1. 前言
早期施工单位在建造过程中经过实践，将钢衬里穹顶等构件在场地上拼装完成后整体吊装，可视为模块化施工的尝试。随着核电大规模的建设，设计软件、计算方式的革新，起重设备能力的提升，模块化在核电建设中，尤其是三代核电的建造中的应用也越来越多。
2. 核电中模块化应用
目前国内在建的主流堆型都不同程度的采用了模块化的建造方式，模块也从单一的结构模块扩展到了设备等多种模块。
2.1. AP1000堆型模块化应用
AP1000堆型的模块主要分为：结构模块、机械设备模块、电气设备模块 、模块互连管道。
2.2. 华龙一号堆型
在普遍采用的钢衬里模块化拼装的基础上，进一步采用了堆腔水池模块化、环梁环轨道整体吊装、环吊桥架整体吊装、外穹顶整体钢模板、不锈钢水池模块、蒸发器隔间模块。
2.3. VVER堆型
开展了堆芯竖井模块化、钢衬里模块化、堆腔检查井、穹顶整体模块化施工、环承梁及轨道整体吊装、楼梯预制。
2.4. 其他堆型
早期的M310堆型在还采用了预制楼梯，预制现浇叠合板的工艺。
2.5. 廊道模块化
民用工程中，廊道模块化已得到了应用。廊道若实施模块化，可考虑采用明挖开槽+预制吊装或暗挖+预制顶进两种方案。但顶进施工一般在直径1m以下的管道比较经济，并需要设置工作井，且只适用于没有人孔或安装孔，且为直线或小曲率线路的管段，因此并不适用于核电站廊道施工。明挖开槽+预制吊装廊道预制总体可划分为整体预制、多块拼装预制、叠合预制等形式。
2.6. 各堆型模块化比较与优缺点
AP1000堆型在设计开始时就考虑了模块化，其他堆型都是在施工阶段根据施工需要提出的模块化施工方案，因此AP1000堆型模块化水平更高。而华龙等堆型在施工阶段提出模块化，本就是根据施工需要提出的优化手段，因此灵活性更高。
3. 模块化的优点
通过模块化，突破作业面限制，将原本流水进行的工作变为了平行工作，将原本在现场进行的工作，转移到了车间内，减少了外部不利环境影响，降低了安全风险，提高了工作效率和质量。
4. 模块化缺点
4.1. 吊装和运输设备成本高
德马格CC8800-1TWIN和LAMPSON LTL-2600B吊车，采购价格约为1.7亿元人民币，利勃海尔LC13000采购单价约为1.3亿人民币，这还不包括吊车进场费用，维护费用，配套的道路、场地、工装施工费用等，整个项目周期，大型吊车的使用费用约为2到3亿元人民币。
4.2. 成品保护难度大
不同类型结构和设备组成的模块，其成品保护要求不同，使得保护难度增加。模块安装完成后现场存在大量的交叉施工，使得保护难度进一步增加。
4.3. 精度控制、变形控制难度大
大型模块工安装精度要求高，不仅是其本身的进度、变形控制要求严格，其接口的现场施工部位精度控制同样严格。
4.4. 现场施工难度大、维修更换不便
模块在安装后，其内部及与周边结构的空间狭小，人员不便于操作。
4.5. 模块化对设计、施工、设备制造的协同性要求高
任何一个环节出现偏差或滞后，都将影响全局。
5. 模块施工的要求
5.1. 总体要求
公路运输模块考虑运输路线公路、桥梁限制要求。铁路运输模块的尺寸满足铁路运输限制要求。水运根据具体情况定。现场组装模块的重量根据大吊车的起吊力定。模块的包装、运输、验收、储存和吊装程序符合质保要求。模块布置图需要得到吊装、制造和运输分析文件的支持，以使载荷、加速度和其它作用在模块上的约束在允许的限制值的范围内。
5.2. 模块设计的具体要求
5.2.1. 结构模块的设计
要设计有吊耳，要评估在制造和最终安装过程中的起吊和翻转载荷引起的结构元件的强度和允许的偏差。结构模块包括所有的管道、电缆桥架和风管等的贯穿件，还应该包括所有管道、设备支吊架需要的加强件。在现场安装前要预装上管道、风管和电缆桥架。它们的支架也应该在制造时设计并安装在模块中 。模块设计应该使暴露在安全壳大气中的表面水平焊缝数量最小，以便清洁和去污。
5.2.2. 机械设备、管道和电气模块的设计
需要根据流程图、电气单线图，总布置图，逻辑图等，评估在厂外制造这些模块所需的人力和工期是否合理。管道模块由综合管道布置图确定，该综合布置图包括多个系统的管路，它们与电缆桥架和通风管可能由共用支架支撑。模块布置要提供模块内所有设备的试验、运行、在役检查和维修通道。需要提供起吊孔、单轨等设备来将重设备移出来。仪表盘要在便于人员操作的位置，要有防火、通讯、电气、厂用空气和呼吸空气、正常和应急照明的终端、开关、阀门通道。管道模块包括管道、管件和管道支撑件，管道支撑件连接到钢结构框架上，而钢结构框架又连接到厂房结构上。
5.2.3. 钢结构支撑框架的设计
钢结构支撑框架的抗震分类按照模块内设备的最高安全等级确定。钢结构支撑框架考虑清洁和维修方便。考虑在建造、装置安装和运输时作用在支承元件上的载荷。模块通过螺栓或者现场焊接连接到厂房结构上，模块设计人员要提供连接的详图和设计载荷。模块内的放射性屏蔽和机械保护通常由钢板构成，实体屏蔽用混凝土或者铅板代替钢板。
5.2.4. 管道的支撑和锚固
管道的支撑应该使得作用在设备管嘴、安全阀和控制阀以及膨胀节上的管道重量和膨胀载荷最小。支撑在钢支撑上的保温管采用马鞍形的管托或其它设施穿过保温层来支撑。支撑在钢支撑上的非保温管采用垫片或者马鞍形的管托获得间隙以便油漆。管道支撑使预定的热膨胀位移不受限制，例如导向架和锚固架这样的限制件的定位应该允许管道在预定方向上热膨胀。支管连接处的热位移需要引导或者锚固，除非支管连接能够吸收钙热位移。带膨胀节的压力管线应该在轴向上加以限制，以防止膨胀节断裂或者泄漏。带膨胀节的真空管线应该在轴向上加以限制，以防止膨胀节破坏。带膨胀节的管线应该用导向架加以限制，使得在膨胀节中不发生扭转。膨胀节之间的导向架的间隔应该符合制造商的要求。
5.3. 模块的拼装
模块的拼装首先要考虑拼装场地的选择，拼装场地应靠近安装位置，并对现场施工的影响最小。模块的拼装需要建立拼装平台支架等，对于多模块的施工，应考虑平台支架的周转使用以降低成本。模块拼装方案应考虑后续吊装运输的方便，尽可能采取与现场安装位置相同的拼装姿态。模块拼装应建立测量控制基准，子模块应设置尺寸控制点。模块焊接过程中需要采取控制焊接变形的措施。模块拼装后应进行连接部位的检测，保证模块结构强度满足吊装、运输等要求。
5.4. 模块的运输吊装
模块运输和吊装对于道路和吊装场地有较高的要求，在项目初期总平面规划阶段就要考虑重型道路和吊装站位点，并对所影响的子项地下管线等进行提前安排策划。
5.5. 模块施工的各方协调
模块化施工涉及面广，需要各方协同配合。建设单位要统筹模块应用决策，规划资金预算，场地和场外运输协调。工程总承包单位要负责策划实施方案，协调专业承包商。专业分包商需要负责模块施工的具体方案制定、实施计划和资源保证。
6. 总结
模块化施工大大提高了核电施工效率，保证了施工质量，有力保障了项目的顺利实施，代表了未来工程建造的方向。随着模块化实施的越来越广泛，在施工设计的循环迭代中，模块化技术将进一步完善发展。
参考文献
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