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 。

靜態破碎法在無水工作面破巖效果良好,但在進入下一施工段的施工過程中發現,由于該施工段地下水豐富,掘進斷面巖層浸水嚴重,破碎劑很難發揮膨脹分裂的效果甚至失效。破碎劑的膨脹力與水灰比有直接關系,水灰比越大時,破碎劑的膨脹壓力呈現出先增大后迅速減小的趨勢,水灰比達到30%時膨脹壓力達到最大,之后會迅速減小,直至失效。因此,在浸水嚴重的作業面上,由于巖層中的水分進入鉆孔,使破碎劑的水灰比迅速增大,導致破碎劑失效。其次,膨脹壓力和溫度也有很大的關系,破碎劑的主要成分為氧化鈣,溫度越高與水的反應程度越快,膨脹力也就越大,遇到浸水巖層時,反應環境溫度降低,產生的膨脹力也就越小。綜合上述原因,當巖層浸水嚴重,表面呈現出大面積潮濕、滴水現象時,靜態破碎劑會失去作用。圖7為該管道ZK7—ZK17施工段上的一個靜態破碎劑失效的作業面。取芯后,將液壓劈裂器槍頭放入指定鉆孔,液壓劈裂器由泵站和分裂器兩大部分組成,由泵站輸出的高壓油驅動油缸,產生巨大推力,驅動楔塊組成中的中間楔塊向前駛出,將反向楔塊向兩邊撐開,從而達到破碎巖石目的 。

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。