水利工程論文-堤基管涌險情的判別和搶護.doc

水利工程論文-堤基管涌險情的判別和搶護摘要：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(tǒng)稱為管涌(又稱翻沙鼓水、泡泉)。管涌險情的發(fā)展以流土最為迅速，它的過程是隨著出水口涌水挾沙增多，涌水量也隨著增大，逐漸形成管涌洞，如將附近堤(閘)基下沙層淘空，就會導致堤(閘)身驟然下挫，甚至釀成決堤災害。據統(tǒng)計，1998年汛期，長江干堤近2/3的重大險情是管涌險情。所以發(fā)生管涌時，決不能掉以輕心，必須迅速予以處理，并進行必要的監(jiān)護。關鍵詞：堤基管涌險情判別險情搶護管涌險情的判別一、管涌險情產生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，下面是粉沙、細沙，再下面是砂礫卵石等強透水層，并與河水相通(圖3-1)。在汛期高水位時，由于強透水層滲透水頭損失很小，堤防背水側數(shù)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，粉沙、細沙就會隨水流出，從而發(fā)生管涌。圖3-1管涌險情示意圖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(fā)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。如1995年荊江大堤柳口堤段，距背水側堤腳數(shù)百米的地方因鉆孔封填不實，汛期發(fā)生了管涌；1998年汛期，湖北省公安縣及江西省的九江市均有因民用井結構不當而出現(xiàn)險情的。(6)由于其他原因將堤背水側表土層挖薄。二、管涌險情的判別管涌險情的嚴重程度一般可以從以下幾個方面加以判別，即管涌口離堤腳的距離；涌水渾濁度及帶沙情況；管涌口直徑；涌水量；洞口擴展情況；涌水水頭等。由于搶險的特殊性，目前都是憑有關人員的經驗來判斷。具體操作時，管涌險情的危害程度可從以下幾方面分析判別：(1)管涌一般發(fā)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。(2)有的管涌點距堤腳雖遠一點，但是，管涌不斷發(fā)展，即管涌口徑不斷擴大，管涌流量不斷增大，帶出的沙越來越粗，數(shù)量不斷增大，這也屬于重大險情，需要及時搶護。(3)有的管涌發(fā)生在農田或洼地中，多是管涌群，管涌口內有沙粒跳動，似“煮稀飯”，涌出的水多為清水，險情穩(wěn)定，可加強觀測，暫不處理。(4)管涌發(fā)生在坑塘中，水面會出現(xiàn)翻花鼓泡，水中帶沙、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環(huán)。需要特別指出的是，由于管涌險情多數(shù)發(fā)生在坑塘中，管涌初期難以發(fā)現(xiàn)。因此在荊江大堤加固設計中曾采用填平堤背水側200m范圍內水塘的辦法，有效地控制了管涌險情的發(fā)生。(5)堤背水側地面隆起(牛皮包、軟包)、膨脹、浮動和斷裂等現(xiàn)象也是產生管涌的前兆，只是目前水的壓力不足以頂穿上覆土層。隨著江水位的上漲，有可能頂穿，因而對這種險情要高度重視并及時進行處理。管涌險情的搶護方法一、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(wěn)定。值得警惕的是，管涌雖然是堤防潰口的極為明顯和常見的原因，但對它的危險性仍有認識不足，措施不當，或麻痹疏忽，貽誤時機的。如大圍井搶筑不及，或高圍井倒塌都曾造成決堤災害。二、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，以防險情進一步擴大，當管涌口很小時，也可用無底水桶或汽油桶做圍井。這種方法適用于發(fā)生在地面的單個管涌或管涌數(shù)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。圍井面積應根據地面情況、險情程度、料物儲備等來確定。圍井高度應以能夠控制涌水帶沙為原則，但也不能過高，一般不超過15m，以免圍井附近產生新的管涌。對管涌群，可以根據管涌口的間距選擇單個或多個圍井進行搶護。圍井與地面應緊密接觸，以防造成漏水，使圍井水位無法抬高。圍井內必須用透水料鋪填，切忌用不透水材料。根據所用反濾料的不同，反濾圍井可分為以下幾種形式。1沙石反濾圍井沙石反濾圍井是搶護管涌險情的最常見形式之一。選用不同級配的反濾料，可用于不同土層的管涌搶險。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。然后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，即先裝細料，再填過渡料，最后填粗料，每級濾料的厚度為2030cm，反濾料的顆粒組成應根據被保護士的顆粒級配事先選定和儲備；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(fā)現(xiàn)反濾料下沉可補足濾料，若發(fā)現(xiàn)仍有少量渾水帶出而不影響其骨架改變(即反濾料不下陷)，可繼續(xù)觀察其發(fā)展，暫不處理或略抬高圍井水位。管涌險情基本穩(wěn)定后，在圍井的適當高度插入排水管(塑料管、鋼管和竹管)，使圍井水位適當降低，以免圍井周圍再次發(fā)生管涌或井壁倒塌。同時，必須持續(xù)不斷地觀察圍井及周圍情況的變化，及時調整排水口高度，如圖3-2所示。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3050cm。然后選擇合適的土工織物鋪上。需要特別指出的是，土工織物的選擇是相當重要的，并不是所有土工織物都適用。