堤壩管涌搶護方法探析

　　一、管涌產生的原因
　　
　　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。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。（6）由于其他原因將堤背水側表土層挖薄。
　　
　　二、管涌的搶護原則
　　
　　搶護管涌險情的原則應是制止涌水帶沙，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定。
　　
　　三、管涌的搶護方法
　　
　　(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。這種方法適用于發生在地面的單個管涌或管涌數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。根據所用反濾料的不同，反濾圍井可分為以下幾種形式：
　　1、沙石反濾圍井。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；其次根據管涌程度的不同，采用不同的方式鋪填反濾料：對管涌口不大、涌水量較小的情況，采用由細到粗的順序鋪填反濾料，每級濾料的厚度為20～30cm；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，再鋪填反濾料，以免較細顆粒的反濾料被水流帶走。
　　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30～50cm；其次，選擇合適的土工織物鋪上。選擇方法為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。
　　3、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20～30cm。上層鋪粗梢料，如柳枝、蘆葦等，鋪設厚度30～40cm。為防止梢料上浮，梢料上面壓塊石等透水材料。
　　(二)反濾層壓蓋
　　在堤內出現大面積管涌或管涌群時，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。根據所用反濾材料不同，可分為以下兩種：
　　1、沙石反濾壓蓋。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，予以保護。
　　2、梢料反濾壓蓋。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10～15cm，再鋪粗梢料，如柳枝、秫秸和蘆葦等，厚約15～20cm，粗細梢料共厚約30cm，然后再鋪席片、草墊或葦席等，組成一層。再用塊石或沙袋壓蓋，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、穩定險情為原則。
　　（三）蓄水反壓（俗稱養水盆）
　　通過抬高管涌區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定管涌險情的目的。適用條件：①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；②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；③極大的管涌區，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生。對這種情況，可以在發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展。
　　2、塘內蓄水反壓。有些管涌發生在塘中，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，以免周圍地面出現新的管涌。
　　3、圍井反壓。對于大面積的管涌區和老的險工段，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。
　　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，同時應嚴密監視周圍是否出現新管涌。切忌在圍井附近取土。
　　（四）水下管涌險情搶護
　　在坑、搪、水溝和水渠處經常發生水下管涌，給搶險工作帶來困難。可結合具體情況，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，從而達到控制管涌險情的目的，但這種方法使用沙石料較多；3、蓄水反壓。當水下出現管涌群且面積較大時，可采用蓄水反壓辦法控制險情，可直接向坑塘內蓄水，如果有必要，也可在坑塘四周筑圍堤蓄水。
　　（五）“牛皮包”的處理
　　當地表土層在草根或其他膠結體作用下凝結成一片時，滲透水壓把表土層頂起而形成的鼓包，俗稱為“牛皮包”。一般可在隆起的部位，鋪麥秸或稻草一層，厚10～20cm，其上再鋪柳枝或蘆葦一層，厚約20～30cm。如厚度超過30cm時，可分橫豎兩層鋪放，然后再壓土袋或塊石。
　　（作者單位：樺南縣水利勘測設計隊）