基于非节奏流水施工的施工段优化与应用研究★

朱绍奇 闫宇翔 施沈杰

(宿迁学院建筑工程学院,江苏 宿迁 223800)

·施工技术·

基于非节奏流水施工的施工段优化与应用研究★

朱绍奇 闫宇翔 施沈杰

(宿迁学院建筑工程学院,江苏 宿迁 223800)

基于特定工艺下施工顺序不变，求出各施工过程在某施工段上开工总间歇，通过最短线路确定各施工段的优先顺序,实践证明：在施工资源强度一定的条件下，通过优化确定的施工段施工顺序，可以达到缩短工期、降低成本的目的。

流水施工,施工段,施工过程,开工总间歇

流水施工就是所有施工过程按一定时间间隔依次投入施工，各个施工过程陆续开工、竣工，使同一施工过程的专业队连续、均衡、节奏施工，不同施工过程尽可能平行搭接地施工[1]。它具有缩短工期、提高工效、保证工程质量、降低施工成本、实现科学管理的优点。依据流水施工的节奏特征不同，流水施工有不同的分类，其中非节奏流水施工的施工过程在各施工段上流水节拍不完全相等，一个施工过程安排一个专业队伍作业，这与工程实际比较吻合而且具有广泛的实用性。

基于非节奏流水施工的施工段的顺序确定，文献[2]～[4]基于各施工过程施工顺序不变且每个施工过程在各施工段上施工顺序一致的前提下，采用不同优化方法对施工段排序予以了研究，文献[5]基于各施工过程施工顺序不变，但每个施工过程在各施工段上施工顺序不一致的情形下，建立数学模型，运用动态规划方法寻求施工段最优的施工顺序。可以说，很多学者从不同方面各有侧重地对施工段的顺序确定进行了研究，但其施工优先顺序的确定依然是研究的难点与重点。施工段排列顺序优化的方法主要有枚举法、作图法及约翰逊—贝尔曼规则等方法。但是当施工段和工序数量都不小于3时，采用上述方法将使优化变得极其困难。现基于施工过程固定、保证流水施工的条件下,通过对流水施工基本原理的分析，给出施工段排序优化的简便实用方法，暂称“工程施工过程开工总间歇最小法”。

1 流水施工基本原理分析

流水施工的约束条件：施工过程专业队在施工段上连续而不允许中断；根据工艺要求，每施工段要依次经过n个施工过程；施工过程的专业队避免出现窝工。即：

(1)

无节奏流水施工段施工顺序的优化目标就是流水工期最短，其目标函数表达式如下：

(2)

其中，ESi，j为施工过程i在施工段j上的开工时间；EFi,j为施工过程i在施工段j上的结束时间；Kj,j+1为相邻两施工段的流水步距；Tm为最后一施工段的持续时间之和。

2 施工段优化排序的基本原理

假设某工程有m个施工段,每个施工段都经过相同的n个施工过程,每个施工过程在施工段上的流水节拍都已知,如何在保证流水施工的条件下，通过寻求其最优排序,使此工程的计算工期达到最短。

假设这m个施工段分别为i1,i2,…,im。各施工段的施工顺序假定为i1→i2→…→im。根据无节奏流水施工总工期的计算公式,即:

(3)

令dj,j+1=Tj-Kj,j+1，并称之为搭接时间，则式(3)改写为：

(4)

通过式(4)可知，要使无节奏流水总工期最短，就需要使各施工过程之间的累计搭接时间最大，也即是工程施工过程开工总间歇TZ最小。

3 工程施工过程开工总间歇的计算

某给水管网工程有管沟开挖、混凝土垫层、铺管、砌井、管沟回填等施工过程，有关参数见表1。

表1 某给水管网工程有关施工参数

1)分别列出两两施工段之间施工顺序，在这里称之为基本排序。A→B，B→A，A→C，C→A…。

2)按基本排序分别求出各施工过程在相应施工段持续时间的累加数列。

A：5,8,10,11,13；B：3,8,9,12,13；C：3,6,7,9,13；D：4,7,10,12,15。

3)按“错位相减，取最大值”求出两两施工段基本排序的流水步距Ki,i+1。

KA,B: 5, 8,10,11,13-)3,8,9,12,135,5,2,2,1,-13

KB,A: 3,8,9,12,13-)5,8,10,11,133,3,1,2,2,-13

KA,B=max{5,5,2,2,1,-13}=5,KB,A=max{3,3,1,2,2,-13}=3,同理，可以求得上例其他基本排序的流水步距。

4)按式(5)求出两施工段基本排序施工过程开工总间歇Zi,i+1。

(5)

ZA,B： 5,5,5,5,5ZB,A： 3,3,3,3,3

ZA,B=0+0+3+3+4=10;ZB,A=0+0+2+1+1=4,同理，可以求得上例其他两施工段基本排序施工过程开工总间歇。

5)绘出基本排序施工过程开工总间歇关系图，见图1。

6)在关系图中按照有向最短线路找出工程施工过程开工总间歇TZ最小者，即为该工程施工段最优排序，其中TZ可由式(6)计算。

a.在关系图中找出外向箭线上数字均小于内向箭线上数字的节点，把该节点编号对应的施工段排第1位。在图1a)中D节点的所有外向箭线上数字均小于内向箭线上数字，所以将D施工段排在第1位；b.将已排序的施工段排除，形成新的关系图，重复a.步骤，找出排在下一位的施工段。在图1b)中B节点的所有外向箭线上数字均小于内向箭线上数字，所以将B施工段排在第2位；在图1c)中A节点的所有外向箭线上数字均小于内向箭线上数字，所以将A施工段排在第3位；剩下的C施工段排在第4位；c.计算最小的TZ，形成施工段优化的施工顺序方案。

(6)

上例TZ=4+4+3=11，施工段优化的施工顺序方案为D→B→A→C。

4 计算优化后流水施工工期

T=∑Ki,i+1+Tn+∑tj+∑tz-∑td=

4+8+3+2+3+1+2+4+0+0-0=27d。

相较于施工段未优化排序的流水施工工期提前3 d。

5 绘制施工段优化排序后的进度计划表

上例施工段优化排序前后的进度计划表见表2(虚线表示优化前、实线表示优化后)。

6 结语

在施工过程施工顺序固定及满足流水施工的前提下，从施工段优化排序的基本原理出发，通过各计算施工段上施工过程开工总间歇，采用有向最短线路找出工程施工过程总间歇最小值，从而确定施工段的优化排序，通过工程应用证明：

1)非节奏流水施工中，在不需要提高施工资源强度的条件下，可以通过优化施工段的施工顺序达到缩短施工工期，降低施工成本的功效。2)通过工程施工过程开工总间歇最小的原则，采用有向最短线路，找出施工过程总间歇最小值，可以实现施工段的优化，具有一定的应用价值。3)此施工段的排序优化是在施工过程施工顺序固定、默认所有施工过程在各施工段上施工顺序一致的情形下的单向优化，而对施工过程施工顺序不固定及各施工过程在各施工段上施工顺序不一致的情况下的施工段施工顺序优化是今后研究的难点与方向。

[1] 闫西康.建筑施工技术与组织管理[M].武汉：武汉工业大学出版社，2012.

[2] 魏道升.论异节拍流水施工中流水工期的差异的实质[J].重庆交通大学学报，2013，32(3):451-454.

[3] 郑显春,侯剑飞.流水施工排序优化[J].河北建筑工程学院学报，2012，30(4):1-6.

[4] 姚玉玲，周往莲.基于流水作业的施工段排序方法[J].西安科技大学学报，2007，27(3):511-515.

[5] 任 宏,蔡伟光.无节奏流水施工优化模型及其动态规划算法[J].重庆大学学报，2007，30(5):135-137.

Abstract: Based on the construction process at the construction sequence specific process unchanged, each determined to start construction on a total of intermittent construction segment, prioritizing the construction segment through the shortest route. Practice has proved that: under certain conditions of construction resource intensity, by optimal construction sequence determined by the construction, can shorten the construction period, the purpose of reducing the cost.

Key words: flow construction， construction period， construction process， starts total intermittent

Based on non-rhythm flow construction segment identified and applied research★

Zhu Shaoqi Yan Yuxiang Shi Shenjie

(SuqianCollege,SchoolofArchitecturalEngineering,Suqian223800,China)

2016-03-14★：宿迁学院大学生创新创业训练计划项目

朱绍奇(1976- )，男，硕士，讲师，工程师，国家注册一级建造师

1009-6825(2016)15-0089-03

TU721.3

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