羅小杰，張 恒，沈 建，張三定

（1.長(zhǎng)江巖土工程總公司（武漢），湖北 武漢 430010；2.中機(jī)三勘巖土工程有限公司，湖北 武漢 430014；3.武漢地鐵集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430030）

自2006年武漢地鐵2號(hào)線一期工程正式開(kāi)工建設(shè)以來(lái)，武漢地區(qū)的工程基坑深度從原來(lái)幾米至十米左右迅速加深到20～40 m以上。基坑深度的增加，給巖土工程勘察、設(shè)計(jì)和施工等帶來(lái)了一系列亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。如2008年底至2009年初施工的地鐵2號(hào)線一期工程武昌風(fēng)井基坑深度達(dá)43 m，為當(dāng)時(shí)武漢中心城區(qū)的最深基坑，所遇到的軟弱土層和硬巖問(wèn)題超出了當(dāng)時(shí)的湖北省地方標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)技術(shù)規(guī)定［1-2］。

目前，武漢地鐵工程已建設(shè)完畢并運(yùn)營(yíng)的線路有1號(hào)線、2號(hào)線、3號(hào)線一期、4號(hào)線、6號(hào)線一期、8號(hào)線一期和陽(yáng)邏線等，正在施工的有2號(hào)線南延線、5號(hào)線、7號(hào)線一期、8號(hào)線二期、11號(hào)線東段一期、11號(hào)線東段二期、紙坊線、蔡甸線等。這些地鐵工程共實(shí)施了上百個(gè)不同深度的基坑。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，絕大多數(shù)車站基坑深度為20～30 m，長(zhǎng)江和漢江兩岸的風(fēng)井基坑深度一般大于30 m，而出入線段的基坑深度一般為幾米至十余米［3-7］。

武漢地區(qū)土層厚度一般20～30 m，下伏中志留世-古近世基巖［8-14］，工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件非常復(fù)雜。地鐵基坑既涉及軟弱土、膨脹土等各類土層，也與巖溶及巖溶地面塌陷、堅(jiān)硬巖和軟弱巖等地質(zhì)災(zāi)害和各類巖體緊密聯(lián)系，同時(shí)還和巖溶水和Ⅰ級(jí)階地承壓水等相關(guān)。這些不同的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件組合導(dǎo)致地鐵基坑所遭遇的巖土工程問(wèn)題非常復(fù)雜。

本文在對(duì)武漢地區(qū)的巖土層進(jìn)行分組、對(duì)地質(zhì)體進(jìn)行巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)分類后，針對(duì)不同巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型中的淺基坑、深基坑和超深基坑所遇到的主要巖土工程問(wèn)題，提出詳細(xì)的基坑支護(hù)和地下水治理措施建議。

1 巖組劃分

關(guān)于巖組劃分，羅小杰在研究武漢地區(qū)的巖溶地質(zhì)災(zāi)害時(shí)，提出了“六帶五型”的概念［15］。其中“六帶”是指自北而南呈NWW-SEE、大致平行展布的天興洲巖溶條帶（L1）、大橋巖溶條帶（L2）、白沙洲巖溶條帶（L3）、沌口巖溶條帶（L4）、軍山巖溶條帶（L5）和漢南巖溶條帶（L6）；“五型”就是首先將土體劃分為黏性土、砂性土和軟弱土3個(gè)巖組，然后根據(jù)這3個(gè)巖組在碳酸鹽巖上的不同組合而確定的5個(gè)巖溶地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型。在此基礎(chǔ)上明確了5個(gè)類型所具有的巖溶地面塌陷機(jī)制。

武漢地區(qū)的地層巖性，自中志留世至全新世，發(fā)育有古生代已經(jīng)成巖的碎屑巖和碳酸鹽巖，中生代及古近紀(jì)、新近紀(jì)半成巖的碎屑巖和第四紀(jì)未成巖的各類成因的土體，巖漿巖不甚發(fā)育。

根據(jù)這些地層巖性的成巖程度、巖性及其工程地質(zhì)性能，將武漢地區(qū)的巖土體劃分為黏性土、砂性土、軟弱土、碳酸鹽巖、硬巖和軟弱巖等6個(gè)巖組。對(duì)于土層，各巖組的厚度一般不小于3 m（小于3 m的巖性層可將其歸并到其他巖組中）。

1.1 土層巖組大類

該大類巖組為第四系土層，其成因類型和巖性類別很多，根據(jù)土層的巖性及工程地質(zhì)性能，進(jìn)一步歸納區(qū)分為黏性土巖組、砂性土巖組和軟弱土巖組3個(gè)巖組。

1.1.1 黏性土巖組 以第四系更新統(tǒng)硬塑-堅(jiān)硬狀老黏性土和全新統(tǒng)可塑狀黏性土為代表，包括第四系殘坡積含礫黏性土等。

1.1.2 砂性土巖組 以第四系全系統(tǒng)Ⅰ級(jí)階地下部的粉細(xì)砂、中粗砂層為代表，其他還包括上更新統(tǒng)下部的含泥粉細(xì)砂層和全新統(tǒng)下部厚度不大的砂卵石層。

1.1.3 軟弱土巖組 為全系統(tǒng)軟塑-流塑狀淤泥和淤泥質(zhì)土，以及碳酸鹽巖展布區(qū)土巖結(jié)合面處溶溝、溶槽中軟塑-流塑狀紅黏土。

1.2 基巖組大類

根據(jù)巖石的可溶性土與飽和抗壓強(qiáng)度，將基巖大致區(qū)分為碳酸鹽巖組、硬巖組和軟弱巖組3類巖組。

1.2.1 碳酸鹽巖組（A） 包括石炭系中統(tǒng)黃龍組（C2h）、二疊系下統(tǒng)棲霞組（P1q）、三疊系下統(tǒng)大冶組（T1d）和觀音山組（T1g）碳酸鹽巖。其基本特點(diǎn)是巖石中含有方解石、白云石等可溶性礦物，發(fā)育巖溶現(xiàn)象，且?guī)r性較為堅(jiān)硬，飽和抗壓強(qiáng)度一般大于30 MPa，具有硬巖組的特征。

1.2.2 硬巖組（B） 該巖組單軸抗壓強(qiáng)度大于30 MPa，以泥盆系中統(tǒng)五通組（D2w）的各類石英砂巖為代表，如（含礫）石英粗砂巖、石英細(xì)砂巖、石英巖狀砂巖等。其他如志留系中統(tǒng)墳頭組（S2f）上部的灰白色石英細(xì)砂巖、中等-微風(fēng)化的長(zhǎng)石砂巖等也歸于這一類。

1.2.3 軟弱巖組（C） 該巖組單軸抗壓強(qiáng)度大致小于30 MPa左右，以古近系東湖群（K-Edn）半成巖的非鈣質(zhì)膠結(jié)礫巖、砂巖和泥巖等碎屑巖及志留系中統(tǒng)墳頭組（S2f）強(qiáng)風(fēng)化和全風(fēng)化泥巖為代表，其他如石炭系下統(tǒng)高驪山組（C1g）與和州組（C1h）強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)類巖石、二疊系下統(tǒng)梁山組（P1l）、上統(tǒng)碳山灣組（P2t）碳、硅質(zhì)頁(yè)巖類巖石以及三疊系下統(tǒng)大冶組（T1d）下部的強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r和中統(tǒng)蒲圻組（T2p）泥質(zhì)類巖石也歸于軟弱巖組，但這些地層中的鈣質(zhì)膠結(jié)的砂巖、石英砂巖等應(yīng)歸于硬巖組（B）。

2 巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型及其分布

巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)指上述各巖組的上下疊置組合關(guān)系。根據(jù)基巖組大類中各巖組的類別首先將巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)劃分為A、B、C 3大類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)，然后據(jù)土層巖組大類中各巖組的上下疊置關(guān)系，在3個(gè)大類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)下進(jìn)一步各劃分出19個(gè)巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型。

2.1 A類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)

A類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)之下伏基巖為碳酸鹽巖組，巖溶發(fā)育，含巖溶水；碳酸鹽巖飽和抗壓強(qiáng)度較高，巖土施工等級(jí)為Ⅵ級(jí)，施工開(kāi)挖困難。根據(jù)其上方黏性土巖組、砂性土巖組和軟弱土巖組的有無(wú)及其相互的疊置關(guān)系，進(jìn)一步劃分為7類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)。各巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本特征及其與地貌的關(guān)系和空間分布特征見(jiàn)表1。

表1 A類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征Tab.1 Geotechnical and geological structure characteristics of type-A

2.2 B類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)

B類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)之下伏基巖為硬巖組，飽和抗壓強(qiáng)度很高，巖土施工等級(jí)為Ⅵ級(jí)及以上，施工開(kāi)挖非常困難；一般含有基巖裂隙水，弱滲透性，屬非可溶巖。根據(jù)其上方黏性土巖組、砂性土巖組和軟弱土巖組的有無(wú)及相互的疊置關(guān)系，進(jìn)一步劃分為6類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)。各巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本特征及其與地貌的關(guān)系和空間分布特征見(jiàn)表2。

表2 B類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征Tab.2 Geotechnical and geological structure characteristics of tpye-B

2.3 C類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)

C類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)之下伏基巖為軟弱巖組，為非含水巖組，具有較好的隔水性能，屬非可溶巖。巖石飽和抗壓強(qiáng)度較低，巖土施工等級(jí)一般為Ⅲ級(jí)及以下，施工開(kāi)挖較為容易。根據(jù)其上方黏性土巖組、砂性土巖組和軟弱土巖組的有無(wú)及其相互的疊置關(guān)系，進(jìn)一步劃分為6類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)。各巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本特征及其與地貌的關(guān)系和空間分布特征見(jiàn)表3。

3 基坑巖土地質(zhì)類型及其處置措施

關(guān)于基坑分類，工程實(shí)踐中一般根據(jù)基坑開(kāi)挖深度和環(huán)境條件與地質(zhì)條件，按其重要性把基坑劃分為一、二、三3個(gè)等級(jí)［16］或一、二、三3個(gè)安全等級(jí)［17］。對(duì)于基坑的深度分類，付文光［18］等將深度大于4 m的基坑定性為深基坑，并分別以4、6、13、18、23、30 m為界線，把深基坑劃分為稍深、中深、頗深、甚深、特深、超深及極深7個(gè)級(jí)別。2009年5月13日，中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部于發(fā)布《危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理辦法》中的附屬文件，將深基坑工程定義為：①開(kāi)挖深度超過(guò)5 m（含5 m）的基坑（槽）的土方開(kāi)挖、支護(hù)、降水工程；②開(kāi)挖深度雖未超過(guò)5 m，但地質(zhì)條件、周圍環(huán)境和地下管線復(fù)雜，或影響毗鄰建筑（構(gòu)筑）物安全的基坑（槽）的土方開(kāi)挖、支護(hù)、降水工程。

表3 C類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征Tab.3 Geotechnical and geological structure characteristics of type-C

由上可見(jiàn)，盡管有研究者依據(jù)基坑的深度對(duì)基坑進(jìn)行了分類，但在工程實(shí)踐中，尚無(wú)單純根據(jù)開(kāi)挖深度對(duì)基坑進(jìn)行分類的通用方案，即規(guī)程規(guī)范所推薦的方案。

為了強(qiáng)調(diào)基坑與巖土體的相互關(guān)系，便于準(zhǔn)確地對(duì)基坑進(jìn)行巖土工程評(píng)價(jià)，本文中，采用基坑底板在巖土層中的位置（即相對(duì)深度）將基坑劃分為淺基坑（QK）、深基坑（SK）和超深基坑（CS）。其中，基坑深度較小、底板位于上層土體或相當(dāng)于上層土體深度（對(duì)于AⅠ1、AⅡ1、AⅢ1、BⅠ1、BⅡ1、BⅢ1、CⅠ1、CⅡ1、CⅢ1型巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)）中的基坑稱為淺基坑（QK）；基坑底板穿過(guò)上層土體、進(jìn)入第二層或相當(dāng)于第二層土體深度（對(duì)于AⅠ1、AⅡ1、AⅢ1、BⅠ1、BⅡ1、BⅢ1、CⅠ1、CⅡ1、CⅢ1型巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)）中的基坑稱為深基坑（CS）；基坑深度較大且底板位于基巖中的基坑稱為超深基坑（CS）。

3.1 淺基坑（QK）

對(duì)于3類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的淺基坑（QK），其基本特點(diǎn)是基坑深度較淺，坑底以下殘留的土層厚度較大，坑底離基巖面較遠(yuǎn)，坑底以下土體可以提供被動(dòng)土壓力來(lái)平衡支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，支護(hù)結(jié)構(gòu)插入土體的深度通過(guò)計(jì)算確定。另外，基巖中的地下水一般對(duì)施工影響不大。因此，3種巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型中的淺基坑可將基巖簡(jiǎn)化為可溶巖和非可溶巖兩類，即將B類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)和C類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)的基巖合并作為一類考慮，而A類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)中碳酸鹽巖組中發(fā)育有巖溶，可能發(fā)生巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害，需單獨(dú)研究。

3.1.1 A類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)淺基坑（QKA） 下部基巖為碳酸鹽巖組（A），巖溶發(fā)育，賦含巖溶水；灰?guī)r飽和抗壓強(qiáng)度一般大于50 MPa，屬硬巖。

1）防范巖溶地面塌陷災(zāi)害。A類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)的碳酸鹽巖中巖溶較發(fā)育，巖溶通道和溶洞為土顆粒的位移提供了運(yùn)移通道和/或儲(chǔ)藏空間，在基巖面附近發(fā)育有砂性土（QKAⅠ2、QKAⅡ1型）或軟弱土（QKAⅠ3、QKAⅢ1型）時(shí)，勘探過(guò)程中需采取跟管鉆進(jìn)到基巖或黏性土層中1 m左右，并及時(shí)對(duì)鉆孔進(jìn)行有效封堵，防止砂性土漏失、軟弱土流失而發(fā)生巖溶地面塌陷災(zāi)害［19-20］。

①對(duì)于QKAⅠ2、QKAⅠ3型淺基坑，勘察過(guò)程中要防止砂性土漏失（QKAⅠ2）或軟弱土流失（QKAⅠ3）而在黏性土層下部形成土洞，避免發(fā)生土洞型巖溶地面塌陷。

②對(duì)于QKAⅡ1、QKAⅡ2型淺基坑，勘察過(guò)程中要防止砂性土漏失而避免發(fā)生沙漏型巖溶地面塌陷。

③對(duì)于QKAⅢ1、QKAⅢ2型淺基坑，勘察過(guò)程中要防止軟弱土流失而避免發(fā)生泥流型巖溶地面塌陷。

2）基坑支護(hù)措施。由于基坑較淺，周邊環(huán)境條件許可時(shí)可采用放坡支護(hù)。采用排樁或地連墻支護(hù)時(shí)，由于主動(dòng)土壓力一般較小，下伏灰?guī)r埋藏較深，樁、墻的入土深度可通過(guò)計(jì)算確定。

3）地下水治理措施。A類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的淺基坑（QKA）在勘察、設(shè)計(jì)和施工中可能涉及表層人工填土中的上層滯水、砂性土層中的潛水或承壓水以及碳酸鹽巖中的巖溶水。

①上層滯水可采用帷幕隔滲或明溝集中抽排措施治理。

②采取降水措施治理地下水時(shí)，不得抽排巖溶水。

③對(duì)于QKAⅠ2型淺基坑，需進(jìn)行基坑突涌驗(yàn)算。當(dāng)存在突涌問(wèn)題時(shí)，可采用鉆孔導(dǎo)水降壓、明溝集中抽排措施。

各類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)下的淺基坑支護(hù)和地下水治理措施見(jiàn)表4。

3.1.2 B和C類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)淺基坑（QKB+C） 下伏基巖分別為硬巖組和軟弱巖組，屬非可溶巖，前者含基巖裂隙水，后者不含地下水。

1）基坑支護(hù)措施。條件許可時(shí)可采用放坡支護(hù)措施。采用排樁或地連墻支護(hù)時(shí)，由于土層厚度較大、基坑較淺，土體被動(dòng)土壓力所起作用相對(duì)較大，樁端或墻端一般不會(huì)進(jìn)入基巖，其入土深度需通過(guò)計(jì)算確定。

2）地下水治理措施。B和C類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的淺基坑主要涉及表層人工填土中的上層滯水和砂性土層中的潛水或承壓水，不涉及基巖裂隙水（表5）。

①上層滯水可采用帷幕隔滲或明溝集中抽排措施治理。

②對(duì)于QKB+CⅠ2型淺基坑，砂性土巖組中具承壓性，需進(jìn)行基坑突涌驗(yàn)算。當(dāng)存在突涌問(wèn)題時(shí)，可采用“鉆孔導(dǎo)水降壓、明溝集中抽排”措施。

③對(duì)于QKB+CⅡ1和QKB+CⅡ2型淺基坑，砂性土巖組中賦含潛水，a.放坡支護(hù)時(shí)需采取降水措施；b.采用落底式地連墻支護(hù)時(shí)，可利用地連墻隔滲；c.采用落底式排樁支護(hù)時(shí)，需在樁后加防滲帷幕；d.懸掛式樁、墻支護(hù)時(shí)，宜采取“坑內(nèi)降水為主、坑外降水為輔”的治理措施。

表4 A類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)淺基坑特征、支護(hù)和地下水治理措施Tab.4 Characteristics,supporting and groundwater controlling measures of shallow foundation pit in type-A geological structure

表5 B和C類土結(jié)構(gòu)淺基坑特征及地下水治理措施Tab.5 Characteristics and groundwater controlling measures of shallow foundation pit in type-B and type-C geological structure

3.2 深基坑（SK）

這類基坑的深度較淺基坑大，但仍然沒(méi)有揭穿土層而到達(dá)基巖，坑底位于某一土層中（SKAⅠ1、SKBⅠ1、SKCⅠ1等巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)）或穿過(guò)上層土層進(jìn)入下部土層（其他類型巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)）。

3.2.1 A類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)深基坑（SKA） 深基坑（SKA）下部涉及到的基巖為碳酸鹽巖組（A），巖溶發(fā)育；灰?guī)r飽和抗壓強(qiáng)度較高，屬硬巖。

1）防范巖溶地面塌陷災(zāi)害。在基巖面附近發(fā)育有砂性土（SKAⅠ2、SKAⅡ1型）或軟弱土（SKAⅠ3、SKAⅢ1型）時(shí)，勘探過(guò)程中需采取跟管鉆進(jìn)到基巖或黏性土層中1 m左右，并及時(shí)對(duì)鉆孔進(jìn)行有效封堵；支護(hù)樁造孔和地連墻成槽前，需布置超前鉆孔，查明樁端或墻端巖溶發(fā)育情況，對(duì)查到的溶洞和巖溶通道采取預(yù)處理措施，防止砂性土漏失或軟弱土流失而發(fā)生巖溶地面塌陷災(zāi)害［19-20］。

①對(duì)于SKAⅠ2、SKAⅠ3型深基坑，勘察和成樁、成槽過(guò)程中要防止砂性土漏失（SKAⅠ2）或軟弱土流失（SKAⅠ3）而在黏性土層下部形成土洞，避免發(fā)生土洞型巖溶地面塌陷。

②對(duì)于SKAⅡ1、SKAⅡ2型深基坑，勘察和成樁、成槽過(guò)程中要防止砂性土漏失而避免發(fā)生沙漏型巖溶地面塌陷。

③對(duì)于SKAⅢ1、SKAⅢ2型深基坑，勘察和成樁、成槽過(guò)程中要防止軟弱土流失而避免發(fā)生泥流型巖溶地面塌陷。

2）基坑支護(hù)措施。A類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)中深基坑（SKA）的開(kāi)挖深度較大，導(dǎo)致被動(dòng)土壓力較大，一般采用排樁或地連墻支護(hù)，樁端或墻端可能需要進(jìn)入基巖。

①樁端或墻端需穿過(guò)溶溝、溶槽進(jìn)入完整、穩(wěn)定基巖。

②由于碳酸鹽巖組飽和抗壓強(qiáng)度較大，承載力足以滿足樁、墻等的要求，但造孔、成槽難度較大，樁端或墻端入巖深度0.5～1.0 m即可。

③碳酸鹽巖飽和抗壓強(qiáng)度較大，可視為剛體，采用絞支進(jìn)行支護(hù)計(jì)算。

3）地下水治理措施。A類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)中深基坑（SKA）涉及表層人工填土中的上層滯水、砂性土層中的潛水或承壓水以及碳酸鹽巖中的巖溶水，需根據(jù)各含水層和地下水發(fā)育特點(diǎn)采取有針對(duì)性的治理措施（表6）。

①人工填土層中的上層滯水可利用地連墻或“排樁+樁后帷幕”等措施隔斷。

②SKAⅠ2和SKAⅡ1類深基坑可利用地連墻或“排樁+樁后帷幕”等措施隔斷地下水；疏干坑內(nèi)地下水時(shí)不得抽排巖溶水，防止地下水產(chǎn)生自砂性土層向下伏碳酸鹽巖中滲流場(chǎng)，避免砂顆粒漏失而誘發(fā)巖溶地面塌陷。

③對(duì)于SKAⅡ1類深基坑，采用排樁支護(hù)但不設(shè)置隔水帷幕時(shí)，可采取“坑內(nèi)降水為主、坑外降水為輔”的降水措施治理地下水，但降水孔花管不得置于碳酸鹽巖中抽排巖溶水，避免砂顆粒漏失而誘發(fā)巖溶地面塌陷。

④對(duì)于SKAⅠ1、SKAⅠ3、SKAⅡ2、SKAⅢ1和SKAⅢ2類深基坑，碳酸鹽巖中地下水頭較高而存在突涌問(wèn)題時(shí)，可采用“鉆孔導(dǎo)水減壓、明溝集中抽排”措施消除地下水不利影響。

3.2.2 B和C類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)深基坑（SKB+C） 下伏基巖分別為硬巖組和軟弱巖組，屬非可溶巖。SKB和SKC型深基坑一般采用排樁或地連墻支護(hù)。

1）基坑支護(hù)措施。①由于硬巖組的飽和抗壓強(qiáng)度較大，承載力足以滿足樁、墻等的要求；但硬巖造孔、成槽難度大，SKB型深基坑支護(hù)樁端或墻端入巖深度0.5～1.0 m即可。

②硬巖組飽和抗壓強(qiáng)度較高，可視為剛體，SKB型深基坑采用絞支進(jìn)行支護(hù)計(jì)算。

③軟弱巖組抗壓強(qiáng)度小于30 MPa，造孔、成槽相對(duì)較容易；基坑支護(hù)時(shí)，SKC型深基坑可以將軟弱巖取等效內(nèi)摩擦角計(jì)算主動(dòng)側(cè)和被動(dòng)側(cè)壓力，樁端、墻端入巖深度通過(guò)計(jì)算確定。

2）地下水治理措施。B和C類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的深基坑涉及表層人工填土中的上層滯水、砂性土層中潛水或承壓水及硬巖組中的基巖裂隙水。

①采用地連墻支護(hù)時(shí)，可利用墻體隔斷上層滯水；采用排樁支護(hù)時(shí)，可在排樁后設(shè)置防滲帷幕予以隔斷。

②SKB+CⅠ2、SKB+CⅡ1和SKB+CⅡ2型深基坑，其砂性土巖組中一般含有承壓水或潛水，可采取“坑內(nèi)降水為主、坑外降水為輔”的地下水治理措施。

③硬巖組中的基巖裂隙水水量很小，一般不需特別治理；但是，當(dāng)其中的承壓水頭較高、水量較大時(shí)，可采取“鉆孔導(dǎo)水減壓、明溝集中抽排”措施治理地下水。

④軟弱巖組為非含水巖組，不需采取地下水治理措施。

B和C類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的深基坑地下水治理措施建議見(jiàn)表7。

表6 A類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)深基坑特征、支護(hù)和地下水治理措施Tab.6 Characteristics,supporting and groundwater controlling measures of deep foundation pit in type-A geological structure

表7 B和C類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)深基坑特征及地下水治理措施Tab.7 Characteristics and groundwater controlling measures of deep foundation pit in type-B and type-C geological structure

3.3 超深基坑（CS）

超深基坑（CS）的深度很大，基坑穿過(guò)所有上覆蓋層，坑底位于基巖中。

3.3.1 A類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)超深基坑（CSA） 下部基巖為碳酸鹽巖組（A），巖溶發(fā)育，賦含巖溶水；灰?guī)r飽和抗壓強(qiáng)度較高，屬硬巖類。

1）防范巖溶地面塌陷災(zāi)害。在基巖面附近發(fā)育有砂性土（CSAⅠ2、CSAⅡ1型）或軟弱土（CSAⅠ3、CSAⅢ1型）時(shí)，勘探過(guò)程中需采取跟管鉆進(jìn)到基巖或黏性土層中1 m左右，并及時(shí)對(duì)鉆孔進(jìn)行有效封堵；支護(hù)樁造孔和地連墻成槽前，需布置超前鉆孔，查明樁端或墻端巖溶發(fā)育情況，對(duì)查到的溶洞和巖溶通道采取預(yù)處理措施，防止砂性土漏失或軟弱土流失而發(fā)生巖溶地面塌陷災(zāi)害［19-20］。

①對(duì)于CSAⅠ2、CSAⅠ3型超深基坑，勘察和成樁、成槽過(guò)程中要防止砂性土漏失（CSAⅠ2）或軟弱土流失（CSAⅠ3）而在黏性土層下部形成土洞，避免發(fā)生土洞型巖溶地面塌陷。

②對(duì)于CSAⅡ1、CSAⅡ2型超深基坑，勘察和成樁、成槽過(guò)程中要防止砂性土漏失而避免發(fā)生沙漏型巖溶地面塌陷。

③對(duì)于CSAⅢ1、CSAⅢ2型超深基坑，勘察和成樁、成槽過(guò)程中要防止軟弱土流失而避免發(fā)生泥流型巖溶地面塌陷。

2）基坑支護(hù)措施。A類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)中深基坑（SKA）的開(kāi)挖深度較大，坑底為碳酸鹽巖，一般采用排樁或地連墻支護(hù)。

①由于碳酸鹽巖組的飽和抗壓強(qiáng)度較大，承載力足以滿足樁、墻等的要求，但造孔、成槽難度較大，排樁樁端或地連墻墻端需穿過(guò)溶溝、溶槽進(jìn)入穩(wěn)定、完整基巖深度0.5～1.0 m。

②灰?guī)r可視為剛體，采用絞支進(jìn)行支護(hù)計(jì)算。

③當(dāng)上覆土層較薄、基坑底板進(jìn)入基巖深度較大時(shí)，可采用“吊腳樁”或“吊腳墻”支護(hù)，但此時(shí)需在樁端或墻端附近加“鎖腳撐”，以避免樁端或墻端發(fā)生位移。吊腳樁樁端或吊腳墻墻端以下基巖的穩(wěn)定性按巖體中的結(jié)構(gòu)面（如層面、斷層面、軟弱夾層等）核定。

3）地下水治理措施。A類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)中超深基坑（CSA）涉及表層人工填土中的上層滯水、砂性土層中的潛水或承壓水以及碳酸鹽巖中的巖溶水，需分別采取不同的治理措施。

①人工填土層中的上層滯水可利用地連墻或“排樁+樁后帷幕”等措施隔斷。

②為了防止地下水產(chǎn)生自砂性土層向下伏碳酸鹽巖中滲流場(chǎng)，避免砂顆粒漏失而誘發(fā)巖溶地面塌陷，CSAⅠ2和CSAⅡ1類超深基坑施工中疏干砂性土中的地下水時(shí)，不得抽排巖溶水。

③在CSAⅠ2和CSAⅡ1類基坑中可采取設(shè)置坑底水平帷幕封底等措施隔斷巖溶水，不得直接采取降巖溶水措施；其他類型基坑（CSAⅠ1、CSAⅠ3、CSAⅡ2、CSAⅢ1和CSAⅢ2）可采用明溝集中抽排地下水。

A類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)中超深基坑（CSA）的特征及地下水治理措施見(jiàn)表8。

3.3.2 B類和C類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)超深基坑（CSB+C） B和C類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的超深基坑底板分別進(jìn)入硬巖組和軟弱巖組。CSB和CSC型超深基坑一般采用排樁或地連墻支護(hù)。

1）基坑支護(hù)措施。①由于硬巖組的飽和抗壓強(qiáng)度較大，造孔和成槽難度大，CSB型超深基坑支護(hù)樁端或墻端入巖深度0.5～1.0 m即可；

②硬巖組飽和抗壓強(qiáng)度較高，可視為剛體，CSB型超深基坑采用絞支進(jìn)行支護(hù)計(jì)算。

③對(duì)于CSB型超深基坑，當(dāng)上覆土層較薄、基坑底板進(jìn)入基巖深度較大時(shí)，可采用“吊腳樁”或“吊腳墻”支護(hù)，但此時(shí)需在樁端或墻端附近加“鎖腳撐”，以避免樁端或墻端發(fā)生位移。吊腳樁樁端或吊腳墻墻端以下基巖的穩(wěn)定性按巖體中的結(jié)構(gòu)面（如層面、斷層面、軟弱夾層等）核定。

④軟弱巖組抗壓強(qiáng)度小于30 MPa，造孔、成槽相對(duì)較容易；基坑支護(hù)時(shí)，CSC型超深基坑可以將軟弱巖取等效內(nèi)摩擦角，按土考慮計(jì)算主動(dòng)側(cè)壓力和被動(dòng)側(cè)壓力，樁端、墻端入巖深度通過(guò)計(jì)算確定。

2）地下水治理措施。B和C類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的深基坑涉及表層人工填土中的上層滯水、砂性土層中潛水或承壓水及基巖裂隙水。

①采用地連墻支護(hù)時(shí)，可利用墻體隔斷上層滯水和砂性土層中的潛水或承壓水；采用排樁支護(hù)時(shí)，可在排樁后設(shè)置防滲帷幕隔斷地下水。

②硬巖組中的基巖裂隙水水量很小，一般不需特別治理；但是當(dāng)其中水量較大時(shí)，可采取“明溝集中抽排”措施。

③軟弱巖組為非含水巖組，不需采取地下水治理措施。

B和C類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)下的深基坑地下水治理措施建議見(jiàn)表9。

表8 A類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)超深基坑特征及地下水治理措施Tab.8 Characteristics and groundwater controlling measures of ultra deep foundation pit in type-A geological structure

表9 B和C類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)超深基坑特征及地下水治理措施Tab.9 Characteristics and groundwater controlling measures of ultra deep foundation pit in type-B and type-C geological structure

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)武漢地區(qū)特殊的地質(zhì)條件，結(jié)合地鐵工程建設(shè)中基坑深度的特點(diǎn)，將工程涉及的巖土層按工程地質(zhì)性能劃分為黏性土巖組、砂性土巖組、軟弱土巖組、碳酸鹽巖組、硬巖組和軟弱巖組6類巖組；根據(jù)各巖組在剖面上的組合關(guān)系，將地質(zhì)體區(qū)分為19類巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)。不同巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的不同深度的地鐵基坑工程，具有不同的巖土工程地質(zhì)問(wèn)題，需采取相應(yīng)的工程處理措施。本文提出地鐵基坑支護(hù)和地下水防治措施的詳細(xì)建議，可作為武漢地鐵基坑工程勘察、設(shè)計(jì)和施工的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的依據(jù)之一。