Brokk拆除机器人在隧道施工中的应用

随着经济的高速发展，隧道施工要求越来越高，尤其城市地铁的建设，多受到作业空间小，低振动、低噪音的限制。针对这种情况，Brokk拆除机器人以其机动灵活、环保高效的特点，在隧道施工方面，有着越来越广泛的应用。

Brokk机器人是北京博瑞达通工程技术有限公司引进瑞典布鲁克公司研制的多功能机器人，是北京唯一一家引进机器人拆除设备的公司，多功能拆除机器人拥有三臂结构，可实现液压锤的多方向破碎作业，电动力遥控操作的设计，大大降低了机器人体积和重量，也提高了破碎作业的安全性和效率。现阶段，Brokk机器人已经在我国冶金、水泥和建筑改建等行业有着广泛的应用。可从事建筑拆除工程、建筑楼宇降层拆除、室内拆除、楼梯拆除。此次机器人的发明大大节约了人工成本，是建筑领域的一项新型的、先进的发明。为我国建筑拆除行业提供了伟大的贡献。

一般来说，隧道施工中，Brokk拆除机器人可配合全断面掘进（TBM）和钻爆工艺应用，用于挖掘隧道中的连接通道、安全洞、TBM竖井、市政管道和地铁车站建设等。Brokk机器人的最大优势是：其作业动力和范围相当于一台15-20吨的挖掘机，而自重只有不到5吨，体积小巧，可轻松通过2米见方的出入口。所以，Brokk机器人最适合取代使用小挖和风钻作业的隧道施工。

挖掘两条隧道之间的连接通道                                           开凿TBM作业末端混凝土墙    

开凿污水通道                                                                    隧道加深作业

拆除隔断墙                                                                          开凿隧道竖井

一、Brokk机器人的性能测试结果

最近，在亚洲的一个隧道施工现场，进行了Brokk400拆除机器人性能的测试，使用机械开挖方式开凿连接通道，现场有23个类似的连接通道，因距离地面永久建筑较近，不能采用钻爆施工，均要求机械开挖作业。连接通道直径3米，施工方在现场选用了Brokk400机器人和小挖同时破碎施工，目的是比较两种机械，谁的效率更高。

现场工况：

现场岩石为易碎的火山岩，硬度约为150-200MPa，岩石表面已经钻出网状排列的孔，孔的直径是102mm，孔间距0.5m，钻孔面积2m x 2m。岩石表明有裂纹，没有进行涨裂处理。

现场采用的破碎机械                      Brokk400机器人                          Kobelco 035挖掘机

机身尺寸                                          1.5m x 2.8m 1.6m x 2.8m

重量 4.8 吨 3.5吨

动力类型 电机  柴油机 

锤头重量 535 kg  184 kg

测试结果 Brokk 400 Kobelco 035

破碎时间 3 hours 3 hours

破碎岩石量   10 m3 2.1 m3

工作效率 3.3 m3/h  0.7 m3/h

施工方做出的测试结论

1、Brokk机器人提供更高的安全性

2、和小挖相比，Brokk机器人可以配备重量更大、动力更强劲的破碎锤作业

3、和小挖相比，Brokk机器人效率更高，更容易操作，实现精确拆除

实际上，Brokk机器人的破碎效率为3.3m3/h,这个效率是和30吨的挖掘机带3.8吨的破碎锤作业效率相同的。

目前Brokk机器人在国外和香港等地的隧道施工中得到大量应用。

二、Brokk机器人的动力为何如此强劲呢？

Brokk机器人的以下四个特点，使其具备高效率和高安全性：

1、三臂结构

所有的Brokk机器都具有独特的三臂结构，这是挖掘机等其他机械不具备的，该结构能大大提高机械的灵活性和工作范围，可使液压锤向各个方向打击，向下、向前和向上，并且，各个方向的冲击力都能实现最大。                            

瑞典布鲁克最大的Brokk400机器人作业范围最远可达6.7m，最高可达7.1m，机身可以360度连续旋转，由于工作臂灵活，液压锤转移作业点更快。

2、工具头动力强劲

Brokk机器人在配置大冲击力液压锤方面有成功的经验，不仅仅是锤的体积大，机器人同时提供足够的液压油流量和压力，这样，液压锤才能实现最大的冲击力，当然，机器人的臂系统和机身，也有相应的设计，以承受液压锤的高频冲击所带来的振动冲击。

Brokk400机器人配备了Atlas SB552液压锤，冲击功为1048焦耳，锤重520kg，阿特拉斯推荐该锤用于12吨以上的挖机使用，而用于自重只有5吨的Brokk400，液压锤的潜力，已经得到了完全的发挥。

3、无线遥控操作

Brokk机器人均采用无线遥控操作，不仅操作便捷，重要的是提高了设备的工作效率。

采用遥控操作，操作员不需要固定的坐在机身上，这样，操作者可以选择最佳的视线，进行破碎作业。

遥控操作也提供了高安全性，操作者可以选择远离危险点，避免了脱落碎石的伤害。

Brokk采用数字信号，遥控控制器轻，操作方便快捷，能够实现快速打击，冲击力可调。

4、电液驱动

Brokk机器人采用电机动力，非常适合隧道和空间受限的场所使用，电动力没有废气排放，体积更小，维护方便，没有过热等故障，这些优势都是柴油机动力没有的。

三、Brokk现有机型和工作参数

型号	B50	B90	B180	B260	B400
重量, kg	475	980	1,930	3,050	4,800
宽度. mm	590	780	800	1,200	1,500
最小高度. mm	940	1,210	1,392	1,530	1,722
功率, kW	5.5	11.0	18.5	22.0	30.0
Amperge	16/32	32	32/63	63	63
最大工具头重量 kg	70	140	270	400	600

四、Brokk非常适合空间受限场所进行拆除工作

以下几个特点决定了Brokk机器人非常适合空间受限场所的拆除作业，特点之一就是Brokk机器体积小，最大的Brokk400机器人可通过1500 x 1650 mm的入口。第二个特点是电驱动，没有废气排放问题，不会伤害操作员，电机较小，没有柴油机等的过热问题。

第三个特点是机动灵活，机器人可快速的到达作业面，可以爬到碎块上面进行作业，也可以轻松的登爬楼梯。

五、Brokk机器人和小挖掘机的比较

1．小型挖掘机

2．Brokk拆除机器人