基于分別流水施工組織方法的分析與應(yīng)用

宗 平 馮晶晶

(1.宿遷學(xué)院基建科，江蘇 宿遷 223800;2.宿遷澤達(dá)職業(yè)技術(shù)學(xué)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(guò)程按一定時(shí)間間隔依次投入施工，各個(gè)施工過(guò)程陸續(xù)開(kāi)工、竣工，使同一施工過(guò)程的專業(yè)隊(duì)連續(xù)、均衡、節(jié)奏施工，不同施工過(guò)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(zhì)量、降低施工成本、實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理的優(yōu)點(diǎn)。依據(jù)流水施工的節(jié)奏特征不同，流水施工可以分為有節(jié)奏流水施工(如全等節(jié)拍、成倍節(jié)拍、異節(jié)拍流水施工等)和無(wú)節(jié)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(jì)算方法，確定相鄰專業(yè)工作隊(duì)之間的流水步距，使其在開(kāi)工時(shí)間上最大限度地、合理地搭接起來(lái)，形成每個(gè)專業(yè)工作隊(duì)都能連續(xù)作業(yè)的流水施工方式［1］。分別流水施工的同一施工過(guò)程在各施工段上流水節(jié)拍不完全相等，這與工程實(shí)際比較吻合而成為施工項(xiàng)目組織流水施工的普遍方式，所以相較于全等節(jié)拍流水施工或成倍節(jié)拍流水施工，分別流水施工具有更廣泛的實(shí)用性?；诹魉┕?，很多學(xué)者從不同方面各有側(cè)重地對(duì)其進(jìn)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(zhǔn)確地應(yīng)用于工程實(shí)踐，現(xiàn)對(duì)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(diǎn)分析

分別流水施工的特點(diǎn)歸納起來(lái)，主要有以下幾點(diǎn):

1)同一施工過(guò)程各個(gè)施工段上的流水節(jié)拍t不盡相等;2)在多數(shù)情況下流水步距K彼此不相等;3)各專業(yè)隊(duì)都能連續(xù)施工，施工段可能有空閑;4)每個(gè)施工過(guò)程均由一個(gè)專業(yè)隊(duì)獨(dú)立完成作業(yè)，施工過(guò)程數(shù)等于專業(yè)隊(duì)伍數(shù)，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(guò)程數(shù)n

首先確定流水施工的起點(diǎn)和流向，然后分解施工過(guò)程。就一施工項(xiàng)目，其施工過(guò)程分解數(shù)目的多少與粗細(xì)程度需要考慮到以下因素:

1)施工計(jì)劃的性質(zhì)和作用，一般控制性計(jì)劃可以劃分得較粗一些，比如劃分到分部工程，而實(shí)施性計(jì)劃就需要?jiǎng)澐值幂^細(xì)一些，比如劃分到分項(xiàng)乃至某一工序。

2)施工方案的差異，比如單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)吊裝采用分件吊裝時(shí)的施工過(guò)程為:柱→吊車(chē)梁、連系梁→屋蓋系統(tǒng)，而采用綜合吊裝時(shí)的施工過(guò)程為:一節(jié)間柱、梁、屋蓋→下一節(jié)間柱、梁、屋蓋。

3)勞動(dòng)量大小。在實(shí)際施工中，經(jīng)常遇到某些施工過(guò)程勞動(dòng)量相當(dāng)小，不需要安排很多人，也不需要很多時(shí)間就能完成作業(yè)。當(dāng)這類施工過(guò)程與其他勞動(dòng)量大的施工過(guò)程一起組織流水施工時(shí)，會(huì)造成顧此失彼，無(wú)法協(xié)調(diào)的情況，出現(xiàn)工作班組內(nèi)窩工現(xiàn)象。為避免這種情況，在組織流水施工時(shí)，應(yīng)適當(dāng)擴(kuò)大專業(yè)工作隊(duì)的作業(yè)內(nèi)容，將技術(shù)要求不高、勞動(dòng)量小的施工過(guò)程并入到相鄰的施工過(guò)程［7］。比如基礎(chǔ)分部工程中，常把勞動(dòng)量小、作業(yè)時(shí)間短的混凝土墊層和基槽挖土合并到新的施工過(guò)程，擴(kuò)大細(xì)部流水的組合使相鄰的施工過(guò)程之間的流水節(jié)拍差距減少，從而達(dá)到縮短工期的效果。

4)保證主導(dǎo)施工過(guò)程連續(xù)施工，其他施工過(guò)程可以適當(dāng)間斷施工。對(duì)于一個(gè)施工項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，不可能做到所有的施工過(guò)程都流水施工，只要安排好主導(dǎo)施工過(guò)程的連續(xù)均衡施工，對(duì)其他施工過(guò)程，根據(jù)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(shù)m及其施工順序優(yōu)化

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

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

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

1)計(jì)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(shù)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(jìn)行排列。

2.3 計(jì)算各施工過(guò)程在各個(gè)施工段上的流水節(jié)拍t

流水節(jié)拍t是某專業(yè)隊(duì)在某一施工段上的作業(yè)持續(xù)時(shí)間。其大小可反映施工速度快慢、節(jié)奏感的強(qiáng)弱和資源消耗量的多少。依施工項(xiàng)目類型的不同，流水節(jié)拍t確定方法也不一樣。

1)有定額可循的施工項(xiàng)目可以采用定額計(jì)算法，即采用式(2)計(jì)算:

其中，Q為某施工過(guò)程的工程量;Si為某專業(yè)工種或機(jī)械的時(shí)間定額;Ri為某專業(yè)隊(duì)人數(shù)或機(jī)械臺(tái)數(shù);Ni為某專業(yè)工種或機(jī)械的工作班次。使用此法需要注意的是在確定Ri時(shí)需要滿足最小工作面的要求。

2)針對(duì)新材料、新設(shè)備、新工藝、新技術(shù)等無(wú)定額可循的施工項(xiàng)目采用三時(shí)估算法，即式(3)計(jì)算:

其中，a為某施工過(guò)程在某施工段上的最樂(lè)觀的估算時(shí)間;b為某施工過(guò)程在某施工段上的最悲觀的估算時(shí)間;c為某施工過(guò)程在某施工段上的最正常的估算時(shí)間。利用此法的關(guān)鍵是通過(guò)專家調(diào)查法獲得該施工過(guò)程最樂(lè)觀、最悲觀、最正常時(shí)間的估計(jì)值。在實(shí)際應(yīng)用中，由于估算時(shí)間具有較大的主觀影響而使得計(jì)算的t往往偏大?；诖?，有不同的學(xué)者從不同方面對(duì)工作持續(xù)時(shí)間 t進(jìn)行了研究［8-10］。

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

2.4 計(jì)算相鄰兩個(gè)施工過(guò)程或?qū)I(yè)工作隊(duì)之間的流水步距K

確定流水步距的計(jì)算方法較多，簡(jiǎn)捷實(shí)用的方法有圖上分析法、分析計(jì)算法和潘特考夫斯基法，其中以潘特考夫斯基法最為簡(jiǎn)便、易用。潘特考夫斯基法沒(méi)有計(jì)算公式，其文字表達(dá)式為“累加數(shù)列，錯(cuò)位相減，取最大值”。計(jì)算的具體步驟如下:

1)依專業(yè)工作隊(duì)在各施工段上的流水節(jié)拍t，求其累加數(shù)列。2)按施工順序，對(duì)所求相鄰的兩累加數(shù)列，錯(cuò)位相減。3)取錯(cuò)位相減結(jié)果中數(shù)值最大者為相鄰專業(yè)工作隊(duì)之間的流水步距K。

2.5 計(jì)算流水施工的總工期T

分別流水施工的總工期計(jì)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(guò)程之間的流水步距;Tn為最后一施工過(guò)程的持續(xù)時(shí)間;tj為某施工過(guò)程技術(shù)間歇時(shí)間;tz為某施工過(guò)程組織間歇時(shí)間;td為施工過(guò)程間的搭接時(shí)間。

3 分別流水施工組織方法的工程應(yīng)用

某引水管網(wǎng)工程有管溝開(kāi)挖、混凝土墊層、鋪管、砌井、管溝回填等施工過(guò)程，混凝土墊層完成后相應(yīng)施工段至少養(yǎng)護(hù)2 d;砌井完成后其相應(yīng)施工過(guò)程需1 d準(zhǔn)備時(shí)間，管溝挖土和混凝土墊層之間搭接1 d，有關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1。試計(jì)算流水工期。

表1 某引水管網(wǎng)工程有關(guān)施工參數(shù)表

基于該項(xiàng)目各施工過(guò)程在各施工段上流水節(jié)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(yōu)先順序

1)求 Ki，i+1及基本排序間歇數(shù) Zi，i+1，首先求出 1→2 施工順序時(shí)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(shí)，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(jiàn)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(shù)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(jìn)行排列。很容易找出上表的最優(yōu)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(guò)程之間的流水步距K

首先求施工過(guò)程Ⅰ與施工過(guò)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(jì)算流水施工工期

相較于施工段未優(yōu)化排序的流水施工工期提前2 d。

3.4 繪制進(jìn)度計(jì)劃表

進(jìn)度計(jì)劃表見(jiàn)表3，表中實(shí)線表示為優(yōu)化前各施工過(guò)程在相應(yīng)施工段上的持續(xù)時(shí)間，虛線表示優(yōu)化后各施工段在相應(yīng)施工段上的持續(xù)時(shí)間。

表3 進(jìn)度計(jì)劃表

4 結(jié)語(yǔ)

分別流水施工組織的特點(diǎn)決定其廣泛的適應(yīng)性，但是在施工流程優(yōu)化、施工過(guò)程持續(xù)時(shí)間的準(zhǔn)確確定等方面的理論研究及工程應(yīng)用還需進(jìn)一步地深入加強(qiáng)。本文通過(guò)對(duì)分別流水施工的深入分析，假定施工過(guò)程施工順序固定的前提下，考慮施工過(guò)程在各施工段上施工的優(yōu)化順序并引入矩陣法予以求解，通過(guò)工程應(yīng)用驗(yàn)證:分別流水施工中，在不需要提高施工資源強(qiáng)度的條件下，可以通過(guò)矩陣法優(yōu)化施工段的施工順序，達(dá)到縮短施工工期，降低施工成本的功效。

［1］周?chē)?guó)恩，張樹(shù)珺.土木工程施工［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

［2］鞏建華.應(yīng)用統(tǒng)籌法確定流水施工的施工段［J］.山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011(1):98-100.

［3］韓英愛(ài)，高志通.建筑工程流水施工流程優(yōu)化問(wèn)題探討［J］.長(zhǎng)春工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，3(3):60-62.

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

［5］于洪生，賈 艷.對(duì)流水施工排序優(yōu)化的分析研究［J］.建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)，2001，28(12):44-45.

［6］秦 敏，梁艷香.無(wú)節(jié)拍流水進(jìn)度編制方法的改進(jìn)研究［J］.施工技術(shù)，2008(8):7-8.

［7］葉 平.基于CPM的甘特圖應(yīng)用研究［D］.杭州:浙江工業(yè)大學(xué)，2012.

［8］劉 武，杜志達(dá)，劉祥瞻.PERT網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)時(shí)間參數(shù)估計(jì)的改進(jìn)［J］.統(tǒng)計(jì)與決策，2008(4):150-153.

［9］程 超，杜志達(dá).用PERT法求解不確定網(wǎng)絡(luò)中活動(dòng)時(shí)間參數(shù)的改進(jìn)研究［J］.價(jià)值工程，2008(12):104-108.

［10］戴建國(guó).PERT工序時(shí)間估計(jì)的一些研究［J］.數(shù)理統(tǒng)計(jì)與管理，1996(2):35-39.