堤坝管涌抢险封闭注浆方法

堤坝管涌抢险封闭注浆方法

张奎

安徽省阜阳市颍东区老庙镇水务站 安徽省阜阳市 236143

摘要：在堤坝中出现管涌险情时，就需要将高聚物材料注射到管涌通道口位置的土工布袋当中，在材料出现反应之后的体积会快速出现膨胀并且产生固化，进一步将管涌通道口堵住；接着借助微孔将高聚物材料注射进去，在材料出现反应之后其体积会飞速膨胀并形成固化，进一步实现对管涌通道封堵、坝体稳固以及增强坝体稳定性的目的。该种操作技术有着加固情况好、操作便捷、便于抢险，具有较高的针对性与可控性等特征，并且给堤坝管涌的快速抢险提供了更为优秀、高效、经济、实用的新途径，也给堤坝除险稳固提供了重大的应用价值。

关键词：堤坝管涌；抢险封闭；注浆方法

管涌主要指的是由于渗流作用，会使得无粘性土中的细小颗粒穿过大直径的孔隙，从而形成移动或被水流带出的情况，同时也是渗透侵蚀破坏的方向之一。管涌的沉陷产生机理过程中，由于管涌土体中细砂质颗粒的不断流失，土体的某些重要力学物理特性性比如:稳定性、渗透性和力等会发生变化，加上水土流失的进一步持续发展，不同流失类型和后期发展的不同流失过程模式都会对管涌的产生机理结构有不利性的影响，若未及时予以解决，伴随着当地雨水的持续冲刷，堤基下层的大量泥沙将不断地向涌出，管涌的沉陷直径就越大，导致管涌堤基上层发生不均匀性的沉陷，最终形成崩堤。管涌的发展过程受诸多因素影响，不同走向孔隙内的细颗粒受到的水流拖力各不相同，运移过程也有显著差异;还有土体颗粒的所处的水利条件、应力状态、级配、压实度、密实度等。

1 管涌现象的研究现状

1.1管涌及其特点

堤坝建设工程中，渗透性和破坏的各种形式基本上也都是从一个宏观上的角度出发来进行分类的。其中接触堤身墙体渗流渗水破坏的三种常见情况分别认为是：墙体渗水集中造成的接触堤坡墙体冲刷、漏洞和渗水集中墙体渗流渗水造成的墙体接触堤坡冲刷。堤基的动力渗流造成破坏常见地表现在因为流水泡泉、沙沸、土层中的隆起、浮动、膨胀、断裂等，统称管涌，指的也就是地下水在水向砂性土中方向渗流时，土中的一些细小砂性颗粒在水的动力力和水的综合作用下，可能通过粗细小颗粒的孔隙被动力水流推动带走这种破坏现象。管涌的异常发生与水壤土性、水力学性质特性、渗流流动方向、结构物流体型式等因素紧密联系着，因此其涌的发生出现机理极其复杂，管涌的发生出现过程有着多变、很难准确预测等基本特征，治理工程难度相对较大。从本质上看，随着土质不断变化，形成集中渗流管道的原则也会相应地变化。

1.2 管涌发生的条件及现状

管涌的现象发生往往受诸多客观因素直接影响，例如混凝土层的细砂颗粒密度级别分配、颗粒的地层空间间隙分布、水头差等，管道渗涌现象一旦会发生，许多没有细砂颗粒涌现出来的地面，地层在水中的渗透系数就会发生不均匀性的变化，之前整个地层的渗透系数主要由细小的颗粒所渗透决定，而管涌这种现象一旦发生之后渗透系数就由大集中颗粒的地层渗透性能所决定，并且将来会产生许多有危险的集中颗粒渗漏排水通道。管涌洪水发生时泵需要一定的动力条件，首先粗小细颗粒的两个孔隙滚动直径必须不得大于细小粗颗粒的孔隙直径，另外一个重要条件也就是泵的动力排水力量可能能够带动细小粗颗粒在两个孔隙间垂直滚动或横向移动，只有满足以上两个条件，管涌才有可能发生。

颗粒从管涌区移出是繁杂的现象，与土层砂土颗粒的形状、尺寸以及相对密度、结构、砂土沉积层有密切关系。若经过全面的试验工作未检测出现场的局部渗流水水头压力，建立可能发生管涌的渗流水头压力梯度，也基本没有任何意义，这仅仅是因为在现场局部小积水区域没有渗流水的情况下也是很难检测得到的。

2.传统堤坝管涌主要治理方法与不足

2.1传统技术

（1）抛填反虑层技术

此技术首先需要对出现管涌的地点抛填软塞与软帘，从而对管涌通道的水流进行封堵，接着用装满土石的土工袋对管涌口进行压制，然后顺着坝身将部分厚粘土抛掉，并且在管涌的出口位置安装围井导虑，以确保管涌出口不会出现渗流损坏，避免涌水带沙和渗透的稳定性。

（2）水泥粘土浆充砂灌浆

此种技术的原理为：浆液借助灌浆压力顺着空隙、裂缝、洞穴延伸充填，在通过密实之后形成凝结体。而浆液就会流动至较大的漏水通道中不断延伸，从而降低灌浆压力，而在形成摩擦阻力后会逐渐增大，降低流动速度，从而导致浆液沉淀、推移与沉积，对通道造成拥堵。此技术通过水泥粘土浆液的凝集特点，确保灌入体中存在接近受灌体的弹性模量，实现灌浆堵漏效果。

2.2存在不足

（1）不具备较好的时效性。只要堤坝中出现管涌情况，就有很大几率导致整体失稳，务必得立即抢险。然而，无论是应用抛填反虑层法或灌浆法都会花费较长的施工周期；

（2）管涌通道填堵效果不好。抛填反虑层法通常应用在对管涌进行封堵的两个通道口，然而却无法合理填堵管涌通道，这会给堤坝的整体性造成影响，同时还常常会造成此处再次出现管涌情况。灌浆法能够对整个管涌通道进行封堵，然而在管涌通道中渗水流速过大而能够冲走浆液最大颗粒时，就不会形成颗粒沉淀堵塞情况，也就是会发生“灌不住”的情况。

3.对于管涌的防范措施

3.1在管涌后的水塘处处管涌可采用抛大量的大理石块或粉碎后的砂石及大块卵石制成袋子并用土堆砌建筑管涌池塘平台，以此两种方式可用来有效控制平衡堤内水流动涌的池塘水压，若堤内管涌后的水塘内部同时出现管涌，可以考虑同时采用大型管式虹吸管将堤外的管涌塘水进行分流后再引入管涌后的水塘内部以有效减小管涌池塘水位差。

3.2及时检查摸清当年水涌管冲管流江涌堤外洪水整体防洪渗水处的缺口处，用少量新鲜大米、黄豆、或者用少量粘土袋对其进行渗水堵压，从而有效控制减少当年防汛洪水对管涌管冲江堤堤外整体洪水渗透的最大可流动水量和最大压力。

3.3在堤内长江溢流管道下涌处堤外两侧分别打造一道石板桩，增加长江管道下涌水溢流活动管道渗入堤内的管涌水力量和渗流活动管道墙壁长度，减小管涌处的水力活动溢流管道坡度，从而大大控制减小向堤内长江下涌堤堤外两侧渗透的管涌水溢流活动和洪水溢流管道压力，防止管涌洪水渗入流砂管涌。

3.4对于管涌堤身是在地质环境条件、构造复杂的特殊情况下，采用特殊土壤冻结法，形成的土壤冻结层和防渗透的水幕，可大大有效防止管涌。

3.5采用化学物质注水灌浆的方法，采用防水粘土泥浆固化化学注浆法，建立地下水的防渗洞或帷幕墙以防渗洞口堵漏，还有也可考虑采用先行浇灌一些大米、黄豆等一些遇地下水不易膨胀的化学物质后先灌住堵漏缝眼，再进行浇灌地下水泥浆。

3.6对于填土基地范围距离城区堤坝堤坝大堤100m以上工程管理范围内的污水池塘和养鱼池、水沟、水井、土坑等低洼处，全部及时进行开挖运土并然后用大型分层填土压力工具碾压土层进行填平，加大填土基层的占地面积和土壤土层覆盖率和降低土层的综合堆积利用重量。

3.7堤外防水利用硬质防水层和耐腐蚀性材料对高压堤进行防渗。

结语

管涌治理是造成大堤堤坝破坏的常见形成原因，实践经验表明只要采取合理的管涌治理大堤方法应该是切实可行的。大江两岸大堤区的地质生态条件虽然十分复杂多样，同时它也会不断产生不同地质形式的自然灾害，因此，抗洪防汛需要积极采取多种新的科学救灾方法，不仅仅是要求依靠组织水利电力等相关部门的专业科技人员，也同时需要积极组织建筑土木、机械与微电子、矿物处理加固、地质物理工程等诸多相关学科的专业科研人员积极参与大江抗洪防汛抗险救灾工作。

参考文献

[1]王丽.基础灌浆技术在坝基处理中的应用[J]科技传播，2010.

[2]石涛，杜念文，郑煌.江河水电站基础灌浆试验[J].水电与新能源，2010.

[3]张 勇. 浅析堤坝管涌形成机理及防治措施[J]. 建筑工程技术与设计, 2017(10).