堤坝险情抢护之管涌抢险(图）

堤坝险情抢护之管涌抢险(图）

管涌是指在高水位情况下，坝址下游坡脚附近或更远的地方，发生"流土"和"潜蚀"两种不同险情的统称，又称"泡泉"。管涌险情的发展，以流土最为迅速。如不及时抢护，任其发展，就将把堤坝工程地基下的沙层淘空，导致堤坝工程骤然塌陷，造成决堤溃坝。管涌出水孔径小的如蚁穴，大的可达几十厘米；少则出现一两个，多则出现冒孔群或称泡泉群，冒沙处形成"沙环"。有时也表现为土块隆起（即牛皮包）、膨胀、浮动和断裂等现象。
     造成管涌的原因，一般是堤坝地基上面覆盖有弱透水层，下面有强透水层，在高水位时，渗透坡降变陡，渗透的流速和压力加大。当渗透坡降大于地基表层弱透水层允许的渗透坡降时，即在堤坝下游坡脚附近发生渗透破坏，或者在背水坡脚以外地面，因取土、挖坑等,破坏表面覆盖，在较大的水力坡降作用下，渗水冲破土层，将下面地层中的粉细沙料带出而发生管涌。
管涌抢护原则是，上堵下排，反滤压重，保护管涌出口。即在管涌入渗处，采用"临水截渗"措施，对管涌入口进行封堵；在管涌出口用透水材料进行反滤压重保护，即使透水层不再被破坏，又可降低渗水压力，使用险情得以稳定。
具体抢护方法有以下几种：
    1、反滤围井
    在翻沙鼓水处，抢筑反滤围井，制止涌水带沙，防止险情扩大。一般适用于背水坡脚附近地面或洼地坑塘数目不多和面积不大，或数目虽多，但未连成大面积，可分片处理严重翻沙鼓水险情。对于水下的翻沙鼓水，当水深较浅，也可采用此法，根据所用导渗材料不同，具体做法有以下几种：
    （1）砂石反滤围井。在抢筑时，先将围井范围内杂物清除，表现进行清理，周围用土袋垒砌做成围井。围井高度以能使水不挟带泥沙从井口顺利冒出为度。围井范围以能围住翻沙鼓水出口和利于反滤层的铺设为度，按出水口数量多少，分布范围，可以单独或多个围井，也可连片围成较大的井。围井与堤坝边坡或地面接触处必须填筑密实不漏水。井内如涌水较大，填筑反滤料有困难，可先用块石或砖块装袋填塞，待水势消杀后，在井内再做把滤导渗，即按反滤的要求，分层抢铺粗沙、小石子和大石子，每层厚度约20～30cm。反滤围井完成后，如发现填料下沉，可以继续补充滤料，直到稳定为止。沙石反滤围井筑好，翻沙鼓水险情已经稳定后，再在围井下端，用竹（钢）管，穿过井壁，将原为了保证反滤施工质量，临时抬高围井内的水位适当排降，以免因井内水位过高，导致围井附近再次发生翻沙鼓水和围井倒塌，造成更大险情（见图1－9）

（2）土工织物反滤围井。在抢筑时，其施工方法与沙石反滤围井基本相同。但在清理地面时，应把一切带有尖、棱的石块和杂物清除干净，并加以平整，先铺土工织物，然后在其上面填筑40～50cm厚的一般砖、石透水料（见图1－10）。

2、反滤压盖
    在背水堤坝坡脚附近险情处，抢筑反滤压盖，降低涌水流速，制止地基泥沙流失，以稳定险情。一般适用于翻沙鼓水范围面积较大，漏水涌沙成片的地方。根据所用反滤材料不同，具体抢筑方法有以下几种：
（1）沙石反滤压盖。此法需要铺设反滤料面积较大，用沙石较多，在料源充足前提下，可以优先选用。在抢筑前，先清理铺设范围内的杂物和软泥，对其中涌水涌沙较严重的出口用块石或砖块抛填，消杀水势，同时在已清理好的大片有翻砂鼓水冒孔群的面积上，普遍盖压粗沙一层，厚约，其上先后再铺小石子和大石子各一层，厚度均约，最后压盖块石一层，予以保护（见图1－11）。

（2）土工织物反滤压盖。抢筑土工织物压盖的要求与沙石反滤压盖基本相同。在清理好基础，并视需要抛石或砖块消杀水势后，先铺一层土工织物，再铺一般砖、石透水料厚度约40～50cm，最后压块石一层（见图1－12）。

3、减压围井（或称养水盆）
    在堤坝背水坡脚附近险情处使用土袋抢筑围井，壅高井内水位，减小水头差，降低渗透压力，减小水力坡降，制止渗透破坏，以稳定管涌险情。此法适用临背水头差较小，高水时短，出现翻砂鼓水险情范围小，周围地表较坚实完整，未遭破坏，渗透性较小，出险处少，沙石反滤材料的翻沙鼓水险情抢护。
具体做法有以下几种：
  （1）无滤层围井。在翻砂鼓水周围用土袋垒砌无滤层围井，随着井内水位升高，逐渐加高加固，直到制止涌水带沙，险情稳定（见图1－13）。

（2）无滤层水桶。对个别或面积较小的翻砂鼓水，可采用铁桶或木桶（无底），紧套在出水口上面，四周用土袋围筑加固，做成无滤层水桶，靠桶内水位升高，逐渐减小渗水压力，制止涌水带沙，使险情趋于稳定。
（3）背水月堤（或称背水围堤）。当背水堤坝附近出现分布范围较大的翻砂鼓水险情时，可在堤坝出险范围外抢筑月堤，截蓄涌水，抬高水位。月堤可随水位升高而加高加固，直到制止涌水带沙，险情趋于稳定为止。对背水月堤的实施，必须慎重考虑月堤填筑工作与完工时间，是否能适应翻砂鼓水险情的发展和安全的需要（见图1－14）。

4、透水压渗台
    在堤坝背水坡脚抢筑透水压渗台，可以平衡渗压，延长渗径，减小水力坡降，并能导出渗水，防止土沙细粒流失，使险情趋于稳定。此法适用于翻砂鼓水险情较多、范围较大、反滤料缺乏，但沙土料源丰富的堤坝处。
    具体做法：先将抢筑范围内的杂物清除，对较严重的管涌或流土的水口用砖、石填塞，待水势消杀后，用透水性大的沙土修筑平台，即为透水压渗台。其长、宽、高等尺寸视具体情况确定，透水压渗台的宽、高，应根据地基土质条件，计算其渗流，分析弱透水层底部垂直向上渗压分布和修筑渗台的土料物理力学性能，分析其在自然容重或浮容重情况下，平衡自下向上的承压水头的渗压所必须的厚度，以及因修筑渗压台导致渗径的延长，渗压的增大，最后所需要的台宽与高来确定，以能制止涌沙，使浑水变清为原则。
    5、水下翻砂鼓水抢护
    在坑、塘、水沟和水渠等水下出现涌泉时，可结合具体情况。采用以下方法：
（1）填塘。在人力、时间和取土条件能够迅速完成任务时，可采用此法。填塘前应对严重的涌泉先抛砖、石等填塞，待水势消减后，集中人力和抢护机械，采用沙性土或粗沙将坑塘填筑起来，以制止涌水带沙。
（2）水下反滤层。如坑塘过大，用沙土填塘耽误时机时，可采用水下抛填反滤层，在抢筑时，应先填塞较严重的涌泉，待水势消杀以后，从水上直接向管涌区内分层按要求倾倒沙石反滤料，使涌泉处形成反滤堆，不使土粒外流，以控制险情发展。这种方法用沙石较多，亦可用土袋做成水下围井，以节省沙石反滤料。
（3）抬高坑塘沟渠水位。此法的作用原理与减压围井类似。为了争取时间，常利用涵闸管道或临时安装抽水机引水入塘，抬高坑塘沟渠水位，减少临背水头差，制止涌沙现象。
    6、"牛皮包"的处理
    针对地表土层系草根或其它胶结体把粘性土层凝结在一起，渗透水压未能顶破表土而形成的鼓包，实际上是流土现象。一般可在隆起的部位，铺一层土工布，然后满铺一层透水料，其厚度不小于40～，最后在其上压土袋或块石。
    在抢护翻砂鼓水时，应注意以下事项：
    （1）在堤坝背水坡附近抢护时，切忌使用不透水的材料堵塞，以免截断排水出路，造成渗透坡降加大，使险情恶化。各种方法处理后排出的清水，应引至排水沟。
    （2）堤坝背水坡抢筑压浸台，不能使用粘性土料，造成渗水无法排出，加剧险情。
    （3）对无滤层减压围井的采用，必须具备减压围井中所提条件，同时由于井内水位高，压力大，井壁围堤要有足够的高度和强度，并应严密监视围堤周围地面是否有新的管涌出现。同时，还应注意不要在险区附近挖坑取土，否则会因井大抢筑不及，或围堤倒塌，将会造成决堤溃坝危险。
    （4）对严重的翻砂鼓水险情抢护，应以反滤围井为主，并优先选用沙石反滤围井，辅以其他措施。反滤盖层只能适用于渗水量较少，渗透流速较小的涌泉，或普遍渗水的地区。