由于本工程管道掘进施工中,存在浸水严重的施工段,而常用静态破碎剂具有遇水失效的特性,如应用于浸水严重的岩层,破碎剂很难发挥膨胀分裂效果甚至失效。针对这一问题,可以通过改良破碎剂或者寻求替代的方法解决,但改良破碎剂需大量试验验证,时间长且价格贵 。因此,在分析非爆破掘进方法适应性的基础上,结合本工程施工中三个有水施工段的施工需求,选择以劈裂来代替静态破碎法来进行破岩施工。破裂法与静态破碎法相比,除具有无污染、无震动等优点外,还具有适应性广、掘进速度快等优点。本文以滇池外海北部水体置换通道改造小断面顶管施工坚硬岩层工程为背景,针对其水文与工程地质以及周边环境复杂、施工减振(噪)要求高的特点,分析非爆破掘进技术在小断面复杂施工环境下的适用性,选择静态破碎法、劈裂法作为顶管施工坚硬岩层非爆破破岩方法,提出相应的施工工艺与技术要点,并在工程中得到成功应用,为类似条件下小断面顶管硬岩非爆破破岩掘进施工提供有益的借鉴。
无声破碎岩石膨胀剂是指一种以氧化钙为基本成分，反应时体积膨胀，使岩石涨裂的技术。它是20纪80年代初研究成功的非爆炸型、无公害的破碎岩石技术。可用于不允许有震动和飞石的场所，和用来开采整体石料。静态膨胀剂的原理是以氧化钙为主要膨胀源，其含量约占81%。此外，还含有硅、铝、铁、镁的氧化物，并配以少量添加剂。在与适量水掺合后，发生水化反应。立方晶系的CaO转变成六方晶系的Ca(OH)2，体积增大50.2%，同时释放出,66.6kJ/mol的热量，从而具有膨胀作功的能力。有机添加剂用来延缓水化反应的速度，无机添加剂则用来控制硬结时间，并达到一定的强度。无声岩石膨胀剂装入炮孔中的静态膨胀剂，由于自身的膨胀作用，在孔壁的约束下，沿径向方向对炮孔壁产生较大的膨胀压力(30-50MPa)。孔壁径向受压，切向受拉，当孔径为4cm，孔距为40-60crn时，软岩或混凝土产生径向破裂所需的膨胀压力为10-20MPa，中硬岩或硬岩为15-30MPa。当炮孔内的膨胀压力增加到一定值后，介质就会产生径向裂缝而破裂 。
液压劈裂棒运用液压机械方式对岩石进行劈裂，是针对坚硬岩石能高效破裂的创新设备，在矿山开采及建筑土石方工程中不能使用炸药的情况下破碎岩石具有很大的技术优势，淘汰了膨胀破碎剂。山西愚公斧在国内率先从事岩石劈裂棒的施工及技术推广，引领行业发展。愚公斧劈裂棒应用于不能爆破作业并要求产量高、工期紧等技术难度大的土石方工程，山西愚公斧生产的愚公斧劈裂棒钻孔直径已达到24厘米以上，钻孔间隔3到5米一排，挖机吊装放入岩石孔中，两分钟左右可胀裂开石头20-50立方左右，轻松破碎坚石上千立方，比使用炮锤+切割机或膨胀破碎剂的方式快十倍以上，且成本低。比用切割机的优势是一台能顶十台的效率，降低水电费，噪音和污染改善，工期提前成本降低；比起用膨胀破碎剂的优势是钻孔直径大、间隔大，裂缝更大、效果更好、更易于破碎解小，立即见效不用等待、不间断重复作业，不受雨水和温度影响，无喷浆和强碱性危害，无震动安全环保。
