李 楨

（廣西海河水利建設(shè)有限責任公司一分公司，廣西 南寧 530022）

管涌、流土搶險技術(shù)

李 楨

（廣西海河水利建設(shè)有限責任公司一分公司，廣西 南寧 530022）

由滲流知識知道，當?shù)虊误w或基礎(chǔ)的滲透比降／大于允許滲透比降(J>[J])時，土體就可能發(fā)生滲透變形。在汛期，堤壩處于高水位運行，滲透比降增大，在堤壩下游坡腳附近或以外，往往會產(chǎn)生滲透變形。文章分析了產(chǎn)生的原因，并提出了搶險措施。

管涌；流土；搶險技術(shù)

（一）險情

由滲流知識知道，當?shù)虊误w或基礎(chǔ)的滲透比降／大于允許滲透比降(J>[J])時，土體就可能發(fā)生滲透變形。在汛期，堤壩處于高水位運行，滲透比降增大，在堤壩下游坡腳附近或以外，往往會產(chǎn)生滲透變形。滲透變形常見形式有兩種：

1.管涌。即在具有一定滲透比降的滲流作用下，土體中的細顆粒在粗顆?？障吨幸苿硬⒈粠С鐾馏w以外的現(xiàn)象。一般發(fā)生在砂性土或黏性很小的土中。管涌也叫翻砂鼓水，一般發(fā)生在背水坡腳附近或較遠的潭坑、池塘或稻田中。險情多呈冒水冒砂現(xiàn)象，冒砂處形成“砂環(huán)”，或稱“土沸”和“砂沸”。管涌孔徑在初期如蟻道，后期發(fā)展至數(shù)十公分，少則出現(xiàn)一兩個，多則出現(xiàn)管涌群。對堤防而言，管涌是最常見的多發(fā)性險情。

2.流土。即牲具有一定滲透比降的滲流作用下，使一定范圍的土體從堤壩體或地基表面被掀起浮動的現(xiàn)象。在初期呈“牛皮包”，一般發(fā)生在黏性土或較均勻的砂性土中。

發(fā)生管涌或流土時，不論距堤壩多遠，均不能掉以輕心，必須盡力迅速搶護。如不及時處理，在堤壩基礎(chǔ)會產(chǎn)生集中滲水通道，可能會引起堤壩坍塌、裂縫、漏洞、滑坡，甚至潰壩決堤。如1985年8月20日，遼河支流小柳河陳家鄉(xiāng)堤段，在背水坡腳3～7m范圍內(nèi)發(fā)生管涌，23日管涌孔增至20多個形成管涌群，因未及時處理，24日堤防決口，口門從10m很快發(fā)展至70m。

（二）產(chǎn)生原因

1.地基為強透水的砂礫層，或透水地基表面雖有黏性土覆蓋，但由于天然或人為的原因土層被破壞，在水位升高時，滲透坡降變陡，滲透流速和滲透壓力加大，當滲透比降大于堤壩自身或地基土體允許的滲透比降時，即發(fā)生滲透變形。

2.地基土層中含有透水層，背水覆蓋層的壓重不足，地基土體在滲透水壓力作用下，從薄弱處沖破土層。

3.工程防滲止水或排水設(shè)施效能低或損壞失效，如圖 1所示。

圖1 出現(xiàn)管涌險情示意圖

（三）搶護原則

由于管涌、流土險情是地基強透水層滲透水壓力引起，而迎水坡人滲處水位高，距背水坡腳又較遠，難以在迎水坡或地基采取堵截滲流的辦法。所以，管涌、流土搶護的原則是“臨截背導，以導為主，導水排砂，降低滲壓”。即將滲水導出，不讓土顆粒帶出，降低滲透壓力，以穩(wěn)定險情。

（四）搶護方法

1.反濾圍井

（1）砂石料反濾圍井

在管涌孔周圍先將雜物清除并挖去軟泥約20cm深，周圍用土袋排壘筑成圍井，井壁底與地面封堵嚴密，井內(nèi)按下細上粗的反濾要求依次鋪墊粗砂、小石子、大石子，每層厚大于20cm。圍井高度以能使水不挾帶泥砂從井口順利冒出為度，即僅冒清水為止。待險情穩(wěn)定后，在圍井下端用竹管、鋼管穿過井壁，將圍井內(nèi)水位適當降低，以免井內(nèi)水位過高而導致圍井倒塌，如圖2所示。

對于小的管涌，也可用無底糧囤、筐簍、水桶、汽油桶等套住管涌口，在其中鋪墊砂石濾料亦能起到反濾圍井的作用。在易于發(fā)生管涌的堤段，也可預先準備好不同直徑反濾水桶，在桶底鑿好小孔或無桶底時用鐵絲編織網(wǎng)格。當發(fā)生管涌時，可加快搶護速度，取得較好效果。

圖2 砂石反濾圍井示意圖

（2）土工織物反濾圍井

施工方法與砂石料反濾圍井相同，但在清理地面時應注意平整，清除有棱角的石塊和雜物。土工織物鋪好后，在上面修筑土袋圍井，井內(nèi)鋪墊透水濾料40～50cm，圍井要求與砂石料反濾圍井相同。適用于上下游水位差較小的情況。

（3）梢料反濾圍井

如缺少砂石料時，也可用梢料代替濾料，按反濾要求鋪墊，細梢料層厚20～30cm，粗梢料30～40cm，其上用砂袋或塊石壓蓋保護。

2.反濾壓蓋

一般適用于管涌嚴重，涌水涌砂成片的地方。在堤壩腳附近，通過搶筑反濾壓蓋，降低涌水流速，控制滲水挾帶泥砂，以穩(wěn)定險情。如涌水涌砂嚴重時，可先行拋石，消殺水勢，再筑反濾壓蓋，效果會更好。

（1）砂石料反濾壓蓋

由于需要滿鋪濾料，砂石料需用量大，如料源充足時，應優(yōu)先選用此法。修筑前，先將處理范圍內(nèi)軟泥、雜物清除掉，對其中涌水涌砂嚴重的管涌口用砂料、甚至用磚塊或塊石填塞，待水勢消落后，滿鋪20cm厚粗砂一層，上面再鋪小石子、大石子各一層，厚約20cm，最后壓蓋塊石保護。

（2）土工織物反濾壓蓋

修筑方法與砂石料反濾壓蓋大致相同。在清理好地基后，先鋪一層土工織物，再鋪一層厚約40～50cm的砂石透水料，最后壓蓋塊石保護，如圖3所示。

圖3 土工織物反濾壓蓋

（3）梢料反濾壓蓋

在缺少砂石料和土工織物的地方，也可用梢料替代砂石料。在鋪筑時，先鋪細梢料10～15cm，后鋪粗梢料15～20cm，然后上鋪席片、草袋等，最后壓蓋砂袋、塊石保護。具體修筑方法和要求可參考砂石料反濾壓蓋法。

3.減壓圍井(養(yǎng)水盆法)

也稱無濾反壓法。適用上下游水位差小，高水位持續(xù)時間短的情況。其原理是抬高下游水位(圍井水位)，降低滲透比降和滲透壓力，以穩(wěn)定險情，如圖4所示。

修筑方法：在管涌周圍用土袋筑成圍井，圍井內(nèi)不填反濾料，井壁必須不漏水，隨著井內(nèi)水位升高，對井壁逐步加固加高，直到制止涌水帶砂，險情穩(wěn)定。此時，在井壁插入排水管，將多余水量排出。

對個別或面積較小的管涌，可采用無底鐵桶、木桶緊套在管涌口上面，四周用土袋圍筑加固，做成無濾水桶，隨著桶內(nèi)水位升高，險情得以控制。

圖4 無濾層圍井示意圖

圖5 背水月堤示意圖

當背水坡腳附近出現(xiàn)分布范圍較大的管涌群時，可在管涌群外用土袋筑成月堤、截蓄涌水，抬高水位，月堤隨水位升高而加固加高，直到險情得到控制時，用排水管將多余的涌水排出，如圖5所示。

由于無濾反壓法只壓不導，除險不徹底，最好與反濾圍井結(jié)合使用。

4.水下管涌搶險

在背水坡腳以外的潭坑、池塘、洼地等水下出現(xiàn)管涌時，可采用以下方法搶護。

（1）填塘法

填塘前，應對涌水涌砂嚴重的管涌孔先用磚、石填塞，待水勢消減后，直接用砂性土或粗砂將池塘填筑。

（2）水下反濾層法，

待涌水涌砂嚴重的管涌孔水勢消減后，直接鋪墊中粗砂，再鋪墊小石子、大石子，起到反濾導滲作用。

（3）抬高塘坑水位法

作用原理與減壓圍井相同。即采用引水人塘，抬高坑塘內(nèi)水位，以制止管涌冒砂現(xiàn)象。

5.流土搶險

當滲透水壓未能頂破表土而形成鼓包(俗稱“牛皮包”)險情時，可在隆起的部位，鋪10～20cm厚的細梢料，再鋪20～30cm厚的粗梢料。鋪好后，用鋼錐戳破鼓包表層，讓包內(nèi)水分和空氣排出，然后再壓砂袋、石塊保護。

（五）善后處理

管涌搶險，多數(shù)是采用回填反濾料的方法進行處理，有時采用稻草、麥稈等作臨時反濾排水材料。對后者，汛后必須按反濾要求重新處理。對前者則應根據(jù)情況分別對待：若汛期無細砂帶出，也沒有發(fā)生沉陷，表明搶險工程基本滿足長期運用要求，可不再進行處理；若經(jīng)汛期證明不能滿足反濾要求者，汛后則應按設(shè)計要求進行處理。

（六）注意事項

1.對水下管涌搶險，切忌先抽干水再填筑。

2.修筑圍井時，要保證井壁有足夠強度和高度，并注意觀察井周有否出現(xiàn)新的管涌。

3.修筑反濾導滲設(shè)施時，一般要求相鄰層粒徑大小差異在5～10倍為妥。

[1] 陳柏榮.防汛與抗旱[M].中國水利水電出版社,2009.5.

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2010-12-28

李楨（1968－），女，廣西蒙山人，廣西海河水利建設(shè)有限責任公司一分公司工程師，從事水利水電工程施工管理。