基于一種新流水步距的工期優(yōu)化分析*

吳 韜汪 梅王艷華李海霞

（1.安徽新華學院土木與環(huán)境工程學院 安徽合肥 230088；2.合肥前城置業(yè)有限公司造價部 安徽合肥 230088）

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基于一種新流水步距的工期優(yōu)化分析*

吳 韜1汪 梅2王艷華1李海霞1

（1.安徽新華學院土木與環(huán)境工程學院 安徽合肥 230088；2.合肥前城置業(yè)有限公司造價部 安徽合肥 230088）

摘 要：傳統(tǒng)流水施工組織方法在工程應用中存在工期較長、分層組織時主導施工過程不能連續(xù)作業(yè)等缺陷。為有效解決上述問題，本文重新界定了流水步距的含義，并引入了逆流水步距概念，從而重新構建了流水工期表達式。該表達式與流水工期的定義形式具有相同的構造組成，可較為方便地更新現(xiàn)有《施工組織》教材中流水施工的相應理論知識點，且實例應用表明，基于新型流水步距的工期優(yōu)化可以實現(xiàn)工期與資源綜合最優(yōu)的效果，且工期縮短與費用增加可以實現(xiàn)量化評價。

關鍵詞：流水施工 流水步距 工期優(yōu)化 異步距異節(jié)拍

一、問題的提出

流水施工是現(xiàn)代施工管理領域中最科學的施工組織方法之一，并已在各類型的工程建設中得到了廣泛應用，工程實踐表明，科學合理地應用流水施工原理可以實現(xiàn)資源供應均衡、工期有效縮短、施工質量專業(yè)化等綜合效益。土木類施工或施工組織的經(jīng)典教材［1-3］介紹了流水施工的基本原理，如流水施工基本概念、流水參數(shù)、流水組織方式等，其中流水步距作為基本流水參數(shù)，同時也是間接性參數(shù)，在流水組織過程及實現(xiàn)流水工期效益中發(fā)揮著重要作用。也一直是流水施工原理的研究熱點［4-6］。傳統(tǒng)的流水步距有兩種定義：其一是指相同施工過程的施工班組先后進入同一個施工段開始施工的最小且合理的時間間隔（不包括間歇和搭接）［3］，其二是指相鄰施工班組先后入場的最小且合理的時間間隔（不包括間歇和搭接）［1］。第一種定義在應用于成倍節(jié)拍流水時，與其流水特性不協(xié)調，因為成倍節(jié)拍流水的流水步距均相等的這一特性已成為行業(yè)共識，而依據(jù)第一種定義顯然與此特性矛盾，因此第二種定義逐漸被學界和工程界所認同。依據(jù)第二種定義，“最小且合理”的含義主要體現(xiàn)出如下特點：（1）施工班組最大限度實現(xiàn)連續(xù)作業(yè)；（2）相鄰施工過程盡可能平行搭接施工；（3）工作面盡可能連續(xù)利用。當組織等步距流水（全等節(jié)拍流水和成倍節(jié)拍流水）時，不分層時以上特點可理想化表現(xiàn)，而分層時則一般需要滿足施工段數(shù)的限制；當組織異步距流水（異步距異節(jié)拍流水和無節(jié)奏流水）時，以上特點很難完全體現(xiàn)，不分層時考慮班組連續(xù)作業(yè)則工期會相對較長，且工作面閑置較長，如圖1所示，分層時甚至連“主導施工過程連續(xù)作業(yè)”的關鍵流水條件也不能滿足［7］，如圖2所示。工程實踐中一般會在圖1的基礎上進行局部調整，如圖3所示，但這種調整缺乏理論依據(jù)，調整后的流水工期不能直接應用其定義公式（1）校核評價。式中，，1i iK+為流水步距，NT 為最后一個班組的作業(yè)持續(xù)時間，1Z為首層層內(nèi)所有間歇與搭接的代數(shù)和。

圖1　 不分層時的流水施工橫道圖（工期較長）

圖2　 分層時的流水施工橫道圖（主導施工過程層間作業(yè)不連續(xù)）

圖3　 不分層時的流水施工調整橫道圖（工期較短）

二、逆流水步距與流水工期優(yōu)化原理

1.逆流水步距

為解決上述問題，尤其是異步距異節(jié)拍流水的施工組織及工期計算問題，本文建議適當調整流水步距定義中“最小且合理”的含義，即將基于班組連續(xù)作業(yè)的前提改變?yōu)榛诠ぷ髅孢B續(xù)利用，并引入“逆流水步距”參數(shù)［7］，所謂逆流水步距是指相鄰施工班組先后退場的最小且合理的時間間隔（不包括間歇和搭接），用表示，當有N個施工班組時，逆流水步距的數(shù)目為（N-1）。

于是，流水步距和逆流水步距可分別按照式（2）和式（3）計算，如圖4所示，能滿足關鍵條件“主導施工過程連續(xù)作業(yè)”的約束。

式中，it為第i個施工過程的流水節(jié)拍，1it+為第i+1個施工過程的流水節(jié)拍。

2.流水工期優(yōu)化原理

重新界定流水步距含義及引入逆流水步距后的橫道圖如圖4所示，比較圖3和圖4可知，兩者工期相同，而圖3可理解為在基于工作面連續(xù)利用的前提下實現(xiàn)最大程度的班組連續(xù)作業(yè)和施工過程最大限度的平行搭接。因此流水工期可參照圖4，并依據(jù)定義公式（1）的概念化結構建立其表達式（4），進一步地，代入式（2）、（3）后，式（4）可簡化成式（5）。

式中，m為施工段數(shù)，maxt為主導施工過程的流水節(jié)拍，其他符號與前文同。

于是，在資源總量不變的情況下，合理最短的工期可根據(jù)式（5）直接確定，而最優(yōu)進度橫道圖可參照“圖4→圖3”的優(yōu)化思路分兩步繪制。

圖4　 流水步距與逆流水步距

圖5　 基于工期最優(yōu)原則繪制的橫道圖

圖6　 基于工期和資源綜合最優(yōu)原則繪制的橫道圖

三、應用分析

某工程按照異步距異節(jié)拍流水組織施工，包括施工過程A、B、C、D、E、F、G，含4個施工段，不分層，各施工過程的流水節(jié)拍分別為2、4、3、5、2、4、3，B、C之間存在2天技術間歇，C、D之間存在1天組織搭接。

依據(jù)式（5）計算流水工期為39天，而依據(jù)式（1）計算的流水工期為48天，可見應用本文的優(yōu)化方法工期縮短了9天，降幅達18.75%。

基于工作面連續(xù)的新流水步距及其他流水參數(shù)，繪制橫道圖（即工期最優(yōu)原則）如圖5所示，再按照圖3的傳統(tǒng)思路盡量壓縮班組作業(yè)的不連續(xù)時間，優(yōu)化后的橫道圖（即工期和資源綜合最優(yōu)原則）如圖6所示。

圖6反映了C、D之間組織搭接參數(shù)的目的是為了組織D班組提前入場施作第一個施工段，以縮短工期，此后施工段可不考慮搭接關系；且圖6中班組作業(yè)不連續(xù)的總時間為9天，正好等于按式（5）和式（1）計算的工期縮短差值，由此也可以獲得進一步的結論，即在不考慮間歇和搭接的前提下，依據(jù)（5）計算得到的最優(yōu)工期減少值即為班組作業(yè)不連續(xù)時間，這一結論不僅是初始橫道圖優(yōu)化的目標，還可作為工期縮短與成本增加綜合效益分析的評價指標。

四、結論

本文在不改變流水參數(shù)具體數(shù)值的前提下，基于最優(yōu)流水工期為目標，重新界定了流水步距的含義，并引入了逆流水步距，進而建立了流水工期新的簡明計算表達式，結合不分層時的異步距異節(jié)拍流水施工組織實例表明，本文提出的新型流水步距可以實現(xiàn)最短工期及其量化的優(yōu)化目標，不僅完善了現(xiàn)有傳統(tǒng)教材中關于流水施工的理論知識，而且在實例中采用的施工組織方法與思路可以直接應用于工程實踐。

參考文獻：

［1］重慶大學，同濟大學，哈爾濱工業(yè)大學.土木工程施工［M］，北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

［2］于立君，孫寶慶.建筑工程施工組織［M］，北京：高等教育出版社，2014.

［3］危道軍.建筑施工組織［M］，北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

［4］魯雷，崔秀琴.流水步距定義問題的分析［J］，焦作大學學報，2007，（1）：92-93.

［5］何夕平.搭接與間歇對流水施工工期影響分析［J］，四川建筑科學研究，2004，30（2）：107-108.

［6］續(xù)憲宏，向健.關于流水步距和流水工期計算方法的討論［J］，甘肅科技，2007，23（6）：155-156，66.

［7］吳韜，張文振，張劼，等.基于逆流水步距組織分層無節(jié)奏流水施工［J］.合肥學院學報（自然科學版），2014，24（1）：92-96.

本文創(chuàng)新點：

1.重新界定了流水步距的含義

2.引入逆流水步距參數(shù)，并提出其計算方法

3.基于新的流水步距和逆流水步距，構建了最優(yōu)流水工期的計算表達式

4.提出基于工期和資源綜合優(yōu)化的流水施工組織方法

作者簡介：

吳韜（1982-），男，安徽東至人，安徽新華學院土木與環(huán)境工程學院講師，碩士，研究方向：工程結構動力分析與防震減災。

*基金項目：安徽省教育廳教研項目（2012jyxm584）；安徽新華學院教研項目（2013jy036）；安徽新華學院骨干教師資助項目（2012xgg03）。