一、 前言
龙滩水电站是红水河梯级开发中的骨干工程，位于广西壮族自治区天峨县境内的红水河上，坝址距县城15km。工程以发电为主，兼有防洪、航运等综合效益。本工程为Ⅰ等工程，工程规模为大（Ⅰ）型，工程枢纽由碾压混凝土重力坝、泄洪建筑物、左岸地下引水发电系统、右岸通航建筑物等几大部分构成。左岸地下引水发电系统由引水系统、厂房系统及尾水系统三大系统组成，其主要建筑物由引水洞、主副厂房（含主副安装间）、母线洞、主变室、尾水调压井、尾水（管）洞、电缆竖井（平洞）、通风竖井、厂房辅助洞室（通风洞、交通洞、排水洞等）等地下建筑物和进水口、尾水出口等组成。如此庞大的地下洞室群设计石方开挖347.75万m3，普通砂浆锚杆803536m，预应力锚杆82056m，喷钢纤维砼10616 m3，喷聚丙烯微纤维网砼23242 m3，喷砼17866 m3。施工自2001年11月31日工程开工以来，在短短的3年多的时间内就完成了龙滩电站左岸地下引水发电系统地下洞室群的开挖支护施工，正所谓“工欲善其事，必先利其器”，如此辉煌的成就得益于先进的施工机械。在龙滩电站地下洞室群的开挖支护过程中，采用了三臂液压台车、混凝土喷射机、移动式升降平台车和铰接式自卸汽车等先进的施工机械设备，这些机械设备良好的性能成就了龙滩电站地下洞室群开挖支护施工的辉煌。如此先进的机械设备在国内应用还不是很广泛，龙滩水电站地下引水发电系统规模如此之大，高端机械设备的应用也属于国内领先水平，先进的机械设备在地下洞室群开挖支护施工的成功应用可为类似工程的施工提供成功的范例。
二、 地下洞室群开挖支护施工机械设备应用
在龙滩水电站左岸地下引水发电系统地下洞室群的开挖支护施工过程中,应用了国外进口的三臂液压台车、混凝土喷射机和移动式升降平台车等先进的施工机械设备，高度的机械化施工为实现地下洞室群的安全、经济、快捷的施工理念提供了有力的保证。
1. 三臂液压凿岩台车
龙滩水电站左岸地下引水发电系统地下洞室群设计石方开挖347.75万m3，锚杆共计885592m。地下洞室群结构复杂，开挖支护施工工艺复杂，施工技术含量高，如此庞大的工程量，如何在保证施工安全的前提下，做到经济快捷的施工是个很关键的问题，在国内还无先例可借鉴。而在龙滩电站左岸地下引水发电系统地下洞室群的开挖支护过程中，主要采用了两种先进的三臂液压凿岩台车：Rocket Boomer 353三臂液压凿岩台车及AMV 21SGBC-CC全电脑三臂液压凿岩台车，主要用于地下洞室的岩石开挖钻孔和锚杆钻孔。
Rocket Boomer 353是三臂全液压火箭式凿岩台车，该台车主要由底盘、凿岩机、给进器、钻臂、工作平台臂、控制及动力装置、自动电缆卷盘及水管卷盘、安全顶盖、照明系统和自动防卡钻装置等构成。其主要恨性能如下：
a) 该台车作业点的高度可达海拔3000m以上，工作环境温度在-20°C~+50°C之间，适应于相对湿度小于100%的工作环境，整机工作尺寸：长×宽×高 14900mm×2500mm×3300mm，重量：39000kg。
b) 底盘为DC141重型固定式橡胶轮式底盘，四轮驱动，前后三挡可调，动力传递好，行走性能好。该底盘配备2个可展开式液压前支撑，2个液压后支撑，工作稳定性好，最大行驶速度达18km/h，最大爬坡能力为25%，最小转弯半径内侧为5.65m，外侧为10.4m。
c) 该台车有3个BUT35全液压钻臂，钻臂为可伸缩式，钻臂的移动采用单手柄控制，极坐标式直接定位，比直角坐标式定位方式快捷、准确，钻臂可全方位自动平行保持，进行各种角度钻孔，配有1个HL230全液压工作平台。钻孔最大高度可达10.4m，单杆钻孔深度≥4.6m，钻孔范围满足38~102mm孔径要求，纯钻孔速度≥1.6m/min，最大可达3 m/min，适应隧洞工作断面为25~120m2。
d) 凿岩机采用COP1838ME液压凿岩机，Atlas Copco采用独特的细长活塞设计，内置双减振装置和缓冲系统，先进的润滑系统设计，维护简单，大修间隔长，钻孔效率高，钎具消耗低。冲击功率为20kW，冲击频率为3600bpm，最大旋转扭矩为540Nm，最大旋转速度为300rpm，系统量大压力为230bar。
e) 给进器采用Atlas Copco冷拔成型双底结构铝合金推进梁，强度高，抗弯、抗扭性能好，表面覆盖有不锈钢皮，耐磨性能好，采用油缸—钢丝绳推进方式，相对运动部件间有聚四氟乙烯衬板，采用无油润滑，运行平稳，使用寿命长，零件消耗低。该给进器具有自动钻孔功能，当钻孔结束后，凿岩机会自动返回。
f) 钻臂采用BUT35G液压钻臂，其采用三角支撑和直接定位方式，支撑平稳，定位快速、准确，X形油缸布置，确保全方位自动平行钻孔，独特的膨胀轴设计，确保钻孔精度。
g) 工作平台臂采用HL230全液压工作平台，在平台上与操作室均能控制安装平台的动作，自动保持平衡，并备安全防护装置。
h) 钻进控制系统采用DCS18-3-55直接控制系统，操作简单，维护方便，拥有自动开孔、RPCF回转压力控制推进、FPCI推进压力控制冲击和DPCI缓冲压力控制冲击等各项自动保护功能。RPCF回转压力控制推进是根据回转压力变化，持续控制和调整推进压力，当回转压力持续上升，超过预先设置的上限时，凿岩机会自动返回，然后重新开始在孔中进行开孔，钻孔循环，防止卡钎，保护钻具。FPCI推进压力控制冲击表现为只有当推进压力在一个适当的“接触”水平之上，即钻头抵在岩石上正合时，冲击压力才允许上升至全冲击压力。当推进压力达不到一个适当的“接触”水平时，冲击压力就会减小。这样可以防止打空锤，保护钎具和凿岩机。DPCI缓冲压力控制冲击表现为只有当缓冲压力保证在一个适当的“接触”水平之上，即钻头抵在岩石上正合适时，冲击压力才允许上长升至全冲击压力。当缓冲压力达不到一个适当的“接触”水平时，冲击压力就会减小。这样可以防止打空锤，保护钎具和凿岩机。
i) 该台车配有能自动卷线的电缆卷盘及100m电缆；配有自动卷线的水管卷筒并有配套水管，直径2英寸，60m长；配备可升降工防落石安全防护顶棚。
j) 该台车配备工作照明灯，底盘前部有70W×2和500W×2，后部有70W×2，防护顶棚上有70W×4和工作在灯1500W×2，警告灯45 W×1。
k) 台车配有自动防卡钎装置，确保最佳的钻进速率，减少钻具消耗和丢失。
AMV 21SGBC-CC全电脑三臂液压台车的性能与Rocket Boomer 353三臂液压台车大致相同，只是增加了车载电脑，具有更高的人机对话功能。
常规的地下洞室施工开挖支护钻孔机械主要采用手持风动气腿式的凿岩机，虽然常规手持风动凿岩机结构简单、维修方便、操作容易、使用安全，但压缩空气的供应设备较复杂、机械效率低、耗能大、噪声大、凿岩速度比液压凿岩机低。由于气腿式凿岩机钻孔速度慢、工作效率低、钻孔噪音大、劳动强度高、对操作人员身体健康影响大等缺点，特别是在地质条件较好的大断面地下洞室施工中，三臂凿岩台车更显示出作业安全，机械化程度高，施工进度快等优点。三臂凿岩台车与手持式风动凿岩机相比，具有以下特点:
(1) 动力消耗较少，能量利用率高。三臂凿岩台车配备的液压凿岩机动力消耗仅为一般风动凿岩机的1/3~1/2。能量利用率，液压的可达30%~40%，风动的仅有15% ~20% ；
(2) 凿岩速度较快，工作效率高。三臂凿岩台车配备的液压凿岩机比风动凿岩机的凿岩速度快50%~150%，在花岗岩中纯钻进速度可达到200~300 crn/min；
(3) 液压凿岩机的液压系统能自动调节冲击频率扭矩、转速和推力，能适应不同性质的岩石以提高凿岩功效，且润滑条件好，各种零件使用寿命长；
(5)操作简单，施工方便。采用三臂凿岩台车呈现出高度的机械化，操作简单，熟练时间短，在施工过程中不需要施工排架等其它辅助设施，施工方便。
(5) 环境保护较好，对操作人员身体健康影响小。液压钻的噪音比风动钻降低10~15 dB；液压凿岩机没有风动凿岩机那样的排气，工作面没有雾气，空气较清晰，施工环境较好，对施工人员身体健康影响小。
常规的手持风动凿岩机钻眼在小断面、短隧道、围岩地质较差的施工条件下有一定的优势；而三臂凿岩台车在大断面、长隧道、高类围岩的条件下，则具有钻进速度快，机械化程度高，噪音空气污染少等优点。虽然三臂凿岩台车的成本较高，但可以通过提高生产规模，提高工人的操作水平以减少超欠挖等手段来降低成本。从三臂凿岩台车在的实际应用来看，应用如此先进的施工机械设备对工期及开挖支护质量是有保证的，对整个工程来说是有利的。随着地下洞室工程的不断发展，三臂凿岩台车逐渐成为长地下洞室开挖支护不可缺少的机械设备，在地下洞室群开挖支护施工中的成功应用，可为在建或将建的类似工程提供应用范例。