土木工程施工（第二版）课件 第九章流水施工原理

第9章流水施工原理本章概要

1.流水施工的基本概念。

2.组织流水施工的基本原则。

3.组织流水施工的基本参数。

4.流水施工的基本形式。5.其他特殊形式的流水施工。

工业生产的经验表明,流水作业法是组织生产的有效方法。在建筑安装施工中,由于固定的建筑产品和施工流动性（人员、设备、材料等的流动）的特点,应用流水作业法组织施工和一般工业生产相比更加复杂,有不同的特点和要求。

9.1流水施工的基本概念9.1.1线条形施工图表

施工图表是生产建筑产品(工程)时用以表达工程展开、工艺顺序和施工进度安排的工具。线条形施工图表具有直观、易懂、一目了然的优点,常用的两种形式为横道图和斜线图。

9.1.1.1横道图

横道图的纵坐标按照施工的先后顺序列出施工对象或各项工作的名称,横坐标是时间,用水平线段在时间坐标下画出工作进度线而得到的,如图9-1、图9-2所示：4个施工对象、3个施工过程，表达方式不同，结果一样。9.1.1.2斜线图

斜线图是将横道图中的工作进度线改为斜线表达。—般是在图的左边列出施工对象名称,右边在时间坐标下画出工作进度线。斜线图一般只用于表达各项工作连续作业,即流水施工的进度计划,它可以直接反映出两相邻施工过程之间的流水步距,如图9-3所示(4个施工对象、3个施工过程)。

斜线图的优势是直观,可通过它的工作进度线是直线还是折线、是平行还是不平行来判断它的专业流水形式。9.1.2施工展开的基本方式

如果要建造m幢相同的房屋,在施工时可以采用依次施工、平行施工、搭接施工和流水施工等不同的展开方式,它们的特点和效果是不同的。

9.1.2.1依次施工

依次施工是指在第一幢房屋竣工后才开始第二幢房屋的施工,即按照次序一幢一幢地进行施工。这种方法虽然同时投入的劳动力和物资资源较少,但专业工作队(组)的工作有间歇,工地物资资源的消耗也有间断,工期显然拉得很长,如图9-4(a)所示。图9-4(a)依次施工9.1.2.2平行施工

平行施工是指所有m幢房屋同时开工,同时竣工。这样工期虽然可以大大缩短,但专业工作队(组)数目却大大增加,物资资源的消耗集中,这些情况都会给施工带来不良的经济效果,如图9-4(b)所示。9.1.2.3搭接施工

最常见的施工方法就是搭接施工,它既不是将m幢房屋依次进行施工,也不是平行施工,而是陆续开工,陆续竣工。就是把房屋的施工搭接起来,使其中的若干幢房屋处在不同施工过程同时施工状态。9.1.2.4流水施工

在各施工过程连续施工的条件下,把各幢房屋的建造过程最大限度地搭接起来,就是流水施工。流水施工保证了各个工作队(组)的工作和物资资源的消耗具有连续性和均衡性。如图9-4(c)所示,流水施工方法消除了依次施工和平行施工方法的缺点,保留了它们的优点。9.2组织流水施工的基本原则和参数

9.2.1基本原则

流水施工是以流水作业（一种科学组织生产的方法）为基础,它建立在分工、协作和大批量生产的基础上,它的基本原理是保证施工的均衡性、连续性和专业化施工。将其应用于施工,可以使施工具有鲜明的节奏性、均衡性和连续性。组织流水施工的基本原则:①把建筑物的整个建造过程按照工艺分解为若干个施工过程,每个施工过程分别由固定的施工队完成;②把建筑物按空间尽可能地划分为劳动量大致相等的施工段;③确定各施工队在每一个施工段上的工作持续时间(称流水节拍);④各施工队按一定的施工工艺,配备必要的机具,依次地、连续地由一个施工段转移到另一个施工段,反复地完成同类工作;⑤在每一个施工段上不同的施工队（施工过程）按照施工顺序依次、连续地进场（搭接），完成各自不同的工作。9.2.2流水参数

为了组织流水施工,需要确定几个基本参数,主要有工艺参数、时间参数和空间参数,见表9-1。

9.2.2.1工艺参数

工艺参数是指一组流水作业中施工过程的个数,以符号n表示。一项工程从基础开始到装饰工程的施工是由若干施工过程组成的,所有的施工过程可划分为砌筑安装类施工过程、制备类施工过程和运输类施工过程。为了既考虑周到,又保证突出重点,并非所有的施工过程都纳入流水。1.制备类施工过程

制备类施工过程即为制造建筑制品和半制品而进行的施工过程,如砂浆制备、混凝土制备、钢筋成形等。它一般不占用施工对象空间,也不影响总工期,通常不列入施工进度计划。只有在它占用施工对象空间并影响总工期时,才被列入施工进度计划。例如单层工业厂房柱和屋架的现场预制,由于其预制需要占用施工场地,影响工期,故必须列入施工进度计划。

2.运输类施工过程

运输类施工过程指把建筑材料、构配件、设备和制品等运送到工地仓库或施工现场使用地点而形成的施工过程。它一般不占用施工对象空间,也不影响总工期,通常不列入施工进度计划。只有在它占用施工对象空间并影响总工期时,才被列入施工进度计划。如结构吊装工程中的构件随吊随运,在编制施工进度计划时要考虑运输问题。3.砌筑安装类施工过程

砌筑安装类施工过程指在施工对象空间上直接进行加工而形成建筑产品的施工过程。如基础工程、主体工程、屋面工程、装修工程等。它占用施工对象空间,并影响工期,因此必须列入施工进度计划。

施工过程可以是一个施工工序,也可以由几个施工工序组成,一般一个施工过程由一个专业施工队施工。

9.2.2.2空间参数

组织流水施工时,通常将施工对象划分为劳动量相等或大致相等的若干个段,这些段就叫作施工段,空间参数就是指施工段数(用m表示)。组织流水施工的首要条件就是划分施工段,在划分施工段时,应考虑以下几点:(1)为了最大可能保证结构的整体性，施工段的分界同施工对象的结构界限(温度缝、沉降缝和建筑单元等)尽可能一致；(2)各施工段上所消耗的劳动量尽可能相近；(3)划分的段数不宜过多,过多势必使工期延长；

(4)要有足够的工作面；

(5)当房屋有楼层关系分段又分层时,各层的施工段数一致时,为保证施工队连续施工,应该满足m≥n,注意当没有楼层关系时只需要m≥2(例如土方基础工程施工时)。例：一个二层现浇钢筋混凝土框架结构工程,施工过程数n=4,各施工队在各施工段上的工作时间t=1,则施工段数与施工过程数之间有下列三种情况,如图9-5、图9-6、图9-7所示，①、②、③、④、⑤表示施工段。

当m=4=n时,施工队(组)连续施工,施工段上无间歇,工期11天,比较理想。

当m=5>n时,施工队(组)仍能连续施工,但每层混凝土浇筑完毕后不能立即进行扎柱钢筋,因为第一层第⑤施工段的扎柱钢筋尚未完成,施工队(组)不能及时进入第二层第①施工段进行施工,施工段上出现停歇,致使工期延至13天。但不一定有害,这时可利用停歇的工作面作为养护、备料、放线等准备工作,所以这种组织方式也常被采用。式中∑Z———每层各施工过程间要求的技术间歇时间的总和;B———流水步距;n———施工过程数,当组织加快成倍节拍流水时,则为各施工队(组)数的总和∑b。

9.2.2.3时间参数

流水施工的时间参数包括流水节拍和流水步距。当m=2<n时,尽管施工段上未出现停歇,但因施工队(组)不能及时投入第二层施工段进行施工,则各施工队(组)不能保持连续施工而造成窝工。因此,采用这种方式对一个建筑物组织流水作业是不合适的,一般我们不称其为流水,但是在建筑群中可与另一些建筑物组织大流水,从而消除窝工现象。综上所述,当有层高关系组织流水作业时,每层mmin≥n。对于组织一个施工过程有多个施工队(组)的加快成倍节拍流水时,则每层mmin≥∑b,即每层最少施工段数至少应等于完成各施工过程的工作队数之和（参见9.3.3.1）。当有技术间歇要求时,每层最少施工段数为1.流水节拍

流水节拍是指某个施工过程在一个施工段上的施工作业时间,用符号ti表示。流水节拍(用在流水施工里)的计算公式与持续时间(用在网络计划里)的计算公式是相同的,即式中Qi———施工过程在某一施工段上的工程量;Pi———施工过程在某一施工段上的劳动量;Si———该工种的施工定额;Ri———该专业施工队的人数;Ci———该施工过程每日工作班数。

例题某施工段土方工程量100m3,每人每班可挖2.5m3的土方,土方专业施工队共10人,每天工作一班,经计算流水节拍（持续时间）为4d。

(1)一般情况,已知Qi、Si

或Pi,选择Ri、Ci,计算ti,施工班组人数的确定既要满足最小劳动组合,又要满足最小工作面的要求。

最小劳动组合就是指某一施工过程进行正常施工所需的最低限度的班组人数及其合理组合;所谓最小工作面就是指施工班组为保证安全生产和有效地操作所必需的工作面,它决定了最高限度可安排多少工人。(2)当工期较紧时,已知ti、Qi、Si

或ti、Pi,计算Ci

和Ri,同理施工班组人数既要满足最小劳动组合,又要满足最小工作面的要求。

在流水节拍的计算中,还要注意:首先应确定主导施工过程的流水节拍,并以它为依据确定其他施工过程的流水节拍,主导施工过程的流水节拍应是施工过程流水节拍的最大值,应尽可能是有节奏的,以便组织节奏流水施工。

流水节拍至少应为一个工作班或半个工作班的时间。

2.流水步距

流水步距是指两个相邻专业施工队开始进入流水作业的时间间隔(不含间歇时间、搭接时间),一般用B表示,符号Bi,i+1

即表示i施工队和i+1施工队之间开始进入流水作业的时间间隔。有n个施工过程时,就有(n-1)个流水步距。

流水步距的大小对工期的影响很大,在施工段不变的情况下,流水步距小即平行搭接多,则工期短,反之则工期长。同流水节拍一样,流水步距也至少应为一个工作班或半个工作班的时间。

确定流水步距时应该考虑如下原则:①流水步距要满足相邻两个施工过程在施工顺序上的制约关系;②流水步距要保证相邻两个施工过程在各施工段上都能够连续作业;③流水步距要保证相邻两个施工过程在开工时间上实现最大限度地合理搭接。3.间歇时间

在组织流水施工中,相邻施工过程之间除了要考虑流水步距外,有时还需要考虑合理的间歇时间,如混凝土的养护时间、钢筋隐蔽验收所需的时间等。间歇时间包括工艺间歇时间和组织间歇时间。

工艺间歇时间(用G表示)是指为了保证工程质量由施工工艺要求的或规范规定的两相邻施工过程在同一施工段上的施工间隔时间。例如混凝土的养护时间、砂浆抹面的干燥时间、油漆面的干燥时间等。

组织间歇时间(用Z表示)是指由于施工组织的因素,两相邻施工过程在同一施工段上的施工间隔时间。例如砌筑墙身前的弹线时间、钢筋隐蔽验收时间等。

在组织流水施工时,工艺间歇时间和组织间歇时间可以统一考虑,但是二者的概念、作用和内涵不同。对于同一施工段上前一层的最后一个施工过程和后一层的第一个施工过程之间的间歇时间称为层间间歇时间。9.3流水施工的基本形式

9.3.1施工过程

节奏流水施工过程:该施工过程在各个施工段上的流水节拍均相等。

非节奏流水施工过程:该施工过程在各个施工段上的流水节拍不一定相等。

9.3.2组织

节奏流水施工:均由节奏流水施工过程组成,又分为等节奏流水施工和异节奏流水施工。其中等节奏流水施工指各施工过程之间的流水节拍相等;异节奏流水施工指各施工过程之间的流水节拍不一定相等。

非节奏流水施工:由非节奏流水施工过程组成。

9.3.2.1流水步距的计算原理

无论是组织节奏流水施工还是组织非节奏流水施工,流水的特点是允许施工面有空闲,但必须保证各施工队（过程）连续施工,且保证在每一个施工段上只有一个施工队在施工。为保证这一点,除了特殊情况外,组织流水的第一步是计算流水步距,一般计算流水步距通常采用取大差法,即累加→错位→相减→取大值。

n个施工过程在m个施工段上的流水节拍见表9-2具体计算方法:先将各施工过程的第i和第i+1个施工过程在各施工段上的流水节拍逐个累加,得到几组横向数列,将第i+1个施工过程对应的累加数列向后错开一位与前一个累加数列对齐,上下相减,得到一个差值数列,取出其中最大的数值作为第i和第i+1个施工过程的流水步距Bi,i+1,9.3.2.2非节奏流水施工

有时由于各段工程量的差异或受工作面的限制,所能安排的人数不相同,致使某施工过程在各施工段的流水节拍不相等,即有非节奏流水施工过程,导致整个流水无规律性。因此只能是先计算各施工过程之间的流水步距,才能够计算工期和绘制流水施工图。

举例说明:以某一砖混结构条形基础施工为例,主要施工过程为挖土→垫层→砌条基→防潮层→回填土共五个施工过程,每一个施工层划分为六个施工段,各施工过程的流水节拍见表9-3。③相减在每组累加数据的下方画上一条横线,挖土施工过程减垫层施工过程,差值写在第一条线的下方,粗体字所示;垫层施工过程减砌条基施工过程,差值写在第二条线的下方,粗体字所示;依次类推…④取大值取上面每组数据中的最大值,见带圈的数值。挖土施工过程与垫层施工过程之间的流水步距B1-2=7;垫层施工过程与砌条基施工过程之间的流水步距B2-3=2;同理B3-4=7;B4-5=1。

第二步:绘制流水施工进度图(横道图),如图9-8所示,斜线图：每一个施工过程（施工队）为不平行的折线(略)。第三步:计算工期非节奏流水施工总工期计算公式为

9.3.2.3异节奏流水施工

异节奏流水施工的特征是在组织流水的范围里,每一个施工队在各段上的流水节拍相等,即均由节奏流水施工过程组成,但各施工队之间的流水节拍却不一定相等。当几个施工过程的流水节拍成为某一个常数的倍数,无工期要求时,可组织一般成倍节拍流水。因异节奏流水施工是有规律的,故也可先绘图。

与上面例题相同,同样是砖混结构条形基础的施工,同样的主要施工过程和施工段数,但各施工过程的持续时间不同,各施工过程的持续时间见表9-4。流水步距:B1-2=13;B2-3=1;B3-4=7;B4-5=1。

第二步:绘制流水施工进度图

横道图、斜线图分别如图9-9、图9-10所示,斜线图为不平行的直线。第三步:计算工期异节奏流水施工的工期计算公式为9.3.2.4等节奏流水施工

等节奏流水施工的特征是在组织流水施工的范围里,每一个施工队在各段上的流水节拍相等,各施工队之间的流水节拍也相等。在可能的情况下,要尽量采用这种流水方式,因为这种流水方式能保证各施工队的施工连续、均衡、有节奏。等节奏流水施工是有规律的,故也是可以无需计算直接绘图。同样是砖混结构条形基础施工,主要施工过程和每一个施工层划分的施工段数均相等。各施工过程的持续时间见表9-5。分别对垫层和砌条基之间没有工艺间歇和有工艺间歇1天组织流水。第一步:计算流水步距

累加→错位→相减→取大值,计算如下:流水步距:B1-2=2;B2-3=2;B3-4=2;B4-5=2

第二步:.绘制流水施工进度图(横道图),斜线图为平行的直线(略)。

无工艺间歇横道图如图9-11所示,有工艺间歇横道图如图9-12所示。9-12有工艺间歇等节奏流水施工进度图(横道图）第三步:计算工期

等节奏流水施工的工期计算公式如下:

①无工艺间歇

T=∑B+m×t(最后一个施工过程在各施工段的流水节拍)=(m+n-1)t

故T=B1-2+B2-3+B3-4+B4-5+m×t5

=2+2+2+2+6×2=20(天)

或T=(m+n-1)t=(6+5-1)×2=20(天)

②有工艺间歇

T=∑B+G+m×t(最后一个施工过程在各施工段的流水节拍)=(m+n-1)t+G

故T=B1-2+B2-3+G+B3-4+B4-5+m×t5

=2+2+1+2+2+6×2=21(天)

或T=(m+n-1)t+G=(6+5-1)×2+1=21(天)9.3.3特殊形式的流水施工

流水施工基本原理的指导思想主要是保证施工的均衡性、连续性、专业化。但这种流水施工的均衡性、连续性、专业化的特点主要体现在流水施工对象的总体上。在实际进度计划的编制中,分部分项工程项目较多,各项目在施工段上的作业时间很难完全相等,有时甚至相差甚远,要使所有的施工过程连续、均衡地施工,将会导致工期较长。因此对个别有特殊要求的、局部的、技术要求不高的、非主要的施工过程则不能片面地强调均衡、连续和专业化。在编制横道图时,往往可组织加快成倍节拍流水、设置平衡区域或组织搭接施工等。下面均以异节奏流水施工(一般成倍节拍流水施工)为例,详细加以说明。

9.3.3.1加快成倍节拍流水施工

见前述异节奏流水施工（表9-4所示）,当工程无工期要求时,组织一般成倍节拍流水;当工程有工期要求时,可组织加快成倍节拍流水。

当计划工期Tp=15天,可组织加快成倍节拍流水：

第一步:计算流水步距因t1=3,t2=1,t3=2,t4=1,t5=1,这五个数的最大公约数是K0=1,故各施工队的流水步距为B=K0=1。

第二步:计算施工队数第四步:计算工期

计算公式为

T=(N-1)B+K0×m=(N+m-1)×K0

因为B=K0,所以T=(N-1)B+K0×m=K0(m+N-1)=1×(6+8-1)=13(天)满足Tp=15。当有楼层关系时，施工段数m=∑N=8,各施工过程持续时间不变（各施工队人数适当减少），假设其他条件不变，组织加快成倍节拍流水如图9-13+所示（注意：施工队顺序的变化）。图9-13+有楼层关系加快城北节拍流水9.3.3.2设置平衡区域的流水施工

在一些节奏流水施工中,如果施工过程之间的流水节拍相差比较大,可允许某些专业施工队间断施工,当他们在一个流水段内工作完成,而未进入下一流水段前的一段时间内,可有计划地安排他们做场外加工备料或到本工程流水范围以外的某个施工