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摘要：随着我国城市地下工程的快速发展，使地下工程建设项目的数量快速增加，在施工时钻爆施工方法限制因素较多，已然不能满足当下城市地下工程的建设需求。机械掘进机作为高效安全的施工方法，随其技术的不断成熟和完善，已经广泛的应用到工程隧道建设中。悬臂式掘进机作为机械掘进的先进设备，具有较强的灵活性和高效性和适应性，目前在煤矿半煤岩巷道掘进中得到广泛的应用。如今，悬臂式掘进机也被应用到城市地下隧道掘进建设中，充分发挥自身的特点和优势，有力的推动了工程隧道施工的发展。
关键词：悬臂式掘进机；隧道；掘进工程
引言
随着我国西北西南地区公路铁路基础建设的快速推进，隧道掘进工程数量与日俱增。因隧道工程地质条件较为复杂多变，且施工路段距离短，使用传统的钻爆法进行施工会极大地耽误工程进度。现如今，为提高隧道掘进工程的施工效率，施工单位通常会采用灵活、高效、适应能力强的悬臂式掘进机进行施工，以提高隧道掘进工程的机械化水平。本文将对悬臂式掘进机隧道掘进工程中的应用进行深入的分析，旨在提高隧道掘进工程的施工效率和推广悬臂式掘进机的应用。
一、悬臂式掘进机概述
（一）悬臂式掘进机的定义
悬臂式掘进机是一台综合式掘进设备，它集切割、运装、行走等多功能于一体的联合作业机械。19世纪70年代，第一台掘进机在英国诞生，其目的就是为了修建一条海底隧道。20世纪30年代，美国研制出第一台悬臂式掘进机，并将其应用到了采矿工程中。而我国是在20世纪90年代才将掘进机应用到隧道掘进工程，并在引水隧道、公铁路隧道和交通隧道中推广。近几年来，在自动化技术快速发展的今天，掘进机的自动化程度也在日益提高，这也是掘进机技术迈向了全新的阶段。
（二）悬臂式掘进机的各结构功能
悬臂式掘进机的结构是五大部分、三大系统组成，五大部分是指切割机构、装运机构、行走部、本体部以及后支撑部；三大系统是指液压系统、电气系统、水路系统。第一，五大部分大的功能。切割部分的功能是破落煤岩，使巷道成型；装运部分的功能是装运破碎下来的煤岩等物料；行走部分的功能是移动机器和支撑机器自身的重量；本体部分的功能是与掘进机各部分相连；后支撑部分功能是增加机器切割时的稳定性。第二，三大系统的功能。液压系统的功能是为各部分的动作提供动力；电器系统的功能是为电机提供电力，同时还要监控和综合保护掘进机其他部分的工况；水路系统的功能是冷却机器液压油、喷雾以及喷雾降尘等。
（三）悬臂式掘进机的优势
悬臂式掘进机作为高效联合作业机械，具有高机械化、高安全性、高灵活性等特点。在隧道掘进工程中，悬臂式掘进机比传统钻爆法具有以下明显的施工优势：
第一，利用悬臂式掘进机进行连续机械挖掘，可以降低对岩石的破坏。这样会使施工后的岩石壁更加平整，有效地提高了岩石壁的表面质量。其次，还能精准都控制超欠挖，降低隧道工程的施工成本，并保证隧道工程的施工质量。
第二，采用悬臂式掘进机技术，可以使悬臂上的截割头在切割范围内上下左右摆动，能够完成任意形状断面的切割，使多种隧道形状和开挖直径成为可能。
第三，悬臂式掘进机实现了隧道工程的机械化连续作业，不仅降低了工程的劳动强度，还减少了施工人员的数量，更重要的是，减少重大人员事故的发生，提高施工安全。
第四，悬臂式掘进机对于特殊工况来讲具有较强的适应性，可降低围岩扰动量、提高安全性。此外，悬臂式掘进机对复杂地质、转弯、爬坡等都具有较强的适应性。
二、悬臂式掘进机隧道掘进工程中的应用分析
（一）悬臂式掘进机的选型和配套设备
通常情况下，要根据工程隧道施工的时间情况来选择悬臂式掘进机的型号。在选型配套时要从以下几点入手，第一，切割功率高于260千瓦时，f大于等于8时，选择施性价比差的悬臂式掘进机；f小于等于7时，选择性价比高的悬臂式掘进机。第二，移动变电站和电缆长度要与选择的悬臂式掘进机相配套。第三，若隧道断面的高度在10-12m 之间，悬臂式掘进机不可以一次切割完，需要按照分台阶开挖法进行掘进施工，先挖上台阶，后挖下台阶。
（二）悬臂式掘进机隧道掘进工程中应用得到优势和不足
悬臂式挖掘机在隧道掘进工程施工中具有如下优点，第一，悬臂式掘进机安全性高，可有效降低不可控因素对施工人员的威胁。第二，悬臂式掘进机成型性好。利用悬臂式掘进机进行施工，可减少人工修型过程，开挖后直接进行支护即可。第三，悬臂式掘进机对断面周围岩石的扰动小，成型的隧道具有良好的稳定性。第四，可以提高隧道掘进速度，降低施工成本。第五，粉尘小，无需等待烟雾散尽。
悬臂式挖掘机在隧道掘进工程施工中具有如下不足，第一，切割高度与隧道施工工艺不匹配。第二。悬臂式掘进机的移动速度较慢，影响进度。第三，电缆较重不便拖拽。第四，预留槽距离地面的高度较低，不能直接将渣土送到运渣车中。
（三）悬臂式掘进机隧道掘进施工的优化
悬臂式掘进机在隧道掘进工程施工中存在的不足在上面已经进行了论述，现需要针对每一个不足之处进行具体的优化，以提高悬臂式掘进机在隧道掘进工程中的施工效果。第一，将切割高度设计为七米，为分台阶施工提供便捷。第二，加强悬臂式掘进机整机的机动性，为后续施工做好工作。第三，使用卷缆装置代替人工拖拽。第四，以运渣车的形状为依据，对中部流槽进行合理的加长和加高。
结束语
综上所述，我国隧道施工技术正处于蓬勃发展阶段，伴随着绿色环保施工理念的不断加强，隧道施工技术越来越倾向于非爆开挖技术，这悬臂式掘进机技术的推广提供了便利条件。而悬臂式掘进机因其自身的优势和特点吸引了各个领域的关注，其市场潜力也逐渐显现。目前，悬臂式掘进机隧道掘进工程中的应用可有效地提高隧道施工的安全系数和施工质量，推动了隧道掘进工程的发展。
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