土木工程施工：流水施工方式

在流水施工中，由于流水节拍的规律不同，流水步距的大小、施工总工期的计算方法等也不同，甚至影响各个施工过程的专业工作队的数目。

按流水节拍的特征，流水施工可以划分为有节奏流水和无节奏流水。在有节奏流水中，根据各施工过程之间流水节拍是否相等或是否互成倍数，又可以划分为固定节拍流水和成倍节拍流水，前者称为等节奏流水或固定节拍流水，后者称为异节奏流水。在异节奏流水中，若组织等流水步距的流水，则称为成倍节拍流水。无节奏流水是指流水节拍既不相等，也不成比例，因而其流水步距也不相等。把流水步距不相等的流水，称为分别流水。

因此，根据与流水步距的关系，流水施工可以划分为固定节拍流水、成倍节拍流水和分别流水三种，如图12.3.1所示。

图12.3.1 流水施工按流水节拍特征分类图

12.3.1 固定节拍流水

固定节拍流水亦称为全等节拍流水，是最理想的流水组织形式。因为这种组织方式能够保证各专业工作队的工作有节奏、连续，均衡的施工。在可能的情况下，应尽量采用这种流水方式组织流水。

1. 固定节拍流水的特点

①施工过程在各施工段上的流水节拍相等;

②各施工过程的流水节拍彼此都相等，为一固定值，即ti=t;

③流水步距都相等，并且等于流水节拍，即ki=ti=t;

④施工的专业工作队数等于施工过程数，即每一个施工过程成立一个专业工作队，完成所有施工段上的任务。

2. 固定节拍流水的计算步骤

(1) 确定施工段数m

一般情况下，可以按划分施工段的原则，结合工程项目的实际情况确定施工段数m。但当房屋有层高关系，分段又分层时，为了保证组织流水施工，各专业工作队仍能连续施工，而不产生窝工现象，施工段的最小数可以按下式计算

式中: mmin——最小的施工段数目;

n——施工过程数;

K——流水步距;

∑Z——所有技术间歇之和;

∑G——所有组织间歇之和;

∑C——所有平行搭接时间之和;

∑S——所有层间技术间歇时间之和。

(2) 流水施工工期的计算

流水施工工期是指从第一个施工过程开始施工到最后一个施工过程完工的全部时间。

从图12.1.2、图12.1.3可以看出，流水施工总工期的计算公式为

考虑流水施工过程中的组织间歇、技术间歇和平行搭接，根据固定节拍流水施工的特点，即ki=ti=t，可得固定节拍流水施工的总工期的计算公式如下:

①当只划分施工段时

②当既划分施工段又划分施工层时

式中: T——流水施工的总工期;

j——施工层数目;

t——流水节拍;

其余符号的含义同前。

(3) 绘制流水施工进度表

流水施工进度表可以采取横道图或垂直图表。当某施工过程要求有技术间歇或组织间歇时，应将施工过程与其紧后施工过程的流水步距再加上相应的间歇时间，作为开工的时间间隔而进行绘制。若有平行搭接时间，则从流水步距中扣除。

［例12.3.1］某两层建筑物由四个施工过程组成，流水节拍均为2d。第一施工过程与第二施工过程之间有组织间歇2d，第二施工过程与第三施工过程之间有技术间歇1d。要求第一层施工完毕停歇1d再进行第二层的施工，试计算组织流水施工的总工期，并绘制横道图。

解: 由题意知:n=4，j=2，t=2d，∑Z=1d，∑G=2d，∑S=1d。

①确定流水步距: k=t=2d。

②确定施工段数m

故要求m≥mmin=6，取m=6。

③确定流水施工总工期T

T=(n+m·j－1) ×t+∑Z+∑G－∑C=(4+6×2－1) ×2+1+2－0=33d。

④绘制流水施工横道图，如图12.3.2所示。

图12.3.2 有技术间歇与组织间歇的流水施工横道图

12.3.2 成倍节拍流水

在组织流水施工时，通常会遇到不同施工过程之间，由于劳动量的不等以及技术、组织上的原因，其流水节拍不相等，而是互成整倍数。为了使各专业工作队仍能连续、均衡的施工，可以使各施工过程之间的流水节拍互为整倍数，对流水节拍长的施工过程，可以通过增加同专业的工作队数，来完成同一施工过程在不同施工段上的作业，从而组成类似于固定节拍的等步距的成倍节拍流水。

在组织成倍节拍流水施工中，各施工过程在同一施工段的流水节拍虽然互不相等，但彼此之间存在一个最大公约数。因此，组织成倍节拍流水时，可以按流水节拍最大公约数的最小公倍数来确定每个施工过程的专业工作队数，以构成一个工期最短的成倍节拍流水施工方案。成倍节拍流水计算步骤如下:

1. 确定流水步距

在成倍节拍流水施工中，各专业工作队之间的流水步距相等，并且等于各流水节拍的最大公约数，即k=最大公约数{t1，t2，…，tn}。

2. 确定各施工过程专业工作队的数目

式中: bj——施工过程j的专业工作队数目;

N——专业工作队的总数;

k——流水步距;

tji——施工过程j在施工段i上的流水节拍;

n——施工过程数。

3. 确定施工段数m

施工段的划分，一般按划分施工段的原则进行。当有施工层时，为了保证专业工作队在分段又分层时，仍能连续施工，每层施工段数m应按下式计算

式中符号含义同前。

4. 成倍节拍流水施工工期T

T=(N+m·j－1)·k+∑Z+∑G+∑C (12.3.8)

式中符号含义同前。

［例12.3.2］某两层现浇钢筋混凝土工程，其主体结构划分为三个施工过程，其流水节拍分别为: t1=2d，t2=4d，t3=4d。试组织成倍节拍流水并绘制出施工进度表。

解: (1) 确定流水步距: k=最大公约数 {2，4，4} =2d

(2) 确定各施工过程专业队数目

总工作队数

(3) 确定每层施工段数m要求m≥mmin，取m=5。

(4) 确定流水施工总工期T

T=(N+m·j－1)·k+∑Z+∑G－∑C=(5+5×2－1) ×2=28(d)。

(5) 绘制施工进度表，如图12.3.3、图12.3.4所示。

图12.3.3 成倍节拍流水施工水平图表(www.xing528.com)

图12.3.4 成倍节拍流水施工垂直图表

12.3.3 分别流水

从图12.3.1流水施工的分类图可以看出，分别流水包括两种情况: 异步距成倍节拍流水和无节奏流水。前者各施工过程的流水节拍互成倍数，但每个施工过程只有一个施工队完成，因此各施工队进入流水的步距不等，这种流水方式也称为一般成倍节拍流水。后者是各施工过程的流水节拍随施工段的不同而改变，不同施工过程之间流水节拍又有差异。

组织分别流水施工的基本要求是必须保证每一个施工段上的工艺顺序合理，并且每一个施工过程的工作队一旦投入施工就连续不断地完成各自的工作，同时各个施工过程能最大限度地搭接，以满足流水施工的要求。在这种流水施工中，允许各施工段上出现暂时没有工作队投入施工的现象。分别流水施工的关键是确定流水步距。

1. 无节奏流水

在组织流水施工时，经常由于工程结构形式、施工条件不同等原因，使得各施工过程在各施工段上的工程量有较大差异; 或因专业工作队的生产效率相差较大，导致各施工过程的流水节拍随施工段的不同而不同，且不同施工过程之间的流水节拍又有很大差异。这时，流水节拍虽无任何规律，但仍可以利用流水施工的原理组织流水施工，使各专业施工队在满足连续施工的条件下，实现最大限度的搭接。这种无节奏流水施工方式是建设工程流水施工的普遍方式。

(1) 确定流水步距k

无节奏流水施工流水步距的计算可以采用“累加数列错位相减取大差”的方法进行。该方法是由前苏联专家潘特考夫斯基提出的，所以又称潘氏方法。该方法计算流水步距的步骤为:

第一步，对每个施工过程在各施工段上的流水节拍进行累加，形成累加数据系列;

第二步，将相邻两施工过程的累加数列错位相减;

第三步，取差数列中数值最大者作为相邻两施工过程的流水步距。

(2) 确定施工段数m

施工段的划分，按施工段划分的原则进行确定。

(3) 无节奏流水施工的总工期T

式中: T——流水施工方案的计算总工期;

tn——最后一个施工过程在各施工段上的流水节拍;

式中其他符号含义同前。

［例12.3.3］某施工过程的流水节拍如表12.3.1所示。试计算总工期T，并绘制流水施工水平图表。

表12.3.1 某工程施工的流水节拍

解: (1) 确定流水步距

①计算各施工过程流水节拍的累加数列:

A: 2，6，9，11

B: 3，6，8，10

C: 4，6，9，11

②求两个相邻累加数列的错位差数列

③确定流水步距K2=max(2，3，3，3，-10) =3 (d)

K3=max(3，2，2，1，-11) =3 (d)。

(2) 计算总工期T

(3) 绘制流水施工水平图表，如图12.3.5所示。

图12.3.5 分别流水施工水平图表

2. 一般成倍节拍流水

一般成倍节拍流水是指在组织流水施工时，如果同一施工过程在各施工段上的流水节拍都彼此相等，不同施工过程在各施工段的流水节拍不尽相等，需互为倍数的流水施工方式。

一般成倍节拍流水的组织过程为:

(1) 确定项目施工起点流向，分解施工过程;

(2) 确定施工顺序，划分施工段;

(3) 根据等成倍节拍专业流水要求计算流水节拍数值;

(4) 确定流水步距。流水步距按以下公式计算

式中: tj-1——前面施工过程的流水节拍;

tj——后面施工过程的流水节拍。

(5) 计算流水施工的工期。计算公式同式 (12.3.9)。

［例12.3.4］已知有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个施工过程，n=3。各施工过程的流水节拍分别为: t1=1d，t2=3d，t3=2d，试组织一般成倍节拍流水。

解: (1) 确定施工段数m: mmin=n=3，按要求m≥mmin，取m=3。

(2) 确定流水步距:

因为　t1＜t2，所以k1=t1=1 (d)

因为　t2＞t3，所以k2=mt2- (m-1) t3=5 (d)。

(3) 计算总工期T

(4) 绘制流水施工垂直图，如图12.3.6所示。

图12.3.6 一般成倍节拍流水施工垂直图表

12.3.4 流水线法

在实际工程中常会遇到延伸很长的构筑物，如道路、管道、沟渠等，这类构筑物的长度往往可以达数百公里，甚至数千公里，这样的工程称为线形工程。对于线形工程，由于其工程量是沿着长度方向均匀分布的，且结构情况一致，所以可以将线形工程对象划分为若干个施工过程，分别组织施工队，然后各施工段按照一定的工艺顺序相继投入施工，各施工队以某种不变的速度沿着线形工程的长度方向不断地向前移动，每天完成同样长度的工作量。这种流水施工方法称为流水线法。

流水线法只适用于线形工程。与前面介绍的流水施工不同的是流水线法没有明确的施工段，只有进展速度问题。为了便于比较，在线形工程中，可以将施工段理解为在一个工作班内，施工队在线形工程上完成某一施工过程所进展的长度。因此流水线法施工的总工期为

式中: T——线形工程需要的总工期 (d);

l——线形工程总长度 (km);

V——施工队移动的速度 (km/班);

K——流水步距;

n——施工过程数或施工队数。

在线形工程施工中，有时各施工队沿线路移动的速度可能彼此不一致，若将各施工队的移动速度拉平，势必造成某一施工队工人的劳动生产率降低和机械不能充分利用; 换言之，施工队移动速度的差异，会破坏流水的协调性。因此对这种情况，必须根据实际采用分别流水的流水线法，即施工队和施工机械按一定的工艺程序，各项工作用不同的速度和流水步距向前施工。其施工总工期为

式中: t'——表示第一施工队与最后一个施工队之间的时间间隔;

Vn——完成最后一项工作的施工队前进的速度(km/班)。

式中其他符号的含义同前。

如果为了保证一定的施工工期，要求在该期限内组织平行流水，则平行流水的数量Dn为

式中T0——工程规定的施工期限(d)。

［例12.3.5］某一管道铺设工程长40km，整个工程的施工过程包括: 沟槽开挖、管沟铺设、焊接钢管和回填土。管沟的铺设速度为0.2km/班，相邻两个施工队进入工作的时间间隔为7天。试求总工期。

解: 已知n=4，k=7d，l=40km，V=0.2km/班。

(1) 确定总工期

(2) 绘制横道图 (略)。

以上介绍的几种流水方法，各有其特点和适用范围，在实际工作中必须根据不同的情况，采用对当时的具体条件最有效的一种方法。