模塊化施工在建筑工程中的應用

陸友平

目前，在建筑行業中興起了模塊化施工模式。該施工模式能夠最大限度節約施工成本，保證工程項目在規定時間內完成，而且不會給周邊環境造成惡劣的影響，因此具有廣闊的發展前景。但是模塊化施工技術還存在一些弊端，需要開展深入的研究工作，從而更好的為建筑行業的發展做出突出貢獻。

1 模塊化施工的優勢

傳統施工方式存在對天氣情況的依賴性較強、建材運輸對環境影響大、施工產生的粉塵對空氣污染大以及施工精度不可控等問題，采用模塊化施工都可以得到很大改善。模塊化施工可以節約成本、大幅縮短施工工期、改善居住環境和減少環境污染[1]。

1.1 節約成本

人工費大約占整個建筑工程成本的1/5，模塊化施工在建造階段可以節約大量的工期。由于其建造周期短，使得建造過程中的不可控成本和資金成本大大降低。從經濟成本考慮，模塊化施工的大部分工作都是在工廠制作完成的，效率遠遠高于現場施工，極大地控制了成本[2]。

1.2 縮短工期

模塊化施工最大優點是能進行平行施工，模塊的預制可以和場地平整等前期工作同時開展。施工現場的工作還未完成，模塊就已經運達，大大縮短了整個項目的建設工期，提高了工作效率。

1.3 改善居住環境

在高效使用模塊化施工技術后，大量工作都是在模塊預制廠完成。模塊出廠時可以進行全方位的安全和質量檢測，將有毒物質清除干凈，能夠有效保障模塊的安全性，對提高居住環境可以起到良性的作用。另外，在工廠完成模塊化施工任務，大大加強了現場作業的可控性。

1.4 減少環境污染

傳統施工模式會產生大量的建筑垃圾，還會造成粉塵、噪聲等污染，對環境影響很大。模塊化施工大部分工作都在工廠完成，無須露天作業，從而高效控制了各類污染問題，將對環境造成的影響降至最低。

2 模塊化施工的應用方向

2.1 民用住宅

民用住宅在我國建筑市場中的占比很大，特別是在商品住宅方面。商品住宅雖然數量較多，但結構簡單，體積較小，模式變化不大，特別適合采用模塊化施工形式。基于模塊化施工的特點，可以將商品住宅分為標準化與個性化兩大類型。對于標準化類型的住宅，其結構和樣式基本一致，開發商可以選擇合適的樣式進行建造。對于喜歡多樣性的業主，開發商可以讓其與設計單位溝通設計出滿足要求的建筑，打造個性化商品住宅。

2.2 應急救災建筑

應急救災建筑對建筑速度有著極高的要求，傳統施工方式并不適用。而模塊化施工恰好彌補了傳統施工方式進度較慢的缺點，非常適合應急救災建筑工程，對搶險救災能起到巨大的助力作用。在災情出現后，第一時間就可以根據災難強度、受災情況以及傷亡人數等資料，確定救災建筑的類型、需求量和位置等基礎信息，由專門的部門匯總各類信息，完成救災建筑的方案[3]。

雷神山醫院于2020 年1 月24 日開始建設，僅用10 d 時間就完成了主體結構的建設，整個醫院在16 d 內竣工并投入使用，這得益于模塊化施工的高效率特點。模塊化施工將建筑過程分解為多個模塊，每個模塊在工廠內預制完成后進行現場組裝，大大節省了施工時間。在雷神山醫院的建設中，模塊化施工依賴于精確的規劃和設計。在規劃設計階段，考慮到醫院的功能需求和運營流程，將醫院劃分為不同的功能區域，并根據實際需要設計了不同的模塊，包括病房模塊、醫療設備模塊和通風系統模塊等。這些模塊在工廠內進行預制，確保了每個模塊的質量和準確度。雷神山醫院的建設經驗表明，在應對緊急情況和快速建設項目時，模塊化施工具有明顯的優勢。它可以提高施工速度和效率，確保質量和安全，為緊急情況下的建設提供了可行的解決方案。同時，模塊化施工也具備可持續發展的潛力，能夠減少資源消耗和環境影響。

2.3 綠色環保型建筑

模塊化施工因其獨特的施工方式，在環境保護方面具有極大的優勢。一方面，由于模塊在工廠預制，現場施工會簡便很多，大部分澆筑作業被取消，大大減少了噪聲污染和空氣污染等問題。另一方面，建筑物的壽命周期可能達到了使用年限，但模塊不一定就到了報廢階段，一部分模塊還可以再次投入利用。而一些已經達到年限的模塊可以在工廠分解成原料后，再加工處理成新模塊的制作原料。

3 我國模塊化施工的應用現狀

3.1 覆蓋面窄

我國的模塊化施工在酒店、公寓、醫院等建筑物上都取得了很大進展，很多成功的模塊化施工案例都是酒店建筑，如湖南省長沙市的新方舟賓館。受技術影響，我國的模塊化施工無法適用于設計比較復雜或者規模較大的建筑類型，在建筑行業覆蓋率還很小，只是取得了小范圍的突破[4]。

3.2 缺乏民眾信任

由于模塊化施工的特殊性，其施工方法較傳統方法更加先進，施工理念超前，而我國對于模塊化施工理念和技術的宣傳很少，導致普通民眾對模塊化施工質量和安全產生疑慮。

3.3 技術匱乏

盡管模塊化施工在近年來得到了廣泛應用和推廣，但仍然存在一些技術匱乏的問題。

3.3.1 技術標準和規范不完善

模塊化施工相對于傳統施工而言，相關的技術標準和規范尚未完善，在實際應用中可能會面臨質量控制和監督困難等問題。

3.3.2 設計和制造能力有限

模塊化施工需要在工廠內進行模塊的設計和制造，但相關的設計和制造能力可能存在不足，導致模塊設計不夠靈活和個性化，制造過程中存在工藝和質量問題。

3.3.3 施工現場適應性差

模塊化施工需要在現場進行模塊的組裝和安裝，但現場環境的適應性可能存在不足。現場條件的復雜性可能會對模塊的安裝和連接產生一定的挑戰，需要施工團隊具備相應的技能和經驗。

3.4 缺少完善的行業標準

我國模塊化施工的行業標準不完善。目前，我國從事模塊化施工的企業較少，模塊化施工在建筑市場中的占比也較小，再加上政府部門對模塊化施工的重視程度不夠，導致模塊化施工行業缺少完善的技術標準和規范來指導施工工作。

4 模塊化施工的具體管理控制過程

4.1 模塊化施工管理目標

在模塊化施工中，很多問題的出現往往不是因為技術不夠，而是缺乏有效的管理制度。因此，要創建完善的施工管理體系，采取切實可行的管理方法，對模塊化施工的每個階段開展高效的管理工作，保證施工質量與施工要求一致。通過管理體系的建立，實現模塊化施工安全、高效、低錯誤率、高質量的作業目標。

4.2 模塊化施工全過程管理

4.2.1 設計管理

模塊化施工設計階段任何1 個設計環節出現錯誤都會導致后期模塊的生產、安裝出現問題，進而造成成本增加、工期延長等情況。在模塊化施工設計時，應科學開展模塊劃分工作，定期進行三維模型審核。設計院在三維模型30%、60%、90%階段邀請業主、模塊預制廠參加模型審查，確認模塊劃分的合理性、可施工性、后期施工安全性以及運行后的可維護性，減少后期變更數量，保證設計質量。

4.2.2 模塊生產管理

模塊生產時，以模塊預制廠為核心，加入其他各部門人員組建1 支獨立的生產隊伍。該隊伍只負責現有工程模塊的生產工作，監督指導模塊生產的全過程，在第一時間發現問題并提出解決方案，從生產上把控模塊的制造過程。

4.2.3 現場施工管理

模塊裝配工作由于平行施工作業面多、作業活動頻繁，對于各項作業的安排必須極為詳細并且能夠快速作出調整，已應對出現的各種狀況。因此，可以通過劃分作業區域、制定作業計劃表和補救措施來管理施工現場。

4.3 模塊化施工現場質量管理4.3.1 完善質量保證體系

在模塊化施工過程中，必須要有一套完善的質量保證體系，以便科學管控整個工程項目的施工質量。建立以項目經理為核心，以設計經理、模塊制作經理、施工經理和現場經理為主干的項目部[5]。

出臺完善的施工質量管理策略，優化和升級管理方式，提升管理的實效性，并在實施過程中督促項目部全體人員嚴格、有效地按質量計劃進行檢查，具體步驟為：

1）建立質量管理體系。建立模塊化施工現場的質量管理體系是保證施工質量的基礎。質量管理體系應包括質量組織結構、質量職責和權限、質量管理流程和程序等。通過建立科學的質量管理體系，可以明確質量管理的目標和要求，確保施工質量的穩定性和可控性。

2）制定質量控制計劃。在模塊化施工現場，需要制定詳細的質量控制計劃，包括施工工序、檢測要求和驗收標準等。質量控制計劃應根據具體的施工過程和模塊化構件的特點制定，確保每個工序的施工質量符合要求。

3）施工工藝控制。模塊化施工過程中，需要對每個工藝環節進行控制，確保施工工藝的正確性和可操作性。施工工藝控制包括材料選用、工藝要求和施工方法等方面，通過嚴格的工藝控制可以保證模塊化構件的質量和安全。

4）質量檢測和監督。模塊化施工現場需要進行質量檢測和監督，包括原材料的檢測、施工工序的檢測和成品的檢測。質量檢測應根據相關標準和規范進行，通過檢測施工過程和成品及時發現和解決質量問題。

5）培訓和技術支持。模塊化施工現場需要對工人進行培訓，提高他們的質量意識和施工技能。同時，還需要提供相關的技術支持，解決施工中遇到的質量問題和技術難題，確保施工質量。

6）不良事件處理和問題解決。模塊化施工現場可能會出現一些不良事件或質量問題，要及時處理和解決。建立健全問題反饋和解決機制，及時采取措施，解決施工中遇到的各類問題，確保模塊化建筑的質量和安全。

4.3.2 嚴控檢驗放行

在模塊制造階段，質量檢查是關鍵。由于模塊施工時對誤差要求很高，在制造期間主要從預制廠和總承包方兩方面加強質量管理。預制廠詳細記錄項目要求的各項檢驗結果。例如，預制廠設置有專門的質量檢驗設施，便于檢驗和探傷預制管段，保證產品質量。總承包方不僅需要對預制廠提交的文件質量進行把關，還需要在關鍵控制點派專人檢驗，保證各環節質量合格。另外，項目可派專人駐廠監造，全程跟蹤控制模塊制造質量。需要注意的是，監造人員應具有豐富的現場管理和監督檢查經驗。

4.3.3 重點關注施工精度

施工精度指在模塊制造和組裝過程中，各個模塊的尺寸、位置和連接的精確度。在模塊化施工中，施工精度是關鍵性因素，主要包括4 個方面：

1）模塊制造精度。模塊化施工的首要任務是在工廠內制造模塊，并確保每個模塊的尺寸和形狀符合設計要求。在模塊制造過程中，需要依靠先進的加工設備和技術，如數控機床和激光切割，以確保模塊的制造精度。同時，制造過程中需要嚴格控制材料的質量和工藝參數，以確保模塊的一致性和精確度。

2）模塊連接精度。模塊化施工的關鍵在于模塊的連接和組裝。在現場進行模塊組裝時，需要確保模塊之間的連接精確度，包括模塊的對齊、水平度和垂直度等方面。為了確保連接精度，可采用專業的定位工具和測量儀器，如激光水平儀和測距儀，以提高連接的準確性。

3）安裝精度。模塊化施工中，模塊的安裝位置和安裝方向的準確性對于整個建筑的質量和穩定性具有重要影響。在現場進行模塊安裝時，需要依靠精確的測量和定位技術確保模塊安裝符合設計要求。另外，還需要注意模塊之間的間隙和密封性，以確保施工的質量和安全性。

4）質量控制和檢測。為了確保施工精度，模塊化施工需要進行嚴格的質量控制和檢測，主要包括對模塊制造和組裝過程的質量監控，如尺寸檢測、角度測量和接縫檢測等。同時，還需要進行現場的質量檢測和驗收，以確保模塊的精度和安全性。

4.3.4 劃分區域安全

在施工現場模塊吊裝作業中，平行施工作業面多、作業活動頻繁，而施工現場人員復雜、流動性大，不同的作業人員會流動到其他作業區域。因其不具備相應的安全防護知識，很容易引發安全事故。因此，應科學劃分作業施工區域，嚴格管理施工人員的施工活動，將整個施工現場劃分為各個施工區域單獨進行安全管理，將安全事故的發生概率降至最低。

4.3.5 建立安全評估制度

根據防護措施和安全漏洞的數量劃分安全等級，防護措施完善且沒有安全漏洞為綠色級，防護措施不到位、有安全漏洞視為紅色級。在管理施工現場的施工過程時，要有專人負責，通過檢查結果評定出安全等級，只有當安全等級為綠色級時才能開展當天的作業。若安全等級為紅色級，則必須先進行安全整治，完善安全措施且排除安全漏洞后才允許進行施工作業。

5 結語

模塊化施工是個新興的復雜技術，其在建筑行業中的應用前景非常廣泛。特別是我國開展模塊化施工的時間相對比較短，有待改進的地方也非常多，需要采取切實可行的措施，不斷對模塊化施工過程開展全面的研究，詳細的分析施工中存在的問題，并提出有針對性的建議，以推動該施工模式的快速發展。