同马大堤管涌成因与处理措施分析

管涌，是汛期堤防在渗流作用下，土体颗粒被带出而发生渗透破坏的现象。长江中下游平原冲积地层，上面是粘性土，往下是粉砂、细砂等。由于渗水流经强透水层的压力损失小，堤内数百米范围内粘土层下面仍可能承受很大的水压力。如果这股水压力冲破了粘土层，下面的粉砂、细砂就会随水流出，从而发生管涌。据统计，堤防溃口90%以上都是因堤身堤基管涌破坏造成的。因此研究管涌产生原因、汛期处理效果以及汛后治理措施等有十分重要的现实意义。本文对2020年同马大堤管涌成因和汛期应急处理的成效进行分析，就管涌堤段治理提出建议。

一、工程概况

1.同马大堤基本情况

同马大堤是长江流经安徽的第一道防洪屏障，属长江干流二级堤防，保护安徽省境内宿松、望江、怀宁、太湖四县及省属华阳河、九成、皖河三个农场2310km2范围的142 万亩耕地、124 万人口生命财产安全，同时也保障湖北黄广大堤部分地区和沪渝高速、京九铁路等重要基础设施的防洪安全。同马大堤全长173.525km，其中沿长江段堤长138.36km，沿皖河段堤长35.165km。

自1983年同马大堤列入中央基建后，一些重点险工险段逐步得到治理。据《安徽省志·长江志》记载，2002年水利部批复同马大堤加固工程总投资10.1 亿元，其中由长江水利委员会组织实施的防渗墙等隐蔽工程3.88 亿元，由安庆市组织实施的非隐蔽工程6.22 亿元。建设内容包括堤身加固173.5km，填塘固基173.4km，堤身灌浆166.5km 等等。全线达防御五四年型洪水设计标准，全部工程于2009年12月通过长江水利委员会主持的竣工验收。交付使用以来，安全防御2016年和2020年长江大洪水，但也暴露出砂基堤段易发管涌险情等防洪薄弱问题。

2.管涌发生情况

2020年主汛期同马大堤发生险情14 处，其中管涌4 处，占出险数量的28.5%。统计2020年同马大堤沿线发生的4 处管涌情况如下：

（1）管涌1（编号G1），所在堤段桩号6+100，距内堤脚390m 处，管涌处地面高程16.00m。发生时间为2020年7月28日，当时水塘出现直径15cm集中渗水，水柱冲出水面6～7cm 高，冒水带砂。该堤段深层砂基，堤基为双层结构，出险时当地江水位21.20m。

（2）管涌2（编号G2），所在堤段桩号9+500，管涌处距内堤脚16m，地面高程18.00m，发生时间为2020年7月12日，内堤脚平台潮湿处发现4 处1～2cm 泉眼翻砂鼓水。该段为1954年溃口处双层砂基。出险时江水位22.27m。

（3）管涌3（编号G3），所在堤段桩号159+850，2020年7月23日发现，距内堤脚167m水田内，有冒水面积1.5m×1m、深度约1.5m 的管涌，洞口周围形成砂环2.5m×2.5m，附近还有2 个冒砂点。该处地面高程13.83m，砂基砂堤，堤基为单一细粉砂结构。出险时皖河内长江水位18.09m。

（4）管涌4（编号G4），所在堤段桩号172+980，局内堤脚76m 排水沟边，2020年7月13日发生直径15cm、冒水面积2m2、深度约1.6m 的管涌，出水量大，并有大量细沙流出，附近伴有5cm小管涌1 处。地面高程17.26m，砂基砂堤，单一砂层堤基。出险时外水位18.88m。

3.管涌表现

发生的4 处管涌表现形式不尽相同。G1 发生在取土坑宕边缘，距同马大堤内堤脚距离达390m，出险处周边地形高出50～110cm，出险时有水头涌出并携带黑砂。G2 管涌处在堤脚压渗平台上，该处为1954年溃口段，江水位超外堤脚后，内平台小范围逐渐潮湿，随后渗水并出现砂沸状，且有多点发生。G3 发生在水田内，发现时涌水周围已成砂环，涌水量大、水温较低，涌水处已形成深度150cm 空洞。G4 位于排水沟内，涌水附近2m2范围大量细沙随水涌出，深度约160cm，周边还伴有翻砂鼓水出险点。

二、管涌产生原因分析

1.高水位影响

同马大堤沿程水位测站典型年最高水位表明，华阳闸江水位和石牌站皖河水位实测值均为历史最高，宿松汇口站水位为历史次高。2020年7月7日同马大堤沿线超警戒水位，至8月13日全线回落至警戒线以下，持续时间38 天。分析管涌出险时间可知，同马大堤四处管涌点分别发生在长江水位超警后的6～22 天，且发生时间越早，距内堤脚距离越近，说明高水位持续产生的渗透压力，是发生管涌的重要成因。

2.砂基渗流作用

同马大堤地基分三种地质结构类型：单一结构、双层结构和多层结构。据长江勘察局2000年勘察成果，同马大堤堤基土层渗透系数：黏土、粉质黏土、壤土为10-5～10-7cm/s，粉砂、细砂为10-3～10-4cm/s，砂性土为10-5～10-7cm/s。据统计，同马大堤砂基堤段长69.193km，占39.9%，且堤基砂层厚。从表1可知，发生管涌堤段均为强透水砂基，发生渗透变形几率较高。

3.出险堤段地貌特点

同马大堤沿线有村民傍堤居住，堤身以外因耕种等削弱达标后的堤防断面，堤内取土坑宕、排水沟等成为易发险情堤段。4 处管涌中，G1、G3 和G4 均与堤内生产活动相关，其中G1 处为村民取土坑，G3 为耕作农田，G4 为农田排水沟，三处地貌均减少了覆盖层厚度，增大了险情发生几率；仅G2处在堤防堤脚压渗平台上，但该处原为历史溃口险段，堤基条件差，易发险情。

4.入渗点近

发生管涌堤段的G1 和G2 段，外滩低洼，出险时堤外水深近10m，出险点水头差为4～5m；而位于皖河段的G3、G4 管涌堤段几乎无外滩，汛期洪水临堤时即产生渗流作用。外滩低或无滩，造成入渗点近，极易发生渗透破坏造成管涌险情。

三、汛期应急处理

1.处理原则

处理管涌的原则是“抑砂导水”。管涌出现， 应采取“前截、后压和导渗”的方法进行整治。汛期长江水位居高不下，堤外水深一般有7～10m，采取前截的方式不现实，适用抑砂导水的导渗处理，即采用砂石反滤处理方法，减小渗透压力，排水抑砂。

2.处理措施

汛期处理管涌险情时，在管涌口周边用土袋修筑围埝，铺黄沙或细粒料瓜米石，其上再均匀铺设碎石，形成导滤围井。其中G1 和G3 处理时，水头和涌水流速较大，铺细粒料之前先用较大粒径碎石消杀水头，再按反滤级配铺设。粒料厚度每层为30cm 左右，围埝高100cm 左右，随着围埝内水位逐渐升高，在适当位置设排水管导出渗水。

3.处理效果

随着实施反滤围井处置，围井内水位逐渐升高，渗水逐渐变清，水温仍较低，表明渗流仍在继续，“抑砂导水”的效果已经显现。实践中发现，G1 和G2险情处理后第三天，围井内碎石层面干涸，围井外围低洼处，再度出险砂沸点，继续采取增加反滤围井方法处理后，管涌点及周边无新的险情发生。

四、管涌堤段治理建议

1.同马大堤历史管涌段治理

同马大堤在1983年、1998年主汛期曾发生汇口段、甘桥段、关帝庙段、龙潭段、白沙段等重大管涌，其中汇口段、甘桥段和龙潭段分别采取建减压井工程处理措施，关帝庙和白沙段采取填塘固基进行处理。皖河段一些砂基砂堤段在长江委隐蔽工程实施时，采用了防渗墙处理措施，此后的度汛检验可知，历史管涌段均未发生新的险情，说明填塘固基、减压井和防渗墙三种工程措施，对同马大堤起到了除险加固作用，可以作为险段治理的参考。

2.除险加固建议

（1）G1 管涌距堤脚较远，该段外滩低洼，出险地点为取土宕，周边坟地。建议堤外增设黏土铺盖，出险位置填塘盖重。

（2）G2 管涌为历史险段，出险表现为轻度砂沸。外滩高程低，管涌点处在堤脚平台，建议堤外增设黏土铺盖，外堤脚设置垂直防渗墙。

（3）G3 管涌处在皖河砂基砂堤上，且外滩沟槽临堤，出险地点为水田，建议对该段堤身、堤基实施垂直防渗墙。

（4）G4 管涌堤段为历年易发险段，堤外坡脚临水，出险处为排水沟，建议实施堤身、堤基垂直防渗墙；禁止开沟破坏覆盖层，重新设置堤内水系。

3.其他建议

（1）管理建议。加强堤防管理是保证防洪标准的重要手段。保护范围和管理范围禁止开沟、取土，即使因耕种需要，也不能削弱堤防的设计断面。历史险段、重点砂基堤段，应禁止耕种，既防止水土流失保持防洪能力，又有利于汛期查险、除险。

（2）灾害防御建议。汛期，防汛指挥机构应组织对防守范围的历史险段、砂基堤段进行全面检查，填平险段范围内的排水沟、取土宕；深层砂基段查险范围应扩大到500m，尤其是高水位持续时间较长时，需要加大查险范围和加密查险频次，加强对水渠、水田等盖重末端的查险。

五、结语

管涌是江河防汛中出险几率高、危害程度大的险情之一。2020年同马大堤发生的管涌险情，与高水位持续时间、堤防深层砂基以及地貌特点等致险因素有关，汛期要高度重视类似风险因素并加强防范。根据出险特点，汛后有必要采取填塘固基或防渗墙等相应的工程措施开展除险加固，注重管理和防御等非工程措施运用，提高堤防的防御洪水能力■