袁 艷 （安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230022）

1 安徽省堤防特點(diǎn)及分布

我省位于淮河中游，地勢(shì)低洼，河道坡降較小，淮河干流及其支流堤防眾多，近年來淮河地區(qū)主要控制站點(diǎn)多有超過歷史洪水位的洪峰發(fā)生，淮河干堤及其支流堤防均出現(xiàn)了較多管涌險(xiǎn)情，其中在懷洪新河固鎮(zhèn)連城鎮(zhèn)堤段、潁上縣八里河鎮(zhèn)馬店村一圩堤段、固鎮(zhèn)九灣鄉(xiāng)堤段、壽縣正南淮堤段以及淮河干堤懷遠(yuǎn)縣城荊家溝涵閘處均發(fā)生特大管涌險(xiǎn)情，嚴(yán)重威脅淮河大堤和主要城市安全。

2 管涌的涵義及其危害

土體的滲透變形分管涌、流土、接觸沖刷和接觸流失等4種，而我們常見的并且對(duì)堤防威脅較大的主要是管涌和流土。土體在滲透力作用下，有些細(xì)顆粒被滲流沖刷帶至出水口流失，或向相鄰的粗粒土體的孔隙中流失，流失土粒逐漸增多，滲流流速增大，較粗顆粒也逐漸流失，久而久之，便會(huì)形成連續(xù)的管狀滲流通道，形成管涌。如果滲流出口是級(jí)配均勻的砂土或粘壤性土，而且在滲流出口附近存在較高的剩余水頭，其產(chǎn)生的浮托力超過覆蓋層土的有效應(yīng)力時(shí)，則滲流出口土體被隆起、頂破、擊穿發(fā)生沙沸，或土體突然被沖失，局部形成洞空穴、坑洼，這種現(xiàn)象稱流土。實(shí)際在搶險(xiǎn)中很難將管涌和流土嚴(yán)格區(qū)分，習(xí)慣上將這兩種滲流破壞統(tǒng)稱為管涌險(xiǎn)情（見圖1）。

淮河干堤及其支流堤防堤基多為雙層結(jié)構(gòu)，上部多為粘壤性土，以弱透水性為主；下部多為砂性土層，具中~強(qiáng)透水性。近年來我省汛期來勢(shì)兇猛，淮河水持續(xù)上漲，且持續(xù)時(shí)間長，致使在堤防背水坡坡腳附近地勢(shì)低洼處滲水壓力大于表層弱透水層容許壓力，細(xì)砂顆粒在粗顆?？紫吨邪l(fā)生移動(dòng)，上部弱透水性粘壤土層也被頂穿，形成直徑0.2m~1.0m大小不等的孔群，冒砂處形成“砂環(huán)”，地方俗稱“翻砂鼓水”。

圖1

圖2

管涌發(fā)生后若搶險(xiǎn)不及時(shí)，可能引起堤身坍塌、裂縫、漏洞、掉腳脫坡，甚至決口重大險(xiǎn)情，如壽縣正南淮堤翁家坡和大缺口段出現(xiàn)長50m、深1.0m左右下陷坑，嚴(yán)重威脅堤防的安全。

3 管涌形成原因

根據(jù)筆者近年來對(duì)淮河干堤地質(zhì)情況的了解和對(duì)管涌發(fā)生現(xiàn)狀的調(diào)查研究，總結(jié)出管涌發(fā)生的主要原因有如下幾種。

①堤基天然地質(zhì)結(jié)構(gòu)差，表層粘壤性土層單薄，水位增高后，滲水壓力增大，堤內(nèi)粘性土層厚度不夠。根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，淮河干堤堤基表層粘性土層厚度小于1.0m的堤段，一般多為管涌易發(fā)堤段。

②我省淮河干堤及其支流堤防多修建于50~60年代，由于筑堤時(shí)多為就近取土，加之后來加固堤防時(shí)，亦在堤后取土，且離堤距離不夠，堤后表層粘性土多被挖薄，或已形成溝塘或洼地。汛期在地勢(shì)低洼處易形成管涌。

③歷史潰口段堤基粘土層遭受破壞，復(fù)堤后，未作截滲處理，堤內(nèi)留有淵塘或沖溝，致使堤后溝塘中管涌發(fā)生。

④淮河干堤及其支流堤防老河口、古河道較多，堤后溝塘內(nèi)多有細(xì)砂層出露，地下水與堤內(nèi)外溝塘相連通，形成汛期高水位時(shí)管涌的易發(fā)處。

⑤建閘后渠道挖方及水流沖刷將粘土層減薄,如淮河大堤懷遠(yuǎn)縣城荊家溝涵閘下游渠道內(nèi)發(fā)生的管涌。

⑥淮河干堤及其支流堤防堤腳附近多有民用的水井、勘探孔、爆破孔和廢棄的減壓井，由于部分孔井封閉不實(shí)或未作封閉，致使汛期高水位時(shí)，細(xì)砂直接從孔井中流出，形成管涌。

⑦由人為開挖坑洞或生物洞穴（蟻穴、鼠穴）引起管涌，如壽縣正南淮堤樁號(hào)1+500堤后30處由洞穴引起管涌。

⑧由其他原因?qū)⒌虄?nèi)粘土層挖薄形成管涌，如戰(zhàn)備防空需要，在堤防規(guī)定禁區(qū)內(nèi)挖有防空洞或掩體處等。

4 管涌的搶護(hù)原則

當(dāng)?shù)谭莱霈F(xiàn)管涌時(shí)，搶護(hù)的基本原則應(yīng)為：無明顯入滲點(diǎn)時(shí)，以“反濾導(dǎo)滲、控制涌水帶砂，留有滲水出路”為主；有明顯入滲點(diǎn)時(shí)，應(yīng)以“入滲點(diǎn)處封堵，出水點(diǎn)處導(dǎo)濾”為主?；春痈傻痰谭涝诎l(fā)生管涌時(shí)，其滲流的入滲點(diǎn)多在臨水面深水下的強(qiáng)透水露頭或弱透水層較薄處，穿堤建筑物處多在基礎(chǔ)垂直防滲設(shè)施未封閉的地方。由于水深、滲入點(diǎn)分散且不明顯，難以檢查和封堵。出水（出砂）點(diǎn)多發(fā)生在背水坡腳地勢(shì)低洼或溝塘附近，采用反濾導(dǎo)滲，控制涌水帶砂，使水清砂凈，并給滲水留有出路，這樣既可使細(xì)砂、粘土粒不再隨滲水流出地面，又可以降低滲透水壓力，使險(xiǎn)情得到控制。

5 管涌搶護(hù)措施

管涌是堤防潰口的常見原因，當(dāng)管涌發(fā)生時(shí)，應(yīng)提高警惕，慎重對(duì)待，及時(shí)處理，以免貽誤時(shí)機(jī)、給國家和人民群眾帶來嚴(yán)重?fù)p失。下面將結(jié)合淮河干堤及其支流的實(shí)際情況，介紹搶護(hù)管涌的有效方法。

5.1 砂石反濾圍堰

這種方法是淮河地區(qū)出現(xiàn)管涌時(shí)搶護(hù)所采用的主要方法。在搶護(hù)時(shí)，先將管涌周圍一切帶有尖、棱的石塊和雜物清除，表面稍加平整。然后在其周圍用土袋搶筑圍堰，再按反濾要求，在圍堰中分層鋪設(shè)粗砂、瓜子片和大石子，每層厚度約20cm~40cm，這樣一個(gè)圍堰即做成，如圖2所示。

做砂石反濾時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

①圍堰的寬度，淮河大堤段出現(xiàn)管涌的出水口直徑一般在0.3m~1.0m，實(shí)踐中所采用圍堰的寬度一般多在3~4倍出水口直徑，且不小1.0m；當(dāng)出現(xiàn)管涌數(shù)較多，面積較大，并互相連成一片時(shí)，應(yīng)以管涌群的直徑2~3倍做圍堰為宜。

②圍堰的高度，一般以低圍堰為主，其反濾層厚度以能使?jié)B出水流做到砂清水凈為宜?；春拥貐^(qū)堤防在上下游水頭差達(dá)3m時(shí)即有管涌發(fā)生，出溢點(diǎn)處水頭上揚(yáng)高度多小于0.5m，因此圍堰的高度多采用0.5m~1.0m。若圍堰欠高，則達(dá)不到減小水頭壓力，過濾泥砂的目的；若圍堰過高（大于1.0m）時(shí)，則達(dá)不到減壓的效果，會(huì)造成管涌附近局部水頭壓力增加，使圍堰周邊再次發(fā)生管涌。為降低圍堰內(nèi)水位，應(yīng)在圍堰壁埋設(shè)排水管，以便及時(shí)排水，降低水頭壓力。

③反濾料的填筑，按照做反濾層的要求，應(yīng)按順序鋪設(shè)粗砂、小石子和大石子各一層，其厚度約為20cm~40cm，最后蓋壓一層砂袋或塊石，予以保護(hù)。若管涌水量較大時(shí)，先投入的粗砂多數(shù)會(huì)被水流沖走，這時(shí)應(yīng)先用塊石或磚塊拋填，以消殺涌水水勢(shì)，然后再填筑濾料；濾料填筑完成后，應(yīng)加強(qiáng)觀察，一般隨水流的不斷流出，濾料多有下沉，可繼續(xù)填筑濾料，直至險(xiǎn)情穩(wěn)定為止。

5.2 導(dǎo)濾堆

當(dāng)上下游水頭差較小，高水位持續(xù)時(shí)間較短，管涌周圍地表堅(jiān)實(shí)、完整、滲透系數(shù)較小，且未遭受破壞時(shí)，可在翻砂鼓水處不筑圍堰，直接填反濾料。若管涌處水流含泥量較少時(shí)，可先在管涌處鋪設(shè)土工織物，然后在其上填筑砂礫石透水濾料即可?；春拥貐^(qū)這種類型的管涌較多，實(shí)踐中一般導(dǎo)濾灘的直徑為1.0m~2.0m，高0.5m~1.0m。

5.3 堤內(nèi)填塘

淮河干堤及其支流堤后多為水田或溝塘洼地，如果管涌在溝塘邊，冒水量不大，溝塘又較小，可在堤腳起向內(nèi)縱深填塘，一般寬15.0m左右，長度視順堤坑塘情況而定，高度一般要超出水面0.5m，土質(zhì)以中等~強(qiáng)透水性的砂性土為主，并在其遠(yuǎn)端留有排水溝，以免抬高浸潤線。如果管涌處翻砂鼓水量較大，可先圍井導(dǎo)濾，再填塘固基。

5.4 圍堰蓄水

如管涌發(fā)生在渠道內(nèi)或水閘的后面，閘后水渠的寬度不大時(shí)，可做圍堰或關(guān)閉節(jié)制閘，以抬高水位，蓄水反壓?；春哟蟮坦苡慷喟l(fā)生在堤后水坑、水塘、水田等低洼處，在管涌出水量不大時(shí)，可利用塘埂、田埂筑好圍堰，實(shí)行蓄水反壓，并對(duì)管涌出水口要進(jìn)行導(dǎo)濾處理。

5.5 木樁堵塞

這種方法在實(shí)踐中用的較少，其主要用于回填不實(shí)的鉆孔（井）或未封閉的民用水井。當(dāng)采用這種方法時(shí)，必需對(duì)孔（井）處的地質(zhì)結(jié)構(gòu)十分了解。一般要求堤基表層為未被破壞的粘性土，且其厚度一般要大于1.5m，木樁直徑以1.5倍管涌口直徑、長1.5m以上為宜。施打木樁時(shí)可先在管涌口開挖深0.5m的坑，再打入木樁，然后用粘性土回填坑口。在正南淮堤利用這種方法處理了5處管涌，均達(dá)到一次性制止管涌翻砂鼓水的效果。

6 搶險(xiǎn)管涌應(yīng)注意事項(xiàng)

利用上述5種搶護(hù)方法制止管涌險(xiǎn)情發(fā)展時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

①在有地質(zhì)資料的地區(qū)，應(yīng)注意收集地質(zhì)資料，并根據(jù)管涌的地質(zhì)情況選擇適當(dāng)?shù)闹卫矸椒?，做到科學(xué)合理；

②當(dāng)管涌發(fā)生時(shí)應(yīng)首選砂石反濾圍堰法治理管涌，圍堰的高度和寬度要適當(dāng)，并嚴(yán)密監(jiān)視圍堰四周地面是否會(huì)有新的管涌出現(xiàn)；

③在對(duì)地質(zhì)情況不了解時(shí)，切忌在背水坡管涌處用透水性差的土料搶堵，以免阻斷堤壩的滲水通道，造成管涌處滲水壓力加大，使險(xiǎn)情進(jìn)一步擴(kuò)大；

④使用土工織物時(shí)要謹(jǐn)慎，以免土工織物靜電吸附細(xì)小顆粒，淤塞織物的孔眼，阻礙水流，達(dá)不到過濾的目的。