水利常识

第一节 管涌险情的判别

一、管涌险情产生的原因

管涌形成的原因是多方面的。一般来说，堤防基础为典型的二元结构，上层是相对不透水的粘性土或壤土，下面是粉沙、细沙，再下面是砂砾卵石等强透水层，并与河水相通(图3-1)。在汛期高水位时，由于强透水层渗透水头损失很小，堤防背水侧数百米范围内表土层底部仍承受很大的水压力。如果这股水压力冲破了粘土层，在没有反滤层保护的情况下，粉沙、细沙就会随水流出，从而发生管涌。

图3-1管涌险情示意图

堤防背水侧的地面粘土层不能抗御水压力而遭到破坏的原因大致为：

二、管涌险情的判别

管涌险情的严重程度一般可以从以下几个方面加以判别，即管涌口离堤脚的距离；涌水浑浊度及带沙情况；管涌口直径；涌水量；洞口扩展情况；涌水水头等。由于抢险的特殊性，目前都是凭有关人员的经验来判断。具体操作时，管涌险情的危害程度可从以下几方面分析判别：

第二节 管涌险情的抢护方法

一、抢护原则

抢护管涌险情的原则应是制止涌水带沙，而留有渗水出路。这样既可使沙层不再被破坏，又可以降低附近渗水压力，使险情得以控制和稳定。值得警惕的是，管涌虽然是堤防溃口的极为明显和常见的原因，但对它的危险性仍有认识不足，措施不当，或麻痹疏忽，贻误时机的。如大围井抢筑不及，或高围井倒塌都曾造成决堤灾害。

二、抢护方法

反滤围井在管涌口处用编织袋或麻袋装土抢筑围井，井内同步铺填反滤料，从而制止涌水带沙，以防险情进一步扩大，当管涌口很小时，也可用无底水桶或汽油桶做围井。这种方法适用于发生在地面的单个管涌或管涌数目虽多但比较集中的情况。对水下管涌，当水深较浅时也可以采用。围井面积应根据地面情况、险情程度、料物储备等来确定。围井高度应以能够控制涌水带沙为原则，但也不能过高，一般不超过1．5m，以免围井附近产生新的管涌。对管涌群，可以根据管涌口的间距选择单个或多个围井进行抢护。围井与地面应紧密接触，以防造成漏水，使围井水位无法抬高。围井内必须用透水料铺填，切忌用不透水材料。根据所用反滤料的不同，反滤围井可分为以下几种形式。

1．沙石反滤围井

沙石反滤围井是抢护管涌险情的最常见形式之一。选用不同级配的反滤料，可用于不同土层的管涌抢险。在围井抢筑时，首先应清理围井范围内的杂物，并用编织袋或麻袋装土填筑围井。然后根据管涌程度的不同，采用不同的方式铺填反滤料：对管涌口不大、涌水量较小的情况，采用由细到粗的顺序铺填反滤料，即先装细料，再填过渡料，最后填粗料，每级滤料的厚度为20～30cm，反滤料的颗粒组成应根据被保护士的颗粒级配事先选定和储备；对管涌口直径和涌水量较大的情况，可先填较大的块石或碎石，以消杀水势，再按前述方法铺填反滤料，以免较细颗粒的反滤料被水流带走。反滤料填好后应注意观察，若发现反滤料下沉可补足滤料，若发现仍有少量浑水带出而不影响其骨架改变(即反滤料不下陷)，可继续观察其发展，暂不处理或略抬高围井水位。管涌险情基本稳定后，在围井的适当高度插入排水管(塑料管、钢管和竹管)，使围井水位适当降低，以免围井周围再次发生管涌或井壁倒塌。同时，必须持续不断地观察围井及周围情况的变化，及时调整排水口高度，如图3-2所示。

图3-2沙石反滤围井示意图

2．土工织物反滤围井

首先对管涌口附近进行清理平整，清除尖锐杂物。管涌口用粗料(碎石、砾石)充填，以消杀涌水压力。铺土工织物前，先铺一层粗沙，粗沙层厚30～50cm。然后选择合适的土工织物铺上。需要特别指出的是，土工织物的选择是相当重要的，并不是所有土工织物都适用。选择的方法可以将管涌口涌出的水沙放在土工织物上从上向下渗几次，看土工织物是否淤堵。若管涌带出的土为粉沙时，一定要慎重选用土工织物(针刺型)；若为较粗的沙，一般的土工织物均可选用。最后要注意的是，土工织物铺设一定要形成封闭的反滤层土工织物周围应嵌人士中，土工织物之间用线缝合。然后在土工织物上面用块石等强透水材料压盖，加压顺序为先四周后中间，最终中间高、四周低，最后在管涌区四周用土袋修筑围井。围井修筑方法和井内水位控制与沙石反滤围井相同(图3-3)。

图3-3土工织物反滤围井示意图

3．梢料反滤围井

梢料反滤围井用梢料代替沙石反滤料做围井，适用于沙石料缺少的地方。下层选用麦秸、稻草，铺设厚度20～30cm。上层铺粗梢料，如柳枝、芦苇等，铺设厚度30～40cm。梢料填好后，为防止梢料上浮，梢料上面压块石等透水材料。围井修筑方法及井内水位控制与沙石反滤围井相同(图3-4)。

图3-4梢料反滤围井示意图

图3-5沙石反滤压盖示意图

(二)反滤层压盖

在堤内出现大面积管涌或管涌群时，如果料源充足，可采用反滤层压盖的方法，以降低涌水流速，制止地基泥沙流失，稳定险情。反滤层压盖必须用透水性好的材料，切忌使用不透水材料。根据所用反滤材料不同，可分为以下几种。

图3-6梢料反滤压盖示意图

(a)无滤层围井示意图

(b)背水月堤示意图图3-7蓄水反压示意图

(三)蓄水反压(俗称养水盆)

即通过抬高管涌区内的水位来减小堤内外的水头差，从而降低渗透压力，减小出逸水力坡降，达到制止管涌破坏和稳定管涌险情的目的，见图3-7。该方法的适用条件是：

(四)水下管涌险情抢护

在坑、搪、水沟和水渠处经常发生水下管涌，给抢险工作带来困难。可结合具体情况，采用以下处理办法：

(五)“牛皮包”的处理

当地表土层在草根或其他胶结体作用下凝结成一片时，渗透水压把表土层顶起而形成的鼓包，俗称为“牛皮包”。一般可在隆起的部位，铺麦秸或稻草一层，厚10～20cm，其上再铺柳枝、秫秸或芦苇一层，厚约20～30cm。如厚度超过30cm时，可分横竖两层铺放，然后再压土袋或块石。

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