堤壩管涌的成因分析及應急搶險措施

韓曉東

摘 要：水利共層是我國基礎工程建設中的重要組成部分，而堤壩則是構(gòu)成水利工程的關鍵部分。當前，我國各種類型的堤壩總千米數(shù)達二十五萬，其中主要的堤壩就達六點五七萬千米。總結(jié)各種類型的堤壩問題如下：第一，堤壩基礎性差，第二堤壩質(zhì)量差，第三堤壩建成后的坑塘比較多。上述這些問題會導致一旦發(fā)生洪水，那么就會造成堤壩險情，給國家和人民造成損失。文章主要針對險情中的管涌進行分析，提出了應急搶險措施，希望能夠給相關人士一定的借鑒。

關鍵詞：堤壩管涌；應急搶險；施工技術(shù)

1 管涌的成因及危害

管涌是在滲透水流作用下，無粘性土或粘性很小的土體中的細顆粒通過粗大顆粒間的孔隙發(fā)生移動或被逐漸沖走的現(xiàn)象。一般發(fā)生在背水坡腳附近地面或較遠的潭坑、池塘或洼地，多呈孔狀冒水冒沙。

1.1 管涌產(chǎn)生的原因

（1）管涌險情產(chǎn)生的條件：一是地基為強透水的沙層；二是汛期高水位持續(xù)壓力滲透；三是透水地基表層雖有粘性土覆蓋但局部有薄弱部位。

（2）堤壩背水側(cè)產(chǎn)生管涌的主要原因：防御水位提高，滲水壓力增大，堤壩背水側(cè)地面粘土層厚度不夠；歷史上潰口段內(nèi)粘土層遭受破壞，修復后，堤防背水側(cè)留有淵潭，淵潭中粘土層較薄；歷年在堤壩背水側(cè)取土加培堤防，將粘土層挖薄；建閘后渠道挖方及水流沖刷將粘土層減薄；在堤背水側(cè)鉆孔或勘探爆破孔封閉不實和一些民用井的結(jié)構(gòu)不當，形成滲流通道；由于其他原因?qū)⒌虊伪乘畟?cè)表土層挖薄。

1.2 管涌的危害

一旦出現(xiàn)管涌現(xiàn)象就會對堤壩造成非常不好的影響。具體如下：第一，管涌帶走的細沙一旦堵塞下游的排水，就會使整個堤壩的滲漏情況更加糟糕。第二，由于堤壩是由土構(gòu)成的，一旦這些細沙土被沖走，就會使整個堤壩的結(jié)構(gòu)遭到破壞，甚至出現(xiàn)塌陷的危險。

2 管涌險情的判別及搶險原則

2.1 管涌險情的判別

由于管涌險情的特殊性，現(xiàn)在還是憑借經(jīng)驗以及實際情況進行判斷。我們可以通過以下情況進行判斷。第一，出現(xiàn)管涌的位置距離堤壩越近，那么就說明這次出現(xiàn)的管涌險情就越嚴重，特別是在距離堤壩十五倍水位的范圍內(nèi)是最危險的，超出這個范圍危險系數(shù)就相應減少。第二，管涌險情如果出現(xiàn)在坑塘之中，那么水面上會翻出含泥的水花，具體的深度可以潛水勘察，并查看管涌口是否已經(jīng)形成了沙環(huán)。第三，一般發(fā)生在農(nóng)田當中的管涌，都會形成管涌群，會表現(xiàn)出類似“煮粥”翻滾的情況，如果涌出來的是清水，那么情況還算比較穩(wěn)定，可以暫時不進行處理，但是要時刻進行觀察，并準備好相關的搶險物資。第四，有的管涌點距離堤壩的位置比較遠，但是范圍卻越來越大，帶出的泥沙也越來越多，那么這就是比較嚴重的險情，應該及時進行搶險。第五，如果背水坡出現(xiàn)了裂痕或者鼓包，那就應該引起重視，這可能是出現(xiàn)管涌的前兆。

2.2 管涌搶險的原則

在進行管涌搶險的時候應該遵循一定的原則，不能隨便地進行搶修，這不但不會緩解情況，可能還會加劇險情。工作人員應該遵循“反濾導滲，蓄水反壓”的原則，具體的就是減少涌水帶沙量，并留出可以滲水的出口。當前最為有效的應急搶險措施就是通過改變幾何條件，在滲水出口鋪設反濾層。

3 堤壩管涌搶險措施

3.1 管涌檢查

為了更好地預防管涌情況的發(fā)生，工作人員應該不定期對堤壩進行檢查，可以采用一些有效的方法進行檢測，例如，用腳滲入堤壩附近的水中，如果感覺到水溫比平時要涼，那么就應該引起注意了。查看堤壩附近是否有漩渦現(xiàn)象。判斷是哪種管涌，應該用舌頭舔水，如果含有沙子那就是“渾涌”，反之就是“清涌”。

3.2 管涌搶險

3.2.1 反濾圍井

這種搶險形式一般都是在背水坡出現(xiàn)一個管涌或者是比較集中的多個管用群。必須保證圍井和地面的接觸緊密，如果不夠緊密就會出現(xiàn)滲漏進而造成水位無法升高。當圍井的高度超過一點五米的適合，就可以建造內(nèi)外圍井，這樣能夠避免漏水現(xiàn)象的發(fā)生，但是一定要使用透水性材料。

（1）管涌搶險形式有很多，當前最為常用的一種形式就是砂石反濾圍井，這種方式憑借自身的優(yōu)勢在應急搶險中取得了很好的效果。下面講解一下具體的使用方法。第一，先清理建造圍井范圍內(nèi)的雜物，挖除零點一到零點二米的軟泥，在使用土袋壘成圍井的形狀，內(nèi)部使用反濾料。第二，針對零點一米的小管涌，可以使用比較細的反濾材料，厚度大約為零點二到零點三米，針對那些口徑比較大的管涌，應該先使用塊石壘在出口處，減小管涌的形勢，再使用反濾材料，然后實時觀察，如果出現(xiàn)不好的情況可以累計使用反濾材料。第三，當管涌情況得到緩解之后，應該在合適的高度插一個排水管，降低圍井內(nèi)的水位，避免出現(xiàn)二次管涌。對于孔比較小的管涌，可以在出水口位置放一個汽油桶，在桶中加入反濾材料。對于經(jīng)常發(fā)生管涌的位置，應該備好反濾材料。

（2）先清理好管涌周圍區(qū)域，特別是保證不出現(xiàn)尖銳物，才能夠使用土工織物。在使用之前應該現(xiàn)在該區(qū)域撒上零點三到零點五米厚度的粗砂，然后再鋪上，這樣能夠控制好涌水的壓力，在土工織物上還應該使用一些透水性強的材料，例如塊石，然后再進行壓蓋，做好圍井的反滲工作。

也就是說土工織物的設置直接關系到整個管涌搶險工作能否順利完成。所以說一定要重視對土工織物的選擇和使用，保證所使用的土工織物的孔徑和涌水中的泥沙直徑相符合。

3.2.2 反濾層壓蓋

出現(xiàn)大面積管涌或管涌群時，可采用透水性好的材料作為反濾層壓蓋。采用砂石反濾壓蓋時，應先清理鋪設范圍內(nèi)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以消殺水勢，然后在已清理好的管涌范圍內(nèi)，鋪一層厚約0.2m的粗砂，再鋪厚度各0.2m左右的小石和大石，最后壓蓋塊石保護。采用梢料反濾壓蓋時，梢料末端應露出平臺腳外，以利滲水排出；同時，梢料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。采用土工織物反濾壓蓋時，應先對地基進行清理，把一切帶有尖、棱的石塊和雜物清除干凈，并加以平整。然后滿鋪一層土工織物，其上鋪砂石透水料，最后壓蓋塊石或沙袋。

3.2.3 蓄水反壓

當遇到：（1）涵閘或泵站的內(nèi)渠道（坑塘、低洼地）發(fā)生的管涌險情；（2）距堤腳很近的管涌，防止一處控制后又在附近出現(xiàn)新的管涌；（3）大面積的管涌群；（4）已經(jīng)出現(xiàn)明顯的面積較大的流土險情。須采用蓄水反壓方法處理。采用圍井反壓時，由于井內(nèi)水位高、壓力大，圍井要有一定的強度，不得在圍井附近取土。同時，應加強巡視，避免圍井周圍出現(xiàn)新的管涌。

4 管涌搶險中應注意的事項

造成堤壩損壞的因素有很多，管涌就是其中最為常見的一種。通過大量的搶險實踐證明，有效的應急搶險措施如下，第一，在針對堤壩背面區(qū)域的搶險時應該使用一些不透水材料；第二，對于背水坡的壓滲平臺不能使用粘性的材料，一旦使用就可能造成一些內(nèi)部的滲水沒辦法排出去，使險情更加嚴重；第三，在對圍井進行反壓時，除了要保證井壁圍堰有足夠的高度，同時還應該避免在圍井周圍取土；第四，所使用的反滲透材料，其顆粒應該達到一定的標準，而且不能不同材料一起使用。

5 結(jié)束語

綜上所述，堤壩的管涌問題會造成很大損失。文章對管涌問題及其應急搶險措施進行了分析。為從根本上避免管涌問題的產(chǎn)生，就應該保證堤壩的質(zhì)量，作為工作人員也應該對堤壩的修建和維護加以重視。希望能夠在未來我國的水利事業(yè)能夠得到更大的進步。