現象
出水口孔徑小的如蟻穴,大的可達幾十厘米;少則出現一兩個,多則出現冒孔群或稱泡泉群,冒沙處形成“沙環”。有時也表現為土塊隆起(牛皮包)、膨脹、浮動和斷裂等現象,如翻沙鼓水發生在坑塘,水面將出現翻花鼓泡,水中帶沙色渾。翻沙鼓水險情,隨著河庫水位上升而加劇,沙土隨滲水不斷流失,將把堤壩工程地基下沙層掏空,導致堤壩驟然塌陷,造成決堤潰壩。因此,在發生翻沙鼓水,不論距堤壩遠近,均應加以重視,嚴密監視。
原因
一般是堤壩地基上面覆蓋有弱透水層,下面有強透水層,高水位時滲透坡降變陡,滲透的流速和壓力加大,當滲透坡降大於地基表層弱透水層允許的滲透坡降時,即在堤壩下游坡腳附近發生滲透破壞,或者在背水坡以外地面因取土、開渠、鑽探、打井、墓坑開挖及歷史潰口留下的沖潭等,破壞表層覆蓋,在較大的水力坡降下衝破土層,將下面地層中的粉細沙顆粒帶出而發生翻沙鼓水。
搶護辦法
堤壩翻沙鼓水其滲流入滲,一般在堤壩臨水面深水下的強透水層露頭處,汛期水深流急,很難在臨水面處理。其險情搶護一般都在背水面,原則是“反濾導滲,控制湧水,留有滲水出路”。這樣既可使較細沙層不再破壞,又可降低滲水壓力,使險情得以穩定。常用的辦法有:
築反濾圍井
在翻沙鼓水處,搶築反濾圍井,制止湧水帶沙,防止險情擴大。一般適用於背水坡腳附近地面或窪地坑壙數目不多和面積不大,或數目雖多,但未連成大面積,可以分片處理的翻沙鼓水險情。對位於水下的翻沙鼓水,當水深較淺,也可採用。
圍井用沙土袋圍砌,其範圍要比漏水片大,高度以能使水不挾帶泥沙從井口冒出清水為度,圍井內填反濾料,井壁埋設排水管。
附近反濾料缺乏,底層可鋪土工織物,然後在其上面填築40—50cm厚的一般磚石透水料。
圍井與堤壩邊坡或地面接觸處必須填築密實不漏水。如井內漏水較大,填築反濾料有困難,可先用磚、石填塞,待水勢消殺後,在井內再做反濾導滲。反濾圍井完成後,如發現填料下沉,可繼續補充濾料,直到穩定為止。
鋪反濾層壓蓋
在背水堤壩附近險情處,搶築反濾層壓蓋,降低湧水流速,制止地基泥沙流失,以穩定險情。一般適用於翻沙鼓水範圍較大,漏水涌沙成片的地方。
在沙石料源充足的地方,可採用沙石反濾層。
在搶筑前應先清理好基礎。如湧水涌沙嚴重,可先拋磚石,以消殺水勢。 當沙石料缺乏時,可鋪土工織物,再壓蓋一般透水料。其築法和要求與沙石反濾層基本相同。
減壓圍井
減壓圍井又稱養水盆,是在堤壩背水坡腳附近險情處使用土袋搶築圍井,壅高井內水位,減小水頭差,降低滲透壓力,減小水力坡降,制止滲水夾帶泥沙,破壞土層,以穩定管涌險情。此法適用臨背水頭差較小,高水位時間短,出現翻沙鼓水險情範圍小,周圍地表較堅實完整,未遭破壞,滲透性小,出險處少的地方。圍井高出水面30cm。
當堤壩背水坡附近出現分布範圍較廣的翻沙鼓水險情時,可在堤壩出險範圍外搶築月堤,截蓄湧水,抬高水位,制止湧水挾帶沙土,以穩定險情。填筑前應恆重考慮其工程量,確保施工進展能滿足險情發展和安全的需要。如管涌漏水點過多,搶不勝搶,險情嚴重時,有條件者,可考慮提高內澇水位,減少內外水位差,以緩解險情。
透水壓滲台
在翻沙鼓水險情較多、範圍較大,附近反濾料缺乏,但沙土料源豐富的地方,可在堤壩背水坡腳搶築透水壓滲台,平衡滲壓,延長滲徑,減小水力坡降,並能導出滲水,防止土沙細顆粒流失,使險情趨於穩定。透水壓滲台的寬、高,根據地基土質、築台土料進行估算,以能制止涌沙,使渾水變清為原則。一般高度應大於1m,填筑前應先將地基雜物清除。
水下翻沙鼓水搶護
在坑、擴、水溝等水下出現湧泉時,可結合具體情況進行搶護。在人力、時間和取土條件能迅速完成時,可用粗沙或沙性土填壙;也可從水上向管涌區內分層按要求傾倒沙石反濾料,使湧泉處形成反濾堆,不使土粒外流;還可用土袋做成水下圍井,再填沙石反濾料;如坑壙水位低,可將水引入或抽入,抬高坑壙溝渠水位,以爭取時間,減少臨背水位差,制止涌沙現象。
注意事項
(1)在堤壩背水坡附近搶護時,切忌使用不透水的材料堵塞,以免截斷排水出路、造成滲透坡降加大,使險情惡化。各種方法處理後排出的清水,應引至排水溝。
(2)堤壩背水坡搶築壓浸台,不能使用粘性土料,以免造成滲水無法排出,加劇險情 (3)對嚴重的翻沙鼓水,應以反濾圍井為主,並優先選用沙石反濾圍井,輔以其他措施。圍井也不宜過於高大,以免搶築不及或高井倒塌惡化險情。
(4)反濾蓋層只能適用於滲水量較少,滲透流速較小的湧泉,或普遍滲水的地區。
(5)無濾層減壓圍井的採用,必須具備減壓圍井中所提的條件,並壁圍堤要有足夠的高度和強度,並嚴密注視圍井周圍地面是否有新的管湧出現。嚴禁在險區附近挖坑取土。