土木工程施工 第十三章 流水施工原理

第十三章第十三章 流水施工原理流水施工原理 建筑安装工程的组织方式灵活多变，不同的施工组织建筑安装工程的组织方式灵活多变，不同的施工组织方式，其施工的效率、经济效益甚至工程的质量都有所不方式，其施工的效率、经济效益甚至工程的质量都有所不同。以依次施工、平行施工和流水施工为例：同。以依次施工、平行施工和流水施工为例：13.1.1 13.1.1 依次施工：依次施工： 依次施工是将拟建工程项目的整个建造过程分解成若干依次施工是将拟建工程项目的整个建造过程分解成若干个施工过程，按照一定的施工顺序，依次完成施工任务的一个施工过程，按照一定的施工顺序，依次完成施工任务的一种组织方法。它是一种最基本的施工组织方式，如图，其特种组织方法。它是一种最基本的施工组织方式，如图，其特点是：点是：13.1 13.1 流水施工概念流水施工概念（1 1）、不能充分利用空间，工期最长；）、不能充分利用空间，工期最长；（2 2）、不能实现专业化施工，不利于提高工程质量和劳动）、不能实现专业化施工，不利于提高工程质量和劳动生产率；生产率；（3 3）、若采用专业班组施工，有窝工现象；）、若采用专业班组施工，有窝工现象；（4 4）、日资源需求量较少，供应相对容易；）、日资源需求量较少，供应相对容易；（5 5）、临时设施较少，现场管理、协调容易。）、临时设施较少，现场管理、协调容易。返回前表13.1.213.1.2平行施工平行施工如上图：平行施工的主要特点是：如上图：平行施工的主要特点是：（1 1）、可以充分利用时间和空间，工期最短；）、可以充分利用时间和空间，工期最短；（2 2）、适于综合施工队施工，不利于专业化施工和生产率的）、适于综合施工队施工，不利于专业化施工和生产率的提高；提高；（3 3）、如采用专业化班组施工，班组施工无法连续；）、如采用专业化班组施工，班组施工无法连续；（4 4）、日资源需求量过于集中，临时设施投入过多；）、日资源需求量过于集中，临时设施投入过多；（5 5）、现场施工管理、协调、调度困难。）、现场施工管理、协调、调度困难。返回前表13.1.3 13.1.3 流水施工流水施工 由若干个固定组织的专业班组，在若干个性质相近的由若干个固定组织的专业班组，在若干个性质相近的施工区域（平面分段、立体分层）依次连续地进行施工的施工区域（平面分段、立体分层）依次连续地进行施工的施工组织方式。如上图：施工组织方式。如上图：（1 1）、无工作面闲置，工期较短；）、无工作面闲置，工期较短；（2 2）、各专业施工班组工作连续，没有窝工现象；）、各专业施工班组工作连续，没有窝工现象；（3 3）、施工专业化，利于提高工程质量和劳动生产率；）、施工专业化，利于提高工程质量和劳动生产率；（4 4）、日资源需求均衡；）、日资源需求均衡；（5 5）、利于现场文明施工和科学管理。）、利于现场文明施工和科学管理。返回前表13.2 流水施工指示图表13.2.113.2.1水平指示图表水平指示图表: : 水平指示图表又成为横道图，纵坐标为施工过程，而横水平指示图表又成为横道图，纵坐标为施工过程，而横坐标为流水施工持续时间。坐标为流水施工持续时间。13.2.213.2.2垂直指示图表：垂直指示图表： 垂直指示图表又成为斜线图，纵坐标为施工段，而横坐垂直指示图表又成为斜线图，纵坐标为施工段，而横坐标同样表示流水施工持续时间。标同样表示流水施工持续时间。 水平和垂直图表都可作为流水施工的指示图表，但水平水平和垂直图表都可作为流水施工的指示图表，但水平指示图表以其直观、便于绘制资源需求曲线而应用更为广泛。指示图表以其直观、便于绘制资源需求曲线而应用更为广泛。 13.313.3流水施工参数流水施工参数 为便于组织流水施工并计算工期，须引入几个流水施为便于组织流水施工并计算工期，须引入几个流水施工参数：施工过程数工参数：施工过程数n n，施工段数，施工段数m m，流水步距，流水步距K K，流水节拍，流水节拍t t流水施工工期流水施工工期T T。13.1.313.1.3施工过程数施工过程数n n 施工过程是组织流水施工时的基本工作单位。组织流施工过程是组织流水施工时的基本工作单位。组织流水施工，要将施工对象的整个施工活动划分成若干个分部水施工，要将施工对象的整个施工活动划分成若干个分部分项工程甚至是工序。不同的流水施工对象有不同的划分分项工程甚至是工序。不同的流水施工对象有不同的划分方法，一般可以按照下表划分：方法，一般可以按照下表划分： 流水施工类别用 途划 分举 例群体工程流水控制性进度计划单位工程土建A幢、B幢单位工程流水实施性进度计划分部工程土方、基础、柱梁等分部工程流水实施性进度计划分项工程或工序钢筋、模板、混凝土分项工程流水实施性进度计划工序涂料的基层处理、腻子、涂刷划分施工过程应考虑：划分施工过程应考虑：1 1、对作业面、工期有直接影响的施工活动列入流水施、对作业面、工期有直接影响的施工活动列入流水施工的施工过程；工的施工过程；2 2、不占用工作面、不影响工期、不影响前后工序施工、不占用工作面、不影响工期、不影响前后工序施工的施工活动一般不列入，如混凝土制备；的施工活动一般不列入，如混凝土制备；3 3、施工过程划分不宜过多；、施工过程划分不宜过多；4 4、对实施性进度计划，施工过程不宜过少、对实施性进度计划，施工过程不宜过少. .13.3.213.3.2施工段数施工段数m m 施工段是对施工对象人为地划分出的施工作业面，施施工段是对施工对象人为地划分出的施工作业面，施工段划分一般应遵循以下原则：工段划分一般应遵循以下原则：1 1、工程量大致相等，相差不大于、工程量大致相等，相差不大于10%10%15%15%；2 2、满足最小工作面的要求；、满足最小工作面的要求；3 3、多层建筑流水施工，、多层建筑流水施工，m m一般不小于一般不小于n n；4 4、尽量利用结构界限，尽量避免人为的施工缝；、尽量利用结构界限，尽量避免人为的施工缝；5 5、多层建筑各层施工多划分数量、位置尽量一致。、多层建筑各层施工多划分数量、位置尽量一致。13.3.313.3.3流水节拍流水节拍t ti i 流水节拍是某施工过程在某施工段上作业的持续时间。流水节拍是某施工过程在某施工段上作业的持续时间。确定流水节拍的方法有两种。确定流水节拍的方法有两种。1 1、根据工期计算式计算；、根据工期计算式计算；2 2、根据工程量、产量定额、班组人数计算：、根据工程量、产量定额、班组人数计算：RPRSQti.式中 ti-流水节拍，一般取0.5天的整数倍 Q-施工过程i的工程量 S-施工过程i的人工或机械产量定额 R-施工过程i的人数或机械的台、套数 P-施工过程的劳动量需求值13.3.4 13.3.4 流水步距流水步距K K 流水步距是相邻两施工过程在同一施工段开始工作的时流水步距是相邻两施工过程在同一施工段开始工作的时间间隔。一般也取间间隔。一般也取0.50.5天的整数倍。当施工过程数为天的整数倍。当施工过程数为n n时，流时，流水步距共有水步距共有n-1n-1个。个。13.3.513.3.5 流水施工工期流水施工工期T T 流水施工工期是指参与流水施工的第一个施工过程在流水施工工期是指参与流水施工的第一个施工过程在第一个施工段开始工作到最后一个施工过程在最后一个施第一个施工段开始工作到最后一个施工过程在最后一个施工段的工作结束位置的持续时间。工段的工作结束位置的持续时间。13.413.4流水施工分类流水施工分类13.4.1 13.4.1 按流水施工对象的范围分按流水施工对象的范围分13.4.1.1 13.4.1.1 分项工程流水：也称细部流水分项工程流水：也称细部流水13.4.1.2 13.4.1.2 分部工程流水：也称专业流水或工艺组合流水分部工程流水：也称专业流水或工艺组合流水13.4.1.3 13.4.1.3 单位工程流水：又称综合流水单位工程流水：又称综合流水13.4.1.4 13.4.1.4 群体工程流水：又称为大流水。群体工程流水：又称为大流水。13.4.2 13.4.2 按流水节奏的特征分类按流水节奏的特征分类13.4.2.113.4.2.1有节奏流水有节奏流水 有节奏流水是指施工各施工过程的流水节拍在每一个有节奏流水是指施工各施工过程的流水节拍在每一个施工段上的流水节拍相等的流水施工组织方式。按各施工施工段上的流水节拍相等的流水施工组织方式。按各施工过程流水节拍相互关系又可以分为过程流水节拍相互关系又可以分为1 1、等节奏流水：、等节奏流水： 各施工过程流水节拍在每一个施工段上的流水节拍相各施工过程流水节拍在每一个施工段上的流水节拍相等，且互相相等。等，且互相相等。2 2、异节奏流水：、异节奏流水： 各施工过程流水节拍在每一个施工段上的流水节拍相各施工过程流水节拍在每一个施工段上的流水节拍相等，但互相不等。等，但互相不等。13.4.2.2 13.4.2.2 无节奏流水无节奏流水 各施工过程在各施工段上的流水节拍不等，相互之间各施工过程在各施工段上的流水节拍不等，相互之间无规律可循（等同或倍数关系）的流水施工组织形式。无规律可循（等同或倍数关系）的流水施工组织形式。13.5 13.5 流水施工的组织方法流水施工的组织方法13.5.113.5.1固定节拍流水固定节拍流水1 1、概念：、概念： 即各施工过程流水节拍在每一个施工段上相等，且互相即各施工过程流水节拍在每一个施工段上相等，且互相相等的流水施工组织方式。相等的流水施工组织方式。t ti i=K=K=常数常数2 2、无间歇时间和搭接时间、无间歇时间和搭接时间 例例1 1： 某工程有某工程有、三个施工过程，分六个施工段，三个施工过程，分六个施工段，各施工过程在各施工段上的流水节拍都为各施工过程在各施工段上的流水节拍都为2 2天，试绘制横道天，试绘制横道图并计算工期。图并计算工期。解：解：1 1）、试绘制横道图）、试绘制横道图（N-1N-1）K KMtMt=(M+N-1)K=(M+N-1)K=(M+N-1)t=(M+N-1)t（N-1N-1）K+MtK+Mt1 11 11 12 23 34 45 56 62 23 34 45 56 62 23 34 45 56 62)2)、计算工期：、计算工期：T=T=（M+N-1M+N-1）K=K=（6+3-16+3-1）2=162=16天天全等节拍流水施工特点：全等节拍流水施工特点：1 1）、）、t=kt=k2 2）、时间、空间都连续；）、时间、空间都连续；3 3）、）、T=mt+(n-1)K=(m+n-1)KT=mt+(n-1)K=(m+n-1)K教材教材p297p297第一段说法不妥第一段说法不妥3 3、有间歇和搭接时间的流水施工、有间歇和搭接时间的流水施工1 1）、间歇时间）、间歇时间Z Zi i,j,j： 因工艺或组织的原因导致相邻施工过程中前一施工过程因工艺或组织的原因导致相邻施工过程中前一施工过程结束后必须间隔一段时间后一施工过程才能投入施工，该间结束后必须间隔一段时间后一施工过程才能投入施工，该间隔时间即为间歇时间。间歇时间案产生的原因可以分为工艺隔时间即为间歇时间。间歇时间案产生的原因可以分为工艺间歇和组织间歇。间歇和组织间歇。2 2）、搭接时间）、搭接时间D Di i,j,j： 在某一施工段上，前一施工过程尚未结束而后一施工过在某一施工段上，前一施工过程尚未结束而后一施工过程提前进场施工，该提前时间即为搭接时间。程提前进场施工，该提前时间即为搭接时间。例例2 2： 如例如例1 1，若，若、搭接时间为搭接时间为1 1天，而天，而、间歇时间为间歇时间为0.50.5天，试绘制流水作业指示图表并天，试绘制流水作业指示图表并计算工期：计算工期：解：解：1 1）、试绘制横道图）、试绘制横道图MtMt（N-1N-1）K+Z-ZK+Z-ZD D1 11 11 12 23 34 45 56 62 23 34 45 56 62 23 34 45 56 6= =(M+N-1)K +Z-ZD(M+N-1)K +Z-ZD(M+N-1)t +Z-ZD(M+N-1)t +Z-ZD单层建筑有技术间歇和搭接时间工期计算式单层建筑有技术间歇和搭接时间工期计算式T=(m+n-1)K+Z-ZD T=(m+n-1)K+Z-ZD （13.713.7） 多层建筑流水施工工期计算式暂不讨论多层建筑流水施工工期计算式暂不讨论13.5.2 13.5.2 成倍节拍流水成倍节拍流水 各施工过程在各施工段上的李水节拍相等，但相互之间不各施工过程在各施工段上的李水节拍相等，但相互之间不等的流水施工组织方式。等的流水施工组织方式。 成倍节拍流水应各施工过程流水节拍的不一致，按常规方成倍节拍流水应各施工过程流水节拍的不一致，按常规方式组织流水施工无法保证时间和空间同时连续，而通过组织加式组织流水施工无法保证时间和空间同时连续，而通过组织加快成倍节拍流水可同时解决时间和空间连续问题。快成倍节拍流水可同时解决时间和空间连续问题。1.1.一般成倍节拍流水：一般成倍节拍流水：例例13.413.4： 某钢筋混凝土结构主体共分三个施工过程，某钢筋混凝土结构主体共分三个施工过程，t t模模=6=6天。天。t t钢钢筋筋=4=4天，天，t t混凝土混凝土=2=2天，天，m=6m=6，试组织其流水施工。，试组织其流水施工。解解1 1：按工作面连续组织：按工作面连续组织 解解2 2：按专业班组作业连续组织：按专业班组作业连续组织 由上表可知：由上表可知：1).1).若时间连续，则空间不连续；若时间连续，则空间不连续；2).2).若空间连续，则时间不连续；若空间连续，则时间不连续；3).3).不可能时间、空间都连续。不可能时间、空间都连续。 按上述两种方法组织施工，都有明显不足，根本原因在按上述两种方法组织施工，都有明显不足，根本原因在于各施工过程之间流水节拍不一致，若延长甲或丙作业时间，于各施工过程之间流水节拍不一致，若延长甲或丙作业时间，工期又被延长，且应最小劳动组合需要又不能随意延长；若工期又被延长，且应最小劳动组合需要又不能随意延长；若缩短乙时间，势必增加人数，且可能受最小工作面限制，以缩短乙时间，势必增加人数，且可能受最小工作面限制，以上两种组织形式通常称之为一般成倍节拍流水，在特定的条上两种组织形式通常称之为一般成倍节拍流水，在特定的条件下只能如此组织，有没有更好的组织形式呢？件下只能如此组织，有没有更好的组织形式呢？ 2.2. 加快成倍节拍流水加快成倍节拍流水教材默认方式）教材默认方式）. . 先求出各施工过程流水节拍最大公约数，作为流水先求出各施工过程流水节拍最大公约数，作为流水步距；步距；. . 计算各施工过程的工作队数，计算各施工过程的工作队数，b bi i=t=ti i/k;/k;. . 组织各施工队进行施工。组织各施工队进行施工。如上例：如上例：1 11 11 12 23 34 45 56 62 22 23 33 35 54 45 56 64 46 6（b-1b-1）K KMKMK(M+ b -1)K(M+ b -1)K从上例可以看出：从上例可以看出： a. a. 时间连续，空间连续；时间连续，空间连续；b. Kb. K为各施工过程流水节拍最大公约数；为各施工过程流水节拍最大公约数；c.c.工期工期 T=(m+N-1)k+Z-D T=(m+N-1)k+Z-D （13.913.9）式中式中N-N-各施工过程施工队数之和各施工过程施工队数之和补充补充1 1：关于：关于“mN”mN”问题：问题： 例：例： 如某三层办公楼主体结构工程有钢筋、模板、混凝土三个如某三层办公楼主体结构工程有钢筋、模板、混凝土三个施工过程，流水节拍都为施工过程，流水节拍都为3 3天（暂不考虑施工段数量对流水节天（暂不考虑施工段数量对流水节拍的影响）当拍的影响）当m m分别为分别为2 2、3 3、4 4时，试组织该工程流水施工时，试组织该工程流水施工 。 本例题将讨论本例题将讨论m m分别为分别为2 2、 4 4 、 3 3时组织流水施工的结果。时组织流水施工的结果。并导出在有技术间歇、搭接时间和层间技术间歇情况下多层并导出在有技术间歇、搭接时间和层间技术间歇情况下多层建筑流水施工工期计算式建筑流水施工工期计算式解解1 1：m=2m=2时，时，2 22 22 22 22 22 22 22 22 2每个工种都有窝工现象每个工种都有窝工现象解解2 2：m=4m=4时，时，4 44 44 44 44 44 44 44 44 4每个工作面都有闲置现象每个工作面都有闲置现象解解3 3：m=3m=3时，时，没有窝工和工作面闲置现象没有窝工和工作面闲置现象(Nj-1)K(Nj-1)KmKmK1 13 31 13 31 13 31 13 31 13 31 13 3 成倍节拍流水施工特点：成倍节拍流水施工特点：1 1）、因为各施工过程流水节拍互相不完全相同，可能出现窝）、因为各施工过程流水节拍互相不完全相同，可能出现窝工或工作面闲置现象；工或工作面闲置现象；2 2）、组织加快成倍节拍流水可有效避免上述不足；）、组织加快成倍节拍流水可有效避免上述不足；3 3）、加快成倍节拍流水）、加快成倍节拍流水K K为个施工过程流水节拍的最大公约为个施工过程流水节拍的最大公约数；数；4 4）、各施工过程的工作队数）、各施工过程的工作队数b bi i=t=ti i/k/k；5 5）、工期）、工期T=T=（m+Nj-1m+Nj-1）K K。 思考：若三个施工过程流水节拍分别为思考：若三个施工过程流水节拍分别为1 1天、天、2 2天、天、7 7天呢，天呢，是否还可组织加快成倍节拍流水呢？是否还可组织加快成倍节拍流水呢？ 补充补充2 2-技术间歇、搭接时间和层间技术间歇情况下多层建筑加快技术间歇、搭接时间和层间技术间歇情况下多层建筑加快成倍节拍流水施工工期计算式成倍节拍流水施工工期计算式 当当 时时21izZmbZdKKdiZZKbjmT11工期其中其中 Z1Z1一层内技术间歇之和一层内技术间歇之和 Z2Z2两层间的层间技术间歇两层间的层间技术间歇 ZdZd一层内的搭接时间之和一层内的搭接时间之和13.5.313.5.3、分别流水法、分别流水法 组织分别流水，时间和空间连续无法兼顾，只能首先考虑组织分别流水，时间和空间连续无法兼顾，只能首先考虑时间连续，即专业班组不出现窝工，至少主导施工过程不出现时间连续，即专业班组不出现窝工，至少主导施工过程不出现窝工。把窝工。把例例13.413.4当作特例来分析：产生时间或空间不连续的根当作特例来分析：产生时间或空间不连续的根本原因是流水节拍不一致，而通过选取合适的流水步距（教材本原因是流水节拍不一致，而通过选取合适的流水步距（教材有错有错p208 p208 ）可以保证时间连续。流水步距可用）可以保证时间连续。流水步距可用累加斜减法累加斜减法计算。计算。1 1、概念：、概念： 各施工过程在不同施工段上的流水节拍不等，且互相不等各施工过程在不同施工段上的流水节拍不等，且互相不等的流水施工组织形式。的流水施工组织形式。 2 2）、相邻两累加数列）、相邻两累加数列错位逐项相减错位逐项相减；3 3）、）、最大差最大差之即为两相邻施工过程的流水步距。之即为两相邻施工过程的流水步距。 1 1）、计算各施工过程流水节拍的）、计算各施工过程流水节拍的累加数列累加数列； 例：某工程有三个施工过程，四个施工段，流水节拍如下例：某工程有三个施工过程，四个施工段，流水节拍如下表，试组织分别流水施工。表，试组织分别流水施工。 解：解：1 1、求流水步距、求流水步距2 5 7 82 5 7 81 3 4 61 3 4 6K K一、二一、二=4=4- -2 4 4 4 -62 4 4 4 -61 1）1 3 4 61 3 4 63 4 6 73 4 6 7K K二、三二、三=1=1- -1 0 0 0 -71 0 0 0 -72 2）2 2、绘制进度计划表、绘制进度计划表K K二、三二、三K K一、二一、二3 3、工期、工期 T=KT=Ki,I+1i,I+1+t+tN N= =（4+14+1）+ +（3+1+2+13+1+2+1）=12=12（天）（天） 2 2、 分别流水施工特点：分别流水施工特点：1 1）、流水步距用累加斜减法求得；）、流水步距用累加斜减法求得；2 2）、时间连续，空间不能确保连续；）、时间连续，空间不能确保连续；3 3）、工期）、工期T=KT=Ki i,I+,I+t+tN N 13.5.4 13.5.4 流水线法流水线法 某些构筑物工程如道路、管道等，属于线性工程，其某些构筑物工程如道路、管道等，属于线性工程，其组织方法可采用流水线法。组织方法可采用流水线法。1 1、将工作内容划分成若干个施工过程；、将工作内容划分成若干个施工过程；2 2、找出劳动量大、作业时间长的主导施工过程；、找出劳动量大、作业时间长的主导施工过程；3 3、根据主导施工过程生产能力确定专业班组推进速度；、根据主导施工过程生产能力确定专业班组推进速度；4 4、根据主导施工过程速度安排其他施工过程的人数和机械。、根据主导施工过程速度安排其他施工过程的人数和机械。例例13.613.6： 某管道工程长某管道工程长500500米，有沟槽开挖、管道铺设、钢管焊米，有沟槽开挖、管道铺设、钢管焊接和回填土四个施工过程。经分析，沟槽开挖是主导施工过接和回填土四个施工过程。经分析，沟槽开挖是主导施工过程，施工速度每天程，施工速度每天5050米。试用流水线法组织该管道工程的流米。试用流水线法组织该管道工程的流水施工。水施工。解：解：1 1）、根据条件，可取定流水步距为）、根据条件，可取定流水步距为1 1天，其余施工过程推天，其余施工过程推进速度同主导施工过程施工速度即进速度同主导施工过程施工速度即50m/d50m/d。2 2）、绘制流水作业指示图表）、绘制流水作业指示图表施工施工过程过程施施 工工 进进 度度1 12 23 34 45 56 67 78 89 91010111112121313开挖开挖铺设铺设焊接焊接回填回填3 3）由上表可知：）由上表可知：工期工期 T=T=（N-1N-1）K KL/vL/vZ-Zd Z-Zd （令（令m=L/vm=L/v） = =（13.1213.12） 教材错误教材错误将本例数据代入公式可得工期为将本例数据代入公式可得工期为1313天。天。