本发明涉及深基坑的支护领域，尤其是一种紧邻高层建筑开挖深基坑的支护结构及方法。
背景技术：
现在城市建筑密度越来越大，地下空间工程开挖深度越来越深，基坑开挖引起的地层移动会使得周边的建筑物发生附加变形，当附加变形过大时会引起结构的开裂和破坏，从而影响周边建筑物的正常使用。某大厦工程，其建筑高度为90.2m，基坑底标高为-13.8m，地下室占地面积为3564.23m2，距相邻建筑的距离为7m，且基础埋深相对相邻建筑基础埋深低7.3m，这种特殊的深基坑单纯采用灌注桩和冠梁支护会产生较大安全隐患，基坑较深，桩体悬壁部份较长，长时间受到临近高层建筑侧压力作用使桩体产生水平位移，从而使临近建筑物随土体的滑移而产生倾斜受到破坏，引发安全事故。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供一种紧邻高层建筑开挖深基坑的支护方法及结构，该支护结构和方法通过环形倒阶梯型结构结构增加了承力面积，提高了支护结构的强度和施工的效率。
本发明的技术方案：紧邻高层建筑开挖深基坑的支护结构，包括在基坑底部靠近敷设的底板和高层建筑靠近基坑一侧的施工的钢筋砼灌注桩，在底板上设置桩基，在桩基的上端敷设环形倒阶梯型结构，圆心朝内；环形倒阶梯型结构由环形第一阶梯、环形第一斜坡面、环形第二阶梯、环形第二斜坡面、环形第三阶梯依次首尾相连，且高度逐渐减低；桩基的密度越靠近高层建筑越密；在环形倒阶梯型结构上部设置有支撑钢管，支撑钢管一端连接冠梁，另一端连接地下建筑结构施工处的预埋钢板，冠梁与钢筋砼灌注桩连接，高层建筑与钢筋砼灌注桩之间还施工有水泥灌注桩。
环形倒阶梯型结构包括基坑内靠近地下建筑结构施工处一侧的半环形倒阶梯型结构ⅰ和基坑内靠近高层建筑一侧的半环形倒阶梯型结构ⅱ，两者对称设置，半环形倒阶梯型结构ⅰ上设置有凸出块，半环形倒阶梯型结构ⅱ上对称设置有插入孔进行连接。
半环形倒阶梯型结构ⅰ由第一阶梯ⅰ、第一斜坡面ⅰ、第二阶梯ⅰ、第二斜坡面ⅰ、第三阶梯ⅰ依次首尾相连，且高度逐渐减低，半环形倒阶梯型结构ⅱ由第一阶梯ⅱ、第一斜坡面ⅱ、第二阶梯ⅱ、第二斜坡面ⅱ、第三阶梯ⅱ依次首尾相连；环形倒阶梯型通过辐射状钢管连接组成，每根钢管下方都与桩基连接，每根钢管都只位于第一阶梯ⅰ、第一斜坡面ⅰ、第二阶梯ⅰ、第二斜坡面ⅰ、第三阶梯ⅰ、第一阶梯ⅱ、第一斜坡面ⅱ、第二阶梯ⅱ、第二斜坡面ⅱ或第三阶梯ⅱ内。
底板上，桩基底部周围设置有碎石层。
地下建筑结构的横向梁之间加装临时水平现浇钢筋混凝土梁。
紧邻高层建筑开挖深基坑的支护方法，包括高层建筑以及地下建筑结构，在准备开挖地下建筑结构深基坑的高层建筑一侧施工钢筋砼灌注桩以及冠梁，再施工水泥搅拌桩，其步骤：
(1)、地下建筑结构深基坑土方开挖，该深基坑土方开挖分两次进行，第一次开挖的土方为预留土方二次开挖施工线5以上部分，所述的预留土方二次开挖施工线以上部分为钢筋砼灌注桩一侧向地下建筑结构一侧放坡，坡度为1∶1.1～1.2以上部分；
(2)、在地下建筑结构施工处施工预埋钢板，在预埋钢板与冠梁之间加装支撑钢管，支撑钢管5两端满焊，焊缝高度10mm，支撑钢管为φ500×12mm；
(3)、在地下建筑结构的一侧的下部敷设底板，在底板上设置桩基，并且桩基的密度越靠近高层建筑越密，在桩基的上端紧邻地下建筑结构施工处敷设半环形倒阶梯型结构ⅰ，圆心朝向高层建筑；半环形倒阶梯型结构ⅰ由第一阶梯ⅰ、第一斜坡面ⅰ、第二阶梯ⅰ、第二斜坡面ⅰ、第三阶梯ⅰ依次首尾相连，且高度逐渐减低，第一阶梯ⅰ、第二阶梯ⅰ和第三阶梯ⅰ为平面，第一阶梯ⅰ、第一斜坡面ⅰ、第二阶梯ⅰ、第二斜坡面ⅰ、第三阶梯ⅰ与半环形倒阶梯型结构ⅱ相连端留有凸出块，施工则按第一阶梯ⅰ、第一斜坡面ⅰ、第二阶梯ⅰ、第二斜坡面ⅰ、第三阶梯ⅰ的倒序进行施工，辐射钢管为φ500×12mm。
(4)、开挖预留土方二次开挖施工线以下部分土方，在高层建筑的一侧的下部敷设底板，在底板上设置桩基，并且桩基的密度越靠近高层建筑越密，在桩基的上端紧贴冠梁4敷设半环形倒阶梯型结构ⅱ，此半环形倒阶梯型结构ⅱ与半环形倒阶梯型结构ⅰ同圆心；半环形倒阶梯型结构ⅱ由第一阶梯ⅱ、第一斜坡面ⅱ、第二阶梯ⅱ、第二斜坡面ⅱ、第三阶梯ⅱ依次首尾相连，且高度逐渐减低，第一阶梯ⅱ、第二阶梯ⅱ和第三阶梯ⅱ为平面；施工时，先与第三阶梯ⅰ末端上的凸出块相配合，施工第三阶梯ⅱ，然后再依次施工第二斜坡面ⅱ、第二阶梯ⅱ、第一斜坡面ⅱ、第一阶梯ⅱ，并与第二斜坡面ⅰ、第二阶梯ⅰ、第一斜坡面ⅰ、第一阶梯ⅰ上的突出段相配合，辐射钢管为φ500×12mm。
(5)、然后进行地下建筑结构的施工，在地下建筑结构的横向梁之间加装临时水平现浇钢筋混凝土梁，该临时水平现浇钢筋混凝土梁的截面为300×450mm。
(6)、地下建筑结构施工到相应高度的辐射钢管位置时，且临时水平现浇钢筋混凝土梁强度达到70％时，将相应的辐射钢管拆除，也可以不拆除，作为预留钢管存在；当施工到支撑钢管的位置且临时水平现浇钢筋混凝土梁强度达到70％时，将支撑钢管拆除，继续进行地下建筑结构施工直至施工完毕，将临时水平现浇钢筋混凝土梁拆除；整个紧邻高层建筑开挖深基坑的支护完成。
本发明的有益效果为：1、本紧邻高层建筑开挖深基坑的支护结构，增设了环形倒阶梯型结构和下部的基桩，基桩支持搭建环形倒阶梯型结构，环形倒阶梯型结构使应力分散均匀，基坑支护更加牢靠安全，通过斜坡面的存在，增加了整个受力面，支护更牢靠。2、紧邻高层建筑开挖深基坑的支护方法主要采用四大支护方式配合，第一为钢筋砼灌注桩、冠梁以及水泥搅拌桩，第二采用支撑钢管，第三采用临时水平现浇钢筋混凝土梁，第四采用环形倒阶梯型结构和基桩，四种方式的结合提高了紧邻高层建筑开挖深基坑的安全性，有效加快施工进度。本发明简单易行，增加了施工的安全性，提高了施工质量，是一种可靠的紧邻高层建筑开挖深基坑的支护方法和支护结构。
附图说明
图1是本发明的应用时高层建筑和地下建筑结构施工示意图。
具体实施方式
如图1所示，紧邻高层建筑开挖深基坑的支护结构，包括在基坑底部靠近敷设的底板和高层建筑靠近基坑一侧的施工的钢筋砼灌注桩，在底板上设置桩基，在桩基的上端敷设环形倒阶梯型结构，圆心朝内；环形倒阶梯型结构由环形第一阶梯、环形第一斜坡面、环形第二阶梯、环形第二斜坡面、环形第三阶梯依次首尾相连，且高度逐渐减低；桩基的密度越靠近高层建筑越密；在环形倒阶梯型结构上部设置有支撑钢管，支撑钢管一端连接冠梁，另一端连接地下建筑结构施工处的预埋钢板，冠梁与钢筋砼灌注桩连接，高层建筑与钢筋砼灌注桩之间还施工有水泥灌注桩。通过环形倒阶梯型结构支护基坑，使应力分散均匀，基坑支护更加牢靠安全，通过斜坡面的存在，增加了整个受力面，支护更牢靠。
环形倒阶梯型结构包括基坑内靠近地下建筑结构施工处一侧的半环形倒阶梯型结构ⅰ和基坑内靠近高层建筑一侧的半环形倒阶梯型结构ⅱ，两者对称设置，半环形倒阶梯型结构ⅰ上设置有凸出块，半环形倒阶梯型结构ⅱ上对称设置有插入孔进行连接。
半环形倒阶梯型结构ⅰ由第一阶梯ⅰ、第一斜坡面ⅰ、第二阶梯ⅰ、第二斜坡面ⅰ、第三阶梯ⅰ依次首尾相连，且高度逐渐减低，半环形倒阶梯型结构ⅱ由第一阶梯ⅱ、第一斜坡面ⅱ、第二阶梯ⅱ、第二斜坡面ⅱ、第三阶梯ⅱ依次首尾相连；环形倒阶梯型通过辐射状钢管连接组成，每根钢管下方都与桩基连接，每根钢管都只位于第一阶梯ⅰ、第一斜坡面ⅰ、第二阶梯ⅰ、第二斜坡面ⅰ、第三阶梯ⅰ、第一阶梯ⅱ、第一斜坡面ⅱ、第二阶梯ⅱ、第二斜坡面ⅱ或第三阶梯ⅱ内。
底板上，桩基底部周围设置有碎石层，碎石层的存在可以增加底部抵抗剪切变形，往沉降部填充。
紧邻高层建筑开挖深基坑的支护方法，包括高层建筑1以及地下建筑结构2，在准备开挖地下建筑结构深基坑的高层建筑一侧施工钢筋砼灌注桩3以及冠梁4，再施工水泥搅拌桩5，其步骤：
(1)、地下建筑结构深基坑土方开挖，该深基坑土方开挖分两次进行，第一次开挖的土方为预留土方二次开挖施工线6以上部分，所述的预留土方二次开挖施工线以上部分为钢筋砼灌注桩一侧向地下建筑结构一侧放坡，坡度为1∶1.1～1.2以上部分；
(2)、在地下建筑结构施工处施工预埋钢板7，在预埋钢板7与冠梁4之间加装支撑钢管8，支撑钢管两端满焊，焊缝高度10mm，支撑钢管为φ500×12mm；
(3)、在地下建筑结构的一侧的下部敷设底板9，在底板上设置桩基10，并且桩基10的密度越靠近高层建筑1越密，底板上，桩基底部周围设有碎石层26；在桩基的上端紧邻地下建筑结构施工处敷设半环形倒阶梯型结构ⅰ11，圆心朝向高层建筑；半环形倒阶梯型结构ⅰ11由第一阶梯ⅰ12、第一斜坡面ⅰ13、第二阶梯ⅰ14、第二斜坡面ⅰ15、第三阶梯ⅰ16依次首尾相连，且高度逐渐减低，第一阶梯ⅰ、第二阶梯ⅰ和第三阶梯ⅰ为平面，第一阶梯ⅰ、第一斜坡面ⅰ、第二阶梯ⅰ、第二斜坡面ⅰ、第三阶梯ⅰ与半环形倒阶梯型结构ⅱ相连端留有凸出块17，施工则按第一阶梯ⅰ、第一斜坡面ⅰ、第二阶梯ⅰ、第二斜坡面ⅰ、第三阶梯ⅰ的倒序进行施工，辐射钢管为φ500×12mm。
(4)、开挖预留土方二次开挖施工线以下部分土方，在高层建筑的一侧的下部敷设底板，在底板上设置桩基，并且桩基的密度越靠近高层建筑越密，底板上，桩基底部周围设有碎石层26；在桩基的上端紧贴冠梁4敷设半环形倒阶梯型结构ⅱ18，此半环形倒阶梯型结构ⅱ与半环形倒阶梯型结构ⅰ同圆心；半环形倒阶梯型结构ⅱ18由第一阶梯ⅱ19、第一斜坡面ⅱ20、第二阶梯ⅱ21、第二斜坡面ⅱ22、第三阶梯ⅱ23依次首尾相连，且高度逐渐减低，第一阶梯ⅱ、第二阶梯ⅱ和第三阶梯ⅱ为平面；施工时，先与第三阶梯ⅰ末端上的凸出块相配合，施工第三阶梯ⅱ，然后再依次施工第二斜坡面ⅱ、第二阶梯ⅱ、第一斜坡面ⅱ、第一阶梯ⅱ，并与第二斜坡面ⅰ、第二阶梯ⅰ、第一斜坡面ⅰ、第一阶梯ⅰ上的突出段相配合，辐射钢管为φ500×12mm。
(5)、然后进行地下建筑结构的施工，在地下建筑结构的横向梁24之间加装临时水平现浇钢筋混凝土梁25，该临时水平现浇钢筋混凝土梁的截面为300×450mm。
(6)、地下建筑结构施工到相应高度的辐射钢管位置时，且临时水平现浇钢筋混凝土梁强度达到70％时，将相应的辐射钢管拆除，也可以不拆除，作为预留钢管存在；当施工到支撑钢管的位置且临时水平现浇钢筋混凝土梁强度达到70％时，将支撑钢管拆除，继续进行地下建筑结构施工直至施工完毕，将临时水平现浇钢筋混凝土梁拆除；整个紧邻高层建筑开挖深基坑的支护完成。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。