河道修防工技能培训讲义-高级工技能操作5上.doc

河道修防工技能培训讲义（高级工技能操作） 5 / 55.工程抢险本章介绍管涌抢险和裂缝抢险。5.1.管涌抢险5.1.1.险情简述在高水位时，堤防下游坡脚附近或坡脚以外一定范围内的地面（包括潭坑、池塘或稻田）可能发生翻沙鼓水现象，其表现为两种情况：一是沙性土（多为砂砾石）中的细颗粒被渗流带至土体孔隙中发生移动并被水流带出，随着流失颗粒的增多使渗流流速增加，进而使较粗颗粒逐渐流失，任其发展可形成贯穿通道，这种现象称为管涌（又称泡泉）；另一种是发生在粘性土或颗粒均匀的非粘性土中，渗流出口局部土体表面被顶破、隆起或击穿，使出口附近部分土体中所有颗粒同时被带出，局部成洞穴、坑洼，这种现象称为流土。翻沙鼓水一般发生在背水坡脚附近或较远的坑塘洼地，多呈孔状出水口冒水冒沙，出水口孔径小的如蚁穴、大的可达几十厘米，出水口少则一两个、多则成群，冒沙处形成“沙环“，又称”土沸“或”沙沸”，有时也表现为地表土层隆起（称为“牛皮包”）、膨胀、浮动或断裂等现象。如翻沙鼓水发生在坑塘，则水面将出现翻沙鼓泡，水中带沙色浑。随着大河水位上升、高水位持续时间增长，土颗粒流失增多，孔口将逐渐扩大，如不及时抢护可能导致堤防坍陷、沉陷、裂缝、脱坡等险情，甚至造成堤防溃决，所以只要发现翻沙鼓水现象（管涌或流土）就应及时进行抢护。“牛皮包”常发生在粘性土与植物根交织胶结在一起的地表土层处，是由于渗压水尚未顶破地表土层而形成的，“牛皮包”下可能是渗水、流土或管涌。5.1.2.原因分析导致管涌或流土的原因主要有：堤基内有古河道、历史溃口、强透水砂层等隐患，或地表虽有粘性土覆盖，但由于天然或人为因素（如取土、建闸、开渠、钻探、基坑开挖、打井、挖鱼塘等）而使隔水层遭到穿透破坏；堤身抗渗能力低，如断面尺寸小、土料抗渗性低、施工质量差、有洞穴或土石结合部不密实等隐患；在汛期长时间高水位作用下，渗透坡降变陡，渗流流速和压力加大，当渗透坡降大于渗流出逸处土层的允许渗透坡降时，即发生渗透破坏，形成管涌或流土；抵抗渗透变形的能力不够，如没有反滤排水措施或反滤排水效果不好。5.1.3.一般要求对管涌或流土险情的抢护应以“反滤导渗，控制涌水带沙，留有渗水出路，防止渗透破坏”为原则。由于渗流入渗点一般在堤防临水面深水下的强透水层裸露处、隔水层穿透处或堤身的抗渗薄弱段，其位置难以准确确定，加之汛期水深流急，很难在临水面进行抢护，所以对管涌或流土险情一般要求是在背水面进行抢护，对于小的仅冒清水的管涌可以加强观察，暂不处理；对于出浑水的管涌，不论大小，均必须迅速抢护，决不可麻痹疏忽，否则将导致险情扩大、甚至造成溃口灾害。5.1.4.抢护方法管涌或流土险情抢护方法主要有反滤围井法、减压围井（养水盆）法、反滤铺盖法、透水压渗台法、以及针对水下管涌和牛皮包的抢护方法，现有所侧重地介绍如下：5.1.4.1.反滤围井在管涌或流土出口处抢筑反滤围井，以制止涌水带沙，防止险情扩大。此法一般适用于：出口附近地表比较坚实和透水性较差、出现数目不多和面积较小的管涌，或数目虽多但未连成大面积、可以分片处理的管涌群，对位于水下较浅的管涌也可采用此法。根据所用反滤材料的不同，常见的有砂石反滤围井、梢料反滤围井和土工织物反滤围井，另外还可根据井壁材料的不同进行分类。（1）砂石反滤围井（见图GC-5-1）抢筑之前，应备好土袋、砂石反滤料、排水管等料物，确定围井内径（一般为管涌出口直径的10倍左右或其以上，且不小于0.5）。抢筑时，先将拟修围井范围内的杂物清除干净，并挖除活土软泥层厚约0.2；然后用土袋排垒井壁，井内铺设砂石反滤料，在反滤料以上的井壁内埋设排水管，以将经反滤后的渗水排到井外，防止因漫溢而冲塌井壁。围井高度以能使渗水不挟带泥沙而冒出清水为宜，井壁铺底宽度根据其高度和满足稳定要求而确定，排垒土袋时要将袋口叠压、 图GC-5-1 管涌险情 反滤围井错缝排紧，井壁与堤坡或地面必须严密接触，使井壁及井壁与堤坡或地面接触处不能漏水；井内如涌水过大，填筑反滤料有困难时，可先用砖、石填塞，待水势消杀后再在井内分层铺设砂石反滤料，靠近土面铺粗砂层、然后依次是小石子和大石子层，每层厚度0.20.3；如发现反滤料下沉可继续补充，直到稳定为止。如一次铺设未能达到制止涌水带沙的效果，可以拆除上层填料，再按上述层次适当加厚填筑，直到渗水变清为止。当管涌较小或小的管涌群时也可用无底水桶、汽油桶、钢管等代替井壁而直接扣在出水口周围，再在桶内铺填砂石滤料，桶壁凿有排水孔，亦能起到反滤围井的作用。在易于发生管涌的堤段，有条件的可预先备好不同直径的反滤无底桶，同时备好反滤料，发生管涌立即修做成反滤围井，这样可加快抢险速度，利于抢险安全。（2）梢料反滤围井：当缺乏砂石反滤料、而可就地获得梢料时，可用梢料反滤围井抢护管涌险情。井壁的修做同上；围井内铺放梢料作为反滤材料，底层铺放细料，如麦秸、稻草等，厚度2030cm；第二层铺放柳枝、秫秸、芦苇等粗料，厚度3040cm；顶部用块石或土袋压实，以防梢料漂浮；反滤料以上的井壁内埋设排水管。（3）土工织物反滤围井：当砂石反滤料及梢料较缺乏、可提供土工织物时，可用土工织物反滤围井抢护管涌险情。井壁的修做同上；在围井内先铺设土工织物，然后再用碎石、砖、石等透水材料填压，厚度4050cm；也可在土工织物上铺放梢料，并用石块或土袋压重；反滤料以上的井壁内埋设排水管。5.1.4.2.减压围井（养水盆）当缺乏反滤材料、临背水位差较小、高水位历时短、管涌周围地表较坚实完整且渗透性小时，可在管涌出口处抢筑围井（土袋井壁或利用无底桶、钢管做井壁）或在背水堤脚附近修筑围堤（也称月堤、围埝），将管涌圈在其中，井内不填反滤料，靠抬高井内水位而减小临背水位差、减小渗透坡降，从而制止渗透破坏，以稳定或消除管涌险情，所以也叫养水盆。根据井壁材料或修筑方法的不同分为无滤层围井、无滤层水桶、背水月堤。（1）无滤层围井：用土袋在管涌周围排垒围井，井内不铺填反滤料，靠蓄水平压而制止涌水带沙，这需要随着井内水位升高不断对井壁进行加高加固，直至出清水、使险情趋于稳定为止，然后在该水位处设置排水管。（2）无滤层水桶：对小的管涌，可采用无底水桶或其它桶管（如汽油桶、钢管等）直接扣在出水口周围，并对桶周围视情加固，靠桶内水位升高而制止涌水带沙。（3）背水月堤当背水堤脚附近出现分布范围较大的管涌群时，可修做土袋堤或防水布土堤与堤防背坡形成养水盆，该围堤称为月堤(围埝)，见图GC-5-2，将管涌出口圈围在盆内，随着盆内水位升高而需加高加固月堤，通过蓄水平压而制止涌水带沙、使险情趋于稳定，然后在使险情稳定的水位处安设排水管，及时将余水排出，以有利于月堤的安全。背水月堤必须保 图GC-5-2 管涌险情 背水月堤证修筑质量，同时要加快修筑进度，以及时控制险情、确保抢险成功。5.1.4.3.反滤铺盖 当管涌较多、面积较大、涌水带沙成片、涌水带沙比较严重时，可在管涌出口处的较大范围内抢筑反滤压(铺)盖，将渗水排出，制止涌水带沙，控制险情。根据所用反滤材料的不同，主要有砂石反滤铺盖、土工织物反滤压(铺)盖、梢料反滤压(铺)盖。（1）砂石反滤铺盖当砂石反滤料供应充足、尤其是具有机械化施工条件时，应优先选用砂石反滤铺盖，其与抢护渗水险情所用的砂石反滤层基本相同，只是前者面积较大、滤层厚度较大。抢筑时，先清理铺设范围内的软泥和杂物；对其中涌水带沙较严重的管涌出口可用石块或砖块抛填，以消杀水势；然后满铺一层粗砂，厚约0.2；其上 图GC-5-3 管涌险情 反滤铺盖再铺小石子和大石子各一层，厚度均约0.2；最后压盖块石保护层，见图GC-5-3。（2）土工织物反滤压(铺)盖抢筑土工织物反滤压(铺)盖的要求与砂石反滤压盖基本相同。需先平整地面、清除杂物、尤其是尖锐物，视涌水大小采取抛投石块或砖块措施消杀水势，在拟修铺盖范围满铺一层土工织物，之上再铺石子或砖石透水料厚0.40.5，或铺粗砂厚约0.050.1，最后再压盖片石或块石一层。对于单个管涌口，也可用反滤土工织物袋(或草袋)装粒料(如砾石、卵石等)反滤导渗。（3）梢料反滤压(铺)盖当缺少砂石料和土工织物时，可就地取用梢料修做梢料反滤压(铺)盖。修做梢料反滤压(铺)盖的清基、消杀水势及表层盖重保护均与砂石反滤铺盖相同。铺设梢料时，先铺一层细料（如麦秸、稻草等），厚0.10.15；再铺粗料（如柳枝、秫秸、芦苇等）厚0.150.3；然后上铺席片或草垫等；之后可视情再按细料、粗料、席片或草垫的顺序（称为层梢层席）重复铺一层或数层，直至能制止涌水带沙、浑水变清水为止；最后再用石块或砂土袋压重保护，以免梢料漂浮。必要时可在梢料反滤层上再盖压透水性大的砂土，从而修成梢料透水平台，其梢料层末端应露出平台脚外，以利渗水排出。5.1.4.4.透水压渗台在大堤背水坡脚抢筑透水压渗台，可以平衡渗压，延长渗径，减小水力坡降，并能导水滤土，防止土粒流失，使险情趋于稳定。此法适用于管涌险情较多、范围较大、反滤料缺乏、而透水性大的沙土料丰富的堤段。修筑时，先将拟修台范围内的软泥、杂物清除；对较严重的管涌或流土的出水口可用砂石或砖石填塞，待水势消杀后再填筑平台。透水压渗台的尺寸应根据险情范围、涌水程度、地基条件、土料性质、台体坡度、修筑方式等因素而确定，以能制止涌水带沙、使浑水变清水、保持台体稳定为原则。5.1.4.5.水下管涌抢护在潭坑、池塘、水沟、洼地等水下出现管涌时，常用的抢护方法有填塘、水下反滤层、抬高坑塘沟渠水位等，应根据具体情况优化选择。（1）填塘：在人力、机械设备、时间和取土条件允许时，可采用此法。填塘前，应合理安排施工行车路线和倒土次序；填筑时，应选用砂性土或粗砂，根据水流方向自上游而下游、由岸边逐步进占倒土；填筑高度和范围以能制止涌水带沙、使浑水变清水为宜；若涌水严重，可先抛砖、石填塞，待水势消减后再填筑砂性土或粗砂，如抢护速度快则不用提前消杀水势，可直接进行填筑。（2）水下反滤层：当坑塘过大、因填塘工程量大而贻误抢险时机时，可采用直接向水下抛填砂石反滤料修筑反滤层的抢护方法。在抢筑时，应先填塞较严重的管涌，待水势消杀后，再从水上直接向管涌区内按要求分层倾倒反滤料，使管涌处形成反滤层（堆），以制止涌水带沙、控制险情发展。为节省砂石反滤料，也可用土袋做成水下或水中围井，井内再分层回填砂石反滤料。（3）抬高坑塘、沟渠水位：为了争取时问，常利用涵闸、管道或临时安装抽水机引水入坑，以抬高坑塘、沟渠水位，减少临背水头差，制止管涌冒沙现象。这与减压养水盆相似，若坑塘、沟渠、洼地周边的围堤不够高应进行加高加固，以满足抬高水位的要求。5.1.4.6.“牛皮包”的处理 若在粘性土与植物根交织胶结在一起的地表土层下为透水层，当渗透水压未能顶破地表土层时易形成鼓包现象，称为“牛皮包”险情，对其采取的抢护方法是：在隆起部位分层铺设砂石反滤料，如无砂石料可分层铺放梢料（铺青草、麦秸或稻草一层，厚0.10.2，其上再铺柳枝、秫秸或芦苇一层，厚0.20.3，厚度超过0.3时，可横竖分两层铺放）；铺设反滤料后用锥戳破鼓包表层，使内部的水和空气排出；然后再用石块、土袋进行保护或压重保护。5.1.5.管涌抢险注意事项（1）在堤防背水侧抢护管涌险情时，切忌用不透水材料强填硬塞或抢筑压渗台，以免截断排水通路、造成渗水无法排出，致使险情恶化或诱发其它险情。（2）抢护管涌险情应以反滤围井为主，有条件可优先选用砂石或土工织物反滤围井。反滤铺盖适用于面积大、涌水带沙成片、单孔出水量小的管涌群。（3）用梢料处理管涌时，必须留有排水出口，要注意压重保护，