任务3.2 流水施工
3.2.1 工程施工类型
一个水利水电工程的建设包含很多的施工过程，而各个施工过程又有很多的施工方法和组织形式，一般来讲，施工组织方式有三种：依次施工、平行施工、流水施工，如图3.1所示。
图3.1 施工组织方式
（1）依次施工。是将拟建工程按照项目划分原则拆分成若干个施工过程，考虑施工过程之间的逻辑关系和组织关系，依照一定的顺序，完成前一个，再开始后一个的施工组织形式。
这种方法的特点是：组织施工简单明了，单位时间投入的资源量较少，便于安排，易于管理，但会造成施工队忙闲不一，资源供应不能统筹安排，工期最长。
（2）平行施工。是指同一个专业的多个施工队在不同的施工段上同时进行施工，同时竣工的施工组织形式。
这种方法的特点是：可以成倍提高施工效率，耗时最短，但在单位时间内投入的资源成倍增长，施工队不能连续作业，现场管理混乱，经济效益不佳。
（3）流水施工。是将拟建工程按照项目划分原则拆分成若干个施工过程，根据流水施工的要求把各施工过程在平面或立面上划分成工程量大致相等的施工段，不同专业的施工队陆续开工、陆续竣工的施工组织形式。
这种方法的特点是：分工协作、连续作业、均衡生产，其提高了施工效率，缩短了工期，克服了依次施工和平行施工的缺点，又具备了两者的优点。
3.2.2 流水施工参数
在组织流水施工时，用来表达流水施工在工艺流程、空间分布和时间策划等方面实施的参数，称为流水施工参数，主要包括工艺参数、空间参数、时间参数。
3.2.2.1 工艺参数
在组织流水施工时，用以表达流水施工在施工工艺上开展顺序及其特征的参数，称为工艺参数，主要指施工过程数。施工过程数是指参与一组流水的施工过程数目，以符号n表示，施工过程划分的数目多少、粗细程度一般与下列因素有关：
（1）施工计划的性质与作用。
（2）施工方案及工程结构。
（3）劳动组织及劳动量大小。
（4）施工过程内容和工作范围。
3.2.2.2 空间参数
在组织流水施工时，用以表达流水施工在空间布置上所处状态的参数，称为空间参数，主要有工作面、施工段数和施工层数。
（1）工作面。工作面是指某专业工种的工人在从事建筑产品施工生产过程中所必须具备的活动空间，这个空间称为工作面。工作面的大小是根据相应工种单位时间内的产量定额、工程操作规程和安全规程的要求确定的。
（2）施工段数和施工层数。施工段数和施工层数是指工程对象在组织流水施工中，在平面或立面所划分的、工程量大致相等的施工区段数目。一般把平面上划分的称为施工段，用符号m表示；把建筑物立面划分的称为施工层，用符号r表示。
划分施工区段的目的在于保证不同的施工队（组）能在不同的施工区段上同时进行施工，且能够间隔一定的时间进入下一个施工段，保证连续施工，既消除互等、停歇现象，又互不干扰，加快了施工进度。
划分施工段基本要求如下：
1）各施工段的劳动量（或工程量）要大致相等（相差宜在15%以内），确保各专业施工队（组）能连续、均衡、有节奏地施工。
2）施工段的数目要合理。施工段数过多，施工人员相对减少，工作面不能充分利用，工期被拖延；施工段数过少，则会引起人力、物力等资源的供应过度集中，可能会出现“断流”的现象。
3）要有足够的工作面。使每一施工段所容纳的劳动力人数或机械台数能满足合理劳动组织的要求，发挥尽可能大的效率。
4）施工段的划分应考虑结构的整体性，并以保证施工质量且不违反操作规程为前提，施工段分界宜划在伸缩缝、沉降缝及对结构整体性影响较小的位置，但结构上不允许留施工缝的部位不能作为划分施工段的界限。
5）当组织流水施工的工程对象分层分段施工时，为保证使各专业施工队（组）能连续施工，要求每层的施工段数必须大于或等于其施工过程数（m≥n），即参与施工过程的专业施工队组做完第一段能立即转入第二段，施工完第一层的最后一段能立即转入第二层的第一段。
3.2.2.3 时间参数
在组织流水施工时，用以表达流水施工在时间排列上所处状态的参数，称为时间参数。它包括流水节拍、流水步距、平行搭接时间、技术与组织间歇时间等。
（1）流水节拍。流水节拍是指某个专业队在一个施工段上完成相应工程量所需要的施工作业时间，以符号t表示。流水节拍的大小反映了流水施工速度的快慢、资源消耗量的多少。
1）流水节拍确定。影响流水节拍的因素主要有：施工方案、各施工段投入的劳动力人数或施工机械台班数、工作班次，以及该施工段工程量的大小，其数值大小可以按以下几种方法确定。
a.定额计算法。计算公式为
式中 t——某施工过程在某施工段上的流水节拍；
Q——一个施工段的工程量；
R——专业队的人数或机械数；
S——产量定额，即单位时间（工日或台班）完成的工程量；
P——劳动量或台班量。
b.经验估算法。根据施工经验进行估算。为了提高准确度，需要先估算该流水节拍的最长、最短、正常三种时间，求出期望时间作为某专业施工队在某施工段上的流水节拍，计算公式为
式中 t——某施工过程在某施工段上的流水节拍；
a——某施工过程在某施工段上的最短估算时间；
b——某施工过程在某施工段上的最长估算时间；
c——某施工过程在某施工段上的正常估算时间。
c.工期计算法。对某些施工任务在规定时间内必须完成的施工项目，采用倒排进度法。步骤如下：
根据工期倒排进度，确定各个施工过程的工作延续时间。
确定某施工过程在某个施工段的流水节拍，如同一施工过程流水节拍不等，用估算法；如流水节拍相等，则按下式计算
式中 t——流水节拍；
T——某施工过程的工作持续时间；
M——某施工过程划分的施工段数。
2）确定流水节拍要点。
a.专业施工队的人数应满足最小劳动力组合的要求，以具备集体协作的能力。
b.必须保证有足够的施工操作空间（最小工作面），充分发挥专业施工队的劳动效率，且保证施工安全。
c.在保证接线设备操作安全的前提下，考虑机械设备的效率以及可能供应的机械设备数量。
d.有特殊技术限制、安全质量限制的工程，在安排其流水节拍时，应满足相关的限制要求。
e.必须考虑材料和构配件供应能力对进度的影响和限制，合理确定相关施工过程的流水节拍。
f.主导工程直接影响工期，所以应首先确定主导施工过程的流水节拍，在此基础上确定其他施工过程的流水节拍。
（2）流水步距。流水步距是指两个相邻的专业施工队相继进入同一施工段流水作业的时间间隔，以符号Ki，i+1表示，i表示前一个施工过程，i+1表示后一个施工过程。
与流水步距相关的因素包括工期、前后两个相邻施工过程流水节拍的大小、施工工艺技术要求、是否有技术和组织间歇时间、施工段数目、流水施工的组织方式等。流水步距与工期的关系，一般是在施工段不变的情况下，流水步距越大，工期越长；流水步距越小，则工期越短。
流水步距制定原则：①满足工艺要求；②主要专业施工队连续施工；③最大限度搭接。
（3）平行搭接时间。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，如果前一个专业施工队完成部分施工任务后，能够提前为后一个专业施工队提供工作面，使后一个专业施工队能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，这个搭接的时间称为平行搭接时间，通常以Ci，i+1表示。
（4）技术间歇时间。在组织流水施工时，除要考虑相邻专业施工队之间的流水步距外，有时根据建筑材料或现浇构件等的工艺性质，还要考虑合理的工艺等待间歇时间，这个等待间歇时间称为技术间歇时间，如混凝土浇筑后的养护时间、砂浆抹面干燥时间等。技术间歇时间以Zi，i+1表示。
（5）组织间歇时间。在流水施工中，由于施工组织的原因，造成的在流水步距以外增加的间歇时间，称为组织间歇时间，如施工人员、机械转移、回填土前地下管道检查验收等。组织间歇时间以Gi，i+1表示。
3.2.2.4 工期
工期是指从第一个专业施工队投入流水作业开始，到最后一个专业施工队完成最后一个施工过程的最后一段工作退出流水作业为止的整个延续时间，可用符号T表示。由于一个工程往往由许多流水组组成，所以这里所说的工期是流水组的工期，而不是整个工程的总工期。
3.2.3 流水施工组织方法
流水施工按其流水节拍的特征不同可分为等节奏流水施工、异节奏流水施工和无节奏流水施工等几种形式。
3.2.3.1 等节奏流水施工
等节奏流水施工指同一施工过程在各施工段上的流水节拍都相等，且不同施工过程之间的流水节拍也相等的一种流水施工方式，是一种最理想的组织流水方式，这种方式能够保证专业队连续、有节奏、均衡地施工。
（1）特征。
1）各施工过程在各施工段上的流水节拍彼此相等。如有n个施工过程，流水节拍为ti，则t1=t2=…=tn=t。
2）流水步距彼此相等，且等于流水节拍，即K1，2=K2，3=…=Kn-1，n=t。
3）各专业工作队在各施工段上能够连续作业，施工段之间没有空闲时间。
4）施工班组数n1等于施工过程数n。
5）工期计算，如下式
（2）组织施工步骤。
1）划分施工过程，应将劳动量小的施工过程合到相邻施工过程去，以使各流水节拍相等。
2）确定主要施工过程的施工人数并计算其流水节拍。
图3.2 等节奏流水施工示意图
3）确定流水步距。
4）确定流水施工的工期。
5）绘制流水施工进度安排表，如图3.2所示。
3.2.3.2 异节奏流水施工
异节奏流水施工又称为成倍节拍流水，指同一施工过程在各个施工段上的流水节拍相等，不同施工过程之间的流水节拍不完全相等，但各个施工过程的流水节拍均为最小流水节拍的整数倍的流水施工方式。
（1）特征。
1）同一施工过程流水节拍相等，不同施工过程流水节拍之间存在整数倍关系。
2）流水步距彼此相等，且等于流水节拍值的最大公约数Kb。
3）各专业施工队都能保持连续作业，施工段没有空闲。
4）施工队组数等于施工过程数n。
5）工期计算，如下式
（2）组织施工步骤。
1）划分施工过程。
2）确定主要施工过程的施工人数并计算其流水节拍。
3）确定流水步距。
4）确定流水施工的工期。
5）绘制流水施工进度安排表，如图3.3所示。
图3.3 异节奏流水施工示意图
3.2.3.3 无节奏流水施工
无节奏流水施工指同一施工过程在各个施工段上流水节拍不完全相等，也不存在倍数关系，流水节拍没有规律性的一种流水施工方式。
（1）特征。
1）每个施工过程在各个施工段上的流水节拍不相等。
2）各个施工过程之间的流水步距不相等。
3）各施工作业队能够在施工段上连续作业，但有的施工段之间可能有空闲时间。
4）施工队组数等于施工过程数n。
5）工期计算，如下式
（2）组织施工步骤。无节奏流水施工的实质是各专业施工队连续作业，流水步距经计算确定，使专业施工队之间在一个施工段内不相互干扰（不超前，但可能滞后），或做到前后专业施工队之间工作紧密衔接。因此，组织无节奏流水的关键就是正确计算流水步距，流水步距的计算最简单的方法是“最大差法”，具体步骤如下：
1）划分施工过程。
2）确定主要施工过程的施工人数并计算各施工过程在各个施工段上的流水节拍。
3）按“最大差法”确定各流水步距。
4）确定流水施工的工期。
5）绘制流水施工进度安排表，如图3.4所示。
图3.4 无节奏流水施工示意图