本发明涉及边坡支挡结构领域，具体涉及一种生态挡土板结构。
背景技术
挡土板是用来支撑、加固填土或山体土坡，防止其坍塌以保持稳定的一种常用结构物，在铁路、公路路基工程，水利、矿场、房屋建筑等边坡工程中广泛采用，在工程实践中，多与桩、锚杆等组合使用。
挡土板多采用钢筋混凝土结构，具有技术成熟、安全、施工便捷、挡土效果优良等特点，在桩板墙、锚杆挡土墙等工程中应用最为广泛，挡土板的结构尺寸及配筋依据板跨、土体剪切指标等计算确定。
但是，现行挡土板技术多采用现场预制吊装施工，普遍未考虑板面绿化问题，与绿化景观相比效果一般，不符合现代工程绿色环保、环境协调的发展理念。
中国发明专利申请(公开日：2016年10月12日、公开号：cn105993673a)公开了一种垂直绿化桩板墙，两抗滑桩之间通过竖向挡土板墙连接，竖向挡土板墙为由多层挡土板竖向拼接形成，水平向的纵截面为钝角形的翼缘板分层设置在竖向挡土板墙上，多块翼缘板与多层挡土板组合后形成多层垂直的种植槽，底层翼缘板之上的竖向挡土板墙后的空间填充有反滤层，每一层种植槽上部的挡土板上开设有与该层种植槽相配合的多个排水孔，排水孔内安装有排水管。该发明为解决桩间挡土墙的绿化问题做出了有益尝试，主要原理是分层增加钝角形状的外挂板，与既有挡土板组合形成绿化槽，但其最大的问题是槽内填土有限，不能种植大根系植物，自然环境条件下成活率低，需定期养护，并且施工工艺复杂，不利于推广应用。
中国发明专利申请(公开日：2010年9月15日、公开号：201581411u)公开了一种斜插式板墙，主要包括锚固桩、挡土板、翼缘板、钢筋构件，斜插式桩板墙由若干根竖立的锚固桩构成，在锚固桩之间由下至上均匀排列有若干块斜插式挡土板，在上下相邻的挡土板之间形成种植绿化空间，每一块挡土板内的预埋钢筋与锚固桩桩身内的钢筋连接为一体。该发明为解决桩板墙的绿化问题亦进行了更佳的尝试，桩间挡土板采用斜插式，板与板间回填种植土绿化边坡，但其最大的问题是桩与板的连接采用在桩内预埋钢筋，联接工艺复杂化，增加了设计与施工难度，限制了推广应用。
技术实现要素：
本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种生态挡土板结构，有效解决由挡土板组成的混凝土结构墙面的垂直绿化及长期养护成本高的绿化难题，同时满足结构承担的土压力等荷载规定与要求，施工简单，便于推广。
为实现上述目的，本发明所设计的生态挡土板结构，包括水平设置的底板和顶板，所述底板和顶板的两侧分别设有左侧板和右侧板，其特征在于：所述底板和顶板的后端平齐并连有大孔径金属网，避免箱体内的植生袋在运输、安装过程中掉落，同时满足植生袋内的植物根系穿过大孔径金属网向墙后生长的需要，所述底板的长度大于所述顶板的长度，所述底板的前端向前伸出，所述底板伸出部分的两侧分别盖有所述左侧板和右侧板，所述底板的前端上部设有垂直的胸板，所述底板、顶板、左侧板、右侧板、胸板和大孔径金属网围合形成抽屉式生态挡土板结构，并形成箱体内部空间，所述生态挡土板结构为箱形薄壁结构，所述箱体内部空间填充有包含种植土与植物种子的植生袋，所述植生袋的填充高度低于所述胸板的顶端，所述胸板顶端以上的空间满足植物生长需要，所述植生袋的外径大于所述大孔径金属网的孔径。
优选地，所述底板和顶板的后端连有背板，所述背板的下部开有高度为0.1～0.5m的水平开口，确保所述箱体内部空间填充的植生袋与所述背板后的自然土体接壤，极大改善植物生长的环境条件，所述背板的水平开口上设有大孔径金属网，所述底板的长度与所述顶板的长度相等，所述底板和顶板的前端连有胸板，所述底板、顶板、左侧板、右侧板、胸板、背板和大孔径金属网形成错板式生态挡土板结构，所述胸板上部在水平方向开有若干个景观窗，所述景观窗的高度大于0.2米，所述植生袋的填充高度低于所述景观窗的下边沿，所述景观窗下边沿以上的空间满足植物生长需要。
优选地，所述背板上部向外延伸至所述顶板的前端，所述胸板的下部向内延伸至所述底板的后端，所述底板、顶板、左侧板、右侧板、胸板、背板和大孔径金属网形成百叶窗式生态挡土板结构，所述背板与所述胸板之间形成箱体内部空间，所述箱体内部空间的横截面为一条倾斜的通道，所述背板的水平开口与所述箱体内部空间连通，所述景观窗与所述箱体内部空间连通，所述景观窗的高度大于0.1米。
优选地，所述箱体内部空间设有若干个垂直放置的肋板，所述肋板将所述箱体内部空间分隔为多个填充仓，使得结构承受的弯矩均匀分布。
优选地，所述大孔径金属网通过钻孔与膨胀螺钉安装在所述底板和顶板的后端。
优选地，所述大孔径金属网通过钻孔与膨胀螺钉安装在所述背板的水平开口上。
优选地，围合形成所述箱体内部空间的底板、顶板、左侧板、右侧板和胸板采用钢筋混凝土预制构件、合金结构或合金-薄壁混凝土组合结构。
优选地，围合形成所述箱体内部空间的底板、顶板、左侧板、右侧板、胸板和背板采用钢筋混凝土预制构件、合金结构或合金-薄壁混凝土组合结构。
优选地，若干个所述生态挡土板结构两端的左侧板和右侧板均挂接于锚固桩的翼缘板上，叠砌在找平台上，沿竖向装配在一起形成直立或倾斜一定角度的生态挡土板墙面，与所述锚固桩共同形成桩板式挡土墙组合结构或与锚杆组合形成锚杆挡土墙结构，所述生态挡土板墙面的墙后填有回填土，所述回填土的顶端设有透水混凝土制成的墙顶平台，所述墙顶平台厚度为0.2～0.4米，所述生态挡土板结构与所述回填土之间垫有土工材料反滤层，所述找平台上设有泄水孔。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、基于土拱效应(terzaghi活动门试验证明)、土体反压平衡等两大土力学原理设计，生态挡土板结构背部或背板下部水平开口高度为0.1～0.5m，可有效形成土拱效应，背板后的土压力主要由生态挡土板结构箱型结构承担，生态挡土板墙面的墙后填有回填土，回填土对背部或背板水平开口的土体起到一定的反压平衡作用，可确保生态挡土板结构不会产生漏土、掉土等病害；
2、通过背部或背板下部的水平开口能够保证植生袋与后面的自然土体接壤，植生袋内的植物根系可以延伸至板后的自然土体中，有效改善了植物的自然生长环境条件，提高了植物成活率，解决了长期养护成本高的绿化难题；
3、位于植生袋以上的空间，可结合气候、降雨、阳光、地下水等条件进行植物选型和景观设计；
4、生态挡土板结构主要由箱形结构承受土压力荷载，结构尺寸、组合形式、施工工序等与一般结构基本相同，易于在设计施工中推广；
5、生态挡土板结构箱形结构内部采用植生袋直接封装，并在背部或背板水平开口设置大孔径金属网避免植生袋掉落，提高了施工便捷性与工效。
附图说明
图1为本发明生态挡土板结构抽屉式结构的结构示意图；
图2为图1中生态挡土板结构a-a剖面的结构示意图；
图3为图1中生态挡土板结构b-b剖面的结构示意图；
图4为图1中生态挡土板结构c-c剖面的结构示意图；
图5为图1中生态挡土板结构与锚固桩组合的桩板式挡土墙组合结构的结构示意图；
图6为图5中桩板式挡土墙组合结构d-d剖面的结构示意图
图7为本发明生态挡土板结构错板式结构的结构示意图；
图8为图7中生态挡土板结构e-e剖面的结构示意图；
图9为图8中生态挡土板结构f-f剖面的结构示意图；
图10为图7中生态挡土板结构与锚固桩组合的桩板式挡土墙组合结构的结构示意图；
图11为图10中桩板式挡土墙组合结构g-g剖面的结构示意图；
图12为本发明生态挡土板结构百叶窗式结构的结构示意图；
图13为图12中生态挡土板结构h-h剖面的结构示意图；
图14为图13中生态挡土板结构i-i剖面的结构示意图；
图15为图12中生态挡土板结构与锚固桩组合的桩板式挡土墙组合结构的结构示意图；
图16为图15中桩板式挡土墙组合结构j-j剖面的结构示意图；
图17为本发明生态挡土板结构在土拱效应下的土压力荷载示意图。
图中各部件标号如下：
底板1、顶板2、胸板3、背板4、左侧板5、右侧板6、肋板7、大孔径金属网8、景观窗9、植生袋10、植物11、锚固桩12、翼缘板13、找平台14、泄水孔15、土工材料反滤层16、墙顶平台17、回填土18。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明生态挡土板结构可以分为抽屉式、错板式、百叶窗式等三种箱形结构形式，如图1、图2、图3和图4的抽屉式生态挡土板结构所示，包括水平设置的底板1和顶板2，底板1和顶板2的两侧分别设有左侧板5和右侧板6，底板1和顶板2的后端平齐并连有大孔径金属网8，大孔径金属网8通过钻孔与膨胀螺钉安装在底板1和顶板2的后端，底板1的长度大于顶板2的长度，底板1的前端向前伸出，底板1伸出部分的两侧分别盖有左侧板5和右侧板6，底板1的前端上部设有垂直的胸板3，底板1、顶板2、左侧板5、右侧板6、胸板3和大孔径金属网8形成抽屉式生态挡土板结构，并围合形成箱体内部空间，所述生态挡土板结构为箱形薄壁结构，围合形成箱体内部空间的底板1、顶板2、左侧板5、右侧板6和胸板3采用钢筋混凝土预制构件，箱体内部空间填充有包含种植土与植物11种子的植生袋10，植生袋10的填充高度低于胸板3的顶端，植生袋10的外径大于大孔径金属网8的孔径，另外，箱体内部空间设有若干个垂直放置的肋板7，肋板7将箱体内部空间分隔为多个填充仓，使得结构承受的弯矩均匀分布，如图5及图6所示，若干个生态挡土板结构两端的左侧板5和右侧板6均挂接于锚固桩12的翼缘板13上，叠砌在找平台14上，沿竖向装配在一起形成直立的生态挡土板墙面，与锚固桩12共同形成桩板式挡土墙组合结构，使生态挡土板分层绿化形成垂直的绿化景观，生态挡土板墙面的墙后填有回填土18，回填土18的顶端设有透水混凝土制成的墙顶平台17，墙顶平台17厚度为0.2～0.4米，确保雨水渗入并满足植物11自然生长需要，生态挡土板结构与回填土18之间垫有土工材料反滤层16，找平台14上设有泄水孔15。
如图7、图8和图9的错板式生态挡土板结构所示，包括水平设置的底板1和顶板2，底板1和顶板2的两侧分别设有左侧板5和右侧板6，底板1和顶板2的后端连有背板4，背板4的下部开有高度为0.1～0.5m的水平开口，背板4的水平开口上设有大孔径金属网8，大孔径金属网8通过钻孔与膨胀螺钉安装在背板4的水平开口上，底板1的长度与顶板2的长度相等，底板1和顶板2的前端连有胸板3，底板1、顶板2、左侧板5、右侧板6、胸板3、背板4和大孔径金属网8形成错板式生态挡土板结构，并围合形成箱体内部空间，围合形成箱体内部空间的底板1、顶板2、左侧板5、右侧板6、胸板3和背板4采用合金结构，生态挡土板结构为箱形薄壁结构，箱体内部空间填充有包含种植土与植物11种子的植生袋10，胸板3上部在水平方向开有若干个景观窗9，景观窗9的高度大于0.2米，植生袋10的填充高度低于景观窗9的下边沿，植生袋10的外径大于大孔径金属网8的孔径，另外，箱体内部空间设有若干个垂直放置的肋板7，肋板7将箱体内部空间分隔为多个填充仓，如图10及图11所示，若干个生态挡土板结构两端的左侧板5和右侧板6均挂接于锚固桩12的翼缘板13上，叠砌在找平台14上，沿竖向装配在一起形成直立或倾斜一定角度的生态挡土板墙面，与锚固桩12共同形成桩板式挡土墙组合结构或与锚杆组合形成锚杆挡土墙结构，使生态挡土板分层绿化形成垂直的绿化景观，生态挡土板墙面的墙后填有回填土18，回填土18的顶端设有透水混凝土制成的墙顶平台17，墙顶平台17厚度为0.2～0.4米，确保雨水渗入并满足植物11自然生长需要，生态挡土板结构与回填土18之间垫有土工材料反滤层16，找平台14上设有泄水孔15。
如图12、图13和图14的百叶窗式生态挡土板结构所示，包括水平设置的底板1和顶板2，底板1和顶板2的两侧分别设有左侧板5和右侧板6，底板1和顶板2的后端连有背板4，背板4的下部开有高度为0.1～0.5m的水平开口，背板4的水平开口上设有大孔径金属网8，大孔径金属网8通过钻孔与膨胀螺钉安装在背板4的水平开口上，底板1的长度与顶板2的长度相等，底板1和顶板2的前端连有胸板3，背板4上部向外延伸至顶板2的前端，胸板3的下部向内延伸至底板1的后端，底板1、顶板2、左侧板5、右侧板6、胸板3、背板4和大孔径金属网8形成百叶窗式生态挡土板结构，围合形成箱体内部空间的底板1、顶板2、左侧板5、右侧板6、胸板3和背板4采用合金-薄壁混凝土组合结构，背板4与胸板3之间形成箱体内部空间，箱体内部空间的横截面为一条倾斜的通道，箱体内部空间填充有包含种植土与植物11种子的植生袋10，胸板3上部在水平方向开有若干个景观窗9，景观窗9的高度大于0.1米，背板4的水平开口与箱体内部空间连通，景观窗9与箱体内部空间连通，植生袋10的填充高度低于景观窗9的下边沿，植生袋10的外径大于大孔径金属网8的孔径，另外，箱体内部空间设有若干个垂直放置的肋板7，肋板7将箱体内部空间分隔为多个填充仓，如图15及图16所示，若干个生态挡土板结构两端的左侧板5和右侧板6均挂接于锚固桩12的翼缘板13上，叠砌在找平台14上，沿竖向装配在一起形成直立或倾斜一定角度的生态挡土板墙面，与锚固桩12共同形成桩板式挡土墙组合结构或与锚杆组合形成锚杆挡土墙结构，使生态挡土板分层绿化形成垂直的绿化景观，生态挡土板墙面的墙后填有回填土18，回填土18的顶端设有透水混凝土制成的墙顶平台17，墙顶平台17厚度为0.2～0.4米，确保雨水渗入并满足植物11自然生长需要，生态挡土板结构与回填土18之间垫有土工材料反滤层16，找平台14上设有泄水孔15。
本发明中植物11可在植生袋10中掺夹种子种植，植物11选型应采用景观好、适宜本地生长的草本或藤本植物。
本发明在设计时，有关设计要求如下：
如图17所示，背板4后土压力原则上采用朗肯土压力或库仑土压力理论计算，用于桩板墙时考虑后两侧锚固桩12的土拱效应，计算土压力可适当折减；为实现与设计顺利对接以及预留适当的植物11生长空间，单块生态挡土板板高度原则为0.5m～1.0m，板长结合两侧锚固桩12的间距与截面尺寸确定，肋板7数量、板厚等依据计算确定；生态挡土板可采用简化模型或采用有限元软件进行结构计算；植物11应结合地域气候以及工点的阳光、地下水、土壤类型等进行选型，同时进行景观设计，必要时可采用草花同植、草藤同植等美化景观。
本发明具体施工过程如下：
1、在工厂或工地的预制厂完成生态挡土板结构的制作，提高混凝土预制质量，同时适应装配化施工需要；
2、在生态挡土板结构背部水平开口周边采用钻孔设置膨胀螺钉，将大孔径金属网8安装在背板4或背部，并完全覆盖背板4或背部的开口；
3、将植生袋10(包含种植土与植物种子)等直接封装在胸板3顶顶部以下的内部空腔，避免了现场挂板后再施工植生袋的不便；
4、生态挡土板吊装前应确保现场找平台14、泄水孔15等施工完毕并满足相关安装要求，然后依次吊装生态挡土板，形成直立的生态挡土板墙面；
5、应及时施作土工材料反滤层16，之后依次施作板后回填土18、墙顶平台17透水混凝土，确保形成一个完整的生态系统，为植物11生长提供良好的生态环境；
6、为实现生态挡土板结构中植物11早期发芽或正常生长，及时喷洒水养护。
本发明生态挡土板结构基于土拱效应(terzaghi活动门试验证明)、土体反压平衡等两大土力学原理设计，生态挡土板结构背部或背板4下部水平开口高度为0.1～0.5m，可有效形成土拱效应，背板4后的土压力主要由生态挡土板结构箱型结构承担，生态挡土板墙面的墙后填有回填土18，回填土18对背部或背板4水平开口的土体起到一定的反压平衡作用，可确保生态挡土板结构不会产生漏土、掉土等病害；通过背部或背板4下部的水平开口能够保证植生袋10与后面的自然土体接壤，植生袋10内的植物根系可以延伸至板后的自然土体中，有效改善了植物11的自然生长环境条件，提高了植物11成活率，解决了长期养护成本高的绿化难题；同时，位于植生袋10以上的空间，可结合气候、降雨、阳光、地下水等条件进行植物选型和景观设计；另外，本发明生态挡土板结构主要由箱形结构承受土压力荷载，结构尺寸、组合形式、施工工序等与一般结构基本相同，易于在设计施工中推广，且内部采用植生袋10直接封装，并在背部或背板4水平开口设置大孔径金属网8避免植生袋10掉落，提高了施工便捷性与工效。