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 。國外,早在二十世紀(jì)七十年代就已經(jīng)對非爆破俱進(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 。

無聲破碎巖石膨脹劑是指一種以氧化鈣為基本成分，反應(yīng)時(shí)體積膨脹，使巖石漲裂的技術(shù)。它是20紀(jì)80年代初研究成功的非爆炸型、無公害的破碎巖石技術(shù)。可用于不允許有震動(dòng)和飛石的場所，和用來開采整體石料。靜態(tài)膨脹劑的原理是以氧化鈣為主要膨脹源，其含量約占81%。此外，還含有硅、鋁、鐵、鎂的氧化物，并配以少量添加劑。在與適量水摻合后，發(fā)生水化反應(yīng)。立方晶系的CaO轉(zhuǎn)變成六方晶系的Ca(OH)2，體積增大50.2%，同時(shí)釋放出,66.6kJ/mol的熱量，從而具有膨脹作功的能力。有機(jī)添加劑用來延緩水化反應(yīng)的速度，無機(jī)添加劑則用來控制硬結(jié)時(shí)間，并達(dá)到一定的強(qiáng)度。無聲巖石膨脹劑裝入炮孔中的靜態(tài)膨脹劑，由于自身的膨脹作用，在孔壁的約束下，沿徑向方向?qū)ε诳妆诋a(chǎn)生較大的膨脹壓力(30-50MPa)。孔壁徑向受壓，切向受拉，當(dāng)孔徑為4cm，孔距為40-60crn時(shí)，軟巖或混凝土產(chǎn)生徑向破裂所需的膨脹壓力為10-20MPa，中硬巖或硬巖為15-30MPa。當(dāng)炮孔內(nèi)的膨脹壓力增加到一定值后，介質(zhì)就會(huì)產(chǎn)生徑向裂縫而破裂 。

液壓劈裂棒運(yùn)用液壓機(jī)械方式對巖石進(jìn)行劈裂，是針對堅(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，淘汰了膨脹破碎劑。山西愚公斧在國內(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。