公共建筑工程进度受不利气象条件影响程度的分析.pdf

建筑施工第45卷第9期1943公共建筑工程进度受不利气象条件影响程度的分析徐大为 张志敏 潘 峰上海建工五建集团有限公司 上海 200063摘要：结合工程实际对工程施工各阶段容易受到的气象条件影响的程度进行了分析，统计了工程所在地区工期内不利气象条件出现的频率，并将实际施工进度与进度计进行对比。通过定义各种不利气象条件对各施工阶段的影响因子和计算期间受气象条件的影响系数来直观表现不利气象条件对工程进度的影响程度，以便根据气象条件合理安排各项施工时间，优化施工进度，提高从业人员对气象条件的考虑。关键词：气象条件；不利影响；施工进度；工程措施中图分类号：TU71 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2023)09-1943-03 DOI：10.14144/ki.jzsg.2023.09.059Analysis of Impact of Adverse Meteorological Conditions on Progress of Public Construction ProjectXU Dawei ZHANG Zhimin PAN FengShanghai Construction No.5(Group)Co.,Ltd.,Shanghai 200063,ChinaAbstract:Combined with the engineering practice,the influence degree of meteorological conditions on each stage of engineering construction is analyzed,the frequency of adverse meteorological conditions in the area where the project is located is counted,and the actual construction progress is compared with the progress schedule.By defining the impact factors of various adverse meteorological conditions on each construction stage and calculating the impact coefficient of meteorological conditions during the calculation period,the impact degree of adverse meteorological conditions on the project progress can be visually displayed,so as to reasonably arrange the construction time according to the meteorological conditions,optimize the construction progress and improve the consideration of employees for meteorological conditions.Keywords:meteorological conditions;adverse effects;construction schedule;engineering measures厚区域17.54 m）。地下结构采用顺作法施工。图1 办公大楼效果图2 气象敏感施工阶段2.1 基础施工阶段基础施工阶段主要包括土方开挖、底板浇筑和防水施工等。本工程基坑宽度较窄，只有4050 m，中间又设置有栈桥，无法使用盆式开挖，只能采用分块开挖的方式。基础底板采用的混凝土强度等级为C35，抗渗等级P8，基础垫层采用C15素混凝土，厚度100 mm。基坑底板、侧墙及顶板采用厚4 mm的SBS改性沥青防水卷材，电梯底坑、集水井及污水池等，其池底池壁防水涂料采用水泥基渗透结晶型K11防水涂料。基础施工阶段的土方开挖、混凝土为保证工程质量、人员健康安全、施工工艺及工作面的要求，当发生不利气象条件时，施工现场须采取合理的应对措施，甚至直接停止施工，这种情况下将导致建设执行工期与计划工期出现偏差1。因此，根据气象条件合理安排施工，提高施工过程中对气象条件的敏感度对保障施工进度有着重大意义。1 工程概况上海某办公大楼（图1）总建筑面积17 980.46 m2，地上12层钢框架结构，地下3层钢筋混凝土框架结构，建筑消防高度60.05 m，建筑规划高度79.95 m。基础底板面设计绝对标高为17.65 m，基础底板厚900 mm（局部区域1 500 mm），考虑100 mm的垫层厚度，除局部落深区外，基坑普遍开挖深度16.94 m（局部筏板加基金项目：上海市科学技术委员会科研项目课题（19DZ1201403）。作者简介：徐大为（1988），男，硕士，高级工程师。通信地址：上海市普陀区大渡河路858号（200063）。电子邮箱：收稿日期：2023-05-16建 筑 经 济 与 管 理BUILDING ECONOMY&MANAGEMENT20239Building Construction1944浇筑与防水施工工序，均为降雨敏感工序，受降雨影响较大。同时，混凝土浇筑及养护作业受温度影响较大。2.2 钢结构施工阶段本工程地上12层全部为钢框架结构，采用的构件种类包括十字柱、压型钢板、H型钢梁、箱形柱、支撑、楼梯等，材质为Q345B和Q460B。现场钢结构吊装采用1台塔吊吊装，在半径30 m范围内，柱质量最大为10 t，在30 m端部最大起重量16 t。现场焊接主要采用手工电弧焊和CO2气体保护焊。钢结构施工阶段的构件吊装和焊接均为风敏感工序，受风影响较大。同时，焊接作业受降雨影响较大。2.3 装修及室外施工阶段装修施工主要指钢结构喷涂、内墙涂刷与幕墙施工。本工程幕墙采用吊篮施工，吊篮基础布置在屋顶。屋顶为绿化种植屋面，种植屋面防水等级为一级，设置1道SBS改性沥青防水卷材（含化学阻根剂）与1道高聚物改性沥青防水涂膜；机房屋面防水等级为一级，采用1道SBS改性沥青防水卷材与1道刚性防水层。室外施工阶段的幕墙打胶、外墙涂料涂刷、屋顶防水等工序为降雨气象敏感工序，受降雨影响较大。同时，幕墙构件吊装工序为风气象敏感工序，受风气象影响较大。3 气象特点及风险分析3.1 气象特点分析上海属于亚热带季风气候，雨热同期，日照充分，雨量充沛，气候温和湿润，春秋较短，冬夏较长2。本工程基础施工阶段开始于2020年7月1日，整个项目结束时间为2022年3月4日。根据施工现场相关气象资料：施工期间最高温度38，30 及以上天数为153 d，35 及以上天数为42 d；最低温度7，5 及以下天数为94 d，0 及以下天数为21 d；降雨天数达205 d，其中大雨以上25 d；五级及以上等级大风天数为51 d，其中六级及以上大风35 d。由于雨热同期，上海地区降雨多集中在夏季，且受海上热带气旋的影响，夏季多发大雨、暴雨和大风。3.2 气象风险分析为研究各施工阶段内可能存在的气象风险，对上述3个关键施工阶段实际施工进度进行了统计，与施工进度计划进行对比（表1）。表1 施工进度施工阶段施工时间计划工期/d 实际工期/d 超出工期/d基础施工2020-07-012021-02-0414121978主体结构2021-05-212021-07-31517221装饰装修2021-08-012022-03-0415321562从施工进度和施工期气象条件统计数据对比来看，基础施工阶段主要存在降雨、高温、低温和大风等不利气象条件，而基础施工工序大多是露天作业，受气象条件影响较大。其中，降雨对土方开挖、混凝土和防水施工均存在影响。根据相关规范，在小雨条件下，土方开挖需铺设路基板并做好防滑、清理和排水措施，中雨及大雨条件下不得进行。此外，降雨会改变混凝土的水灰比导致混凝土强度降低，且具有冲刷作用，因此降雨时无法进行混凝土大面积露天浇筑、防水卷材以及防水涂料的施工。温度主要对混凝土施工产生影响，当日平均气温在30 以上时混凝土应按照高温施工要求采取措施。室外日平均气温连续5日稳定低于5 或者最低温度等于或低于0 时，应对混凝土采取冬期施工措施。防水卷材和涂料的施工还受到大风气象影响，当风力等级大于5级时不得施工。主体结构施工全阶段均处于夏季，主要存在降雨、高温和大风等不利气象条件。此阶段存在大量塔吊作业，随着主体结构高度攀升，风力影响尤其明显。相关研究表明，如地面风力为4级，则高出地面50 m的风速将达5级，高出地面120 m时为6级，高出地面240 m时可达7级3。根据相关规定，塔吊可在6级及以下风力等级下运行，但风力大于4级时不能进行拆卸或爬升工作。焊接作业受大风天气影响较大，大风天气进行焊接施工时，焊接处热量流失迅速，冷却加快，容易造成淬硬倾向，因此对于在现场进行的焊接作业，须采取防风措施，做好焊接接头的保温工作，并改进焊接工艺，减少气体保护焊的使用4。装饰装修及室外施工阶段时间跨度较长，涉及的施工工序较多，受气象条件影响也更为复杂。墙体抹灰和涂料施工、幕墙打胶、室外管线铺设和焊接作业均易受到降雨的影响。除以上影响外，从施工人员人身安全角度出发，应避开所有极端天气的施工作业，如室外温度大于等于35 或小于等于5、暴雨天气和6级以上大风天气等。4 不利气象影响系数4.1 不利气象影响系数计算由于气象条件在施工过程中的影响多样且复杂，不仅气象条件的剧烈程度对施工的影响有巨大差异，各种气象条件如降雨、大风、降雪、高温、低温等，对工程不同施工阶段的影响程度也无法一概而论5。以上对气象影响进行了定性分析，为更加直观表现这种影响，本文通过统计公式对本工程中各阶段存在的气象影响进行定量计算。实现方式为：通过定义气象影响因子，使用统计数据，采用式（1）计算不利气象条件影响系数6。iiNi/M（1）其中：i为气象影响因子，表示某一种气象条件对当前施工阶段造成的影响程度；i为不利气象条件影响系数，表示某一种气象条件对当前施工阶段造成的影响系徐大为、张志敏、潘峰:公共建筑工程进度受不利气象条件影响程度的分析建筑施工第45卷第9期1945数；Ni表示某种气象条件在该施工阶段出现次数；M表示该施工阶段工期。气象条件对工程的影响程度大致可以分为无影响、采取应对措施施工、停工3个等级，其中采取应对措施施工和停工在相关规范中表示为“不宜”和“不应”。综合考虑不利气象条件的强弱程度、持续的时间长短和对工程的影响大小，对各阶段气象影响情况进行统计。在01之间对影响因子取值，气象条件强度越大、持续时间越长、影响等级越高，则因子越大，当气象条件对该施工无影响时，i0，不宜施工时0i1，不应施工时i1，并计算相应气象影响系数。但实际不同气象条件并不完全是单独出现的。通过统计发现，基于雨热同期的特性，高温与降雨2种条件高度重合，而低温与降雨重合度很低。因此为得到气象条件对施工阶段的总影响系数，还应当根据统计数据中每种气象条件的重合情况，按式（2）对各影响系数进行折减计算：MNiiiin1ba n=/（2）其中：i为折减系数，通过统计各气象条件重合情况取值。表2为经过折减计算后得到的各施工阶段受气象影响的总影响系数。由表2可见，主体结构由于工期较短且处于夏季受到气象条件影响最大，且在各施工阶段高温和降雨天气均具有很大影响。根据施工进度偏差来看，基础施工、主体结构和装饰装修3个阶段超出工期占实际工期比例分别为35.62%、29.17%和28.84%。对比影响系数可见，在主体结构阶段，几乎所有工程延误都是气象条件影响的，而在基础施工和装饰装修阶段，气象条件给施工带来的影响也超过了实际延误工期的50%。表2 各施工阶段受不利气象条件总影响系数阶段不利气象条件影响系数/%高温低温降雨大风合计基础施工6.542.977.961.1418.61主体结构13.9909.885.2529.12装饰装修4.325.123.832.5615.834.2 施工进度计划优化气象影响系数不仅能直观表现各施工阶段各类气象条件的影响情况，更重要的是在施工准备阶段可作为一种辅助手段对施工进度计划进行优化，使施工进度计划更符合实际工期，减少因为对气象误判带来的工程进度和质量损失。引入放大系数，表示在考虑气象条件影响下进度计划需要放大的倍数，计算公式如式（3）所示：1/(1)（3）在制定进度计划时，对于本工程基础施工阶段，绝对工期应考虑放大系数1/(118.61%)1.23，即按照173 d考虑；对于结构施工阶段，放大系数1/(129.12%)1.41，即按照72 d考虑。对于本工程装饰装修阶段，在进行相应放大之后，可通过合理安排工序，将结构施工同装饰装修与室外施工工序穿插进行7，同时在资源投入、材料比选和穿插防护措施等方面加强管理，确保总工期在建设单位要求范围内。本工程时间跨度不长且施工阶段划分较为粗糙，具有很大局限性。为实现对施工进度计划的优化，需统计地区多年气象数据取平均值得到地区性气象规律，将气象影响的施工阶段细化到每项分项工程，得到每一个分部分项工程的放大系数。再依据放大系数对进度计划进行逐项调整，最终得到考虑气象条件影响的总施工进度计划。5 结语1）通过计算气象影响系数可以发现，气象条件对工程建设施工存在着重大影响，不利气象条件的发生严重阻碍了施工进度正常进行，在上海地区，高温和降雨2种不利气象条件表现得尤为突出。2）从业人员应当提高对气象条件的敏感度，在进度计划编制时增加对气象因素的考量，减少夏季户外施工安排；在施工全流程做好应对各种不利气象条件的准备措施，减少因气象条件给工程带来的进度或质量影响。3）气象影响系数不仅可以用来反映气象影响程度，还可以通过统计地区性气象规律，细化施工阶段来计算进度计划放大系数，实现总施工进度计划的优化。1 刘龙.气象条件对工程项目建设工期的影响分析与研究D.长沙:湖南大学,2010.2 王丽.上海地区气象变化特征的分析与研究D.合肥:安徽农业大 学,2013.3 阎勤虎,穆欣.建筑施工与气象关系初探J.陕西气象,1999(1):24-26.4 王兆,徐大为,杨子明.不利气候条件下的钢结构焊接质量控制C/浙江省土木建筑学会.第26届华东六省一市土木建筑工程建造技 术交流会论文集(下册).杭州:施工技术杂志社,2020:73-76.5 徐大为,张志敏,潘峰.土建工程气象响应措施及数据采集系统研究 与应用C/江西省土木建筑学会,江西省建工集团有限责任公 司.第28届华东六省一市土木建筑工程建造技术交流会论文集.南 昌:城市建筑空间编辑部,2022:102-105.6 上海建工五建集团有限公司.一种考虑气象因素影响的施工进度 计划修正方法:202211276368.1P.2023-01-31.7 徐大为,潘峰,金韬.某高层住宅结构施工与室内装修穿插提效管理 J.上海建设科技,2020(2):82-85.徐大为、张志敏、潘峰:公共建筑工程进度受不利气象条件影响程度的分析