侧壁导坑法是一种在松软或不稳定地层中修建隧道的基本方法。当面临围岩压力大、地层不稳定的大跨度隧道建设时,侧壁导坑法提供了安全保障。这种方法的特点在于,它允许在衬砌保护下逐步开挖和建造隧道,从而减少了地层坍塌的风险。
工艺原理
侧壁导坑法是隧道及地下工程的一种施工方法。在松软含水地层中修建隧道时,由于岩层强度不足,无法使用拱圈支撑法,或者地面有其他建筑设施,不允许因开挖隧道而导致沉陷,此时可采用侧壁导坑法。在中国,一些隧道通过流沙、冲积土、堆积层、含水黄土、流沙夹孤石、松散砂黏土和黏土地层时,均采用了这一方法。开挖过程中,临时支撑和拱架可以支撑在未开挖的核心地层上,最终在衬砌保护下清除核心地层,必要时还可砌筑仰拱。侧导坑的宽度应足够大,以便容纳出土斗车、工人通道以及边墙砌筑工作空间,以确保导坑开挖和边墙衬砌能够同步进行。为了维持核心部分地层的稳定性,侧导坑的宽度应适当增加,这样虽然会增加后期开挖量,但能降低开挖成本。
施工步骤
侧壁导坑法的施工顺序如下:首先,沿着隧道两侧周边自下而上以小断面分块开挖,随后立即进行两侧边墙的衬砌。接着,开挖上导坑,并通过上导坑进行拱部扩大和拱圈衬砌。在拱圈的保护下,清除核心部分。最后,挖掘底部并浇筑仰拱。
适用范围
侧壁导坑法适用于围岩压力大、地质条件差、断面大、地表沉降需要严格控制的情况,尤其适合地层不稳定的大跨度隧道,如双线或多线铁路隧道、公路隧道和运河隧道。在坚硬岩层中修建大跨度洞室时,也可采用此法,利用核心部分作为支撑顶拱和边墙模板的基础。此外,开挖时可大幅减少临时支撑,甚至无需使用。外文中有时仍称之为德国法。
方法分类
侧壁导坑法可分为单侧壁导坑法和双侧壁导坑法。与台阶法相比,侧壁导坑法特别是双侧壁导坑法开挖时产生的地表下沉量较小,因此特别适用于扁平大跨度浅埋隧道的开挖。在施工期间,应注意临时支护结构的牢固性和及时性,必要时可采用“先撑后挖”的方式开挖,如插板法等。
特点分析
侧壁导坑法的优点包括安全性高、坑道暴露时间短、开挖面积小、对围岩的扰动小。衬砌过程遵循先墙后拱的原则,有助于提高工程质量。然而,该方法的缺点也很明显,包括施工速度较慢、导坑数量较多、造价较高、通风排水难度大。