围堰管涌破坏分析及防治方法研究

杨之良

摘 要：在吹填造陆工程中，围堰的稳定性至关重要，而渗透破坏是造成围堰失稳的主要原因之一。通过工程实践证明，如何截断排水通道、延长渗流路径，是解决此类工程问题的关键。本文依托具体工程，对围堰渗流破坏原理及防治方法在工程中进行了探索，并进行经验总结，对其他相似工程提供一定的借鉴意义。

关键词：吹填造陆;围堰;渗透破坏;管涌

中图分类号：U656                文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）07-0133-02

围堰，无论是作为围海造陆的圈围设施，还是保滩护岸的防波堤结构，其作为一种重要的水工建（构）筑物，在水工工程中有着广泛的应用。其结构稳定、位移安全历来是参建各方关注的重点，预防措施到位与险情治理得当，更是此类工程的重中之重。本文结合具体工程实践，探索围堰管涌破坏原因及防治方法，并进行经验总结，以利相关工程借鉴。

1项目背景

某A工程位于X港口，F1～F4为新建围堰，堰体高度约为4m，堰体顶高程为+8.0m，后方设计吹填高程为+7.5m。围堰结构采用斜坡式，采用素土做为堤心材料。围堰建设前原地面高程为+4.0～+4.6m。建设过程为：首先在原地面铺设一层400g/m2土工布，之后进行上部素土施工，整平并分层碾压。内侧坡面采用复合土工膜+300mm袋装土（或素土）压护。内侧复合土工膜端头须深入表层透水层以下并采用原土回填。

在A工程建设过程中，另外一个B工程同时建设E1～E5围堰，与本工程相接，故圈围形成两大部分，将作为A、B两项工程港池疏浚纳泥区。挖泥采用绞吸式挖泥船施工，通过管道运输的方式将疏浚的淤泥从开挖区直接输送到纳泥区。

根据工程工期安排，B工程疏浚工作先行开展。疏浚泥方自开始吹填至标高+6.0m时，A、B纳泥区中间共用隔堰（E1～F2～E5段）在未吹填侧出现个别位置渗水情况，施工单位对个别出水位置采用现场取土进行简易封堵，期间并未中断纳泥区吹填施工。吹填施工至约+7.0m时，F2～F4段隔堰已发展为多处渗水情况，形成管涌趋势，肉眼可见小型孔洞中有水自地底汩汩外涌，且水中夹带泥砂。并且因工期紧张，自开始吹填至吹填至+7.0m，仅历时5天时间。

针对现场中间隔堰多处管涌情况，经各方研究决定，采用排水减压方式，在吹填侧设置排水管进行排水，将上游水位降低，减小隔堰两侧水位差，并在未吹填侧堰体坡角外侧（A区）增加排水盖重的方式进行处理。在渗流下游首先铺设一层土工布倒滤层，现场取粉细砂进行覆盖，铺设高度1.5m，宽度5～10m。经过处理后，渗水情况明显好转，由夹带泥砂变为清水，且无成股水流涌出的现象，化解了现场的管涌险情。

2围堰管涌破坏原因分析

经过对施工现场情况进行多方了解，造成此次管涌险情的原因总结分析如下：

（1）在堰体复合土工膜施工时，施工单位并未按照原设计要求挖断砂层且将端头埋入不透水层，仅是铺到了原地面并用砂土简单覆盖而已。

（2）在施工中堰体局部段采用了含砂的材料，并未完全按照设计要求采用素土，由此导致渗透路径从原来的堰底变为堰体中部。随着渗透路径的减小，水力坡降增大，导致渗透破坏。

（3）原设计要求纳泥区吹填应控制吹填强度，且最大吹填高度不得超过+7.5m。但现场实施为赶抢工期，未按照设计要求控制吹填强度，连续吹填，吹填过快导致两侧水位差迅速增大，造成堰体两侧水力梯度突然增加。根据渗透原理，堰体两侧水力坡降=水头差/渗径（i=?h/L），其发生渗透的临界水力坡降icr=r，/rw， i>icr时[1]，当堰体水力坡降超过其临界水力坡降，即发生渗流破坏。

（4）根據已有地质资料显示，A、B两区中间隔堰处原地层表层存在一定厚度的粉细砂及薄层中粗砂互层，此类砂土颗粒级配组成为管涌的形成提供了颗粒几何条件。

（5）B工程吹填早于A工程，但隔堰（E1～F2～E5段）原设计仅在A工程侧进行防渗处理，并未考虑其外侧吹填的情况，而B工程开始前，并未对隔埝上游进行防渗处理，例如增铺防水布等。

3围堰管涌防治方法及经验总结

（1）围堰体渗透类破坏的抢险应遵循“上截下排”的原则，但本案例中，B工程已吹填完成，在上游设置防渗措施已不具备条件，如果在吹填前将吹填侧重新设置防水布并埋入不透水层中，可有效地切断渗透破坏的上游来水，不但工期短，且造价低。故在此条件下，本设计抢险方案中采用“下排”的措施，将下游增加排水覆盖，从而延长渗径，起到降低水力梯度，减小渗流力，减小渗流流速的作用，排水覆盖亦能增加下游土体自重，增加渗流逸出处土体抵抗渗透变形的能力，且盖重土料取自现场未吹填侧，就地取材，降低了工程投资，更为工程抢险节约了宝贵的时间。

（2）工程建设中，疏浚吹填此类工程，现场实施为赶抢工期往往忽视设计文件中要求的吹填速率控制，殊不知吹填要求时间间隔可有效地避免堰体两侧水力坡降突然增大，实为控制发生渗透类破坏外部因素的重要手段。

（3）不良的无黏性土级配条件是管涌类渗透破坏的温床，其颗粒组成与结构为管涌类渗透破坏的主要内因，在类似工程建设中要特别注意在此类地质条件上的围堰建设，有条件的情况下应对原地表的无黏性不良级配土进行掺拌或翻拌。

4结论和展望

（1）通过工程实例对围堰管涌破坏的处治，探索了围堰管涌破坏的原因及防治方法，并进行经验总结，对其他相似工程提供了一定的借鉴意义。

（2）在吹填造陆工程中，围堰的稳定性至关重要，而渗透破坏是造成围堰失稳的主要原因之一。通过工程实践证明，如何截断排水通道、延长渗流路径，是解决此类工程问题的关键。

（3）本工程中，通过在下游设置倒滤层并增加排水覆盖，能够解决管涌破坏的问题。

参考文献：

[1]李广信，张丙印，于玉贞.《土力学》第2版[M].北京：清华大学出版社，2013.

[2]JTS154-2018，《防波堤与护岸设计规范》[S].

[3]JTS147-2017，《水运工程地基设计规范》[S].