水利工程管涌险情处置技术指南(试行)

水利工程管涌险情处置技术指南(试行)1适用范围与险情定义1.1适用范围本指南适用于江河堤防、水库土石坝、围垸、穿堤涵闸等水利工程在汛期高水位、超设计水位运行期间发生的管涌险情应急处置，病险水利工程日常运行中发现的渗透破坏险情处置可参照执行。1.2险情定义管涌是指在渗流作用下，无粘性土或砂砾石地基土体中的细颗粒沿土体孔隙发生移动、被带出，逐步形成贯通性渗流通道，带走大量土体颗粒，导致土体结构破坏、承载力下降的渗透破坏险情，是水利工程汛期最常见的重大险情之一，发展至后期可引发堤（坝）身溃决，必须早发现、早处置。本指南所指管涌险情包含翻沙鼓水、地基淘空等类型渗透破坏险情。2险情识别与分级2.1险情识别2.1.1高发区域识别管涌险情多发生于：背水侧堤（坝）脚附近10m范围内洼地、坑塘、老溃口、古河道段、穿堤建筑物周边回填区、基础透水层埋藏较浅段、堤（坝）身分期结合部等位置，巡查时应重点排查。2.1.2险情识别要点初期管涌征兆：背水坡土体异常潮湿，局部出现渗水，渗水携带少量细沙，水色呈浑浊浅黄色；发展期管涌：出现翻沙鼓水，涌口周边堆积环形沙堆，涌水流量持续增大，含沙量升高；险情恶化期：涌口直径持续扩大，带出大量泥沙，堤（坝）身出现沉降、纵向裂缝，渗流水浑浊度持续上升。巡查要求：水位超警戒水位后，人工巡查频次不低于每2小时1次，夜间、凌晨时段加密至每1小时1次，对长草覆盖区域应扒开草皮检查，低洼积水区域用探杆探查，确认是否存在管涌空洞。2.1.3险情监测方法（1）人工监测：对已发现的管涌涌口，周边布置3~5个观测桩，每日监测桩顶沉降、位移变化；用量桶收集单位时间涌水量，烘干法测定含沙量，记录单位时间出沙量。（2）仪器监测：有条件的可布设渗压计监测渗透压力，采用高密度电法、地质雷达探测渗流通道的走向、范围和深度，为处置方案提供依据。2.2险情分级根据管涌险情规模、位置、危害程度，分为四级：（1）一般险情（Ⅳ级）：单个管涌涌口直径＜0.3m，单位时间出沙量＜0.01m³/h，涌口距堤（坝）脚＞10m，出沙量稳定，堤（坝）身无变形，不影响主体工程安全。（2）较大险情（Ⅲ级）：单个涌口直径0.3~1.0m，或多个管涌群总出沙量0.01~0.1m³/h，涌口距堤（坝）脚5~10m，出沙量持续缓慢增加，堤（坝）身无明显变形。（3）重大险情（Ⅱ级）：单个涌口直径1.0~2.0m，或管涌群总出沙量0.1~1.0m³/h，涌口距堤（坝）脚＜5m，出沙量快速增加，堤（坝）身出现沉降、局部裂缝。（4）特大险情（Ⅰ级）：单个涌口直径＞2.0m，总出沙量＞1.0m³/h，已形成贯通性渗流通道，堤（坝）身出现大面积沉降、开裂，随时存在溃决风险。3处置基本原则3.1安全优先原则：抢护作业全过程以保障人员安全为前提，险情恶化、存在坍塌溃决风险时，优先撤离作业人员，严禁冒险作业。3.2反滤导渗原则：核心处置原则为“只拦泥沙、不阻渗水”，严禁完全封堵渗流出口，完全封堵将导致渗流压力升高、渗透坡降增大，引发深层土体淘刷，导致险情突然恶化；通过反滤结构将细颗粒截留在土体内，引导渗水自由排出，降低渗透压力，控制险情发展。3.3前堵后排原则：条件允许时，优先在迎水面封堵渗流进口切断渗流来源，配合背水面反滤导渗，形成联合处置效果，快速稳定险情。3.4因地制宜原则：优先使用现场可快速获取的砂石、土工织物、编织袋等材料，抢护动作要快，要求险情发现后1小时内启动处置，4小时内初步控制险情，避免险情扩大。3.5分级响应原则：Ⅳ级一般险情由工程管理单位组织就地处置；Ⅲ级较大险情由县级水行政主管部门牵头处置；Ⅱ级重大、Ⅰ级特大险情由市级以上防汛指挥机构统一指挥调度处置。4分类处置技术要点4.1Ⅳ级一般管涌险情处置4.1.1沙井抢护法适用场景：单个小型涌口、旱地出逸、水流量小、带沙量少的一般管涌。处置步骤：①清理涌口周边表层淤泥、杂草及松散土体，清理范围超出涌口边缘0.5~1.0m；②以涌口为中心开挖深度0.2~0.3m的圆坑，坑底铺设1层200g/m²以上无纺土工布，或铺设10~15cm厚的合格粗沙；③制作直径比涌口大0.1~0.2m的竹笼或铁丝网筒，竖直放置于涌口上方，筒底伸入坑底，筒顶高出渗水出逸点0.3~0.5m；④筒内填充粒径2~5cm的干净碎石，筒与坑壁之间填充粗沙，形成反滤结构，渗水从筒顶溢出，细颗粒被截留在筒外，达到稳定险情的目的。4.1.2反滤压盖法适用场景：背水坡大面积分布多个小型管涌涌口、坡面散浸型管涌。处置步骤：①清除坡面软土、杂草及已破坏的土体，清理范围超出最外侧涌口边缘1.0m；②从坡脚到坡面分层铺设反滤层：第一层为粗沙，厚度10~15cm；第二层为粒径1~2cm的小石子，厚度10~20cm；第三层为块石，厚度15~30cm；缺少砂石料时，可直接铺设200g/m²土工织物反滤垫，外侧压块石固定；③反滤层顶面高出最高出逸点0.5m以上，坡脚设置排水沟，将导出的清水集中排入河道，避免浸泡坡脚。4.2Ⅲ级较大管涌险情处置4.2.1反滤围井法适用场景：单个或少数集中分布的较大涌口，涌口位于背水坡脚旱地或水深小于1.0m的坑塘内。处置步骤：①定位清理：以涌口为中心，开挖围井基坑，基坑直径比涌口大1.0~2.0m，深度开挖至不透水层或原地面下0.3~0.5m，清除坑内松软土体、带出的泥沙；②铺设底反滤：坑底铺设200g/m²无纺土工布，再分层铺设反滤料，反滤级配满足保土透水性要求：保土性D15/d85≤4~5，透水性D15/d15≥5，分层厚度为：粗沙层15~20cm，砾石层20~25cm，碎石层25~30cm；③垒筑井壁：采用编织袋装土（装土量为编织袋容积的70%~80%）错缝垒筑围井井壁，井壁高度高出涌口涌水位1.0~1.5m，井壁厚度不小于2层编织袋，围井直径根据涌口大小控制在1.5~4m；④排水导渗：在围井井壁高于涌水位0.2~0.3m位置预留排水口，或埋设PVC排水管导出清水，防止围井漫水冲毁井壁。注意事项：处置过程中持续监测涌水含沙量，若涌水持续带沙，及时补充反滤料，调整反滤层级配，直到渗出清水为止。4.2.2坑塘管涌反滤堆处置法适用场景：背水侧坑塘、洼地、老河道积水区内的管涌，水深1~3m。处置步骤：①采用探杆精准定位涌口位置，标记范围；②从涌口中心向外由细到粗抛填反滤料：第一层抛粗沙，覆盖涌口周边不小于2m范围，厚度不小于50cm；第二层抛粒径2~5cm碎石，厚度30cm；第三层抛块石，厚度30cm；整体形成高出水面0.5~1.0m的反滤堆，达到拦沙导渗的目的。4.2.3背水蓄水减渗法适用场景：大面积管涌群、出沙量不大、背水侧有条件筑围蓄水的场景，通过抬高背水侧水位，减小迎背水水位差，降低渗透坡降，控制险情发展。处置步骤：①在管涌群外围筑土围堤，围堤距离最外侧涌口不小于5m；②围堤高度按设计抬高水位，控制地基渗透坡降不超过允许值（砂性土允许渗透坡降0.1~0.3，粘性土0.4~0.6），一般抬高水位1~2m，围堤预留0.3m超高；③蓄水后监测涌水含沙量，若出沙量逐步减小，说明险情得到控制，若出沙量持续增大，补充反滤导渗措施。4.3Ⅱ级重大、Ⅰ级特大管涌险情处置4.3.1迎堵背导联合处置法适用场景：已经形成贯通性渗流通道的重大管涌，迎水侧渗流进口可定位的情况。处置步骤：①背水侧先快速施工反滤围井或反滤堆，初步控制涌沙，防止土体进一步流失；②迎水面探查定位渗流进口，常用方法为在水面撒木屑、面粉，观察水流汇集点，或用声呐探测定位；③进口封堵：采用防渗土工布覆盖渗流进口，周边压块石固定，然后抛填粘土形成防渗铺盖，粘土铺盖厚度不小于1.0m，范围超出进口边缘不小于5m，切断渗流来源；④背水侧持续导渗，直到渗出清水，险情稳定。4.3.2大口径反滤井处置法适用场景：单个大直径涌口，管涌已经深入地基，淘刷形成较大空洞的情况。处置步骤：①采用挖掘机开挖大口径井，开挖直径3~5m，开挖深度穿透管涌通道，进入下部不透水层不小于0.5m，开挖过程中用钢板桩或编织袋支护井壁，防止坍塌；②清除井内淘空带出的松散泥沙，分层回填反滤料，分层厚度为粗沙20cm、砾石30cm、块石50cm，分层压实满足级配要求；③井口填筑粘土层，顶部堆砌块石压重，防止井口沉降。4.3.3渗流通道灌浆封堵法适用场景：堤（坝）身内部已经形成隐蔽渗流通道，表面处置无法到达通道的情况。处置步骤：①采用地质雷达探测确定渗流通道的位置、走向和深度；②沿通道轴线布置钻孔，钻孔间距1.0~1.5m，钻孔深度超过通道底部不小于1.0m；③采用水泥粘土浆灌注，配合比为水泥:粘土=1:5~1:10，浆液渗透系数不大于1×10^-5cm/s，分序灌浆，先灌外围孔，再灌中间孔，灌浆压力控制在0.2~0.5MPa，避免压力过大抬动堤（坝）身；④灌浆完成后，钻孔检查封堵效果，不合格的补灌。4.3.4应急截渗处置法适用场景：特大管涌，随时可能发生溃决的紧急情况，可采用：①振动沉模临时截渗墙：在迎水侧堤脚施工临时截渗墙，墙厚不小于0.3m，深度穿透透水层，进入不透水层0.5~1.0m，快速切断渗流；②沉船沉车应急封堵：当无大型机械作业条件，险情紧急，经现场防汛指挥机构批准后，将装载石料的卡车、驳船沉至迎水侧渗流进口位置，然后快速抛填粘土封堵，控制险情发展。4.4特殊场景管涌处置要点（1）穿堤涵闸基础管涌：多发生于下游翼墙回填区，优先采用小型反滤围井处置，因场地狭窄，围井尺寸可适当缩小，但必须保证反滤层级配满足要求；对基础淘空的，采用注浆充填淘空洞，汛后再做永久防渗加固。（2）砂砾石地基老堤防管涌：因地基透水性大，土体松散，优先采用背水反滤导渗+背水蓄水减渗，严禁盲目开挖扰动原有地基，避免扩大险情。（3）冬季结冰期管涌：首先破冰清除涌口周边冰块，防止冰块破坏反滤结构，反滤层铺设完成后加大块石压重，防止冻胀破坏，24小时监测险情变化。5质量控制与安全管理5.1质量控制要点（1）材料质量：粗沙含泥量≤5%，碎石含泥量≤2%，无纺土工布单位面积质量≥200g/m²，渗透系数≥1×10^-3cm/s，断裂强度≥10kN/m，不合格材料不得使用。（2）反滤层施工：反滤料必须分层铺设，严禁混料，每层铺设完成后检查级配，不得混入泥土，防止反滤层堵塞失效。（3）结构稳定性：围井、围堤井壁必须错缝堆砌，压实紧密，预留不小于0.3m的安全超高，防止水位上涨漫溢。（4）过程监测：处置过程中每2小时监测一次涌水量、含沙量、堤（坝）身沉降，含沙量持续升高说明处置失效，立即调整处置方案。5.2安全管理要求（1）所有抢护作业人员必须穿戴救生衣，坑塘、高边坡作业必须系安全绳，夜间作业配备充足的防爆照明设备。（2）堤顶堆放抢护物资必须分散堆放，不得集中堆载，集中堆载不得超过堤身设计荷载，防止引发堤身滑坡。（3）当监测发现堤（坝）身沉降速率超过5cm/d、裂缝宽度持续扩展时，立即发出预警，撤离所有作业人员，待险情稳定后再调整处置方案。（4）高水位期间，处置完成的险情部位必须安排24小时专人值守，防止水位上涨引发险情复发。6处置后工作与汛后加固6.1持续监测：险情控制后，高水位运行期间每日监测不少于2次，退水期间每日监测1次，直到水位降至警戒水位以下7天，险情稳定后方可停止监测。6.2隐患排查：水位退落之后，采用钻探、物探方法探查管涌通道位置、范围、淘空洞体积，建立隐患台账。6.3永久加固：汛后根据隐患情况实施永久加固：一般管涌险情，修建永久背水反滤层；较大及以上管涌险情，迎水面修建粘土防渗铺盖或防渗墙，对淘空形成的空洞进行充填灌浆，塌陷部位分层回填压实，达到设计标准。6.4档案归档：将险情发生时间、位置、监测数据、处置过程、加固方案等资料整理归档，建立工程险情档案，为后续运行管理提供依据。7应急保障7.1物资保障：堤防工程按每公里不少于5000条编织袋、100