹直徑為孔徑的 1.1～1.2倍,止?jié){包兩端止?jié){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(xì)帆布組成的止?jié){套用鉛絲綁扎牢固,以免在穿索過程中產(chǎn)生滑動(dòng),造成止?jié){包失效。在進(jìn)行錨固段注漿時(shí),漿液通過止?jié){包充漿管進(jìn)入止?jié){包,使止?jié){包先行膨脹,以達(dá)到止?jié){效果。

由于堆積體物質(zhì)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(dǎo)致質(zhì)量無法保證。所以,同樣采用土工布外套細(xì)帆布包裹無粘結(jié)式錨索自由段,包裹長(zhǎng)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?jié){包土工布、細(xì)帆布連為一體,從而對(duì)錨索的自由段形成全長(zhǎng)包裹,達(dá)到完全控制灌漿擴(kuò)散范圍的目的。

圖2 預(yù)應(yīng)力錨索止?jié){包示意圖

間歇待凝主要是錨索孔注漿量達(dá)到一定量(常為 10～15 t)時(shí)停止灌漿,待凝 2～3 h后繼續(xù)灌漿,以后每灌 10 t,待凝一次,直到注滿錨索孔并達(dá)到相關(guān)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(yīng)全面檢查灌漿管的質(zhì)量及連接效果,以防灌漿時(shí)管道中間發(fā)生跑漿漏漿現(xiàn)象。在灌漿時(shí),如發(fā)生異常吃漿時(shí),應(yīng)立即停止灌漿,檢查孔洞內(nèi)是否有較大裂隙或孔洞,甚至是漿液外漏,并及時(shí)采取其它相關(guān)措施后再繼續(xù)進(jìn)行灌漿。

如果投標(biāo)人在投標(biāo)文件中有切實(shí)可行的控制灌漿量的其它措施,應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)管,確保其能在施工階段實(shí)施。

4.4 費(fèi)用的確定

對(duì)在實(shí)際施工中發(fā)生了超出投標(biāo)報(bào)價(jià)水平的錨索灌漿量的費(fèi)用確定有以下兩種情況:一種是在招標(biāo)階段即有設(shè)置好的結(jié)算原則。這種情況只需要嚴(yán)格按照錨索灌漿的計(jì)量原則和規(guī)定做好實(shí)際灌漿量的計(jì)量、簽證工作,統(tǒng)計(jì)出實(shí)際灌漿干水泥的消耗量并按照預(yù)列的單耗水平劃入相應(yīng)的工程量計(jì)量中即可。但需要注意的一點(diǎn)是,如果計(jì)量的是總的水泥耗量,那么,在結(jié)算時(shí),還要扣除承包人投標(biāo)報(bào)價(jià)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(biāo)階段根本就未考慮到超出投標(biāo)人報(bào)價(jià)水平的錨索灌漿量,對(duì)其單價(jià)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(biāo)文件中有錨索制安報(bào)價(jià),且其單價(jià)分析表中列出了灌漿水泥用量,則可根據(jù)該單價(jià)分析表進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整,測(cè)算出水泥灌漿的單價(jià)。可將單價(jià)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(guān)的材料費(fèi)及鉆機(jī)、電焊機(jī)、千斤頂、起重機(jī)、電動(dòng)油泵等與灌漿無關(guān)的機(jī)械費(fèi)去掉,同時(shí)套用相關(guān)定額(例如固結(jié)灌漿并適當(dāng)下調(diào))提取錨索灌漿耗費(fèi)的人工工時(shí),并可由發(fā)、承包雙方協(xié)商,根據(jù)施工中的實(shí)際單耗水平進(jìn)行價(jià)格調(diào)整。單耗越高,可適當(dāng)下調(diào)多一些,因?yàn)閱魏脑蕉?施工成本相對(duì)可攤薄一些。單耗越低,則可少調(diào)甚至不調(diào)。以這種方法調(diào)整而得到的錨索灌漿單價(jià)應(yīng)當(dāng)是比較貼近投標(biāo)人報(bào)價(jià)水平和實(shí)際施工情況的,對(duì)發(fā)包人和承包人雙方都比較公平。

(2)在原投標(biāo)文件中的錨索制安價(jià)格中無法看出其灌漿水泥用量。對(duì)于這種情況,則可參考相關(guān)定額另外進(jìn)行單價(jià)分析。通常情況下,可以固結(jié)灌漿或帷幕灌漿定額子目為基礎(chǔ)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整來分析確定灌漿單價(jià)。但需要注意的是,要以固結(jié)灌漿和帷幕灌漿與錨索灌漿施工工藝的區(qū)別進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。例如,固結(jié)灌漿壓水試驗(yàn)用水量較大,在參考時(shí)要相應(yīng)調(diào)低用水量,具體調(diào)整幅度要以錨索灌漿水泥配合比和沖洗用水耗量為依據(jù)。同時(shí),應(yīng)將固結(jié)灌漿過程中所要消耗的地質(zhì)鉆機(jī)機(jī)械臺(tái)時(shí)去掉。

5 結(jié) 語

總之,在近年來許多水電站邊坡支護(hù)施工中,超出發(fā)承包人預(yù)期的錨索灌漿時(shí)有發(fā)生,錨索施工量大時(shí),發(fā)生的灌漿量將可能十分龐大,所以,做好邊坡錨索灌漿的預(yù)試驗(yàn)、合同管理、施工管理和費(fèi)用控制是非常重要的。在設(shè)計(jì)階段,除詳細(xì)勘查地質(zhì)情況外,還要分區(qū)域進(jìn)行灌漿試驗(yàn),以獲得較為準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。招標(biāo)階段一定不能回避錨索可能發(fā)生超灌的工程量并設(shè)置相應(yīng)控制、結(jié)算條件,以利于公平、公正地進(jìn)行相關(guān)工程款的結(jié)算。