基于分别流水施工组织方法的分析与应用

宗 平 冯晶晶

(1.宿迁学院基建科，江苏 宿迁 223800;2.宿迁泽达职业技术学院，江苏 宿迁 223800)

0 引言

施工组织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过程按一定时间间隔依次投入施工，各个施工过程陆续开工、竣工，使同一施工过程的专业队连续、均衡、节奏施工，不同施工过程尽可能平行搭接地施工。它具有缩短工期、提高工效、保证工程质量、降低施工成本、实现科学管理的优点。依据流水施工的节奏特征不同，流水施工可以分为有节奏流水施工(如全等节拍、成倍节拍、异节拍流水施工等)和无节奏流水施工或分别流水施工。

分别流水施工就是利用流水施工的基本原理，在保证施工工艺、满足施工顺序要求的前提下，按照一定的计算方法，确定相邻专业工作队之间的流水步距，使其在开工时间上最大限度地、合理地搭接起来，形成每个专业工作队都能连续作业的流水施工方式［1］。分别流水施工的同一施工过程在各施工段上流水节拍不完全相等，这与工程实际比较吻合而成为施工项目组织流水施工的普遍方式，所以相较于全等节拍流水施工或成倍节拍流水施工，分别流水施工具有更广泛的实用性。基于流水施工，很多学者从不同方面各有侧重地对其进行了研究［2-6］，但就分别流水施工组织方式方面的研究较少，为使分别流水施工组织方式准确地应用于工程实践，现对其予以深入地分析就显得很有必要。

1 分别流水施工的特点分析

分别流水施工的特点归纳起来，主要有以下几点:

1)同一施工过程各个施工段上的流水节拍t不尽相等;2)在多数情况下流水步距K彼此不相等;3)各专业队都能连续施工，施工段可能有空闲;4)每个施工过程均由一个专业队独立完成作业，施工过程数等于专业队伍数，即N=n。

2 分别流水施工的组织步骤分析

组织分别流水施工一般有以下步骤。

2.1 确定施工过程数n

首先确定流水施工的起点和流向，然后分解施工过程。就一施工项目，其施工过程分解数目的多少与粗细程度需要考虑到以下因素:

1)施工计划的性质和作用，一般控制性计划可以划分得较粗一些，比如划分到分部工程，而实施性计划就需要划分得较细一些，比如划分到分项乃至某一工序。

2)施工方案的差异，比如单层工业厂房结构吊装采用分件吊装时的施工过程为:柱→吊车梁、连系梁→屋盖系统，而采用综合吊装时的施工过程为:一节间柱、梁、屋盖→下一节间柱、梁、屋盖。

3)劳动量大小。在实际施工中，经常遇到某些施工过程劳动量相当小，不需要安排很多人，也不需要很多时间就能完成作业。当这类施工过程与其他劳动量大的施工过程一起组织流水施工时，会造成顾此失彼，无法协调的情况，出现工作班组内窝工现象。为避免这种情况，在组织流水施工时，应适当扩大专业工作队的作业内容，将技术要求不高、劳动量小的施工过程并入到相邻的施工过程［7］。比如基础分部工程中，常把劳动量小、作业时间短的混凝土垫层和基槽挖土合并到新的施工过程，扩大细部流水的组合使相邻的施工过程之间的流水节拍差距减少，从而达到缩短工期的效果。

4)保证主导施工过程连续施工，其他施工过程可以适当间断施工。对于一个施工项目来说，不可能做到所有的施工过程都流水施工，只要安排好主导施工过程的连续均衡施工，对其他施工过程，根据有利于缩短施工工期的要求下，可以安排间断施工。

2.2 确定施工段数m及其施工顺序优化

无层间关系时，按照施工段划分的原则予以确定;有层间关系时，还需按照式(1)确定:

其中，Z为某施工层内施工过程间的技术、组织间歇之和;C为该施工层间(技术、组织)间歇时间之和;∑td为该施工层内搭接时间之和。

施工段排序算法的研究一直是流水施工优化研究的难点，在现有分别流水施工的教材案例及工程实践中，几乎很少涉及到施工段施工顺序的优化。其实在分别流水施工中，可以通过合理组织、优化施工段的施工顺序，在不需要提高施工资源强度的条件下，做到缩短施工工期，降低施工成本。施工段最优的先后顺序一般采用矩阵法求得，其具体步骤如下:

1)计算基本排序流水步距 Ki，i+1和基本排序间歇 Zi，i+1。2)列出基本排序间歇矩阵表。3)在矩阵表中依次选出基本排序间歇数Zi，i+1最小的基本排序间歇，然后按排序总间歇Z=∑Zi，i+1最小的原则进行排列。

2.3 计算各施工过程在各个施工段上的流水节拍t

流水节拍t是某专业队在某一施工段上的作业持续时间。其大小可反映施工速度快慢、节奏感的强弱和资源消耗量的多少。依施工项目类型的不同，流水节拍t确定方法也不一样。

1)有定额可循的施工项目可以采用定额计算法，即采用式(2)计算:

其中，Q为某施工过程的工程量;Si为某专业工种或机械的时间定额;Ri为某专业队人数或机械台数;Ni为某专业工种或机械的工作班次。使用此法需要注意的是在确定Ri时需要满足最小工作面的要求。

2)针对新材料、新设备、新工艺、新技术等无定额可循的施工项目采用三时估算法，即式(3)计算:

其中，a为某施工过程在某施工段上的最乐观的估算时间;b为某施工过程在某施工段上的最悲观的估算时间;c为某施工过程在某施工段上的最正常的估算时间。利用此法的关键是通过专家调查法获得该施工过程最乐观、最悲观、最正常时间的估计值。在实际应用中，由于估算时间具有较大的主观影响而使得计算的t往往偏大。基于此，有不同的学者从不同方面对工作持续时间 t进行了研究［8-10］。

3)到期必须完成的施工项目，则可以采用工期反算法予以确定，比如抢险救灾的工程。

2.4 计算相邻两个施工过程或专业工作队之间的流水步距K

确定流水步距的计算方法较多，简捷实用的方法有图上分析法、分析计算法和潘特考夫斯基法，其中以潘特考夫斯基法最为简便、易用。潘特考夫斯基法没有计算公式，其文字表达式为“累加数列，错位相减，取最大值”。计算的具体步骤如下:

1)依专业工作队在各施工段上的流水节拍t，求其累加数列。2)按施工顺序，对所求相邻的两累加数列，错位相减。3)取错位相减结果中数值最大者为相邻专业工作队之间的流水步距K。

2.5 计算流水施工的总工期T

分别流水施工的总工期计算公式也就是流水施工的基本式(4)，即:

其中，Ki，i+1为某两相邻施工过程之间的流水步距;Tn为最后一施工过程的持续时间;tj为某施工过程技术间歇时间;tz为某施工过程组织间歇时间;td为施工过程间的搭接时间。

3 分别流水施工组织方法的工程应用

某引水管网工程有管沟开挖、混凝土垫层、铺管、砌井、管沟回填等施工过程，混凝土垫层完成后相应施工段至少养护2 d;砌井完成后其相应施工过程需1 d准备时间，管沟挖土和混凝土垫层之间搭接1 d，有关参数见表1。试计算流水工期。

表1 某引水管网工程有关施工参数表

基于该项目各施工过程在各施工段上流水节拍t不完全相等，符合分别流水施工的特征，故按照分别流水施工方式予以组织施工。

3.1 确定各施工段施工的优先顺序

1)求 Ki，i+1及基本排序间歇数 Zi，i+1，首先求出 1→2 施工顺序时的 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 时，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)列出基本排序间歇矩阵表，见表2。

表2 基本排序间歇矩阵表

3)在矩阵表中依次选出基本排序间歇数Zi，i+1最小的基本排序间歇，然后按排序总间歇Z=∑Zi，i+1最小的原则进行排列。很容易找出上表的最优排序模式为2→1→3→4→5，该排序模式的排序总间歇为最小，即Z=0+11+6+11=28。

3.2 确定各施工过程之间的流水步距K

首先求施工过程Ⅰ与施工过程Ⅱ之间的流水步距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 计算流水施工工期

相较于施工段未优化排序的流水施工工期提前2 d。

3.4 绘制进度计划表

进度计划表见表3，表中实线表示为优化前各施工过程在相应施工段上的持续时间，虚线表示优化后各施工段在相应施工段上的持续时间。

表3 进度计划表

4 结语

分别流水施工组织的特点决定其广泛的适应性，但是在施工流程优化、施工过程持续时间的准确确定等方面的理论研究及工程应用还需进一步地深入加强。本文通过对分别流水施工的深入分析，假定施工过程施工顺序固定的前提下，考虑施工过程在各施工段上施工的优化顺序并引入矩阵法予以求解，通过工程应用验证:分别流水施工中，在不需要提高施工资源强度的条件下，可以通过矩阵法优化施工段的施工顺序，达到缩短施工工期，降低施工成本的功效。

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