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第三章 流水施工原理与应用
第一节流水施工的基本概念
第二节流水施工的基本参数
第三节流水施工参数的组织方式
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第一节 流水施工的基本概念
流水施工是指所有的施工过程按一定的时间间隔依次投入施工，各个施工过程陆续开工，陆续竣工，使同一施工过程的专业队保持连续、均衡施工，相邻专业队能最大限度地搭接施工。
一、施工组织方式及其比较
考虑工程项目的施工特点、工艺流程、资源利用、平面或空间布置等要求，组织施工时有依次施工、平行施工、流水施工等组织方式。
1.依次施工
依次施工方式是将拟建工程项目中的每一个施工对象分解为若干个施工过程，按施工工艺要求依次完成每一个施工过程;当一个施工对象完成后，再按同样的顺序完成下一个施工对象，依次类推，直至完成所有施工对象。
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第一节 流水施工的基本概念
采用依次施工组织方式时，组织管理工作比较简单，投入的劳动力较少，单位时间内投入的资源量比较少，有利于资源供应的组织工作，适用于规模较小、工作面有限的工程。其突出的问题是由于没有充分利用工作面去争取时间，所以施工工期长;工作队不能实现专业化施工，不利于改进工人的操作方法和施工机具，不利于提高工程质量和劳动生产率;在施工过程中，由于工作面的影响很可能造成部分工人窝工。
2.平行施工
平行施工方式是组织几个劳动组织相同的工作队，在同一时间、不同的空间，按施工工艺要求各自完成施工对象。
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第一节 流水施工的基本概念
采用平行施工组织方式，可以充分利用工作面，争取时间、缩短施工工期。但同时单位时间投入施工的资源量成倍增长;现场临时设施也相应增加，施工现场组织、管理复杂。与依次施工组织方式相同，平行施工组织方式工作队也不能实现专业化生产，不利于改进工人的操作方法和施工机具，不利于提高工程质量和劳动生产率，容易造成工人窝工。
3.流水施工
流水施工方式是将拟建工程项目的整个建造过程分解成若干个施工过程，也就是划分成若干个工作性质相同的分部、分项工程或工序;
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第一节 流水施工的基本概念
同时将拟建工程项目在平面上划分成若干个劳动量大致相等的施工段;在竖向上划分成若干个施工层，按照施工过程分别建立相应的专业工作队;各专业工作队按照一定的施工顺序投入施工，在完成第一个施工段上的施工任务后，在专业工作队的人数、使用的机具和材料不变的情况下，依次、连续地投入到第二、第三直到最后一个施工段的施工，在规定的时间内，完成同样的施工任务;不同的专业工作队在工作时间上最大限度地、合理地搭接起来;当第一施工层各个施工段上的相应施工任务全部完成后，专业工作队依次、连续地投入到第二、第三等施工层，保证拟建工程项目的施工全过程在时间上、空间上，有节奏、连续、均衡地进行下去，直到完成全部施工任务。
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第一节 流水施工的基本概念
采用流水施工所需的工期比依次施工所需的工期短，资源消耗的强度比平行施工少，最重要的是各专业班组能连续、均衡地施工，前后施工过程尽可能平行搭接施工，能较充分地利用施工工作面，从而缩短工期，提高劳动生产率，降低工程成本。
二、流水施工的技术经济效果
通过比较上述三种施工方式可以看出，流水施工是一种先进、科学的施工方式。具体可归纳为以下几点:
(1)由于流水施工的连续性，减少了专业工作的间隔时间，达到了缩短工期的目的，可使拟建工程项目尽早竣工，交付使用，发挥投资效益。
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第一节 流水施工的基本概念
(2)便于改善劳动组织，改进操作方法和施工机具，有利于提高劳动生产率。
(3)专业化的生产可提高工人的技术水平，使工程质量相应提高。
(4)工人技术水平和劳动生产率的提高，可以减少用工量和施工临时设施的建造量，降低工程成本，提高利润水平。
(5)可以保证施工机械和劳动力得到充分、合理的利用。
(6)由于工期短、效率高、用人少、资源消耗均衡，可以减少现场管理费和物资消耗，实现合理储存与供应，有利于提高项目的综合经济效益。
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第一节 流水施工的基本概念
三、流水施工的分类与组织流水施工的条件
1.流水施工的分类
根据流水施工组织的范围不同，流水施工可分为分项工程流水施工、分部工程流水施工、单位工程流水施工和群体工程流水施工等几种形式。
(1)分项工程流水施工。分项工程流水施工也称为细部流水施工，它是在一个专业工种内部组织起来的流水施工。在项目施工进度计划表上，它由一组标有施工段或工作队编号的水平进度指示线段表示，如浇筑混凝土的工作队依次、连续地在各施工区域完成浇筑混凝土的工作。
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第一节 流水施工的基本概念
(2)分部工程流水施工。分部工程流水施工也称为专业流水施工，它是在一个分部工程内部、各分项工程之间组织起来的流水施工。在项目施工进度计划表上，它由一组标有施工段或工作队编号的水平进度指示线段表示。
(3)单位工程流水施工。单位工程流水施工也称为综合流水施工，它是在一个单位工程内部、各分部工程之间组织起来的流水施工，在项目施工进度计划表上，它是由若干组分部工程的进度指示线段表示的，并由此构成一张单位工程施工进度计划。
(4)群体工程流水施工。群体工程流水施工也称为大流水施工，它是在若干单位工程之间组织起来的流水施工。反映在项目施工进度计划上，它是一张项目施工总进度计划表。
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第一节 流水施工的基本概念
分项工程流水施工与分部工程流水施工是流水施工组织的基本形式。
2.组织流水施工的条件
(1)划分施工过程。划分施工过程就是根据拟建工程的施工特点和要求，把工程的整个建造过程分解为若干个施工过程，以便逐一实现局部对象的施工，从而使施工对象整体得以实现。它是组织专业化施工和分工协作的前提。建筑工程的施工过程一般为分部工程或分项工程，有时也可以是单位工程。
(2)划分施工段。根据组织流水施工的需要，将拟建工程在平面或空间上划分为劳动量大致相同的若干个施工段。
(3)每个施工过程组织独立的施工班组。
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第一节 流水施工的基本概念
在一个流水组织中，每个施工过程尽可能组织独立的施工班组，其形式可以是专业班组，也可以是混合班组。这样可使每个施工班组按施工顺序，依次、连续、均衡地从一个施工段转移到另一个施工段，并进行相同的操作。
(4)主要施工过程必须连续、均衡地施工。对工程量较大、作业时间较长的施工过程，必须组织连续、均衡的施工。对于其他次要的施工过程，可考虑与相邻的施工过程合并;如不能合并，为缩短工期，可安排其间断施工。
(5)不同的施工过程尽可能组织平行搭接施工。根据不同的施工顺序和不同施工过程之间的关系，在有工作面的条件下，除必要的技术和组织间歇时间，应尽可能地组织平行搭接施工。
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第一节 流水施工的基本概念
四、流水施工的表达方式
流水施工的表达方式主要有横道图和网络图两种。其中，横道图有水平指示图表和垂直指示图表等方式。网络图有横道式流水网络图、流水步距式流水网络图和搭接式流水网络图等形式。具体表达方式见表3-2。
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第二节 流水施工的基本参数
在组织流水施工时，用以表达流水施工在工艺流程、空间布置和时间排列等方面开展状态的数据，称为流水施工参数。
按其性质的不同，流水施工参数可分为工艺参数、空间参数和时间参数三种。
一、工艺参数
工艺参数主要是指在组织流水施工时，用以表达流水施工在施工工艺方面进展状态的参数，通常包括施工过程和流水强度两个参数。
1.施工过程
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。
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第二节 流水施工的基本参数
施工过程划分的粗细程度因实际需要而定。当编制控制性施工进度计划时，组织流水施工的施工过程可以划分得粗一些，施工过程可以是单位工程，也可以是分部工程;当编制实施性施工进度计划时，施工过程可以划分得细一些，施工过程可以是分项工程，甚至是将分项工程按照专业工种不同分解而成的施工工序。
(1)施工过程的划分。施工过程的数目一般用n表示，它是流水施工的主要参数之一。根据其性质和特点的不同，施工过程一般分为三类，即制备类施工过程、运输类施工过程和建造类施工过程。
1)制备类施工过程。制备类施工过程是指为了提高建筑产品的装配化、工厂化、机械化和生产能力而形成的施工过程。
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第二节 流水施工的基本参数
2)运输类施工过程。运输类施工过程是指将建筑材料、构配件、(半)成品、制品和设备等运到项目工地仓库或现场操作使用地点而形成的施工过程。
上述两类施工过程一般不占用施工对象的空间，不影响项目总工期，在进度表上不反映;只有当它们用有施工对象的空间并影响项目总工期时，才列入项目施工进度计划中。
3)建造类施工过程。建造类施工过程是指在施工对象的空间上，直接进行加工最终形成建筑产品的过程。
建造类施工过程占有施工对象的空间，影响工期的长短，必须列入项目施工进度表，而且是项目施工进度表的主要内容。
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第二节 流水施工的基本参数
(2)划分施工过程需考虑的因素。
单位工程施工过程划分的数目、粗细程度、合并或分解，主要考虑以下因素:
1)施工计划的性质及作用。对于工程施工控制计划、长期计划及建筑群体施工工期长的工程的施工进度计划，其施工过程划分可粗些、综合性大些;对中小型单位工程及施工工期不长的工程的施工实施性计划，其施工过程划分可细些，一般划分至分项工程。
2)工程对象的建筑类型和结构体系。由于不同的建筑类型和结构体系，其施工的难易程度和工序多少不同，因而不同类型的建筑物的施工过程数会有所差异。
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第二节 流水施工的基本参数
3)施工方案。建筑物的施工方案也会影响到施工过程的划分。
4)劳动组织及劳动量大小。
2.流水强度
流水强度是指流水施工的某施工过程(专业工作队)在单位时间内所完成的工程量，也称为流水能力或生产能力。
(1)机械施工过程的流水强度。
(2)人工施工过程的流水强度。
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第二节 流水施工的基本参数
二、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，通常包括工作面、施工段和施工层。
1.工作面
工作面是指供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，决定了能安排施工人数或机械台数的多少。每个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。工作面确定得合理与否，直接影响专业工作队的生产效率。因此，必须合理确定工作面。有关工种的工作面可参考表3-3。
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第二节 流水施工的基本参数
2.施工段
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。施工段数一般用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组织流水施工。由于建筑工程的形体庞大，可以将其划分成若干个施工段，从而为组织流水施工提供足够的空间。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。
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第二节 流水施工的基本参数
在一般情况下，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工艺顺序依次投入作业，同一时间内在不同的施工段上平行施工，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)划分施工段的要求。
1)主要专业工种在各个施工段所消耗的劳动量要大致相等，其相差幅度不宜超过10%~15%。
2)在保证专业工作队劳动组合优化的前提下，施工段大小要满足专业工种对工作面的要求。
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第二节 流水施工的基本参数
3)施工段数要满足合理流水施工组织要求，即m≥n 。
4)施工段分界线应尽可能与结构自然界线相吻合，如温度缝、沉降缝或单元界线等处;如果必须设在墙体中间，可将其设在门窗洞口处，以减少施工留搓。
5)多层施工项目既要在平面上划分施工段，又要在竖向上划分施工层，以组织有节奏、均衡、连续的流水施工。
3.施工层
在组织流水施工时，为满足专业工种对操作高度的要求，通常将施工项目在竖向上划分为若干个作业层，这些作业层均称为施工层。
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第二节 流水施工的基本参数
三、时间参数
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排列上所处状态的参数，主要包括流水节拍、流水步距、平行搭接时间、技术间歇时间、组织间歇时间和流水施工工期等。
1.流水节拍
流水节拍是指在组织流水施工时，每个专业工作队在各个施工段上完成相应的施工任务所需要的工作持续时间。通常以ti表示，它是流水施工的基本参数之一。
流水节拍的大小，可以反映出流水施工速度的快慢、节奏感的强弱和资源消耗量的多少。
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第二节 流水施工的基本参数
影响流水节拍数值大小的因素主要有:项目施工时所采取的施工方案，各施工段投入的劳动力人数或施工机械台数、工作班次，以及该施工段工程量的多少。为避免工作队转移浪费工时，流水节拍在数值上最好是半个班的整倍数。其数值的确定，可按以下各种方法进行:
(1)定额计算法。定额计算法是根据各施工段的工程量、能够投入的资源量(工人数、机械台数和材料量等)，按下式进行计算:
(2)经验估算法。根据以往的施工经验进行估算。为提高准确度，往往需要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，然后根据下式计算期望时间作为专业工作队的流水节拍。
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第二节 流水施工的基本参数
(3)工期计算法。对某些施工任务在规定日期内必须完成的工程项目，往往采用倒排进度法。具体步骤如下:
1)根据工期倒排进度，确定某施工过程的工作持续时间。
2)确定某施工过程在某施工段上的流水节拍。若同一施工过程的流水节拍不等，则用估算法;若流水节拍相等，则按下式进行计算:
2.流水步距
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第二节 流水施工的基本参数
流水步距是指两个相邻的施工过程的施工队组相继投入同一施工段施工的时间间隔，以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)。流水步距是流水施工的基本参数之一。
(1)确定流水步距要考虑以下几个因素:
1)尽量保证各主要专业工作队都能连续作业;
2)要满足相邻两个施工过程在施工工艺顺序上的相互制约关系;
3)要保证相邻两个专业工作队在开工时间上最大限度地、合理地搭接;
4)流水步距K取整数或半天的整数倍;
5)保持施工过程之间有足够的技术、组织和层间间歇时间。
(2)通常采用累加数列法确定流水步距，该法在确定两相邻施工过程的流水步距时，计算步骤如下:
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第二节 流水施工的基本参数
1)将两相邻施工过程，在各施工段上的持续时间(流水节拍)分别排成两行。
2)将已排好的两排数，分别求流水节拍累加数列。
3)将两行流水节拍累加数列错位相减，其结果中最大者便是流水步距。
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，如果前一个施工班组完成部分施工任务后，能够提前为后一个施工班组提供工作面，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，这个搭接时间称为平行搭接时间或插入时间，通常以Cj,j+i表示。
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第二节 流水施工的基本参数
4.技术间歇时间
在组织流水施工时，除要考虑相邻施工班组之间的流水步距外，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，这个等待时间称为技术间歇时间。技术间歇时间以Zj,j+1表示。
5.组织间歇时间
组织间歇时间是指在流水施工中，由于施工技术或施工组织的原因，造成在流水步距以外增加的间歇时间。组织间歇时间以Cj,j+1表示。
6.流水施工工期
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第二节 流水施工的基本参数
流水施工工期是指从第一个专业施工队投入流水施工开始，到最后一个专业施工队完成流水施工为止的整个持续时间。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均不是整个工程的总工期。
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第三节 流水施工参数的组织方式
流水施工必须有一定的节拍才能步调和谐、配合得当。流水施工的节奏特征也就是节拍特征。由于建筑装饰工程的多样性和各分部工程工程量的差异性，要想使所有的流水施工都形成统一的流水节拍是很困难的。因此，在大多数情况下，各施工过程的流水节拍不一定相等，有的甚至同一施工过程本身在不同的施工段上流水节拍也不相同，这样就形成了不同节奏特征的流水施工，按流水节拍的特征将流水施工进行分类，如图3-9所示。
一、等节奏流水施工
在组织流水施工时，所有的施工过程在各个施工段上的流水节拍彼此相等，这种流水施工组织方式称为等节奏流水施工，也称为固定节拍流水施工、全等节拍流水施工或同步距流水施工。
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第三节 流水施工参数的组织方式
1.等节奏流水施工的特点
(1)所有施工过程在各个施工段上的流水节拍均相等。
(2)相邻施工过程的流水步距相等，且等于流水节拍。
(3)施工班组数等于施工过程数，即每一个施工过程成立一个班组，由该班组完成相应施工过程所有施工段上的任务。
(4)各个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。
2.等节奏流水施工主要参数的确定
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第三节 流水施工参数的组织方式
(1)施工段数m的确定。
1)无层间关系或无施工层时，取m=n。
2)有层间关系或有施工层时，施工段数目m分下面两种情况确定:
①无技术和组织间歇时，取m=n 。
②有技术和组织间歇时，为了保证各施工班组能连续施工，应取m≥n。此时，每层施工段空闲数为m-n，一个空闲施工段的时间为t，则每层的空闲时间为:
所以，每层的施工段数m可按下式确定:
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第三节 流水施工参数的组织方式
如果每层的∑Z1不完全相等， Z2也不完全相等，应取各层中最大的∑Z1和Z2 ，并按下式确定施工段数:
(2)流水节拍的确定。此时，
(3)流水步距的确定。此时，
(4)计算流水施工工期。
1)有间歇时间的固定节拍流水施工。所谓间歇时间，是指相邻两个施工过程之间由于工艺或组织安排需要而增加的额外等待时间，包括组织间歇时间(G j, j+1)和技术间歇时间(Z j, j+1)。
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第三节 流水施工参数的组织方式
对于有间歇时间的固定节拍流水施工，其流水施工工期T可按下式计算:
2)有平行搭接时间的固定节拍流水施工。所谓平行搭接时间(G j, j+1 )是指相邻两个施工班组在同一施工段上共同作业的时间。在工作面允许和资源有保证的前提下，施工班组平行搭接施工，可以缩短流水施工工期。对于有平行搭接时间的固定节拍流水施工，其流水施工工期T可按下面的公式计算:
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第三节 流水施工参数的组织方式
(5)绘制流水施工指示图表。
3.等节奏流水的组织方法
(1)划分施工过程，将工程量较小的使用过程合并到相邻的施工过程中去，目的是使各过程的流水节拍相等。
(2)根据主要施工过程的工程量以及工程进度要求，确定该施工过程的施工班组人数，从而确定流水节拍。
(3)根据已确定的流水节拍，确定其他施工过程的施工班组人数。
(4)检查按此流水施工方式组织的流水施工是否符合该工程工期以及资源等的要求，如果符合，则按此计划实施，如果不符合，则通过调整主导施工过程的班组人数，使流水节拍发生改变，从而调整工期以及资源消耗情况，使计划符合要求。
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第三节 流水施工参数的组织方式
二、异节奏流水施工
异节奏流水施工是指同一施工过程在各施工段上的流水节拍都相等，不同施工过程之间的流水节拍不一定相等的流水施工方式。异节奏流水施工又可分为等步距异节拍流水施工和异步距异节拍流水施工两种方式。
1.等步距异节拍流水施工
等步距异节拍流水施工，也称成倍节拍流水施工。在组织流水施工时，如果同一施工过程在各个施工段上的流水节拍彼此相等，而不同施工过程在同一施工段上的流水节拍之间存在一个最大公约数，为加快流水施工速度，可按最大公约数的倍数确定每个施工过程的施工班组，这样便构成了一个工期最短的等步距异节拍流水施工方案。
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第三节 流水施工参数的组织方式
(1)等步距异节拍流水施工的特点。
1)同一施工过程在其各个施工段上的流水节拍均相等;不同施工过程的流水节拍不等，但其值为倍数关系。
2)相邻施工过程的流水步距相等，且等于流水节拍的最大公约数。
3)施工班组数大于施工过程数，即有的施工过程只成立一个专业工作队，而对于流水节拍大的施工过程，可按其倍数增加相应专业工作队数目。
5)各个施工班组在施工段上能够连续作业，施工段之间没有空闲时间。
(2)等步距异节拍流水施工主要参数的确定。
1)流水步距的确定。
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第三节 流水施工参数的组织方式
2)每个施工过程的施工队组数的确定。
3)施工段数目m的确定。
①无层间关系时，可按划分施工段的基本要求确定施工段数目(m)，一般取m=n1。
②有层间关系时，每层最少施工段数目可按下式确定。
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第三节 流水施工参数的组织方式
4)计算流水施工工期。
①无层间关系时:
②有层间关系时:
(3)等步距异节拍流水的组织要点。
1)首先根据工程对象和施工要求，将工程划分为若干个施工过程。
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第三节 流水施工参数的组织方式
2)根据工程量，计算每个过程的劳动量，再根据最小劳动量的施工过程班组人数确定出最小流水节拍。
3)确定其他各过程的流水节拍，通过调整班组人数，使各过程的流水节拍均为最小流水节拍的整数倍。
4)为了充分利用工作面，加快施工进度，各过程应根据其节拍为节拍最大公约数的整数倍关系相应调整施工班组数，每个施工过程所需的班组数可按下式计算:
5)检查按此流水施工方式确定的流水施工是否符合该工程工期以及资源等的要求，如果符合，则按此计划实施，如果不符合，则通过调整使计划符合要求。
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第三节 流水施工参数的组织方式
2.异步距异节拍流水施工
异步距异节拍流水施工是指同一施工过程在各个施工段的流水节拍相等，不同施工过程之间的流水节拍不完全相等的流水施工方式。
(1)异步距异节拍流水施工的特点。
1)同一施工过程流水节拍相等，不同施工过程之间的流水节拍不一定相等;
2)各个施工过程之间的流水步距不一定相等;
3)各施工班组能够在施工段上连续作业，但有的施工段之间可能有空闲;
4)施工班组数(n1 )等于施工过程数(n)。
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第三节 流水施工参数的组织方式
(2)异步距异节拍流水施工主要参数的确定。
1)流水步距的确定。
2)计算流水施工工期。
(3)异步距异节拍流水施工的组织方式。
1)根据工程对象和施工要求，将工程划分为若干个施工过程。
2)根据各施工过程的工程量，计算每个过程的劳动量，然后根据各施工过程班组人数，确定出各自的流水节拍。
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第三节 流水施工参数的组织方式
3)组织同一施工班组连续均衡地施工，相邻施工过程尽可能平行搭接施工。
4)在工期要求紧张情况下，为了缩短工期，可以间断某些次要工序的施工，但主导下序必须连续、均衡地施工，且决不允许发生工艺顺序颠倒的现象。
三、无节奏流水施工
在组织流水施工时，经常由于工程结构形式、施工条件不同等原因，各施工过程在各施工段上的工程量有较大差异，或因施工班组的生产效率相差较大，导致各施工过程的流水节拍随施工段的不同而不同，且不同施工过程之间的流水节拍又有很大差异。
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第三节 流水施工参数的组织方式
这时，流水节拍虽无任何规律，但仍可利用流水施工原理组织流水施工，使各施工班组在满足连续施工的条件下，实现最大搭接。这种无节奏流水施工方式是建设工程流水施工的普遍方式。
1.无节奏流水施工的特点
(1)每个施工过程在各个施工段上的流水节拍都不尽相等。
(2)在多数情况下，流水步距彼此不相等，而且流水步距与流水节拍二者之间存在着某种函数关系。
(3)各施工班组都能连续施工，个别施工段可能有空闲。
(4)施工班组数与施工过程数相等。
2.无节奏流水施工主要参数的确定
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第三节 流水施工参数的组织方式
(1)流水步距的确定。
无节奏流水步距确定的通常也采用“累加数列法”。
(2)流水施工工期。
流水施工工期按下式计算:
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表3-2流水施工的表达方式
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表3-2流水施工的表达方式
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表3-2流水施工的表达方式
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表3-3主要工种工作面参考数据表
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图3-9流水施工组织方式
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