公路工程施工组织设计：工程施工流水作业

通过3种基本作业方法（即顺序作业法、平行作业法、流水作业法）的相互比较，可以看出，流水作业法是一种比较科学的组织施工的方法，它建立在合理分工、紧密协作和大批量生产的基础上。在公路工程施工过程中，将建筑产品施工的各道工序分配给不同的专业施工队去完成，每个专业施工队按照确定的施工次序在不同的时间相继在各个施工段进行相同的施工生产，由此形成了专业队、施工机械和材料供应的移动路线，称为流水线。以流水形式组织施工作业，可使整个施工过程始终连续、均衡、协调地进行。不论是分部、分项工程，还是单位、单项工程，都可以组织流水作业，按流水作业法组织施工。

1）组织流水作业的基本方法

（1）划分施工段

划分施工段，就是把劳动对象（工程项目）按自然形态或人为地划分成劳动量大致相等的若干段。例如，一个标段上有若干座小涵洞，可以把每一座小涵洞看成一个施工段，这就自然形成了若干个施工段；如果把一个标段的路线工程部分，每几千米划分为一个施工段，就属于人为地把劳动对象划分成了若干个施工段。

不同的施工段在施工过程安排中有一定的施工次序，同一项目施工次序不同施工工期有可能不同。施工段的施工次序是施工组织者根据实际情况人为安排的，称为组织关系，又被称为工作逻辑关系中的软逻辑。

（2）分解工序

分解工序就是把劳动对象（工程项目）的施工过程，按照施工工艺流程分解成若干道工序或操作过程，每道工序或操作过程分别按工艺原则组建专业施工队，即有几道工序，原则上就应该有几个专业施工队。

在确定的施工方案下，施工工艺流程基本确定，故施工工艺流程称为工艺关系，又被称为工作逻辑关系中的硬逻辑。

（3）确定施工顺序

确定施工顺序就是各个专业施工队按照一定的施工次序，依次地、连续地由一个施工段转移到下一个施工段，不间断地完成同工序施工任务的过程。例如，某路线工程的施工过程是施工准备、施工放样、路基施工、路面施工，即可看作4道工序，每道工序可组织一个或多个专业施工队，每个专业施工队按照施工段间的施工次序，由一个施工段转移到下一个施工段，直至完成本工序各工段的施工任务。

（4）确定流水时间参数

施工单位根据能达到的生产力水平和流水强度，确定流水节拍和流水步距，有时还有技术间隙时间和组织间歇时间，从而确定施工总工期。

（5）施工段之间、工序之间尽可能连续

为了缩短工期，提高经济效益，减少施工工人和施工机械不必要的闲置时间，施工段上各相邻工序之间或同一工序在相邻施工段之间开展作业的时间，应尽可能地相互衔接起来。

【案例5.2】 某工程项目有5道涵洞，对其基础施工采用流水作业法。

【分析】 ①5座涵洞，自然形成5个施工段；

②将基础施工分解成3道工序，即施工放样、挖基坑、砌基础；

③分别组织3个专业施工队，即施工放样3人、挖基坑4人、砌基础8人；

④施工工艺：施工放样→挖基坑→砌基础；施工顺序（默认次序）：涵洞1→涵洞2→涵洞3→涵洞4→涵洞5。

具体施工组织安排如图5.4所示，此图为横向工段式的施工进度横道图。

图5.4　流水作业施工进度横道图

由图5.4可知：当施工放样专业施工队在涵洞1的施工任务完成后，施工放样专业施工队就可以由涵洞1施工段转移到涵洞2施工段开展作业；同时，涵洞2施工段的施工放样和涵洞1施工段的挖基坑作业可以在不同的工作面同时进行施工。即同一工序在不同施工段依次开展作业，不同工序在不同工段同时开展作业，依次进行下去，形成流水作业。

2）流水作业法的主要参数

流水作业法组织施工时，施工过程的连续性、均衡性和协调性取决于流水作业法的参数及参数之间的关系。一般将流水作业法的参数分为空间参数、工艺参数和时间参数3类。

（1）空间参数

①工作面A。执行任何一项施工任务，都要占用一定范围的空间。在组织流水作业时，用工作面、施工段两个参数表达流水作业在空间布置上所处的状态，这些参数称为空间参数。

某一专业工种的工人或某种型号的施工机械在进行施工操作时所占用的活动空间称为工作面。工作面的大小决定了最多能安置多少个工人或布置多少台施工机械进行施工操作，它反映空间组织的合理性。工作面有两层含义：一是，某一专业工种的工人或某种型号的施工机械在进行施工操作时所占用的活动空间，即实际操作工作面；二是，某工种的一个工人或某种型号的一台机械所必须具备的工作空间，由最小工作面确定。工作面的布置以缩短施工工期、发挥工人和机械的生产效率为目的，并遵守安全技术和施工技术规范的规定。

②施工段数m。前面已提出施工段的概念，现在介绍划分施工段的目的及注意事项。

a.划分施工段的目的如下：

•多创造工作面，为下道工序尽早开工创造条件。

•为不同的工序（不同工种的专业施工队）能在不同的工作面上平行作业创造条件。只有划分施工段，才能展开流水作业。

b.划分施工段的注意事项如下：

•人为地划分施工段时，尽可能使各施工段劳动量大致相等，相差不宜超过15%。

•施工段的划分应考虑施工规模、资源供应等，通常以主导工序的施工组织为依据。

•施工段的划分应考虑施工对象的结构完整性，如大型人工构造物以伸缩缝、沉降缝为界划分施工段。一般的工程结构应在受力最小而又不影响工程质量、结构外观的位置划分施工段。

•施工段的划分要考虑各专业施工队有合适的工作面，过大，影响工期；过小，不能充分发挥人工、机械的生产效率。

（2）工艺参数

任何一项施工任务的实施，都由若干不同种类和特性的工序（施工过程）组成，每一道工序都有其特定的施工工艺。在组织流水作业时，用工序（施工过程）和流水强度这两个参数来表达流水作业施工工艺开展顺序及特征，这些参数称为工艺参数。

①工序数n。根据具体情况，把—个工程项目（分部工程）分解为若干道具有独自施工工艺特点的施工过程，称为工序，工序数常用n来表示。例如，桥梁钻孔灌注桩的施工可以分解为埋护筒、钻孔、灌混凝土等；预制混凝土构件可以分解为绑钢筋、支模板、浇筑混凝土。每一道工序由专业施工队来承担施工。

工序数要根据构造物的复杂程度和施工方法来确定。分解工序时，应注意以下问题：

a.工序分解的粗细程度，应以流水作业进度计划的性质为依据。对于实施性施工组织设计的流水作业进度计划，工序应分解得细一些，可分解到分项工程。对于控制性施工组织设计的流水作业进度计划，工序应分解得粗一些，可以是单位工程，甚至是单项工程。

b.结合所选择的施工方案分解工序。如钢筋混凝土结构的现场浇筑与预制安装，沥青混凝土路面的机械摊铺施工与人工摊铺施工，二者分解施工工序是不同的。

c.分解工序应重点突出，抓住主要工序，不宜太细，使流水作业进度计划简明扼要（如路面工程可以划分为底基层、基层、面层）。

d.一个流水作业进度计划内的所有工序应按施工工艺流程（或施工的先后次序）排列，所采用的工序名称应与现行定额的项目名称一致。

②流水强度V。流水强度又称流水能力或生产能力，每一工序（专业班组）在单位时间内所完成的工程量（如瓦工组在每工作班砌筑的圬工体积数量）称为流水强度。流水强度越大，专业队应配备的机械、需用的人工及材料等也就越多，工作面也相应增大，施工工期将会缩短。流水强度按下列公式计算：(www.xing528.com)

a.机械施工时的工序流水强度按式（5.1）计算：

式中 Vi——工序i的机械作业流水强度；

Ri——某种类施工机械的台数；

Ci——该种类施工机械的台班产量定额（时间定额的倒数）；

x——投入同一工序的主导施工机械种类。

b.人工操作时的工序流水强度按式（5.2）计算：

式中 Vi——工序i的人工作业流水强度；

Ri——某专业班组的人数；

Ci——该专业工人日产量，即产量定额（时间定额的倒数）。

（3）时间参数

每一工序（施工过程）的完成都要消耗时间。在组织流水作业时，用流水节拍、流水步距、流水展开期、流水稳定期、技术间隙时间、组织间歇时间和总工期7个参数来表达流水作业在时间组织中所处的状态，这些参数统称为时间参数。

①流水节拍ti。流水节拍是指一道工序（专业施工队）在一个施工段上开展作业的持续时间。在图5.4中，施工放样工序在各施工段上的流水节拍值都等于1 d，挖基坑工序在各施工段上的流水节拍值都等于2 d，砌基础工序在各施工段上的流水节拍值也都等于2 d。

当施工段数确定后，流水节拍的长短影响总工期。而影响流水节拍长短的因素有施工方案、施工段的工程数量、专业施工队的人数、机械台数、每天的作业班次等。从理论上讲，流水节拍越短越好。但在实际工程中，由于工作面的限制，流水节拍ti有一个最小值tmin。流水节拍有以下计算方法：

a.定额法。在实际工程中，根据实际拥有的工人人数和机械台数按式（5.3）确定流水节拍ti：

式中 Qi——某施工段i工序的工程数量；

S——某工序i的时间定额；

R——每班施工人数或机械台数；

n——作业班次数。

b.工期反算法。如果施工任务紧迫，必须在规定期限内完成施工任务，可采用倒排工期的方法求流水节拍。首先根据要求的总工期T倒排进度，确定某一工序（施工过程）的施工作业总持续时间Ti，再根据施工段数m反求流水节拍ti：

然后检查反求的流水节拍ti是否大于或等于最小流水节拍tmin，如果不满足，可通过调整施工段数和专业队人数及作业班次，再综合考虑其他因素重新确定。tmin的计算公式为：

式中 Amin——每个工人或每台机械所需的最小工作面；

A——一个施工段实际具有的工作面；

Qi——某施工段i工序的工程数量；

S——某工序i的时间定额。

公式（5.5）是在i工序每天只能安排1个工作班次，即不能倒班的情况下，考虑安排资源最大量，即每个人或每台机械安排最小工作面，使得流水节拍最小化。

②流水步距Kij。流水步距是指两相邻工序的专业施工队相继投入同一施工段开始工作的间隔时间，即开始时间之差，通常用Kij表示。在图5.4中，施工放样专业施工队第1天开始作业，挖基坑专业施工队第2天开始作业，则这两个专业施工队之间的流水步距Kij=1。

流水步距Kij的大小，对总工期有很大影响。在施工段数目和流水节拍确定的条件下，流水步距越大，总工期就越长。确定流水步距时，在考虑正确的施工顺序、合理的技术间隙、组织间歇、适当的工作面和施工的均衡性的同时，一般还应遵循以下原则：

a.采用最小的流水步距，即相邻两工序在开工时间上最大限度、合理地衔接，以缩短工期。

b.流水步距要能满足相邻两工序在施工顺序上相互制约的关系。

c.尽量保证各专业施工队都能连续作业。

d.确定流水步距要保证工程质量，满足安全施工的要求。

③流水展开期t′。从第一个专业施工队开始作业起，到最后一个专业施工队开始作业止，其时间间隔称为流水展开期，常用t′表示。显然，流水展开期是能够让全部专业施工队都进入流水作业状态的一个时间参数。一般情况下，从此时起有一段时间每天的资源需要量保持不变，各专业施工队完成相应的工作量，开始了连续、均衡而紧凑的流水作业阶段。由图5.4可知，流水展开期t′的数值等于各流水步距之和。

④流水稳定期t0。流水稳定期是指最后一个专业施工队从开始作业起，到完成各施工段工作任务为止花费的时间。

⑤技术间隙时间C。在组织流水作业时，不仅要考虑专业施工队之间的协调配合及施工质量、施工安全等，而且还要根据材料特点和工艺要求，考虑合理的工艺等待时间，然后下一个专业施工队才能施工，这个等待时间称为技术间隙时间（如混凝土的凝结硬化、油漆的干燥等）。

⑥组织间歇时间Z。在流水作业中，由于施工安排或施工组织的原因，造成流水步距以外增加的间歇时间称为组织间歇时间（如施工过程中的检查、验收，施工人员和施工机械的转移等需用的时间都是组织间歇时间）。

⑦总工期T。在流水作业中，施工任务从开工到完成需要的时间为总工期。由图5.4可知，总工期T为流水展开期t′和流水稳定期t0之和。

【任务2】 结合案例5.2，完成以下任务：

①根据图5.4，确定流水作业施工组织的各个参数；

②绘制流水作业横向工序式施工进度横道图，确定流水作业施工组织的各个参数，并与①的结果进行比较，看有什么不同？