基于分別流水施工組織方法的分析與應用

宗 平 馮晶晶

(1.宿遷學院基建科，江蘇 宿遷 223800;2.宿遷澤達職業技術學院，江蘇 宿遷 223800)

0 引言

施工組織的基本方式有依次施工、平行施工和流水施工。流水施工就是所有施工過程按一定時間間隔依次投入施工，各個施工過程陸續開工、竣工，使同一施工過程的專業隊連續、均衡、節奏施工，不同施工過程盡可能平行搭接地施工。它具有縮短工期、提高工效、保證工程質量、降低施工成本、實現科學管理的優點。依據流水施工的節奏特征不同，流水施工可以分為有節奏流水施工(如全等節拍、成倍節拍、異節拍流水施工等)和無節奏流水施工或分別流水施工。

分別流水施工就是利用流水施工的基本原理，在保證施工工藝、滿足施工順序要求的前提下，按照一定的計算方法，確定相鄰專業工作隊之間的流水步距，使其在開工時間上最大限度地、合理地搭接起來，形成每個專業工作隊都能連續作業的流水施工方式［1］。分別流水施工的同一施工過程在各施工段上流水節拍不完全相等，這與工程實際比較吻合而成為施工項目組織流水施工的普遍方式，所以相較于全等節拍流水施工或成倍節拍流水施工，分別流水施工具有更廣泛的實用性?；诹魉┕ぃ芏鄬W者從不同方面各有側重地對其進行了研究［2-6］，但就分別流水施工組織方式方面的研究較少，為使分別流水施工組織方式準確地應用于工程實踐，現對其予以深入地分析就顯得很有必要。

1 分別流水施工的特點分析

分別流水施工的特點歸納起來，主要有以下幾點:

1)同一施工過程各個施工段上的流水節拍t不盡相等;2)在多數情況下流水步距K彼此不相等;3)各專業隊都能連續施工，施工段可能有空閑;4)每個施工過程均由一個專業隊獨立完成作業，施工過程數等于專業隊伍數，即N=n。

2 分別流水施工的組織步驟分析

組織分別流水施工一般有以下步驟。

2.1 確定施工過程數n

首先確定流水施工的起點和流向，然后分解施工過程。就一施工項目，其施工過程分解數目的多少與粗細程度需要考慮到以下因素:

1)施工計劃的性質和作用，一般控制性計劃可以劃分得較粗一些，比如劃分到分部工程，而實施性計劃就需要劃分得較細一些，比如劃分到分項乃至某一工序。

2)施工方案的差異，比如單層工業廠房結構吊裝采用分件吊裝時的施工過程為:柱→吊車梁、連系梁→屋蓋系統，而采用綜合吊裝時的施工過程為:一節間柱、梁、屋蓋→下一節間柱、梁、屋蓋。

3)勞動量大小。在實際施工中，經常遇到某些施工過程勞動量相當小，不需要安排很多人，也不需要很多時間就能完成作業。當這類施工過程與其他勞動量大的施工過程一起組織流水施工時，會造成顧此失彼，無法協調的情況，出現工作班組內窩工現象。為避免這種情況，在組織流水施工時，應適當擴大專業工作隊的作業內容，將技術要求不高、勞動量小的施工過程并入到相鄰的施工過程［7］。比如基礎分部工程中，常把勞動量小、作業時間短的混凝土墊層和基槽挖土合并到新的施工過程，擴大細部流水的組合使相鄰的施工過程之間的流水節拍差距減少，從而達到縮短工期的效果。

4)保證主導施工過程連續施工，其他施工過程可以適當間斷施工。對于一個施工項目來說，不可能做到所有的施工過程都流水施工，只要安排好主導施工過程的連續均衡施工，對其他施工過程，根據有利于縮短施工工期的要求下，可以安排間斷施工。

2.2 確定施工段數m及其施工順序優化

無層間關系時，按照施工段劃分的原則予以確定;有層間關系時，還需按照式(1)確定:

其中，Z為某施工層內施工過程間的技術、組織間歇之和;C為該施工層間(技術、組織)間歇時間之和;∑td為該施工層內搭接時間之和。

施工段排序算法的研究一直是流水施工優化研究的難點，在現有分別流水施工的教材案例及工程實踐中，幾乎很少涉及到施工段施工順序的優化。其實在分別流水施工中，可以通過合理組織、優化施工段的施工順序，在不需要提高施工資源強度的條件下，做到縮短施工工期，降低施工成本。施工段最優的先后順序一般采用矩陣法求得，其具體步驟如下:

1)計算基本排序流水步距 Ki，i+1和基本排序間歇 Zi，i+1。2)列出基本排序間歇矩陣表。3)在矩陣表中依次選出基本排序間歇數Zi，i+1最小的基本排序間歇，然后按排序總間歇Z=∑Zi，i+1最小的原則進行排列。

2.3 計算各施工過程在各個施工段上的流水節拍t

流水節拍t是某專業隊在某一施工段上的作業持續時間。其大小可反映施工速度快慢、節奏感的強弱和資源消耗量的多少。依施工項目類型的不同，流水節拍t確定方法也不一樣。

1)有定額可循的施工項目可以采用定額計算法，即采用式(2)計算:

其中，Q為某施工過程的工程量;Si為某專業工種或機械的時間定額;Ri為某專業隊人數或機械臺數;Ni為某專業工種或機械的工作班次。使用此法需要注意的是在確定Ri時需要滿足最小工作面的要求。

2)針對新材料、新設備、新工藝、新技術等無定額可循的施工項目采用三時估算法，即式(3)計算:

其中，a為某施工過程在某施工段上的最樂觀的估算時間;b為某施工過程在某施工段上的最悲觀的估算時間;c為某施工過程在某施工段上的最正常的估算時間。利用此法的關鍵是通過專家調查法獲得該施工過程最樂觀、最悲觀、最正常時間的估計值。在實際應用中，由于估算時間具有較大的主觀影響而使得計算的t往往偏大?；诖?，有不同的學者從不同方面對工作持續時間 t進行了研究［8-10］。

3)到期必須完成的施工項目，則可以采用工期反算法予以確定，比如搶險救災的工程。

2.4 計算相鄰兩個施工過程或專業工作隊之間的流水步距K

確定流水步距的計算方法較多，簡捷實用的方法有圖上分析法、分析計算法和潘特考夫斯基法，其中以潘特考夫斯基法最為簡便、易用。潘特考夫斯基法沒有計算公式，其文字表達式為“累加數列，錯位相減，取最大值”。計算的具體步驟如下:

1)依專業工作隊在各施工段上的流水節拍t，求其累加數列。2)按施工順序，對所求相鄰的兩累加數列，錯位相減。3)取錯位相減結果中數值最大者為相鄰專業工作隊之間的流水步距K。

2.5 計算流水施工的總工期T

分別流水施工的總工期計算公式也就是流水施工的基本式(4)，即:

其中，Ki，i+1為某兩相鄰施工過程之間的流水步距;Tn為最后一施工過程的持續時間;tj為某施工過程技術間歇時間;tz為某施工過程組織間歇時間;td為施工過程間的搭接時間。

3 分別流水施工組織方法的工程應用

某引水管網工程有管溝開挖、混凝土墊層、鋪管、砌井、管溝回填等施工過程，混凝土墊層完成后相應施工段至少養護2 d;砌井完成后其相應施工過程需1 d準備時間，管溝挖土和混凝土墊層之間搭接1 d，有關參數見表1。試計算流水工期。

表1 某引水管網工程有關施工參數表

基于該項目各施工過程在各施工段上流水節拍t不完全相等，符合分別流水施工的特征，故按照分別流水施工方式予以組織施工。

3.1 確定各施工段施工的優先順序

1)求 Ki，i+1及基本排序間歇數 Zi，i+1，首先求出 1→2 施工順序時的 K1，2及 Z1，2。

Z1，2= ∑=2+3+4+1+0=10 d。同理，可以求得2→1，2→3，3→2，3→4，4→3，1→3，3→1，1→4，4→1，2→4，4→2，1→5，5→1，2→5，5→2，3→5，5→3，4→5，5→4 時，K2，1=2 d，Z2，1=0 d;K2，3=3 d，Z2，3=14 d;K3，2=7 d，Z3，2=9 d;K3，4=3 d，Z3，4=6 d;K4，3=5 d，Z4，3=3 d;K1，3=3 d，Z1，3=11 d;K3，1=7 d，Z3，1=11 d;K1，4=3 d，Z1，4=17 d;K4，1=9 d，Z4，1=14 d;K2，4=3 d，Z2，4=18 d;K4，2=9 d，Z4，2=12 d;K1，5=7 d，Z1，5=15 d;K5，1=3 d，Z5，1=12 d;K2，5=5 d，Z2，5=12 d;K5，2=3 d，Z5，2=7 d;K3，5=8 d，Z3，5=13 d;K5，3=3 d，Z5，3=18 d;K4，5=9 d，Z4，5=11 d;K5，4=3 d，Z5，4=24 d。

2)列出基本排序間歇矩陣表，見表2。

表2 基本排序間歇矩陣表

3)在矩陣表中依次選出基本排序間歇數Zi，i+1最小的基本排序間歇，然后按排序總間歇Z=∑Zi，i+1最小的原則進行排列。很容易找出上表的最優排序模式為2→1→3→4→5，該排序模式的排序總間歇為最小，即Z=0+11+6+11=28。

3.2 確定各施工過程之間的流水步距K

首先求施工過程Ⅰ與施工過程Ⅱ之間的流水步距KⅠ，Ⅱ:

KⅠ，Ⅱ=max{2，2，3，2，2，－13}=3 d。

同理可求出:KⅡ，Ⅲ=6 d，KⅢ，Ⅳ=2 d，KⅣ，Ⅴ=3 d。

3.3 計算流水施工工期

相較于施工段未優化排序的流水施工工期提前2 d。

3.4 繪制進度計劃表

進度計劃表見表3，表中實線表示為優化前各施工過程在相應施工段上的持續時間，虛線表示優化后各施工段在相應施工段上的持續時間。

表3 進度計劃表

4 結語

分別流水施工組織的特點決定其廣泛的適應性，但是在施工流程優化、施工過程持續時間的準確確定等方面的理論研究及工程應用還需進一步地深入加強。本文通過對分別流水施工的深入分析，假定施工過程施工順序固定的前提下，考慮施工過程在各施工段上施工的優化順序并引入矩陣法予以求解，通過工程應用驗證:分別流水施工中，在不需要提高施工資源強度的條件下，可以通過矩陣法優化施工段的施工順序，達到縮短施工工期，降低施工成本的功效。

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