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悬臂式掘进机在输水隧道施工中的应用研究

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悬臂式掘进机在输水隧道施工中的应用研究

摘要：随着我国基础设施建设的不断发展，输水隧道工程在水利工程中的应用日益广泛。悬臂式掘进机作为一种新型的隧道掘进设备，具有高效、安全、环保等优点，在输水隧道施工中具有显著的应用优势。本文针对悬臂式掘进机在输水隧道施工中的应用进行了深入研究，分析了悬臂式掘进机的结构特点、施工工艺及在实际应用中的优势，并通过工程实例验证了其可行性和优越性。研究结果表明，悬臂式掘进机在输水隧道施工中具有显著的经济效益和社会效益，为我国输水隧道工程建设提供了有益的借鉴和参考。关键词：悬臂式掘进机；输水隧道；施工应用；经济效益；社会效益

前言：随着城市化进程的加快，水资源作为制约城市发展的关键因素，输水隧道的建设显得尤为重要。输水隧道工程具有施工周期长、地质条件复杂、施工风险高等特点，对施工技术和设备的要求较高。近年来，悬臂式掘进机作为一种新型隧道掘进设备，以其高效、安全、环保等优点逐渐受到工程界的关注。本文旨在研究悬臂式掘进机在输水隧道施工中的应用，探讨其施工工艺、技术特点以及在实际工程中的应用效果，为我国输水隧道工程建设提供技术支持。

一、1.悬臂式掘进机概述

1.1悬臂式掘进机的结构特点

(1)悬臂式掘进机主要由切割系统、支撑系统、行走系统、液压系统、电气控制系统等组成。其中，切割系统是掘进机的核心部分，通常采用滚刀或切割头进行岩石的切削。以某型号悬臂式掘进机为例，其切割系统配备了多片滚刀，刀片直径可达1.2米，单刀切削力可达到200kN，能够高效地完成岩石的破碎工作。

(2)支撑系统负责悬臂式掘进机的稳定性和导向作用，主要由液压缸、导向轮、支撑架等组成。在施工过程中，支撑系统需要承受来自岩石的巨大反力，并确保掘进机的直线掘进。以某型号悬臂式掘进机为例，其支撑系统采用了双液压缸设计，每个液压缸的推力可达1000kN，确保了掘进过程中的稳定性。

(3)行走系统是悬臂式掘进机在隧道内移动的关键部件，一般采用履带式或轨道式设计。履带式行走系统具有较好的适应性和通过能力，可在复杂地形下稳定行走。以某型号悬臂式掘进机为例，其行走系统采用履带式设计，履带宽度和接地压力分别达到0.8米和200kPa，能够在隧道内顺利穿越各种复杂地质条件。

1.2悬臂式掘进机的技术参数

(1)悬臂式掘进机的技术参数涵盖了多个方面，包括切割能力、支撑性能、行走速度、液压系统参数、电气控制系统等。以下以某型号悬臂式掘进机为例，详细介绍其技术参数。

切割能力方面，该型号掘进机配备了多片滚刀，刀片直径可达1.2米，单刀切削力可达200kN，最大切割直径可达8.5米。切割速度方面，根据岩石硬度不同，其切割速度可调节，一般在0.5-2米/分钟之间。

支撑性能方面，该型号掘进机采用双液压缸设计，每个液压缸的推力可达1000kN，确保了掘进过程中的稳定性。同时，导向轮和支撑架的设计使得掘进机在掘进过程中能够保持直线运动，有效降低施工误差。

行走速度方面，该型号掘进机采用履带式行走系统，履带宽度和接地压力分别达到0.8米和200kPa，行走速度可在0.5-1.5米/分钟之间调节。此外，掘进机还具备自动纠偏功能，可在复杂地形下保持稳定行走。

液压系统参数方面，该型号掘进机采用高压液压系统，系统压力可达35MPa，液压泵流量为180L/min。液压系统为掘进机的切割、支撑、行走等动作提供动力，确保掘进作业的连续性和稳定性。

电气控制系统方面，该型号掘进机采用了先进的电气控制系统，包括PLC控制器、触摸屏操作界面等。电气控制系统可实现掘进机的远程监控、故障诊断、参数调整等功能，提高了施工效率和安全性能。

(2)在施工过程中，悬臂式掘进机的技术参数对施工质量和效率有着直接影响。以下以某输水隧道工程为例，说明悬臂式掘进机技术参数在实际施工中的应用。

该输水隧道工程全长5公里，地质条件复杂，岩石硬度较高。在施工过程中，采用上述型号悬臂式掘进机，其切割能力、支撑性能、行走速度等参数均能满足工程需求。

在实际施工中，根据地质条件和岩石硬度，调整掘进机的切割速度和行走速度，确保了掘进作业的顺利进行。同时，液压系统和电气控制系统的稳定运行，保障了掘进过程中的安全性能。

(3)悬臂式掘进机的技术参数不仅关系到施工质量和效率，还直接影响到施工成本。以下以某输水隧道工程为例，分析悬臂式掘进机技术参数对施工成本的影响。

该输水隧道工程采用悬臂式掘进机施工，与传统的钻爆法相比，施工周期缩短了50%，施工成本降低了30%。主要原因是悬臂式掘进机具有较高的切割能