隨著城市地下工程建設(shè)的大量推廣,越來越多的城市地下管道工程需穿越堅(jiān)硬地層,面臨小斷面堅(jiān)硬巖層掘進(jìn)的問題。而城市地下管道工程往往位于人口、建構(gòu)筑物密集區(qū)域,采用常規(guī)爆破破巖掘進(jìn)時(shí),爆炸產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲會(huì)對(duì)周圍人居和建構(gòu)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(dǎo)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(zhì)和施工環(huán)境下,常采用非爆破破巖掘進(jìn)施工技術(shù)。非爆破掘進(jìn)技術(shù)是一種常見的針對(duì)特殊施工環(huán)境要求的破巖掘進(jìn)施工方法,具有施工震動(dòng)小、無沖擊波、無飛石、不產(chǎn)生有害氣體、安全性高等優(yōu)點(diǎn),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(fù)雜環(huán)境下破巖工程等 。國(guó)外,早在二十世紀(jì)七十年代就已經(jīng)對(duì)非爆破俱進(jìn)技術(shù)開展了相關(guān)基礎(chǔ)與技術(shù)的開發(fā)研究。國(guó)內(nèi)于上世紀(jì)八十年代開始該方面研究,已取得較豐富的研究與工程應(yīng)用成果 。目前,非爆破破巖方法主要分為人工機(jī)械、物化做功、電氣設(shè)備等三大類,其中以掘進(jìn)機(jī)(TBM)、靜態(tài)膨脹劑破碎、液壓劈裂機(jī)、液壓破碎硾破巖工法應(yīng)用較多 。

機(jī)械類破巖主要使用液壓劈裂機(jī)、液壓破碎錘以及全斷面基巖掘進(jìn)機(jī)(TBM)等設(shè)備。液壓劈裂器是石材開采中常用的一種設(shè)備,具有安全性高、環(huán)保經(jīng)濟(jì)、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。液壓破碎錘主要應(yīng)用于二次巖石破碎、隧道開挖、市政工程改造等工程中,它的出現(xiàn)對(duì)液壓劈裂機(jī)是一個(gè)有效補(bǔ)充,可以更加細(xì)化破碎施工 。掘進(jìn)機(jī)(TBM)是一種主要用于大型隧道開挖的機(jī)械設(shè)備,其噪聲小,粉塵少,安全、高效并且成巷質(zhì)量好,已得到廣泛應(yīng)用。但其初期投入大、施工安裝復(fù)雜、攤銷成本高,不適應(yīng)小斷面、短區(qū)段施工條件。物化做功類主要包括靜態(tài)膨脹劑破碎法和二氧化碳致裂法等。靜態(tài)破碎劑的主要成分一般為生石灰和一定量的添加劑,利用生石灰與水反應(yīng)時(shí)其體積發(fā)生膨脹,依靠孔內(nèi)產(chǎn)生的膨脹壓力來破碎巖石。研究表明,膨脹劑產(chǎn)生的壓力在 30～40 MPa,完全可以達(dá)到一般巖石破裂所需的1.1～11.8 MPa ,該種破巖方式具有無飛石、無震動(dòng)、無噪聲、無粉塵及有毒氣體等優(yōu)點(diǎn),并且操作簡(jiǎn)單、攜帶運(yùn)輸安全。

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，無噴漿和強(qiáng)堿性危害，無震動(dòng)安全環(huán)保。