特大管涌现象：沅南垸新兴咀堤段的挑战

（一）险情概述

由于洞庭湖区堤防涉及不同的工程地质单元，堤基所处的地质环境不一，渗透破坏的特征亦有所不同。

表10-11　长江干堤湖南段堤基工程地质条件

续表

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沅南垸是洞庭湖区11个重点垸之一，地处洞庭湖西滨，沅水尾闾南岸，属洞庭湖冲积平原与雪峰山余脉低山丘陵区的结合部。该垸大堤从新兴咀（11+000）至同心拐（19+000）堤段历年高洪水位期间曾多次发生管涌。如1998年7月23日16时，沅水盘湖昏站水位达37.35m，超过防汛水位0.85m，新兴咀堤段离大堤内脚20m处的新兴轻机厂院内一个水凼里出现2处翻沙鼓水，流量0.2m3/s，每个鼓水眼在水面上翻出0.3m2大的水花。为及时有效控制险情，当晚调集480名劳力，35台手扶拖拉机，投入袋装砂卵石进行压盖、反滤、导渗。由于外江水位继续上涨，到18时，水位达到40.52m，超过危险水位2.02m，致使管涌范围不断扩大，达到6750m2，离堤脚最近15m，最远处220m。管涌点多达28处，且连成一片，形成管涌群。单孔最大流量达0.3m3/s，水位高喷达0.5m。整个管涌区内像开锅的稀粥，水花飞溅，喷泥冒沙，喷出的110m3泥沙将管涌区南面一水渠淤满。浑水在地面漫溢横流，又将周围地面表土浸泡松软，破坏了表土层结构的凝聚力，降低了土体抗渗强度，新的管涌和更大的险情随时都有可能发生，形势万分危急，因而当时被列为全省重点险情之一。(www.xing528.com)

（二）堤基工程地质条件

新兴咀临洪大堤堤顶高程42m，面宽8m，内外坡比分别为1∶3和1∶2.5，堤内地面高程32m左右，堤外河床最低高程8.9m，外江历史最高水位40.92m，最低枯水位32m。大堤外临沅水主洪道，迎流当冲，堤外无边滩，且20世纪70年代以来，采砂船在该河道内不断采挖破坏了砂卵石表部粘性土盖层，利于水流直接渗透。

该段堤基上部一般为4～8m厚的alQ4或alQ3粉质粘土，部分厚度仅2m左右；下部为alQ3砂壤土，粉砂及砂砾石，典型剖面如图10-5所示。据试验成果，粉质粘土天然含水量25.4%～32.9%。干容重1.37～1.54g/cm3，孔隙比0.761～0.886，液性指数0.35～0.54，渗透系数（1.81～5.96）×10-6cm/s，内摩擦角8.5～13.8°，凝聚力15.5～37.5kPa。粉细砂天然含水量23.0%～27.2%，干容重1.35～1.41g/cm3，孔隙比0.902～0.982，渗透系数4.95×10-4cm/s，内摩擦角20.3°～27.9°，颗粒配较差，其曲线呈典型的“瀑布式”。

图10-5　沅南垸堤防工程11+160段工程地质横剖面图

由图10-5可知，该段堤基为双层结构类型，堤内表土厚度最薄2m左右，一般4～8m，其下为含砂量较高的砂壤土、粉细砂，堤外无边滩，堤外砂卵石层裸露，主洪道逼近堤脚。当外江水位上涨时，渗透水流冲开表土较薄或表土遭破坏的渊塘处，便出现鼓水，随着水位上升，时间推移，便带出大量细颗粒，孔口不断扩大，逐步形成管涌。