北江大堤管涌加固工程问题剖析∗

北江大堤石角段尽管经历了 4 次大规模的加固工程,但在十年一遇的洪水中,堤防仍然面临管涌险情。经对北江大堤石角段的管涌进行分析,发现这些反复出现的问题主要集中在红砂岩层。所谓的管涌通道实际上是红砂岩中的一些溶洞,是红砂岩中的碳酸盐钙质胶结物在水岩反应中流失钙离子后形成的,属于化学侵蚀的结果。北江石角段断裂带发育,江水通过断裂带与左岸的地下水直接连通,河水与地下水通过断裂带与溶洞往复流动,在 CO₂的参与下发生水岩反应,导致红砂岩中的钙质胶结物被溶蚀,从而形成溶洞。
在洪水期间,随着江水位上涨,外江水位高于地表,江水压力通过溶洞传递到堤角覆盖层之下。当江水压力大于覆盖层的浮容重,则会发生流土破坏,进而演变成为管涌。研究认为,在枯水期通过钻孔灌浆的方法将红砂岩层中的溶洞填充,才能全面消除管涌危害。