吉牛水电站引水隧洞富含云母岩体导致施工降效索赔的探讨

汪 征， 邢 俊 敏， 李 忠 历

(四川革什扎水电开发有限责任公司，四川 丹巴 626300)

水电工程项目一般建设规模较大、工期较长、结构较复杂，在施工过程中，经常会出现由于地质条件、水文气象以及规划设计、边界条件、施工方案的变化等非承包人因素的影响而导致工程项目的施工效率降低，这种现象总称为降效。由于工效降低导致施工成本增加，从而引起承包人对业主的索赔，即工程上所称的工效降低索赔。从目前行业的实际施工实践看，有关功效降低索赔的立项及费用补偿并无比较权威和被普遍接受的方法。笔者以吉牛水电站引水隧洞富含云母岩体的特殊地质条件导致的开挖施工降效为案例，分析了施工降效立项的依据，并探讨了几种计算施工降效的方法，以为同行在解决类似问题提供借鉴和参考。

1 工程概述

吉牛水电站引水隧洞全长约22.377 km，分为引水隧洞Ⅰ～Ⅳ标和调压室及压力管道标，共5个标段。引水隧洞进口底板高程2 361 m，纵坡平均坡降2.24‰，隧洞断面为城门洞形，开挖断面尺寸为(5.9～6.8)m×(5.95～6.8)m(宽×高)，Ⅱ、Ⅲ类围岩洞段采用锚喷支护，Ⅳ、Ⅴ类围岩洞段采用钢筋混凝土衬砌，沿线布置了10条施工支洞，其中，2#、4#、7#、10#施工支洞设检修进人门。为防止岩石掉块进入机组，在4#、7#、10#施工支洞附近共设置了三个集石坑。调压室及压力管道标采用埋藏双室式布置，穹顶高程2 391 m，底板高程2 311 m，井筒高78.4 m，开挖直径6.8 m，衬砌厚度60 cm；压力管道为地下埋藏式，从上至下由上平段、上斜段、中1平段、中斜段、中2平段、下斜段和下平段组成，采用一条主管经Y型岔管分为两条支管向两台机组供水的联合供水布置方式，主管总长1 059.19 m；压力钢管首端设置蝶阀室，蝶阀室交通洞长约163.38 m，断面型式为5.5×6 m(宽×高)的城门洞形。

引水隧洞沿线出露地层主要有震旦系下统(Za)厚～巨厚层变粒岩偶夹中～薄层二云母片岩；震旦系上统(Zbdn)中～薄层二云英片岩、二云片岩(两种岩石因石英含量的增减呈渐变过渡关系)；志留系第一岩组(Sm×1)中～厚层柘榴二云英片岩；志留系第二岩组(Sm×2)中～厚层大理石、二云英片岩、石英岩等；志留系第三岩组(Sm×3)中～厚层石英岩夹二云英片岩；志留系第四岩组(Sm×4)中～薄层二云片岩、二云英片岩夹石英及大理石等。围岩主要为二云片岩、二云英片岩、二云片岩夹石英岩、大理岩等。

2 索赔的提出

2.1 初期意向

各承包人在引水隧洞开挖过程中，均多次通过口头或书面形式提出火工材料单耗高、开挖进尺短、隧洞底板遇水碾压后泥化严重等情况，要求对开挖施工效率降低造成的成本增加给予补偿。

2.2 云母含量超出预期

承包人对引水隧洞岩体进行了现场随机取样，并委托有资质的试验分析测试中心对岩性进行了云母含量测定；发包人为了证实其测定结果，也委托相关科研单位进行了复测，测试结果基本一致。即：引水隧洞岩体样本中云母平均含量为28%，最高含量达到39%。

2.3 承包人的索赔要素

承包人认为二云片岩、二云英片岩、二云片岩夹石英条带岩石较为破碎、裂隙发育、嵌合力差且在岩体中软硬岩层相间、无规律分布是导致施工效率降低的主要原因，而工程施工中富含云母岩体的特殊性质在以往施工中无相关经验，从而导致实际施工效率对比投标时降低，出现施工循环进尺短、火工材料超耗等情况，进而导致开挖施工成本增加的事实。

各承包人分两个阶段分别提出了火工材料超耗补偿和开挖施工降效补偿要求。同时，通过统计和试验，对开挖爆破效果差、单耗水平高、循环进尺短、隧洞底板遇水碾压泥化严重等方面也提出了补偿诉求。

3 索赔的依据

3.1 地质条件变化分析

根据隧洞地质预报和实际统计资料分析，引水隧洞各标段围岩类别变化较大(表1)。其中，引水隧洞全段未遇到Ⅱ类围岩，Ⅲ类围岩相对于招标条件减少较多，Ⅳ类围岩相对于招标条件增幅明显(其中隧洞Ⅰ标增加了195.29%；隧洞Ⅱ标增加了78.79%；隧洞Ⅲ标增加了106.5%；隧洞Ⅳ标增加了12.92%)。

表1 引水隧洞各标段围岩类别变化表

3.2 施工降效产生的原因分析

引水隧洞开挖过程中，实际揭露出的主要岩性为二云片岩、二云英片岩、二云片岩夹石英条带、岩石较为破碎、裂隙发育、嵌合力差且围岩中软硬岩层相间、无规律分布。各承包人均反映开挖钻孔数量和深度均大幅增加、火工材料超耗严重，而实际爆破效果较差，开挖循环进尺较短，从而造成成本大幅度增加。

经对引水隧洞各标段《地下洞室开挖作业审批表》统计分析，在钻孔孔深为2.65～2.9 m时，Ⅱ、Ⅲ类围岩平均开挖循环进尺为1.615 m；在钻孔孔深为2.6～2.86 m时，Ⅳ、Ⅴ类围岩平均开挖循环进尺为1.458 m；而依据承包人施工组织设计资料进行统计分析，在钻孔孔深2.5～3.3 m时，Ⅱ、Ⅲ类围岩平均开挖循环进尺为2.7 m；在钻孔孔深1.6～2 m时，Ⅳ、Ⅴ类围岩平均开挖循环进尺为1.725 m。

引水隧洞地质资料显示：隧洞围岩主要为中～厚层和中～薄层二云片岩、二云英片岩、二云片岩夹石英岩等，围岩呈软硬相间分布。由于两种岩石物理性质差异大且其分布不规则而无规律可循，从而造成以下情况出现：(1)钻孔效率下降、火工材料耗量增加致使硬岩部分不能正常炸碎，循环进尺大幅度低于各承包人投标施工组织设计水平；(2)在爆破时，软弱部分成为缓冲垫层，爆破能量不能有效传递，致使硬岩部分不能正常炸碎，甚至不能崩开，进而造成隧洞开挖循环进尺大大低于各承包商投标施工组织设计水平。

3.3 索赔立项依据分析

依据引水隧洞各标段地质资料可以看出，围岩中岩石软硬相间，云母含量高，无规律可循，开挖爆破能量不能顺利传递，从而造成隧洞开挖进尺较短的事实。

科研机构出具的《革什扎吉牛水电站引水隧洞开挖爆破试验成果报告》同样提及：二云英片岩及二云片岩的岩石结构不均匀，工程中也较为少见，此岩石条件下的爆破存在爆力损失大、循环进尺短、平均单耗高的现象。

依据招标文件技术条款“1.1.3.2.3 各标段引水隧洞工程地质条件”对隧洞沿程的围岩分布等进行了描述，但未提及云母含量指标。试验单位出具的《吉牛水电站引水隧洞围岩云母含量测试成果报告》显示(图1)，引水隧洞围岩云母平均含量为28%，最高含量为39%。

图1 富含云母的岩石

综上所述，由于引水隧洞岩体中云母含量高、软硬岩层相间、无规律分布以及围岩类别变化大等原因导致隧洞开挖效率降低，这是一个有经验的承包人无法预见的。各承包人对于无法预见的地质原因导致的开挖降效均提出了最终的索赔报告。经分析，该项索赔事件成立。

4 索赔费用的补偿方法

4.1 火工材料超耗的补偿

4.1.1 火工材料超耗量的确定

通过对各标段投标报价石方洞挖单价分析表中的炸药、雷管消耗量进行统计,并对合同单位消耗量、定额计算单位消耗量、实际消耗量进行分析，得到投标阶段Ⅱ、Ⅲ类围岩平均单耗量炸药为1.4 kg/m3、雷管1.31发/m3，Ⅳ、Ⅴ类围岩平均单耗量炸药为1.24 kg/m3、雷管1.16发/m3。实施阶段Ⅱ、Ⅲ类围岩平均单耗量炸药为2.32 kg/m3、雷管2.05发/m3，Ⅳ、Ⅴ类围岩平均单耗量炸药为2.28 kg/m3、雷管1.95发/m3。超耗量情况如下：Ⅱ、Ⅲ类围岩平均超耗量炸药为0.92 kg/m3、雷管0.74发/m3，Ⅳ、Ⅴ类围岩平均单耗量炸药为1.04 kg/m3、雷管0.79发/m3。

本着同工程补偿标准一致的原则，在咨询行业专家和咨询第三方意见的基础上，确定了Ⅱ、Ⅲ类围岩超耗量按炸药0.9 kg/m3，雷管0.81发/m3进行补偿；Ⅳ、Ⅴ类围岩超耗量按炸药1 kg/m3，雷管0.9发/m3进行补偿的结论。各标段火工材料超耗量情况见表2。

4.1.2 火工材料超耗补偿单价的确定

各标段炸药预算价格按项目所在地民爆公司出具的增值税发票价格为准，由材料原价+增值税+配送费+2.5%采保费构成，炸药配送费用按增值税发票单次(车)价格，按平均2 t/车次计算配送费用，雷管预算价格计算原则同炸药。根据各标段提供的增值税发票，雷管的配送数量浮动较大，在单次配送的车运费不变的情况下，因配送材料个数不同造成单个雷管价值差异较大。对于该项目，考虑到各承包人材料计划安排的差异，取平均值3 500发/车次计算配送费用，雷管配送费用按增值税发票单次(车)价格。在确定火工材料预算价后，按照各承包人投标费率平均水平，取20%综合费率(第二次降效补偿时扣除部分取费，只计取税金)。各标段火工材料超耗补偿单价见表3。

4.2 开挖降效补偿

4.2.1 主要计算参数的选取

在引水隧洞开挖施工过程中，除了循环进尺这个基本参数外，还有钻孔总数、钻孔深度、炮孔密度、炮孔直径、炮孔间距、抵抗线、总装药量、炸药单耗、单响药量、单孔药量、线装药量、钻孔速度、单位钻孔长度等爆破参数。

在上述参数中，除循环进尺、钻孔总数、钻孔深度、炸药单耗、钻孔速度、单位钻孔长度等参数外，其他参数与施工资源投入量的增加关系不大。

结合引水隧洞实际施工情况，选取循环进尺、炸药单耗及单位钻孔长度等参数作为基本计算参数。

4.2.2 主要降效(增幅)系数的确定

根据上述基本计算参数，分别推算出循环进尺降效系数、炸药单耗增幅系数、通风作业增幅系数及单位钻孔量增幅系数并用于施工降效补偿费用的计算。

(1)循环进尺降效系数。

(2)炸药单耗增幅系数。

表2 各标段火工材料超耗量分析表

注：(1)炸药 kg/m3;(2)雷管 发/m3。

式中 0.9 kg/m3、1 kg/m3为炸药单耗超耗量，引自各标段的火工材料超耗补偿协议。

(3)单位钻孔量增幅系数。

(4)通风作业增幅系数。

以上各式中的样本数据为经监理工程师确认的《地下洞室开挖作业审批表》中的数据，该数据为引水隧洞实际开挖施工过程统计数据；在以上各式中，K=投标钻孔深度÷样本钻孔深度，用以修正样本各计算参数为可比量；K′为综合调整系数，用以消除样本与实际之间的差异，K′取值为0.85。经计算，各标段开挖降效系数见表4。

4.2.3 补偿基础单价的确定

补偿基础单价以引水隧洞各标段合同开挖单价为基础进行适当调整，调整内容见表5。

表3 各标段火工材料超耗补偿单价表

注：(1)炸药 kg/m3;(2)雷管 发/m3。

表4 各标段开挖降效(增幅)系数表

表5 各标段补偿基础单价确定表

4.2.4 三种降效费用的补偿方法

根据上述开挖作业各工序影响分析及主要计算参数确定，降效费用考虑用三种不同的方法进行补偿，分别为循环进尺降效系数法、单位钻孔量增幅系数法及炸药单耗增幅系数法。

这三种补偿方法从不同的侧面反映了开挖降效对资源投入的影响。其中：

(1) 循环进尺降效系数法假定施工降效引起资源投入的增加幅度等于循环进尺的缩短幅度；

(2) 炸药单耗增幅系数法假定施工降效引起资源投入的增加幅度等于炸药单耗的增加幅度；

(3) 单位钻孔量增幅系数法假定钻孔耗材及钻孔设备消耗量增幅等于单位钻孔量的增加幅度；轴流通风机耗量的增加幅度等于通风作业的增加幅度；人工费的增加幅度等于循环进尺的降效幅度。

引水隧洞各标段施工降效补偿费用计算公式为：

式中i为围岩类别；i=1，指Ⅱ、Ⅲ类围岩；i=2，指Ⅳ、Ⅴ类围岩；Q为实际开挖工程量；UP为补偿单价，补偿单价将依据不同的测算方法分别进行计算。

采用三种降效费用补偿方法进行计算，各标段开挖施工降效补偿单价见表6。

表6 各标段开挖施工降效补偿单价表

5 结 语

综上所述，引水隧洞Ⅳ、Ⅴ类围岩降效补偿单价平均值区间为48.9～83.95元/m3，占到合同洞挖单价(129.96元/m3)的37.63%～64.6%，Ⅱ、Ⅲ类围岩降效补偿单价平均值区间为46.12～68.24元/m3，占到合同洞挖单价(131.47元/m3)的35.08%～51.91%。由此可见，因施工降效引起的索赔对项目成本影响较大，甚至会直接影响到项目投产后的经济效益，因此，应对此类索赔的发生引起高度重视。

此外，吉牛水电站引水隧洞由于富含云母岩体导致的施工降效索赔存在其特殊性，索赔的立项分析经过相关科研咨询机构的反复论证，三种降效费用补偿方法也存在特定的适用条件和范围，需要进行进一步的探讨。

从该项索赔可以得到两点启发以为同行借鉴和参考。一是承包人在由于非自身原因产生的施工功效降低造成成本增加时，应在施工过程中及时、全面地记录和收集相关资料，甚至请权威的科研咨询机构进行论证分析，以为索赔提供足够的、有说服力的支持材料；二是业主在面临功效降低索赔时，应及时采取有效的处理方法，尽量避免索赔产生的连锁反映，以减少损失，必要时应调整设计施工方案。在索赔费用确定时，应能使承包人的实际损失得到完全弥补，但也不应使其因索赔而额外受益。