隨著城市地下工程建設的大量推廣,越來越多的城市地下管道工程需穿越堅硬地層,面臨小斷面堅硬巖層掘進的問題。而城市地下管道工程往往位于人口、建構筑物密集區(qū)域,采用常規(guī)爆破破巖掘進時,爆炸產生的振動和噪聲會對周圍人居和建構筑物造成較大影響,且由于城市地下管道工程小斷面面積較小,爆破破巖的方式不利于斷面控制,導致了爆破破巖在城市地下工程中受到較大限制 。因此,在上述特殊地質和施工環(huán)境下,常采用非爆破破巖掘進施工技術。非爆破掘進技術是一種常見的針對特殊施工環(huán)境要求的破巖掘進施工方法,具有施工震動小、無沖擊波、無飛石、不產生有害氣體、安全性高等優(yōu)點,已廣泛用于市政工程、道路工程、高危礦采礦、開山采石以及復雜環(huán)境下破巖工程等 。國外,早在二十世紀七十年代就已經對非爆破俱進技術開展了相關基礎與技術的開發(fā)研究。國內于上世紀八十年代開始該方面研究,已取得較豐富的研究與工程應用成果 。目前,非爆破破巖方法主要分為人工機械、物化做功、電氣設備等三大類,其中以掘進機(TBM)、靜態(tài)膨脹劑破碎、液壓劈裂機、液壓破碎硾破巖工法應用較多 。

由于城市地下管道工程穿越的地層水文與工程地質條件的不確定性以及各種破巖設備的自身特點,現行的非爆破破巖方法均有各自的適應性。以TBM為例,其安裝施工復雜,初期投入大,且受設備自身限制無法進入小斷面施工現場,較適用大型長期隧道工程等;人工風鎬破巖效率太低,不利于工程進度;其他如電氣設備類破巖方式也存在經濟性低、可代替性強等特點。基于上述因素,在實際頂管破巖掘進施工中應根據具體情況,選取適應具體地質條件的最佳破巖方式。靜態(tài)破碎法是一種利用其主要成分(氧化鈣)與水發(fā)生化學反應產生大量熱量和較大膨脹壓力,該膨脹壓力作用在巖石上來實現破巖的破巖方法,與其他破巖方式相比,具有經濟性較好、操作簡單、危險系數小、益于攜帶等優(yōu)點。如學者桂良玉 通過工程實踐得出,靜態(tài)破碎技術具有施工中無震動、無沖擊波、無粉塵和拋石、噪聲小污染小,有利于斷面控制等優(yōu)勢,使其在某些特殊環(huán)境下發(fā)揮著不可替代的作用。馬志剛等 通過對靜態(tài)破碎劑膨脹機理的分析得出,靜態(tài)破碎劑產生的膨脹壓力通常能達到30 MPa,完全能夠達到一般硬巖破碎的需求。

液壓劈裂棒運用液壓機械方式對巖石進行劈裂，是針對堅硬巖石能高效破裂的創(chuàng)新設備，在礦山開采及建筑土石方工程中不能使用炸藥的情況下破碎巖石具有很大的技術優(yōu)勢，淘汰了膨脹破碎劑。山西愚公斧在國內率先從事巖石劈裂棒的施工及技術推廣，引領行業(yè)發(fā)展。愚公斧劈裂棒應用于不能爆破作業(yè)并要求產量高、工期緊等技術難度大的土石方工程，山西愚公斧生產的愚公斧劈裂棒鉆孔直徑已達到24厘米以上，鉆孔間隔3到5米一排，挖機吊裝放入巖石孔中，兩分鐘左右可脹裂開石頭20-50立方左右，輕松破碎堅石上千立方，比使用炮錘+切割機或膨脹破碎劑的方式快十倍以上，且成本低。比用切割機的優(yōu)勢是一臺能頂十臺的效率，降低水電費，噪音和污染改善，工期提前成本降低；比起用膨脹破碎劑的優(yōu)勢是鉆孔直徑大、間隔大，裂縫更大、效果更好、更易于破碎解小，立即見效不用等待、不間斷重復作業(yè)，不受雨水和溫度影響，無噴漿和強堿性危害，無震動安全環(huán)保。