堤基管涌險情的判別和搶護

1、堤基管涌險情的判別和搶護             摘要在滲流水作用下土顆粒群體運動，稱為“流土”。填充在骨架空隙中的細顆粒被滲水帶走，稱為“管涌”。通常將上述兩種滲透破壞統(tǒng)稱為管涌(又稱翻沙鼓水、泡泉)。管涌險情的發(fā)展以流土最為迅速，它的過程是隨著出水口涌水挾沙增多，涌水量也隨著增大，逐漸形成管涌洞，如將附近堤(閘)基下沙層淘空，就會導致堤(閘)身驟然下挫，甚至釀成決堤災害。據(jù)統(tǒng)計，1998年汛期，長江干堤近2/3的重大險情是管涌險情。所以發(fā)生管涌時，決不能掉以輕心，必須迅速

2、予以處理，并進行必要的監(jiān)護。 關鍵詞堤基管涌 險情判別 險情搶護 管涌險情的判別 一、管涌險情產生的原因 管涌形成的原因是多方面的。一般來說，堤防基礎為典型的二元結構，上層是相對不透水的粘性土或壤土，下面是粉沙、細沙，再下面是砂礫卵石等強透水層，并與河水相通(圖3-1)。在汛期高水位時，由于強透水層滲透水頭損失很小，堤防背水側數(shù)百米范圍內表土層底部仍承受很大的水壓力。如果這股水壓力沖破了粘土層，在沒有反濾層保護的情況下，粉沙、細沙就會隨水流出，從而發(fā)生管涌。圖3-1管涌險情示意圖 堤防背水側的地面粘土層不能抗御水壓力而遭到破壞的原因大致為 (1)防御水位提高，滲水壓力增大，堤背水側地面粘土層厚

3、度不夠。 (2)歷史上潰口段內粘土層遭受破壞，復堤后，堤背水側留有淵潭，淵潭中粘土層較薄，常有管涌發(fā)生。 (3)歷年在堤背水側取土加培堤防，將粘土層挖薄。 (4)建閘后渠道挖方及水流沖刷將粘土層減薄。 (5)在堤背水側鉆孔或勘探爆破孔封閉不實和一些民用井的結構不當，形成滲流通道。如1995年荊江大堤柳口堤段，距背水側堤腳數(shù)百米的地方因鉆孔封填不實，汛期發(fā)生了管涌；1998年汛期，湖北省公安縣及江西省的九江市均有因民用井結構不當而出現(xiàn)險情的。(6)由于其他原因將堤背水側表土層挖薄。   二、管涌險情的判別 管涌險情的嚴重程度一般可以從以下幾個方面加以判別，即管涌口離堤腳的距離

4、；涌水渾濁度及帶沙情況；管涌口直徑；涌水量；洞口擴展情況；涌水水頭等。由于搶險的特殊性，目前都是憑有關人員的經驗來判斷。具體操作時，管涌險情的危害程度可從以下幾方面分析判別   (1)管涌一般發(fā)生在背水堤腳附近地面或較遠的坑塘洼地。距堤腳越近，其危害性就越大。一般以距堤腳15倍水位差范圍內的管涌最危險，在此范圍以外的次之。 (2)有的管涌點距堤腳雖遠一點，但是，管涌不斷發(fā)展，即管涌口徑不斷擴大，管涌流量不斷增大，帶出的沙越來越粗，數(shù)量不斷增大，這也屬于重大險情，需要及時搶護。 (3)有的管涌發(fā)生在農田或洼地中，多是管涌群，管涌口內有沙粒跳動，似“煮稀飯”，涌出的水多為清水，

5、險情穩(wěn)定，可加強觀測，暫不處理。(4)管涌發(fā)生在坑塘中，水面會出現(xiàn)翻花鼓泡，水中帶沙、色渾，有的由于水較深，水面只看到冒泡，可潛水探摸，是否有涼水涌出或在洞口是否形成沙環(huán)。需要特別指出的是，由于管涌險情多數(shù)發(fā)生在坑塘中，管涌初期難以發(fā)現(xiàn)。因此在荊江大堤加固設計中曾采用填平堤背水側200m范圍內水塘的辦法，有效地控制了管涌險情的發(fā)生。 (5)堤背水側地面隆起(牛皮包、軟包)、膨脹、浮動和斷裂等現(xiàn)象也是產生管涌的前兆，只是目前水的壓力不足以頂穿上覆土層。隨著江水位的上漲，有可能頂穿，因而對這種險情要高度重視并及時進行處理。管涌險情的搶護方法   一、搶護原則 搶護管涌險情的原則

6、應是制止涌水帶沙，而留有滲水出路。這樣既可使沙層不再被破壞，又可以降低附近滲水壓力，使險情得以控制和穩(wěn)定。值得警惕的是，管涌雖然是堤防潰口的極為明顯和常見的原因，但對它的危險性仍有認識不足，措施不當，或麻痹疏忽，貽誤時機的。如大圍井搶筑不及，或高圍井倒塌都曾造成決堤災害。   二、搶護方法 (一)反濾圍井在管涌口處用編織袋或麻袋裝土搶筑圍井，井內同步鋪填反濾料，從而制止涌水帶沙，以防險情進一步擴大，當管涌口很小時，也可用無底水桶或汽油桶做圍井。這種方法適用于發(fā)生在地面的單個管涌或管涌數(shù)目雖多但比較集中的情況。對水下管涌，當水深較淺時也可以采用。圍井面積應根據(jù)地面情況、險情程

7、度、料物儲備等來確定。圍井高度應以能夠控制涌水帶沙為原則，但也不能過高，一般不超過15m，以免圍井附近產生新的管涌。對管涌群，可以根據(jù)管涌口的間距選擇單個或多個圍井進行搶護。圍井與地面應緊密接觸，以防造成漏水，使圍井水位無法抬高。圍井內必須用透水料鋪填，切忌用不透水材料。根據(jù)所用反濾料的不同，反濾圍井可分為以下幾種形式。1沙石反濾圍井   沙石反濾圍井是搶護管涌險情的最常見形式之一。選用不同級配的反濾料，可用于不同土層的管涌搶險。在圍井搶筑時，首先應清理圍井范圍內的雜物，并用編織袋或麻袋裝土填筑圍井。然后根據(jù)管涌程度的不同，采用不同的方式鋪填反濾料：對管涌口不大、涌水量較小

8、的情況，采用由細到粗的順序鋪填反濾料，即先裝細料，再填過渡料，最后填粗料，每級濾料的厚度為2030cm，反濾料的顆粒組成應根據(jù)被保護士的顆粒級配事先選定和儲備；對管涌口直徑和涌水量較大的情況，可先填較大的塊石或碎石，以消殺水勢，再按前述方法鋪填反濾料，以免較細顆粒的反濾料被水流帶走。反濾料填好后應注意觀察，若發(fā)現(xiàn)反濾料下沉可補足濾料，若發(fā)現(xiàn)仍有少量渾水帶出而不影響其骨架改變(即反濾料不下陷)，可繼續(xù)觀察其發(fā)展，暫不處理或略抬高圍井水位。管涌險情基本穩(wěn)定后，在圍井的適當高度插入排水管(塑料管、鋼管和竹管)，使圍井水位適當降低，以免圍井周圍再次發(fā)生管涌或井壁倒塌。同時，必須持續(xù)不斷地觀察圍井及周圍

9、情況的變化，及時調整排水口高度，如圖3-2所示。2土工織物反濾圍井   首先對管涌口附近進行清理平整，清除尖銳雜物。管涌口用粗料(碎石、礫石)充填，以消殺涌水壓力。鋪土工織物前，先鋪一層粗沙，粗沙層厚3050cm。然后選擇合適的土工織物鋪上。需要特別指出的是，土工織物的選擇是相當重要的，并不是所有土工織物都適用。選擇的方法可以將管涌口涌出的水沙放在土工織物上從上向下滲幾次，看土工織物是否淤堵。若管涌帶出的土為粉沙時，一定要慎重選用土工織物(針刺型)；若為較粗的沙，一般的土工織物均可選用。最后要注意的是，土工織物鋪設一定要形成封閉的反濾層土工織物周圍應嵌人士中，土工織物之間用

10、線縫合。然后在土工織物上面用塊石等強透水材料壓蓋，加壓順序為先四周后中間，最終中間高、四周低，最后在管涌區(qū)四周用土袋修筑圍井。圍井修筑方法和井內水位控制與沙石反濾圍井相同(圖3-3)。圖3-2沙石反濾圍井示意圖圖3-3土工織物反濾圍井示意圖3梢料反濾圍井梢料反濾圍井用梢料代替沙石反濾料做圍井，適用于沙石料缺少的地方。下層選用麥秸、稻草，鋪設厚度2030cm。上層鋪粗梢料，如柳枝、蘆葦?shù)?，鋪設厚度3040cm。梢料填好后，為防止梢料上浮，梢料上面壓塊石等透水材料。圍井修筑方法及井內水位控制與沙石反濾圍井相同(圖3-4)。 圖3-4梢料反濾圍井示意圖圖3-5沙石反濾壓蓋示意圖 

11、        (二)反濾層壓蓋   在堤內出現(xiàn)大面積管涌或管涌群時，如果料源充足，可采用反濾層壓蓋的方法，以降低涌水流速，制止地基泥沙流失，穩(wěn)定險情。反濾層壓蓋必須用透水性好的材料，切忌使用不透水材料。根據(jù)所用反濾材料不同，可分為以下幾種。1沙石反濾壓蓋(圖3-5)   在搶筑前，先清理鋪設范圍內的雜物和軟泥，同時對其中涌水涌沙較嚴重的出口用塊石或磚塊拋填，消殺水勢，然后在已清理好的管涌范圍內，鋪粗沙一層，厚約20cm，再鋪小石子和大石子各一層，厚度均為20cm，最后壓蓋塊石一層，予

12、以保護。2梢料反濾壓蓋(圖3-6)   當缺乏沙石料時，可用梢料做反濾壓蓋。其清基和消殺水勢措施與沙石反濾壓蓋相同。在鋪筑時，先鋪細梢料，如麥秸、稻草等，厚1015cm，再鋪粗梢料，如柳枝、秫秸和蘆葦?shù)龋窦s1520cm，粗細梢料共厚約30cm，然后再鋪席片、草墊或葦席等，組成一層。視情況可只鋪一層或連鋪數(shù)層，然后用塊石或沙袋壓蓋，以免梢料漂浮。梢料總的厚度以能夠制止涌水攜帶泥沙、變渾水為清水、穩(wěn)定險情為原則。 圖3-6梢料反濾壓蓋示意圖  (a)無濾層圍井示意圖 (b)背水月堤示意圖圖3-7蓄水反壓示意圖   (三)蓄水反壓(俗稱養(yǎng)水盆)即通

13、過抬高管涌區(qū)內的水位來減小堤內外的水頭差，從而降低滲透壓力，減小出逸水力坡降，達到制止管涌破壞和穩(wěn)定管涌險情的目的，見圖3-7。該方法的適用條件是：閘后有渠道，堤后有坑塘，利用渠道水位或坑塘水位進行蓄水反壓；覆蓋層相對薄弱的老險工段，結合地形，做專門的大圍堰(或稱月堤)充水反壓；極大的管涌區(qū)，其他反濾蓋重難以見效或缺少沙石料的地方。蓄水反壓的主要形式有以下幾種。1渠道蓄水反壓一些穿堤建筑物后的渠道內，由于覆蓋層減薄，常產生一些管涌險情，且沿渠道一定長度內發(fā)生。對這種情況，可以在發(fā)生管涌的渠道下游做隔堤，隔堤高度與兩側地面平，蓄水平壓后，可有效控制管涌的發(fā)展。如安徽省的陳洲電徘站、新河口站等老險

14、閘站都采用此法除險。2塘內蓄水反壓有些管涌發(fā)生在塘中，在缺少沙石料或交通不便的情況下，可沿塘四周做圍堤，抬高塘中水位以控制管涌。但應注意不要將水面抬得過高，以免周圍地面出現(xiàn)新的管涌。3圍井反壓對于大面積的管涌區(qū)和老的險工段，由于覆蓋層很薄，為確保汛期安全度汛，可搶筑大的圍井，并蓄水反壓，控制管涌險情。如1998年安慶市東郊馬窩段，局長江上的一個老險工段，覆蓋層厚度僅O83m，汛期搶筑了五個大的圍井，有效控制了5km長堤段內管涌險情的發(fā)生。采用圍井反壓時，由于井內水位高、壓力大，圍井要有一定的強度，同時應嚴密監(jiān)視周圍是否出現(xiàn)新管涌。切忌在圍井附近取土。4.其他對于一些小的管涌，一時又缺乏反濾料，可以用小的圍井圍住管涌，蓄水反壓，制止涌水帶沙。也有的用無底水桶蓄水反壓，達到穩(wěn)定管涌險情的目的。(四)水下管涌險情搶護在坑、搪、水溝和水渠處經常發(fā)生水下管涌，給搶險工作帶來困難?？山Y合具體情況，采用以下處理辦法(1)反濾圍井。當水深較淺時，可采用這種方法。(2)水下反濾層。當水深較深，做反濾圍井困難時，可采用水下拋填反濾層的辦法。如管涌嚴重，可先填塊石以消殺水勢，然后從水上向管涌口處分層傾倒沙石料，使管涌處形成反濾堆，使沙粒不再帶出，從而達到控制