管涌、流土抢险技术

李 桢

（广西海河水利建设有限责任公司一分公司，广西 南宁 530022）

管涌、流土抢险技术

李 桢

（广西海河水利建设有限责任公司一分公司，广西 南宁 530022）

由渗流知识知道，当堤坝体或基础的渗透比降／大于允许渗透比降(J>[J])时，土体就可能发生渗透变形。在汛期，堤坝处于高水位运行，渗透比降增大，在堤坝下游坡脚附近或以外，往往会产生渗透变形。文章分析了产生的原因，并提出了抢险措施。

管涌；流土；抢险技术

（一）险情

由渗流知识知道，当堤坝体或基础的渗透比降／大于允许渗透比降(J>[J])时，土体就可能发生渗透变形。在汛期，堤坝处于高水位运行，渗透比降增大，在堤坝下游坡脚附近或以外，往往会产生渗透变形。渗透变形常见形式有两种：

1.管涌。即在具有一定渗透比降的渗流作用下，土体中的细颗粒在粗颗粒空隙中移动并被带出土体以外的现象。一般发生在砂性土或黏性很小的土中。管涌也叫翻砂鼓水，一般发生在背水坡脚附近或较远的潭坑、池塘或稻田中。险情多呈冒水冒砂现象，冒砂处形成“砂环”，或称“土沸”和“砂沸”。管涌孔径在初期如蚁道，后期发展至数十公分，少则出现一两个，多则出现管涌群。对堤防而言，管涌是最常见的多发性险情。

2.流土。即牲具有一定渗透比降的渗流作用下，使一定范围的土体从堤坝体或地基表面被掀起浮动的现象。在初期呈“牛皮包”，一般发生在黏性土或较均匀的砂性土中。

发生管涌或流土时，不论距堤坝多远，均不能掉以轻心，必须尽力迅速抢护。如不及时处理，在堤坝基础会产生集中渗水通道，可能会引起堤坝坍塌、裂缝、漏洞、滑坡，甚至溃坝决堤。如1985年8月20日，辽河支流小柳河陈家乡堤段，在背水坡脚3～7m范围内发生管涌，23日管涌孔增至20多个形成管涌群，因未及时处理，24日堤防决口，口门从10m很快发展至70m。

（二）产生原因

1.地基为强透水的砂砾层，或透水地基表面虽有黏性土覆盖，但由于天然或人为的原因土层被破坏，在水位升高时，渗透坡降变陡，渗透流速和渗透压力加大，当渗透比降大于堤坝自身或地基土体允许的渗透比降时，即发生渗透变形。

2.地基土层中含有透水层，背水覆盖层的压重不足，地基土体在渗透水压力作用下，从薄弱处冲破土层。

3.工程防渗止水或排水设施效能低或损坏失效，如图 1所示。

图1 出现管涌险情示意图

（三）抢护原则

由于管涌、流土险情是地基强透水层渗透水压力引起，而迎水坡人渗处水位高，距背水坡脚又较远，难以在迎水坡或地基采取堵截渗流的办法。所以，管涌、流土抢护的原则是“临截背导，以导为主，导水排砂，降低渗压”。即将渗水导出，不让土颗粒带出，降低渗透压力，以稳定险情。

（四）抢护方法

1.反滤围井

（1）砂石料反滤围井

在管涌孔周围先将杂物清除并挖去软泥约20cm深，周围用土袋排垒筑成围井，井壁底与地面封堵严密，井内按下细上粗的反滤要求依次铺垫粗砂、小石子、大石子，每层厚大于20cm。围井高度以能使水不挟带泥砂从井口顺利冒出为度，即仅冒清水为止。待险情稳定后，在围井下端用竹管、钢管穿过井壁，将围井内水位适当降低，以免井内水位过高而导致围井倒塌，如图2所示。

对于小的管涌，也可用无底粮囤、筐篓、水桶、汽油桶等套住管涌口，在其中铺垫砂石滤料亦能起到反滤围井的作用。在易于发生管涌的堤段，也可预先准备好不同直径反滤水桶，在桶底凿好小孔或无桶底时用铁丝编织网格。当发生管涌时，可加快抢护速度，取得较好效果。

图2 砂石反滤围井示意图

（2）土工织物反滤围井

施工方法与砂石料反滤围井相同，但在清理地面时应注意平整，清除有棱角的石块和杂物。土工织物铺好后，在上面修筑土袋围井，井内铺垫透水滤料40～50cm，围井要求与砂石料反滤围井相同。适用于上下游水位差较小的情况。

（3）梢料反滤围井

如缺少砂石料时，也可用梢料代替滤料，按反滤要求铺垫，细梢料层厚20～30cm，粗梢料30～40cm，其上用砂袋或块石压盖保护。

2.反滤压盖

一般适用于管涌严重，涌水涌砂成片的地方。在堤坝脚附近，通过抢筑反滤压盖，降低涌水流速，控制渗水挟带泥砂，以稳定险情。如涌水涌砂严重时，可先行抛石，消杀水势，再筑反滤压盖，效果会更好。

（1）砂石料反滤压盖

由于需要满铺滤料，砂石料需用量大，如料源充足时，应优先选用此法。修筑前，先将处理范围内软泥、杂物清除掉，对其中涌水涌砂严重的管涌口用砂料、甚至用砖块或块石填塞，待水势消落后，满铺20cm厚粗砂一层，上面再铺小石子、大石子各一层，厚约20cm，最后压盖块石保护。

（2）土工织物反滤压盖

修筑方法与砂石料反滤压盖大致相同。在清理好地基后，先铺一层土工织物，再铺一层厚约40～50cm的砂石透水料，最后压盖块石保护，如图3所示。

图3 土工织物反滤压盖

（3）梢料反滤压盖

在缺少砂石料和土工织物的地方，也可用梢料替代砂石料。在铺筑时，先铺细梢料10～15cm，后铺粗梢料15～20cm，然后上铺席片、草袋等，最后压盖砂袋、块石保护。具体修筑方法和要求可参考砂石料反滤压盖法。

3.减压围井(养水盆法)

也称无滤反压法。适用上下游水位差小，高水位持续时间短的情况。其原理是抬高下游水位(围井水位)，降低渗透比降和渗透压力，以稳定险情，如图4所示。

修筑方法：在管涌周围用土袋筑成围井，围井内不填反滤料，井壁必须不漏水，随着井内水位升高，对井壁逐步加固加高，直到制止涌水带砂，险情稳定。此时，在井壁插入排水管，将多余水量排出。

对个别或面积较小的管涌，可采用无底铁桶、木桶紧套在管涌口上面，四周用土袋围筑加固，做成无滤水桶，随着桶内水位升高，险情得以控制。

图4 无滤层围井示意图

图5 背水月堤示意图

当背水坡脚附近出现分布范围较大的管涌群时，可在管涌群外用土袋筑成月堤、截蓄涌水，抬高水位，月堤随水位升高而加固加高，直到险情得到控制时，用排水管将多余的涌水排出，如图5所示。

由于无滤反压法只压不导，除险不彻底，最好与反滤围井结合使用。

4.水下管涌抢险

在背水坡脚以外的潭坑、池塘、洼地等水下出现管涌时，可采用以下方法抢护。

（1）填塘法

填塘前，应对涌水涌砂严重的管涌孔先用砖、石填塞，待水势消减后，直接用砂性土或粗砂将池塘填筑。

（2）水下反滤层法，

待涌水涌砂严重的管涌孔水势消减后，直接铺垫中粗砂，再铺垫小石子、大石子，起到反滤导渗作用。

（3）抬高塘坑水位法

作用原理与减压围井相同。即采用引水人塘，抬高坑塘内水位，以制止管涌冒砂现象。

5.流土抢险

当渗透水压未能顶破表土而形成鼓包(俗称“牛皮包”)险情时，可在隆起的部位，铺10～20cm厚的细梢料，再铺20～30cm厚的粗梢料。铺好后，用钢锥戳破鼓包表层，让包内水分和空气排出，然后再压砂袋、石块保护。

（五）善后处理

管涌抢险，多数是采用回填反滤料的方法进行处理，有时采用稻草、麦秆等作临时反滤排水材料。对后者，汛后必须按反滤要求重新处理。对前者则应根据情况分别对待：若汛期无细砂带出，也没有发生沉陷，表明抢险工程基本满足长期运用要求，可不再进行处理；若经汛期证明不能满足反滤要求者，汛后则应按设计要求进行处理。

（六）注意事项

1.对水下管涌抢险，切忌先抽干水再填筑。

2.修筑围井时，要保证井壁有足够强度和高度，并注意观察井周有否出现新的管涌。

3.修筑反滤导渗设施时，一般要求相邻层粒径大小差异在5～10倍为妥。

[1] 陈柏荣.防汛与抗旱[M].中国水利水电出版社,2009.5.

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1008-1151(2011)03-0068-02

2010-12-28

李桢（1968－），女，广西蒙山人，广西海河水利建设有限责任公司一分公司工程师，从事水利水电工程施工管理。