旁多坝基深厚覆盖层厚度误判剖析

许蕴宝，王宝文，李 凯

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130021）

西藏旁多水利枢纽前期勘察工作自1999年项目建议书阶段开始，至2009年初步设计阶段结束，有关大坝基础覆盖层地勘成果结论：坝基覆盖层为二元结构，最大厚度为150 m左右。但随着旁多水利枢纽工程的开工建设，坝基防渗墙槽孔施工过程中，发现坝基覆盖层厚度与初设地勘成果相比差距较大，部分坝段基岩面有较大幅度降低，覆盖层厚度增大。为此，2010年2—4月对坝基覆盖层进行了补充勘察工作，补充勘察成果和防渗墙施工表明：坝轴线桩号号0+170 m～0+670 m（左岸河漫滩及部分阶地）宽度约500 m的范围内，覆盖层厚度大于150 m，最大深度达420 m左右，其它部位的覆盖层厚度与前期地勘成果基本吻合。

如此巨大的误差，纠其产生的原因，可归结为以下3个方面：

1 区域地质研究程度很低复杂地质环境认识不足

区域地质研究是水利水电勘察的基础工作之一。旁多水利枢纽前期勘察中所能搜集的区域地质资料为1979年6月出版的《中华人民共和国区域地质调查报告（1/1 000 000）.拉萨幅》（地质部分），收集时间为1999年。该区调报告鉴于西藏独特的地质地理条件和当时人员设备不足的情况，对拉萨幅地质研究程度很低，野外仅搜集了极为有限的勘踏资料。对第四系的研究程度更是低，且无系统资料，大部分为推测，对冰水堆积无明确阐述。

旁多下游的直孔电站为拉萨河上已建成的电站，成勘院也未查清河床覆盖层的厚度，推测最大厚度为150 m左右，旁多水利枢纽前期勘察中也参考了该电站的地质资料。

旁多坝址地处青藏高原腹地，拉萨地块中部，经历了复杂的地质演化过程。第四纪以来，断裂活动频繁，旁多山地的快速隆升，河流侵蚀与风化剥蚀加剧，经历数次冰期与间冰期，气候冷暖交替，形成现今深切的拉萨河谷及巨厚的松散堆积物，地质环境、地质条件极其复杂。如厂房围堰补充勘察中所策划钻孔距初设勘察厂房钻孔仅60余米，但基岩面确下降了37 m，这也说明了旁多坝址地质环境复杂性。正是我们没清楚地认识到工作区地质环境的复杂性，更是没有认识和估计到冰水堆积物中存在如此巨大冰漂砾（长轴达11 m），还照搬内地的地质经验，运用常规工作方法，工程地质勘察工作大纲所策划钻孔入岩深度仅10 m，造成ZK14，ZK15孔基岩的误判，把冰漂砾误认为基岩，以致把旁多坝址区覆盖层最大厚度确定为150 m。如果能搜集到精度更高的区域地质资料，对工作区复杂的地质环境、地质条件进行深入的研究，充分估计到其复杂性和特殊性，不照搬内地的地质工作经验和方法，钻孔入岩深度策划得更大一些，或许能钻穿冰漂砾，不至于造成基岩的误判。

2 受物探资料的影响

物探是水利水电工程勘察中应用较广的手段之一，是指导、布置其他勘察工作布置的重要依据，在深厚覆盖层勘察中尤为重要。旁多水利枢纽项目建议书阶段在左岸漫滩及阶地部位仅布置2个钻孔和若干地震反射剖面，钻孔数量少，且间距大（686 m）。物探结论：坝址河床覆盖层厚度一般为70～130 m。本阶段坝基覆盖层厚度及基岩的埋深主要依据物探资料确定，坝轴线地质剖面也依据物探成果绘制。

可研、初设阶段坝轴线左岸漫滩及阶地部共布置9个钻孔，钻孔深度80～150 m，策划的依据便是前期地勘成果资料，主要是物探成果。钻探工作仅在2005年完成1个钻孔，绝大部分工作于2006年完成。

可研、初设阶段左岸漫滩及阶地部位布置7 km地震反射剖面，并于2005年11月完成，本阶段物探结论与项目建议书阶段基本一致，即坝址河床覆盖层厚度一般为70～130 m。该结论影响了2006年重新策划的初设阶段工程地质勘察工作大纲中钻孔深度的设计，钻孔深度并未加深，甚至减小至80 m。

可研阶段坝轴线地质剖面图依据物探成果及钻孔资料绘制。

因此说前期勘察钻孔深度和地勘成果受物探资料的影响，如果物探工作事先有正确的指导，很可能避免坝基覆盖层厚度的误判问题。

3 钻探目的坚持不够迁就钻探能力

钻探是水利水电工程勘察最有效、最直观的重要手段，对于查清旁多坝址深厚覆盖层厚度可以说是唯一的手段。旁多水利枢纽项目建议书及可研前期勘察，坝基覆盖层钻探使用的方法是小口径常规回转钻进及20.32 cm管护壁冲击钻进。深厚覆盖层使用小口径回转钻进，钻探效率低，取芯效果差，不能很好满足地质分层编录的要求，勘探深度一般不超过100 m。20.32 cm管护壁冲击钻进，虽然取芯效果好，但勘探深度一般不超过30 m。

1999年施工的ZK01钻孔历时长达3个多月100余天，覆盖层取芯效果很差，不能很好地满足地质分层编录的要求。即使是2010年进行的坝基复勘，聘请了国内钻探实力最强的队伍及原国电公司成都勘测设计院钻探技师，该队伍曾参与冶勒水电站和瀑布沟水电站深厚覆盖层勘探工作，使用Y-4钻机（千米钻），采用SM胶护壁爆破跟管金刚石钻进方法，最大勘探深度也不过314.5 m，距覆盖层最大深度420 m相差甚远，况且是在防渗墙槽孔进行的（150 m以上是空的）。

2005年9月有关钻探专家建议钻探单位在旁多后继勘察中使用泥浆护壁大口径冲击钻进的方法，即乌喀斯泥浆护壁冲击钻进，该种钻进方法是从前苏联传来的，常用于大口径桩基的施工，一般施工深度浅于100 m，最大施工深度150 m左右，经常发生卡钻、埋钻及塌孔等事故，该钻进方法在水利水电工程勘察中首次使用。

旁多可研、初设坝基覆盖层勘察共有11个钻孔使泥浆护壁大口径冲击钻进的方法，最大施工深度140 m。施工中多次发生卡钻、埋钻及塌孔等孔内事故，并数次挪动钻孔孔位。

ZK13号钻孔孔深至140 m时，未到基岩，发生孔内埋钻事故，处理无效，终孔；ZK15号钻孔埋钻头2个，移动孔位2次，第3个孔位中途冲击钻进困难，改为回转钻进，到设计孔深时，仍未到基岩，此时已下3套套管护壁，回转钻进施工相当困难，终孔；ZK16号钻孔埋钻头1个，移动孔位1次，至孔深130 m时冲击钻进困难，改用回转钻进，孔深155.20 m终孔；ZK17号钻孔钻至孔深127 m时仍未到基岩，冲击钻进困难，终孔；ZK18号钻孔孔深70 m时，发生孔内埋钻事故，处理无效，在冰水堆积层内进行抽水试验后终孔。

由上述可知：坝基深覆盖层部位的钻孔多发生孔内事故，多非正常终孔，当时所使用钻探设备的极限勘探深度140～150 m左右，地质专业很大程度迁就了钻探能力，对钻探目的坚持不够，限制了更大深度的探查。如果坚持打下去，或许能打到200 m，甚至更深，即使仍未见基岩，但地质的结论可以是坝基覆盖层厚度大于200 m的。

4 结语

通过上述分析，对造成旁多坝基深覆盖层厚度误判的原因有了深该的认识,对于西藏地区深厚覆盖层勘察可以总结出这样的经验：尽量搜集精度更高的区域地质资料，对复杂地质环境要有足够的认识，不能照搬内地的地质经验和常规工作方法；采用精度更高、方法更先进的物探手段（如大地电磁法等）；使用功率更大的钻机（如Y-4钻机），采用SM胶泥浆护壁的回转钻进方法。只这样才能确保深厚覆盖层勘察精度的提高。