同馬大堤管涌成因與處理措施分析

管涌，是汛期堤防在滲流作用下，土體顆粒被帶出而發生滲透破壞的現象。長江中下游平原沖積地層，上面是粘性土，往下是粉砂、細砂等。由于滲水流經強透水層的壓力損失小，堤內數百米范圍內粘土層下面仍可能承受很大的水壓力。如果這股水壓力沖破了粘土層，下面的粉砂、細砂就會隨水流出，從而發生管涌。據統計，堤防潰口90%以上都是因堤身堤基管涌破壞造成的。因此研究管涌產生原因、汛期處理效果以及汛后治理措施等有十分重要的現實意義。本文對2020年同馬大堤管涌成因和汛期應急處理的成效進行分析，就管涌堤段治理提出建議。

一、工程概況

1.同馬大堤基本情況

同馬大堤是長江流經安徽的第一道防洪屏障，屬長江干流二級堤防，保護安徽省境內宿松、望江、懷寧、太湖四縣及省屬華陽河、九成、皖河三個農場2310km2范圍的142 萬畝耕地、124 萬人口生命財產安全，同時也保障湖北黃廣大堤部分地區和滬渝高速、京九鐵路等重要基礎設施的防洪安全。同馬大堤全長173.525km，其中沿長江段堤長138.36km，沿皖河段堤長35.165km。

自1983年同馬大堤列入中央基建后，一些重點險工險段逐步得到治理。據《安徽省志·長江志》記載，2002年水利部批復同馬大堤加固工程總投資10.1 億元，其中由長江水利委員會組織實施的防滲墻等隱蔽工程3.88 億元，由安慶市組織實施的非隱蔽工程6.22 億元。建設內容包括堤身加固173.5km，填塘固基173.4km，堤身灌漿166.5km 等等。全線達防御五四年型洪水設計標準，全部工程于2009年12月通過長江水利委員會主持的竣工驗收。交付使用以來，安全防御2016年和2020年長江大洪水，但也暴露出砂基堤段易發管涌險情等防洪薄弱問題。

2.管涌發生情況

2020年主汛期同馬大堤發生險情14 處，其中管涌4 處，占出險數量的28.5%。統計2020年同馬大堤沿線發生的4 處管涌情況如下：

（1）管涌1（編號G1），所在堤段樁號6+100，距內堤腳390m 處，管涌處地面高程16.00m。發生時間為2020年7月28日，當時水塘出現直徑15cm集中滲水，水柱沖出水面6～7cm 高，冒水帶砂。該堤段深層砂基，堤基為雙層結構，出險時當地江水位21.20m。

（2）管涌2（編號G2），所在堤段樁號9+500，管涌處距內堤腳16m，地面高程18.00m，發生時間為2020年7月12日，內堤腳平臺潮濕處發現4 處1～2cm 泉眼翻砂鼓水。該段為1954年潰口處雙層砂基。出險時江水位22.27m。

（3）管涌3（編號G3），所在堤段樁號159+850，2020年7月23日發現，距內堤腳167m水田內，有冒水面積1.5m×1m、深度約1.5m 的管涌，洞口周圍形成砂環2.5m×2.5m，附近還有2 個冒砂點。該處地面高程13.83m，砂基砂堤，堤基為單一細粉砂結構。出險時皖河內長江水位18.09m。

（4）管涌4（編號G4），所在堤段樁號172+980，局內堤腳76m 排水溝邊，2020年7月13日發生直徑15cm、冒水面積2m2、深度約1.6m 的管涌，出水量大，并有大量細沙流出，附近伴有5cm小管涌1 處。地面高程17.26m，砂基砂堤，單一砂層堤基。出險時外水位18.88m。

3.管涌表現

發生的4 處管涌表現形式不盡相同。G1 發生在取土坑宕邊緣，距同馬大堤內堤腳距離達390m，出險處周邊地形高出50～110cm，出險時有水頭涌出并攜帶黑砂。G2 管涌處在堤腳壓滲平臺上，該處為1954年潰口段，江水位超外堤腳后，內平臺小范圍逐漸潮濕，隨后滲水并出現砂沸狀，且有多點發生。G3 發生在水田內，發現時涌水周圍已成砂環，涌水量大、水溫較低，涌水處已形成深度150cm 空洞。G4 位于排水溝內，涌水附近2m2范圍大量細沙隨水涌出，深度約160cm，周邊還伴有翻砂鼓水出險點。

二、管涌產生原因分析

1.高水位影響

同馬大堤沿程水位測站典型年最高水位表明，華陽閘江水位和石牌站皖河水位實測值均為歷史最高，宿松匯口站水位為歷史次高。2020年7月7日同馬大堤沿線超警戒水位，至8月13日全線回落至警戒線以下，持續時間38 天。分析管涌出險時間可知，同馬大堤四處管涌點分別發生在長江水位超警后的6～22 天，且發生時間越早，距內堤腳距離越近，說明高水位持續產生的滲透壓力，是發生管涌的重要成因。

2.砂基滲流作用

同馬大堤地基分三種地質結構類型：單一結構、雙層結構和多層結構。據長江勘察局2000年勘察成果，同馬大堤堤基土層滲透系數：黏土、粉質黏土、壤土為10-5～10-7cm/s，粉砂、細砂為10-3～10-4cm/s，砂性土為10-5～10-7cm/s。據統計，同馬大堤砂基堤段長69.193km，占39.9%，且堤基砂層厚。從表1可知，發生管涌堤段均為強透水砂基，發生滲透變形幾率較高。

3.出險堤段地貌特點

同馬大堤沿線有村民傍堤居住，堤身以外因耕種等削弱達標后的堤防斷面，堤內取土坑宕、排水溝等成為易發險情堤段。4 處管涌中，G1、G3 和G4 均與堤內生產活動相關，其中G1 處為村民取土坑，G3 為耕作農田，G4 為農田排水溝，三處地貌均減少了覆蓋層厚度，增大了險情發生幾率；僅G2處在堤防堤腳壓滲平臺上，但該處原為歷史潰口險段，堤基條件差，易發險情。

4.入滲點近

發生管涌堤段的G1 和G2 段，外灘低洼，出險時堤外水深近10m，出險點水頭差為4～5m；而位于皖河段的G3、G4 管涌堤段幾乎無外灘，汛期洪水臨堤時即產生滲流作用。外灘低或無灘，造成入滲點近，極易發生滲透破壞造成管涌險情。

三、汛期應急處理

1.處理原則

處理管涌的原則是“抑砂導水”。管涌出現， 應采取“前截、后壓和導滲”的方法進行整治。汛期長江水位居高不下，堤外水深一般有7～10m，采取前截的方式不現實，適用抑砂導水的導滲處理，即采用砂石反濾處理方法，減小滲透壓力，排水抑砂。

2.處理措施

汛期處理管涌險情時，在管涌口周邊用土袋修筑圍埝，鋪黃沙或細粒料瓜米石，其上再均勻鋪設碎石，形成導濾圍井。其中G1 和G3 處理時，水頭和涌水流速較大，鋪細粒料之前先用較大粒徑碎石消殺水頭，再按反濾級配鋪設。粒料厚度每層為30cm 左右，圍埝高100cm 左右，隨著圍埝內水位逐漸升高，在適當位置設排水管導出滲水。

3.處理效果

隨著實施反濾圍井處置，圍井內水位逐漸升高，滲水逐漸變清，水溫仍較低，表明滲流仍在繼續，“抑砂導水”的效果已經顯現。實踐中發現，G1 和G2險情處理后第三天，圍井內碎石層面干涸，圍井外圍低洼處，再度出險砂沸點，繼續采取增加反濾圍井方法處理后，管涌點及周邊無新的險情發生。

四、管涌堤段治理建議

1.同馬大堤歷史管涌段治理

同馬大堤在1983年、1998年主汛期曾發生匯口段、甘橋段、關帝廟段、龍潭段、白沙段等重大管涌，其中匯口段、甘橋段和龍潭段分別采取建減壓井工程處理措施，關帝廟和白沙段采取填塘固基進行處理。皖河段一些砂基砂堤段在長江委隱蔽工程實施時，采用了防滲墻處理措施，此后的度汛檢驗可知，歷史管涌段均未發生新的險情，說明填塘固基、減壓井和防滲墻三種工程措施，對同馬大堤起到了除險加固作用，可以作為險段治理的參考。

2.除險加固建議

（1）G1 管涌距堤腳較遠，該段外灘低洼，出險地點為取土宕，周邊墳地。建議堤外增設黏土鋪蓋，出險位置填塘蓋重。

（2）G2 管涌為歷史險段，出險表現為輕度砂沸。外灘高程低，管涌點處在堤腳平臺，建議堤外增設黏土鋪蓋，外堤腳設置垂直防滲墻。

（3）G3 管涌處在皖河砂基砂堤上，且外灘溝槽臨堤，出險地點為水田，建議對該段堤身、堤基實施垂直防滲墻。

（4）G4 管涌堤段為歷年易發險段，堤外坡腳臨水，出險處為排水溝，建議實施堤身、堤基垂直防滲墻；禁止開溝破壞覆蓋層，重新設置堤內水系。

3.其他建議

（1）管理建議。加強堤防管理是保證防洪標準的重要手段。保護范圍和管理范圍禁止開溝、取土，即使因耕種需要，也不能削弱堤防的設計斷面。歷史險段、重點砂基堤段，應禁止耕種，既防止水土流失保持防洪能力，又有利于汛期查險、除險。

（2）災害防御建議。汛期，防汛指揮機構應組織對防守范圍的歷史險段、砂基堤段進行全面檢查，填平險段范圍內的排水溝、取土宕；深層砂基段查險范圍應擴大到500m，尤其是高水位持續時間較長時，需要加大查險范圍和加密查險頻次，加強對水渠、水田等蓋重末端的查險。

五、結語

管涌是江河防汛中出險幾率高、危害程度大的險情之一。2020年同馬大堤發生的管涌險情，與高水位持續時間、堤防深層砂基以及地貌特點等致險因素有關，汛期要高度重視類似風險因素并加強防范。根據出險特點，汛后有必要采取填塘固基或防滲墻等相應的工程措施開展除險加固，注重管理和防御等非工程措施運用，提高堤防的防御洪水能力■