为了说明组织流水施工时,各施工过程在时间和空间上的开展情况及相互依存关系,引入一些描述工艺流程、空间布置和时间安排等方面的状态参数——流水施工参数,包括工艺参数、空间参数和时间参数。
1.工艺参数
工艺参数是指组织流水施工时,用以表达流水施工在施工工艺方面进展状态的参数,通常包括施工过程(n)和流水强度(V)两项参数。
1)施工过程(n)
组织建设工程流水施工时,根据施工组织及计划安排需要而将计划任务划分成的子项称为施工过程。
施工过程的数目一般用n来表示,它是流水施工的重要参数之一。根据性质和特点不同,施工过程一般分为三类,即建造类施工过程、运输类施工过程和制备类施工过程。
(1)建造类施工过程:是指在施工对象的空间上直接进行砌筑、安装与加工,最终形成建筑产品的施工过程。
(2)运输类施工过程:是指将建筑材料、各类构配件、成品、制品和设备等运到工地仓库或施工现场使用地点的施工过程。
(3)制备类施工过程,是指为了提高建筑产品生产的工厂化、机械化程度和生产能力而形成的施工过程。如砂浆、混凝土、各类制品、门窗等的制备过程和混凝土构件的预制过程。
由于建造类施工过程占有施工对象的空间,直接影响工期的长短,因此必须列入施工进度计划,并在其中大多作为主导施工过程或关键的工作。运输类与制备类施工过程一般不占有施工对象的工作面,不影响工期,故不需要列入流水施工进度计划之中,只有当其占有施工对象的工作面,影响工期时,才列入施工进度计划中。
2)流水强度(V)
流水强度是指流水施工的某施工过程(专业工作队)在单位时间内完成的工程量,也称为流水能力或生产能力。
流水强度通常用V来表示。
表示:
式中 V——某施工过程(队)的流水强度;
Ri——投入该施工过程的第i种施工资源量(施工机械台数或工人数);
Si——投入该施工过程的第i种施工资源的产量定额;
X——投入该过程的施工资源种类数。
如例3.1中,施工过程为“钢筋绑扎—模板支护—混凝土浇筑—模板拆除”,施工过程数n为4。流水强度分别为:钢筋绑扎——2 t/d;模板支护——30 m2/d;混凝土浇筑——25 m3/d;模板拆除60 m2/d。
2.空间参数
空间参数是指在组织流水施工时,用以表达流水施工在空间布置上开展状态的参数。主要包括工作面,施工段(m),施工层(c)。
1)工作面
工作面是指在某专业工种的工人或某种施工机械进行施工的活动空间。工作面的大小,决定能安排的施工人数或机械台数的多少。每位作业的工人或每台施工机械所需工作面的大小,取决于单位时间内其完成的工程量和安全施工的要求。在工作面上,前一施工过程的结束就为后一个(或几个)施工过程提供了新的工作面。在确定一个施工过程必要的工作面时,不仅要考虑施工过程必需的工作面,还要考虑生产效率,同时应遵守安全技术和施工技术规范的规定。
工作面的大小可以采用不同的单位来计量,如:对于道路工程,可以采用沿着道路的长度,以m为单位;对于浇筑混凝土楼板则可以采用楼板的面积,以m2为单位;等等。主要工种工作面参考数据如下表3.2。
表3.2 主要工种工作面参考数据
2)施工段(m)
将施工对象在平面或空间上划分成若干个劳动量大致相等的施工段落,称为施工段或流水段。施工段的数目一般用m表示,它是流水施工的主要参数之一。
(1)划分施工段的目的。
划分施工段的目的就是为了组织流水施工。在组织流水施工时,专业工作队完成一个施工段上的任务后,遵循施工组织顺序又到另一个施工段上作业,产生连续流动施工的效果。在一段情况下,一个施工段在同一时间内,只安排一个专业工作队施工,各专业工作队遵循施工艺顺序依次投入作业,同一时间内在不同施工段上平行施工,使流水施工均衡地进行。组织流水施工时,可以划分足够数量的施工段,充分利用工作面,避免窝工,尽可能缩短工期。
(2)划分施工段的原则。
①同一施工过程在不同的施工段上的工程量应基本相等,即每个专业工作队在各个施工段上的劳动量应大致相等,相差幅度不宜于超过10%~15%,这样更容易保证专业工作队均衡施工。
②每个施工段内要有足够的工作面,以保证相应数量的工人、主导施工机械的生产效率,满足合理劳动组织的要求。
③施工段的界限应尽可能与结构界限(如沉降缝、伸缩缝等)相吻合,或设在对建筑结构整体性影响小的部位,以保证建筑结构的整体性。
④施工段的数目要满足合理组织流水施工的要求。施工段数目过多,会降低施工速度,延长工期;施工段过少,不利于充分利用工作面,可能造成窝工。
⑤对于多层建筑物、构筑物或需要分层施工的工程,既分施工段,又分施工层,各专业工作队依次完成第一施工层中各施工段任务后,再转入第二施工层的施工段上作业,依此类推。以确保相应专业队在施工段与施工层之间,组织连续、均衡、有节奏地流水施工。
在分层施工中,如需保证各工作队能够连续施工,应使施工段数不小于施工过程数,即m≥n。当m=n时,上一层的第一个施工段的最后一个施工工程完成后,第一个施工作业队恰好完成最后一个施工段的第一个施工过程,如果施工工艺不存在技术间歇或组织间歇,即可以连续地进行下一层的施工;当m>n时,虽然有停歇的工作面,但是施工班组仍能连续施工,不会造成窝工的出现;当m<n时,第一个施工作业队完成最后一个施工段的第一个施工过程后,第一个施工段尚未完工,不能进入下一层的施工,就会造成工人窝工。
如例3.1中,每个施工段划分4根混凝土支撑柱,施工段数m = 3。
3)施工层(c)
施工层指当工作面只能在施工进行过程中沿着施工对象的高度逐步形成时,为了组织流水施工,必须沿建筑物竖向进行分解而形成的施工段落。施工层数用c来表示。
施工层的划分是按两种不同的需要决定的:其一,是为了组织垂直方向的平行作业,因此可以充分利用空间,缩短工期,故对此应尽可能多地划分施工层次;其二,是受施工条件的限制,如砌墙、抹灰、挖土、浇灌混凝土等作业,因其受一次(层)只能施工的高度、深度和厚度的限制而需分层进行,使工期延长,故对此应尽可能少地划分施工层次。
施工层一般只能在施工进行过程中,沿着施工对象的高度逐步形成,它要按工程对象的具体情况而定,一般砌筑工程施工层的高度为1.2~1.8 m,也可按楼层的自然层高定,如一个16层的全现浇剪力墙结构的房屋,其结构层数就是施工层数。如果该房屋每层划分为三个施工段,那么其总的施工段数:M=16层×3段/层=48段。
3.时间参数
是指在组织流水施工时,用以表达流水施工在时间安排上所处状态的参数,主要包括流水节拍(tij)、流水间歇时间(tj)、流水搭接时间(td)、流水步距(Bi,i+1)、流水工期(T)等。
1)流水节拍(tij)
流水节拍是指在组织流水施工时,某个施工过程在一个施工段上的施工时间。第i个施工过程在第j个施工段的流水节拍一般用tij来表示(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)。
流水节拍是流水施工的主要参数之一,它表明流水施工的速度和节奏性。流水节拍小,代表每个施工过程的速度快,节奏感强;反之,则相反。流水节拍决定着单位时间的资源供应量,同时,流水节拍也是区别流水施工组织方式的特征参数,相同的施工过程,在不同的施工段,流水节拍可能相同,也可能不相同,具体的情况,在本书“3.4流水施工的计算与应用”里会详细讲解。
同一施工过程的流水节拍,主要由所采用的施工方法、施工机械,以及在工作面允许的前提下投入施工的工人数、机械台数和采用的工作班次等因素确定。有时,为了均衡施工和减少转移施工段时消耗的工时,可以适当调整流水节拍,其数值最好为半个班的整数倍。
流水节拍的确定通常有三种方法:一是根据现有能投入的资源(劳动力、机械台班数和材料数)来确定;二是根据以往经验确定;三是根据工期倒推确定。
(1)定额计算法。
它是根据各施工段的工程量、能够投入的资源量(工人数、机械台数和材料数等)进行计算,公式如下:
(www.daowen.com)
式中 tij——第i个施工过程在第j个施工段上的流水节拍;
Qij——第i个施工过程在第j个施工段上的工程量;
Sij——第i个专业班组或机械的产量定额;
Rij——第i个专业班组人数或机械台数;
Zij——第i个专业班组或机械的工作班次;
Pij——第i个施工过程在第j个施工段上的劳动量;
Hij——第i个专业班组或机械的产量定额。
(2)经验估算法。
经验估算法是根据以往的施工经验进行估算。一般为了提高其准确程度,往往先估算出该流水节拍的最长、最短和正常(即最可能)三种时间值,然后据此求出期望时间值作为某专业工作队在某施工段上的流水节拍。可采用如下公式计算:
式中 aij——第i个施工过程在第j个施工段上的最短估算时间;
bij——第i个施工过程在第j个施工段上的最长估算时间;
cij——第i个施工过程在第j个施工段上的最可能估算时间。
这种方法多适用于采用新工艺、新方法和新材料等没有定额可循的工程。
(3)工期倒推法。
对某些施工任务在规定日期内必须完成的工程项目,往往采用工期倒推法。
根据工期按经验估算出各分部所需的施工时间。根据各分部估算出的时间,确定各施工过程所需的时间。然后根据式(3.2)或(3.3)求出各施工过程所需的人数或机械台数。
确定流水节拍要考虑如下几个要点:
①施工队组人数要满足该施工过程的劳动组合要求;
②工作面大小;
③机械台班产量复核;
④各种材料的储存及供应;
⑤施工技术及工艺要求;
⑥尽量取整数。
如例3.1中,每个相同的施工过程的流水节拍是一样,分别为:钢筋绑扎——2天,模板支护——2天,混凝土浇筑——1天,模板拆除——1天。
2)间歇时间(tj)与搭接时间(td)
流水间歇时间是指在组织流水施工中,由于施工过程之间的工艺或组织上的需要,必须要留的时间间隔。用符号tj表示。
(1)技术间歇时间。
技术间歇时间是指在同一施工段的相邻两个施工过程之间必须留有的工艺技术间隔时间。如混凝土浇筑施工完成后,后续施工过程不能立即投入作业,必须有足够的时间间歇。
(2)组织间歇时间。
组织间歇时间是指由于施工组织上的需要,同一段相邻两个施工过程在规定流水步距之外所增加的必要的时间间隔。如标高抄平、弹线、基坑验槽、浇筑混凝土前检查预埋件等。
如例3.1中,存在有一个技术间歇时间,就是混凝土浇筑完成后需要养护2 d方能拆模。
(3)流水搭接时间(td)。
在组织流水施工时,有时为了缩短工期,在工作面允许的条件下,如果前一个施工队组完成部分施工任务后,能够提前为后一个施工队组提供工作面,使后者提前进入前一个施工段,两者在同一施工段上平行搭接施工的时间,通常以td表示。
比如在混凝土楼板的施工中,当模板底模部分完成,可以给钢筋绑扎提供工作面时,钢筋工即可进场进行楼板的钢筋绑扎,两个工种之间的重合时间,就是流水搭接时间。
3)流水步距(Bi,i+1)
流水步距是指组织流水施工时,相邻两个施工过程(或专业工作队)相继开始施工的最小间隔时间。流水步距一般用Bi,i+1来表示,其中i(i=1,2,…,n-1)为专业工作队或施工过程的编号。它是流水施工的主要参数之一。
流水步距的数目取决于参加流水的施工过程数。如果施工过程数为n个,则流水步距的总数为n-1个。
流水步距的大小取决相邻两个施工过程(或专业工作队)在各个施工段上的流水节拍及流水施工的组织方式。
确定流水步距,一般应满足以下基本要求:
①各施工过程按各自流水速度施工,始终保持工艺先后顺序;
②各施工过程的专业工作队投入施工后尽可能保持连续作业;
③相邻两个施工过程(或专业工作队)在满足连续施工的条件下,能最大限度地实现搭接。
根据流水施工的节奏的不同,流水步距有不同的计算方法,具体计算将会在3.4节详细讲述。
例3.1中,各流水步距分别为Bi,i+1=(2,4,3),(i=1,2,3,4分别代表“钢筋绑扎”“模板支护”“混凝土浇筑”“模板拆除”),B12为“钢筋绑扎”和“模板支护”的间隔时间,即为“钢筋绑扎”的工作时间2 d,B23为“模板支护”和“混凝土浇筑”的间隔时间,参看图3.4,为了保证混凝土浇筑工作的连续性,混凝土工程的进场时间需要向后推延,推延到最后一个施工段的混凝土浇筑和最后一个施工段的模板支护无间隔连续施工,需向后推延两天(作为组织间隔时间),则B23=2+2=2(d),B34为“混凝土浇筑”的工作时间加养护时间,为B23=1+2=3(d)。
4)流水施工工期T
流水施工工期是指从第一个专业工作队投入流水施工开始,到最后一个专业工作队完成流水施工为止的完成一个流水组施工所需的时间。流水工期长度为所有流水步距之和与最后一个施工段的施工延续时间之和,可采用如式(3.5)计算。
式中 T——流水施工工期;
——流水施工中各流水步距之和;
Tn——流水施工中最后一个施工过程在各施工段上的持续总时间。
由于一项建设工程往往包含有许多流水组,故流水施工工期一般不是整个工程的总工期。但总工期和流水工期是有紧密关联的。
如例3.1中,流水工期T = 2+4+3+3=12(d)。
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