箱堰是指在水利工程建設中，為建造永久性水利設施，修建的臨時性圍護結構。其作用是防止水和土進入建築物的修建位置，以便在圍堰內排水，開挖基坑，修築建築物。一般主要用於水工建築中，除作為正式建築物的一部分外，圍堰一般在用完後拆除。圍堰高度高於施工期內可能出現的最高水位。
基本介紹
堰身結構形式選擇,箱式圍堰堰頂高程的確定,箱式圍堰施工工藝,箱式圍堰混凝土板預製,箱式圍堰土方築堰工程,箱式圍堰混泥土基礎現澆,箱式圍堰預製板安裝,箱式圍堰質量管理,
堰身結構形式選擇
根據斷面外形特點，海堰結構型式大體上分為三種基本形式，即斜坡式、陡牆式和混合式。混合式海堰型式斷面組合得當，可兼有前兩者的優點，適用於地質條件較差、水深大、受風浪影響較大的堰段。
地質為軟土特性、風浪及水深較大，兼顧考慮已建半圓體防波堰情況，採用混合式斷面形式是比較合適的。設計採用帶平台的複式斷面，消浪平台的設定可減少波浪飛濺，平台上的紊動波流能消耗大部分波浪能量，有效地減少波浪爬高，同時也有利於提高堰身斷面的穩定性。根據南港工業區東邊界現已建成的半圓體結構防波堰位置，從消浪效果、工程投資及占地等角度考慮，東邊界永久達標防潮海堰設計與半圓體防波堰整體結合布置，半圓體與設計消浪平台相銜接。該方案堰頂高程較低，投資最小，地基處理難度低，占用可利用土地少，施工條件相對較好。
箱式圍堰堰頂高程的確定
目前，海堰的設計主要分為不允許越浪和允許部分越浪兩大類。天津沿海地區軟基分布較廣泛，在軟基上新建海堰排水固結周期長，沉降量大，故海堰的填築速度和建設高度受到限制。按不允許越浪設計，對堰頂高程和斷面尺寸的要求較高，可能造成軟土地基的承載力不足，不僅會極大的增加軟土地基的處理費用，加大工程投資，還會增加施工難度，延長建設周期，很不經濟合理。按允許部分越浪設計在控制越浪浪滿足要求的前提下，可以有效降低堰身高度，優勢比較明顯。
海堰位於軟土地基上，堰頂高程過高會增加潰堰的風險。考慮本次設計堰頂及堰坡均有防護，同時背海側結合整體規劃要求可以修建景觀河道以容納越浪水量，因此本次海堰工程按照允許部分越浪進行設計。根據規範的有關規定及公式，按照帶平台的複合式斜坡堰，採取按允許部分越浪的波浪要素進行計算，設計堰頂高程取值8.50m。
規範中海堰允許越浪量的計算方法是建立在簡單單坡和陡牆模型試驗的基礎上，計算方法和計算公式比較單一且精度有限，難於適應複雜斷面結構型式海堰的越浪量計算。海堰結構斷面和波浪作用條件較複雜，波浪爬高和越浪量計算與現有經驗公式的適用條件不完全一致，為了驗證海堰越浪量、確定堰頂高程和對海堰結構進行最佳化，本次設計海堰斷面結構進行了物理模型試驗。參照試驗結論，從安全和經濟的角度考慮，最終確定本次海堰設計堰頂高程為9.0m。
箱式圍堰施工工藝
箱式圍堰混凝土板預製
1．振動平台的構成。振動平台由台面、振動電機及四角支柱組成，其中台面成長方形，平面尺寸為1.0m×1.4m，由厚10mm的鋼板製成；振動電機的功率為1.5kW，四角支柱高1.0mm左右，支柱內設減震簧。混泥土板日產量200～300塊，具有成本低，操作方便、生產效率高等優點。
2．鋼模板的製作。為了便於脫模及解決脫模中混泥土預製板易掉角的問題，製作的鋼模板上口的平面尺寸應略大於底模的平面尺寸，各邊以長出1.0mm為宜，並在鋼模底板上均勻布設10多個直徑為4mm的小孔。
3．混泥土板的配料及預製。按照抗壓標號為C20、抗滲標號為W6、抗凍標號為F100的設計要求，經實驗確定每立方米混泥土材料的用量為：水泥322kg，中砂695kg，粒徑1～2cm的石子454kg，粒徑2～4cm的石子681kg，同時每立方米材料中摻入PC-2型混泥土引氣劑0.027kg及木鈣0.805kg。使用前應將引氣劑配成濃度為3.2%的溶液，木鈣配製成25%的溶液，並計算出每盤料所需的用量配料時，先往攪拌機里加入一定量的水及以上兩種溶液，拌和均勻後，再按配比加入水泥及砂石料，攪拌3min後出熟料。製作混泥土板時，先在鋼板底部鋪一層0.4mm後的塑膜，再填入已拌和好的熟料，後置於振動平台上振搗，振動時間以1.5min為宜，並將混泥土板的上表面壓平抹光，脫模後的混泥土板要及時覆蓋草苫並灑水養護，在24h後揭去塑膜，以檢查預製混泥土板的外觀質量。
箱式圍堰土方築堰工程
1．施工設備。防潮堰走向位置分布在1.0～1.5m等高線上，海拔低，地下水位高。為確保施工安全，分別在距大堰軸線150m處沿其平行方向修建施工圍堰及排水溝。施工圍堰布置在臨海側，圍堰頂寬6.0m，頂高程3.0m，邊坡1∶2，兼做施工便道。為防止風暴潮侵襲，縱向圍堰臨海側用編織袋裝土襯砌。為便於排水、曬土，在背海側布設縱向排水溝，溝底寬10.0m，邊坡1∶2.5，溝底高程0.0m。根據施工需要布置橫向排水溝若干，原則上每100m設一條，並及時排除取土場內積水。採用挖掘機挖土晾曬，挖土深度1.0m左右，晾曬時間一般7～10d。測其含水量達到17%～21%，符合土料設計要求後方可取土築堰。
2．填築及碾壓。填筑前需先清除取土場表面的草根等雜物，清除厚度為0.3m，並進行碾壓實驗，確定施工工藝參數。該工程標準擊實驗結果為最大幹密度1.65g/平方厘米，最優含水量17.3%，設計壓實度0.92。根據實驗結果確定碾壓參數：碾壓機械為功率約55kW（75馬力）的拖拉機，鋪土厚度為0.3m，碾壓5～6遍，最優含水量為16.3%～20.3%，循環碾壓。堰壩填築土方量大，質量標準高，工期緊。根據工程實際，將每200延長米分為一個作用段，以利於流水作業，填土、碾壓、報驗各工序穿插進行，能夠保證3d完成一層土。上土採用拖式鏟運機處理，上土寬度比每邊設計寬度多0.5m，厚度為0.3m，碾壓方向平行於壩軸線，碾壓至達到設計的乾密度。每100～150m設3土料自檢一個點，抽查頻率為自檢頻率的1/3，驗收合格後方可進行下道工序。考慮到大堰沉降量，實際築堰應超出設計高程0.3m，並建立觀測點，定期觀測沉降量。
箱式圍堰混泥土基礎現澆
1．基槽開挖。先使用輕型井點進行降水2～3d，再按設計的開挖邊線用單斗挖掘機開挖，為防止鬆動原狀土，再用人工修整至設計斷面。
2．混凝土現澆。現澆基礎為C20混凝土，配合比與混凝土預製板相同。原材料經檢驗合格方可使用，在施工現場使用強制式攪拌機進行攪和。模板經驗收合格後即可澆築混凝土，澆築時分層進行，每層厚0.3～0.4m，保持大致水平。振搗完成後的混凝土採用自然養護。澆築完成12h以內加蓋草簾，面層凝結後即灑水，使混凝土表面和模板保持濕潤，養護時間不少於14d。未進行驗收不得回填土方隱蔽。
箱式圍堰預製板安裝
1．削坡。由人工進行削坡，掛成作業，每10延米放一標準斷面，按設計要求清除多餘土方，露出削坡面。當發現壩體欠坡時，應開蹬分層回填處理，超填量不小於0.3m。削坡採用人工自上而下進行，棄土置於壩腳以外。
2．鋪設砂墊層。砂料為中砂，集中堆放在壩頂上，使用前先進行過篩，鋪設時人工自上而下進行，厚度為0.1m，大致推平後適當灑水濕潤，含水量應控制在16%～20%，並用平板振搗器振搗密實，禁止人在上面行走.砂料若含水量過小，易沿坡下滑，不便振搗。
3．土工布鋪設。本工程使用的是450g/㎡的長絲土工布。鋪設土工布時，自下而上進行，壩腳處預先壓倒齒牆底下，應力求平順，鬆緊適度，不得繃拉過緊。齒牆基礎下面的土工布平行壩軸線鋪設。搭接長度不少於0.2m，人工用尼龍線縫接，針腳不大於0.03m。施工工程中，防止砂石、預製件銳角劃破土工布，若發現土工布破損應及時修補或更換。
4．預製板安裝。預製板的尺寸為0.8m×0.4m×025m，在預製廠使用振動平台生產。經檢驗合格後，用汽車將預製板運至施工現場，安裝順序為自下而上，平鋪於土工布上，安裝平順，儘量減少縫隙，其外觀質量應符合設計要求。預製板安裝可採用3種方式：（1）採用人工推送。人工用小推車從壩腳將預製板運至壩坡，從下往上逐排安裝。應在土工布上面墊木板，工作人員在木板上行走。安裝時小心輕放，一次到位。預製板安裝表面平整，板與板緊靠，板間縫隙小於0.5mm。（2）採用滑道安裝。將預製板運至壩頂，用滑道滑至安放處，人工安裝。（3）採用吊車安裝。將板運到壩頂後，用5t長臂吊車將預製板吊至安裝位置，此種方法工程進度快，每台吊車每天可安裝600塊。
箱式圍堰質量管理
在工程建設過程中，始終積極推行項目法人負責、施工企業保證、社會監理和政府監督相結合的管理模式，並通過公開招標的方式擇優確定監理和施工企業。項目法人對工程建設負總責，主要包括資金籌措、遷占協調、調度工期、質量檢查等；施工企業實行項目經理負責制，全面落實“三檢制”（自檢、互檢、終檢），對每道工序嚴格把關；工程監理實行項目總監負責制，做到“三到位”，即檢測設備到位，管理人員到位，工作內容到位.工程建設各方相互協作，分工明確，確保工程質量。
