技术说明文件
发布日期：2009年08月24日
长港渠道整治工程
采用镀高尔凡格宾及雷诺护垫方案说明
天津蓟县君山苑
马克菲尔（长沙）新型支挡科技开发有限公司
2009年08月24日
长港渠道整治工程
目录
一 、工程概述（此块内容请设计院补充） ............................................................................................ 1 二 、设计依据 ............................................................................................................................................... 1 三 、设计方案 ............................................................................................................................................... 1 四、设计计算原理与设计参数 .................................................................................................................. 1
4.1 设计计算原理 .............................................................................................................. 1 4.2 设计参数 ..................................................................................................................... 4 五 、技术经济分析 ....................................................................................................................................... 7
5.1 技术分析 .................................................................................................................... 7 5.2 对比分析表 .............................................................................................................. 9 六、国内外相关工程案例分析 ............................................................................................................... 11
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一 、工程概述（此块内容请设计院补充）
二 、设计依据
①《水工挡土墙设计规范》（SL379－2007）； ②《堤防工程设计规范》（GB50286－98）。
三 、设计方案
方案设计遵循的原则是：“安全可靠、经济节约、就地取材、生态环保、技术创新、自然和谐”。
主要设计内容有：
护岸护坡断面图及方案说明。
四、设计计算原理与设计参数 4.1 设计计算原理
⑴ 格宾挡墙计算原理
格宾重力式挡墙的基本稳定原理同浆砌石重力挡墙和混凝土重力挡墙相同，均是通过墙体自身重量来维持挡墙在土压力下的稳定。格宾重力式挡墙的外形
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通常有外台阶、内台阶、宝塔式三种。而由于格宾材料的特性，格宾挡墙无法做成如仰斜式的斜墙。
重力挡墙的设计计算在国内已经有了很完善的计算方法和规范。且由于各个行业的侧重点不同，各个行业的重力挡墙计算方法也有细微的区别。不过，尽管如此，格宾重力挡墙仍然可以套用不同行业的重力挡墙计算，在个别细微的地方作出微调即可。 ⑵ 雷诺护垫计算原理
护坡工程中的基本原理是防护材料的抗冲能力和水流的冲刷能力的对比，当防护材料的抗冲流速大于水流的冲刷流速时，防护材料可视为稳定的防护体，不会在水流的冲刷下发生位移，从而起到抑制冲刷的发生，保护基础层的稳定，从而达到维持堤岸（坝体）的稳定的最终目的。
雷诺护垫防护体系的防护基本原理也是如此，当雷诺护垫防护体系的抗冲能力大于实际的冲刷时，该防护体系就可以认为是成功的。而雷诺护垫的抗冲能力主要由两方面因素所提供：雷诺护垫内部填石自身的抗冲能力，以及钢丝网箱所能提供的石料位移的能力。然而在实际工程设计中，通常不会将这两方面因素分开考虑，而是采用将整个雷诺护垫防护体系视做一个整体进行考虑，综合考虑雷诺护垫系统的抗冲能力和雷诺护垫防护的厚度、石料粒径大小、以及雷诺护垫自身的力学性能。目前在雷诺护垫防冲系统的设计思维中，主要有两种方式来确定雷诺护垫防护系统能否满足工程实际需求：牵引剪切力方式和对应抗冲流速方式。
通过计算河道中的牵引剪切力以及雷诺护垫防护系统的允许牵引剪切力，来判断雷诺护垫防护系统能否满足防护需求。这种方法的代表是美国联邦公路局。美国联邦公路局于1984年和1988年通过Simons（1984）和Clopper 、Chen（1988）两组研究人员均研究了不同厚度的
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雷诺护垫的允许剪应力，并且以此为依据提供了牵引剪切力的计算方法。由于前者的适用情况更多，且相应的设计偏于安全，所以，一般采用的是Simons的研究成果。
马克菲尔公司于1983年和美国科罗拉多大学合作，做了详尽的雷诺护垫的抗冲刷模型和原型试验，根据防冲刷稳定分析的两种思路（允许剪应力法和允许流速法），分别给出了详尽的研究报告。其中的允许流速法结果，已经被工程实践所证实，并且吻合多年的工程经验结果。由于流速的概念更直观方便，为广大工程师所接受。因此，为了快速设计的需要，马克菲尔公司通过试验结果以及多年的工程经验的总结，得出了雷诺护垫系列防护与流速的关系表（如下表所示）
厚度 （m） 填充石料 石料规格 （mm） 70～100 70～150 70～100 70～150 70～120 100～150 100～200 120～250 临界流速 极限流速 （m/s） 4.2 4.5 5.5 6.1 5.5 6.4 7.6 8.0 类型 d50 （m/s） 3.5 4.2 3.6 4.5 4.2 5.0 5.8 6.4 0.15～0.17 0.085 0.110 0.085 0.120 0.100 0.125 0.150 0.190 雷诺护垫 0.23～0.25 0.30 格宾垫 0.50
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4.2 设计参数
⑴ 格宾特有技术参数
① 格宾是将低碳钢丝经机器编制而成的双绞合六边形金属网格组合的工程构件，在构件中填石构成主要用于支挡防护的结构。
② 格宾规格为G4×1×1 GF、G3.5×1×1 GF 、G3×1×1 GF、G2.5×1×1 GF、G2×1×1 GF、G1.5×1×1 GF，即长4m或3.5m或3m或2.5m或2m或1.5m，宽1m，厚1m，钢丝镀高尔凡防腐处理，内
部采用隔板隔成单元；长度、宽度、高度公差为±5％；网孔规格为8×10。具体见构件大样图。
③ 钢丝标准及技术参数：钢丝抗拉强度350~550N/mm2，未经拉伸钢丝的延伸率不能低于12%（经过拉伸加工的成品钢丝延伸率不能低于7%）；网面钢丝直径φ2.7 mm，公差±0.06 mm，最小镀层量为245 g/m2；为加强构件刚度，钢丝面板边端采用直径为φ3.4 mm的边端钢丝，镀层钢丝公差±0.07mm，最小镀层量为265g/m2；绑扎钢丝直径φ2.2 mm，公差±0.06 mm，最小镀层量为230 g/m2。
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⑵ 雷诺护垫特有技术参数
① 雷诺护垫是将低碳钢丝经机器编制而成的双绞合六边形金属网格组合的工程构件，在构件中填石构成主要用于冲刷防护的结构。
② 雷诺护垫规格为M6×2×0.23GF,即长6m，宽2m，厚0.23m，钢丝镀高尔凡防腐处理，隔板为双隔板，除盖板
外，底板、隔板、边板、端板间均不可分割；长度、宽度厚度公差为±3％，厚度公差±2.5cm；网孔规格为6×8。具体见构件大样图。
③ 钢丝标准及技术参数：钢丝抗拉强度350~550N/mm2, 未经拉伸钢丝的延伸率不能低于12%（经过拉伸加工的成品钢丝延伸率不能低于7%）；网面钢丝直径φ2.0 mm，公差±0.05 mm，最小镀层量为215 g/m2；为加强构件刚度，钢丝面板边端采用直径为φ2.7 mm的边端钢丝，镀层钢丝公差±0.06mm，最小镀层量为245g/m2；绑扎钢丝直径φ2.2 mm，公差±0.06 mm，最小镀层量为230 g/m2。 ⑶ 非覆塑产品共有参数
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① 镀层附着性要求：镀高尔凡层附着力检验采用缠绕试验方法，并应达到如下标准，当镀高尔凡钢丝绕相当于自身直径4倍的芯轴紧密缠绕6圈时，用手指摩擦钢丝，其镀层不会剥落或开裂。
② 边端钢丝缠绕标准：网面裁剪后末端与边端钢丝的联接处是整个结构的薄弱环节，为加强网面与边端钢丝的连接强度，需采用专业的翻边机将网面钢丝缠绕在边端钢丝上≥2.5圈，不能采用手工绞。
③ 绞边技术要求：钢丝必须采用与网面钢丝一样材质的钢丝，为保证联接强度需严格按照间隔10～15cm单圈－双圈交替绞合。
⑷ 装填石料要求
① 填充物采用卵石、片石或块石，雷诺护垫要求石料粒径D75～150mm为宜，格宾要求石料粒径D100～300mm为宜,容许不超过15%的粒径<100mm,但其不得用于格宾网格的外露面，空隙率不超过30％，要求石料质地坚硬，强度等级MU30，比重不小于2.5t/m3，遇水不易崩解和水解，抗风化。
② 薄片、条状等形状的石料不宜采用。风化岩石、泥岩等亦不得用作充填石料。
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(5) 土工布要求
无纺土工布：单位克重250g/ m2。
五 、技术经济分析 5.1 技术分析
（1） 柔性结构设计
马克菲尔产品特有的柔性结构设计及高伸张率的低碳钢丝使得格宾及雷诺护垫具有很强的柔韧性及变形能力，尤其能够适应基础的不均匀沉降。 （2）生态环保性
首先整体结构并没有采用任何污染性材料，结构主材料石材为自然界中寻找，附加的性材料钢丝网对于自然也没有任何污染。而由于结构内存在较多的填石孔隙，这样一来可以实现河水和结构后土体的自由水交换，增强水体的自我净化能力，改善水质；二来为各类水生动植物提供生存空间，维持生态系统的平衡，建设生态水利工程。三来不需要水泥等污染水质和环境的人工材料，对环境不会造成太大的破坏，且自然界易于修复这种工程破坏。 （3）美观性
无论是内部的填石还是后期长出的绿色植被，都能够很好的于周围的自然环境相互融合；插植等人工方式更可以使外观达到人为的设计视觉效果，美化环境。 （4） 耐久性
采用重镀高尔凡方式进行防蚀处理的钢丝具有较强的耐久性能。格宾及雷诺护垫由具有优良防腐性能的钢丝经过机械编织，组装而成，优良的镀层工艺和编织技术，保证了镀层厚度的均匀
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性和抗腐蚀性，一般情况下，使用寿命达到50-90年。由于结构的整体性，以及和自然环境融为整体，所以在镀层损失的情况下，不影响结构的稳定性。 （5）自透水性
格宾、雷诺护垫具有天然的透水性，一来可以迅速降低结构后填土内由于降雨等原因导致的过高地下水位，消散孔隙水压力，维持土体强度，降低发生滑坡的危险；二来无需传统结构的排水设施，节省工序，加快施工效率。三来可以加强水体交换能力，促进植被生长和生态系统的恢复。
（6） 性和整体性
格宾和雷诺护垫单元在工地现场组装成型，相互绑扎成整体，属于典型的柔性防护结构 ，可以适应地基的不均匀沉降。 （7） 施工便捷，效率高
格宾和雷诺护垫可按设计意图，工厂化生产制作出半成品，施工现场按施工图进行组装定型。整体工法操作简便、工序少、无需特殊的技术工人、受气候干扰小，整体施工效率颇高且效果易于保证。在有机械进行配合的时候，更加能够加快施工进度。工人无需特别培训。同比此类结构的施工效率很高（是传统结构的施工效率2到3倍），也就是说，可以大大减少施工周期。 （8） 经济性
格宾和雷诺护垫填充所需石头可以采用浆砌石、干砌石等传统结构无法利用的碎石或鹅卵石，石头成本较低，尤其在鹅卵石丰富的河流附近施工更可以大幅度降低造价，相对于混凝土等传统结构具有一定的经济优势。
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5.2 对比分析表
各类护坡综合比较 项目 整 体 性 浆砌石护坡 块石间利用砂浆粘结，沿长度方向一般10~15cm设置沉降缝，不完整，整体性较差。 属刚性防护，抗压强度高。当地基变刚 柔 性 形和受到超设计侧向外力时，容易产生变形破坏。 抗压强度较差。当地基变形和受到超设计侧向外力时，极易产生垮塌等破坏。 干砌石护坡 块石间仅靠相互咬合力维持，完整性差。 雷诺护垫护坡 利用防腐处理的钢丝经机编六角网双绞合网制作成长方形箱体，箱体内填装石料，各箱体用扎丝连接，整体性好。 属柔性防护，抗压强度高，柔性好。箱体内填石在外力作用下，受箱体的，填石间越加密实。当地基变形和受到超设计侧向外力时，能够很好的适应地基变形，不会削弱整个结构，不易产生垮塌、断裂等破坏。 坡体需要设计排水透 水 性 孔，受地表水和地下水影响大，易产生破坏。透水性较差。 抗冲刷一般。受施耐 久 性 生态效应
工质量和地基条件较大，耐久性较差。 坡体表面无法生长植被，对生态环境坡体不需要设计排水孔，但受地表水和地下水的影响大，易产生破坏。透水性较好。 抗冲刷差。受施工质量和地基条件大，耐久性差，容易破损。 坡体表面不易生长植被，对生态可在坡体内利用植生袋加快坡体绿化，对生态环境基本抗冲刷好。受施工质量和地基条件小，整体结构耐久性好。 坡体不需要设计排水孔，受地表水和地下水的影响不大，不易产生破坏。透水性好。 坡面需要设计排水孔，受地表水和地下水的影响较大，易产生破坏。透水性较差。 抗冲刷能力好。受施工质量和地基条件较大，耐久性一般。 坡体表面无法生长植被，对生态预制砼块护坡 砼六方块之间也是利用砂浆粘结，需设置沉降缝，不完整，整体性一般。 属刚性防护，抗压强度较高。当地基变形和受到超设计侧向外力时，易产生变形，产生断裂等破坏。
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不利。 工期较长，要求有一定的施工技术水平。 对块石强度、形材料要求 工程造价 适用性
常规防护结构，造价较高。 防护要求较高，有防冲刷要求部位 环境不利。 工期较短，对施工人员要求不高。 对块石强度、形高。 简易防护结构，造价低。 防护要求不高，非重要部位。 常规防护结构，采用高强钢丝网箱，造价适中。 防护要求较高，有景观和抗冲刷要求高部位 有利。地表内外水可以实行交换。 施工技术 施工便捷，工期较短。经现场指导后，即可投入工作，对施工人员要求不高。 定型网箱。对块石强度、形状、大小要求一般。 工期较长，要求有一定的施工技术水平。 标准预制件。对六方块的强度、形状、大小要求较高。 常规防护结构，造价高。 防护要求较高，有防冲刷较高要求部位 环境不利。 状、大小要求高。 状、大小要求
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六、国内外相关工程案例分析
项目名称 项目地点 实施时间 工程类型 楚家湖岸坡防护工程 湖南沙市 2006年11月 岸坡防护 工程量 2160㎡雷诺护垫 项目名称 项目地点 实施时间 工程类型 洞庭湖整治项目沅江草尾河段护岸工程 湖南沅江县 2005年5月，2005年11月 岸坡防护
工程量 20400平方米 项目名称 项目地点 实施时间 工程类型 沩水河护坡 湖南宁乡 2006年10月 岸坡防护
