堆积体（崩积体）和岩石裂隙发育地区预应力锚索工程单价的分析

堆积体（崩积体）和岩石裂隙发育地区预应力锚索工程单价的分析 堆积体(崩积体)和岩石裂隙发育地区预应 力锚索工程单价的分析 水利水电工程造价?2006年?第3期37 堆积体(崩积体)和岩石裂隙发育地区 预应力锚索工程单价的分析 王少华 (中国水电顾问集团西北勘测设计研究院,陕西西安710065) 关键词:单价;锚索;堆积体;岩石裂隙发育地区 摘要:对小湾水电站工程地质条件下预应力锚索的造孑L,制作安装等人工,材料, 施工机械消耗量的测定与分析 进行了介绍与总结,为从事水电管理,造价控制和确定的人员提供了"堆 积体和岩石裂隙发育地区"锚索 单价分析的经验及参考资料. 1工程概况 小湾水电站位于云南省西部南涧县与凤庆县 交界的澜沧江中游河段与支流黑惠江交汇处下游 1.5km处,系澜沧江中下游河段规划八个梯级中的 第二级.电站设计安装6台单机容量700MW的混 流式机组,总装机容量420万kW.总库容达149.14 亿m,有效库容98.95亿m,水库为不完全多年调 节水库. 小湾水电站是以发电为主,兼有灌溉,拦沙及 航运等综合利用效益的特大型水利枢纽工程,枢 纽由混凝土双曲拱坝,坝后水垫塘及二道坝,左 岸泄洪洞和右岸引水发电系统组成.其双曲拱坝 最大坝高292m,是世界上已建,在建的最高混凝 土拱坝. 2地质条件 小湾水电站由于两岸山体陡峻,地质条件差, 在坝址上游两岸有较大规模的崩塌堆积体,左岸有 饮水沟堆积体,右岸有大椿树沟堆积体.由于岸坡 高陡.缆机及大坝基础开挖形成的高边坡达600, 700m,为国内以至全世界所罕见.边坡稳定性较 差,断层裂隙发育,需要采取大量的锚固措施.预应 力锚索数量约10192根,施工中,由于小湾水 电站左,右岸地质条件差,岩石风化破碎,卸荷裂隙 发育,多有孔洞架空,钻孔常有漏风,卡钻,不返浆 等情况,施工异常困难,钻孔时,多次发生固壁灌 浆.锚固段灌浆超常问题严重. 锚索施工主要分布在左,右坝肩开挖,支护和 左岸砂系统边坡一期开挖及支护中. 左坝肩:主要施工部位在左坝肩2,4号山梁. 坝肩槽边坡1245,1000m高程之间,左岸高缆,4 号山梁悬臂洞和泄洪洞进口边坡上游1245m高程 以上.2号山梁饮水沟堆积体抢险加固锚索施工部 位在2号山梁堆积体1380m高程以上和1380, 1245m高程间,主要为无粘结堆积体锚索.2号山 梁堆积体(崩积体)主要以块石,孤石,沙土和碎石 等组成,其结构松散,易垮塌;孤石厚度3,17m不 等,块石间形成架空结构:后部基岩层为片麻岩和 粗粒花岗岩,岩石级别?,?;基岩层中夹破碎带和 软弱夹层,破碎带厚度2,7m不等,局部地区裂隙 水发育. 右坝肩:右岸锚索主要分布在1365m高程以 上大椿树沟上,下游边坡,大椿树沟I,?,?部位, 高低缆平台.1245m高程以下进水口正面,侧面, 断层边坡和二道坝边坡以及尾水边坡上.自2002 年开工以来.遇到的主要问题有边坡锚索施工中跑 气,漏风,卡钻,漏浆串浆现象严重,成孔,灌浆较为 困难等. 左岸砂石料系统:左岸砂石系统边坡一期开挖 及支护,施工部位在高线公路以上.施工过程中遇 到了造孔难,灌浆量大的问题.后采用间歇灌浆固 收稿日期:2006—07—28 作者简介:王少华(1964一),男,陕西城固人,教授级高工,主要 从事水利水电工程造价工作. 38水利水电工程造价?2006年?第3期 壁,抛水泥球等方法基本解决了成孔难的问题,采 用包土工布方法基本解决了灌浆量大的问题. 锚索主要为岩石无粘结锚索或堆积体无粘结 锚索,由于堆积体无粘结锚索,固壁灌浆和锚固段 超常灌浆单价的确定无定额依据,迫切需要现场实 测,以解决工程价款结算问题. 3预应力锚索施工特点及流程 3.1施工特点 堆积体(崩积体),岩石裂隙发育地区无粘结式 预应力锚索,其施工特点如下: (1)造孔.由于堆积体(崩积体)地层结构松散 易垮塌,在施工中采用了偏心跟管的方法,钢套管 (~168mm)随钻进跟至基岩面.钻进至基岩后.换 偏心钻具为136nlnl直钎钻进.基岩中的破碎带 和软弱夹层段必须进行固壁灌浆,否则易发生卡 钻,埋钻,掉块,钻杆折断等事故.一些地区(如左岸 2号山梁1326—1389nl高程)已施工完成的锚筋 桩密布,相当部分钻孔与锚筋桩相交,造成二次开 孔,锚筋桩对钻具的磨损较大. (2)下索.根据"《边坡预应力锚索施工技术要 求》暂行补充规定"要求,为有效控制张拉段注浆 量,决定在两岸边坡堆积体和其它灌浆量较大部位 的锚索施工中采用张拉段包裹土工布和细帆布技 术.张拉段包裹材料采用400g/m2的长丝土工布, 外包单层细帆布,并可靠缝制,包裹直径为孔径的 1.1,1.2倍.张拉段包裹土工布,增大了下索阻力,降 低了施工效率. (3)套管拔除.由于坡面变形,堆积体垮塌对跟 管形成较大夹持力,造成下索后起拔钢套管难度增 大,孔口段钢套管受拔管机夹持力易产生变形报 废.尤其对跟进深度较大的钢套管,起拔非常困难, 造成钢套管损耗量增加. (4)锚固段固壁灌浆,亦称内锚段预灌浆.根据 "《边坡预应力锚索施工技术要求》暂行补充规定", 为保证内锚段锚固效果,按设计孔深钻孔并经岩粉 采集等判断终孔后.应对锚固段进行锚孔围岩固壁 灌浆处理,耗浆量超过2000L仍未充满锚固段时. 需采取加深措施,经两次加深仍未满足要求者,按 废孔处理;反之,则可作为内锚段,扫孔后具备下索 条件. (5)张拉段,内锚段灌浆管路布置.根据"《边坡 预应力锚索施工技术要求》暂行补充规定",由于张 拉段隔离支架直径减小而带来管路布置困难,内锚 段排气管和自由段进浆管可以共用,要求在张拉段 末端设置套管连接,待内锚固段闭浆后从连接处拔 开,吹尽管内浆液,作为张拉段进浆管. 3.2施工工艺流程 预应力锚索施工流程为:钻机孔位确定施工 平台搭设钻机就位造孔编索送索拔 管锚固段灌浆锚墩浇筑锚索张拉锁定张 拉段灌浆封锚. 4消耗量测定与分析 4.1测算依据 (1)小湾水电站XW?TJ02A一2003((边坡预应力 锚索施工技术要求》(第A版); (2)小湾水电站XW?TJ02A一2003((边坡预应力 锚索施工技术要求》(第A版)(补充); (3)现场写实记录; (4)其他相关的合同文件,施工技术要求,设计 图纸,设计通知单以及监理单位提供的有关资料等. 4.2工作内容的确定 为合理确定锚索孔造孔及锚体制作安装的成 本.消耗量测定与分析的工作内容涵盖范围包括施 工工艺流程中造孔一封锚的施工工序. 4.3测定项目内容的分类 4.3.1堆积体(崩积体)造孔 根据测定项目的具体情况,堆积体(崩积体)造 孔确定为4个子目,分别为"堆积体造孔(孔径 168)","岩层区造孔(孔径140)","固壁灌浆", "锚固段预灌浆". 目前现场投入运行的钻机种类较多.各种钻机 的工作效率差别较大,经过现场调查,确定具有代 表性的"AtlasMustangA66一CBT钻机"和"YG一80液 压锚固钻机"作为测定的主要钻孔机械.各钻机技 术参数见表1,2. 4.3.2无粘结锚索制作安装 根据测定项目的具体情况,无粘结锚索制作安 装分为"锚索制作安装","张拉段灌浆","锚固段灌 浆"3部分工作内容进行测算. 左岸锚索的设计深度为40—75n1.因此确定无 粘结锚索制作安装"人,材,机消耗量"按"40m", "50nl","60nl"及"70nl"不同的锚索深度分别进行 测定.锚固段灌浆和张拉段灌浆以t为计量单位分 别测定. 王少华:堆积体(崩积体)和岩石裂隙发育地区预应力锚索工程单价的分析39 表l液压锚固钻机YG一80技术参数 名称技术参数 最大钻孔直径/mm 最大钻进深度,m 钻孔倾角 动力头输出转速/(r/mln1 动力头最大扭矩/N?m 额定提升力,l【N 额定给进力,l【N 给进行程/mm 桅杆滑移行程/mm 主机外形尺寸/mm 电动机,kW 重量,l 4,2o9 80 0O120. 5,180 350o 45 30 180o 50o 3400xl0oOxl500 30 1.5 注:主机600kg,液压泵站450kg,操作台100kg. 表2全液压钻机Atlas-A66CBT技术参数 名称技术参数 最大行驶速度,(1【m/h) 爬坡能力 发动机冷却方式 回转机构型号 回转机构转速范围/(r/min) 回转机构最大扭矩(daNm1 给进行程/mm 给进力,l【N 最大速度/(mm/s1 4.4工,料,机消耗量的测定及分析 丽应力锚索施工现场写实记录共计36组.包 括钻孔,灌浆,锚索制作,锚索安装,锚索张拉,拔 管,锚墩制作,封锚等工作内容. 主要工序钻孔与灌浆资料见表3,4. 表3钻孔资料(7组) 孔kN钻机类型开孑L日期成孔日期盖 4.5人工消耗量指标确定 人工工时包括:机下人员基本工作,辅助工作, 作业班内的准备与结束,不可避免的中断,必要的 休息,工程检查,交接班以及常用工具和机械小修, 保养,加油,加水等全部时间.人工消耗量指标按劳 动组合,相应工作内容的技术等级确定. 表4灌浆资料(12组) 4.6主要机械设备消耗量指标确定 根据现场写实记录统计汇总,主要机械设备消 耗量指标确定如下: 4.6.1造孔 堆积体区造孔时,不同钻机钻孔工效见表5,6. 从表5,6可以看出,钻机的工作效率随堆积体 厚度的增加没有明显的变化规律:就某一个孔来 说,随堆积体厚度的增大钻孔功效也没有明显的变 化规律.事实上,在堆积体区影响钻孔功效的因素 较多,如:是否遇见孤石,孤石的厚度,堆积体混合 物的分布,偏心跟管钻具及管靴的材质,钻机操作 手的经验等等. 因此,对于不同套管区长度(即:堆积体厚度), 钻机的工作效率不再作调整,统一采用钻机的平均 工作效率. 岩层区造孔时,两种型号钻机钻孔功效见表7. 8.. 从表7,8可以看出,钻机的工作效率随岩层区 深度的增加没有明显的变化规律.钻机在岩层区功 效的影响因素也比较多,例如破碎带的厚度及分 布,岩层裂隙发育情况,是否有裂隙水等等. 因此,对于不同岩层区深度,钻机的工作效率 不再作调整,统一采用钻机的平均工作效率. 4.6.2锚索制作安装 (1)编束.依据现场写实资料,计算出机械设备 的台时消耗指标,进而根据锚索的长度计算出机械 设备的消耗量. (2)穿索.依据现场写实资料,计算出机械设备 的台时消耗指标,进而根据锚索的长度计算出机械 o.一,一一姗 40水利水电工程造价?2006年?第3期 设备的消耗量.另外,锚索的最后十多米人工下索 十分困难,现场实际采用钻机辅助送索,钻机的消 耗量按写实资料的平均值考虑. (3)张拉.依据现场写实资料,计算出机械设备 的台时消耗指标,进而根据锚索的长度计算出机械 设备的消耗量. (4)灌浆.依据现场写实资料,分别计算出制 浆,灌浆,闭浆等时间的合计值以及注入的水泥总 量,然后计算出每注入1t水泥所要消耗的机械设 备时间. 4.7主要材料消耗量指标确定 依据设计图纸,设计通知单,现场写实资料以 及监理单位提供的有关资料,采用统计,计算等方 法确定主要材料的消耗量指标. 4.7.1直接消耗性材料 (1)锚索制作.根据设计图纸及有关的施工技 术要求计,计算的基本资料如下:?无粘结钢绞线 单位长度质量为1.202krCm;?内锚段长9m;?钢 绞线(180t级)12根;?钢绞线预留长度为3m;? 灌浆管预留长度为3m;?内锚段隔离架间距1m; ?张拉段隔离架间距1.5m;?土工布及细帆布宽 0.55m;?损耗系数为1.05. (2)锚索张拉.工作锚具按每孔1套考虑. (3)锚墩混凝土及钢筋.按照设计图纸计算出 锚墩混凝土及钢筋量,再考虑5%的损耗后作为材 料的预算量. 王少华:堆积体(崩积体)和岩石裂隙发育地区预应力锚索工程单价的分析41 4.7.2周转性材料 (1)钻孔材料.由于实测的钻孔数量有限,仅根 据几个钻孔的资料不能比较准确地反映钻孔材料 的消耗量指标.为此,钻孔材料消耗量,根据承包商 提交的资料,结合现场写实,用加权平均法计算出 钻孔材料的消耗量指标. (2)锚索张拉材料.按照生产厂家说明,工具夹 片在正常情况下可使用100次.因此工具夹片的摊 销按每孔0.O1套考虑. 4.7.3其他材料 对于用量较少的材料,如:棉纱,彩条布,铁丝, 止水胶布,油漆,退锚灵,冲击器前后接头,销钉等 等,不再单独列项,均列入到"其他材料费"中. 5测算成果汇总 由于施工条件的差异性较大,测定成果未考虑 高边坡施工交通及钻机平台搭设,造孔出现的废孔 费用摊销,钻机平台搭设及报废孔的费用由监理根 据现场情况确认. 5.1液压潜孔钻机钻孔 AtlasMustangA66一CBT钻机造孔(见表9).其 适用范围为堆积体(崩积体)及堆积体下的岩层锚 索钻孔.工作内容为:?堆积体造孔:包括选孔位, 清孔面,钻孔,套管跟进,送索后拉拔套管,清理工 作面等.?岩层锚索钻孔:包括钻孔,固壁灌浆扫 孔,锚固段预灌浆后扫孔等.?岩层锚索钻孔固壁 灌浆:包括拌制浆液,灌浆等.?岩层锚索钻孔锚固 段预灌浆:包括拌制浆液,灌浆等. YG一80液压锚固钻机造孔(见表10).适用范围 为堆积体(崩积体)及堆积体下的岩层锚索钻孔.工 作内容:?堆积体造孔.包括选孔位,清孔面,钻孔, 套管跟进,送索后拉拔套管,清理工作面等.?岩层 锚索钻孔.包括钻孔,固壁灌浆扫孔,锚固段预灌浆 后扫孔等.?岩层锚索钻孔固壁灌浆.包括拌制浆 液,灌浆等.?岩层锚索钻孔锚固段预灌浆.包括拌 制浆液,灌浆等. 5.2无粘结锚索制作安装 无粘结锚索制作安装(见表11),其适用范围: 堆积体(崩积体)及岩体预应力锚索.工作内容:?锚 索制作安装.编索,运索,装索,浇筑混凝土垫墩,安 装钢垫板,安装工作锚具及限位板,张拉,锁定等.? 岩层锚索张拉段灌浆.包括拌制浆液,灌浆等.?岩 层锚索钻孔锚固段灌浆.包括拌制浆液,灌浆等. 表9AtlasMu~angA~-CBT钻机造孔 人工 高级熟练工,工时 熟练工,工时 '半熟练I/I时 普工,工时 合计/I时 材料 冲击器GZ122,套 冲击器GZ98/~ 稳杆器~168/个 偏心套~168/个 中心钻头~168/个 柱齿钻头~178/个 2柱齿钻头~136/个 管靴~168/个 套管~168/m 钻杆~89/m 水泥42.5,l 水,m3 减水剂/l(g 其他材料费,元 机械 钻机MUSTANGA一66CBT/台时 空压机(移动式21m3)/台时 液压拔管机YB一70/台时 3电动油泵ZB4—50oS,台时 灌浆泵(中压泥浆),台时 灰浆搅拌机,台时 灌浆记录仪,台时 其他机械费,元 编号 4720 277122 17981 9941 602264 O.21 0.49 O.57 1-39 O.57 O.75 O.98 2.64 12.12 6.174.27 1.o4 0.45 42.12 32820o3O 51.5235.69 52.5536.4 5.93 5.93 1.07 0.45 5-35 30 注:本表是按平均跟管深度30m拟定的.当跟管深度为2O,3O, 4J0,50m时.液压拔管机和电动油泵消耗量分别乘以O.67,1.0o, 1.33,1.67. 6单价分析测算 6.1锚索单价分析的基本参数 破碎带固壁灌浆单位耗灰量为148k咖;内锚 段预灌浆单位耗灰量为210k咖;锚固段灌浆单位 耗灰量为162k咖;张拉段灌浆单位耗灰量为24 kg,m;按"AtlasMustangA66一CBT钻机"和"YG"80 液压锚固钻机"两种施工机械分别测算. 6.2基础价格 (1)人工预算单价:本工程所在地属六类工资 O4m4 O3m 5 42 42水利水电工程造价?2006年?第3期 表10YG一80液压锚固钻机造孔 注:本表是按平均跟管深度30m拟定的.当跟管深度为20,3O, 4JD,50m时,液压拔管机和电动油泵消耗量分别乘以O.67,1.0o, 1.33,1.67. 区,人工预算单价定为:高级熟练工8.37元/工时; 熟练工6.11元/工时;半熟练工4.75元/31时;普工 3.81元/工时. (2)主要材料预算价格:钢筋4012元/t;水泥 544元/t:板枋材1284元/m3;汽油4509元/t;柴油 4468元/t:无粘结钢绞线8030元/t. (3)其他材料预算价格:按当地的市场价考虑. (4)施工用电,水,风价格:施工电价0.61元/ kW?h;施工水价0.95元/m;施工风价0.13元,m. 表ll无粘结锚索(设计张拉力18OOkN/12根)制作安装 锚索长度张拉锚固 项目——段灌段灌 40m50m60m70m浆浆 注:以上为制作安装每束(12根)锚索,张拉段每灌浆1t,锚固段 每灌浆1t所消耗的人工,材料,机械. 表12算例1各参数 6.3取费标准 取费标准《按水电工程设计概算编制办法及取 费标准》(国家经贸委[2002]78号公告,其他直接费 王少华:堆积体(崩积体)和岩石裂隙发育地区预应力锚索工程单价的分析43 率为4.6%;间接费率为13.22%;利润率为7%;税金 率为3.35%.小湾水电站预应力锚索工程单价分析 结果见表14. 由于小湾工程地质条件存在的特殊性,以上测 算成果,施工工艺,所描述的施工技术要求仅供同 仁参考. 《风电场工程建设概算定额》中间成果讨论会召开 2006年5月2526日.水电水利规划设计总院在北京主持召开了《风电场工程建设概算定额》中间成 果讨论会.上海勘测设计研究院,华东勘测设计研究院,西北勘测设计研究院,中南勘测设计研究院,北京勘 测设计研究院,内蒙古电力勘测设计研究院,北京国电华北电力工程有限公司等单位的专家和代表参加了 讨论会. 水电水利规划设计总院的领导亲临讨论会,并作了重要讲话.讨论会上水电水利规划设计总院造价处编 制人员首先将编制的《风电场机电设备安装工程概算定额》及《风电场建筑工程概算定额》作了简要介绍,与 会专家听取了以上报告的介绍后,对《概算定额》的内容结构,定额子目及定额水平等方面提出了大量宝贵的 意见和建议,总院表示将尽快抓紧时间进行修改,争取在短时间内完善《概算定额》的编制.(黄琳)