針對復雜地質條件下,頂管施工在遇到巖石、硬土等堅固物塊時采用何種方式破巖掘進這一問題,為合理選擇破巖方式,根據滇池外海北部水體置換通道改造工程的實際施工情況,分析非爆破掘進技術在小斷面水文與工程地質特殊以及周邊環境復雜、施工減振(噪)要求高等條件下的適用性。經過對比,最終確定了在無水施工段和有水工作段分別采用靜態破碎法、劈裂法作為頂管施工堅硬巖層的非爆破破巖方法。無水段采用采用靜態破碎法破巖施工時,根據斷面情況提出水平布孔和環形布孔兩種方式,相鄰孔距為40 cm,排距為50 cm,孔徑42 mm;含水段采用劈裂法施工時,全斷面采用同靜態破碎法工藝相同的環形布孔方式,若斷面為復合斷面,則應在斷面正底部150°范圍內鉆孔取臨空面后,沿臨空面向上逐排布孔,孔徑100 mm。工程實踐表明:靜態破碎法在無水工作面巖石掘進效果較好,掘進速率為8.5 m/d;在有水工作面因破碎劑失效,應采用劈裂法破巖,劈裂法破巖速率為10.5 m/d;靜態破碎法有利于掘進斷面控制,而與靜態破碎法相比,劈裂法具有適應性強、掘進速度快等優點。

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、建構筑物密集區域,采用常規爆破破巖掘進時,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)、靜態膨脹劑破碎、液壓劈裂機、液壓破碎硾破巖工法應用較多 。

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。