由于本工程管道掘進施工中,存在浸水嚴重的施工段,而常用靜態破碎劑具有遇水失效的特性,如應用于浸水嚴重的巖層,破碎劑很難發揮膨脹分裂效果甚至失效。針對這一問題,可以通過改良破碎劑或者尋求替代的方法解決,但改良破碎劑需大量試驗驗證,時間長且價格貴 。因此,在分析非爆破掘進方法適應性的基礎上,結合本工程施工中三個有水施工段的施工需求,選擇以劈裂來代替靜態破碎法來進行破巖施工。破裂法與靜態破碎法相比,除具有無污染、無震動等優點外,還具有適應性廣、掘進速度快等優點。本文以滇池外海北部水體置換通道改造小斷面頂管施工堅硬巖層工程為背景,針對其水文與工程地質以及周邊環境復雜、施工減振(噪)要求高的特點,分析非爆破掘進技術在小斷面復雜施工環境下的適用性,選擇靜態破碎法、劈裂法作為頂管施工堅硬巖層非爆破破巖方法,提出相應的施工工藝與技術要點,并在工程中得到成功應用,為類似條件下小斷面頂管硬巖非爆破破巖掘進施工提供有益的借鑒。

根據地質勘察報告,俱進路線上所含巖石為白云巖、灰巖兩種,其硬度指標F=6,因此孔距與排距設計為40 cm和50 cm。在孔徑大小的設計上,根據試驗段現場破碎試驗發現,當孔徑小于42 mm時,部分巖體無法破裂或發生裂縫而無法分離巖石,當孔徑大小設計為42 mm以上時,巖體俱進能夠滿足破碎需求,因此,從經濟性的角度考慮,為節省破碎劑,孔徑大小設計為42 mm。巖體情況。斷面內巖體的破碎情況直接取決于鉆孔深度的設計。當巖體情況較為完整、無明顯裂縫時,每一循環掘進的進尺一般不超過1 m,鉆孔深度應為掘進進尺H的1.05倍,即1.05H;為防止巖石掘進后上部巖體(土體)的坍塌,當斷面破碎情況較為嚴重,存在網狀裂縫或明顯長裂縫時,應縮短每一循環進尺;若掘進中遇孤立的巖石時,鉆孔深度為目標破碎體的80%～90%;每掘進一段后續管道跟進頂入,確保掘進面安全性和穩定性。在試驗段進行破巖掘進時發現,當確定掘進進尺H時,其鉆孔深度設計為掘進進尺H的1.05倍,即1.05H最為合適。若小于1.05H,會造成破碎不不徹底,導致頂管頂進達不到設計深度;若大于1.05H,則會造成破碎劑浪費。

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，引領行業發展。愚公斧劈裂棒應用于不能爆破作業并要求產量高、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，不受雨水和溫度影響，無噴漿和強堿性危害，無震動安全環保。