格宾挡墙结构设计计算书.docx
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格宾挡墙结构设计计算书
生态格网结构
设计计算实例
1生态格网结构的设计要求2
1.1生态格网结构的特点2
1.2与传统护坡的联系和区别3
1.3生态格网结构在工程设计中要注意的一些问题3
2生态格网结构的施工要求7
3材料的技术说明及产品主要规格12
3.1基本要求12
3.2钢丝盐雾试验13
3.3钢丝的外包高分子高密度PVC材料15
3.4使用环境及寿命15
3.5常用规格15
4设计计算实例18
4.1固滨笼挡墙的设计18
4.4.1计算的参数取值18
4.4.2土压力计算19
4.4.3挡墙稳定验算19
4.2绿滨垫护坡的设计23
4.2.1构造形式23
4.2.2基础准备及滤层设置23
4.2.3填石尺寸23
4.2.4考虑波浪作用时，绿滨垫厚度设计24
4.2.5计算结果25
4.3、加筋固滨笼的设计26
4.3.1计算的参数取值26
4.3.2加筋生态格网结构整体稳定计算26
4.3.3加筋生态格网结构内部力计算27
5生态格网挡墙与传统挡墙的造价比较29
1生态格网结构的设计要求
1.1生态格网结构的特点
生态格网结构是一种重力式的柔性结构，它是由特定的金属线材箱体内填卵石或碎石材料而成的组合体，是由多绞的、六边形网目的网片或加筋网片结合建筑物的尺寸将网片裁剪
后组装成的绿滨垫、固滨笼等结构单元的新型的支挡结构。
（见下图，结构尺寸见第三章）
边板
前端板
网片结构图
固滨笼结构图
边板
盖板
前端板
绿滨垫结构图
生态格网结构运用到工程之中主要用作护岸或挡土设施，它的特点是在保证护坡具有一
定的强度、安全性和耐久性的同时兼顾工程的环境效应和生物效应，以达到一种土体和生物
相互涵养，适合生物生长的仿自然状态，因此它具有以下几方面的功能：
1安全性：
这是护坡（或挡墙护岸）的基本功能，有效地固坡和护坡；
2生物性：
基本不影响土的原生动植物，不扰动原有的生、动物的栖息环境，完工后被
本土的生、动物接受；
3景观性：
完工后与周围的景观环境相协调。
1.2与传统护坡的联系和区别
1.2.1联系
1生态格网结构与传统结构的设计依据相一致，要符合国家标准和运用行业的标准要
求；比如国家标准《防洪标准》、《堤防工程设计规范》，水利行业标准《碾压土石坝设计规范》、《水工挡土墙设计规范》等等；
2生态格网结构与传统结构的结构布置都要符合建筑物功能要求，比如：
用于河道治理
的顺水坝、潜坝、防洪堤，用于消能的有消力池、护坦等等；
1.2.2区别
1传统结构只考虑了稳定性，忽略了边坡在生物、环境的要求，生态格网结构是传统护坡基础上的改进，是功能的延伸，它不单纯限于新型材料的应用，同时也重视发掘传统人工材料和技术的生态功能的改进，在设计中更多的顾及环境和生物的需求；
2在某些方面生态格网结构还不能取代传统结构，比如对变形要求较高的承力结构像闸墩、桥墩等，另外，生态格网结构是透水性结构对有防渗要求底板或箱体等不适用；
因此，生态格网结构起源于传统护坡，又有别于传统护坡，是护坡工程发展的新阶段，随着生态环保理念的深入，人们对环境效益要求的逐渐提高，传统的护坡必然要向生态技术型护坡转变。
1.3生态格网结构在工程设计中要注意的一些问题
1.3.1石材的选择
浆砌石与干砌石护坡石材选用的是尺寸越规整，越接近料石越好，生态格网结构对石材
的要求是1.5〜2.0DM中值粒径），抗冲流速取决于石材的粒径控制，并非厚度，因此，生态格网绿滨垫的厚度为t仝2DM,设计时要了解当地材料的粒径情况；
1.3.2护坡形式的选择选择
一般来说，当自然边坡W1:
1.5时。
护坡形式选用绿滨垫，当自然边坡1:
1.5〜1:
1
时。
护坡形式选用固滨笼，当自然边坡仝1:
1时。
护坡形式选用加筋固滨笼；复式断面可
根据实际情况结合使用。
（见下图）
|一创加一|一上前0一|
1.3.3对结构尺寸要求
生态格网绿滨垫或固滨笼尺寸拟定时要符合厂家的规格要求，由于固滨笼的生产是成批
机械化生产，固滨笼网目只有几种规格（80X100,100X120,130X150mm,为了满足公差
要求，它的长、宽、高有固定的规格尺寸，因此拟定结构尺寸尽量采用厂家已有的规格。
1.3.4耐久性
设计人员对固滨笼的使用寿命比较关心，因为这也是结构安全的一个方面，选择信誉好
的厂家是非常重要的，它的产品会提供所用相关试验报告和材料性能报告，一般来铰好的自
然环境可达50年，差的有腐蚀的环境能够使用30年左右。
1.3.5抗冲能力
美国科罗拉多州立大学对不同流速下绿滨垫（固滨笼）模型的试验结果表明，临界流
速可达6m/s（指绿滨垫、固滨笼中的填石不产生移动的流速）,极限流速可达8m/s（指虽然填
石移动导致绿滨垫（固滨笼）变形，但流速仍在可接受的范围内）。
1.3.6挡墙稳定验算
①抗倾、抗滑稳定计算时不需要考虑墙后的渗透压力，也不需要考虑浮力，安全系数应符合《水工挡土墙设计规范》的相关要求；土基上的挡墙要考虑沿基底面的抗滑稳定之外，还应核算墙体与基础整体的抗滑稳定性，建议采用《堤防工程设计规范》之中的瑞典圆弧法进行计算；
2•基地压应力验算时，一般要求合力的偏心距e°在地板中心的1/3范围内，最大压应力bmaxV〔b0〕地基承载力，dmax/min粘性土1.5〜2.5,砂性土2.0〜3.0（传统结构挡墙的要求dmW〔d°〕，dmaxW1.2〔d0〕）；
3.墙体内应力的验算：
墙身截面变化处承受的外部压力与剪应力小于实际的允许值。
1.3.7抗震性能和适应适应地基变型能力
试验表明，生态格网网片顺机编方向承受拉力34KN/M,变形为6〜7%,垂直机编方向承受拉力14.4KN/M，变形为20〜22%说明抗拉强度顺机编方向是垂直绞线方向的2〜3倍；台
湾的试验资料表明，挡墙固滨笼在承受侧向土压力时，竖向变形为水平变形的2〜3，滑动
的危险度高于倾斜的危险度，因此在承受地震能力方面优于传统结构，适应地基变形的能力也强于传统结构。
1.3.8经济性
1直接的经济效益有以下几点：
a．对石材的要求较宽松，可因地制宜充分利用当地材料；
b．对地基承载力要求相对较低，可降低地基处理费，不需设变形缝；
c．生态格网网片可机械化生产，打包成卷（捆）包装运输，运输成本较低；
d．由于施工方法为干砌，对于施工时用水、用电困难项目，可以节省投资；
e．对气候无特殊要求，有利于缩短工期，可以降低工程投资。
2间接的经济效益：
a.减少水泥用量，有利于节约能源，减少污染，改善环境；
b.不改变河道的自然状态，可以促进地表水和地下水的交换。
滞洪补枯、调节水位，恢复河中动植物的生长,利用动植物自身的功能净化水体，增加了景观有美化环境的功能。
。
1.3.9生态措施
1绿滨垫施工完成后，在其上覆土10〜15cm,栽种植物；（见下图）
2
（见下图）
固滨笼挡墙施工时，在笼内的一角装土，施工完成后栽种植物或插枝；
1.3.10施工说明
为了达到好的工程效果，施工图中要有详细的施工做法说明，把材料的要求、固滨笼的
规格的要求等相关情况写清楚。
施工说明见第二章。
2生态格网结构的施工要求
2.1组装箱体
2.1.1拉直边网片、端网片和隔片，组装时确保所有折缝位置正确，箱体组应按设计图示位置依次安置，并按设计要求定位，定位时需挂线调整平整度。
2.1.2间隔网与网身应成90。
相交，经绑扎形成长方形或正方形箱体或箱体组，绑扎用扎
丝连接，由边缘起连接，绑扎丝应与网丝同材质的钢丝，每一道绑扎应是双股线并绞紧，钢丝的末端向里折。
①I
15
（2）二＞
双股线作为扎丝
箱体装配
2.2构成箱体的各种网片交接处绑扎道数应符合以下要求:
2.2.1间隔网与网身的四处交角各绑扎一道；
2.22.2间隔网与网身交接处每间隔20~25cm处绑扎一道；
2.3箱体组间连接绑扎，应符合下列要求:
2.3.1相邻箱体组的上下四角各绑扎一道；
2.3.2相邻箱体组的上下框线或折线，应每间隔20~25cm绑扎一道；
2.3.3相邻箱体组的网片结合面则每平米绑扎2处；
2.3.4在绑扎相邻边框线下角一道时，如下方有箱体组，应将下方箱体一并绑扎，连成一
体；
2.3.5各层箱连接完成后，可用木（铁）杆（长6m以上）顺层箱边缘临时固定，以保证箱体装料后边缘线顺直流畅。
2.4填充石料
2.4.1所用石料要求坚硬、有棱角、耐久，确保使用期遇水或风化作用不会崩解。
用石料
填满固滨笼，石块的尺寸应在1.5D—2.0D（D为生态格网的网目名义尺寸）之间。
不在外
露表面的石料尺寸允许有15%的偏差。
当填充的加筋固滨笼单元高1m时，则至少应铺三层
石料；当单元高0.5m时，至少应铺二层石料。
单元箱体填石示意图
2.4.2在箱体中填充石料时，每个格室填充高度不得比相邻隔间高出30cm。
对垂直或接
近垂直的结构来说，固滨笼的外层石料应手工仔细铺设以获得整洁、平坦和紧凑的外观。
填
充石料时应小心，确保PVC护膜不破损。
考虑到石料的沉降，填石高度应超过固滨笼26-40mm。
PhafaLI
组合体填石示意图
2.5靠外侧部位的网片应设置内部加强钢丝，按以下要求绑扎:
2.5.11m高的箱体单元，在1/3和2/3高度处绑扎;
2.5.20.5m高的单元在1/2高度处绑扎；
2.5.3内连加强钢丝应连接格室的外露面及其对面。
内部连接加强钢丝绑扎示意图
2.6箱体封盖施工应符合下列要求:
2.6.1封盖宜在顶部石料砌垒平整的基础上进行；
2.6.2宜先使用封盖夹固定每端相邻结点后，再加以绑扎；
2.6.3封盖与箱体边框相交线，应每间隔20~25cm绑扎一道。
圭寸盖示意图
2.7铺设土工布
按结构设计要求，在施工之前应在结构护面与回填料的界面上铺设土工织物，在顶部和
底部织物都应伸出0.3m。
2.8回填土
回填土时应防止损坏土工织物。
重型压实机械必须至少距离箱体1m,以减少对箱体的
损坏，墙后使用人工压实机械压实填土。
表面1m以内压实时，应使用手扶式压实机仔细操
作，以避免挡土墙或边坡表面损伤。
箱体每安装一层，及时回填一层土。
2.9加筋固滨笼的装配及施工步骤：
（下图为装配过程图示）
2.9.1从捆件里取出单元并将其放在平坦、坚硬的平面上。
2.9.2拉直前网片、后网片和隔片进行护面的安装。
保证所有网片位置摆放正确，所有边
的顶端排列整齐。
2.9.3相邻单元用系扣连接。
系扣应每间隔20~25cm。
沿网板边缘连接，以确保填料表面平整。
2.9.4拉筋带铺设时底面填料应碾压密实、平整，要求将筋带拉直、拉紧，平铺不重叠，不卷曲，不扭结和不皱褶，与挡墙面垂直，尾部成均匀辐射形状。
与墙面连接要牢靠，不得有硬质、尖锐棱角的填料直接接触。
2.9.5填土时多填30cm，并将其压到所需高度。
推荐的土级配在0.02mm与6mm之间。
用传统的压实机压实，压实度应能达到标准机器95%的程度。
296逐层安装其它单元时，每层单元应与其上及其下单元在护面四周连接。
加筋固滨笼的装配示意图
3材料的技术说明及产品主要规格
3.1基本要求
3.1.1生态格网所用钢丝为低碳钢丝，编织前的钢丝最小抗拉强度范围为：
350~500Mpa（允
许有更高的抗拉强度），编织前的钢丝延伸率不得小于10%。
3.1.2生态格网采用的钢丝为高镀锌、镀锌-5%铝-稀土合金、镀锌-10%铝-稀土合金镀层钢丝
或者包覆高分子高密度PVC的以上同质钢丝。
3.1.3生态格网即用以上钢丝采用专用设备编织而成的多铰状、六边形网目的网片，D-指铰
合中心线的轴线距离，H-网目对角间的距离，h-铰制长度，铰制长度一般不小于50mm。
（见五铰示意图）。
参照欧洲标准委员会CEN标准，生态格网常用网孔、网丝见表3.1.3-1。
表中网丝为编织格网所用的钢丝，列出了不同规格的格网所采用的网丝直径，表3.1.3-2、表
3.1.3-3列出了公差（EN10223-3:
1997table1）以及对镀锌量（GB/T15393）、铝锌合金镀层
量（GB/T20492-2006）的要求；边丝缠绕在所有网片的边缘，目的是增加结构强度，表中
列出了与网丝对应的边丝直径；扎丝用于固滨笼各网片的连接以及与相邻固滨笼连接，直径
一般为2.2mm。
边丝、扎丝的性能要求参照对应直径的网丝。
表3.1.3-1固滨笼和绿滨垫的网孔、钢丝规格
网目
钢丝直径
类型
（DXH）
D（mm
网丝直径
（mm
边丝直径
（mm
扎丝直径
（mm
铰合长度
（mm
绿滨垫
80X100
（mm
80
（-4%~+16%
2.2/3.2
2.7/3.7
2.2/3.2
>50
固滨笼
100X120
（mm
100
（-4%~+16%
2.7/3.7
3.4/4.4
2.2/3.2
>55
130X150
（mm
130
（-4%~+16%
2.7/3.7
3.4/4.4
2.2/3.2
>60
注：
铰制长度是保证钢丝铰合时不被过度拉伸，金属防腐层和高分子高密度PVC防腐层不被过度挤压
五後示意国
钢丝直径（mm
公差
（mm）
镀层重量
（g/m2）
2.2
±0.06
230
2.7
±0.08
245
3.4
±0.1
265
表3.1.3-2钢丝最小镀层量和直径公差表
造成破损的重要保证，因此铰制长度必须》50mm,否则为不合格产品。
D的允许公差-4%〜+16%。
表3.1.3-3固滨笼和绿滨垫尺寸的公差表
长度（L）
宽度（W）
高度（H）
（mm）
（mm）
（mm）
±4%
±3%
±2%
3.2钢丝盐雾试验
3.2.1我公司通过ISO9001和ISO14000体系认证，在在近三年中通过原材型式试验，能出示三年内权威检测机构（取得CMA认证和CNAS认证）的以下检测报告正本，提供该报告复印件。
3.2.2镀锌钢丝
1《镀锌钢丝盐雾3000h检验报告》
镀锌钢丝经3000小时盐雾试验检验，其质量变化率不大于2%腐蚀率不得大于105g/m2;
2《镀锌钢丝组成的网片盐雾3000h检验报告》
镀锌钢丝组成的网片经3000小时盐雾试验检验，其质量变化率不大于2%
3.2.3镀锌钢丝包PVC
1《镀锌钢丝包PVC盐雾3000h检验报告》
镀锌钢丝包PVC经3000小时盐雾试验检验，其质量变化率不大于1%，腐蚀率不得大
于20g/m2;
2《镀锌钢丝包PVC组成的网片盐雾3000h检验报告》
镀锌钢丝包PVC组成的网片经3000小时盐雾试验检验，其质量变化率不大于1%;
3《镀锌钢丝包PVC平端深度检验报告》
经2000小时盐雾试验，平端深度即钢丝腐蚀的渗透深度小于15mm。
3.2.4镀锌-5%铝-稀土钢丝
1《镀锌-5%铝-稀土钢丝盐雾3000h检验报告》
镀锌-5%铝-稀土钢丝经3000小时盐雾试验检验，其质量变化率不大于1.9%，腐蚀率不
得大于100g/m2；
2《镀锌-5%铝-稀土钢丝组成的网片盐雾3000h检验报告》镀锌-5%铝-稀土钢丝组成的网片经3000小时盐雾试验检验，其质量变化率不大于0.8%。
3.2.5镀锌-5%铝-稀土钢丝包PVC
1《镀锌-5%铝-稀土钢丝包PVC盐雾3000h检验报告》
镀锌-5%铝-稀土钢丝包PVC经3000小时盐雾试验检验，其质量变化率不大于1%，腐
蚀率不得大于20g/m2；
2《镀锌-5%铝-稀土钢丝包PVC组成的网片盐雾3000h检验报告》
镀锌-5%铝-稀土钢丝包PVC组成的网片经3000小时盐雾试验检验，其质量变化率不大
于1%；
3《镀锌-5%铝-稀土钢丝包PVC平端深度检验报告》
经2000小时盐雾试验，平端深度即钢丝腐蚀的渗透深度小于15mm。
3.2.6镀锌-10%铝-稀土钢丝
1《镀锌-10%铝-稀土钢丝盐雾3000h检验报告》
镀锌-10%铝-稀土钢丝经3000小时盐雾试验检验，其质量变化率不大于1.5%，腐蚀率
不得大于50g/m2；
2《镀锌-10%铝-稀土钢丝组成的网片盐雾3000h检验报告》
镀锌-10%铝-稀土钢丝组成的网片经3000小时盐雾试验检验，其质量变化率不大于
1.2%。
3.2.7镀锌-10%铝-稀土钢丝包PVC
1《镀锌-10%铝-稀土钢丝包PVC盐雾3000h检验报告》
镀锌-10%铝-稀土钢丝包PVC经3000小时盐雾试验检验，其质量变化率不大于1%，腐蚀率不得大于20g/m2；
2《镀锌-10%铝-稀土钢丝包PVC组成的网片盐雾3000h检验报告》
镀锌-10%铝-稀土钢丝包PVC组成的网片经3000小时盐雾试验检验，其质量变化率不
大于1%;
3《镀锌-10%铝-稀土钢丝包PVC平端深度检验报告》
经2000小时盐雾试验，平端深度即钢丝腐蚀的渗透深度小于15mm。
3.3钢丝的外包高分子高密度PVC材料
3.3.1《PVC材料检验报告》
PVC基片初始性能：
比重1.3~1.35g/cm3，拉伸强度》20.6Mpa，拉伸模量》18.6Mpa,
邵氏硬度D50~60,耐磨性：
质量磨损率<12%;
3.3.2《PVC材料盐雾3000h检验报告》
PVC材料经盐雾3000h后，比重变化率不大于6%，拉伸强度变化率不大于25%;
3.3.3《PVC材料抗UV耐光3000h检验报告》
PVC材料经耐光3000h后，比重变化率不大于6%，拉伸强度变化率不大于25%.
3.4使用环境及寿命
国外研究及应用表明，镀锌钢丝生态格网使用寿命约40年，镀铝锌钢丝使用寿命约60年,
包覆PVC后使用寿命可达120年。
一般来说，在中性条件下可以使用镀锌钢丝或镀铝锌钢
丝，而在以下情况下则应使用包覆PVC的镀锌钢丝或镀铝锌钢丝：
1）存在冲积物磨损的河
流；2）海洋条件或盐雾区域；3）工业废料；4）矿业工程；5）废水；6）污水（PH<7或>12）;
7）土壤高酸性或高碱性区域。
3.5常用规格
表3.5-1金利达固滨笼标准规格尺寸表
网孔（mm）
规格（m）
隔片数
网的用量（即
展开面积）
（m2）
体积（m3）
长（土4%）
宽（土3%）
高（土2%）
100>120
（-4%~+16%）
2
1
0.45
1
7.15
0.90
1.5
1
0.45
0
5.25
0.68
2
1
0.55
1
7.85
1.10
1.5
1
0.55
0
5.75
0.83
2
1
1
1
11.00
2.00
1.5
1
1
0
8.00
1.50
130>150
（-4%~+16%）
2
0.95
0.45
1
6.88
0.86
1.5
0.95
0.45
0
5.06
0.64
2
0.95
0.95
1
10.31
1.81
1.5
0.95
0.95
0
7.51
1.35
2
0.95
1.05
1
10.99
2.00
1.5
0.95
1.05
0
8.00
1.50
表3.5-2金利达绿滨垫标准规格尺寸表
网孔（mm）
规格（m）
隔片数
网的用量（即
展开面积）
（m2）
体积（m3）
长（土4%）
宽（土3%）
高（土2%）
80>00
（-4%~+16%）
3
2
0.2
2
14.8
1.2
4
2
0.2
3
19.6
1.6
5
2
0.2
4
24.4
2
6
2
0.2
5
29.2
2.4
3
2
0.3
2
16.2
1.8
4
2
0.3
3
21.4
2.4
5
2
0.3
4
26.6
3
6
2
0.3
5
31.8
3.6
3
2
0.38
2
17.32
2.28
4
2
0.38
3
22.84
3.04
5
2
0.38
4
28.36
3.8
6
2
0.38
5
33.88
4.56
3
2
0.45
2
18.3
2.7
4
2
0.45
3
24.1
3.6
5
2
0.45
4
29.9
4.5
6
2
0.45
5
35.7
5.4
注：
1、钢丝要求：
表中固滨笼所用网丝直径为2.7mm,包覆PVC后直径为3.7mm;边丝直径
3.4mm,包覆PVC后直径为4.4mm;绿滨垫所用网丝直径为2.2mm,包覆PVC后直径为
3.2mm;边丝直径2.7mm,包覆PVC后直径为3.7mm;扎丝直径为2.2mm,包覆PVC后直径为3.2mm。
2、箱体高度w0.45m，网孔为80*100mm，网丝2.2mm，边丝2.7mm的统称为绿滨垫。
箱
体高度》0.45m，网孔为100*120mm或者130X150mm，网丝2.7mm,边丝3.4mm的统称为
固滨笼。
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200
2000
200
4设计计算实例
4.1固滨笼挡墙的设计
68
據始地面館
▽52芻
4.4.1计算的参数取值
选取3米高的典型断面来计算挡墙的稳定性。
具体参数取值如下：
1挡墙高度3,顶宽1.0m，底宽2m。
墙底逆坡脚0,墙背与竖直夹角0,填土表面与
水平面的夹角13°，延伸至0.45米高处，又变为水平。
墙前河底高出基底约1m。
2网箱回填石料的单位体积重25KN/m，孔隙率30%。
墙体容重为17.5KN/m，在迎水
面的墙体浮容重取为13.5KN/m。
3挡墙墙后填土参数：
天然容重18.5kN/m3，浮容重12KN/m3,c=0$=30度，墙背与
墙厚填土摩擦角采用10度。
4最咼洪水位在堤顶下0.2米，故墙前水深2.8，墙后水深2.8。
⑤挡墙基底面与土质地基之间的摩擦系数取
0.4。
4.4.2土压力计算
斜坡面与水平面组合。
主动土压力系数
填土面倾角为1
最终求得土压力：
参考《水工挡土墙设计规范》（SL379-2007）附录A中A.0.6条计算，挡土墙后填土为
2
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KcosC-：
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2/sin（®+6）sin（®—P）
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