模塊化施工在建筑工程中的應(yīng)用

陸友平

目前，在建筑行業(yè)中興起了模塊化施工模式。該施工模式能夠最大限度節(jié)約施工成本，保證工程項目在規(guī)定時間內(nèi)完成，而且不會給周邊環(huán)境造成惡劣的影響，因此具有廣闊的發(fā)展前景。但是模塊化施工技術(shù)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(yè)的發(fā)展做出突出貢獻。

1 模塊化施工的優(yōu)勢

傳統(tǒng)施工方式存在對天氣情況的依賴性較強、建材運輸對環(huán)境影響大、施工產(chǎn)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(jié)約成本、大幅縮短施工工期、改善居住環(huán)境和減少環(huán)境污染[1]。

1.1 節(jié)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(jié)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(jīng)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(xiàn)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(yōu)點是能進行平行施工，模塊的預(yù)制可以和場地平整等前期工作同時開展。施工現(xiàn)場的工作還未完成，模塊就已經(jīng)運達，大大縮短了整個項目的建設(shè)工期，提高了工作效率。

1.3 改善居住環(huán)境

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

1.4 減少環(huán)境污染

傳統(tǒng)施工模式會產(chǎn)生大量的建筑垃圾，還會造成粉塵、噪聲等污染，對環(huán)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(yè)，從而高效控制了各類污染問題，將對環(huán)境造成的影響降至最低。

2 模塊化施工的應(yīng)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(shù)量較多，但結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)化與個性化兩大類型。對于標(biāo)準(zhǔn)化類型的住宅，其結(jié)構(gòu)和樣式基本一致，開發(fā)商可以選擇合適的樣式進行建造。對于喜歡多樣性的業(yè)主，開發(fā)商可以讓其與設(shè)計單位溝通設(shè)計出滿足要求的建筑，打造個性化商品住宅。

2.2 應(yīng)急救災(zāi)建筑

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

雷神山醫(yī)院于2020 年1 月24 日開始建設(shè)，僅用10 d 時間就完成了主體結(jié)構(gòu)的建設(shè)，整個醫(yī)院在16 d 內(nèi)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(nèi)預(yù)制完成后進行現(xiàn)場組裝，大大節(jié)省了施工時間。在雷神山醫(yī)院的建設(shè)中，模塊化施工依賴于精確的規(guī)劃和設(shè)計。在規(guī)劃設(shè)計階段，考慮到醫(yī)院的功能需求和運營流程，將醫(yī)院劃分為不同的功能區(qū)域，并根據(jù)實際需要設(shè)計了不同的模塊，包括病房模塊、醫(yī)療設(shè)備模塊和通風(fēng)系統(tǒng)模塊等。這些模塊在工廠內(nèi)進行預(yù)制，確保了每個模塊的質(zhì)量和準(zhǔn)確度。雷神山醫(yī)院的建設(shè)經(jīng)驗表明，在應(yīng)對緊急情況和快速建設(shè)項目時，模塊化施工具有明顯的優(yōu)勢。它可以提高施工速度和效率，確保質(zhì)量和安全，為緊急情況下的建設(shè)提供了可行的解決方案。同時，模塊化施工也具備可持續(xù)發(fā)展的潛力，能夠減少資源消耗和環(huán)境影響。

2.3 綠色環(huán)保型建筑

模塊化施工因其獨特的施工方式，在環(huán)境保護方面具有極大的優(yōu)勢。一方面，由于模塊在工廠預(yù)制，現(xiàn)場施工會簡便很多，大部分澆筑作業(yè)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(jīng)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(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 覆蓋面窄

我國的模塊化施工在酒店、公寓、醫(yī)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(shù)影響，我國的模塊化施工無法適用于設(shè)計比較復(fù)雜或者規(guī)模較大的建筑類型，在建筑行業(yè)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(tǒng)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(shù)的宣傳很少，導(dǎo)致普通民眾對模塊化施工質(zhì)量和安全產(chǎn)生疑慮。

3.3 技術(shù)匱乏

盡管模塊化施工在近年來得到了廣泛應(yīng)用和推廣，但仍然存在一些技術(shù)匱乏的問題。

3.3.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范不完善

模塊化施工相對于傳統(tǒng)施工而言，相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范尚未完善，在實際應(yīng)用中可能會面臨質(zhì)量控制和監(jiān)督困難等問題。

3.3.2 設(shè)計和制造能力有限

模塊化施工需要在工廠內(nèi)進行模塊的設(shè)計和制造，但相關(guān)的設(shè)計和制造能力可能存在不足，導(dǎo)致模塊設(shè)計不夠靈活和個性化，制造過程中存在工藝和質(zhì)量問題。

3.3.3 施工現(xiàn)場適應(yīng)性差

模塊化施工需要在現(xiàn)場進行模塊的組裝和安裝，但現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性可能存在不足?，F(xiàn)場條件的復(fù)雜性可能會對模塊的安裝和連接產(chǎn)生一定的挑戰(zhàn)，需要施工團隊具備相應(yīng)的技能和經(jīng)驗。

3.4 缺少完善的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

我國模塊化施工的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不完善。目前，我國從事模塊化施工的企業(yè)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(dǎo)致模塊化施工行業(yè)缺少完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范來指導(dǎo)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(biāo)

在模塊化施工中，很多問題的出現(xiàn)往往不是因為技術(shù)不夠，而是缺乏有效的管理制度。因此，要創(chuàng)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(zhì)量與施工要求一致。通過管理體系的建立，實現(xiàn)模塊化施工安全、高效、低錯誤率、高質(zhì)量的作業(yè)目標(biāo)。

4.2 模塊化施工全過程管理

4.2.1 設(shè)計管理

模塊化施工設(shè)計階段任何1 個設(shè)計環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯誤都會導(dǎo)致后期模塊的生產(chǎn)、安裝出現(xiàn)問題，進而造成成本增加、工期延長等情況。在模塊化施工設(shè)計時，應(yīng)科學(xué)開展模塊劃分工作，定期進行三維模型審核。設(shè)計院在三維模型30%、60%、90%階段邀請業(yè)主、模塊預(yù)制廠參加模型審查，確認(rèn)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(shù)量，保證設(shè)計質(zhì)量。

4.2.2 模塊生產(chǎn)管理

模塊生產(chǎn)時，以模塊預(yù)制廠為核心，加入其他各部門人員組建1 支獨立的生產(chǎn)隊伍。該隊伍只負(fù)責(zé)現(xiàn)有工程模塊的生產(chǎn)工作，監(jiān)督指導(dǎo)模塊生產(chǎn)的全過程，在第一時間發(fā)現(xiàn)問題并提出解決方案，從生產(chǎn)上把控模塊的制造過程。

4.2.3 現(xiàn)場施工管理

模塊裝配工作由于平行施工作業(yè)面多、作業(yè)活動頻繁，對于各項作業(yè)的安排必須極為詳細并且能夠快速作出調(diào)整，已應(yīng)對出現(xiàn)的各種狀況。因此，可以通過劃分作業(yè)區(qū)域、制定作業(yè)計劃表和補救措施來管理施工現(xiàn)場。

4.3 模塊化施工現(xiàn)場質(zhì)量管理4.3.1 完善質(zhì)量保證體系

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

出臺完善的施工質(zhì)量管理策略，優(yōu)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(yán)格、有效地按質(zhì)量計劃進行檢查，具體步驟為：

1）建立質(zhì)量管理體系。建立模塊化施工現(xiàn)場的質(zhì)量管理體系是保證施工質(zhì)量的基礎(chǔ)。質(zhì)量管理體系應(yīng)包括質(zhì)量組織結(jié)構(gòu)、質(zhì)量職責(zé)和權(quán)限、質(zhì)量管理流程和程序等。通過建立科學(xué)的質(zhì)量管理體系，可以明確質(zhì)量管理的目標(biāo)和要求，確保施工質(zhì)量的穩(wěn)定性和可控性。

2）制定質(zhì)量控制計劃。在模塊化施工現(xiàn)場，需要制定詳細的質(zhì)量控制計劃，包括施工工序、檢測要求和驗收標(biāo)準(zhǔn)等。質(zhì)量控制計劃應(yīng)根據(jù)具體的施工過程和模塊化構(gòu)件的特點制定，確保每個工序的施工質(zhì)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(huán)節(jié)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(yán)格的工藝控制可以保證模塊化構(gòu)件的質(zhì)量和安全。

4）質(zhì)量檢測和監(jiān)督。模塊化施工現(xiàn)場需要進行質(zhì)量檢測和監(jiān)督，包括原材料的檢測、施工工序的檢測和成品的檢測。質(zhì)量檢測應(yīng)根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進行，通過檢測施工過程和成品及時發(fā)現(xiàn)和解決質(zhì)量問題。

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

6）不良事件處理和問題解決。模塊化施工現(xiàn)場可能會出現(xiàn)一些不良事件或質(zhì)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(zhì)量和安全。

4.3.2 嚴(yán)控檢驗放行

在模塊制造階段，質(zhì)量檢查是關(guān)鍵。由于模塊施工時對誤差要求很高，在制造期間主要從預(yù)制廠和總承包方兩方面加強質(zhì)量管理。預(yù)制廠詳細記錄項目要求的各項檢驗結(jié)果。例如，預(yù)制廠設(shè)置有專門的質(zhì)量檢驗設(shè)施，便于檢驗和探傷預(yù)制管段，保證產(chǎn)品質(zhì)量?？偝邪讲粌H需要對預(yù)制廠提交的文件質(zhì)量進行把關(guān)，還需要在關(guān)鍵控制點派專人檢驗，保證各環(huán)節(jié)質(zhì)量合格。另外，項目可派專人駐廠監(jiān)造，全程跟蹤控制模塊制造質(zhì)量。需要注意的是，監(jiān)造人員應(yīng)具有豐富的現(xiàn)場管理和監(jiān)督檢查經(jīng)驗。

4.3.3 重點關(guān)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(guān)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(wù)是在工廠內(nèi)制造模塊，并確保每個模塊的尺寸和形狀符合設(shè)計要求。在模塊制造過程中，需要依靠先進的加工設(shè)備和技術(shù)，如數(shù)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(yán)格控制材料的質(zhì)量和工藝參數(shù)，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(guān)鍵在于模塊的連接和組裝。在現(xiàn)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(yè)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(zhǔn)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(zhǔn)確性對于整個建筑的質(zhì)量和穩(wěn)定性具有重要影響。在現(xiàn)場進行模塊安裝時，需要依靠精確的測量和定位技術(shù)確保模塊安裝符合設(shè)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(zhì)量和安全性。

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

4.3.4 劃分區(qū)域安全

在施工現(xiàn)場模塊吊裝作業(yè)中，平行施工作業(yè)面多、作業(yè)活動頻繁，而施工現(xiàn)場人員復(fù)雜、流動性大，不同的作業(yè)人員會流動到其他作業(yè)區(qū)域。因其不具備相應(yīng)的安全防護知識，很容易引發(fā)安全事故。因此，應(yīng)科學(xué)劃分作業(yè)施工區(qū)域，嚴(yán)格管理施工人員的施工活動，將整個施工現(xiàn)場劃分為各個施工區(qū)域單獨進行安全管理，將安全事故的發(fā)生概率降至最低。

4.3.5 建立安全評估制度

根據(jù)防護措施和安全漏洞的數(shù)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(xiàn)場的施工過程時，要有專人負(fù)責(zé)，通過檢查結(jié)果評定出安全等級，只有當(dāng)安全等級為綠色級時才能開展當(dāng)天的作業(yè)。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(yè)。

5 結(jié)語

模塊化施工是個新興的復(fù)雜技術(shù)，其在建筑行業(yè)中的應(yīng)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(fā)展。