BROKK机器人的可行性研究(中建长沙地铁6号线六项目)2018.4.17

长沙市轨道交通6号线岳华路站~桐梓坡路

站区间土建工程

Brokk机器人可行性研究报告

中建股份·中建五局·中建七局长沙市轨道交通

6号线工程中段（东区、西区）土建联合体项目部

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二〇一八年三月

目录

一、工程概况 (1)

二、地质情况 (1)

三、基本参数统计 (4)

四、适应性研究 (9)

五、BROKK破除费用单价 (14)

六、BROKK机器人的优缺点 (15)

七、建议设备配置 (16)

BROKK机器人的可行性研究

一、工程概况

岳华路站～桐梓坡路站区间自岳华路站出站后，沿桐梓坡路东行，到达桐梓坡路站。区间左线总长889.893m，右线总长890.96m。区间隧道采用矿山法施工，复合式衬砌结构，其中初支采用锚杆+喷射混凝土，二衬采用C50 P10现浇混凝土结构。

图1.1 岳华路站-桐梓坡路站区间平面位置图

区间线路最大纵坡2.58%，最小平面曲线半径1200m，线路间距2.7~10.2m，线路埋深16.2～30.8m。本区间根据净空大小分为A、B、C 三种断面。区间设联络通道兼做废水泵房1座，里程为YDK27+195.104，联络通道采用矿山法施工。

二、工程地质及水文地质概况

（一）工程地质

根据岩土的时代、成因、岩性特征、工程性质，按照长沙市轨道交通工程统一分层规定，划分本工点的工程地质层主要包括：<1-1>素填土、<1-2>杂填土、<1-6>粉质粘土、<6B>全风化板岩、<7B>强风化板岩、<8B>中风化板岩、<9B>微风化板岩，各岩土层从上至下分层特征如下：

表2.1 岩土分层特征

并对岳桐区间地质概况岩石强度分类进行了如下统计：

表2.2 岳桐区间左线岩体强度占比统计

图2.1岳桐区间左线岩体强度占比统计表2.3岳桐区间右线岩体强度占比统计

图2.2岳桐区间左线岩体强度占比统计

（二）水文地质

1、地表水

本区间及其附近710m范围内地表水不发育。

2、地下水

地下水主要为第四系松散层孔隙水和基岩裂隙水二种类型。

表2.3 地下水类型及分布特征表

3、地下水位

岳桐区间地下水稳定水位埋深为3.36~7.98m，水位标高为49.6~57.51m。地下水位变化主要受气候的控制，每年4～9月份为雨季，大气降水丰沛，是地下水的补给期，其水位会明显上升，而10月～次年3月为地下水的消耗期，地下水位随之下降，年变化幅度4.00～6.00m，同时在地表水道附近地下水亦会随湘江水位涨落而起伏变化。

三、断面形式

岳桐区间断面形式分为A1、A2、B1、B2、C共五种断面，具体参数如下表所示：

图3.1岳桐区间断面划分图

表3.1 区间各断面参数

各种断面具体布置如下图所示：

图3.2 A1、A2型断面（台阶法）

图3.3 B1、B2型断面（CRD法）

图3.4 C型断面（CRD法）

四、适应性研究

1、主要BROKK机器人的参数

表4 BROKK机器人参数

2、BROKK机器人的设备特点

Brokk多功能拆除机器人是瑞典布鲁克公司生产的液压拆除设备，可用在建筑拆除、抢险和救援、核能、高危、水泥以及冶金等行业。具有遥控操作、安全、环保、高效、性能较好等特点。该机工作时噪声少、振动少、粉尘少、废气少等特点。Brokk多功能拆除机器人主要由工作装置、快速更换接头、回转机构、履带行走机构、前后支腿、动力装置、液压系统、遥控操作盒、电气系统和机罩等组成。工作装置由3节工作臂、快速更换接头和4个液压缸等组成，可使液压锤向各个方向打击，向下、向前和向上。各部件之间铰接连接，依靠4个液压缸的伸缩实现拆除机器人的各种工作动作。

3、BROKK机器人工作效率

4月上旬在盾构分公司召开了“BROKK机器人在岳桐区间应用的可行性研究专题会”，会议充分研究了岳桐区间地质、断面设计及工期情况，讨论了BROKK机器人的适应性问题，提出了进行现场考察实测工作效率指标的意见。

4月中旬，分公司及项目部派人跟班考查广州地铁11号线流花路站暗挖通道，其地层主要为中风化砂岩7.6~31.1MPa,微风化砂岩10.9~63.3MPa，RQD为30%-80%，采用400D（柴油版）BROKK机器人开挖效率为5.1m³/小时。

图4.1现场考察照片

图4.2现场考察记录

长沙地铁6号线岳桐区间的主要地层中风化板岩12.43～

31.44MPa，微风化板岩13.01～72.02MPa，RQD为0%-49%。相比较广州地铁而言，岳桐区间具有岩石强度强度略高，但围岩节理发育程

度高、岩体更破碎。推定同等条件下，同性能设备开挖效率为5m³/小时。

图4.3现场考察记录

4、BROKK机器人质量

考察期间通过询问广州地铁项目部管理人员、机械设备操作人员和实际跟班作业。流花路站400D（柴油版）BROKK机器人使用时间520小时，沙河站800型BROKK机器人工作360小时，设备性能稳定、良好，无机械设备主要部件更换情况，使用过程中接钻头的液压油管更换2次，操作不当易导致钢钎断裂。跟班考察时，1根钢钎断裂。

5、BROKK机器人单价

机器人（500型）单价为243万/台，含主机、破碎头、运费、17%增值税、培训、终身售后及随机配件（包括一个钢钎及一套密封

件）。

6、BROKK机器人操作、灵活性及维修保养

考察时询问现场操作人员得知经厂家技术人员指导后10分钟左右就可以操作设备，但熟练程度还需要时间磨合。询问现场操作机器的工人得知BROKK机器人可以达到每小时2~3km。机械设备平时维修保养简单，只需要换破损的油管、密封件、机器润滑油添加等。

五、BROKK破除费用单价

岳华路站~桐梓坡路站区间拟采用500型BROKK机器人，500型BROKK机器人是400型设备升级版，工作效率参照400D型（柴油版）考虑，按每小时破除5方，每天有效工作时间12小时核算。计算其暗挖区间开挖单价如下：

（1）机械均摊成本

机械寿命为8年（厂家提供12年，考虑加速折旧，按5年摊销完计算），残值为5%，BROKK机器人500为243万元/台，每年平均工作300天，平均每方均摊成本为：2430000×0.95÷5÷300=1539÷60=25.7元

（2)用电费用

每天实际工作时间按照16h，每小时消耗电量30度,每天用电费用为：16×30×1=480元/60=8元

（3）人工费

机器人开挖过程中需要配置操作手1人、辅助工人2人，每天2