第二节 管涌
工程地质基础内存在强透水层,在高水位情况下,水流从工程基础的强透水层土壤中渗向背水方向,带走该土层中的粉沙、细沙,并在背水面弱透水层覆盖较薄的部位冒出,形成冒水带沙现象,即称为管涌,又叫翻沙鼓水。管涌险情的最大特征是:发生在工程基础之内、冒水带沙,见图3-12。管涌不及时处置,水流会在基础层形成通道,水流夹带基础沙土,形成渗透破坏,造成基础空虚,严重时导致工程塌陷。
图3-12 管涌险情示意图
堤防、水库大坝、土石围堰等都会发生管涌险情,本节主要介绍堤防管涌险情抢护方法,其他工程管涌险情抢护可参考使用。
产生管涌的主要因素有:
(1)水位高,渗水压力大,背水侧地面弱透水层覆盖厚度不够。
(2)历史上决口段内黏土层遭受破坏,复堤后,背水侧留有渊潭,渊潭中黏土层较薄。
(3)历年在背水侧取土加培堤防,将黏土层挖薄。
(4)闸后渠道挖方及水流冲刷将黏土层减薄。
(5)在堤防背水侧的钻孔或勘探爆破孔封闭不实,民用水井结构不当。
一、抢护原则
管涌抢护原则是:反滤导渗,控制涌水带砂,留出渗水出路,防止渗透破坏。
对于小的仅出清水的管涌,可以加强观察,暂不处理;对于带沙的管涌,不论大小,均须迅速抢护。
二、抢护方法
(一)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,从而制止涌水带砂。管涌口很小,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。
围井面积应根据地面情况、险情程度、物料储备等来确定。围井高度应以能够控制涌水抑砂为原则,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,以防漏水使围井水位无法抬高。
围井内必须用透水材料铺填,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.砂石反滤围井
砂石反滤围井是抢护管涌险情的常见形式之一。在抢筑围井时,首先应清理围井范围内的杂物,用编织袋或麻袋装土填筑围井。然后根据管涌险情严重程度不同,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,即先填细料,再填过渡料,最后填粗料,每级滤料厚度为20~30cm,反滤料颗粒组成应根据管涌带出的土壤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3-13所示。
2.土工织物反滤围井
抢筑时,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,以消杀水势。铺土工织物前,先铺一层粗砂,厚30~50cm,然后选择合适的土工织物铺上。土工织物的选择应当慎重,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砂放在土工织物上从上向下渗几次,看土工织物是否淤堵。若管涌带出粉砂时,要选用针刺型土工织物;若为较粗的砂,一般的土工织物均可选用。土工织物铺设一定要形成封闭区域,反滤层土工织物周围应嵌入土中,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,如图3-14所示。围井修筑方法和井内水位控制与砂石反滤围井相同。
图3-13 砂石反滤围井示意图
图3-14 土工织物反滤围井示意图
3.梢料反滤围井
梢料反滤围井指用梢料代替砂石反滤料做围井,适用于砂石料缺少的地方。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砂石反滤围井相同。
(二)反滤层压盖
在堤内出现大面积管涌或管涌群时,如果反滤料源充足,可采用反滤层压盖的方法,降低涌水流速,制止地基泥砂流失,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:
1.砂石反滤压盖
在抢筑前,先清理铺设范围内的杂物和软泥,同时对其中涌水涌砂较严重的出口用块石或砖块抛填,消杀水势,然后在已清理好的管涌范围内,铺粗砂一层,厚约20cm,再铺瓜米石和卵石(碎石)各一层,厚度均为20cm,最后压盖块石一层,予以保护,如图3-15所示。
图3-15 砂石反滤压盖示意图
2.梢料反滤压盖
当缺乏砂石料时,可用梢料做反滤压盖。其清基和消杀水势措施与砂石反滤压盖相同。在铺筑时,先铺细梢料,如麦秸、稻草等,厚10~15cm,再铺粗梢料,如柳枝、秫秸和芦苇等,厚约15~20cm,粗细梢料共厚约30cm,然后再铺席片、草垫或苇席等,组成一层。视情况可只铺一层或连铺数层,然后用块石或砂袋压盖,以免梢料漂浮,梢料总的厚度以能够制止涌水携带泥砂、变浑水为清水、稳定险情为原则。
3.土工织物反滤压盖
铺筑土工织物反滤压盖的要求与砂石反滤压盖基本相同,先将管涌处地面平整,清除杂物,若渗流流速大先抛石,消杀水势后,铺一层土工织物,再铺一般透水材料40~50cm,或铺砂5~10cm,最后压片石或块石一层,如图3-16所示。在单个管涌口,可用反滤土工织物袋或草袋装卵石等粒料排水导渗。
图3-16 土工织物反滤压盖示意图
(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水头差,减小出逸水力坡度,降低渗透压力,达到稳定管涌险情的目的,见图3-17。此法适用于当地缺乏反滤材料、迎背水位差较小、出现管涌的周围地表坚实的情况。也适合于覆盖层相对薄弱的老险工段、管涌区域较大、其他反滤压盖措施难以见效或缺少砂石料的地方。
由于只压不滤不导,常出现此压彼冒的现象,因此,使用此法须谨慎。
图3-17 蓄水反压示意图
蓄水反压也可在管涌周围用土袋排垒成无滤层围井,逐步加高加固,并通过调整排水管位置控制井内水位,直到制止涌水带砂、险情稳定为止,见图3-18。
图3-18 无滤层围井示意图
(四)水下管涌险情抢护
在坑、塘、水沟和渠道内发生水下管涌,可采用以下处理办法:
(1)反滤围井。当水深较浅时,可采用这种方法,具体做法同上。
(2)水下反滤层。当水深较深,做反滤围井困难时,可采用水下抛填反滤层的办法。如管涌严重,可先填块石以消杀水势,然后从水上向管涌口处分层倾倒砂石料,使管涌处形成反滤堆,使砂粒不再带出,从而达到控制管涌险情的目的,但这种方法使用砂石料较多。
(3)蓄水反压。当水下出现管涌群且面积较大时,可采用蓄水反压的办法:①渠道蓄水反压。对发生在穿堤建筑物后渠道内的管涌,可以在发生管涌的渠道下游做隔堤,隔堤高度与两侧地面平,蓄水反压,可有效控制管涌的发展;②塘内蓄水反压。对于发生在坑塘中的管涌,可沿塘四周做围堤,抬高塘中水位以控制管涌。但应注意不要将水面抬得过高,以免周围地面出现新的管涌。
(4)填塘法。在坑塘较小,人力、时间和取土条件能够迅速完成任务时可采用此法。填塘前应对较严重的管涌先用块石、砖块等填塞,待水势消杀后,再集中人力和施工机械、采用砂性土或粗砂将坑塘填筑起来。
(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”,“牛皮包”也是管涌险情的一种形式。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。铺成后,用钢锥戳破鼓包表层,使内部的水分和空气排出。然后再压土袋或块石进行处理。
三、注意事项
(1)在抢护管涌险情时,不得在出水口使用不透水材料。
(2)应用土工合成材料抢护险情时,要正确掌握施工方法。
(3)铺筑反滤导渗材料,如细砂、粗砂、碎石的颗粒级配要合理,既要保证渗流畅通排出,又要防止下层细颗粒土料被带走,此外,反滤层的分层要严格掌握,不得混杂。
(4)用梢料或柴排上压土袋处理管涌时,必须留有出水口,更不能中途将土袋搬走,以免渗水大量涌出加剧险情。
四、案例
(一)湖北监利县荆江大堤杨家湾管涌抢险
1.出险情况
1998年8月30日12时,在荆江大堤监利县杨家湾段桩号638+400,距堤脚400m处发现一孔径0.50m的管涌险情,出砂2m3,涌水高出地面0.20m。堤背水侧原是吹填淤区外缘的一块低洼农田,历史上曾出现过管涌、背水坡脱坡(滑坡)、堤身裂缝等溃口性险情。8月17日该段最高水位曾达38.81m,8月30日出险时长江水位37.60m,出险部位高程28.50m。
2.出险原因
杨家湾大堤堤基为细砂层,20世纪70年代以前,出险部位在距堤脚100m范围内,经吹填加宽、加高内铺盖层,险情得到稳定。1998年高水位持续时间长,再次出现管涌险情。
3.抢护措施及效果
出险后采取的抢护措施有两条:一是围井三级反滤,二是围堰抽水反压。8月30日14时开始做直径5m的围井,高1.1m。具体做法是:先用大卵石填平洞口,消杀水势,再填黄砂0.3m,在其上填瓜米石0.25m,最后填卵石0.20m。围井水位蓄至29.50m。与此同时,对沼泽地加做围堰,高程为29.40m,蓄水位29.20m,以防险情转移。17时处理结束,并测出涌水量14kg/s。20时发现填料周围冒砂,到22时,测得管涌口环形砂带内径为2m,外径为3m,厚为0.05m,出砂量0.157m3/h。上述情况表明采用的抢护措施不当,处理效果不好。当即决定清除直径3m,厚0.3m范围内的反滤料。重新做三级反滤。具体做法是,第一层填黄砂厚0.2m,第二层填瓜米石厚0.2m,第三层填卵石厚0.15m,3日零时完成。但第二天晨6时,滤料周围又出水带砂,测出砂量为0.116m3/h。经初步分析,以上二次处理不理想的原因是:管涌口涌水压力过大,将第一层滤料黄砂冲动带出孔口。决定再次返工,重做三级反滤。8时30分开始处理,首先清除直径3.5m,厚0.4m范围内的滤料,然后填入直径30cm的块石,以消杀水势,接着在块石上做三层反滤,第一层填黄砂厚0.20m,第二层填瓜米石厚0.20m,第三层填卵石厚0.1m,并将围井水位由29.50m升至29.80m,围堰水位升至29.50m,于11时20分处理完毕。
31日16时观察到出水不带砂,但出浑水。在滤料上有三处下陷,深0.05~0.10m,总面积约1m2分析认为,这是填料空隙的自然调整和补填的石料整平所致。
9月1日8时观察,出水已基本变清,但仍有少量的砂和泥,此时出砂主要在一处,也不像以前呈环形带砂。8时30分,对此带砂处(1.5m2)重做三级反滤。至16时出水比8时明显变清,带砂量减少,险情基本稳定。此时长江水位为37.78m。
为了判断管涌险情抢护效果,对每天8h的出水量和24h的带砂量做了测量,摘录见表3-1。
表3-1 每天8h出水量和24h带砂量统计表
从观测纪录看,到9月3日险情已经稳定。9月6日的带砂量较前日增加,绝大部分是填进去的滤料砂。分析其原因,瓜米石规格不符,粒径偏大,决定对瓜米石进行筛分,用0.5cm以下的瓜米石铺在黄砂上,厚0.1m,到9月7日管涌险情基本解除。
在管涌险情抢护过程中,有以下两个经验教训:
(1)对孔径大,涌水量亦大的管涌,必须解决好涌水压力大的问题。保证第一级黄砂铺垫厚度到位,是保证三级反滤成功与否的关键。
(2)做反滤料的砂石料级配要合理,滤料砂被带出的主要原因是瓜米石的粒径过大,为滤料砂粒径的9~15倍为宜。
(二)长江赤壁干堤老堵口管涌群抢险
1.出险情况
赤壁干堤老堵口,又名倒口,位于湖北省蒲圻市长江右岸。因历史上该堤段曾多次出现“倒堤溃口”而得名。该堤全长3.11km,是长江干堤著名的管涌险段之一。1998年汛期,老堵口桩号334+190-335+678,距离背水堤脚51~121m的水沟和水塘内,先后发生管涌群9处,每处管涌孔10个以上,最多达40多个;孔径一般2~10cm,最大达50cm;管涌孔逸出高程22.0~24.7m(吴松基面,下同)。该堤段面宽6m,堤内外坡为1:3,迎水坡临河陡坎,背水面内禁脚宽30m,高程26.5~27.0m,100m范围内为排水沟或渊塘。
2.险情的发生、发展情况
1998年7月5日—8月4日先后发生管涌群9处,其中1号、2号、3号、4号和6号尤为严重。
(1)1号管涌群:7月5日外江水位32.17m时,在桩号334+924处,距背水堤脚88m、25.6m2范围的菜园内,发生孔径3~5cm的管涌孔13个,翻沙鼓水。7月25日7时,当第二次洪峰上涨,水位32.39m时,险情向下段发展,即334+927-334+935之间,30m2范围内又出现11个管涌孔,最大孔径15cm,最小孔径3cm,水量约0.05m3/s,浑水带细沙。8月6日,管涌水量加大,同时下段管涌群向距堤脚84m的水塘中发展。8月15—16日,经导滤堆处理后,仍有时浑时清现象。8月17日上午,外江水位33.10m,上段基本稳定,但下段管涌群进一步向堤脚方向水塘中扩展,并在334+930处有两孔孔径由原来15cm扩大到30~40cm,两孔平行大堤轴线,相距4.5m,距堤脚81m,总出水量达0.15~0.20m3/s。
(2)2号管涌群:7月7日,外江水位32.15m时,桩号334+708、距背水堤脚86m处,在81m2范围内有10孔翻沙鼓水,孔径2~5cm,出险地面高程24.3m。8月6日,管涌范围向下游扩大至104m2,孔数增至14孔。
(3)3号管涌群:7月8日,当外江水位31.91m时,在桩号335+551、距背水堤脚84m、104m2范围内的排水沟边发生管涌群,共3孔,孔径8~10cm,冒水、气和沙,沟底高程22.00m。8月8日,管涌面积扩大至178m2,孔数增至6孔。8月11日下午经水下摸探发现少量带沙现象,12日下午6—9时处理后,又于14日,管涌向堤脚方向移动3m,16日再次发展到距堤脚77m的鱼塘内,其最大孔径40cm以上,并有带沙冒泡现象。8月30日—9月2日,长江水位仍高达33.07~33.09m,出水量达0.1~0.2m3/s,在塘埂导滤堆范围内时有带沙现象。
(4)4号管涌群:7月8日,当外江水位31.91m时,在桩号335+666、距背水堤脚103m处的水塘埂上,出现管涌群,发现时最大管涌孔径12cm,孔口高程24.7m。7月25日,在下段仅相距2m,沿堤长10m、宽3m的水塘中又出现20余孔管涌,孔径最大达12cm,最小3cm,塘底高程22m,水深2.1m。8月11—14日,塘埂上管涌群不断向周边扩展,且出水量增大,带青灰沙。15日凌晨,管涌群向堤脚方向水塘中发展(塘底高程22.00m),主孔已扩大到30~50cm,周边孔数10~15个,出水流量0.2m3/s,水头高90cm。
(5)6号管涌群:7月26日,外江水位32.90m,在桩号334+520-334+545处,距背水堤脚60m、490m2范围内发生蜂窝状管涌孔40多个,孔径3~5cm,孔口高程24.2m。8月5日,管涌群范围扩大至803m2,孔数增至60余个,冒浑水和气泡,带少量沙。8月上中旬,该处管涌群多次恶化,逐步扩展,到8月14日管涌群面积已达1100m2。其他管涌发生情况见表3-2。
表3-2 1998年赤壁干堤老堵口5号、7号、8号、9号管涌发生情况
3.出险原因
老堵口大范围管涌群的出现,与地质、汛情等因素有关。一是堤基下为强透水层。据1990年物探资料和1991年、1997年地质钻探资料分析,该段地层为第四纪全新统河湖相混合沉积物,具有二元结构,高程19.0~21.5m(距表层5.2~2.7m)以上以淤泥质黏土和沙壤土为主,以下至高程8.2m为粉细砂及中粗砂夹淤泥质黏土透镜体,其砂层矿物为石英、白云母等;高程8.2m以下可见黑色或墨绿色砂岩。二是渗径短,背水堤内覆盖薄弱。该段堤迎水面无滩,堤背水面由于人类活动和历史溃口形成渊塘,其塘宽100余m,塘底高程多在21.2~22.00m,使覆盖厚度严重不足。三是内外水头压力大。1998年长江遭遇特大洪水,水位高,历时久,大堤内外水头差在7~11m的时间达87天。综上所述,第四纪土层结构的空间分布规律决定了单透水层渗流场的边界条件,而堤外无滩使地下水有充足的补给和入渗途径;堤后渊塘形成较薄的堤基表土层,这种复杂渗流场的边界条件及第四纪浅层粉细砂及中粗砂层地下水的渗透作用,即是堤内局部发生管涌的主要原因。
4.抢险措施及效果
老堵口管涌险情抢护过程主要有以下三个阶段。
(1)险情发生阶段(7月5日—8月4日)的抢护。老堵口9处管涌群发生在长江第一次洪峰至第三次洪峰期间。险情发生后,按预案要求,迅速组织劳力进行抢护,均采用砂石反滤堆处理。根据险情发生时的情况,1号、3号、9号管涌采取三级配(厚度粗砂0.1~0.2m,瓜米石0.2m,碎石0.1m),2号、5~8号均采取二级配(厚度粗砂0.1~0.2m,瓜米石0.2m),4号管涌也采取三级配,其中7月25日对水塘内30m2的反滤堆的每层厚度为0.7m,经过上述处理,管涌出清水,险情初步控制。
(2)险情发展恶化阶段(8月5日—8月18日)的抢护。8月5日,长江高水位在持续30多天情况下,第四次洪峰开始起涨,至8月18日长江水位再次超历史记录,险情不断发展恶化,不仅流量加大,而且夹带粉细砂。对此,指挥部按预案要求加大了险情处理力度。8月5日,对6号管涌群采取二级反滤处理,使803m2范围内60余个管涌孔均出清水,耗用砂石料187.8m3。8月7日,2号管涌群向下游发展,组织劳力100人,采取三级配反滤。8月8日,3号、4号管涌群发展变化,当天采取加大反滤层厚度(每层厚度为0.3m)处理,并耗用109m3(4号耗石101.8m3),并将4号管涌群原直径1.4m的反滤堆扩大到直径12m。8月12日,3号管涌群出浑水,处理范围80m2,其粗砂、瓜米石、碎石厚度各增至0.4m。8月14日16时,4号管涌群渗水又出现带沙,管涌向靠水塘一侧周边扩散,将原反滤堆上大碎石清除后,在瓜米石层上采取四级反滤,使反滤堆范围扩大到长12~15m,宽9m,高出塘水面1.5m,险情得到初步控制。为便于险情恶化后及时处理,在水塘中预先做四级反滤(各层0.5m),平水面,并在四周侧面铺土工织物布,将反滤堆扩大到330m2(长22m,宽15m)。8月16日,3号管涌群出水量加大,并带少量细沙,指挥部立即组织人力,加大反滤雄,反滤层厚由0.4m加大到0.5m,使反滤堆范围扩大到200m2(20m×10m)。8月17日上午,1号管涌群四周出浑水并严重带沙,水头高出塘水面1.5m。当即采取四级反滤处理(反滤堆下部直径30m,水下深3m;水面以上直径8m,高1.7m),使险情得到初步控制。在此期间,为缓解险情,指挥部决定实施蓄水反压措施,8月13日17时开始筑围堰,14日凌晨充水,至15时,水位抬高0.2~0.3m(堰内水位24.5m)。
(3)险情稳定控制阶段(8月19日以后)的维护。鉴于长江第六次洪峰8月16日水位上涨速率加快、险情不断恶化的实际情况,指挥部决定再次抬高反压围堰水位。19日7时开始经811充水,围堰水位抬高0.5m,以后又多次加固围堰蓄水,至9月4日堰内最高水位达到25.43m。与此同时对险情严重的1号、3号、4号管涌群作局部反滤和增加石料压重处理,使9处管涌群险情全部得到了有效控制。
老堵口险区从管涌发生至9月19日基本停止渗水,为期76天,抢险过程中投入劳力和部队官兵共10.5万人次,砂石料17000m3,抢做土方16500m3,调用船只220船次,调用运输车辆3100台班,架浮桥2座,长180m,耗楠竹2000根,架设照明线路9300m。
5.经验教训
老堵口管涌群属溃口性险情,其抢险成功的主要经验有以下三条:
(1)加强巡堤查险,力求险情早发现早报告。老堵口的做法是:根据该段水下险情难以发现的特点,专门成立水下特别查险队,实行全天候巡查,并制定严格的巡查制度,保证了险情早发现早报告,为及时除险赢得了时间。
(2)制定和及时修订抢险预案,是抢险成功的重要手段。凡事预则立,不预则废。老堵口管涌群险情发生并非偶然,根据多年险情及其抢护特点,早在汛初就制定了抢险预案,1998年7月26日及8月13日又分别按抢特大险情和溃口性险情要求修订预案,使之更符合实际,为抢险起到了重要的指导作用。
(3)抢险组织、人员、物料、技术措施四落实。抢险组织、人员、物料、技术措施构成防汛抢险四大基本要素,缺一不可。其中抢险组织是保证,抢险人员是前提,抢险物料是基础,技术措施是关键。老堵口成立了以市、镇、村、部队领导及技术人员参加的抢险临时指挥部,并落实责任,做到凡抢险领导必须到现场指挥;抢险劳力和部队官兵吃住在险段附近,保证出险后20分钟内赶到现场;采取险点、定点、机动三种备料方式备足防汛物料,宁可备而不用,不可用而无备;在技术措施上采取砂石反滤控制基础逸沙,同时蓄水反压。老堵口正是狠抓了以上四个方面的全面落实,因而才取得了抢险成功。值得一提的是,在老堵口险区实施大面积蓄水反压这一技术措施,运用效果十分显著。实践证明,充分利用地形条件实行大面积蓄水反压,既减少由于单个险区反压造成工程量、物力的增加和防守的困难,又有效地控制了老险情的恶化,防止了新险情的发生。
(三)长江和县江堤郑蒲管涌群抢险
1.出险情况
1998年8月15日9时许,安徽省和县长江江堤郑蒲堤段巡堤人员发现杜姬庙龙塘(新川泵站进水池)水面异常,经观察,初步断定是翻沙鼓水。经潜水队下水摸探,查明有5个涌水孔的管涌群,手感有水流。龙塘水深约5m,水位7.5m。其中1号管涌口离大堤脚70m,上口直径0.8m,下口直径0.5m,孔深2.5m,且在洞口形成直径1m、厚40cm的沙环;2号管涌离堤脚80m,上口尺寸0.7m×0.3m,呈不规则椭圆形,孔深2.5m,管涌群已形成宽30cm、长2m的水槽。
2.出险原因
经分析出险原因有两方面:一是地质因素,该段滩地地表覆盖层薄,堤基下部为极细砂层,抗渗能力差;二是汛情因素,由于高水位浸泡达50天,大堤内外水头差达4m左右,堤基细沙在高水头差的作用下不断被水流带走,形成管涌。若抢险不及时,造成长江大堤溃口,将直接淹没郑蒲圩6.2万亩耕地,同时危及和县江堤的保护范围。
3.抢险措施及效果
15日20时拿出抢险方案,一是立即用砂石填压管涌口做反滤,并扩大导渗作业面;二是封堵龙塘四周的三闸一桥,加高加固2km长的堤埂至11.5m高程,使之形成一个很大的养水盆;三是安装抽水机,从龙塘尾部排水沟向养水盆内充水,减少长江与龙塘水位差,并保持内外水头差在1m左右。
在加高加固内堤、埂的同时,16日凌晨1时,第一台水泵安装完毕并开始充水,由于圩内排水沟水量不足,已安装好的另外5台水泵无法工作,遂提出改在长江外侧架机,抽引江水,同时打开穿堤涵闸,引江水入圩。16日15时,穿堤涵闸被打开,17日凌晨14时,18台机组全部开机抽水。
同时,砂石导滤也在紧张进行。由于管涌流速太大,经潜水员摸探,先抛的砂石被水冲走。后改由先抛块石,再依次抛砂石、石子、块石,使管涌处水流得到明显控制。18日12时,龙塘水位达到10m(抬高2.5m),关闭了抽水机,封堵了穿堤涵闸,郑蒲管涌群险情基本得到控制。此后每天派潜水员摸探,随时掌握险情变化。数天后,砂石略有下陷,又补抛了块石和石子。
(四)湖南湘阴城西垸北闸管涌群
湖南湘阴城西垸北闸险工段,堤外无滩,堤内脚附近有长400m、宽150~200m的水塘和鱼池,水深1.5~3.0m,这里是历史上险情多发之处。1998年7月5日,外河水位34.92m,巡查发现塘内大面积冒浑水,经潜水检查,发现塘内有7处翻砂鼓水,其中最近处距堤脚仅20m,最大涌水直径达0.6m。当时在所有管涌口做反滤围井,同时沿塘埂作围堰抬高水位0.5m,险情得到了控制。7月28日,外河水位涨至36.10m,在距堤脚10m处又出现了更严重的新险情,涌沙量达10~124m3地面塌陷下沉4m多深。当即集中劳力500多人、手扶拖拉机50台,抢筑长60m、宽7~16m、厚1.5~2m的砂卵石压浸平台。8月20日,水位涨至36.36m,在距堤脚16m处,原修筑的压浸平台中,出现3处冒沙下沉的管涌,再次调集人员、轮船抢护,继续加高池塘围堰,抬高蓄水位0.5m,在3个管涌处加厚压浸台0.5m,但仍有较强涌水。为了防止险情进一步发展,在3处管涌的砂卵石平台上,用编织袋装砂卵石作围井,内铺彩条塑料布,将彩条布与原平台接触的管涌点处剪一小孔口,使其透水,抽水至彩条布围堰内,又抬高水位1.1m。这是“砂(砾)压渗,水又压砂(砾)”的新方法,在紧急情况下,这种方法是一种既科学又省工省料的好措施。