本实用新型涉及边坡填方支护结构，特别涉及一种桩前嵌固土体约束型桩板支护结构。
背景技术：
在目前边坡填方支护结构中，悬臂式桩板支护结构应用比较广泛。它是由钻孔灌注桩或人工挖孔桩直线排列，并与桩间板共同抵抗侧向土压力或边坡推力的结构形式。悬臂式桩板支护结构具有以下优点：受力明确，设计计算简单；施工方便，一般采用钻机成孔或人工挖孔，制作钢筋笼安装固定后，地上部分安装模板，然后灌注混凝土，工序简单，操作方便。
然而，悬臂式桩板支护结构由于其自身的结构特点存在以下不足：当悬臂式桩板支护结构在嵌固段土体较厚岩体埋藏深或岩体强度低时，桩支护能力取决于嵌固岩土体强度，回填边坡高度大，作用于桩的侧向荷载则强，侧向力产生的压强超过软弱嵌固岩土体承受能力时，岩土体会破坏，首先表现为桩前软弱嵌固岩土体变形隆起，嵌固土体抵抗力降低，桩发生较大的水平和偏转位移，持续发展进而破坏。因此软弱嵌固岩土体对抵抗侧向荷载能力低的缺点阻碍了悬臂式桩板支护结构的使用。在山区填方边坡常见软弱嵌固岩土体这种情况，它的缺点主要有：由于抗弯性能差，需要配置大量钢筋抗弯，材料利用不充分，不经济；从安全性角度，悬臂式桩板支护结构嵌固段土体较厚岩体埋藏深或岩体强度低时，许多情况下，桩挠度大，桩顶位移大，对桩顶建构筑物影响大，甚至根本难以满足支护要求。
由于以上缺点，使悬臂式桩板支护结构只能应用于回填边坡高度不大，嵌固段为较高强度的岩体下使用，否则就会不经济、甚至不安全，限制了它的使用范围。
技术实现要素：
基于当填方边坡高度大，且场地存在较厚土层或岩体软弱时，挡墙以及常用的悬臂式桩板支护结构难以胜任的情况。本实用新型充分发挥桩板支护结构优点，着力克服其抵抗侧向荷载的能力低的缺点。着力提高嵌固体的抵抗侧向荷载能力。目前有2种方式：
第一种方式，由于一定强度性能指标的软弱嵌固岩土体已经存在，可以通过灌注水泥砂浆等措施进行处理后，提高土体强度指标，改善土体性能，达到提高承载力的目的。但这种方法提高土体承载力的幅度有限。
第二种方式，就是运用经典土力学中的摩尔-库伦破坏准则，改变摩尔应力圆与强度破坏线的关系，要提高土体承载能力，必须使摩尔应力圆不与强度破坏线相交或相切，愈远离强度破坏线，愈安全，因此当大主应力不能降低的情况下，就需要提高土体的最小主应力，即围压，以减少大小应力差，从而使摩尔应力圆远离强度破坏线，使土体在土体强度指标不变的情况下，增强了承载能力。
本实用新型即运用增加围压的原理。采用在悬臂式桩板支护结构前增设一约束结构的方式，在地面附近压住桩前土体，使竖向上的围压增大，桩前土体隆起变形受到约束难以破坏，从而增大了嵌固土体侧向承载能力。约束结构包括压实土体的矩形水平约束板以及三角形肋板，为保证约束板起到约束作用，在约束板与桩之间用肋板紧密连接，肋板受力模式为，当肋板在约束板之上时为受压，在约束板之下时受拉。
进一步地，为了最大化地提高桩板支护结构抵抗侧向荷载的能力，通过结构受力分析确定本实用新型的所述约束结构埋置于桩前土体地面以下0.5～1.5m，约束板厚度为 0.5～1.0m，约束板宽度取桩悬臂段高度的1/4～1/3倍，为3～5m；肋板厚度为0.3～1.0m，肋板沿桩1高度方向的高度取约束板宽度的1/2～1倍，为2m～4m，肋板宽度与约束板宽度相等，为3～5m。
为了保证本实用新型的桩前嵌固土体约束型挡板支护结构的结构强度，所述桩、桩间板、约束板与肋板采用钢筋混凝土结构，混凝土标号不低于C30。
本实用新型的施工方法：在制作本实用新型的结构之前，根据边坡工程实际情况，对所述桩结构的工作条件和受力进行受力计算，得到结构内力，确定所述桩、桩间板、约束板、肋钢筋数量、构造形式、以及混凝土标号以及桩数量和埋深。按照施工方案，施工桩、桩间板、约束板、肋板，最后回填墙后土体。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
本实用新型通过支护结构桩前土体地面以下设置约束结构，对嵌固段桩前土体隆起变形起到了约束作用，从而增强了嵌固段桩前土体抗力，具有增强结构抵抗侧向力的优点。
由于受力性能改善，使悬臂式桩板支护结构在抵抗侧向力上都得到充分发挥，进一步地，通过结构受力计算确定了桩间板下部以及约束结构的地下埋置深度以及约束结构结构参数的数值范围，在保证增强结构抵抗侧向力的同时，简化施工步骤以及节约施工成本，避免了材料浪费，降低造价。按本实用新型的方法扩大了悬臂式桩板支护结构的使用范围，用在同样的边坡，与普通桩板支护结构相比，将大大节约造价成本。
附图说明
图1是本实用新型实施例1的混凝土结构剖视示意图；
图2是本实用新型实施例2的混凝土结构剖视示意图；
图3是图2中混凝土结构俯视图；
图4是本实用新型实施例3的混凝土结构剖视示意图；
图5是本实用新型实施例4的混凝土结构剖视示意图。
图中：1－桩2－桩间板3－约束板4－肋板
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说的详细描述，以便本领域技术人员理解。
实施例1
如图1中所示桩前嵌固土体约束型桩板支护结构，包括悬臂式桩板支护结构，所述悬臂式桩板支护结构包括桩1和桩间板2，所述桩1沿直线排列并垂直嵌固于桩前土体中，所述桩间板2连接相邻的桩1形成桩板墙，桩间板2自桩前地面以下0.5m形成在桩1前侧并与桩1前侧表面齐平，所述桩前嵌固土体约束型桩板支护结构还包括埋置于桩前土体以下的约束结构，所述约束结构包括约束板3与肋板4，所述约束板3位于所述肋板4上方，所述约束板3呈矩形，与所述桩1垂直连接并向桩前土体中水平延伸，所述约束板3埋置于桩前地面以下0.5m，所述约束板宽度为4m，厚度为0.5m，所述肋板4呈三角形，并垂直连接于所述桩1和约束板3之间，肋板4沿桩1高度方向的肋板高为3m，厚度为0.3m，所述肋板4与约束板3宽度相等，为4m。
图1中所示桩前嵌固土体约束型桩板支护结构的施工方法示例：
在制作本实用新型的结构之前，根据边坡工程实际情况，对支护结构的工作条件和受力进行受力计算，得到结构内力，确定桩1、桩间板2、约束板3、肋板4钢筋数量、构造形式、混凝土标号以及桩1数量和埋深。
a.施工桩1：根据工程设计施工图，在设计位置放孔位，首先采用人工挖孔或机械钻孔，人工挖孔成孔后在孔内制作安装钢筋笼，机械钻孔成孔后则将制作好的钢筋笼吊装固定，地上安装模板，接着进行混凝土浇筑，形成所述桩1；并且所述桩1形成有预留钢筋，以便连接所述桩间板2、约束板3以及肋板4；浇筑时，混凝土自由下落高度不能超过2m；
b.施工桩间板2：所述桩1常规养护至混凝土强度达到2MPa后，可施工桩间板2，首先在桩前土体挖槽至土体地面以下4m，接着制作所述桩间板2钢筋，将所述桩间板2 钢筋与所述桩1预留钢筋进行钢筋绑扎，再安装模板进行混凝土浇筑形成所述桩间板2；
c.施工约束板3、肋板4：待所述桩间板2常规养护至混凝土强度达到2MPa后，施工肋板4，肋板4设计为三角形，肋板4沿桩1高度方向的肋板高为3m，肋板宽度为 4m，厚度为0.3m，首先制作所述肋板4钢筋并将所述肋板4钢筋与所述桩1预留钢筋进行钢筋绑扎，接着安装模板，然后进行混凝土浇筑形成所述肋板4，待常规养护至混凝土强度达到2MPa后，回填槽内土体至并所述肋板4顶部并压实；肋板4形成有预留钢筋以便与约束板3进行钢筋绑扎；再施工所述约束板3，约束板3设计为矩形，约束板3宽度为4m，厚度0.5m，制作所述约束板3钢筋并将其与所述桩1和肋板4预留钢筋进行钢筋绑扎，然后安装模板进行混凝土浇筑形成约束板3；待常规养护至混凝土强度达到2MPa后，在所述约束板3上回填土体并压实；
d.最后回填桩板墙后土体。
实施例2
如图2-3中所示桩前嵌固土体约束型桩板支护结构，包括悬臂式桩板支护结构，所述悬臂式桩板支护结构包括桩1和桩间板2，所述桩1沿直线排列并垂直嵌固于桩前土体中，所述桩间板2连接相邻的桩1形成桩板墙，桩间板2自桩前地面以下1m形成在桩1前侧并与桩1前侧表面齐平，所述桩前嵌固土体约束型桩板支护结构还包括埋置于桩前土体以下的约束结构，所述约束结构包括约束板3与肋板4，所述约束板3位于所述肋板4下方，所述肋板4置于桩前地面以下0.5m，所述肋板4呈三角形，所述肋板4 沿所述桩1高度方向的肋板高为2.5m，厚度为0.5m，并连接于所述桩1和约束板3之间，所述约束板3呈矩形布置，与所述桩1垂直连接并向桩前土体中水平延伸，所述约束板3宽度为5m，厚度为0.8m，所述肋板4与约束板3宽度相等，为5m。
图2-3中所示桩前嵌固土体约束型桩板支护结构的施工方法示例：
在制作本实用新型的结构之前，根据边坡工程实际情况，对支护结构的工作条件和受力进行受力计算，得到结构内力，确定桩1、桩间板2、约束板3、肋板4钢筋数量、构造形式、混凝土标号以及桩1数量和埋深。
a.施工桩1：根据工程设计施工图，在设计位置放孔位，首先采用人工挖孔或机械钻孔，人工挖孔成孔后在孔内制作安装钢筋笼，机械钻孔成孔后则将制作好的钢筋笼吊装固定，地上安装模板，接着进行混凝土浇筑，形成所述桩1；并且所述桩1形成有预留钢筋，以便连接所述桩间板2、约束板3以及肋板4；浇筑时，混凝土自由下落高度不能超2m；
b.施工桩间板2：在所述桩1整体浇筑完成，常规养护至混凝土强度达到2MPa后，可施工桩间板2，首先在桩前土体挖槽至土体地面以下3.8m，接着制作所述桩间板2钢筋，将所述桩1预留钢筋从所述桩1剥离出来与所述桩间板2钢筋进行钢筋绑扎，再安装模板进行混凝土浇筑形成所述桩间板2，形成的所述桩间板2与所述桩1浇筑为一体；
c.施工约束板3、肋板4：先施工约束板3，所述约束板3设计为矩形，所述约束板3 宽度为5m，厚度为0.8m，首先制作所述约束板3钢筋以及与所述桩1预留钢筋进行钢筋绑扎，接着安装模板，进行混凝土浇筑形成所述约束板3，待常规养护至混凝土强度达到2MPa后，回填槽内土体并压实；约束板3形成有预留钢筋以便与肋板4进行钢筋绑扎；再施工所述肋板4，肋板4设计为三角形，所述肋板4沿所述桩1高度方向的肋板高为2.5m，所述肋板4宽度为5m，厚度为0.5m，制作所述肋板4钢筋以及与所述桩 1和约束板3预留钢筋进行钢筋绑扎，然后安装模板进行混凝土浇筑形成肋板4；常规养护至混凝土强度达到2MPa后，最后在所述肋板4上回填土体并压实；
d.最后回填桩板墙后土体。
实施例3
图4中所示桩前嵌固土体约束型桩板支护结构，包括悬臂式桩板支护结构，所述悬臂式桩板支护结构包括桩1和桩间板2，所述桩1沿直线排列并垂直嵌固于桩前土体中，桩间板2自桩前地面以下0.5m形成在桩1前侧并与桩1前侧表面齐平，并且所述桩间板2连接相邻的桩1形成桩板墙，所述桩前嵌固土体约束型桩板支护结构还包括埋置于桩前土体以下的约束结构，所述约束结构包括约束板3与肋板4，所述约束板3位于所述肋板4上方，所述约束板3与所述桩1垂直连接并向桩前土体中水平延伸呈矩形布置，所述约束板3置于桩前地面以下1.5m，所述约束板宽度为4m，厚度为1m，所述肋板4 呈三角形，并垂直连接于所述桩1和约束板3之间，肋板4沿桩1高度方向的肋板高为 4m，厚度为1m，所述肋板4与约束板3宽度相等，为4m。
图4中所示桩前嵌固土体约束型桩板支护结构的施工方法示例：
在制作本实用新型的结构之前，根据边坡工程实际情况，对支护结构的工作条件和受力进行受力计算，得到结构内力，确定桩1、桩间板2、约束板3、肋板4钢筋数量、构造形式、混凝土标号以及桩1数量和埋深。
a.施工桩1：根据工程设计施工图，在设计位置放孔位，首先采用人工挖孔或机械钻孔，人工挖孔成孔后在孔内制作安装钢筋笼，机械钻孔成孔后则将制作好的钢筋笼吊装固定，地上安装模板，接着进行混凝土浇筑，形成所述桩1；并且所述桩1预留钢筋，以便连接所述桩间板2、约束板3以及肋板4；浇筑时，混凝土自由下落高度不能超2m；
b.施工桩间板2：在所述桩1整体浇筑完成，常规养护至混凝土强度达到2MPa后，可施工桩间板2，首先在桩前土体挖槽至土体地面以下6.5m，接着制作所述桩间板2钢筋，将所述桩1预留钢筋从所述桩1剥离出来与所述桩间板2钢筋进行钢筋绑扎，再安装模板进行混凝土浇筑形成所述桩间板2，形成的所述桩间板2与所述桩1浇筑为一体；
c.施工约束板3、肋板4：先施工肋板4，肋板4设计为三角形，肋板沿桩1高度方向的肋板高为4m，肋板宽度为4m，厚度为1m，首先制作所述肋板4钢筋以及与所述桩1预留钢筋进行钢筋绑扎，接着安装模板，进行混凝土浇筑形成所述肋板4，常规养护至混凝土强度达到2MPa后，最后回填槽内土体并压实；肋板4形成有预留钢筋以便与约束板3进行钢筋绑扎；再施工所述约束板3，约束板3设计为矩形，约束板3宽度为4m，厚度为1m，制作所述约束板3钢筋以及连接所述桩1和肋板4预留钢筋，然后安装模板进行混凝土浇筑形成约束板3；常规养护至混凝土强度达到2MPa后，最后在所述约束板3上回填土并压实；
d.最后回填桩板墙后土体。
实施例4
图5中所示桩前嵌固土体约束型桩板支护结构，包括悬臂式桩板支护结构，所述悬臂式桩板支护结构包括桩1和桩间板2，所述桩1沿直线排列并垂直嵌固于桩前土体中，桩间板2自桩前地面以下0.8m形成在桩1前侧并与桩1前侧表面齐平，所述桩间板2 连接相邻的桩1形成桩板墙，所述桩前嵌固土体约束型桩板支护结构还包括埋置于桩前土体以下的约束结构，所述约束结构包括约束板3与肋板4，所述约束板3位于所述肋板4下方，所述肋板4置于桩前地面以下1m，所述肋板4呈三角形，所述肋板4沿所述桩1高度方向的肋板高为2m并连接于所述桩1和约束板3之间，厚度为0.5m，所述约束板3与所述桩1垂直连接并向桩前土体中水平延伸呈矩形布置，所述约束板3宽度为3m，厚度为0.5m，所述肋板4与约束板3宽度相等，为3m。
图5中所示桩前嵌固土体约束型桩板支护结构的施工方法示例：
在制作本实用新型的结构之前，根据边坡工程实际情况，对支护结构的工作条件和受力进行受力计算，得到结构内力，确定桩1、桩间板2、约束板3、肋板4钢筋数量、构造形式、混凝土标号以及桩1数量和埋深。
a.施工桩1：根据工程设计施工图，在设计位置放孔位，首先采用人工挖孔或机械钻孔，人工挖孔成孔后在孔内制作安装钢筋笼，机械钻孔成孔后则将制作好的钢筋笼吊装固定，地上安装模板，接着进行混凝土浇筑，形成所述桩1；并且所述桩1预留钢筋，以便连接所述桩间板2、约束板3以及肋板4；浇筑时，混凝土自由下落高度不能超2m；
b.施工桩间板2：在所述桩1整体浇筑完成，常规养护至混凝土强度达到2MPa后，可施工桩间板2，首先在桩前土体挖槽至土体地面以下3.5m，接着制作所述桩间板2钢筋，将所述桩1预留钢筋从所述桩1剥离出来与所述桩间板2钢筋进行钢筋绑扎，再安装模板进行混凝土浇筑形成所述桩间板2，形成的所述桩间板2与所述桩1浇筑为一体；
c.施工约束板3、肋板4：先施工约束板3，所述约束板3设计为矩形，所述约束板 3宽度为3m，厚度为0.5m，首先制作所述约束板3钢筋以及与所述桩1预留钢筋进行钢筋绑扎，接着安装模板，然后进行混凝土浇筑形成所述约束板3，常规养护至混凝土强度达到2MPa后，最后回填槽内土体并压实；约束板3形成有预留钢筋以便与肋板4 进行钢筋绑扎；再施工所述肋板4，肋板4设计为三角形，所述肋板4沿所述桩1高度方向的肋板高为2m，所述肋板4宽度为3m，厚度为0.5m，制作所述肋板4钢筋以及与所述桩1和约束板3预留钢筋进行钢筋绑扎，然后安装模板进行混凝土浇筑形成肋板 4；常规养护至混凝土强度达到2MPa后，最后在所述肋板4上回填土并压实；
d.最后回填桩板墙后土体。
尽管上述实施例对本实用新型做出了详尽的描述，但它仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本实用新型保护范围。