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堤坝管涌抢险知识及施工措施

0104水利工程2021-07-15 10:59:32


     管涌是指在高水位情况下,坝址下游坡脚附近或更远的地方,发生“流土”和“潜蚀”两种不同险情的统称,又称“泡泉”。管涌险情的发展,以流土最为迅速。如不及时抢护,任其发展,就将把堤坝工程地基下的沙层淘空,导致堤坝工程骤然塌陷,造成决堤溃坝。管涌出水孔径小的如蚁穴,大的可达几十厘米;少则出现一两个,多则出现冒孔群或称泡泉群,冒沙处形成“沙环”。有时也表现为土块隆起(即牛皮包)、膨胀、浮动和断裂等现象。  

造成管涌的原因,一般是堤坝地基上面覆盖有弱透水层,下面有强透水层,在高水位时,渗透坡降变陡,渗透的流速和压力加大。当渗透坡降大于地基表层弱透水层允许的渗透坡降时,即在堤坝下游坡脚附近发生渗透破坏,或者在背水坡脚以外地面,因取土、挖坑等,破坏表面覆盖,在较大的水力坡降作用下,渗水冲破土层,将下面地层中的粉细沙料带出而发生管涌。       

       管涌抢护原则是,上堵下排,反滤压重,保护管涌出口。即在管涌入渗处,采用"临水截渗"措施,对管涌入口进行封堵;在管涌出口用透水材料进行反滤压重保护,即使透水层不再被破坏,又可降低渗水压力,使用险情得以稳定。 

       1、反滤围井       

      在翻沙鼓水处,抢筑反滤围井,制止涌水带沙,防止险情扩大。一般适用于背水坡脚附近地面或洼地坑塘数目不多和面积不大,或数目虽多,但未连成大面积,可分片处理严重翻沙鼓水险情。对于水下的翻沙鼓水,当水深较浅,也可采用此法,根据所用导渗材料不同,具体做法有以下几种:    

      (1)砂石反滤围井。抢筑时,先将围井范围内杂物清除,表面进行清理,周围用土袋垒砌成围井。围井高度以能使水不挟带泥沙从井口顺利冒出为度。围井范围以能围住翻沙鼓水出口和利于反滤层的铺设为度,按出水口数量多少,分布范围,可以单独或多个围井,也可连片围成较大的井。围井与堤坝边坡或地面接触处必须填筑密实不漏水。井内如涌水较大,填筑反滤料有困难,可先用块石或砖块装袋填塞,待水势消杀后,在井内再做把滤导渗,即按反滤的要求,分层抢铺粗沙、小石子和大石子,每层厚度约20~30cm。反滤围井完成后,如发现填料下沉,可以继续补充滤料,直到稳定为止。沙石反滤围井筑好,翻沙鼓水险情已经稳定后,再在围井下端,用竹(钢)管,穿过井壁,将原为了保证反滤施工质量,临时抬高围井内的水位适当排降,以免井内水位过高,导致围井附近再次发生翻沙鼓水和围井倒塌,造成更大险情。

       (2)土工织物反滤围井。在抢筑时,其施工方法与沙石反滤围井基本相同。但在清理地面时,应把一切带有尖、棱的石块和杂物清除干净,并加以平整,先铺土工织物,然后在其上面填筑40~50cm厚的一般砖、石透水料。

       2、反滤压盖   

       在背水堤坝坡脚附近险情处,抢筑反滤压盖,降低涌水流速,制止地基泥沙流失,以稳定险情。一般适用于翻沙鼓水范围面积较大,漏水涌沙成片的地方。根据所用反滤材料不同,具体抢筑方法有以下几种:     

      (1)沙石反滤压盖。此法需要铺设反滤料面积较大,用沙石较多,在料源充足前提下,可以优先选用。在抢筑前,先清理铺设范围内的杂物和软泥,对其中涌水涌沙较严重的出口用块石或砖块抛填,消杀水势,同时在已清理好的大片有翻砂鼓水冒孔群的面积上,普遍盖压粗沙一层,厚约20cm,其上先后再铺小石子和大石子各一层,厚度均约20cm,最后压盖块石一层,予以保护。

      (2)土工织物反滤压盖。抢筑土工织物压盖的要求与沙石反滤压盖基本相同。在清理好基础,并视需要抛石或砖块消杀水势后,先铺一层土工织物,再铺一般砖、石透水料厚度约40~50cm,最后压块石一层。

       3、减压围井(或称养水盆)   

       在堤坝背水坡脚附近险情处使用土袋抢筑围井,壅高井内水位,减小水头差,降低渗透压力,减小水力坡降,制止渗透破坏,以稳定管涌险情。此法适用临背水头差较小,高水时短,出现翻砂鼓水险情范围小,周围地表较坚实完整,未遭破坏,渗透性较小,出险处少,沙石反滤材料的翻沙鼓水险情抢护。 具体做法有以下几种:    

      (1)无滤层围井。在翻砂鼓水周围用土袋垒砌无滤层围井,随着井内水位升高,逐渐加高加固,直到制止涌水带沙,险情稳定。

      (2)背水月堤(或称背水围堤)。当背水堤坝附近出现分布范围较大的翻砂鼓水险情时,可在堤坝出险范围外抢筑月堤,截蓄涌水,抬高水位。月堤可随水位升高而加高加固,直到制止涌水带沙,险情趋于稳定为止。对背水月堤的实施,必须慎重考虑月堤填筑工作与完工时间,是否能适应翻砂鼓水险情的发展和安全的需要。

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