由于城市地下管道工程穿越的地層水文與工程地質(zhì)條件的不確定性以及各種破巖設(shè)備的自身特點(diǎn),現(xiàn)行的非爆破破巖方法均有各自的適應(yīng)性。以TBM為例,其安裝施工復(fù)雜,初期投入大,且受設(shè)備自身限制無(wú)法進(jìn)入小斷面施工現(xiàn)場(chǎng),較適用大型長(zhǎng)期隧道工程等;人工風(fēng)鎬破巖效率太低,不利于工程進(jìn)度;其他如電氣設(shè)備類破巖方式也存在經(jīng)濟(jì)性低、可代替性強(qiáng)等特點(diǎn)。基于上述因素,在實(shí)際頂管破巖掘進(jìn)施工中應(yīng)根據(jù)具體情況,選取適應(yīng)具體地質(zhì)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(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大量熱量和較大膨脹壓力,該膨脹壓力作用在巖石上來(lái)實(shí)現(xiàn)破巖的破巖方法,與其他破巖方式相比,具有經(jīng)濟(jì)性較好、操作簡(jiǎn)單、危險(xiǎn)系數(shù)小、益于攜帶等優(yōu)點(diǎn)。如學(xué)者桂良玉 通過(guò)工程實(shí)踐得出,靜態(tài)破碎技術(shù)具有施工中無(wú)震動(dòng)、無(wú)沖擊波、無(wú)粉塵和拋石、噪聲小污染小,有利于斷面控制等優(yōu)勢(shì),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(guò)對(duì)靜態(tài)破碎劑膨脹機(jī)理的分析得出,靜態(tài)破碎劑產(chǎn)生的膨脹壓力通常能達(dá)到30 MPa,完全能夠達(dá)到一般硬巖破碎的需求。

根據(jù)靜態(tài)破碎劑的破巖原理,在破碎方案設(shè)計(jì)之前,首先須了解斷面內(nèi)巖體情況,才能準(zhǔn)確的進(jìn)行掘進(jìn)深度的確定和布孔設(shè)計(jì),掘進(jìn)深度及布孔設(shè)計(jì)一般取決于巖體的硬度等級(jí)、破碎情況、含水情況等斷面情況。為使破巖效果達(dá)到最大化,布孔前首先確定一個(gè)以上臨空面,若掘進(jìn)面為全斷面巖石,首先在掘進(jìn)面中心鉆孔作為臨空面,環(huán)繞中心鉆孔向外環(huán)形擴(kuò)散布孔;若掘進(jìn)面為巖土復(fù)合斷面,則首先挖除土層作為脹裂臨空面,沿巖土分界線向巖層水平布孔。為對(duì)比兩種布孔方式的破巖效率,分別選取試驗(yàn)段管道進(jìn)行了施工試驗(yàn)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)全斷面采用環(huán)形布孔破巖時(shí),由里到外逐層破碎的層數(shù)較少,因此單循環(huán)用時(shí)少,效率高,破巖方量能達(dá)到41.7 m /d;當(dāng)復(fù)和斷面采用環(huán)形布孔時(shí),由于上部土層可直接破碎,對(duì)剩余巖體裝藥反而因鉆孔多而浪費(fèi)時(shí)間,破巖方量只能達(dá)到38.5 m /d(含土體),而采用平行布孔時(shí),破巖方量能夠達(dá)到42.4 m /d(含土體)。這說(shuō)明,靜態(tài)破碎法破巖時(shí)全斷面采用環(huán)形布孔、復(fù)合斷面采用平行布孔能達(dá)到最大效率。

液壓劈裂棒運(yùn)用液壓機(jī)械方式對(duì)巖石進(jìn)行劈裂，是針對(duì)堅(jiān)硬巖石能高效破裂的創(chuàng)新設(shè)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(shù)優(yōu)勢(shì)，淘汰了膨脹破碎劑。山西愚公斧在國(guó)內(nèi)率先從事巖石劈裂棒的施工及技術(shù)推廣，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。愚公斧劈裂棒應(yīng)用于不能爆破作業(yè)并要求產(chǎn)量高、工期緊等技術(shù)難度大的土石方工程，山西愚公斧生產(chǎn)的愚公斧劈裂棒鉆孔直徑已達(dá)到24厘米以上，鉆孔間隔3到5米一排，挖機(jī)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(jiān)石上千立方，比使用炮錘+切割機(jī)或膨脹破碎劑的方式快十倍以上，且成本低。比用切割機(jī)的優(yōu)勢(shì)是一臺(tái)能頂十臺(tái)的效率，降低水電費(fèi)，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(shì)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(fù)作業(yè)，不受雨水和溫度影響，無(wú)噴漿和強(qiáng)堿性危害，無(wú)震動(dòng)安全環(huán)保。