在滲流水作用下土顆粒群體運動,稱為“流土”。填充在骨架空隙中的細顆粒被滲水帶走,稱為“管涌”。通常將上述兩種滲透破壞統稱為“管涌”,又稱翻砂鼓水、泡泉等,管涌出水口冒沙并常形成“沙環”,故又稱沙沸。在粘土和草皮固結的地表土層,有時管涌表現為土塊隆起,稱為“牛皮包”,又稱為鼓泡。管涌一般發生在背水坡腳附近的地面或較遠的潭坑、池塘或洼地,多呈孔狀冒水冒沙。出水口孔徑小的如蟻穴,大的可達幾十厘米。個數少則一兩個,多的可達數十個,稱作管涌群。
一、堤基管涌形成的原因
管涌形成的原因是多方面的。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,下面是粉砂、細沙,再下面是砂礫卵石等強透水層,并與江河水相通。汛期水位提高時,由于強透水層滲透水頭損失較小,堤防背水側數百米范圍內表土層底部仍承受很大的水壓力。如果這股水壓力沖破了粘土層,在沒有反濾層保護的情況下,粉砂、細沙就會隨水流出,從而發生管涌。根據管涌產生的機理,搶護管涌險情的原則應是:制止涌水帶沙,而留有滲水出路。
二、管涌險情程度的評估
管涌一般發生在背水堤腳附近地面或較遠的坑塘洼地。距堤腳越近,其危害性就越大。一般以距堤腳15倍水位差范圍內的管涌最危險,在此范圍以外的次之。有的管涌發生在農田或洼地中,多是管涌群,管涌口內有沙粒跳運,似“煮稀飯”,涌出的水多為清水,險情穩定,可加強觀測,暫不處理。管涌發生在坑塘中,水面會出現翻花鼓泡,水中帶砂、色渾。有的由于水較深,水面只看到冒泡,可潛水探摸,是否有涼水涌出或在洞口是否形成沙nkh72TDfxGJQAFK6ukCFrQ==環。堤背水側地面隆起,膨脹,浮動和斷裂等現象也是產生管涌的前兆,因而對這種險情要高度重視并及時進行處理。
三、管涌險情的搶護方法
1.沙石(土工織物、梢料)反濾圍井
沙石反濾圍井是搶護管涌險情的最常用形式之一。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,即先裝細料,再填過渡料,最后填粗料。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,再按前述方法鋪填反濾料,以免較細顆粒的反濾料被水流帶走。反濾料填好后應注意觀察,若發現反濾料下沉可補足濾料,若發現仍有少量渾水帶出而不影響其骨架改變,可繼續觀察其發展,暫不處理或略抬高圍井水位。管涌險情基本穩定后,在圍井的適當高度插入排水管(塑料管、鋼管、或竹管),使圍井水位適當降低,以免周圍再次發生管涌或井壁倒塌。
2.沙石(梢料)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,按反濾料鋪填要求予以保護。
3.蓄水反壓
蓄水反壓又稱養水盆,即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。
四、“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“牛皮包”。搶險時一般可在隆起的部位,鋪麥秸或稻草一層,厚10~20cm,其上再鋪一柳枝、秫秸或蘆葦一層,厚約20~30cm,然后再壓土袋或塊石。
五、搶主護方案的制訂
1.險情鑒別與出險灘原因分析,是進行搶險的基礎。只有對險情有正確的認識,選用搶險方法才有針對性。因此,首先要根據險情特征判定險情類別和嚴重程度,準確地判斷出險灘原因。如果不認真分析原因,采取措施不當,或拖延搶險時間,不但不能把發生的險情搶護好,反而可能使險情加劇,甚至造成堤壩潰決。
2.預估險情發展趨勢,的制定搶險方案前,必須對險情的發生、發展有一個準確的預估,才能使搶險方案有實施的基礎。如果險情發生的很快,不允許稍有延緩,則應根據現有條件,快速制定方案,盡快進行搶護,與此同時,還應從壞處打算,制定出第二、第三套方案,以便在前方案失敗時,能有相應的措施跟上,確保萬無一失。
3.制定搶險方案,依據上述判定的險情類別和出險灘原因、險情發展速度以及險情所在堤壩的地形地質特點,與現有的可能調集到的人力、物力以及搶險人員的技術水平等,因地制宜的選擇一種或幾種搶險措施。
4.制定實施辦法,搶險方案擬定以后,要把它落到實處,這就需要制定具體的實施辦法,包括組織,臺有重大險情發生,應迅速成立搶險專門指揮部,分析判斷險情和出除原因,研究搶險方案,籌集人力、物料,立即全力以赴投入搶護,指揮人員、技術人員、技工、民工等到各類人員的具體分工,工具、物料供應,照明、交通、通訊及生活的保障等等。
六、管涌搶險注意事項
在堤壩背水坡附近搶護時,切忌使用不透水的材料堵塞,以免截斷排水出路,造成滲透坡度大,使險情惡化。同樣堤壩背水坡搶筑壓浸臺,不能使用粘性土料,造成滲水無法排出,加劇險情。對無濾層減壓井圍井的采用,由于井內水位壓力大,井壁圍埝要有足夠的高度和強度,并應嚴密監視圍埝周圍地面是否有新的管涌出現。反濾蓋層只能適用于滲水量較少,滲透系數較小的涌泉,或普遍滲水的地區。各種處理后排出的清水,應引至排水溝。搶護脫險的仍應加強防守,觀測周圍的變化和滲水流量與江水消長的關系,以供汛后處理作參