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堤壩管涌搶險知識及施工措施

0130水利工程2021-07-15 10:57:57

堤壩管涌搶險知識及施工措施

管涌是指在高水位情況下，壩址下游坡腳附近或更遠的地方，發生“流土”和“潛蝕”兩種不同險情的統稱，又稱“泡泉”。管涌險情的發展，以流土最為迅速。如不及時搶護，任其發展，就將把堤壩工程地基下的沙層淘空，導致堤壩工程驟然塌陷，造成決堤潰壩。管涌出水孔徑小的如蟻穴，大的可達幾十厘米；少則出現一兩個，多則出現冒孔群或稱泡泉群，冒沙處形成“沙環”。有時也表現為土塊隆起（即牛皮包）、膨脹、浮動和斷裂等現象。

造成管涌的原因，一般是堤壩地基上面覆蓋有弱透水層，下面有強透水層，在高水位時，滲透坡降變陡，滲透的流速和壓力加大。當滲透坡降大于地基表層弱透水層允許的滲透坡降時，即在堤壩下游坡腳附近發生滲透破壞，或者在背水坡腳以外地面，因取土、挖坑等,破壞表面覆蓋，在較大的水力坡降作用下，滲水沖破土層，將下面地層中的粉細沙料帶出而發生管涌。

管涌搶護原則是，上堵下排，反濾壓重，保護管涌出口。即在管涌入滲處，采用"臨水截滲"措施，對管涌入口進行封堵；在管涌出口用透水材料進行反濾壓重保護，即使透水層不再被破壞，又可降低滲水壓力，使用險情得以穩定。

1、反濾圍井

在翻沙鼓水處，搶筑反濾圍井，制止涌水帶沙，防止險情擴大。一般適用于背水坡腳附近地面或洼地坑塘數目不多和面積不大，或數目雖多，但未連成大面積，可分片處理嚴重翻沙鼓水險情。對于水下的翻沙鼓水，當水深較淺，也可采用此法，根據所用導滲材料不同，具體做法有以下幾種：

（1）砂石反濾圍井。搶筑時，先將圍井范圍內雜物清除，表面進行清理，周圍用土袋壘砌成圍井。圍井高度以能使水不挾帶泥沙從井口順利冒出為度。圍井范圍以能圍住翻沙鼓水出口和利于反濾層的鋪設為度，按出水口數量多少，分布范圍，可以單獨或多個圍井，也可連片圍成較大的井。圍井與堤壩邊坡或地面接觸處必須填筑密實不漏水。井內如涌水較大，填筑反濾料有困難，可先用塊石或磚塊裝袋填塞，待水勢消殺后，在井內再做把濾導滲，即按反濾的要求，分層搶鋪粗沙、小石子和大石子，每層厚度約20～30cm。反濾圍井完成后，如發現填料下沉，可以繼續補充濾料，直到穩定為止。沙石反濾圍井筑好，翻沙鼓水險情已經穩定后，再在圍井下端，用竹（鋼）管，穿過井壁，將原為了保證反濾施工質量，臨時抬高圍井內的水位適當排降，以免井內水位過高，導致圍井附近再次發生翻沙鼓水和圍井倒塌，造成更大險情。

（2）土工織物反濾圍井。在搶筑時，其施工方法與沙石反濾圍井基本相同。但在清理地面時，應把一切帶有尖、棱的石塊和雜物清除干凈，并加以平整，先鋪土工織物，然后在其上面填筑40～50cm厚的一般磚、石透水料。

2、反濾壓蓋

在背水堤壩坡腳附近險情處，搶筑反濾壓蓋，降低涌水流速，制止地基泥沙流失，以穩定險情。一般適用于翻沙鼓水范圍面積較大，漏水涌沙成片的地方。根據所用反濾材料不同，具體搶筑方法有以下幾種：

（1）沙石反濾壓蓋。此法需要鋪設反濾料面積較大，用沙石較多，在料源充足前提下，可以優先選用。在搶筑前，先清理鋪設范圍內的雜物和軟泥，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，同時在已清理好的大片有翻砂鼓水冒孔群的面積上，普遍蓋壓粗沙一層，厚約20cm，其上先后再鋪小石子和大石子各一層，厚度均約20cm，最后壓蓋塊石一層，予以保護。

（2）土工織物反濾壓蓋。搶筑土工織物壓蓋的要求與沙石反濾壓蓋基本相同。在清理好基礎，并視需要拋石或磚塊消殺水勢后，先鋪一層土工織物，再鋪一般磚、石透水料厚度約40～50cm，最后壓塊石一層。

3、減壓圍井（或稱養水盆）

在堤壩背水坡腳附近險情處使用土袋搶筑圍井，壅高井內水位，減小水頭差，降低滲透壓力，減小水力坡降，制止滲透破壞，以穩定管涌險情。此法適用臨背水頭差較小，高水時短，出現翻砂鼓水險情范圍小，周圍地表較堅實完整，未遭破壞，滲透性較小，出險處少，沙石反濾材料的翻沙鼓水險情搶護。具體做法有以下幾種：

（1）無濾層圍井。在翻砂鼓水周圍用土袋壘砌無濾層圍井，隨著井內水位升高，逐漸加高加固，直到制止涌水帶沙，險情穩定。

（2）背水月堤（或稱背水圍堤）。當背水堤壩附近出現分布范圍較大的翻砂鼓水險情時，可在堤壩出險范圍外搶筑月堤，截蓄涌水，抬高水位。月堤可隨水位升高而加高加固，直到制止涌水帶沙，險情趨于穩定為止。對背水月堤的實施，必須慎重考慮月堤填筑工作與完工時間，是否能適應翻砂鼓水險情的發展和安全的需要。

堤壩險情透水