基于非節(jié)奏流水施工的施工段優(yōu)化與應(yīng)用研究★

朱紹奇 閆宇翔 施沈杰

(宿遷學(xué)院建筑工程學(xué)院,江蘇 宿遷 223800)

·施工技術(shù)·

基于非節(jié)奏流水施工的施工段優(yōu)化與應(yīng)用研究★

朱紹奇 閆宇翔 施沈杰

(宿遷學(xué)院建筑工程學(xué)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(yōu)先順序,實(shí)踐證明：在施工資源強(qiáng)度一定的條件下，通過優(yōu)化確定的施工段施工順序，可以達(dá)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(xù)開工、竣工，使同一施工過程的專業(yè)隊連續(xù)、均衡、節(jié)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(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，流水施工有不同的分類，其中非節(jié)奏流水施工的施工過程在各施工段上流水節(jié)拍不完全相等，一個施工過程安排一個專業(yè)隊伍作業(yè)，這與工程實(shí)際比較吻合而且具有廣泛的實(shí)用性。

基于非節(jié)奏流水施工的施工段的順序確定，文獻(xiàn)[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(yōu)化方法對施工段排序予以了研究，文獻(xiàn)[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(shù)學(xué)模型，運(yùn)用動態(tài)規(guī)劃方法尋求施工段最優(yōu)的施工順序。可以說，很多學(xué)者從不同方面各有側(cè)重地對施工段的順序確定進(jìn)行了研究，但其施工優(yōu)先順序的確定依然是研究的難點(diǎn)與重點(diǎn)。施工段排列順序優(yōu)化的方法主要有枚舉法、作圖法及約翰遜—貝爾曼規(guī)則等方法。但是當(dāng)施工段和工序數(shù)量都不小于3時，采用上述方法將使優(yōu)化變得極其困難?，F(xiàn)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(yōu)化的簡便實(shí)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(yè)隊在施工段上連續(xù)而不允許中斷；根據(jù)工藝要求，每施工段要依次經(jīng)過n個施工過程；施工過程的專業(yè)隊避免出現(xiàn)窩工。即：

(1)

無節(jié)奏流水施工段施工順序的優(yōu)化目標(biāo)就是流水工期最短，其目標(biāo)函數(shù)表達(dá)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(jié)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(xù)時間之和。

2 施工段優(yōu)化排序的基本原理

假設(shè)某工程有m個施工段,每個施工段都經(jīng)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(jié)拍都已知,如何在保證流水施工的條件下，通過尋求其最優(yōu)排序,使此工程的計算工期達(dá)到最短。

假設(shè)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(jù)無節(jié)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(jié)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(wǎng)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(guān)參數(shù)見表1。

表1 某給水管網(wǎng)工程有關(guān)施工參數(shù)

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(yīng)施工段持續(xù)時間的累加數(shù)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(guān)系圖，見圖1。

6)在關(guān)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(yōu)排序，其中TZ可由式(6)計算。

a.在關(guān)系圖中找出外向箭線上數(shù)字均小于內(nèi)向箭線上數(shù)字的節(jié)點(diǎn)，把該節(jié)點(diǎn)編號對應(yīng)的施工段排第1位。在圖1a)中D節(jié)點(diǎn)的所有外向箭線上數(shù)字均小于內(nèi)向箭線上數(shù)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(guān)系圖，重復(fù)a.步驟，找出排在下一位的施工段。在圖1b)中B節(jié)點(diǎn)的所有外向箭線上數(shù)字均小于內(nèi)向箭線上數(shù)字，所以將B施工段排在第2位；在圖1c)中A節(jié)點(diǎn)的所有外向箭線上數(shù)字均小于內(nèi)向箭線上數(shù)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(yōu)化的施工順序方案。

(6)

上例TZ=4+4+3=11，施工段優(yōu)化的施工順序方案為D→B→A→C。

4 計算優(yōu)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(yōu)化排序的流水施工工期提前3 d。

5 繪制施工段優(yōu)化排序后的進(jìn)度計劃表

上例施工段優(yōu)化排序前后的進(jìn)度計劃表見表2(虛線表示優(yōu)化前、實(shí)線表示優(yōu)化后)。

6 結(jié)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(yōu)化排序的基本原理出發(fā)，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(yōu)化排序，通過工程應(yīng)用證明：

1)非節(jié)奏流水施工中，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。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(shí)現(xiàn)施工段的優(yōu)化，具有一定的應(yīng)用價值。3)此施工段的排序優(yōu)化是在施工過程施工順序固定、默認(rèn)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(yōu)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(yōu)化是今后研究的難點(diǎn)與方向。

[1] 閆西康.建筑施工技術(shù)與組織管理[M].武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社，2012.

[2] 魏道升.論異節(jié)拍流水施工中流水工期的差異的實(shí)質(zhì)[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報，2013，32(3):451-454.

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

[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，2007，27(3):511-515.

[5] 任 宏,蔡偉光.無節(jié)奏流水施工優(yōu)化模型及其動態(tài)規(guī)劃算法[J].重慶大學(xué)學(xué)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(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項(xiàng)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

A