基于非節奏流水施工的施工段優化與應用研究★

朱紹奇 閆宇翔 施沈杰

(宿遷學院建筑工程學院,江蘇 宿遷 223800)

·施工技術·

基于非節奏流水施工的施工段優化與應用研究★

朱紹奇 閆宇翔 施沈杰

(宿遷學院建筑工程學院,江蘇 宿遷 223800)

基于特定工藝下施工順序不變，求出各施工過程在某施工段上開工總間歇，通過最短線路確定各施工段的優先順序,實踐證明：在施工資源強度一定的條件下，通過優化確定的施工段施工順序，可以達到縮短工期、降低成本的目的。

流水施工,施工段,施工過程,開工總間歇

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[1]。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，流水施工有不同的分類，其中非節奏流水施工的施工過程在各施工段上流水節拍不完全相等，一個施工過程安排一個專業隊伍作業，這與工程實際比較吻合而且具有廣泛的實用性。

基于非節奏流水施工的施工段的順序確定，文獻[2]～[4]基于各施工過程施工順序不變且每個施工過程在各施工段上施工順序一致的前提下，采用不同優化方法對施工段排序予以了研究，文獻[5]基于各施工過程施工順序不變，但每個施工過程在各施工段上施工順序不一致的情形下，建立數學模型，運用動態規劃方法尋求施工段最優的施工順序。可以說，很多學者從不同方面各有側重地對施工段的順序確定進行了研究，但其施工優先順序的確定依然是研究的難點與重點。施工段排列順序優化的方法主要有枚舉法、作圖法及約翰遜—貝爾曼規則等方法。但是當施工段和工序數量都不小于3時，采用上述方法將使優化變得極其困難。現基于施工過程固定、保證流水施工的條件下,通過對流水施工基本原理的分析，給出施工段排序優化的簡便實用方法，暫稱“工程施工過程開工總間歇最小法”。

1 流水施工基本原理分析

流水施工的約束條件：施工過程專業隊在施工段上連續而不允許中斷；根據工藝要求，每施工段要依次經過n個施工過程；施工過程的專業隊避免出現窩工。即：

(1)

無節奏流水施工段施工順序的優化目標就是流水工期最短，其目標函數表達式如下：

(2)

其中，ESi，j為施工過程i在施工段j上的開工時間；EFi,j為施工過程i在施工段j上的結束時間；Kj,j+1為相鄰兩施工段的流水步距；Tm為最后一施工段的持續時間之和。

2 施工段優化排序的基本原理

假設某工程有m個施工段,每個施工段都經過相同的n個施工過程,每個施工過程在施工段上的流水節拍都已知,如何在保證流水施工的條件下，通過尋求其最優排序,使此工程的計算工期達到最短。

假設這m個施工段分別為i1,i2,…,im。各施工段的施工順序假定為i1→i2→…→im。根據無節奏流水施工總工期的計算公式,即:

(3)

令dj,j+1=Tj-Kj,j+1，并稱之為搭接時間，則式(3)改寫為：

(4)

通過式(4)可知，要使無節奏流水總工期最短，就需要使各施工過程之間的累計搭接時間最大，也即是工程施工過程開工總間歇TZ最小。

3 工程施工過程開工總間歇的計算

某給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，有關參數見表1。

表1 某給水管網工程有關施工參數

1)分別列出兩兩施工段之間施工順序，在這里稱之為基本排序。A→B，B→A，A→C，C→A…。

2)按基本排序分別求出各施工過程在相應施工段持續時間的累加數列。

A：5,8,10,11,13；B：3,8,9,12,13；C：3,6,7,9,13；D：4,7,10,12,15。

3)按“錯位相減，取最大值”求出兩兩施工段基本排序的流水步距Ki,i+1。

KA,B: 5, 8,10,11,13-)3,8,9,12,135,5,2,2,1,-13

KB,A: 3,8,9,12,13-)5,8,10,11,133,3,1,2,2,-13

KA,B=max{5,5,2,2,1,-13}=5,KB,A=max{3,3,1,2,2,-13}=3,同理，可以求得上例其他基本排序的流水步距。

4)按式(5)求出兩施工段基本排序施工過程開工總間歇Zi,i+1。

(5)

ZA,B： 5,5,5,5,5ZB,A： 3,3,3,3,3

ZA,B=0+0+3+3+4=10;ZB,A=0+0+2+1+1=4,同理，可以求得上例其他兩施工段基本排序施工過程開工總間歇。

5)繪出基本排序施工過程開工總間歇關系圖，見圖1。

6)在關系圖中按照有向最短線路找出工程施工過程開工總間歇TZ最小者，即為該工程施工段最優排序，其中TZ可由式(6)計算。

a.在關系圖中找出外向箭線上數字均小于內向箭線上數字的節點，把該節點編號對應的施工段排第1位。在圖1a)中D節點的所有外向箭線上數字均小于內向箭線上數字，所以將D施工段排在第1位；b.將已排序的施工段排除，形成新的關系圖，重復a.步驟，找出排在下一位的施工段。在圖1b)中B節點的所有外向箭線上數字均小于內向箭線上數字，所以將B施工段排在第2位；在圖1c)中A節點的所有外向箭線上數字均小于內向箭線上數字，所以將A施工段排在第3位；剩下的C施工段排在第4位；c.計算最小的TZ，形成施工段優化的施工順序方案。

(6)

上例TZ=4+4+3=11，施工段優化的施工順序方案為D→B→A→C。

4 計算優化后流水施工工期

T=∑Ki,i+1+Tn+∑tj+∑tz-∑td=

4+8+3+2+3+1+2+4+0+0-0=27d。

相較于施工段未優化排序的流水施工工期提前3 d。

5 繪制施工段優化排序后的進度計劃表

上例施工段優化排序前后的進度計劃表見表2(虛線表示優化前、實線表示優化后)。

6 結語

在施工過程施工順序固定及滿足流水施工的前提下，從施工段優化排序的基本原理出發，通過各計算施工段上施工過程開工總間歇，采用有向最短線路找出工程施工過程總間歇最小值，從而確定施工段的優化排序，通過工程應用證明：

1)非節奏流水施工中，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。2)通過工程施工過程開工總間歇最小的原則，采用有向最短線路，找出施工過程總間歇最小值，可以實現施工段的優化，具有一定的應用價值。3)此施工段的排序優化是在施工過程施工順序固定、默認所有施工過程在各施工段上施工順序一致的情形下的單向優化，而對施工過程施工順序不固定及各施工過程在各施工段上施工順序不一致的情況下的施工段施工順序優化是今后研究的難點與方向。

[1] 閆西康.建筑施工技術與組織管理[M].武漢：武漢工業大學出版社，2012.

[2] 魏道升.論異節拍流水施工中流水工期的差異的實質[J].重慶交通大學學報，2013，32(3):451-454.

[3] 鄭顯春,侯劍飛.流水施工排序優化[J].河北建筑工程學院學報，2012，30(4):1-6.

[4] 姚玉玲，周往蓮.基于流水作業的施工段排序方法[J].西安科技大學學報，2007，27(3):511-515.

[5] 任 宏,蔡偉光.無節奏流水施工優化模型及其動態規劃算法[J].重慶大學學報，2007，30(5):135-137.

Abstract: Based on the construction process at the construction sequence specific process unchanged, each determined to start construction on a total of intermittent construction segment, prioritizing the construction segment through the shortest route. Practice has proved that: under certain conditions of construction resource intensity, by optimal construction sequence determined by the construction, can shorten the construction period, the purpose of reducing the cost.

Key words: flow construction， construction period， construction process， starts total intermittent

Based on non-rhythm flow construction segment identified and applied research★

Zhu Shaoqi Yan Yuxiang Shi Shenjie

(SuqianCollege,SchoolofArchitecturalEngineering,Suqian223800,China)

2016-03-14★：宿遷學院大學生創新創業訓練計劃項目

朱紹奇(1976- )，男，碩士，講師，工程師，國家注冊一級建造師

1009-6825(2016)15-0089-03

TU721.3

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