李庆铁，赵梦岩，付培祥

（中水北方勘测设计研究有限责任公司，天津 300222）

1 工程概况

刚果民主共和国ZongoⅡ水电站位于刚果 （金）下刚果省境内，工程由刚果河一级支流印基西河引水至刚果河。工程主要由首部拦河坝、引水发电系统、岸边式地面厂房3部分组成。电站最大净水头114.6m，设计引水流量160.5m3/s。电站安装3台混流式水轮发电机组，总装机容量150MW。

2 边坡产生及发展

一期工程开挖阶段从2013年的5月开始，至2013年12月底结束。

大坝右岸边坡初始设计开挖方式为：高程385m以下剥离覆盖层，清除坡脚崩积物；高程385m以上清理边坡不稳定岩块，辅助岩体锚固。

右岸边坡自5月下旬开始坡顶清表，处理危岩。2013年6月20日，开挖平整至顶部415m高程平台；2013年8月3日～10月13日，剥离覆盖层、清除危岩，开挖至385，378，368，364m高程。2013年10月18日，高程364～370m开始出现素喷混凝土脱落1片。10月19日，该处素喷混凝土脱落面积加大，增加到2片素喷混凝土脱落。10月25日，形成了塌洞。10月26日大片塌滑，方量几百方。第一期开挖如图1。

图1 右岸边坡第一次开挖崩塌照片

二期工程开挖阶段从2014年1月开始，至2014年12月底结束。

崩塌发生后，在高程363m平台挖了2个竖井，由竖井可知，高程361～364m为强风化的薄层粉砂岩。对右岸边坡展开了二次开挖。设计永久边坡最大边坡高70m，边坡由上向下分设412.00，400.00，382.00，374.00，360.00m 5级马道，其中顶部第一级边坡为土质边坡，顶部向下第二级边坡为岩土混合边坡，其余均为岩质边坡。

2014年6月7日，在边坡施工过程中，边坡坡顶、坡面及周边邻近部分区域发现了若干条张开宽度及延伸不等的裂缝。发现裂缝时，374m高程以上边坡开挖已基本完成；374m高程以下覆盖层开挖部分完成，374m高程以下岩体基本尚未开挖；412.00m马道以上全土质边坡和400.00～412.00m“半岩半土”质边坡挂网喷护混凝土和系统锚杆、坡面排水孔已施工完成；400.00m以下开挖边坡的喷护和锚固除局部区域正在进行外，大部分尚未实施。

2014年6月7日，在边坡施工过程中，在边坡坡顶、坡面及周边邻近部分区域发现了若干条张开宽度及延伸不等的裂缝。边坡状态如图2。

图2 裂缝开展情况

3 边坡变形破坏机制分析

3.1 变形体范围划分

根据边坡地质结构和变形差异，将坝址右岸边坡划分为3个变形区域，即A，B，C区。B区可以进一步划分为B1，B2两个次级区域，如图3。

图3 坝址右岸边坡变形体划分

3.1.1 A区

A区下部边界为407m高程马道，直至坡顶，为土质边坡。经过2014年的减载施工，A区现状与原地貌已有较大变化，多处出露基岩，残积土分布已不连续。

3.1.2 B1区

B1整体大致为三角形，高差40m。B1区岩体卸荷较为强烈。岩层缓倾坡内，受卸荷影响，强卸荷岩体有轻微外倾。 边坡面走向为NW340°，坡度60°～85°。构造裂隙主要有两组，产状为NE35°～45°NW∠85°和NW320°～330°SW或NE∠75°，受卸荷影响，临空的构造裂隙大多有明显张开。据调查，B1区共发现张开裂缝8条，裂缝走向平行坡面或与之小角度相交，均明显朝向上游坡脚处的两个开挖点。

3.1.3 B2区

B2区为岩土混合坡。边坡基岩面形态复杂，沿坝轴线方向发育“U”型“凹槽”，“凹槽”与临河侧边坡之间为“岩坎”。坝轴线处“凹槽”底部高程391m，“凹槽”在河流方向高低起伏也较大。“凹槽”内为残坡积土，下部为长石石英砂岩。凹槽处岩体风化强烈，岩石破碎，形成与基岩面形态相似的凹槽。400m高程马道岩坎上的地表观测点和401，383m高程两个多点位移计观测结果来看，B2区岩体变形以向坡外的水平变形为主。

3.1.4 C区

C区位于下游边坡开口线附近，底部高程390m，顶部高程405m；该区上部为残坡积砂质黏土，厚度大于4m，下部为—5层厚层长石石英砂岩。区内共发现2条裂缝，其中FL3沿岩土分界面分布，土层一侧有明显的沉降现象。

3.2 边坡裂缝原因及变形机制分析

边坡岩土体裂缝与变形的产生，主要有：①坝址右岸边坡开挖较深，开挖后下部岩体会产生回弹变形和卸荷松弛变形。变形量逐渐向上部累计，造成岩土体拉开和裂缝。②降雨入渗等因素。

3.2.1 A区

2014年4～5月的长时间降雨，使土体含水率增加，并在岩土界面处积累，增加了边坡上部荷载，显著降低了土体特别是岩土界面附近土体的强度，降低了边坡的稳定安全裕度。“凹槽”内土层厚度较大，雨水的下渗造成土体的浸水沉降，使得上部边坡土体失去了有效支撑。2014年5月底至6月初，开挖坡脚，造成边坡岩体的快速显著卸荷，加之此前开挖边坡产生的卸荷变形，使得上部土体积累了较大变形量，致使后缘多处被拉开，形成裂缝。

3.2.2 B1区

B1区边坡的变形成因和形成过程较为简单。5月底至6月初360～374m高程间边坡的开挖，由于开挖边坡过陡，且上部的岩石边坡没有完成锚固措施，岩体卸荷松弛，使得374～400m边坡出现明显裂缝和向外侧的变形。

3.2.3 B2区

B2区的变形机制较为复杂，其变形是多种因素共同作用和叠加的结果。边坡开挖深度较大，374～400m边坡偏陡，以及坡脚的开挖，造成边坡产生适应性卸荷变形。降雨入渗造成岩土体密度加大，增加了上部岩土体荷载，降低了岩土体强度。“凹槽”内土体和风化岩体强度较低，推动“凹槽”外侧岩体沿软弱层面或层间破碎夹层向外侧变位。

3.2.4 C区

C区以沉降为主。其形成主要有两方面因素：一方面为降水的入渗；另一方面为上部堆积渣土，增加了荷载。

3.3 边坡结构模型及破坏类型分析

3.3.1 边坡的结构模型

A区边坡为土质边坡，为稳定边坡；B1区边坡基本为岩质边坡，B2区边坡为边坡基岩面形态复杂的岩土混合坡；C区边坡上部为土质边坡、下伏厚层石英砂岩。B区边坡均为变形边坡，边坡岩层缓倾坡内，属于逆向坡。

3.3.2 边坡的潜在破坏类型

（1）A区边坡为土质边坡，若发生失稳，其失稳主要表现形式应为弧形滑动。

（2）B1区边坡岩体为沉积岩，为具有层状反倾坡里的层状结构，根据规范有关判定，该类边坡的稳定性较好，但边坡岩体表层卸荷裂隙发育，受其影响，裂隙切割表部岩体易发生崩塌。

（3）B2区边坡下伏岩体基岩面的形态、水的入渗及水对土层的浸泡，对边坡的稳定影响较大，其变形主要表现形式可能为平面滑动、弧形滑动和蠕变倾倒，尤其是下伏薄层粉砂岩层工程地质较差，力学强度较低，水理性质和抗风化能力较差，有可能成为边坡变形的一个潜在控制面。

（4）C区边坡上部土体排水不畅，宜产生蠕变沉降变形。

4 边坡处理

处理内容包括顶部土质边坡削坡减载、下部坡脚压坡、中部岩质坡锚固、坡顶及坡脚和坡体排水、薄层岩体保护等。

4.1 A区处理

本区以削坡减载为主，并尽可能使上部土质边坡坡脚有可靠岩体稳定支撑，分离凹槽沉降影响。同时坡面采用混凝土框格梁加长锚杆支护，格梁之间覆以植草护坡，以有效防治坡面雨水下渗和冲蚀破坏，提高边坡抵抗浅层滑动安全度。

4.2 B区处理

对于有潜在崩塌失稳可能的上游B1区域，采取坡面锚筋束穿过切割裂隙连成整体，同时设置较深排水孔，及时排除基岩裂隙水。

对于下游B2区域，岩体较为完整，采取坡面系统锚杆加排水孔处理。

为避免岩石风化恶化和局部落石，B区坡面均进行挂网喷混凝土防护。

对于360马道和374马道以上的软弱薄层出露面，采取混凝土贴坡墙或石渣压坡处理封闭，并做好内部排水和锚筋束锚固。

4.2.1 B1区

B1区为NW320°～330°陡倾角裂隙面的上游临空区，该区的稳定对下游B1区岩体的稳定有保护支撑作用，因此采用深锚重点加固。

本区采用3根φ25锚筋束锚固，锚筋束间排距4m×4m。边坡坡面采用网喷混凝土防护，喷混凝土层厚10cm，钢筋直径φ8，间距150mm×150mm。

本区弱风化岩体下限厚8m，考虑锚杆锚固长度，锚筋束总长12m，其中入岩长11.7m。

4.2.2 B2区

B2区采取坡面浅层锚固方式进行系统防护。浅层锚固采用系统砂浆锚杆，锚杆长4m，直径φ25，深入岩石3.8m，间排距2m×2m。B2区坡面仍采用挂网喷护混凝土厚10cm，网筋φ8间距150mm×150mm。B2区高程360～366m与堆石压坡的重叠区域，在压坡实施前应先对坡面进行锚固。锚固采用系统锚筋束，锚筋束采用2根φ25，锚筋长12m，间排距2.5m×2.5m。

4.3 C区处理

C区基本对应，变形以土体沉降为主，其后为完整岩体，变形后果较轻，重点做好排水整治。

5 结语

通过对边坡的综合分区处理，边坡稳定得到了控制，后期施工和电站运行过程中，边坡稳定性良好。