管涌(piping effect)是一種滲透變形形式。又稱泡泉,在滲流作用下,土體細顆粒沿骨架顆粒形成的孔隙,水在土孔隙中的流速增大引起土的細顆粒被沖刷帶走的現象。也稱翻沙鼓水。涌水口徑小者幾厘米,大者幾米,孔隙周圍多形成隆起的沙環。
管涌發生會使堤防、水閘地基土壤骨架破壞,孔道擴大,基土被淘空,引起建筑物塌陷,造成決堤、垮壩、倒閘等事故??赏ㄟ^反濾圍井、反濾層壓蓋、蓄水反壓等方式進行搶護,同時可采用臨截背導,導壓兼施,降低滲壓,防止滲流帶出泥沙。
形成原因
從工程地質特征和水力條件來看,在一定的水力梯度的滲流作用下,土體(多半是沙礫石)中的細顆粒被滲流沖刷帶至土體孔隙中發生移動,并被水流帶出,流失的土粒逐漸增多,滲流流速增加,使較粗垃徑顆粒亦逐漸流失,不斷發展,形成貫穿的通道,稱為管涌(又稱泡泉等)。
管涌多發生在砂性土中,特征是顆粒大小差別較大,往往缺少某種粒徑,孔隙直徑大且互相連通。顆粒多由重度較小的礦物組成,易隨水流移動,有較大的良好的滲流出路。達到以下條件會產生管涌,如土中粗、細顆粒粒徑比D/d>10,土的不均勻系數d60/d10>10,兩種互相接觸土層滲透系數之比K1/K2>2~3,滲流的水力坡度大于土的臨界水力坡度。
危害
管涌發生時,水面會出現翻花現象。隨著上游水位升高,險情持續時間延長并不斷惡化,表現為大量涌水翻沙。當空洞擴大至一定程度時,會導致堤防、水閘地基的土壤骨架破壞,孔道進一步擴大,基土逐漸被淘空,最終可能引發建筑物塌陷,造成決堤、垮壩、倒閘等事故。
搶護方法
反濾圍井
在管涌口處用編織袋或麻袋裝土搶筑圍井,井內同步鋪填反想料,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。這種方法適用于發生在地面的單個管涌或管涌數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、物料儲備等來確定。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1.5m,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。如遇涌水勢猛量大粗沙壓不住,可先填碎石、塊石消殺水勢,再按反濾要求鋪填濾料,注意觀察防守,填料下沉,則繼續加填,直到穩定為止。根據所用反濾料的不同,反濾圍井可分為沙石反濾圍井、土工布反濾圍井和梢料反濾圍井三種形式。
反濾層壓蓋
在堤內出現大面積管涌或管涌群時,如果料源充足,可采用反濾層壓蓋的方法,以降低涌水流速,制止地基泥沙流失,穩定險情。反濾層壓蓋必須用透水性好的材料,切忌使用不透水材料。如系水下發生管涌,切不可將水抽干再填料,以免險情惡化。根據所用反濾材料不同,可分為沙石反濾壓蓋和梢料反濾壓蓋兩種。
蓄水反壓
蓄水反壓是通過抬高管涌區內的水位來減小堤內外的水頭差,從而降低滲透壓力,減小出逸水力坡降,達到制止管涌破壞和穩定管涌險情的目的。該方法的適用條件是:
(1)閘后有渠道,堤后有坑塘,利用渠道水位或坑塘水位進行蓄水反壓
(2)覆蓋層相對薄弱的老險工段,結合地形,做專門的大圍堰或稱月堤)充水反壓
(3)極大的管涌區,其他反濾蓋重難以見效或缺少沙石料的地方
(4)蓄水反壓的主要形式有渠道蓄水反壓、塘內蓄水反壓和圍井反壓等等。
水下管涌險情搶護
在坑、塘、水溝和水渠處經常發生水下管涌,給搶險工作帶來困難。當水深較淺時,可采用反濾圍井的辦法;當水深較深,做反濾圍井困難時,可采用水下拋填反濾層的辦法;當水下出現管涌群且面積較大時,可采用蓄水反壓的辦法控制險情。
"牛皮包"的處理
當地表土層在草根或其他膠結體作用下凝結成一片時,滲透水壓把表土層頂起而形成的鼓包,俗稱為"牛皮包"。一般可在隆起的部位,鋪麥秸或稻草一層,厚10~20cm,其上再鋪柳枝、林秸或蘆葦一層,厚約20—30cm。如厚度超過30cm可分橫豎兩層鋪放,然后再壓土袋或塊石。
重大事件
廣東省康復所管涌
2022年7月2日,受臺風“芭”影響,廣東省康復所東邊涌北中段堤圍、左岸涌先后出現管涌險情,特別是左岸涌出現60厘米口徑的管涌且不斷擴大,上游三水樂平一帶云團形成的持續強降雨又造成高水位壓力,水位迅速上漲持續處于歷史最高位。
江南鎮儒洋水庫管涌
2023年7月28日,臺風杜蘇芮登陸晉江,永春縣岵山鎮水庫巡查員對岵山水庫進行緊急巡查,密切監測水庫水位,查看水庫壩體是否存在滲水、管涌等情況。同日江南鎮儒洋水庫存在管涌安全隱患,連江縣人武部接令后迅速啟動防汛抗洪行動預案,經過3個小時全力奮戰及時排除管涌安全隱患。
2024年7月2日,因資江水位上漲,湖南益陽市資陽區沙頭鎮華興村的果園內出現一個管涌群。事發后,武警益陽支隊100名官兵趕往緊急搶險,靠人力搬運60噸砂石對管涌群進行填塞。截至當日14時,險情得到控制,預計同日17時可完成處置,消除隱患。
湖南岳陽華容縣洞庭湖管涌
2024年7月5日16時許,岳陽市華容縣團洲垸洞庭湖一線堤防(樁號19+800)發生管涌險情。17時48分許,緊急封堵失敗后堤壩決堤,決堤口寬度已延伸至約100米。7月8日,湖南華容縣團洲垸“第二道防線”錢團間堤出現兩處管涌險情,事發后,300多名武警、消防員等搶險人員在專家指導下對險情進行緊急處置,截至當日13時,管涌險情得到初步控制。7月9日,湖南岳陽華容縣錢團間堤發生管涌險情,陸軍第74集團軍官兵在緊急處置。
參考資料 >
我為群眾辦實事|省康復所及時處置排除兩起管涌險情 有力防范決堤潰堤風險.澎湃新聞.2023-08-03
嚴防死守 調度有序 泉州市各地齊心協力抗擊臺風“杜蘇芮”.東南網.2023-08-03
“杜蘇芮”登陸,福建省軍區官兵奮力迎戰!.騰訊網.2023-08-03
益陽一果園內出現管涌群,武警官兵人力搬運60噸砂石.風芒新聞-今日頭條.2024-07-03
華容縣一線堤防管涌封堵失敗后決堤,為何洞庭湖區易發生管涌?.環球網-今日頭條.2024-07-06
湖南華容團洲垸“第二道防線”管涌險情目前得到初步控制.新京報-今日頭條.2024-07-08
湖南岳陽華容縣錢團間堤發生管涌險情.新京報-今日頭條.2024-07-09